2010 年 6 月, 第 16 卷, 第 2 期, 页 June 2010,Vol. 16, No.2, p 高校地质学报 Geological Journal of China Universities 河南新县大银尖钼矿床流体包裹体研究 李红超 1, 徐兆文 1

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1 2010 年 6 月, 第 16 卷, 第 2 期, 页 June 2010,Vol. 16, No.2, p 高校地质学报 Geological Journal of China Universities 河南新县大银尖钼矿床流体包裹体研究 李红超 1, 徐兆文 1*, 陆现彩 1, 王旭东 1, 陈伟 1 2, 翟东兴 (1. 内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室 ( 南京大学 ); 南京大学地球科学与工程学院, 南京 ; 2. 河南有色地质矿产有限公司, 郑州 ) 摘要 : 大银尖钼矿床是大别钼多金属成矿带近期取得较大勘查进展的一个重要矿床, 成因上与燕山晚期大银尖二长花岗岩有关 通过对主成矿期矿化石英脉流体包裹体岩相学观察和显微测温, 将捕获的流体包裹体分为 4 类, 富液相的两相水溶液包裹体 富气相的两相水溶液包裹体 含子矿物三相水溶液包裹体和含 CO 2 的三相水溶液包裹体 数据分析显示, 均一温度的峰值分别出现于 280~320 和 200~220, 盐度的峰值处于 5.11%~9.98%(NaCl eq ) 低盐度区间和 36.06%~42.78%(NaCl eq ) 的高盐度区间 密度为 0.91~1.10 g/cm 3 激光拉曼光谱分析表明, 石英中流体包裹体的组分以水蒸汽为主, 伴有少量的 CO 2 和微量 N 2 H 和 O 同位素具有典型的氧同位素漂移特征, 指示岩浆热液和大气降水混合作用的发生 研究结果表明, 大银尖钼矿床总体上属中高温浅成热液矿床, 流体混合作用可能是矿床形成的主要机制 关键词 : 流体包裹体 ; 显微测温 ; 激光拉曼光谱 ;H,O 同位素 ; 大银尖钼矿 ; 大别造山带中图分类号 :P611 文献标识码 :A 文章编号 : (2010) Study on Fluid Inclusions of the Dayinjian Mo Deposit in Xinxian County, Henan Province, China LI Hong-chao 1 XU Zhao-wen 1 LU Xian-cai 1 WANG Xu-dong 1 CHEN Wei 1 ZHAI Dong-xing 2 1. State Key Laboratory for Mineral Deposit Research, School of Earth Sciences and Engineering, Nanjing University, Nanjing , China; 2. Henan Nonferrous Metals Geology and Mineral Resources Co. Ltd, Zhengzhou , China Abstract: The Dayinjian Mo deposit, as an important deposit in the Dabieshan Mo-polymetallic belt, has genetic links to monzogranite intrusion of Late Yanshanian, and has attracted extensive attention for great progress in recent exploration. Based on the petrography and microthermometry of fluid inclusions in the quartz veins formed in main mineralization stage, 4 types of primary fluid inclusions were identified, including: (1) aqueous-rich two-phase inclusions (L-type), (2) vapor-rich two-phase inclusions (V-type), (3) daughter mineral-bearing three-phase inclusion (S-type) and (4) CO 2 -bearing three-phase inclusions (C-type), The analysis results indicate that two main homogenization temperatures present at 280~320 and 200~220, respectively, while the salinities range in two intervals of 5.11%~9.98% (NaCl eq ) and 36.06%~42.78%(NaCl eq ), respectively. The densities of the trapped fluids vary from 0.91 g/cm 3 to 1.10 g/cm 3. Raman