2. 构造成矿成藏国土资源部重点实验室, 成都 610059;
3. 西南石油大学 地球科学与技术学院, 成都 610500
2. Key Laboratory of Tectonic Controlled Mineralization and Oil Reservoir, Ministry of Land and Resources, Chendu 610059, China;
3. School of Earth Science and Technology, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China
猴桥钼矿床位于腾冲地块上的锡多金属成矿带,这是中国重要的锡、钼等金属成矿带之一,目前该带内已发现中大型锡矿床多处,如小龙河、来利山、铁厂等矿床,钼矿床如马厂菁、保兴厂等矿床(曹华文等,2013)。滇西腾冲地块位于东喜马拉雅东构造阶地南翼,东邻怒江-瑞丽断裂带及保山地块,西接密支那缝合带与东缅地块,以盛产锡多金属矿床而著称(季建清等,2000)。晚三叠世以来,受特提斯及喜马拉雅造山运动的影响,在该地区出露了一套与汇聚碰撞作用相关的花岗岩带,腾冲地块发现的锡、铜、钼等多金属矿床绝大多数与此套花岗岩活动存在关联(陈永清等,2013)。
猴桥钼矿床发现于2010年,矿体主要以石英脉形式产于高黎贡山变质火山岩中。目前,矿床研究程度较低,文献资料甚少。笔者在详实的野外地质勘查的基础上,以含矿石英脉为研究对象,进行了系统的流体包裹体岩相学、显微测温学研究,并对一些具有代表性的包裹体进行单个包裹体激光拉曼光谱分析,以期为研究和探讨成矿流体的性质及演化提供证据,进而与滇西地区主要热液型金属矿床成矿流体性质对比,为探讨滇西地区热液型金属矿床成矿规律提供资料。
1 成矿地质背景腾冲地块位于青藏高原南缘怒江缝合带与密支那缝合带之间(图 1a)(Yin and Harrison, 2000;莫宣学和潘桂棠,2006),其陆壳基底由高黎贡山群和公养河群构成。高黎贡山群为一套陆源碎屑岩-火山沉积建造,是一套高绿片岩相-低角闪岩相的高温低压变质岩系;公养河群为一套类复理石和砂页岩的建造(罗君烈,1990;李峰和段嘉瑞,1999)。在古生代,腾冲地块与保山地块相连,同属印度板块东北缘陆缘前海环境,中生代时怒江洋的打开使二者分离,分布演变成以浅海为主和以滨海或陆相为主的环境,在新生代盆地中形成三叠系泥质灰岩(李峰和段嘉瑞,1999)。燕山期-喜马拉雅运动期间,怒江洋关闭,两地块重新汇聚,随之发生了大规模的区域变质和花岗岩浆侵入作用,由东到西依次形成了东河、古永以及槟榔江3个近乎平行分布的花岗岩带(图 1b)(陈永清等,2013)。
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1-东河花岗岩带;2-古永花岗岩带;3-槟榔江花岗岩带;4-未分杂岩;5-主要断裂;6-研究区位置;7-板块分界 图 1 (a)腾冲-梁河大地构造位置图(据张屿等,2013修改);(b)腾冲-梁河花岗岩带地质图(据张屿等,2013修改);(c)研究区实测地质简图 Figure 1 (a)Tectonic map showing position of the Tengchong-Lianghe area(after Zhang et al., 2013); (b)Geological map of the Tengchong-Lianghe granite zone(after Zhang et al., 2013); (c)The measured geological map of the study area |
腾冲地区主体构造为南北走向,北西段为嘉黎断裂,中段为怒江断裂,南部为龙陵-瑞丽断裂。其中,怒江断裂控制了腾冲花岗岩的展布(李文昌等,2010;马楠等,2013)。研究区发育于槟榔江花岗岩带中部,隶属腾冲锡多金属成矿带,大地构造上位于冈底斯-念青唐古拉褶皱系伯舒拉岭-高黎贡山褶皱带古永-盏西褶皱束(图 1b)。
2 矿床地质特征区内地层主要为下古生界高黎贡山群(Pt1g)、下泥盆统关上组(D1g)和第四系沉积物(图 1c)。其中高黎贡山群为一套火山变质岩,岩性主要为石英片岩、黑云石英片岩,结构主要为粒状变晶、鳞片变晶结构,具有明显的定向构造,以线状、面状构造为主(图 2a、2c);下泥盆统主要为灰、深灰色板岩夹泥质条带灰岩、细晶灰岩、含碳质粉砂质板岩。
