矿物岩石地球化学通报  2015, Vol. 34 Issue (6): 1270-1281   PDF    
藏南柯月铅锌锑银矿床流体包裹体研究
杜晓飞1,2 , 程文斌2 , 李葆华2, 李关清3    
1. 新疆维吾尔自治区人民政府国家305项目办公室, 乌鲁木齐 830000;
2. 成都理工大学 地球科学学院, 成都 610059;
3. 西藏自治区地质矿产勘查开发局 区域地质调查大队, 拉萨 851400
摘要: 为探讨柯月铅锌锑银矿床成矿流体的性质以及成矿机制,对其热液期各阶段含矿石英、菱铁/菱锰矿及方解石中流体包裹体进行了岩相学、显微测温学研究和激光拉曼光谱分析.结果显示,热液期Ⅰ阶段均一温度为250~281℃,盐度为10.24%~15.17% NaCleqv,流体密度为0.90~0.95 g/cm3;Ⅱ阶段均一温度为173~330℃,盐度为3.87%~33.19% NaCleqv,流体密度为0.85~1.15 g/cm3;Ⅲ阶段均一温度为173~241℃,盐度为3.06%~12.62% NaCleqv, 流体密度为0.85~1.00 g/cm3.柯月铅锌锑银矿床成矿流体早阶段为中温、中等盐度、含CO2的H2O-CO2-NaCl体系,主阶段演化为中温、高中低盐度、富CO2、富金属元素的H2O-CO2-NaCl体系,晚阶段演化为中低温、中低盐度、无CO2的H2O-NaCl 体系.流体包裹体组合特征及显微测温结果表明,成矿流体经历了流体不混溶过程,同时,流体不混溶作用是引起矿质的大量沉淀的主要因素.
关键词: 流体包裹体     激光拉曼     流体不混溶     柯月铅锌锑银矿床     西藏    
A Study on Fluid Inclusions of the Keyue Pb-Zn-Sb-Ag Deposit in Southern Tibet, China
DU Xiao-fei1,2, CHENG Wen-bin2 , LI Bao-hua2, LI Guan-qing3    
1. The National 305 Project Office of Xinjiang, Urumqi 830000, China;
2. College of Earth Sciences, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China;
3. Regional Geological Survey Party of Tibet Bureau of Geology and Exploration, Lhasa 851400, China
Abstract: In order to investigate characteristics of ore-forming fluid and the ore-forming mechanism of the Keyue Pb-Zn-Sb-Ag deposit in the Southern Tibet Sb-Au metallogenic belt, fluid inclusions in three stage ore-bearing quartz, siderite/rhodochrosite and calcite veins from the Keyue Pb-Zn-Sb-Ag deposit have been studied through the petrography, microthermometry and the Laser Raman spectrometry. Results show that homogenization temperatures, salinities and densities are 250-281℃, 10.24%-15.17% NaCleqv,and 0.9-0.95 g/cm3 for fluid inclusions in stage Ⅰ minerals, 173-330℃, 3.87%-33.19% NaCleqv,and 0.85-1.00 g/cm3 for fluid inclusions in stage Ⅱ minerals, and 173-241℃, 3.06%-12.62% NaCleqv,and 0.85-1.15 g/cm3 for inclusions in stage Ⅲ minerals, respectively. From stage I to stage Ⅲ, ore-forming fluids are changed from a CO2-bearing H2O-NaCl system with moderate homogenization temperature and moderate salinity, to a CO2-H2O-NaCl system with moderate homogenization temperature, high to low salinities, and enriched metal elements, and to an aqueous fluid with medium to low temperatures and low salinity. On the basis of characteristics of fluid inclusion assemblages and microthermometric results, it is believed that the ore-forming fluid has experienced the un-mixing process which is the main factor caused the precipitation of large quantity hydrothermal minerals in the deposit.
Key words: fluid inclusion     Laser Raman     fluid immiscibility     the Keyue Pb-Zn-Sb-Ag deposit     Tibet    