spectra of the inclusions indicate that water vapor is the dominant component with minor amount of CO 2 (possibly a little N 2 in some cases) in the gasous phase of the inclusions. The typical shift in oxygen isotope compositions suggests a mixing event between magmatic and meteoric water. In summary, the deposit is an intermediate-high temperature epithermal deposit, and the fluid mixing plays crucially significant roles in the mineralization. Key words: fluid inclusion; microthermometry; Raman spectroscopy; hydrogen and oxygen isotopes; Dayinjian Mo deposit; Dabieshan orogen 收稿日期 : ; 修回日期 : 基金项目 : 国家自然科学基金 ( ); 国家基础研究与发展规划 973 项目 (2006CB ) 资助 作者简介 : 李红超, 男,1968 年生, 博士研究生, 高级工程师, 矿床学专业 ; * 通讯作者 : 徐兆文, 教授, 博士生导师 ; xzwen@nju.edu.cn

2 2 期 李红超等 : 河南新县大银尖钼矿床流体包裹体研究 237 大别造山带同时是一条重要的钼成矿带, 带内分布有新发现的钼多金属矿床十余处 ( 卢欣祥, 1978,1985; 郭铁朋,2007; 邱顺才,2006a,b; 杨泽强,2007a,b; 杨泽强等,2008), 与东秦岭钼成矿带相连, 构成了中国最大的钼矿省, 探明钼资源储量约 500 万吨, 大银尖钼矿床就是其中一个典型矿例 近年来, 大银尖钼矿床勘查取得了较大进展, 且作为该带唯一投产的钼矿山而备受关注 ( 李诗言等,2006; 邱顺才,2006b; 杨泽强等, 2008; 姚晓东,2008; 李靖辉,2008;Mao et al, 2008) 但现可供用于研究的资料, 仅仅是一些地质 地球物理和地球化学勘查工作成果 以及对以往找矿勘探和成矿规律的总结, 除了获得一个单点 Re-Os 模式年龄而外, 系统的矿床学理论研究至今尚未开展 本文在详细的野外地质工作和岩相学观察的基础上, 对矿区含矿石英脉中流体包裹体进行了显微测温 激光拉曼探针分析和 H,O 同位素测 试, 并探讨大银尖钼矿床成矿流体特征及矿床的成因机制, 以深化大别钼多金属成矿带成矿作用研究, 促进找矿工作 1 矿区地质概况 大银尖钼矿床位于河南省新县千斤镇南约 2 km, 处于大别造山带中段, 八里畈 晓天 磨子潭断裂南侧 矿区地层主要出露古元古界七角山组变质岩, 中元古界浒湾组变质岩及新生界第四系 ; 在浒湾组下段发育有含矿矽卡岩, 依据地质特征矽卡岩可分为上 中 下三段, 岩性主要为石榴子石 - 透辉石矽卡岩 石榴子石 - 透辉石 - 阳起石矽卡岩 石榴子石 - 透辉石 - 阳起石 - 绿帘石矽卡岩等 矿区褶皱构造主要为单斜构造, 断裂构造主要有北东 - 北东东和北西向两组断裂, 次为近南北向断裂 矿区火成岩主要为燕山晚期二长花岗岩, 及晚期花岗斑岩脉 ( 图 1), 其中大银尖二 m 1, 第四系 ;2, 浒湾组上段 ;3, 浒湾组下段 ;4, 七角山组 ;5, 二长花岗岩 ;6, 花岗斑岩脉 ;7, 断层 ;8, 地质界线 ;9, 研究区位置 ;10, 矿床位置 ; 11, 坑口位置,Ⅰ, 华北地块 ;Ⅱ-1, 北淮阳构造单元 ;Ⅱ-2, 秦岭造山带 ;Ⅱ-3, 大别造山带 ;Ⅲ, 扬子地块 ;Ⅳ, 南阳盆地 1, Quaternary; 2, upper member of the Huwan formation; 3, lower member of the Huwan formation; 4, the Qijiaoshan formation; 5, monzogranite; 6, granitic porphyry dike; 7, fault; 8, geological boundary; 9, region of interest; 10, ore deposit location; 11, adit. Ⅰ, North China block; Ⅱ-2, the Qinling orogen; Ⅱ-3, the Dabie orogen; Ⅲ, the Yangtze block; Ⅳ, the Nanyang basin 图 1 大银尖矿区地质简图 ( 左上角图示其在秦岭 大别造山带中的位置 ) 1 Fig. 1 Simplified geological map of the Dayinjian molybdenum deposit with an inset showing its location in the Qinling-Dabie orogen 1 中化矿山地质总局河南地质勘查院 河南省新县墨斗河矿区钼铜矿普查报告 : 1-60.

