14#脈石英包裹體研究

14#脈石英包裹體研究

粵北最初的繁榮位于湖南省、廣東省和廣東省的交界處。它是中國(guó)南方最重要的礦物礦床之一。分布著石牙山、河口山、文政洞等小型稀土礦床。其中,石人嶂鎢礦作為石英脈型黑鎢礦“五層樓”模式的發(fā)源地之一,一直受到世人的廣泛關(guān)注。然而隨著開采年限的延長(zhǎng),接替資源已出現(xiàn)嚴(yán)重不足,因此實(shí)施新一輪的地質(zhì)找礦工作已經(jīng)迫在眉睫。至20世紀(jì)中葉礦區(qū)開展地質(zhì)工作以來,研究者所做的工作大多集中于礦床地質(zhì)方面,對(duì)區(qū)內(nèi)成礦流體的研究程度較低,流體包裹體作為最能夠反映成巖成礦環(huán)境的流體介質(zhì),對(duì)于整個(gè)礦床的研究有十分重要的意義。本文在對(duì)礦床地質(zhì)特征研究的基礎(chǔ)上,著重對(duì)14#脈石英樣品中的流體包裹體進(jìn)行分析,初步探討成礦流體的地球化學(xué)性質(zhì)及其來源,為進(jìn)一步研究礦床成礦機(jī)制提供依據(jù)。1成礦地質(zhì)及成礦階段研究區(qū)位于華南湘贛粵鎢礦成礦區(qū)南部成礦帶的西南段,粵北山字型構(gòu)造的東側(cè),九峰巖體之南,貴東巖體之北。礦區(qū)出露地層有中—上寒武統(tǒng)(∈2-3)、奧陶系(O)、及少量中下泥盆統(tǒng)(D1-2)(圖1),巖性多為砂巖、板巖,其中寒武系(∈)及奧陶系(O)為主要的賦礦地層。區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈形成了復(fù)雜的褶皺及EW、NE、NNE、NW向四組不同方位不同性質(zhì)的斷裂,其中EW、NW向斷裂帶與成礦有關(guān)。礦田內(nèi)加里東期、印支期、燕山期花崗巖均有出露。其中,燕山期花崗巖與華南鎢礦成礦有著密切的關(guān)系。石人嶂礦區(qū)內(nèi)燕山期花崗巖先后形成于燕山中期、晚期,其中前者包括洞口山石英斑巖巖體、柑子園地區(qū)斑狀白云母花崗巖巖體及梧桐窩斷裂附近的閃斜煌斑巖巖脈;后者主要為礦區(qū)底部與成礦密切相關(guān)的蓮花山花崗巖,為中酸性花崗巖,隱伏于550m以下,呈巖株?duì)町a(chǎn)出,巖性由斑狀細(xì)粒二云母花崗巖向細(xì)粒二長(zhǎng)白云母花崗巖過渡,其成巖年齡為97.51~165.05Ma。石人嶂礦床礦化范圍北至琯坑,南至柑子園、梧桐窩,東至刀背山,西至坳下(圖1),呈一狹長(zhǎng)帶狀,軸長(zhǎng)約3900m,面積約為2.6km2,為一中型鎢礦床。礦體主要產(chǎn)出在與巖漿巖體接觸的寒武系(∈)、奧陶系(O)地層中,受NW向斷裂微裂隙帶控制。根據(jù)礦脈分布范圍,大致可分為琯坑-石人嶂-柑子園及黃草山兩個(gè)礦脈帶。在構(gòu)造應(yīng)力及容礦裂隙的影響下,各脈體基本以復(fù)脈的形式出現(xiàn)且展布形態(tài)復(fù)雜:縱向上呈正扇形“五層樓”分帶;橫向上呈樹形分叉結(jié)構(gòu)分帶。脈中礦物包括石英、黃玉、云母、錫石、黑鎢礦、白鎢礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、輝鉬礦、輝鉍礦、毒砂、方解石,其中黑鎢礦、白鎢礦、錫石為主要工業(yè)礦物。礦脈旁圍巖蝕變主要有硅化、云英巖化,其次有綠泥石化、絹云母化、電氣石化、毒砂化、黃鐵礦化等。