柯月铅锌锑银矿床位于北喜马拉雅金锑多金属成矿带上,是继扎西康矿床之后,又一个成规模的、以富含硫盐矿物为主要特征的多金属矿床,Sb、Pb+Zn和Ag达到中型规模。扎西康矿床研究程度较高,矿区的流纹岩成岩年龄为135.33±0.62 Ma(林彬等,2014);成矿物质来源于地层(李关清,2010张建芳等,2010程文斌等,2013代鸿章等,2014);矿床成因为两期流体叠加改造(梁维等,2013);矿质的沉淀机制为流体不混溶作用(朱黎宽等,2012),但证据不够充分;对于成矿流体来源,一部分学者认为热泉与成矿关系密切(孟祥金等,2008),一部分学者认为成矿流体来源于大气降水的地热水(李关清,2010张建芳等,2010)。柯月矿床和扎西康矿床同属于一个矿田,两者相距不到5 km,在地质特征方面有许多相似性,但又不完全相同。目前柯月矿床的研究仍处于空白,为了解其成矿流体特征,探讨矿质的沉淀机制。本文通过详细的流体包裹体研究,结合野外地质工作、室内岩矿鉴定及测试分析工作。

1 区域地质背景

柯月锑多金属矿床位于拉轨岗日被动陆缘盆地东缘,该地块处于印度河—雅鲁藏布江结合带与北喜马拉雅碳酸盐台地之间的东西向展布的狭长带状区域,东、西两端均被藏南拆离系错断(潘桂堂等,2013)。区域上地层出露广泛,前寒武系和古生界主要出露在拉轨岗日变质核杂岩带之穹窿核部及周边。中生界地层广为分布,三叠系和侏罗系主要为浅海沉积,白垩系出现次深海-深海沉积。新生界古新统毗邻雅鲁藏布江结合带零星分布,属海相沉积(王立全等,2013)。区域上,分布的构造单元有藏南拆离系、沿东西向展布的变质核杂岩引起的低角度正断层及近南北向的张性正断层。本次研究的矿体主要产出于近南北向的张性正断层中。据Edwards和Harrison(1997)研究藏南拆离系的活动年龄为24~17 Ma,主要为下地壳的流动与上地壳的缩短,下地壳塑性流动并向南挤出,从而形成近东西向延伸的藏南拆离系。康马地区的变质核杂岩冷却年龄为20~14 Ma。藏南近南北向的张性正断层的活动时间争议很大,据侯增谦等(2006)研究应小于等于13.5 Ma。陈文寄等(1996)认为南北向的张性正断层的活动时间始于8 Ma。近南北向的张性断裂分布广泛,不仅明显切割了近东西向构造形迹,同时,也为热水和含矿流体上涌提供了有利通道(李振清等,2005江思宏等,2008)。岩浆岩出露范围较广,侵入岩主要为基性-中基性岩脉/岩墙,火山岩主要为一套玄武岩-英安岩-流纹岩,构成了Comei大火成岩省(边千韬和丁林,2006)。

2 矿床地质特征

矿区内出露下侏罗统日当组(J1r),其可分为2个岩性段,第1岩性段(J1r1)主要为深灰色钙质页岩、薄-中层状泥灰岩、板岩,夹少量长石砂岩,第2岩性段(J1r2)为深灰色页岩夹少量薄层状白云岩、结晶灰岩。该组为主要的赋矿层。 矿区内构造比较发育,以断裂为主(图 1)。其中较大断裂有两条,构造破碎带多处,主要分布于矿区的中部。断裂为张性高角度正断层;F2的工作程度较低。

图 1 柯月矿区地质图(据西藏地勘局区调队修编) Fig. 1 Geological map of Keyue deposit

(modified after Regional Geological Survey Party of Tibet Bureau of Geology and Exploration)

区内中-基性岩大量发育,形成时代不明,顺层产于日当组地层中,走向与地层一致,受区域性构造作用影响,常与地层发生同褶皱,呈现弯弯曲曲或断断续续的分布。

矿体主要分布于断裂构造中,且严格受其控制,矿体呈脉状或透镜状产出,矿体最大水平厚度11.4 m,最小水平厚度为0.6 m,平均水平厚度为4.0 m。垂向延伸近200 m。

矿石结构主要为草莓状结构(图 2a)、残余结构、填隙结构、乳浊状结构、揉皱结构、自形-半自形粒状结构、他形粒状结构等。矿石构造主要有块状构造、条带状构造、晶簇状构造、脉状构造(图 2b2d)、浸染状构造、角砾状构造、蜂窝状构造(图 2f)等。矿物种类繁多,以富含硫盐矿物为特色。金属矿物主要为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、毒砂、黝铜矿、黄铜矿、辉锑矿、脆硫锑铅矿、车轮矿、硫锑铅矿、硫铋铅矿等,非金属矿物主要为石英、方解石、菱锰/菱铁矿等。

