王啟博，張壽庭，唐 利，李軍軍，盛淵明

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2.河南省欒川縣自然資源局，河南 洛陽(yáng) 471500)

0 引 言

豫西地區(qū)位于華北板塊南緣，區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜，構(gòu)造巖漿活動(dòng)頻繁，礦產(chǎn)資源豐富，不僅是我國(guó)重要的鉬、鎢、金、銀、鋁、銅、鉛和鋅多金屬礦集區(qū)，而且也是螢石、重晶石等非金屬礦產(chǎn)的重要產(chǎn)地，具有良好的螢石成礦地質(zhì)條件[1]。

豫西欒川合峪—嵩縣車村之間發(fā)育一條地表斷續(xù)出露近18 km的螢石礦帶，分布有楊山、砭上和古滿溝等多個(gè)螢石礦床，其外圍及深部資源潛力巨大[2]。經(jīng)過(guò)近幾年的勘查工作，區(qū)內(nèi)共有螢石礦床30余處，探明螢石資源量超過(guò)1500萬(wàn)噸，遠(yuǎn)景資源量有望達(dá)到3000萬(wàn)噸[3]。楊山螢石礦床位于該礦帶中部，探明螢石礦石量309萬(wàn)噸，是該區(qū)代表性的大型螢石礦床[4]。前人對(duì)該礦床的成礦地質(zhì)特征、H-O同位素組成和稀土元素組成等方面進(jìn)行了研究，初步揭示了成礦物質(zhì)來(lái)源和礦床基本成因類型[4-7]。然而，對(duì)成礦期次、成礦流體演化和螢石沉淀機(jī)制等仍缺乏深入剖析，進(jìn)而制約成礦機(jī)理和區(qū)域成礦規(guī)律的研究。

本文以豫西楊山螢石礦床為研究對(duì)象，基于螢石的稀土元素組成和流體包裹體熱力學(xué)研究，闡釋了成礦物質(zhì)來(lái)源、成礦流體屬性及礦床成因，以期為區(qū)域螢石礦床的找礦勘查提供新依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

楊山螢石礦床位于豫西欒川縣內(nèi)，大地構(gòu)造位置處于華北克拉通南緣(圖1)[4]。區(qū)域地層具基底-蓋層二元結(jié)構(gòu)，基底主要為新太古界太華群變質(zhì)巖系，蓋層主要由中元古界熊耳群火山巖系和官道口群陸源碎屑巖系、新元古界欒川群和下古生界陶灣群沉積巖系組成，第四系沖積物和殘坡積物等沿河床和溝谷分布[3]。區(qū)域性欒川斷裂帶和馬超營(yíng)斷裂帶呈近EW向展布，NW向、NE向和近SN向次級(jí)斷裂疊加其上，共同構(gòu)成網(wǎng)格狀構(gòu)造格局，對(duì)區(qū)內(nèi)的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)起到控制作用[8]。次級(jí)斷裂以NW向、NE向最為發(fā)育，并為熱液型多金屬礦化和螢石礦化提供良好的賦存空間[4]。區(qū)域巖漿活動(dòng)頻繁而強(qiáng)烈，自元古代到中生代都有表現(xiàn)，巖漿作用具有長(zhǎng)時(shí)間、多期次活動(dòng)的特點(diǎn)[9]。其中，燕山期是區(qū)內(nèi)重要的巖漿活動(dòng)時(shí)期，不僅形成大量含礦小斑巖體和合峪、太山廟等規(guī)模龐大的花崗巖基，而且與該區(qū)鉬、鎢、金、銀、鉛、鋅及螢石等成礦作用具有密切關(guān)系[10]。

圖1 秦嶺造山帶大地構(gòu)造圖((a)，據(jù)文獻(xiàn) [11]修編)和合峪礦集區(qū)螢石礦床分布圖((b)，據(jù)文獻(xiàn) [12]修編)Fig.1 Tectonic map of the Qinling Orogen Belt (a)(modified after reference [11]) and distribution of fluorite deposits in the Heyu ore concentrated area (b)(modified after reference [12])