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研究区侵入岩与高黎贡山群变质岩手标本及镜下照片 图 2 Or-正长石,Pl-斜长石,Qz-石英,Bt-黑云母 Figure 2 Photos and micrographs of specimen of the intrusive rocks and metamorphic rocks of the Gaoligongshan Group in the study area |
区内岩浆岩较为发育,南北部均分布有喜马拉雅期花岗岩,呈岩基产出,岩性主要为黑云二长花岗岩,含部分黑云钾长花岗岩、黑云花岗闪长岩。结构以中细粒花岗结构为主,少量似斑状结构(图 2b、2d)。
矿体主要以石英脉形式产于高黎贡山变质火山岩中,区内断裂构造以北东向为主,其次为北西向。北西向断裂控制着石英脉型矿体的产出。出露的石英脉体,长约100余米,宽约2 m,走向345°。矿体的钼平均品位为0.102%。
野外观察和镜下鉴定,确定了矿石的基础特征。矿石结构多为自形、半自形结构,少量颗粒状、鳞片状结构。矿石构造为细脉侵染状、细脉状、角砾状及斑点状构造(图 3)。矿石中的金属矿物主要有辉钼矿、黄铁矿,少量方铅矿、闪锌矿;表生金属氧化物有褐铁矿;脉石矿物主要为石英、钾长石、斜长石、方解石及黑云母等。围岩蚀变主要为硅化、黄铁矿化、绢云母化。
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图 3 猴桥钼矿床典型矿石照片 Figure 3 Photos of typical ore specimen of the Houqiao Mo deposit |
在猴桥研究区采集具有代表性的含矿样品,磨制包裹体片并进行流体包裹体岩相学观察、显微测温分析和激光拉曼探针分析。流体包裹体显微测温及激光拉曼光谱分析均在构造成矿成藏国土资源部重点实验室测试完成。显微测温采用Linkam THMSG600型冷热台,分析精度±0.1℃,冷热台的温度范围为-100~500℃,温度变化速率为10℃/min,在相变点温度附近温度变化速率设置为1℃/min,逐渐达到均一相,得到均一温度,再经过公式换算得到相应的盐度与密度。激光拉曼测试仪器为RM-100型拉曼光谱仪,测试条件是514.5 nm氩激光器,计数时间为10 s,每1 cm-1(波数)计数一次,100~4000 cm-1全波段一次取峰。激光束斑大小为2 μm,光谱分辨率±2 cm-1。流体包裹体显微测温与激光拉曼分析所用样品一致。
3.2 岩相学特征样品的石英矿物中发育原生包裹体,类型简单,主要有气相、气液两相和纯液相包裹体,未见含CO2、含子晶包裹体(图 4)。其中以气液两相包裹体为主,液相包裹体次之,气相包裹体较少。各类包裹体在石英中大多散乱或孤立分布,少部分呈带状分布。形态为圆形、椭圆形或不规则形,大小在1~30 μm,多数为4~15 μm。3种包裹体主要特征如下:
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V-气相包裹体;LV-气液两相包裹体;L-纯液相包裹体 图 4 猴桥钼矿床不同类型包裹体显微照片 Figure 4 Microphotographs showing various types of fluid inclusions in the Houqiao Mo deposit |
(1)气相包裹体(V),主要呈灰黑色,形态以椭圆形为主,随机分布,气、液比大于等于50%,极少部分为纯气相,通常与气液两相包裹体、纯液相包裹体共生。约占包裹体总数的0~5%。
(2)气液两相包裹体(LV),主要呈无色--灰黑色,以椭圆形和不规则形为主,随机分布,气液比小于等于50%,其中气液比为10%~30%的气液包裹体较常见,并且常与气相包裹体、纯液相包裹体共生。占包裹体总数的80%以上。
(3)纯液相包裹体(L),主要呈无色透明,由纯液相盐水溶液组成,以圆形和椭圆形为主,随机分布或带状分布,并常与气相包裹体、气液两相包裹体共生。纯液相包裹体约占包裹体总数的10%~15%。
3.3 显微测温结果实测得到包裹体均一温度200余个,冰点温度162个,结果列于表 1。包裹体盐度根据NaCl-H2O包裹体体系的盐度计算公式(卢焕章,1997;刘斌和沈昆,1999;卢焕章等,2004)得出。
