岩石学报  2015, Vol. 31 Issue (4): 967-978   PDF    
滇西北雪鸡坪铜矿床流体包裹体特征研究及矿床成因讨论
王承洋1, 李文昌2, 王可勇1 , 周向斌1,3, 尹光侯2, 余海军2, 薛顺荣2    
1. 吉林大学地球科学学院, 长春 130061;
2. 云南省地质调查局, 昆明 650051;
3. 黑龙江省地质科学研究所, 哈尔滨 150000
摘要:雪鸡坪铜矿床产于印支晚期石英二长闪长玢岩-石英闪长玢岩-石英二长斑岩复式侵入体内,为一斑岩型铜矿床.矿床形成经历了多阶段热液成矿作用,主要有微细脉浸染状黄铁矿±黄铜矿-石英、细脉状辉钼矿±黄铁矿±黄铜矿-石英及微细脉状贫硫化物-石英-方解石等.流体包裹体岩相学、显微测温、激光拉曼及碳、氢、氧同位素综合研究表明,微细脉浸染状黄铁矿±黄铜矿-石英阶段石英中主要发育含NaCl子矿物三相及气液两相包裹体,与含矿的石英二长斑岩石英中发育的流体包裹体特征相似,表明成矿流体主要为中高温、高盐度NaCl-H2O体系热液,可能主要来源于印支期石英二长斑岩侵入体;辉钼矿±黄铁矿±黄铜矿-石英中主要发育含CO2三相及气液两相包裹体,成矿流体为中温、低盐度NaCl-CO2-H2O体系热液,与前者来源明显不同;贫硫化物-石英-方解石石英中主要发育气液两相包裹体,成矿流体为中低温、低盐度NaCl-H2O体系热液,推测其可能较多来自于大气降水.因此,雪鸡坪铜矿床为不同来源、不同地球化学性质热液叠加成矿作用的结果.
关键词流体包裹体;矿床成因;雪鸡坪铜矿床;滇西北    
Characteristics of fluid inclusions and genesis of Xuejiping copper deposit in northwestern Yunnan Province
WANG ChengYang1, LI WenChang2, WANG KeYong1 , ZHOU XiangBin1,3, YIN GuangHou2, YU HaiJun2, XUE ShunRong2    
1. College of Earth Sciences, Jilin University, Changchun 130061, China;
2. Yunnan Geological Survey, Kunming 650051, China;
3. Institute of Geological Sciences of Heilongjiang Province, Haerbin 150000, China
Abstract: Xuejiping copper deposit is a porphyry type deposit that occurred in quartz monzonite diorite porphyry-quartz diorite porphyry-quartz monzonite porphyry intrusive complex. The formation of it experienced multi-stage hydrothermal mineralization, mainly including micro-fine vein disseminated pyrite±chalcopyrite-quartz, fine veinlet molybdenite ± (pyrite) ± (chalcopyrite)-quartz, micro-fine veinlet sulfide-poor quartz-calcite. The comprehensive study on petrography, microthermometry, laser Raman and carbon-hydrogen-oxygen isotopes of fluid inclusions showed that there are mainly halite-bearing three-phase and aqueous two-phase two types of fluid inclusions developed in micro-fine vein disseminated pyrite±chalcopyrite-quartz, which is similar to the fluid inclusions in quartz of ore-bearing quartz monzonite intrusion, so the ore-forming fluids are of medium to high temperature, high salinity NaCl-H2O type solutions and mainly came from the ore-bearing late Indo-Chinese intrusions. There are mainly CO2-bearing three-phase and aqueous two-phase fluid inclusions developed in molybdenite ± (pyrite) ± (chalcopyrite)-quartz, and the ore-forming fluids are of medium temperature, low salinity NaCl-CO2-H2O type solutions, a different origin is conferred. Only aqueous two-phase fluid inclusions were observed in sulfide-poor-quartz-calcite, the ore-forming fluids are of low to medium temperature, low salinity NaCl-H2O type solutions and might mainly come from meteoric water. So Xuejiping copper deposit was the product of metallogenic superimposition of different-sourced with different geochemical characteristics magmatic solutions.
Key words: Fluid inclusion;Ore genesis;Xuejiping copper deposit;Northwestern Yunnan Province    