2 礦床地質(zhì)特征

楊山礦床的螢石礦體位于合峪花崗巖基中，礦區(qū)內(nèi)主要發(fā)育有四條螢石礦脈，分別編號(hào)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ號(hào)礦脈，其中Ⅲ號(hào)礦脈規(guī)模最大，由Ⅲ1、Ⅲ2兩個(gè)螢石礦體組成(圖2)。區(qū)內(nèi)總體構(gòu)造格局由NW向的F1、F3斷裂和NE向的F2、F4斷裂組成。其中，F(xiàn)3斷裂多期構(gòu)造活動(dòng)明顯，具有擠壓-拉張-壓扭性構(gòu)造特征，F(xiàn)2、F4斷裂壓扭性構(gòu)造特征明顯。賦礦圍巖為礦區(qū)大面積出露的合峪花崗巖基中的二長(zhǎng)花崗巖，圍巖與礦體界線清晰。賦礦二長(zhǎng)花崗巖呈灰白色和淡肉紅色，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造?；◢弾r的礦物組成以鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石和石英為主，少量黑云母；副礦物包括磷灰石和鋯石。

圖2 楊山螢石礦床地質(zhì)圖(據(jù)文獻(xiàn) [8]修編)Fig.2 Geological map of the Yangshan fluorite deposit(modified after reference [8])

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ號(hào)礦脈分別受F1、F2、F3和F4斷裂所控制，礦體產(chǎn)狀與控礦斷裂基本一致(圖3)。礦體形態(tài)呈脈狀、透鏡狀和層狀，沿走向及傾向呈舒緩波狀，局部膨縮變化明顯。礦石類型以螢石-石英型和石英-螢石型為主，少量為螢石型。礦石礦物主要由螢石組成，在Ⅲ2礦體中局部見(jiàn)少量滑石和石膏，螢石以紫色為主，少量無(wú)色、白色、灰色和綠色；礦石構(gòu)造以塊狀、條帶狀和細(xì)脈-網(wǎng)脈狀構(gòu)造為主，局部可見(jiàn)角礫狀構(gòu)造，其中綠色螢石多呈透鏡體、脈狀和團(tuán)塊狀分布，紫色螢石多呈條帶狀、網(wǎng)脈狀和角礫狀分布；礦石結(jié)構(gòu)以半自形-它形粒狀結(jié)構(gòu)為主，粒徑0.2～2.5 mm，少數(shù)大于3 mm，總體有紫色螢石粒度細(xì)而綠色螢石粒度粗的特征[13]。脈石礦物主要有石英、長(zhǎng)石和絹云母，含少量方解石等。圍巖蝕變主要為硅化和絹英巖化，碳酸鹽化普遍但不強(qiáng)烈。

圖3 楊山螢石礦床第400勘探線(a)和401勘探線(b)剖面示意圖(據(jù)文獻(xiàn) [7]修編)Fig.3 Profile of exploration lines 400(a)and 401(b)in the Yangshan fluorite deposit(modified after reference [7])

根據(jù)礦脈穿插及礦物組合關(guān)系，可將成礦過(guò)程劃分為3個(gè)階段(圖4)：(1)成礦早階段(第Ⅰ階段)，以發(fā)育石英網(wǎng)脈和螢石脈為特征，通常穿插于圍巖中，礦石品位低(圖4(a)和(b))；(2)成礦主階段(第Ⅱ階段)，以粗晶半自形-自形結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造和條帶狀構(gòu)造發(fā)育為特征，礦石品位較高(圖4(d)—(f))，是螢石礦工業(yè)開(kāi)發(fā)利用的主體部分；(3)成礦晚階段(第Ⅲ階段)，以方解石脈發(fā)育為特征，明顯穿切成礦主階段的螢石礦脈，并形成正角礫狀礦石構(gòu)造(圖4(g)—(i))。

圖4 楊山螢石礦床不同階段礦石特征Fig.4 Photos showing the ore characteristics of different stages of the Yangshan fluorite deposit(a)第Ⅰ階段石英脈穿插圍巖；(b)第Ⅰ階段螢石、石英共生；(c)第Ⅱ階段螢石膠結(jié)圍巖，后被第Ⅲ階段方解石脈穿插；(d)第Ⅱ階段紫色螢石及浸染狀黃鐵礦；(e)第Ⅱ階段綠色螢石；(f)第Ⅱ階段螢石礦體；(g)第Ⅲ階段塊狀方解石；(h)第Ⅲ階段白色方解石膠結(jié)第Ⅱ階段螢石；(i)第Ⅲ階段黃色方解石膠結(jié)第Ⅱ階段螢石；Cal.方解石；Fl.螢石；Py.黃鐵礦；Qtz.石英