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表 1 流体包裹体测温结果 Table 1 Microthermometric results of fluid inclusions |
所测试的气液两相包裹体中气、液比为10%~30%,结果表明包裹体的均一温度为102~334℃。频数直方图特征(图 5a)及实验测试数据(表 1)说明,成矿流体的成矿温度主要集中在180~280℃,最高温度为334℃,属于中-低温成矿。
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图 5 猴桥钼矿床流体包裹体均一温度、盐度直方图 Figure 5 Histograms of homogenization temperatures and salinities of fluid inclusions in the Houqiao Mo deposit |
根据NaCl-H2O包裹体体系的盐度计算公式:
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式中:S为盐度%;θ为冰点温度℃,求得成矿流体盐度(表 1)为4.49%~12.51%NaCleqv。频数直方图特征(图 5b)显示出成矿流体的盐度主要集中在5%~11%,最高为12.51%NaCleqv。说明成矿流体属于中-低盐度流体。
根据包裹体测温数据及计算所得盐度,利用公式法(刘斌和沈昆,1999),即:
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式中:ρ为盐水溶液密度(g/cm3);t为均一温度(℃);S为盐度(%)。计算得出猴桥钼矿床包裹体密度为0.65~0.96g/cm3(表 1)。密度频数直方图(图 6)显示出成矿流体密度较稳定,变化不大,属于低密度流体。
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图 6 猴桥钼矿床流体包裹体密度直方图 Figure 6 Histograms of densities of fluid inclusions from the Houqiao Mo deposit |
3类包裹体的激光拉曼探针测试表明,拉曼谱图上除了寄主矿物石英的特征峰值外,均显示出宽泛的H2O峰(图 7a~7d),未见CO2、CH4等气体的特征峰,HCO3-的特征峰、气液两相和纯液相包裹体的液相谱峰图中见CO32-的特征峰(1064.9 cm-1)(图 7b、7d),表明包裹体液相中含少量的CO32-。
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(a)气相激光拉曼探针分析谱峰图;(b)液相激光拉曼探针分析谱峰图;(c)纯气相包裹体激光拉曼探针分析谱峰图;(d)纯液相激光拉曼探针分析谱峰图 图 7 包裹体激光拉曼探针分析谱峰图 Figure 7 Laser Raman spectra of fluid inclusions |
上述测试结果表明,流体包裹体成分主要为水溶液,结合包裹体类型(气液两相、纯气相和纯液相包裹体,未发现含CO2或含子晶包裹体),包裹体盐度(4.49%~12.51%NaCleqv)等特征,说明流体包裹体成分为NaCl-H2O体系。
4 讨论 4.1 成矿深度估算根据流体包裹体的均一温度和流体盐度,利用计算流体压力的经验公式:
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式中:t1为矿区实测成矿温度;p为成矿压力(105Pa,w为成矿流体盐度)(邵洁涟和梅建明,1986),计算出研究区包裹体的流体压力。结果表明,钼矿化阶段流体包裹体的压力范围为28~92 MPa,平均为59 MPa。根据包裹体的成矿压力,利用经验公式h=p×1/(300×105)km(邵洁涟和梅建明,1986)计算出研究区成矿深度为0.9~3.1 km,平均为2.0 km。