云南三江地区义敦岛弧南段的格咱弧(又称中甸弧)区是近年来确立的我国重要的铜-钼多金属矿产资源勘查开发基地之一,产有普朗、红山、雪鸡坪、春都、浪都及铜厂沟等一系列特大型及大-中型铜-钼多金属矿床(云南省地质调查研究院,2004.①云南省地质调查研究院. 2004. 云南中甸地区矿产资源评价)。区内铜-钼多金属成矿作用主要与印支及燕山期中酸性浅成岩浆侵入活动有关,自西而东构成了烂泥塘-雪鸡坪、亚杂-普朗两条NNW向印支期斑岩铜钼多金属成矿带及休瓦促-铜厂沟近南北向燕山期斑岩(铜)钼成矿带(曾普胜等,2004李文昌等,2011王新松等,2011)。雪鸡坪铜矿床位于烂泥塘-雪鸡坪斑岩成矿带中段,其矿化以Cu为主,同时伴生有Mo、Au、Ag及S等多种有用组分(杨夕辉等,2010),初步勘查结果表明其规模有望达中-大型矿床。前人已从区域地质背景(侯增谦等, 20032004李文昌等,2011)、矿床地质特征(钟惜时等,1982; 曾普胜等,2004; Su,2008)、含矿岩体地球化学及成岩成矿时代(冷成彪等,2007林清茶等,2006李文昌等, 20102011杨夕辉,2010)等多方面对其进行过研究,提出矿床为印支期与石英闪长玢(斑)岩有关的斑岩型矿床,其矿化及围岩蚀变特征符合“二长岩”型斑岩矿床模式(杨夕辉,2010)等认识。本文在对该矿床地质特征研究基础上,重点对不同成矿阶段、不同类型矿石进行了流体包裹体岩相学、显微测温、激光拉曼光谱及碳、氢、氧同位素分析,据此讨论了其成矿流体来源及演化特点,进一步探讨了成矿作用过程。

1 矿床地质特征 1.1 矿区地质概况

雪鸡坪铜矿床位于格咱弧区烂泥塘-雪鸡坪斑岩铜-钼成矿带中段,区域性格咱断裂带东侧(图 1a,b)。区内出露地层主要为上三叠统图姆沟组二段火山-沉积岩系,其岩性下段主要由具韵律结构的板岩→安山岩夹砂岩组成,厚度1550m;中段由具韵律结构的安山岩→板岩夹砂岩组成,厚度1648m;上段由具韵律结构的砂板岩→安山岩组成,厚度1925m。上述三套地层在矿区范围内总体呈NW向展布,空间上构成一轴向NW的宽缓向斜构造(图 1c)。

图 1 雪鸡坪铜矿大地构造位置(a)、区域地质(b)及矿区地质图(c)
1-第四纪;2-三叠系哈工组;3-三叠系喇嘛垭组;4-三叠系图姆沟组;5-三叠系图姆沟组二段;6-三叠系曲嘎寺组;7-三叠系北衙组;8-三叠系尼汝组;9-三叠系雪鸡坪组;10-三叠系青天堡组;11-二叠系聂耳堂刀组;12-二叠系峨眉山组;13-二叠系中村组;14-喜马拉雅期闪长玢岩;15-燕山期二长花岗斑岩;16-印支期闪长玢岩、石英闪长玢岩、石英二长斑岩和正长斑岩;17-印支期基性、超基性岩;18-石英闪长玢岩;19-石英闪长岩;20-石英二长斑岩;21-石英安山岩;22-二长花岗斑岩;23-构造单元;24-隐伏岩体界线/斑岩带界线;25-铜矿床;26-钼矿床;27-多金属矿床;28-金矿床;29-锑矿床;30-断层;31-矿体
Fig. 1 The geological map of tectonic position(a),regional(b) and mining area(c)of Xuejiping copper deposit
1-Quaternary; 2-Triassic Hagong Fm.; 3-Triassic Lamaya Fm.; 4-Triassic Tumugou Fm.; 5-the second member of Triassic Tumugou Fm.; 6-Triassic Qugasi Fm.; 7-Triassic Beiya Fm.; 8-Triassic Niru Fm.; 9-Triassic Xuejiping Fm.; 10-Triassic Qingtianpu Fm.; 11-Permain Nieertangdao Fm.; 12-Permain Emeishan Fm.; 13-Permain Zhongcun Fm.; 14-Himalayan dioritic porphyrite; 15-Yanshanian monzonitic granite porphyry; 16-Indosinian dioritic porphyrite,quartz diorite porphyrite,quartz monzonite porphyry and orthoalbitophyre; 17-Indosinian basic-ultrabasic rocks; 18-quartz diorite porphyrite; 19-quartz diorite; 20-quartz monzonite porphyry; 21-quartz and esite; 22-monzonitic granite porphyry; 23-tectonic unit; 24-buried intrusive boundary/boundary of porphyry belt; 25-copper deposit; 26-molybdenite deposit; 27-polymetallic deposit; 28-gold deposit; 29-stibnite deposit; 30-fault; 31-ore body