3 螢石稀土元素組成特征

3.1 采樣與分析方法

21件樣品采自礦區(qū)內(nèi)Ⅲ號(hào)螢石礦脈，樣品新鮮無(wú)蝕變。其中，第Ⅰ階段脈狀螢石樣品共2件，1026 m和990 m中段各采1件；第Ⅱ階段紫色塊狀螢石樣品共8件，1026 m和990 m中段各采3件，940 m中段2件；第Ⅱ階段綠色塊狀螢石樣品共8件，1026 m和990 m中段各采3件，940 m中段2件；第Ⅱ階段綠-紫色條帶狀螢石樣品1件，采自940 m中段；第Ⅲ階段塊狀方解石樣品共2件，990 m和940 m中段各采1件。

用于稀土元素測(cè)試的樣品均來(lái)自第Ⅱ階段，樣品單礦物分選由河北省廊坊市宇能巖石礦物分選技術(shù)服務(wù)有限公司完成。樣品稀土元素含量分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院進(jìn)行測(cè)試分析，利用德產(chǎn)ELEMENT XR電感耦合等離子體質(zhì)譜儀完成。分析步驟簡(jiǎn)述為：稱取(50±0.3)mg純度為99 %以上的螢石單礦物樣品(200目)置于Teflon坩堝中；依次加入2 mL HF、1 mL HNO3，擰緊蓋子置于170 ℃電熱板上，加熱48 h；待坩堝冷卻后，開(kāi)蓋置于電熱板(170 ℃)上，直至樣品蒸至濕鹽狀；依次加入1 mL 4%的硼酸、2.5 mL超純水和2.5 mL HNO3，擰緊蓋子置于170 ℃電熱板上加熱12 h；將溶液轉(zhuǎn)入聚四氟乙稀塑料瓶中，并用超純水定容至50 mL?？瞻兹芤汉蜆?biāo)樣經(jīng)上述步驟同樣處理。

3.2 分析結(jié)果

楊山螢石礦床稀土元素含量分析結(jié)果見(jiàn)表1。螢石REE配分曲線整體呈近平坦型(圖5(a)—(e))，賦礦圍巖REE配分曲線呈右傾型(圖5(f))。螢石的ΣREE為22.61×10-6～287.94×10-6，平均82.25×10-6；LREE/HREE為0.64～5.24，平均1.77；δEu為0.50～0.92，平均0.66；δCe為0.88～1.06，平均0.98。

表1 楊山礦床螢石稀土元素分析結(jié)果(10-6)

圖5 楊山螢石礦床螢石和圍巖稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖(球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Taylor等[14]，1100 m中段和1062 m中段數(shù)據(jù)源于馮紹平等[6]，二長(zhǎng)花崗巖數(shù)據(jù)源于席曉鳳等[4])Fig.5 Normalized REE patterns of the fluorite and wall rock of the Yangshan fluorite deposit

4 流體包裹體特征

4.1 采樣與分析方法

包裹體片磨制由河北省廊坊市宇能巖石礦物分選技術(shù)服務(wù)有限公司完成。流體包裹體顯微測(cè)溫在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)資源勘查實(shí)驗(yàn)室完成，所使用的儀器為英國(guó) Linkam 公司生產(chǎn)的 THMSG600 型冷熱臺(tái)搭載蔡司透反兩用顯微鏡。溫控范圍-196～+600 ℃，冰點(diǎn)精度為0.1 ℃，均一溫度精度為1 ℃。測(cè)試過(guò)程中，升溫或降溫速度控制在10～30 ℃/min，相變點(diǎn)附近速度控制在0.1 ℃/min，并部分進(jìn)行反復(fù)測(cè)溫檢驗(yàn)，確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4.2 分析結(jié)果

4.2.1 巖相學(xué)特征

楊山螢石中的包裹體常成群成帶分布，少數(shù)呈孤立狀，包括原生、次生和假生三種類型，其中以原生包裹體為主(圖6)。根據(jù)室溫下的成分和相態(tài)特征可分為純液相流體包裹體和富液相流體包裹體，其中富液相流體包裹體占比90%以上。包裹體多為橢圓形及不規(guī)則形狀，軸長(zhǎng)主要介于2～15 μm之間。

