2020, Vol. 29
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撒岱沟门钼矿床处于河北省丰宁县境内（图 1），位于中国六大钼矿床成矿带的兴-蒙钼成矿带上[1-2]，该地区成矿时代主要在中生代印支期[3].从矿床发现至今，许多学者先后开展了相关的研究[4-8]，但大部分都是对矿床地质特征和矿体赋存状态的研究，在成矿流体特征及矿床成因方面的研究还有待加强.
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图 1 燕辽钼成矿带地质略图 Fig.1 Geological sketch map of Yanliao molybdenum metallogenic belt 1—新生界（Cenozoic）；2—中生代中基性火山岩（Mesozoic intermediate-basic volcanic rock）；3—中生代中酸性火山岩（Mesozoic acid-intermediate volcanic rock）；4—中生界（Mesozoic）；5—古生界（Paleozoic）；6—新元古界（Neoproterozoic）；7—太古宙变质岩（Archean metamorphic rock）；8—基性侵入岩（basic intrusive rock）；9—燕山期花岗岩类（Yanshanian granitoid）；10—燕山期中性侵入体（Yanshanian intermediate intrusion）；11—断裂（fault）；12—钼矿床（Mo deposit） |
简伟[9]指出成矿流体可能起源于上地幔或下地壳部分熔融的中酸性岩浆，大陆碰撞有利于形成浆控高温热液型成矿系统和成矿构造.杨艳[10-11]指出大陆碰撞机制下的浆控高温热液型矿床在含矿岩体、成矿流体、围岩蚀变等方面与其他成因矿床存在差异，表现出高盐度、富CO2等特点，是否普遍存在这样的特点，还需要大量的实例研究来确定.本文试图通过研究成矿流体特征，对撒岱沟门钼矿床成矿过程和成矿环境进行分析.
1 区域背景华北板块北缘处于华北板块、西伯利亚板块和库拉-太平洋板块的结合地带，经历了漫长的地质演化，区域构造十分复杂.中生代以来，该区进入陆内造山作用阶段，构造运动最为强烈，尤其是在印支期和燕山期发生多次强烈的构造运动.伴随着多期次的岩浆活动，华北板块以挤压造山运动和拉伸减薄作用交替出现，逆冲推覆构造强烈，岩浆的运移，为含矿岩浆岩上升侵位提供条件[12].新生代以来地壳运动强度大大减弱，区域进入以伸展体制为主的盆-岭构造演化阶段，为中生代矿床的形成提供了有利空间.燕辽钼（铜）成矿带位于华北克拉通北缘中段，区域上受北东、东西和北北东向断裂联合控制，交汇区域相继发现有夕卡岩型、斑岩型、脉型的不同规模的钼矿床.有学者认为撒岱沟门斑岩型钼矿和东秦岭金堆城斑岩型钼矿的成矿过程是有所相似的，即经历高温岩浆热液和混合热液流体作用后所形成的矿体[13-14].
2 矿床地质矿区地层主要有古元古界红旗营子群斑状混合岩和变斑状混合片麻岩，其次沿谷、河床低洼处分布有第四系风积、冲积和洪积层.红旗营子群岩性主要由斑状混合岩和变斑状混合岩化片麻岩组成（图 2）.矿区构造以断裂和节理裂隙为主，根据岩矿关系分为控岩、控矿构造.据区域同时代岩体展布方向，主要控岩构造为上黄旗-棋盘山北东向断裂和丰宁南北向大断裂，撒岱沟门二长花岗岩体即沿两大断裂交汇的锐角部位侵入.次级断裂有南北向、近东西向、北东向和北西向4组，主要控制了脉岩的产出和展布，因其形成较早对矿体影响不大.控矿构造主要为节理裂隙和叠加其上的碎裂岩带.矿区及近外围岩浆岩发育，主要为印支期形成的二长花岗岩，侵位于太古宇斑状混合岩和混合岩化片麻岩中，呈岩株状分布于矿区南部.此外，花岗斑岩、闪长玢岩、石英正长斑岩等脉岩较为发育，岩脉主要呈近南北向、东西向展布.前人研究表明该区域钼矿床主要和中生代的中酸性侵入岩有关[15].