受区域性格咱边界断裂活动影响,区内断裂构造发育,尤以NW走向为主,次为NE向。其中NW向断裂规模相对较大,力学性质显示压扭性特征,其派生的低序次近NS向及NE向微裂隙控制了硫化物细-网脉的产出,为重要的容矿构造。

区内岩浆侵入体发育,主要岩石类型有石英二长闪长玢岩、石英闪长玢岩及石英二长斑岩,它们多顺地层依次侵入,空间上构成走向NW、长约2.2km、宽200~870m、面积约1km2的“岩床状”雪鸡坪复式岩体(云南省地质调查研究院,2004)。矿化主要产于石英闪长玢岩及石英二长斑岩体之中。已有的定年研究结果表明,石英闪长玢岩锆石SHRIMP U-Pb年龄为215Ma(林清茶等,2006),角闪石40Ar-39Ar坪年龄为249Ma(曾普胜等,2004),表明其为印支晚期岩浆活动产物。

1.2 矿化特征

区内铜矿化主要产于雪鸡坪复式侵入体东南部,目前已圈定出4个主要矿体,其走向NW,倾向NE,倾角一般60°~70°。矿体形态多为透镜体状,长一般400~650m,厚约30~80m,倾斜延深300~450m。矿化类型以浸染状、细脉状为主,矿石铜品位较低,一般为0.2%~1.0%,富矿段铜品位可达2%以上。矿石金属矿物主要为黄铁矿及黄铜矿,次为辉铜矿、辉钼矿、闪锌矿及方铅矿;脉石矿物有石英、钾长石、白云母及绿泥石等。常见矿石构造有浸染状及细脉浸染状等。

矿化以浸染状、微细脉浸染状及细脉状方式为主,常见微细脉状黄铁矿-石英、黄铁矿-黄铜矿-石英、辉钼矿±黄铜矿±黄铁矿-石英及贫硫化物石英-方解石,反映了成矿作用的多阶段性特点。其中,辉钼矿±黄铜矿±黄铁矿-石英细脉穿切黄铁矿-石英、黄铁矿-黄铜矿-石英细脉,而又被贫硫化物石英-方解石脉穿切(图 2),表明微细脉浸染状黄铁矿-石英、黄铁矿-黄铜矿-石英形成相对较早,而贫硫化物石英-方解石为晚期矿化产物。

图 2 不同矿化阶段矿脉及其穿切关系照片
(a)黄铁矿-黄铜矿-石英脉;(b)辉钼矿±(黄铁矿)±(黄铜矿)-石英脉穿切黄铁矿±黄铜矿-石英脉,贫硫化物石英-方解石脉穿切辉钼矿±(黄铁矿)±(黄铜矿)-石英脉;(c)贫硫化物石英-方解石脉穿切辉钼矿-石英脉;(d)贫硫化物石英-方解石脉穿切黄铁矿-黄铜矿-石英脉
Fig. 2 The photographs of ore veins of different mineralizaton stages with various mineral assemblages and their crosscutting relationships
(a)pyrite-chalcopyrite-quart vein(Py-Ccp-Qtz);(b)molybdenite ±(pyrite)±(chalcopyrite)-quartz vein crosscutting pyrite-quartz-chalcopyrite-quart vein,sulfide-poor quart-calcite-vein crosscutting molybdenite ±(pyrite)±(chalcopyrite)-quartz vein;(c)sulfide-poor quart-calcite-vein crosscutting molybdenite-quartz vein;(d)sulfide-poor quart-calcite-vein crosscutting pyrite-chalcopyrite-quartz vein

矿区围岩蚀变发育,各类蚀变空间分布范围达矿体规模的3倍以上。主要围岩蚀变类型有钾长石化、硅化、黑云母化、绢云母化、碳酸盐化及绿泥石化等,其中钾化、黑云母化及硅化等形成相对较早,与黄铜矿化关系密切,而碳酸盐化、绿泥石化多为晚阶段产物。空间上,由岩体中心向外依次发育钾化带、绢英岩化带及青磐岩化带,工业矿体主要发育于钾化带与绢英岩化带叠加部位(图 3)。