圖6 楊山螢石礦床不同階段流體包裹體顯微照片F(xiàn)ig.6 Photographs of fluid inclusion characteristics of the Yangshan fluorite deposit(a)第Ⅰ階段包裹體群；(b)第Ⅰ階段富液相流體包裹體；(c)第Ⅱ階段包裹體群；(d)第Ⅱ階段純液相流體包裹體；(e)第Ⅱ階段富液相流體包裹體；(f)第Ⅲ階段富液相流體包裹體。L.液相；V.氣相

4.2.2 流體包裹體顯微測(cè)溫

本次研究中包裹體顯微測(cè)溫的對(duì)象主要為富液相包裹體，并根據(jù)Hall[15]的H2O-NaCl體系鹽度-冰點(diǎn)公式和盧煥章[16]的密度計(jì)算公式計(jì)算得到鹽度、密度等數(shù)據(jù)，流體包裹體測(cè)溫結(jié)果見(jiàn)表2，均一溫度和鹽度直方圖見(jiàn)圖7。

表2 楊山螢石礦床流體包裹體測(cè)溫結(jié)果

圖7 楊山螢石礦床流體包裹體均一溫度(a)(c)(e)和鹽度直方圖(b)(d)(f)Fig.7 Histograms showing fluid inclusion homogenization temperatures(a)(c)(e)and salinities(b)(d)(f)of the Yangshan fluorite deposit

楊山螢石礦中螢石的流體包裹體以氣液兩相為主，均一溫度集中于110～155 ℃，鹽度(NaCleqv.)集中于0.3%～6.3% ，密度集中于0.92～ 0.99 g/cm3。

第Ⅰ階段螢石的流體包裹體以富液相的氣液兩相包裹體為主，包裹體大小3.6～35.8 μm。均一溫度為101.7～167.3 ℃，集中于110～155 ℃；鹽度(NaCleqv.)為0.18%～7.02%，集中于0.3%～6.3%；密度為0.93～0.99 g/cm3，平均值為0.96 g/cm3。

第Ⅱ階段螢石的流體包裹體以富液相的氣液兩相包裹體為主，包裹體大小3.8～31.1 μm。均一溫度為104.4～159.3 ℃，集中于115～145 ℃；鹽度(NaCleqv.)為0.18%～5.86%，集中于0.3%～5.7%；密度為0.92～0.98 g/cm3，平均值為0.95 g/cm3。

第Ⅲ階段方解石的流體包裹體以富液相的氣液兩相包裹體為主，包裹體大小為5.7～52.6 μm。均一溫度為60.6～151.3 ℃，集中于80～145 ℃；鹽度(NaCleqv.)為0.53%～6.45%，集中于0.53%～5.7%；密度為0.94～1.01 g/cm3，平均值為0.98 g/cm3。

5 討 論

5.1 稀土元素的成礦啟示

5.1.1 REE配分模式

螢石中的REE含量主要受熱液流體中REE含量的控制，其REE配分模式主要受物質(zhì)來(lái)源和流體中REE絡(luò)合物穩(wěn)定性的制約[17]。礦區(qū)內(nèi)螢石的ΣREE分布范圍相對(duì)集中，REE配分模式均為近平坦型，說(shuō)明成礦流體的組分及來(lái)源較為一致，成礦過(guò)程中外來(lái)組分加入較少。螢石中稀土元素的分布與所處成礦階段有關(guān)，成礦早階段的元素遷移以吸附-解附作用為主，螢石相對(duì)富集LREE；而成礦晚階段的元素遷移以絡(luò)合作用為主，螢石相對(duì)富集HREE[18-19]。整體上看，紫色螢石ΣREE低于綠色螢石，LREE/HREE和LaN/YbN均高于綠色螢石，且紫色、綠色螢石REE配分曲線分別呈右傾和左傾，指示從紫色螢石到綠色螢石呈現(xiàn)結(jié)晶演化趨勢(shì)特征。紫色螢石的LREE/HREE(0.76～5.24)和LaN/YbN(0.33～4.63)變化范圍較大，綠色螢石LREE/HREE(0.64～1.71)和LaN/YbN(0.27～0.88)變化范圍較小，且Y8樣品(紫色螢石)REE配分模式與同中段綠色螢石樣品十分接近，說(shuō)明紫色螢石內(nèi)稀土元素的分餾作用明顯，代表更長(zhǎng)時(shí)間的成礦流體演化過(guò)程。從垂向上看，LREE/HREE和LaN/YbN隨深度的加大而增加，說(shuō)明總體成礦先后順序?yàn)榈叵律畈恐恋乇頊\部。二長(zhǎng)花崗巖中輕稀土相對(duì)富集，呈右傾斜的REE配分模式與螢石差異明顯。

