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,接替資源已出現(xiàn)嚴重不足,因此實施新一輪的地質(zhì)找礦工作已經(jīng)迫在眉睫。至20世紀中葉礦區(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),對于整個礦床的研究有十分重要的意義。本文在對礦床地質(zhì)特征研究的基礎上,著重對14#脈石英樣品中的流體包裹體進行分析,初步探討成礦流體的地球化學性質(zhì)及其來源,為進一步研究礦床成礦機制提供依據(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)造活動強烈形成了復雜的褶皺及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,呈巖株狀產(chǎn)出,巖性由斑狀細粒二云母花崗巖向細粒二長白云母花崗巖過渡,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),呈一狹長帶狀,軸長約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礦脈帶。在構(gòu)造應力及容礦裂隙的影響下,各脈體基本以復脈的形式出現(xiàn)且展布形態(tài)復雜: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)以負晶形、長條形、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;呈孤立隨機分布。2.2流體包裹體測試此次流體包裹體測溫工作在桂林理工大學流體包裹體實驗室進行,采用的儀器為英國產(chǎn)LinkamTHMSG600冷熱臺,其測溫范圍-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,個體及晶形不便于相態(tài)變化的觀察,故選用個體大、數(shù)量多、晶形較好的Ⅰb型包裹體進行測溫試驗。Ⅰb型包裹體鹽度計算采用Hall等提出的H2O-NaCl體系鹽度—冰點公式:W=0.00+1.78Tm-0.0442Tm2+0.000557Tm3;W為NaCl的質(zhì)量百分數(shù),Tm為冰點下降溫度。密度計算公式則采用劉斌等數(shù)學模型擬合出的NaCl-H2O溶液包裹體密度計算公式,測試及計算結(jié)果見表1。測試結(jié)果顯示,Ⅰb型流體包裹體在182.3℃~413.2℃完全均一至液相;其冰點下降溫度范圍介于-5.9℃~-0.2℃,相對應流體鹽度為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溫結(jié)果變化范圍較大。3討論3.1包裹體激發(fā)對比流體包裹體測試結(jié)果表明,石人嶂鎢礦成礦流體為低鹽度、中—低密度流體。在對均一溫度及鹽度作圖統(tǒng)計(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,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,導致各樣品中包裹體測溫結(jié)果雜亂分布,因而無法有效地進行中段對比。包裹體組合(FIA)的方法可以較好地用于包裹體測溫數(shù)據(jù)的統(tǒng)計,但是樣品及磨片原因基本無法判斷包裹體是否同時捕獲,對此筆者選用Ⅰb型流體包裹體中呈孤立狀分布且形狀為負晶形的包裹體測溫結(jié)果進行篩選,對其均一溫度進行統(tǒng)計,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一致,反映出深部熱流體上移過程中溫度相應降低的變化規(guī)律。3.2成礦流體特征翟偉等在對鄰區(qū)瑤嶺鎢礦、梅子窩鎢礦進行He-Ar同位素地球化學分析后,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