图 3 雪鸡坪矿区23号勘探线剖面图
3-石英安山岩;2-石英闪长玢岩;3-二长花岗斑岩;4-砂板岩;5-石英绢云母化蚀变带;6-钾化带;7-青盘岩化带;8-矿体编号;9-地质界线;30-蚀变带界线;33-断层及编号
Fig. 3 The cross section of No.23 exploration line of Xuejiping deposit
3-quartz and esite; 2-quartz diorite porphyrite; 3-monzonitic granite porphyry; 4-s and y slate; 5-quartz sericite mineralization alteration zone; 6-potassicalteration; 7-meta- and esitization zone; 8-ore body and its number; 9-geological boundary; 30-boundary of alteration zone; 33-fault and its number
2 流体包裹体研究 2.1 样品采集及研究方法

2.1 样品采集及研究方法 在矿区地表矿体露头及采坑中分别采集不同矿化阶段矿石及含矿玢/斑岩体样品35件,室内磨制成厚约0.2~0.3mm测温片,用丙酮浸泡约3~4h后清水洗净晾干用于流体包裹体研究。流体包裹体研究工作在吉林大学地球科学学院地质流体实验室完成,包裹体岩相学观察使用仪器为德国Carl Zeiss Axiolab型显微镜(10×50);流体包裹体测温使用仪器为英国Linkam THMSG-600型冷热两用台,测温精度<31℃时为±0.1℃,>300℃时为±2℃。包裹体测温数据处理利用MacFlincor计算程序完成(Brown and Hagemann, 1995)。单个包裹体成分分析使用仪器为Renishaw system-1000型激光拉曼光谱仪,测试条件:室温25℃;激光器:514.5nm Ar+离子型;狭缝宽度:10μm;扫描范围:1200~4000cm-1;积分时间:60s。流体包裹体碳、氢、氧同位素分析工作在中国地质科学院矿产资源研究所完成。

2.2 流体包裹体岩相学特征

镜下观察表明,雪鸡坪铜矿床矿石及含矿玢/斑岩体石英中主要发育含NaCl子矿物三相(SL)、气液两相(VL)及含CO2三相(LC)3种类型的流体包裹体,各类型包裹体岩相学特征如下:

SL型包裹体:室温下由气泡、液相及固体子矿物三相组成,气液比一般为10%~15%,子矿物所占比例一般为15%~25%;少量包裹体中子矿物个体较大,其所占比例可达30%~40%。包裹体中子矿物一般无色,多发育较好的立方体晶形,表明主要为NaCl子晶。该类包裹体大小一般为6~22μm,多数集中于8~15μm之间。其形态一般呈椭圆形、菱形及多边形状,在石英颗粒中随机分布,或与它类包裹体成群产出,显示原生流体包裹体产状特点(图 4a-e)。

图 4 不同类型流体包裹体显微照片
a)黄铁矿-石英脉中含NaCl子矿物三相包裹体(SL型);(b)黄铁矿-石英脉中含NaCl子矿物及硫化物子矿物包裹体(SL型);(c)黄铁矿-黄铜矿-石英中含NaCl子矿物三相包裹体(SL型);(d、e)黄铁矿-黄铜矿-石英中含NaCl及硫化物子矿物包裹体(SL型);(g、h)辉钼矿±(黄铁矿)±黄铜矿中含CO2三相包裹体(LC型);(f、i)贫硫化物石英-方解石脉中气液两相包裹体(VL型).L-液态;V-气态;HNaCl-NaCl子矿物;S-硫化物子矿物
Fig. 4 The microphotographs of different types of fluid inclusions
(a)halite-bearing three-phase fluid inclusion(SL)of pyrite-quartz;(b)halite and sulfide mineral-bearing fluid inclusion(SL)of pyrite-quartz;(c)halite-bearing three-phase fluid inclusion(SL)of pyrite-chalcopyrite-quartz;(d,e)halite and sulfide mineral-bearing fluid inclusion(SL)of pyrite-chalcopyrite-quartz;(g,h)CO2-bearing fluid inclusion(LC)of molybdenite ±(pyrite)±(chalcopyrite)-quartz;(f,i)aqueous fluid inclusion(VL)of sulfide-poor-quartz-calcite. L-liquid; V-vapour; HNaCl-halite(NaCl); S-sulfide mineral

VL型包裹体:室温下由气泡及液相两相组成,气液比一般较低,为10%~25%。该类包裹体大小一般5~25μm,形态一般呈椭圆形、长条形、菱形及次圆形等规则形状,在石英颗粒中多随机成群发育,显示原生流体包裹体产状特点(图 4g,h)。