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图 2 撒岱沟门钼矿床矿区地质图 Fig.2 Regional geological map of Sadaigoumen molybdenum deposit 1—第四系（Quaternary）；2—闪长玢岩（diorite porphyrite）；3—花岗斑岩（granite porphyry）；4—石英正长斑岩（quartz syenite porphyry）；5—印支期红色二长花岗岩（Indosinian red monzogranite）；6—印支期白色二长花岗岩（Indosinian white monzogranite）；7—太古宇红色斑状混合岩（Archean red porphyritic migmatite）；8—太古宇混合岩化片麻岩（Archean migmatized gneiss）；9—矿体（ore body）；10—采样位置（sampling position） |
矿体具一定规模分布在矿区内印支期二长花岗岩之中.矿体呈南北向或北东向展布的不规则透镜体产出.矿体南北长700 m，东西宽330~960 m，平均730 m，垂厚74~540 m，平均275 m，矿体深部为一体，地表出露矿体6处（图 2）.
矿石呈灰白-肉红色；具花岗结构、不等粒结构、溶蚀结构、交代结构及半自形晶粒结构；细脉状构造、星散状浸染构造、平行脉状、交错脉状及网脉状构造（图 3）.金属矿物有：辉钼矿、黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、黄铜矿、和少量闪锌矿.脉石矿物占矿物总量的96.51%，主要有：石英、云母、斜长石、钾长石、萤石及碳酸岩矿物.
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图 3 撒岱沟门斑岩型钼矿床矿石照片 Fig.3 Photographs showing the characters of ores from Sadaigoumen molybdenum deposit a，e—二长花岗岩中见细脉状辉钼矿（molybdenite veinlets in monzogranite）；b—辉钼矿呈星散状交代黄铁矿，为成矿期的石英-辉钼矿阶段矿石（scattered molybdenite replacing pyrite in the ore of quartz-molybdenite period of mineralization stage）；c—单偏光镜下二长花岗岩中的细脉状辉钼矿（molybdenite veinlets in monzogranite under polarized microscope）；d—成矿前期石英脉中斜长石和石英（plagioclase and quartz in quartz vein of pre- mineralization stage）；f—含矿石英脉样品中的黄铁矿（pyrite in ore-bearing quartz vein） |
该矿床主要分为3个成矿期：成矿前期、成矿期和成矿后期.成矿前期为早期无矿石英脉阶段，较宽的石英脉基本不含金属矿物.成矿期硫化物多呈浸染状、网脉状分布，同时有硅化、绢云母化，包含3个阶段，即1）石英-磁铁矿-黄铁矿-辉钼矿脉阶段；2）石英-辉钼矿阶段；3）石英-白云母-黄铁矿-闪锌矿阶段.成矿后期为无矿热液阶段，多发育萤石化现象，萤石多呈脉状分布.矿区蚀变强烈，为多期次蚀变叠加的结果，矿体蚀变由中心向外依次为：硅化、微斜长石化、绢云母化、萤石化.
3 流体包裹体研究本次实验选取了成矿前期的无矿石英脉和成矿期含矿石英脉进行对比研究.首先对包裹体进行显微镜下岩相学观察，挑取其代表性样品，再进行显微测温实验和激光拉曼测试实验.流体包裹体进行测温实验和激光拉曼测试实验在核工业北京地质研究院完成.测温仪器为英国LinKam THMSG 600型显微冷热台（-196~ +600 ℃）.温度在0 ℃以下时，显微冷热台测试精度为±0.1 ℃；0~30 ℃范围的测试精度为±0.1 ℃；30 ℃以上时，测试精度为1 ℃.利用卢焕章等[16]提供的公式，获得流体的盐度；利用温度-密度关系方程，获得包裹体的流体密度；利用Roedder温度-压力等容线图解投点得到相应压力[16-18].
3.1 流体包裹体特征撒岱沟门钼矿床流体包裹体主要分布在石英中（图 4），成矿前期石英脉较宽，而成矿期石英脉较窄.包裹体也有不同，包裹体大小集中在5~20 μm之间（表 1）.镜下观察包裹体大小在5~20 μm居多，形态以圆、椭圆和不规则状为主，气液比集中在0.1~0.5之间，且成群分布.根据统计结果，撒岱沟门钼矿床包裹体类型主要可分为以下3种类型.