5.1.2δEu和δCe

Eu元素有+2和+3兩種價(jià)態(tài)，在流體遷移和結(jié)晶沉淀過(guò)程中，Eu異常受控于流體性質(zhì)和物化條件的變化，其中主要控制因素之一是溫度[19]。當(dāng)結(jié)晶溫度較低(<200 ℃)時(shí)，Eu+3置換Ca2+進(jìn)入螢石晶格，通常表現(xiàn)為Eu正異常[20]。礦區(qū)內(nèi)螢石δEu為0.50～0.92，平均值為0.66，變化區(qū)間較大，顯示較強(qiáng)的Eu負(fù)異常。流體包裹體測(cè)溫結(jié)果顯示螢石均一溫度集中于110～155 ℃，成礦溫度較低。因此，造成Eu負(fù)異常的原因可能為流體早期曾有過(guò)高于200 ℃的條件，或流體本身存在Eu的虧損[21]。1026 m、990 m和940 m中段紫色螢石的δEu平均值分別為0.66、0.57和0.57，綠色螢石的δEu平均值分別為0.91、0.63和0.67。礦物結(jié)晶時(shí)溫度和氧逸度的變化，或者易容納Eu2+礦物的結(jié)晶，都可能造成Eu含量的變化[22]。從垂向上看，成礦溫度和δCe變化較小，指示溫度和氧逸度較穩(wěn)定。1026 m中段綠色螢石的δEu平均值較大，導(dǎo)致其變化的原因可能是長(zhǎng)石的破壞作用[18]。

Ce元素存在+3和+4兩種價(jià)態(tài)，其氧化還原電位受酸堿度和氧逸度控制，其中酸堿度占主導(dǎo)地位[19]。礦床螢石δCe為0.88～1.06，平均0.98，變化范圍較小，表現(xiàn)出較好的均一性，說(shuō)明成礦流體具有同源性。部分弱的Ce負(fù)異常指示弱氧化環(huán)境，與Eu異常相矛盾，可能是成礦流體源區(qū)存在Ce的虧損導(dǎo)致。1026 m、990 m和940 m標(biāo)高紫色螢石的δCe平均值分別為0.98、0.97和0.98，綠色螢石的δCe平均值分別為1.01、1.05和1.02。各中段紫色螢石δEu和δCe普遍低于綠色螢石，指示一種整體性的變化，可能和水-巖反應(yīng)有關(guān)[23]。合峪巖體的二長(zhǎng)花崗巖的δEu平均值為0.48，δCe平均值為0.97，均與螢石的δEu、δCe接近，說(shuō)明螢石礦的成礦物質(zhì)來(lái)源可能與合峪巖體有關(guān)。

5.1.3 Y/Ho-La/Ho圖解

相同成因螢石的Y/Ho和La/Ho比值相近或呈負(fù)相關(guān)[24]，富F體系中Y/Ho比值一般大于28[25]。本區(qū)螢石Y/Ho比值為32.45～61.15，變化范圍較小，在Y/Ho-La/Ho圖解上呈水平分布(圖8(a))，指示本區(qū)螢石具有一致的流體來(lái)源，且為富F體系。1026 m、990 m和940 m中段紫色螢石的La/Ho比值分別為16.48～22.20、2.27～9.70和6.00～25.34，綠色螢石的La/Ho比值分別為6.97～7.19、1.56～3.36和1.78～2.69。螢石的La/Ho比值變化范圍較大，反映螢石結(jié)晶受到沉淀后過(guò)程的影響，其形成有重結(jié)晶作用參與。綠色螢石的La/Ho相對(duì)集中且較小，說(shuō)明其重結(jié)晶程度更高。從紫色螢石向綠色螢石整體表現(xiàn)出重新活化和重結(jié)晶的趨勢(shì)。

圖8 楊山螢石礦床螢石Y/Ho-La/Ho圖解((a)，底圖據(jù)文獻(xiàn)[24])和Tb/Ca-Tb/La圖解((b)，底圖據(jù)文獻(xiàn)[18])Fig.8 Y/Ho-La/Ho (a)(basemap after reference [24]) and Tb/Ca-Tb/La (b)(basemap after reference [18]) diagrams of fluorites from the Yangshan fluorite deposit