图 2 柯月铅锌锑银矿床矿石及镜下照片 Fig. 2 Photographs of ores and microscope from Keyue Pb-Zn-Sb-Ag deposit (a)沉积期黄铁矿草莓状结构;(b)热液期Ⅰ阶段细脉状闪锌矿、菱铁/菱锰矿;(c)热液期Ⅱ阶段石英、菱铁/锰矿、闪锌矿、方铅矿、硫盐矿物阶段;(d)热液期Ⅱ阶段硫盐矿脉切穿Ⅰ阶段的菱铁/菱锰矿;(e)热液期Ⅲ阶段辉锑矿交代Ⅱ阶段的闪锌矿;(f)表生期的褐铁矿和锑华。

主要的热液蚀变类型有硅化、菱铁/菱锰矿化、黄铁矿化、方解石化、辉锑矿化等。其中硅化、菱铁/菱锰矿化、黄铁矿化与铅锌锑矿化关系密切。

根据矿体产出的地质特征,矿体不同位置矿石的矿物组成、矿石组构、矿石类型、围岩蚀变及矿物的共生和穿插关系,可以把柯月铅锌锑银多金属矿床的成矿期次划为热液成矿期和表生期(图 2)。其中,热液成矿期又可分为菱铁/锰矿-闪锌矿-黄铁矿阶段(Ⅰ)、石英-菱铁/锰矿-闪锌矿-方铅矿-硫盐矿物阶段(Ⅱ)和石英-辉锑矿阶段(Ⅲ)。

3 流体包裹体研究

柯月铅锌锑银矿床中碳酸盐岩脉及石英脉广泛发育,尤其在热液成矿期的各个阶段,用于本次包裹体研究的样品采自柯月铅锌锑银矿床钻孔中的石英脉、菱锰/菱铁矿脉及方解石脉,主要矿物为石英、菱锰/菱铁矿及方解石,菱锰/菱铁矿和方解石存在于Ⅰ阶段,石英分布于Ⅱ、Ⅲ阶段。流体包裹体岩相学研究与显微测温工作在成都理工大学包裹体实验室完成。包裹体均一温度和冷冻温度测定使用仪器为Linkam THMSG600型冷热台,测温范围为-196~600℃,在温度小于30℃时测试精度为±0.1℃,温度小于300℃时测试精度为±1℃,温度小于600℃时测试精度为±2℃,测试时升温速率控制在5℃/min左右,相变点附近的升温速率调为1℃/min或0.5℃/min。单个流体包裹体的激光拉曼光谱分析测试工作在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成。使用仪器名称及型号为LABHR-VIS LabRAM HR800型研究级显微激光拉曼光谱仪,激光器为Yag晶体倍频固体激光器,波长532 nm,扫描范围100~4200(cm-1),室温及湿度分别为25℃和50%。

3.1 流体包裹体岩相学

根据室温(15℃)下包裹体的成分-相态特征及冷冻降温过程中包裹体相变特点,可将矿床中的流体包裹体划分H2O包裹体、CO2包裹体和CO2-H2O包裹体3大类(图 3)。根据室温下的相态特征,H2O包裹体可进一步划分为液相H2O包裹体、气液H2O包裹体及含子晶包裹体;CO2包裹体为气液CO2包裹体,由于其均一相态不同,故将其细分为两类,即均一为CO2液相包裹体和均一为CO2气相包裹体;通过室温下的相态特征并结合完全均一相态,CO2-H2O包裹体可进一步分为富H2O相CO2-H2O包裹体、富CO2相CO2-H2O包裹体及含子晶CO2-H2O包裹体。在热液期Ⅰ阶段包裹体类型单一,几乎全部为气液H2O包裹体,偶见富CO2相CO2-H2O包裹体;Ⅱ阶段的包裹体类型复杂多样,主要为气液H2O包裹体、气液CO2包裹体、富CO2相CO2-H2O包裹体、富H2O相CO2-H2O包裹体,其次为含子晶包裹体、液相H2O包裹体,偶见含子晶CO2-H2O包裹体;Ⅲ阶段包裹体类型主要为气液H2O包裹体,其次为液相H2O包裹体。包裹体类型在热液期各阶段所占比例见表 1