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图 4 撒岱沟门斑岩型钼矿流体包裹体镜下显微照片 Fig.4 Microphotographs of fluid inclusions in Sadaigoumen molybdenum deposit a，d—无矿石英脉中的Ⅰ型气液两相水包裹体和单相水包裹体（gas-liquid phase water inclusions and single-phase water inclusions of Type Ⅰ in barren quartz vein）；b，c—Ⅱ型含CO2的气液两相包裹体（CO2-bearing gas-liquid inclusions of Type Ⅱ）；e，h，f—含矿石英脉中的气液两相水包裹体（gas-liquid phase water inclusions in ore-bearing quartz vein）；g—含矿石英脉中含CO2的Ⅲ型三相包裹体（CO2-bearing three-phase inclusions of Type Ⅲ in ore-bearing quartz vein）；i—有规律排布的次生气液两相水包裹体（regularly arranged secondary gas-liquid phase water inclusions） |
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表 1 撒岱沟门钼矿床流体包裹体特征和显微测温统计结果 Table 1 Fluid inclusions characteristics and microthermometric result of Sadaigoumen molybdenum deposit |
Ⅰ型包裹体在室温下为气液两相包裹体，成分是水的气液两相包裹体（VH2O-LH2O）和极少量的单相（LH2O或VH2O）水包裹体；Ⅱ型包裹体为含CO2气液两相的包裹体（LH2O-VCO2）；Ⅲ型包裹体为含CO2三相的包裹体（LH2O-LCO2-VCO2）和极少量的单相成分为CO2的包裹体.在室温下根据观察的流体包裹体的相态和测试结果，包裹体具有以下特征.
Ⅰ型包裹体：成矿前期的无矿石英脉中发育大量Ⅰ型包裹体，主要为气液两相成分为水（VH2O-LH2O）的包裹体（图 4a、d），形态多为圆形和椭圆，大小主要在5~20 μm，气相占包裹体体积比在5%~35%之间，以10%~20%居多；成矿期的含钼矿化石英脉中Ⅰ型包裹体以气液两相（VH2O-LH2O）为主，形态以圆形和椭圆为主（图 4h），大小主要在5~15 μm居多，气相占包裹体体积比在5%~15%，并且发现了呈线状分布的Ⅰ型包裹体，沿愈合裂隙分布并切割矿物，呈带状排列包裹体（图 4i），这种特点表明该流体包裹体是次生包裹体.冷冻—升温过程中，Ⅰ型包裹体冰晶最终消失温度为-4.7 ~ -13.7 ℃，继续升温，该类包裹体最终以均一到液相方式为主，均一温度变化范围为162~390 ℃.成矿期包裹体盐度为5.41%~16.15%（NaCl当量），均一温度为220.6~340.3 ℃.成矿前包裹体盐度为7.45%~17.52%（NaCl当量），均一温度范围为196.2~390.0 ℃.依据盐水溶液包裹体温度-密度、温度-压力关系方程，估算成矿前、成矿期流体的密度分别为0.83~0.95 g/cm3、0.74~0.89 g/cm3.
Ⅱ型包裹体：成矿前期的无矿石英脉中Ⅱ型包裹体形态多为圆形、椭圆形、三角形和少数不规则形态，大小主要为5~25 μm，气相占包裹体体积的5%~50%，以10%~25%居多.成矿期的含钼矿化石英脉中Ⅱ型包裹体以为两相CO2包裹体（LCO2-VCO2）（图 4c），形状以椭圆为主，大小主要在5~10 μm，气相占包裹体体积在10%~15%之间.其中，成矿前Ⅱ型包裹体的盐度为5.70%~16.20%（NaCl当量），成矿期Ⅱ型包裹体的盐度为2.06%~13.29%（NaCl当量）.成矿前石英中Ⅱ型包裹体完全均一温度为204.8~266.9 ℃，平均345 ℃；成矿期矿石中Ⅱ型包裹体完全均一温度为161.5~268.9 ℃.依估算得成矿前Ⅱ型包裹体流体密度为0.83~0.98 g/cm3，成矿期流体密度为0.84~0.96 g/cm3.