結(jié)合礦脈穿插關(guān)系及礦物組合類型的分析,礦區(qū)可以初步劃分為以下4個(gè)成礦階段:錫石—石英成礦階段、黑鎢礦—石英成礦階段、硫化物—石英成礦階段、碳酸鹽石英成礦階段。本次研究樣品采自14#脈,屬于中組脈群,為礦區(qū)目前生產(chǎn)的主礦脈之一。目前,開采層位主要位于細(xì)脈薄脈帶至薄脈帶。礦脈品位高,主要集中在0.5%~0.8%。礦脈中主要金屬礦物為黑鎢礦,局部富集白鎢礦、錫石、毒砂、黃銅礦、黃鐵礦、輝鉬礦、輝鉍礦等。脈石礦物主要為石英,其次為螢石、白云母等。脈旁常伴有硅化、云英巖化等蝕變現(xiàn)象。2關(guān)于液體包體的研究2.1流體體系分類本次樣品主要采自14#脈中不同中段處與黑鎢礦密切共生的石英巖中。通過鏡下觀察,發(fā)現(xiàn)石英中包裹體十分發(fā)育,原生、次生、假次生包裹體皆有,其中,次生包裹體含量最為豐富。依照流體包裹體室溫相態(tài)分類準(zhǔn)則,這些包裹體大致可分為純液體包裹體、氣液包裹體及含液體CO2包裹體,多以孤立狀、串珠狀、帶狀及群狀(圖2-a、b、c、d)分布。結(jié)合冷凍回溫過程相態(tài)的變化,進(jìn)行流體體系分類,又可分為Ⅰ型包裹體及Ⅱ型包裹體。Ⅰ型包裹體即H2O-NaCl型包裹體,大小2.46~32μm,為所觀測(cè)的包裹體中最常見的類型,根據(jù)其常溫下相態(tài)特征又可劃分為Ⅰa型包裹體(圖3-a)與Ⅰb型包裹體(圖3-b)。Ⅰa型包裹體:為純液相包裹體,在室溫下以純液相產(chǎn)出,其數(shù)量較少,大小一般為3~6μm,形態(tài)為管狀、橢圓狀、不規(guī)則狀等。Ⅰb型包裹體:為兩相H2O-NaCl型包裹體,常溫下由水溶液和水蒸氣組成。大小介于3.7~32μm,以5~20μm居多;其形態(tài)以負(fù)晶形、長(zhǎng)條形、渾圓狀及不規(guī)則狀(圖3-c,d,e,f)為主;包裹體的氣液百分比小于50%,主要集中于4%~43%;加熱后均一至液相。該類包裹體為Ⅰ型包裹體中最常見類型。Ⅱ型包裹體:為液態(tài)CO2三相CO2-H2O-NaCl型包裹體,該類包裹體數(shù)目稀少,僅發(fā)現(xiàn)2粒,由水溶液、液相CO2和氣相CO2構(gòu)成。大小約5.86~13.01μm;CO2相體積為35%~62%不等,其形態(tài)有渾圓狀及不規(guī)則狀;呈孤立隨機(jī)分布。2.2流體包裹體測(cè)試此次流體包裹體測(cè)溫工作在桂林理工大學(xué)流體包裹體實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,采用的儀器為英國(guó)產(chǎn)LinkamTHMSG600冷熱臺(tái),其測(cè)溫范圍-196℃~+600℃,精度為0.1℃,加熱冷凍速率0.01~150℃/min。由于此次發(fā)現(xiàn)Ⅱ型包裹體數(shù)量極少,個(gè)體及晶形不便于相態(tài)變化的觀察,故選用個(gè)體大、數(shù)量多、晶形較好的Ⅰb型包裹體進(jìn)行測(cè)溫試驗(yàn)。Ⅰb型包裹體鹽度計(jì)算采用Hall等提出的H2O-NaCl體系鹽度—冰點(diǎn)公式:W=0.00+1.78Tm-0.0442Tm2+0.000557Tm3;W為NaCl的質(zhì)量百分?jǐn)?shù),Tm為冰點(diǎn)下降溫度。