图 3 柯月铅锌锑银矿床流体包裹体显微照片 Fig. 3 Micrographs of fluid inclusions in quartz from Keyue Pb-Zn-Sb-Ag deposit (a)液相H2O包裹体;(b)气液H2O包裹体、气液CO2包裹体及富CO2相CO2-H2O包裹体共存;(c)含子晶包裹体;(d)气液CO2包裹体;(e)富H2O相CO2-H2O包裹体;(f)过渡型CO2-H2O包裹体;(g)富CO2相CO2-H2O包裹体;(h)含子晶CO2-H2O包裹体。LH2O-液相水; VH2O-气相水;S-子晶;LCO2-液相CO2;VCO2-气相CO2

表 1 柯月铅锌锑银矿床热液期各阶段包裹体类型 Table 1 Types of inclusion in each stage of hydrothermal in Keyue Pb-Zn-Sb-Ag Deposit
3.1.1 液相H2O包裹体

主要分布于热液期Ⅱ、Ⅲ阶段,其中在Ⅱ阶段所占比例较小,仅为1%;在Ⅲ阶段所占比例为10%,形态较为单一,多为椭圆形、多边形及不规则形(图 3a)。大小普遍在3~15 μm,液相充填度为100%。其中对热液期Ⅱ阶段的液相H2O包裹体进行激光拉曼分析,其成分为H2O。

3.1.2 气液H2O包裹体

普遍存在于热液期各阶段,其中在Ⅰ、Ⅲ阶段包裹体类型中占主导地位。形态复杂多样,主要呈不规则形、椭圆形、似方形及负晶形。大小多为2~45 μm,且集中于4~25 μm,偶见90 μm的包裹体。气相充填度多为4%~13%(图 3b)。

3.1.3 含子晶包裹体

仅存在于Ⅱ阶段的2件样品中,其中一件仅局部存在该类包裹体,而另一件中分布相对普遍,可占单件包裹体总数量的16%,且与气液H2O包裹体、气液CO2包裹体密切共生。形态为不规则形、负晶形、方形等,大小为3~23 μm,气相充填度多为5%~10%,根据子晶的立方体晶形,可初步判断为石盐子晶(图 3c)。

3.1.4 气液CO2包裹体

普遍存在于Ⅱ阶段的石英中,由于其均一相态不同,故将其细分为两类,即均一为CO2液相包裹体和均一为CO2气相包裹体。形态为椭圆形、不规则形等,大小为3~37 μm,气相充填度从30%~75%不等(图 3d)。

3.1.5 CO2-H2O包裹体

形态多为椭圆形、不规则形,大在3~30 μm。通过室温下的相态特征并结合完全均一相态特点,CO2-H2O包裹体可进一步分为富H2O相CO2-H2O包裹体、富CO2相CO2-H2O包裹体(图 3e3f3g)及含子晶CO2-H2O包裹体。富H2O相CO2-H2O包裹体和富CO2相CO2-H2O包裹体普遍存在于Ⅱ阶段的石英中,而目前仅发现2个含子晶CO2-H2O包裹体(图 3h)。富H2O相CO2-H2O包裹体中CO2相比例为13%~30%,富CO2相CO2-H2O包裹体的CO2相比例普遍为80%~96%。此类包裹体产在与矿化关系密切的石英中。

3.2 流体包裹体显微测温

实际测温过程中,包裹体个体大小、发育情况以及气相充填度(CO2-H2O包裹体则为相比例)等因素使得只能选取各阶段的部分包裹体进行测试。本次研究选取菱锰/菱铁矿、方解石、石英等3种包裹体发育较为理想、镜下易于观察的矿物作为研究对象,分别对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三阶段的不同类型包裹体进行了显微测温。

3.2.1 Ⅰ阶段

Ⅰ阶段菱锰/菱铁矿、方解石中包裹体发育,类型主要为气液H2O包裹体。共选取1件菱锰/菱铁矿和1件方解石进行显微测温。

均一过程中,随着温度不断升高,气泡不断缩小,最后变成小黑点在包裹体腔内四处游荡,最终均一到液相,而后降温30℃左右,气泡跳出。气液H2O包裹体均一温度范围250~281℃(图 4a)。冷冻过程中,包裹体多在-58.0~-44.0℃冻住。因初熔温度较难观察,观察到的初熔温度多在-28.0~-21.0℃,应属于NaCl-H2O体系;少数初熔温度为-53.0~-44.0℃,属于CaCl2-NaCl-H2O体系(卢焕章,1984刘斌和沈昆,1999卢焕章等,2004)。因此根据以下公式(Bodnar,1993)计算:

式中: S为盐度,t为冰点温度(℃)。

图 4 柯月铅锌锑银矿床H2O包裹体均一温度直方图(a)和盐度直方图(b) Fig. 4 Histograms of homogenization temperature(a)and salinities(b)of H2O fluid inclusions from Keyue Pb-Zn-Sb-Ag deposit

Ⅰ阶段的盐度范围为10.24%~15.17% NaCleqv(图 4b),平均为14.19 NaCleqv。除气液H2O包裹体外,偶见富CO2相CO2-H2O包裹体,由于其数量极少且CO2相比例多在70%~80%,未能获得有效数据。

3.2.2 Ⅱ阶段

Ⅱ阶段石英中包裹体十分发育,类型多样,主要为气液H2O包裹体、气液CO2包裹体、富CO2相CO2-H2O包裹体、富H2O相CO2-H2O包裹体,其次为含子晶包裹体、液相H2O包裹体,偶见含子晶CO2-H2O包裹体。共选取10件石英,对其中流体包裹体进行显微测温。

气液H2O型包裹体的均一温度范围为173~283℃(图 4a),均一到液相。初熔温度多在-28.0~-21.0℃,应属于NaCl-H2O体系;盐度为3.87%~21.54% NaCleqv,平均值为12.67% NaCleqv

含子晶包裹体升温过程中,立方体的棱角逐渐变圆,进一步确定子晶为石盐。根据加热均一过程中的相变特点,可将其分为2个亚类:①加热均一过程中,气泡先消失,然后石盐溶解达到均一状态,即通过石盐最终消失而达到均一,认为是从原生过饱和溶液中捕获的;②加热均一过程中,石盐先消失,而后气泡消失,此类包裹体是通过气泡最终消失而达到均一,被认为是从原始不饱和溶液中捕获的(卢焕章等,2004)。石盐最终消失型包裹体的均一温度范围为198~225℃。盐度范围为31.79%~33.19% NaCleqv,其平均值为32.63% NaCleqv,均一过程中,降温至室温(25℃),子晶均再现。气泡最终消失型包裹体的均一温度范围为249~266℃,盐度范围为30.12%~30.46% NaCleqv,其平均值为30.29% NaCleqv,均一过程中,降温至室温(25℃),子晶未再现。

对48个气液CO2包裹体进行显微测温,观察了液相CO2固结温度、固体CO2熔化温度(tm-CO2)、CO2均一温度(th-CO2)。

在冷冻-升温过程中,液相CO2固结温度普遍在-91.5~-96.0℃,集中于-95.0℃附近,仅两个包裹体分别于-79.0℃和-80.0℃冻住。固体CO2熔化温度(tm-CO2)介于-57.3~-56.7℃(图 5a),平均为-57.0℃,略低于纯CO2固相熔化温度(-56.6℃),表明除CO2相成分外,还混有其他低三相点的气体,激光拉曼分析结果证实,还存在少量组分的CH4、N2。气液CO2包裹体均一途径不同,可分为均一为CO2液相和均一为CO2气相两类:前一类均一温度在26.1~30.5℃,平均为29.2℃,接近于CO2的临界温度(31.2℃)(刘斌和沈昆,1999);后一类均一温度介于28.0~30.5℃(图 5b),两者均一温度几乎一致。

图 5 柯月铅锌锑银矿床气液CO2包裹体固体CO2熔化温度直方图(a)和均一温度直方图(b) Fig. 5 Histograms of temperature of melting and homogenization of CO2 of CO2 fluid inclusions from Keyue Pb-Zn-Sb-Ag deposit

对CO2-H2O包裹体进行显微测温,观察了液相CO2固结温度、固体CO2熔化温度(tm-CO2)、笼形化合物熔化温度(tm.cla)、部分均一温度(th-CO2)、完全均一温度(th)。

在冷冻-升温过程中,液相CO2固结温度介于-77.0~-96.7℃,集中于-95.0℃左右。固体CO2熔化温度普遍在-56.6~-57.3℃(图 6a),且富H2O相CO2-H2O包裹体的th-CO2(-56.9~-57.3℃)略低于富CO2相CO2-H2O包裹体(-56.6~-57.1℃),总平均为-56.9℃,略低于纯CO2固相熔化温度(-56.6),激光拉曼测试分析证实其含有极少量的CH4和N2,因此可认为是纯CO2,下面的数据分析基于此点。