Ⅲ型包裹体：成矿期的含钼矿化石英脉中Ⅲ型包裹体为含二氧化碳的三相（LH2O-LCO2-VCO2）为主（图 4g），且存在极少的纯CO2单相（LCO2）包裹体，以椭圆和不规则状为主，大小主要在5~20 μm，气相占包裹体体积为10%~25%.冷冻—加热过程中Ⅲ型包裹体基本表现出与Ⅱ型包裹体相似的特征，成矿期Ⅲ型包裹体的盐度范围为6.61~13.18 %（NaCl当量），均一温度在145.4~294.4 ℃.依据CO2的均一方式及温度估算得成矿期矿石中Ⅲ型包裹体密度为0.85~0.98 g/cm3.
3.2 流体包裹体的成分通过对撒岱沟门钼矿床激光拉曼光谱分析，H2O、CO2在成矿前期和成矿期均有，并且在成矿期发现了SO2和气体CH4的存在.成矿前期流体包裹体的成分以H2O为主（图 5b），H2O的特征峰为3399.32 cm-1等，并且发现CO32-的特征峰为1070.5 cm-1（图 5b）；成矿期以CO2和H2O为主（图 5a、c、d），H2O特征峰为3470.8 cm-1、3479.92 cm-1等，CO2特征峰为1384.33 cm-1、1384 cm-1、1384.72 cm-1等，并且此次发现SO2特征峰为1149 cm-1、1151 cm-1，CH4特征峰为2914.47 cm-1等.成矿前期主要为氧化环境，成矿阶段主要为还原环境，指示了成矿环境从氧化向还原性演化的过程[10, 19].也表明还原环境对成矿有利.
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图 5 撒岱沟门斑岩型钼矿床流体包裹体激光拉曼图谱 Fig.5 Raman spectroscopic analysis of fluid inclusions from Sadaigoumen molybdenum deposit |
研究结果表明（见表 1），在成矿前期主要有两种类型：Ⅰ型包裹体的冰点温度在-4.7 ~ -13.7 ℃，均一温度在196.2~390.0 ℃之间，盐度为7.45%~17.52%（NaCl当量），计算得流体密度在0.83~0.95 g/cm3；Ⅱ型包裹体均一温度在204.8~266.9℃之间，盐度为5.70%~16.20%（NaCl当量），可知低于Ⅰ型包裹体，流体密度为0.83~0.98 g/cm3，指示成矿前期处于中高温和中高盐度的环境中（图 6a、b）.
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图 6 撒岱沟门钼矿床流体包裹体均一温度、盐度直方图 Fig.6 Histograms of homogenization temperature and salinity of fluid inclusions from Sadaigoumen molybdenum deposit a，b—成矿前期（pre-mineralization stage）；c，d—成矿期（mineralization stage）；1—Ⅰ型流体包裹体（Type I fluid inclusion）；2—Ⅱ型流体包裹体（Type Ⅱ fluid inclusion）；3—Ⅲ型流体包裹体（Type Ⅲ fluid inclusion） |
从表 1和图 6直方图的结果中可以得到成矿期包裹体的特点：Ⅰ型包裹体的冰点温度在-3.3 ~ -12.2 ℃，均一温度220.6~340.3 ℃，盐度5.41%~16.15%（NaCl当量），流体密度0.74~0.89 g/cm3，可以发现均一温度比其他类型的高；Ⅱ型包裹体均一温度161.5~268.9 ℃，盐度在2.06%~13.29%（NaCl当量），流体密度0.84~0.96 g/cm3；Ⅲ型包裹体数量较少，均一温度在145.4~294.4 ℃，盐度在6.61%~13.18%（NaCl当量），流体密度在0.85~0.98 g/cm3.以上结果与代军治[4]的研究基本一致.可知Ⅰ型包裹体得到的温度高于Ⅱ型的包裹体，Ⅰ型包裹体整体上盐度大于Ⅱ型和Ⅲ型包裹体，并且在成矿期流体包裹体中发现了CO2相内存在SO2和CH4气体（图 6）.