4.2 成矿流体特征流体包裹体研究表明,猴桥钼矿床中发育有丰富的原生包裹体。流体包裹体类型主要为气液两相,含少量气相及纯液相包裹体,未发育含CO2、子晶包裹体。单个包裹体成分研究表明,包裹体气液成分主要为H2O,流体包裹体显微测温表明样品中气液包裹体的均一温度为102~334℃,集中于180~280℃,盐度为4.49%~12.51%NaCleqv,集中于5%~10% NaCleqv,密度为0.65~0.96g/cm3,以上特征说明猴桥钼矿的成矿流体为中-低温、中-低盐度、低密度的NaCl-H2O体系。
4.3 成矿过程探讨成矿作用与流体密不可分,成矿流体是元素迁移、富集成矿的重要介质,没有流体就没有矿床,金属矿床的成矿模式就是成矿流体的来源、迁移及沉淀的模式(倪培等,2014;胡瑞忠等,2014)。成矿流体中矿质沉淀的机制主要有:水-岩反应、温度或(和)压力的变化、流体的混合作用及流体不混溶作用等(张德会,1997a)。长期以来,温度的变化一直被广泛认为是矿质沉淀的主要原因,但近年来的研究表明,单独的温度变化并非为金属元素沉淀的最有效的机制,流体的混合和不混溶作用对矿质沉淀更为重要(张德会,1997b;Zhang et al., 2011)。流体的不混溶作用普遍发生于浅成热液矿床、矽卡岩矿床、斑岩铜钼矿床及脉状多金属矿床中,且是这些矿床金属元素沉淀富集的重要机理(肖建新等,2002;Zeng et al., 2011)。
流体包裹体研究表明,猴桥钼矿床成矿流体为中-低温、中-低盐度、低密度的NaCl-H2O体系。关于NaCl-H2O体系流体的混合作用所引起成矿元素沉淀的实例很多,如:美国内华达州内Jerritt Canyon的卡林型金矿床(Hofstra et al., 1991)、澳大利亚北部Caramal铀矿床(Dubessy et al., 2003)、山东玲珑金矿床(王可勇等,2008)等,均是由于高-中盐度流体与低盐度流体混合作用而引起的成矿元素沉淀而形成的矿床。Keith等(Keith et al., 1992)认为,流体的混合作用和冷却作用能够促使大量的低品位含钼硅酸盐沉淀并富集成矿。这种实例在中国钼矿床成因中十分常见,例如:辽西兰家沟钼矿床(代治军等,2007)、内蒙古西拉木伦成矿带上的碾子沟钼矿床(张作伦等,2010)与羊场钼矿床(张作伦等,2012)、河南石门沟钼矿床(邓小华等,2011)等,均是由于高-中盐度的流体与低温、低盐度的含钼流体与大气降水发生混合作用,导致钼沉淀富集成矿。猴桥钼矿床成矿温度(102~334℃)和盐度(4.49%~12.51% NaCleqv)波动性较大,指示成矿过程中流体性质发生了较大变化。成矿流体性质发生这种变化的原因很有可能是成矿阶段的流体与外来低盐度的流体发生了混合作用,正是这种混合作用导致了猴桥钼矿床的沉淀成矿。但是,关于猴桥钼矿床成因的这种推测暂时还没有充足的证据,还需要进一步研究。
4.4 区域地质意义流体包裹体显微测温结果显示,滇西猴桥钼矿床成矿温度在102~334℃,集中于180~280℃,属中-低温热液矿床。这与滇西其他主要热液型金属矿床的成矿流体温度相差不大。滇西主要热液型金属矿床成矿温度大多集中于100~400℃,如兰坪盆地西缘铜矿床成矿温度为135~280℃(徐晓春等,2005),沧源铅锌多金属矿集区成矿温度为160~320℃(肖晓牛等,2008),北羊拉铜矿床成矿温度为164~394℃(王承洋等,2015),热林铜钼矿床成矿温度为160~350℃(万多等,2012),安乐铅锌矿床成矿温度为130~370℃(王芳等,2011),表明滇西地区存在大量中-低温热液金属矿床。
5 结论(1)猴桥钼矿矿体主要以石英脉形式产于高黎贡山变质火山岩中,矿化类型为石英脉型,辉钼矿呈细脉侵染状、脉状、细脉状分布于石英脉中,蚀变主要为黄铁矿化、硅化、绢云母化等。
(2)流体包裹体和激光拉曼光谱分析显示包裹体类型主要为气相包裹体、气液两相包裹体和纯液相包裹体,包裹体均一温度主要集中于180~280℃,盐度4.49%~12.51% NaCleqv,密度0.65~0.96g/cm3,成矿流体属中-低温、中-低盐度、低密度的NaCl-H2O体系。
(3)猴桥钼矿床成矿压力为28~92 MPa,成矿深度为0.9~3.1 km,平均为2 km,成矿深度不大。
(4)猴桥钼矿床成矿温度(102~334℃)和盐度(4.49%~12.51% NaCleqv)波动较大,指示成矿过程中流体性质发生了较大变化,暗示流体混合作用可能是导致钼矿沉淀的重要原因。
致谢: 室内鉴定工作得到陈彦庆的帮助,分析测试得到李娜的帮助,包裹体显微测温得到李葆华教授的指导,在此一并表示感谢!