图 6 柯月铅锌锑银矿床CO2-H2O包裹体显微温度直方图 Fig. 6 Histograms of microthermometric data including temperature of melting and homogeniza-tion of CO2(tm-CO2 and th-CO2),melting of clathrate(tm.cla) and temperature of homogeni-zation of CO2-H2O fluid inclusions from Keyue Pb-Zn-Sb-Ag deposit (a)固体CO2熔化温度直方图;(b)笼形化合物熔化温度直方图;(c)部分均一温度直方图;(d)完全均一温度直方图

笼形化合物的熔化温度介于3.5~10.0℃(图 6b),多集中于8.9~10℃,且富H2O相CO2-H2O与富CO2相CO2-H2O的tm.cla较为一致。富H2O相CO2-H2O包裹体部分均一温度在23.5~28.7℃,多数均一为气相,仅一个均一为液相。富CO2相CO2-H2O包裹体则介于27.9~30.9℃,低于富H2O相CO2-H2O包裹体且接近于临界温度(31.2℃)(图 6c)。

本矿床CO2-H2O包裹体完全均一为液相水溶液或气相CO2。富H2O相CO2-H2O包裹体的完全均一温度范围为214~311℃;富CO2相CO2-H2O包裹体的完全均一温度范围为189~330℃(图 6d),略低于富H2O相CO2-H2O,是由于富H2O相CO2-H2O包裹体的CO2相比例较大造成的。在测试完全均一的过程中,个别包裹体在完全均一之前发生爆裂或渗漏现象,暗示这类包裹体的内压较大,其爆裂或渗漏温度在230℃左右。

综上所述,气液H2O包裹体、含子晶包裹体的均一温度与CO2-H2O包裹体的完全均一温度具有一致性,均一温度范围为173~330℃。盐度范围为3.87%~33.19% NaCleqv,流体密度介于0.85~1.15 g/cm3。该阶段成矿流体具中温、盐度变化大、中高密度、富CO2、含少量CH4、N2的特征,属H2O-CO2-NaCl体系。

3.2.3 Ⅲ阶段

Ⅲ阶段石英中包裹体发育,类型主要为气液H2O包裹体。共选取5件石英进行显微测温。

均一过程中,随着不断升温,气泡不断缩小,最后消失在包裹体,最终均一到液相,而后降温20~30℃左右,气泡跳出。均一温度范围为173~241℃(图 4a)。初熔温度多在-28.0~-21.0℃,应属于NaCl-H2O体系;盐度范围为3.06%~12.62% NaCleqv(图 4b),平均为8.87% NaCleqv。显示成矿流体具低盐度的特点。

3.3 流体包裹体成分分析

液相H2O包裹体仅检测到H2O(拉曼特征峰值为3434.5 cm-1)(图 7a)。气液H2O包裹体的气相成分主要为H2O(拉曼特征峰值为3437.0 cm-1),其次为CO2(拉曼特征峰值为1388.1 cm-1、1285.8 cm-1),并含有极少量的CH4(拉曼特征峰值为2917.6 cm-1)(图 7b),部分测点未检测到H2O,主要成分为CO2,并含有少量CH4。气液H2O包裹体的液相成分主要为H2O,仅含少量的CO2。气液CO2包裹体气液相主要成分均为CO2,并含少量CH4、N2(拉曼特征峰值为2328~2329 cm-1)(图 7d)。CO2-H2O包裹体的CO2相主要成分为CO2,CH4含量甚微(图 7e),CO2-H2O包裹体的H2O相以H2O为主,CO2含量甚微(图 7f)。其结果与显微测温过程中CO2固相熔化温度略低于纯CO2固相熔化温度的现象一致。

图 7 柯月铅锌锑银矿床包裹体激光拉曼光谱图 Fig. 7 Laser Raman spectra of fluid inclusions of Keyue Pb-Zn-Sb-Ag deposit (a)LH2O包裹体激光拉曼光谱图;(b)气液H2O包裹体气相激光拉曼光谱图;(c)方解石中气液H2O包裹体液相激光拉曼光谱图; (d)气液CO2包裹体液相激光拉曼光谱图;(e)CO2-H2O包裹体LCO2激光拉曼光谱图;(f)CO2-H2O包裹体LH2O激光拉曼光谱图
4 讨论 4.1 成矿流体性质