5.1.4 Tb/Ca-Tb/La圖解

Tb/Ca-Tb/La圖解能有效判別螢石等含鈣礦物的成因類型，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于螢石礦床的成因研究[26]。Tb/La比值的變化反映稀土元素的分餾程度和螢石的結(jié)晶順序[27]，Tb/Ca比值的變化反映稀土元素的吸附作用和成礦流體對(duì)圍巖Ca元素的混染作用[28]。根據(jù)圖8(b)可知，所有樣品投點(diǎn)于熱液型礦床區(qū)域，其分布方向大致與初始結(jié)晶方向平行，反映楊山螢石礦床為熱液型螢石礦床。同時(shí)，具有從深部螢石向淺部螢石、從紫色螢石向綠色螢石的初始結(jié)晶趨勢(shì)，再次佐證螢石形成的先后順序。本區(qū)螢石Tb/Ca比值為1.08×10-7～11.38×10-7，變化明顯，指示螢石成礦過(guò)程中有部分圍巖組分加入。Y4樣品特征十分接近偉晶巖礦床，指示成礦流體具有一定程度的巖漿熱液性質(zhì)。

5.2 成礦流體屬性

5.2.1 流體包裹體溫度和鹽度

螢石中流體包裹體普遍低的均一溫度(110～155 ℃)和鹽度(NaCleqv)(0.3%～6.3%)，表明成礦流體為低溫、低鹽度的含礦熱液，也說(shuō)明成礦流體形成過(guò)程中有大氣降水加入，或成礦流體本身為被加熱的大氣降水[29]。

從第Ⅰ階段至第Ⅱ階段，包裹體均一溫度、鹽度和密度都有逐漸降低的趨勢(shì)。從第Ⅱ階段至第Ⅲ階段，包裹體均一溫度明顯下降，但鹽度和密度略有上升。第Ⅱ階段包裹體溫度和鹽度的峰值相對(duì)集中，說(shuō)明第Ⅱ階段含礦熱液的成礦環(huán)境較為穩(wěn)定，螢石在低鹽度和低密度流體環(huán)境中發(fā)生沉淀。

根據(jù)第Ⅱ階段的兩個(gè)中段的螢石包裹體均一溫度和鹽度直方圖(圖7(c)和(d))可知，從990 m中段至940 m中段包裹體的溫度上升、鹽度下降，但變化范圍較窄，說(shuō)明兩個(gè)中段的螢石形成于同一流體環(huán)境，成礦流體性質(zhì)較為均一。

總體而言，研究區(qū)螢石包裹體均一溫度、鹽度和密度分布范圍均較集中(圖9)，反映出成礦流體在物質(zhì)組分和物理化學(xué)狀態(tài)上的一致性，屬低溫、低鹽度和低密度的NaCl-H2O體系，可將礦床歸屬于中低溫、低鹽度熱液型礦床。

圖9 楊山螢石礦床成礦熱液溫度和鹽度協(xié)變圖Fig.9 Covariant map of temperature and salinity of the Yangshan fluorite deposit

5.2.2 成礦壓力和深度

本文根據(jù)文獻(xiàn)[30]的公式估算成礦壓力。所有測(cè)試的282個(gè)數(shù)據(jù)中僅1個(gè)第Ⅰ階段螢石包裹體數(shù)據(jù)為40.3 MPa，其余數(shù)據(jù)均小于40 MPa，符合Sibson[31]的斷裂帶成礦深度公式估算條件，即：

T0=374+9.20×N

(1)

P0=219+26.20×N

(2)

(3)

(4)

式中，T0為初始溫度(℃)，P0為初始?jí)毫χ?105Pa)，T1為成礦實(shí)際溫度(℃)，P1為成礦壓力值(105Pa)，H1為成礦深度(km)，N為成礦流體鹽度(NaCleqv.)(%)。

計(jì)算得知，第Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ階段的成礦壓力分別為22.4～40.3 MPa、22.4～32.1 MPa和23.3～38.8 MPa，平均值分別為30.2 MPa、26.5 MPa和29.6 MPa；對(duì)應(yīng)的成礦深度分別為0.75～1.34 km、0.75～1.24 km和0.78～1.29 km，平均值分別為1.00 km、0.89 km和0.99 km。990 m和940 m中段的成礦壓力分別為22.4～27.3 MPa和22.4～32.1 MPa，平均值分別為27.5 MPa和25.4 MPa；對(duì)應(yīng)的成礦深度分別為0.75～1.24 km和0.75～1.07 km，平均值分別為0.92 km和0.85 km。