| [] | Dubessy J, Derome D, Sausse J. 2003. Numerical modelling of fluid mixings in the H2O-NaCl system application to the North Caramal U prospect(Australia). Chemical Geology , 194 (1-3) : 25–39. DOI:10.1016/S0009-2541(02)00269-3 |
| [] | Hofstra A H, Leventhal J S, Northrop H R, Landis G P, Rye R O, Birak D J, Dahl A R. 1991. Genesis of sediment-hosted disseminated-gold deposits by fluid mixing and sulfidization: Chemical-reaction-path modeling of ore-depositional processes documented in the Jerritt Canyon district. Nevada. Geology , 19 (1) : 36–40. DOI:10.1130/0091-7613(1991)019<0036:GOSHDG>2.3.CO;2 |
| [] | Keith J D, Christiansen E H, Carten R B, Nevada R. 1992. The genesis of giant porphyry molybdenum deposits. In: Whiting B H. Hodgson C J, Mason R, eds. Giant ore deposits Ⅱ. Ottawa: Lancaster Press, 285-316 |
| [] | Yin A, Harrison T M. 2000. Geologic evolution of the Himalayan-Tibetan orogen. Annual Review of Earth and Planetary Sciences , 28 : 211–280. DOI:10.1146/annurev.earth.28.1.211 |
| [] | Zeng Q D, Liu J M, Zhang Z L, Zhang W Q, Chu S X, Zhang S, Wang Z C, Duan X X. 2011. Geology, fluid inclusion, and sulfur isotope studies of the Chehugou porphyry molybdenum-copper deposit, Xilamulun metallogenic belt, NE China. Resource Geology , 61 (3) : 241–258. DOI:10.1111/rge.2011.61.issue-3 |
| [] | Zhang Y M, Gu X X, Liu L, Dong S Y, Li K, Li B H, Lv P R. 2011. Fluid inclusion and H-O isotope evidence for immiscibility during mineralization of the Yinan Au-Cu-Fe deposit, Shandong, China. Journal of Asian Earth Sciences , 42 (1-2) : 83–96. DOI:10.1016/j.jseaes.2011.04.011 |
| [] | 曹华文, 张寿庭, 林进展, 王光凯. 2013. 滇西锡矿带地质特征与成矿构造背景. 成都理工大学学报(自然科学版) , 40 (4) : 457–467. |
| [] | 陈永清, 卢映祥, 赵红娟, 程志中, 蒋成兴, 刘正尚. 2013. 滇西腾冲地块小场钼矿化花岗岩的锆石SHRIMP U-Pb定年、地球化学及其构造意义. 地学前缘 , 20 (5) : 1–14. |
| [] | 代治军, 毛景文, 谢桂青, 杨富全, 赵财胜. 2007. 辽西兰家沟钼矿床成矿流体特征及成因探讨. 矿床地质 , 26 (4) : 443–454. |
| [] | 邓小华, 姚军明, 李晶, 刘国飞. 2011. 河南省西峡县石门沟钼矿床流体包裹体特征和成矿时代研究. 岩石学报 , 27 (5) : 1439–1452. |