Ⅰ阶段菱铁/菱锰矿和方解石中流体包裹体类型为气液H2O型包裹体,均一温度范围为250~ 281℃;盐度主要为10.24%~15.17% NaCleqv,平均为14.19% NaCleqv,流体密度介于0.90~0.95 g/cm3(图 8)。该阶段方解石中流体的气相成分中除H2O外,还含有CO2等成分(图 7c)。本阶段成矿流体具中温、中盐度、含CO2的特征,属H2O-CO2-NaCl体系。

图 8 柯月铅锌锑银矿床H2O包裹体均一温度-盐度-密度关系图 (底图据Bodnar,1983) Fig. 8 Diagram of the homogenization temperature-salinity-density of H2O inclusion in the Keyue Pb-Zn-Sb-Ag deposit (modified after Bodnar,1983)

Ⅱ阶段石英中流体包裹体类型较为复杂,有液相H2O包裹体、气液H2O包裹体、含子晶包裹体、气液CO2包裹体、富H2O相CO2-H2O包裹体、富CO2相CO2-H2O包裹体及含子晶CO2-H2O包裹体,其中H2O包裹体的均一温度范围为173~283℃;盐度范围为3.87%~33.19% NaCleqv,其中在6%~16% NaCleqv和30%~33% NaCleqv形成两个峰值(图 4b)。中低盐度流体密度在0.85~1.0 g/cm3,高盐度流体密度介于1.05~ 1.15 g/cm3。CO2-H2O包裹体的完全均一温度范围为189~330℃。液相H2O包裹体仅检测到H2O;气液H2O包裹体气相成分除H2O以外,还检测到CO2及少量的CH4;气液CO2包裹体气相成分主要为CO2,还含有少量的CH4和N2;富H2O相CO2-H2O包裹体和富CO2相CO2-H2O型包裹体气相成分除CO2以外,还检测有少量的CH4和N2。显微测温中CO2固相熔化温度略低于纯CO2的三相点温度(-56.6℃),与激光拉曼测试分析结果一致。综上所述,该阶段成矿流体具中温、盐度变化大、中高密度、富CO2、含少量CH4、N2的特征,属H2O-CO2-NaCl体系。

Ⅲ阶段流体包裹体类型为气液H2O、液相H2O型,该阶段流体具中低温(173~241℃)、中低盐度3.06%~12.62% NaCleqv,平均为8.87% NaCleqv的性质。本阶段流体仅检测到H2O,观察到的初熔温度多在-28.0℃~-21.0℃,应属于NaCl-H2O体系,可能还有少量其他阳离子。

柯月铅锌锑银矿床成矿流体早阶段为中温、中等盐度、含CO2的H2O-CO2-NaCl体系,随后演化为中温、高中低盐度、富CO2、富金属元素的H2O-CO2-NaCl体系,晚期由于大气降水的大量加入,演化为中低温、中低盐度、无CO2的H2O-NaCl 体系。

4.2 流体不混溶作用

柯月铅锌锑银矿床中气液H2O包裹体、气液CO2包裹体、富H2O相CO2-H2O包裹体及富CO2相CO2-H2O包裹体密切共生,共存于同一样品中,甚至是同一视域中(图 3b),这种流体包裹体组合显示了流体不混溶的特征(刘斌和沈昆,1999李保华等,2010),暗示包裹体形成时流体的非均匀性(张文淮和陈紫英,1993)。