LC型包裹体:室温下由气相CO2、液相CO2及水溶液三相组成,CO2相所占比例多数为20%~45%,气相CO2占CO2相比例一般为15%~40%;偶见极少量的富CO2包裹体,其CO2所占比例为85%~90%,但其发育数量极少。该类包裹体大小一般为6~25μm,其形态多呈椭圆形、长条形及不规则状,它们零星分布于石英颗粒中,或与它类包裹体成群产出,显示原生流体包裹体产状特点(图 4f,i)。

另外,在部分包裹体中,特别是SL型包裹体中经常见有不透明固体矿物的存在,它们一般晶形不规则,推测其主要为硫化物子矿物(图 4d,e)。

2.3 流体包裹体测温及激光拉曼光谱研究

利用Linkam THMSG-600型冷热两用台,对不同类型样品石英中发育的各类流体包裹体进行了显微测温研究,结果见表 1图 5

表 1 流体包裹体测温结果 Table 1 The microthermometric results of fluid inclusions

图 5 流体包裹体均一温度、盐度直方图
(a、b)黄铁矿石英;(c、d)黄铁矿±黄铜矿石英;(e、f)辉钼矿±黄铜矿±黄铁矿石英;(g、h)贫硫化物石英方解石;(i、j)含矿石英二长斑岩石英斑晶
Fig. 5 histograms of homogenization temperature and salinity of fluid inclusions
(a,b)pyritequartz;(c,d)pyrite±chalcopyritequartz;(e,f)chalcopyrite±pyritemolybdenitequartz;(g,h)sulfidepoorquartzcalcite;(i,j)orebearing quartz monzonite porphyry
2.3.1 黄铁矿-石英脉

该类石英中主要发育SL及VL两种类型的原生流体包裹体。冷冻-升温过程中,测得VL型包裹体冰点温度为-9.3~-5.2℃,据此计算包裹体盐度为8.09%~13.18% NaCleqv(图 5b),包裹体以均一至液相方式为主,均一温度变化范围为156.7~214.2℃(图 5a),据均一温度及盐度值,估算流体密度为0.94~0.97g·cm-3

SL型包裹体在升温过程中,子矿物一般都晚于气泡消失,包裹体气泡消失温度一般为143.7~168.2℃,子矿物熔化温度为369.5~432.8℃,据此计算包裹体盐度为44.27%~51.77% NaCleqv(图 5b),包裹体完全均一温度为369.5~432.8℃(图 5a),根据完全均一温度及盐度,估算流体密度为1.08~1.1g·cm-3

2.3.2 黄铁矿±黄铜矿-石英脉

该类石英中也主要发育SL及VL两种类型的原生流体包裹体。冷冻-升温过程中,测得VL型包裹体冰点温度为-11.6~-5.2℃,据此计算包裹体盐度为8.09%~15.57% NaCleqv(图 5d),包裹体以均一至液相方式为主,均一温度变化范围为155.4~225.3℃(图 5c),据均一温度及盐度值,估算流体密度为0.95~1.01g·cm-3

SL型包裹体在升温过程中,子矿物一般都晚于气泡消失,包裹体气泡消失温度一般为为132.7~175.8℃,子矿物熔化温度为335.2~471.2℃,据此计算包裹体盐度为41.06%~55.94% NaCleqv(图 5d),包裹体完全均一温度为335.2~471.2℃(图 5c),根据完全均一温度及盐度,估算流体密度为1.08~1.13g·cm-3

2.3.3 辉钼矿±(黄铁矿)±(黄铜矿)-石英脉

该类石英中主要发育VL及LC型两种类型的原生流体包裹体,冷冻-升温过程中,测得VL型包裹体冰点温度为-8.1~-4.9℃,据此计算包裹体盐度为7.67%~11.82% NaCleqv(图 5f),包裹体以均一至液相方式为主,均一温度变化范围为194.5~275.9℃(图 5e),据均一温度及盐度值,估算流体密度为0.87~0.93g·cm-3

LC型包裹体在冷冻-升温过程中,测得固体CO2熔化温度为-57.8~-56.8℃,明显低于纯CO2三相点,表明其CO2相中含有CH4等杂质成分。单个包裹体激光拉曼光谱分析结果表明,LC型包裹体CO2相中除CO2之外,尚含有少量的CH4及微量的N2等成分(图 6a-1,a-2),气液两相包裹体气相成分则以水为主,含极微量的N2、CH4和CO2(图 6b-1,b-2)。LC型包裹体CO2水合物消失温度为5.6~7.3℃,据此计算包裹体盐度为5.15%~8.02% NaCleqv(图 5f);包裹体部分均一温度为27.5~29.9℃,完全均一温度变化范围为221.4~263.9℃(图 5e),据上述参数估算包裹体密度为0.88~0.96g·cm-3