密度計(jì)算公式則采用劉斌等數(shù)學(xué)模型擬合出的NaCl-H2O溶液包裹體密度計(jì)算公式,測(cè)試及計(jì)算結(jié)果見表1。測(cè)試結(jié)果顯示,Ⅰb型流體包裹體在182.3℃~413.2℃完全均一至液相;其冰點(diǎn)下降溫度范圍介于-5.9℃~-0.2℃,相對(duì)應(yīng)流體鹽度為0.35~9.08wt%NaCleqv;密度為0.52~0.95g/cm3?；痉先A南石英脈型鎢礦成礦溶液的參數(shù)范圍(均一溫度170℃~410℃,鹽度0.5wt%~7wt%NaCleqv,密度0.52~0.95g/cm3),屬于燕山中期華南鎢錫大規(guī)模成礦作用的產(chǎn)物,與付建明等利用輝鉬礦Re-Os同位素測(cè)年技術(shù)得出的159.1±2.2Ma的成礦年齡相符合。另外,由于不同期包裹體的混合疊加作用,造成了各中段各樣品中流體測(cè)溫結(jié)果變化范圍較大。3討論3.1包裹體激發(fā)對(duì)比流體包裹體測(cè)試結(jié)果表明,石人嶂鎢礦成礦流體為低鹽度、中—低密度流體。在對(duì)均一溫度及鹽度作圖統(tǒng)計(jì)(圖4、5)后,發(fā)現(xiàn)存在與贛南部分石英脈型鎢礦床類似的分帶現(xiàn)象,表明礦區(qū)成礦為多期次不同流體疊加作用的結(jié)果。在井下觀察時(shí),發(fā)現(xiàn)含不同礦物的多期礦脈相互穿插的現(xiàn)象,這恰好說明了成礦的多期次。不同期次包裹體的混入,導(dǎo)致各樣品中包裹體測(cè)溫結(jié)果雜亂分布,因而無法有效地進(jìn)行中段對(duì)比。包裹體組合(FIA)的方法可以較好地用于包裹體測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì),但是樣品及磨片原因基本無法判斷包裹體是否同時(shí)捕獲,對(duì)此筆者選用Ⅰb型流體包裹體中呈孤立狀分布且形狀為負(fù)晶形的包裹體測(cè)溫結(jié)果進(jìn)行篩選,對(duì)其均一溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn)其均值變化如下:253.9℃(550m)→226.2℃(500m)→254.2℃(450m)→278.1℃(410m)→284.9℃(380m)→296.6℃(340m),該值隨著高程的下降而升高,這種變化與鄰區(qū)梅子窩鎢礦44#脈均一溫度變化趨勢(shì)一致,反映出深部熱流體上移過程中溫度相應(yīng)降低的變化規(guī)律。3.2成礦流體特征翟偉等在對(duì)鄰區(qū)瑤嶺鎢礦、梅子窩鎢礦進(jìn)行He-Ar同位素地球化學(xué)分析后,得出3He/4He為0.0043~4.362Ra,40Ar/36Ar為330~2952,推斷出成礦流體為幔源、殼源巖漿和改造型飽和大氣水的混合型流體。石人嶂鎢礦與瑤—梅二區(qū)相鄰,有著相同的地質(zhì)環(huán)境,其成礦條件及機(jī)理極為相似,結(jié)合燕山期華南鎢錫大規(guī)模成礦的背景,可以推斷出礦區(qū)成礦熱液來源于殼源花崗巖漿熱液和幔源巖漿熱液的混合流體,后有大氣水加入。4流體流體特征1)礦區(qū)14#脈中石英流體包裹體多以孤立狀、串珠狀、帶狀及群狀分布,原生包裹體劃分為Ⅰ型H2O-NaCl體系包裹體及Ⅱ型H2O-NaCl-CO2體系包裹體。礦區(qū)流體均一溫度范圍182.3℃~413.2℃,鹽度W<10wt%NaCleqv,密度0.52~0.95g/cm3,為低鹽度