4 讨论 4.1 成矿流体讨论流体包裹体成分分析表明成矿流体具有H2O-NaCl-CO2体系特点.从实验的结果统计来看，成矿前期以H2O包裹体为主，流体包裹体的均一温度为196.2~390.0 ℃，盐度7.50%~13.00%（NaCl当量）；而成矿期发现大量的含CO2包裹体，包裹体的盐度5.41%~13.29%（NaCl当量），均一温度的范围在161.5~340.3 ℃.不同类型的包裹体具有流体相分离或混合的特点，成矿前期为中高温、中高盐度，而成矿期为中温、中低盐度的特征.这表明从成矿前期到成矿期的温度和盐度都有所降低，暗示可能有岩浆热液之外的流体混入.代军治[4]认为这种不同类型的不均匀流体状态可能是单一流体不混溶而产生的分离作用形成，本文认为可能存在流体的沸腾作用.
杨艳等[10]指出富液相水包裹体、含二氧化碳包裹体、富气相水包裹体等两种以上包裹体共存，且具有相近的均一温度，判断为沸腾包裹体组合，这是斑岩型矿床的包裹体常见特征.成矿压力计算结果为70~110 MPa，估算成矿深度为2.5~3.8 km，一般认为斑岩型矿床成矿深度为1~5 km，与前人研究结果基本一致[16, 20].撒岱沟门钼矿床成矿前期流体包裹体成分以H2O为主，存在少量CO2，除此之外，成矿期还存在SO2、CH4、CO32-，表明含矿流体处于气相相对稳定的环境.从成矿前期到成矿晚期，温度和压力的不断降低，形成了对钼矿床成矿有利的环境[10, 19-22]，使成矿物质发生沉淀.
4.2 矿床成因讨论从包裹体研究来分析，包裹体类型有气液两相的水包裹体（VH2O-LH2O）、气液两相的CO2包裹体（LCO2- VCO2）、三相包裹体（LH2O-LCO2-VCO2）和极少的纯CO2单相（LCO2）包裹体，并且存在含子矿物的包裹体，具有中国大陆浆控高温热液矿床的特点[10, 23].撒岱沟门钼矿床围岩节理、裂隙较为发育，为成矿物质运移到地壳浅层提供了有利的条件.二长花岗岩是由岩浆分离结晶作用形成，前人研究显示该区石英脉与肉红色二长花岗岩具有同源性，岩浆的较深侵位和较高的演化决定了该大型钼矿的形成[5].从围岩蚀变基本特点来分析，成矿前期以硅化、微斜长石化为主，成矿期主要是绢英岩化，成矿后期主要是萤石化作用，钼矿化主要发生在绢英岩化带中.从成矿前期到成矿期的温度和盐度降低，并且早期处于液相相对稳定的环境中，而成矿期流体处于气相相对稳定的环境.从成矿前期到成矿晚期，随着温压条件的不断降低，与典型斑岩型钼矿对比，成矿流体从深部向上运移必然会经历降压的过程，当静水压力低到该流体的饱和气压时，继续向上运移和裂隙的张开，就会产生沸腾作用，从而引起成矿物质沉淀[24].随着流体向上的运移，地下水及大气降水对流体的混合作用也促进了矿物质的沉淀，形成了对钼矿床成矿有利的环境[25].
5 结论撒岱沟门钼矿床矿体主要分布在印支期二长花岗岩中.矿床流体包裹体比较发育，多气液两相包裹体，成群成带分布在石英中，成矿前期的无矿石英脉中主要有Ⅰ型包裹体和Ⅱ型包裹体，成矿期的含钼矿化石英脉中主要有Ⅰ型包裹体、Ⅱ型包裹体和较少的Ⅲ型包裹体.成矿前期的均一温度范围为196.2~390.0 ℃，盐度为5.70%~17.52%（NaCl当量），处于中高温、中高盐度的环境中；而成矿期具有中温、中盐度的特征，包裹体的盐度为5.41%~13.29%（NaCl当量），均一温度范围为161.5~340.3 ℃.
撒岱沟门钼矿床成矿流体具有H2O-NaCl-CO2体系特点，成矿早期以H2O为主，存在少量CO2，表明早期处于液相相对稳定的环境中，而成矿期包裹体成分中含有H2O和CO2，并且在成矿期发现了SO2和CH4气体，从液相向气相过渡、从氧化性向还原性环境转变的过程，可能由于成矿流体运移过程发生了沸腾作用以及后期大气降水的混入，形成了典型的大陆碰撞体系下的浆控高温热液型斑岩型钼矿床.
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