图 6 流体包裹体激光拉曼光谱分析谱图
(a-1)含CO2三相流体包裹体激光拉曼显微照片;(a-2)含CO2三相流体包裹体激光拉曼图谱;(b-1)气液两相流体包裹体激光拉曼显微照片;(b-2)气液两相流体包裹体激光拉曼图谱
Fig. 6 The laser raman microspectra of fluid inclusions
(a-1)the picture of CO2 fluid inclusions;(a-2)the LRM microspectrum of CO2 fluid inclusions;(b-1)the picture of aqueous fluid inclusions;(b-2)the LRM microspectrum of aqueous fluid inclusions
2.3.4 贫硫化物-石英-方解石脉

该类石英中主要发育VL型气液两相包裹体。冷冻-升温过程中,测得VL型包裹体冰点温度为-8.7~-5.5℃,据此计算包裹体盐度为8.51%~12.51% NaCleqv(图 5h),包裹体以均一至液相方式为主,均一温度变化范围为165.2~232.9℃(图 5g),据均一温度及盐度值,估算流体密度为0.92~0.97g·cm-3

2.3.5 含矿石英二长斑岩石英斑晶

含矿的石英二长斑岩石英中主要发育SL及VL两种类型的原生流体包裹体。冷冻-升温过程中,测得VL型包裹体冰点温度为-8.9~-5.1℃,据此计算包裹体盐度为7.96%~12.74% NaCleqv(图 5j),包裹体以均一至液相方式为主,均一温度变化范围为159.6~236.7℃(图 5i),据均一温度及盐度值,估算流体密度为0.92~0.97g·cm-3

SL型包裹体在升温过程中,子矿物一般都晚于气泡消失,包裹体气泡消失温度一般为139.8~171.5℃,子矿物熔化温度为362.7~446.7℃,据此计算包裹体盐度为43.6%~52.85% NaCleqv(图 5j),包裹体完全均一温度为362.7~446.7℃(图 5i),根据完全均一温度及盐度,估算流体密度为1.08~1.11g·cm-3

3 流体包裹体碳、氢、氧同位素分析

选择黄铁矿-石英脉、黄铁矿-黄铜矿-石英脉及辉钼矿±(黄铁矿)±(黄铜矿)-石英脉三个矿化阶段矿石样品,挑取单矿物石英进行了流体包裹体碳、氢、氧稳定同位素分析,结果见表 2。其中,流体氧同位素采用Clayton et al.(1972)提出的石英-水氧同位素交换公式1000lnα石英-水=3.38×106T-2-3.4计算获得,计算温度采用该阶段石英流体包裹体均一温度最高值,因为在除了沸腾、不混溶体系外,流体包裹体均一温度一般低于真实的成矿温度值,所以采用包裹体均一温度最高值应更为接近成矿温度,碳同位素为包裹体中CO2成分的碳同位素测试结果。

表 2 流体包裹体碳、氢、氧同位素分析结果 Table 2 The analysized results of hydrogen-oxygen-carbon isotopes of fluid inclusions

根据上述测试结果,黄铁矿-石英脉、黄铁矿-黄铜矿-石英流体包裹体氢、氧同位素接近张理刚提出的金铜系列岩浆水范围(张理刚,1985),表明其成矿流体主要来源于岩浆热液;而辉钼矿±(黄铁矿)±(黄铜矿)-石英流体包裹体氢、氧同位素投点位于其左侧,表明这一矿化阶段成矿流体除了岩浆热液之外,还有一定量的大气降水参与。
碳、氧同位素同位素结果表明,黄铁矿-黄铜矿-石英两个样品石英流体包裹体碳、氧同位素组成接近基性-超基性岩及花岗岩值范围,而辉钼矿±(黄铁矿)±(黄铜矿)-石英样品氧同位素低于基性-超基性岩及花岗岩值,碳同位素则与基性-超基性岩及花岗岩值接近,但均远离海相碳酸盐碳同位素组成(张瑞斌等,2003),表明不同阶段成矿流体可能均主要来自于不同岩浆活动。