产生这种现象的原因有可能两种(Ramboz et al., 1982Anderson et al., 1992Craw,1992任云生等,2010):①原本均匀的H2O-CO2-NaCl体系,由于物理化学条件的改变而分离出H2O-NaCl相与CO2相流体;②H2O-NaCl相及CO2相两种性质不同的流体混合的结果。野外地质现象、流体包裹体岩相学及显微测温结果更倾向于第1种可能。具体表现如下:①宏观上,脉状矿体周围分布有构造角砾岩,含大量粒状铁闪锌矿的菱铁/菱锰矿呈网脉状穿插其中,这是流体不混溶的标志;②富CO2相CO2-H2O包裹体和富H2O相CO2-H2O包裹体产状一致,不同相比例(CO2相比例为13%~96%)共存且分布普遍(图 3e3f3g),以及气液H2O包裹体和气液CO2的普遍共存,表明其捕获时成矿流体处于非均匀状态,富CO2相CO2-H2O包裹体和富H2O相CO2-H2O包裹体均一方式不同,这些特征是H2O相与CO2相不混溶的佐证(刘斌和沈昆,1999);③激光拉曼测试分析结果,CO2-H2O包裹体中H2O相主要为H2O,还含有少量CO2,而CO2相除检测到CO2以外,还含有少量CH4、N2,这与相分离作用特征相符,即在相分离过程中,CH4、N2等成分倾向于向CO2相富集(高永宝等,2011);④研究表明不混溶过程中捕获的包裹体,其CO2相均一方式会随着所捕获CO2量的增加而由均一至气相CO2过渡为均一至液相CO2(Craw,1992魏文凤等,2011),本矿床中气液CO2包裹体均一方式及CO2-H2O包裹体的部分均一方式相同,既有均一为液相CO2,又有均一为气相CO2,暗示所捕获的CO2量不同;⑤均一温度,本矿床CO2-H2O包裹体完全均一为液相水溶液或气相CO2。富H2O相CO2-H2O包裹体的完全均一温度范围为214~311℃;富CO2相CO2-H2O包裹体的完全均一温度范围为189~330℃(图 6d),略低于富H2O相CO2-H2O包裹体完全均一温度,总体上具有一致性。

综上所述,柯月铅锌锑银矿床成矿过程中成矿流体发生了不混溶,原始均匀的H2O-CO2-NaCl溶液分离出H2O-NaCl相与CO2相流体。

4.3 成矿过程初探

在矿质沉淀机制中,流体不混溶作用占举足轻重的地位(张德会,1997李保华等,2011)。通过显微测温相变的转换,定性的认为成矿流体中阴离子主要为Cl-,矿质主要呈氯络合物的形式迁移,当成矿流体运移至近南北向的正断层时,由于压力骤降,CO2与盐水溶液发生不混溶,随着CO2的不断溢出,流体中的H+不断减少,而H+与氯络合物呈正相关关系(涂光炽,1988),氯络合物的溶解度随着H+的减少而降低,从而引起矿质的大量沉淀。

近南北向的正断层系统(≤13.5 Ma)及其围陷的裂谷系和裂陷盆地是由东西向的地壳伸展所形成的(侯增谦等,2006)。本矿床的脉状、透镜状矿体主要受近南北向高角度断层的控制,近南北向的张性断裂分布广泛,不仅明显切割了近东西向构造形迹,同时,也为热水和含矿流体上涌提供了有利通道(李振清等,2005江思宏等,2008)。成矿流体运移到近南北向的正断层系统中,由于压力骤降,流体发生不混溶,矿质大量沉淀,局部有高盐度热卤水的混入,进一步促进矿质沉淀。成矿晚阶段,有大气降水的混入。

5 结论

(1)依据矿体交切及矿物的共生和穿插关系,可以把柯月铅锌锑银多金属矿床的成矿期次划为热液成矿期和表生期。其中,热液成矿期又可分为菱铁/锰矿-闪锌矿-黄铁矿阶段(Ⅰ)、石英-菱铁/锰矿-闪锌矿-方铅矿-硫盐矿物阶段(Ⅱ)和石英-辉锑矿阶段(Ⅲ)。

(2)根据室温(15℃)下包裹体的成分-相态特征及冷冻降温过程中相变特点,可将矿床中的流体包裹体划分为H2O包裹体、CO2包裹体和CO2-H2O包裹体3大类。H2O包裹体可进一步划分为液相H2O包裹体、气液H2O包裹体及含子晶包裹体;通过室温下的相态特征并结合完全均一相态,CO2-H2O包裹体可进一步分为富H2O相CO2-H2O包裹体、富CO2相CO2-H2O包裹体及含子晶CO2-H2O包裹体。

(3)柯月铅锌锑银矿床成矿流体早阶段为中温、中等盐度、含CO2的H2O-CO2-NaCl体系,随后演化为中温、高中低盐度、富CO2、富金属元素的H2O-CO2-NaCl体系,晚期由于大气降水的大量加入,演化为中低温、中低盐度、无CO2的H2O-NaCl 体系。

(4)柯月铅锌锑银矿床成矿过程中成矿流体发生了不混溶,原始均匀的H2O-CO2-NaCl溶液分离出H2O-NaCl相与CO2相流体。流体不混溶作用是矿质沉淀的主要机制。

致谢:野外工作期间得到西藏地勘局区域地质调查大队张兴国高级工程师、达瓦次仁高级工程师的支持与帮助,在此表示衷心感谢。

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