| [] | 胡瑞忠, 温汉捷, 苏文超, 彭建堂, 毕献武, 陈佑纬. 2014. 矿床地球化学近十年若干研究进展. 矿物岩石地球化学通报 , 33 (2) : 127–144. |
| [] | 季建清, 钟大赉, 陈昌勇. 2000. 滇西南那邦变质基性岩地球化学与俯冲板片裂离. 岩石学报 , 16 (3) : 433–442. |
| [] | 李峰, 段嘉瑞. 1999. 滇西地区板块-地体构造. 昆明理工大学学报 , 24 (1) : 29–35, 54. |
| [] | 李文昌, 尹光候, 卢映祥, 王彦斌, 余海军, 曹晓民, 张世权. 2010. 西南"三江"格咱火山-岩浆弧中红山-属都蛇绿混杂岩带的厘定及其意义. 岩石学报 , 26 (6) : 1661–1671. |
| [] | 刘斌, 沈昆. 1999. 流体包裹体热力学. 北京: 地质出版社: 23 -277. |
| [] | 卢焕章. 1997. 成矿流体. 北京: 北京科学技术出版社: 1 -208. |
| [] | 卢焕章, 范宏瑞, 倪培, 欧光习, 沈昆, 张文淮. 2004. 流体包裹体. 北京: 科学出版社: 241 -304. |
| [] | 罗君烈. 1990. 滇西特提斯造山带的演化及基本特征. 云南地质 , 9 (4) : 247–290. |
| [] | 马楠, 邓军, 王庆飞, 王长明, 张静, 李龚建. 2013. 云南腾冲大松坡锡矿成矿年代学研究:锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄和锡石LA-MC-ICP-MS U-Pb年龄证据. 岩石学报 , 29 (4) : 1223–1235. |
| [] | 莫宣学, 潘桂棠. 2006. 从特提斯到青藏高原形成:构造-岩浆事件的约束. 地学前缘 , 13 (6) : 43–51. |
| [] | 倪培, 范宏瑞, 丁俊英. 2014. 流体包裹体研究进展. 矿物岩石地球化学通报 , 33 (1) : 1–5. |
| [] | 邵洁涟, 梅建明. 1986. 浙江火山岩区金矿床的矿物包裹体标型特征研究及其成因与找矿意义. 矿物岩石 , 6 (3) : 103–111. |
| [] | 万多, 王可勇, 李文昌, 尹光侯, 余海军, 薛顺荣, 韦烈民. 2012. 滇西北热林Cu-Mo矿床流体包裹体特征. 吉林大学学报(地球科学版) , 42 (增刊3) : 54–63. |
| [] | 王承洋, 王可勇, 李文昌, 尹光侯, 余海军, 薛顺荣. 2015. 滇西北羊拉铜矿床流体包裹体特征研究及矿床成因讨论. 吉林大学学报(地球科学版) , 45 (增刊1) : 1–2. |
| [] | 王芳, 黄智龙, 李波, 丁伟, 朱明波. 2011. 滇西北安乐铅锌矿床流体包裹体研究. 矿物学报 , 31 (3) : 441–448. |
| [] | 王可勇, 张春燕, 樊岳铭, 张晓东. 2008. 山东玲珑金矿床成矿流体地球化学特征. 吉林大学学报(地球科学版) , 38 (2) : 194–201. |
| [] | 肖建新, 顾连兴, 倪培. 2002. 安徽铜陵狮子山铜-金矿床流体多次沸腾及其与成矿的关系. 中国科学(D辑) , 32 (3) : 199–206. |
| [] | 肖晓牛, 喻学惠, 杨贵来, 杨伟光, 莫宣学, 曾普胜. 2008. 滇西沧源铅锌多金属矿集区流体包裹体研究. 矿床地质 , 27 (1) : 101–112. |
| [] | 徐晓春, 谢巧勤, 陆三明, 陈天虎, 黄震, 岳书仓. 2005. 滇西兰坪盆地西缘铜矿床矿物流体包裹体研究. 矿物学报 , 25 (2) : 170–176. |
| [] | 张德会. 1997a. 成矿流体中金属沉淀机制研究综述. 地质科技情报 , 16 (3) : 53–58. |
| [] | 张德会. 1997b. 流体的沸腾和混合在热液成矿中的意义. 地球科学进展 , 12 (6) : 546–552. |
| [] | 张屿, 金灿海, 范文玉, 张海, 沈战武, 高建华, 程文斌. 2013. 腾冲地区与锡矿床有关的花岗岩地球化学特征及类型判别. 地质学报 , 87 (12) : 1853–1863. |
| [] | 张作伦, 刘建明, 段晓侠, 陈伟军. 2010. 内蒙古西拉沐伦成矿带碾子沟钼矿床成矿流体地球化学特征. 岩石学报 , 26 (5) : 1375–1385. |
| [] | 张作伦, 刘建明, 褚少雄. 2012. 内蒙古西拉沐伦成矿带羊场石英脉型钼矿床成矿流体地球化学特征研究. 岩石学报 , 28 (2) : 391–400. |
2016, Vol. 35