4 结果分析与讨论 4.1 成矿流体来源

流体包裹体氢、氧同位素分析结果表明,黄铁矿-石英脉及黄铁矿-黄铜矿-石英脉阶段成矿流体主要来自于岩浆岩;而辉钼矿±(黄铁矿)±(黄铜矿)-石英成矿流体除岩浆热液外,可能有少量大气降水参与。雪鸡坪矿区岩浆侵入体较为发育,主要岩石类型有石英二长闪长玢岩、石英闪长玢岩及石英二长斑岩,侵入时代为印支晚期(曾普胜等,2004林清茶等,2006)。对容矿的石英二长斑岩斑晶石英所做的流体包裹体研究表明,石英中主要发育SL及VL两种类型的原生流体包裹体,在包裹体类型、组合特征方面与黄铁矿-石英脉及黄铁矿-黄铜矿-石英脉阶段石英中发育的流体包裹体极为相似。测温结果显示,同类型包裹体均一温度、盐度及密度等参数也比较相近(图 7)。因此,可以推断其成矿流体主要来源于区内印支晚期岩浆分异热液。

图 7 流体包裹体均一温度-盐度关系图解
(a)黄铁矿-石英;(b)黄铁矿±黄铜矿-石英;(c)辉钼矿±黄铁矿±黄铜矿-石英;(d)贫硫化物-石英-方解石脉;(e)含矿石英二长斑岩
Fig. 7 The relation map of homogenization temperature-salinity of fluid inclusions
(a)pyrite-quartz;(b)pyrite±chalcopyrite-quartz;(c)molybdenit ±(pyrite)±(chalcopyrit);(d)sulfide-poor-quartz-calcite;(e)ore-bearing quartz monzonite porphyry

辉钼矿±(黄铁矿)±(黄铜矿)-石英中主要发育LC及VL型两类包裹体,与黄铁矿-石英脉、黄铁矿-黄铜矿-石英脉阶段及石英二长斑岩石英斑晶中发育的包裹体类型不同。尽管氢、氧同位素证据表明其成矿流体为岩浆水及大气降水的混合物,但由于在石英二长斑岩中未发现含CO2的LC型包裹体,而矿脉石英中也少见高盐度的SL型包裹体,包裹体组合特征方面的差异表明该矿化阶段成矿流体不太可能直接来源于石英二长斑岩等侵入体;另外,由于该阶段流体包裹体的碳、氧同位素组成与海相碳酸盐的碳、氧同位素组成有着截然的区别,因此,也基本可以排除该阶段成矿流体是由石英二长斑岩侵入体分异热液通过与碳酸盐类围岩作用不断获取CO2演化而来的可能性。因此,该矿化阶段成矿流体可能有其它来源。近年来,区域范围内已相继发现了休瓦促、铜厂沟、热林等燕山期Cu、Mo多金属矿床,位于雪鸡坪铜矿北部相距较近的红山铜矿也已证实存在燕山期Cu、Mo等成矿作用的叠加,且在近800m深部钻孔揭露到成矿的燕山期隐伏花岗斑岩体的存在(徐兴旺等,2006李文昌等,2011王新松等,2011)。该期成矿作用总体特点是以Mo为主、次为Cu,有时还伴有Pb、Zn等多金属矿化,成矿流体则以富含CO2为特征。因此,雪鸡坪矿区是否存在燕山期岩浆活动,辉钼矿±(黄铁矿)±(黄铜矿)-石英及其后阶段矿化是否为燕山期岩浆热液叠加成矿产物,仍是一个值得进一步深入研究和探讨的课题。

成矿晚期贫硫化物-石英-方解石脉中主要发育VL型较单一类型包裹体,其均一温度、盐度、密度参数与前一阶段VL型包裹体基本接近(图 7),表明系其前阶段成矿流体演化而来,同时,也不排除大气降水晚期参与了成矿作用。