從第Ⅰ階段至第Ⅱ階段，螢石成礦壓力和成礦深度減小，說(shuō)明隨著成礦過(guò)程的進(jìn)行，流體侵位高度逐漸上升。從第Ⅱ階段至第Ⅲ階段，成礦壓力和成礦深度增大，說(shuō)明流體侵位高度逐漸下降。區(qū)內(nèi)螢石礦成礦壓力為22.4～40.3 MPa，成礦深度大致為0.75～1.34 km。

5.3 礦床成因

溫度和壓力變化以及流體混合和水-巖反應(yīng)被認(rèn)為是螢石沉淀的主要機(jī)制[32-33]。本次研究的螢石稀土元素組成特征表明，區(qū)內(nèi)成礦流體性質(zhì)較為均一，成礦過(guò)程中外來(lái)組分加入較少，楊山礦床應(yīng)為單一流體形成的螢石礦床。流體包裹體特征表明，成礦過(guò)程中溫度、鹽度有輕微下降，總體成礦環(huán)境較為穩(wěn)定，故溫度降低為螢石主要沉淀機(jī)制的可能性較小。與溫度變化導(dǎo)致螢石析出的量相比，因壓力變化導(dǎo)致螢石析出的量更少[32]。馮紹平等[6]研究發(fā)現(xiàn)楊山螢石礦床不同圍巖間稀土元素特征差異較大，但方解石脈、蝕變花崗巖和蝕變硅質(zhì)巖與螢石的稀土元素特征更為接近。構(gòu)造破碎帶內(nèi)的二長(zhǎng)花崗巖發(fā)生硅化和絹英巖化，蝕變較強(qiáng)的部位發(fā)育細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀螢石，圍巖中CaF2含量為8.02%～17.99%，均反映熱液對(duì)圍巖的蝕變作用。因此，由于溫度和壓力變化以及流體混合造成螢石沉淀的可能性較小，螢石沉淀可能主要受控于水-巖反應(yīng)。

張?zhí)K坤等[7]通過(guò)H-O同位素組成測(cè)試表明楊山螢石礦床的成礦流體以巖漿水和大氣降水混合為主。梁新輝等[34]通過(guò)微量元素測(cè)試揭示成礦物質(zhì)來(lái)源中有幔源或下地殼組分的加入。Zhao等[35]認(rèn)為，合峪巖基與圍巖之間的深斷裂和接觸帶是大氣降水在深部循環(huán)的通道，淺部斷裂為螢石成礦的容礦空間[36]。合峪巖基具有緩慢降溫的特征，大巖基和地溫梯度為成礦作用提供熱量[37-39]。在這種背景下，巖漿脫氣形成的揮發(fā)性F元素沿?cái)嗔堰w移，與深部循環(huán)的大氣降水發(fā)生混合，形成以大氣降水為主的富F流體[40]。在后期構(gòu)造的作用下，流體沿?cái)嗔焉仙吝m當(dāng)部位與圍巖發(fā)生水-巖反應(yīng)，最終形成螢石礦體(圖10)。

圖10 楊山螢石礦床成礦模式示意圖Fig.10 Schematic metallogenic model for the Yangshan fluorite deposit

6 結(jié) 論

(1)楊山礦床第Ⅱ階段螢石的ΣREE為22.61×10-6～287.94×10-6，LREE/HREE為0.64～5.24，具Eu負(fù)異常(δEu=0.50～0.92)和Ce負(fù)異常(δCe=0.88～1.06)；總體成礦先后順序?yàn)榈叵律畈恐恋乇頊\部，且垂向上氧逸度較穩(wěn)定，從紫色螢石向綠色螢石呈現(xiàn)出重新活化和重結(jié)晶的趨勢(shì)。

(2)螢石中發(fā)育的流體包裹體以氣液兩相為主，均一溫度集中于80～155 ℃，鹽度(NaCleqv.)集中于0.3%～6.3%。成礦流體以巖漿水和大氣降水混合為主，屬低溫、低鹽度和低密度的NaCl-H2O體系，因此可以將礦床歸屬為中低溫、低鹽度熱液型礦床。

(3)螢石稀土元素組成和流體包裹體熱力學(xué)綜合分析表明，螢石沉淀集聚可能受控于水-巖反應(yīng)。

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