4.2 成矿流体地球化学特征及演化

雪鸡坪矿区黄铁矿-石英及黄铁矿-黄铜矿-石英中主要发育SL及VL型包裹体,且相同类型包裹体测温参数相近,表明其为同阶段矿化产物,仅是黄铁矿、黄铜矿含量差异而已。其成矿流体为中高温、高盐度NaCl-H2O体系型热液(图 7)。包裹体组合中明显缺乏气相及富气相包裹体,且在升温过程中SL型包裹体气泡一般都先于NaCl子矿物消失,最终以NaCl子矿物溶解而均一,表明成矿流体没有发生过沸腾作用,这与典型的斑岩型矿床流体包裹体特征有一定区别(Cline and Bodnar, 1991; Bodnar,1995; Phillips and Zhou, 1999; 李荫清,1985)。近年来对岩浆岩熔融包裹体研究表明,在含CO2的岩浆体系中,随岩浆结晶作用进行,CO2将优先从熔浆体系中分异出来;而在贫CO2及SO2、富H2O和Cl的中-酸性熔浆体系里,岩浆结晶作用主要分异出富Cl流体,分异流体性状则取决于熔浆初始的Cl/H2O比值、流体分异时间、流体分异时熔浆结晶程度及所处深度等因素(Webster,2004)。一般而言,在侵位深、较高压力条件下,岩浆结晶过程中首先分异出高盐度流体,而随着结晶程度增加,分异流体盐度逐渐降低;而在浅侵位、较低压力条件下,首先分异流体具有低盐度特征,而随着结晶作用的进行,特别是到了80%以上结晶条件下,分异流体盐度急剧升高,甚至可达80% NaCleqv(Cline and Bodnar, 1991)。因此,岩浆结晶作用可直接分异出高盐度流体(Webster,2004; Yang and Bodnar, 2004; Frezzotti,1992),也可分异出中等盐度的超临界流体或在NaCl-H2O体系两相区内分异出高盐度卤水及共存的低盐度、低密度蒸气相(Webster,2004; Kamenetsky et al., 19992002ab; Roedder,1992; Lowenstern,1994; Cline and Vnkko, 1995)。张德会等在研究江西银山多金属矿床时,提出成矿高盐度流体直接来自于岩浆分异作用,并且认为岩浆结晶过程中压力处于动荡变化过程,压力低时分异出低盐度低密度流体,压力高时分异出高盐度高密度流体,因此造成富气相与气液两相、含子矿物包裹体与气液两相包裹体分别共生的现象(Zhang et al., 2007)。雪鸡坪矿区黄铁矿-石英、黄铁矿-黄铜矿-石英中主要发育SL及VL型包裹体的现象说明,两类包裹体是岩浆在NaCl-H2O体系单相区内直接分异出的,由于含矿斑岩侵位浅、压力低,在结晶作用过程中,首先分异出低盐度流体,其均一温度因压力低也相对较低;随着早期裂隙愈合、体系压力增高,进而分异出高盐度流体,其均一温度也相对较高;岩浆体系压力动荡变化可能是造成黄铁矿-石英、黄铁矿-黄铜矿-石英中主要发育SL及VL型包裹体的主要原因。

辉钼矿±(黄铁矿)±(黄铜矿)-石英中主要发育LC及VL型两类包裹体,且LC型包裹体CO2相所占比例一般<50%,暗示流体没有发生过明显的不混溶作用,反映成矿流体为一较均匀的中温、低盐度NaCl-CO2-H2O体系热液(图 7)。该类流体可能来源于含CO2岩浆体系,与黄铁矿-石英及黄铁矿-黄铜矿-石英阶段流体来源不同,而与区域内燕山期岩浆成矿流体相近。含CO2熔浆在结晶过程中,先分异出含CO2流体,随着结晶程度增高、CO2含量减少而分异出低盐度盐水溶液。随着成矿作用的进行及碳酸盐化的发育和方解石脉的形成、大气降水的混入等,这种流体进一步逐渐演化成为晚期中低温、低盐度热液,形成贫硫化物-石英-方解石脉阶段矿化(图 7)。

5 结论

(1)矿区发育微细脉浸染状黄铁矿-石英、黄铁矿-黄铜矿-石英、细脉状辉钼矿±(黄铁矿)±(黄铜矿)-石英及贫硫化物石英-方解石等多阶段性矿化作用。其中,微细脉浸染状黄铁矿-石英、黄铁矿-黄铜矿-石英形成相对较早,而贫硫化物石英-方解石为晚期矿化产物。

(2)流体包裹体研究表明,黄铁矿-石英及黄铁矿-黄铜矿-石英为同阶段矿化产物,其石英中均主要发育SL及VL型流体包裹体,与印支晚期含矿石英二长斑岩石英斑晶中流体包裹体组合特征一致,且同类包裹体均一温度、盐度、密度参数相近,成矿流体为岩浆结晶过程中直接分异的中高温、高盐度NaCl-H2O体系热液。

(3)辉钼矿±(黄铁矿)±(黄铜矿)-石英中发育LC及VL型流体包裹体,成矿流体为NaCl-CO2-H2O体系热液,推测其来源于另外的岩浆侵入活动;其进一步演化为中低温、低盐度的NaCl-H2O体系热液,导致了贫硫化物-石英-方解石脉阶段矿化。

(4)雪鸡坪铜矿床不同阶段成矿流体存在差异,因此是否存在燕山期岩浆热液叠加成矿作用仍有待进一步研究证实。

致谢 野外资料收集工作得到了云南地质调查局曹晓民高工及王建昆高工的大力支持;中国地质科学院万德芳老师在包裹体碳、氢、氧同位素分析方面给予了热心帮助;二位匿名审稿人提出了建设性意见;在此一并表示感谢!
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