3 238 高校地质学报 1 6 卷 2 期 长花岗岩体与钼矿床的形成有着密切的联系 大银尖岩体位于矿区东侧, 沿南北走展布, 北部叉开, 总体呈 Y 型岩株状产出, 南 北分别侵位于古元古界七角山组和中元古界浒湾组, 出露面积约 1.4 km 2 ; 岩石颜色为灰白至肉红色, 等粒结构 等粒 - 斑状结构, 块状构造, 主要造岩矿物为钾长石 斜长石 石英和少量黑云母, 副矿物主要有磷灰石 榍石 锆石和磁铁矿等, 依据岩相学特征定名为二长花岗岩 2 矿床地质特征 大银尖钼矿床主要赋存于大银尖岩体北西部的内外接触带内, 地表可见表生氧化露头, 工业矿体埋深于 20~30 m 以下 现已控制矿体 8 个, 矿体规模变化较大, 长 150~480 m, 延深 180~450 m, 厚 1.10~8.28 m, 最厚达 m, 平均 4.60 m 钼品位为 0.02 %~0.15 %, 平均 0.10 %, 资源储量可达中型钼矿床 矿体主要呈脉状 透镜状 矿石矿物主要为辉钼矿 黄铜矿 斑铜矿 黄铁矿, 局部见白钨矿 ; 氧化矿物主要为钼华 蓝铜矿 孔雀石 褐铁矿 黄钾铁钒等 内接触带脉石矿物主要为斜长石 钾长石 黑云母 石英 绿泥石 绢云母, 外接触带脉石矿物主要为石榴子石 透辉石 阳起石 绿泥石 绿帘石 萤石等 矿石结构主要为粒状结构 乳滴结构和交代结构等, 矿石构造主要为浸染状构造 细脉 - 浸染状构造 脉状构造和角砾状构造等 矿石类型主要为含矿矽卡岩型 含矿石英脉型和含矿二长花岗岩型, 目前主要采掘含矿矽卡岩型和含矿石英脉型矿石 围岩蚀变主要为矽卡岩化 钾化 硅化 绢云母化 黄铁矿化 碳酸盐化等 3 流体包裹体岩相学特征及显微测温 用于流体包裹体测试的样品分别采自 PD3, PD5,PD1 平巷内和露天采场的辉钼矿 - 黄铁矿 - 石英脉和矽卡岩中含辉钼矿石英细脉 将矿石样品磨制成厚约 0.3 mm 的双面抛光薄片, 在详细的岩相学观察的基础上, 对矿石样品石英中的流体包裹体进行显微测温研究 3.1 岩相学特征显微镜下大银尖钼矿床主成矿期矿石样品石 英中流体包裹体较为丰富, 按流体包裹体的成 因, 可划分为原生 假次生和次生流体包裹体三 类 根据室温下包裹体的相态及在冷冻回温过程 中包裹体的相态变化, 可将其中的原生和假次生 流体包裹体划分为 4 种类型 : 富液相 L H2 O+V H2 O 两相 水溶液包裹体 (L 型 ), 富气相 V H2 O+L H2 O 两相水溶 液包裹体 (V 型 ), 含子矿物 L H2 O+V H2 O+S 三相水溶 液包裹体 (S 型 ) 和含液相 CO 2 的 L H2 O+L C2 O+V C2 O 三 相水溶液包裹体 (C 型 ) L 型 : 富液相 L H2 O+V H2 O 两相水溶液包裹体, 是 主成矿阶段石英中占绝大多数的流体包裹体,L H2 O 主要为水溶液,V H2 O 主要为水蒸气 ( 图 2A) 一 般与 V 型 S 型和 C 型共生, 主要为长椭圆形 纺锤 形 麦粒形, 少数呈负晶形和不规则形, 长轴长 度一般为 6~17μm, 气相百分数为 5%~50%, 主要 集中在 20%~30% V 型 : 富气相 L H2 O+V H2 O 两相水溶液包裹体, L H2 O 主要为水溶液,V H2 O 主要为水蒸气 ( 图 2D) 一般与 V 型 S 型和 C 型共生, 主要为椭圆形, 少数 为负晶形和不规则形, 长轴长度一般为 7~15 μm, 气相百分数一般为 80%~85% S 型 :L H2 O+V H2 O+S 三相水溶液包裹体,L H2 O 主 要为水溶液,V H2 O 主要为水蒸气,S 为子矿物, 根 据子矿物晶形判断, 为石盐晶体 部分 S 型包裹体 往往有多个子矿物出现 本类包裹体在石英中随 机分布, 周围常同时出现 L 型 V 型包裹体, 主要 为椭圆形 长条形和不规则形等, 长轴长度一般 为 8~12μm ( 图 2B,D) C 型 :L H2 O+L CO2 +V CO2 三相水溶液包裹体, 根据 室温 (20 ) 条件下的相态特征, 判断 L H2 O 为水溶 液,L CO2 为液相 CO 2,V CO2 为气相 CO 2, 显现出 双 眼皮 特征, 其中液相 CO 2 体积大约占包裹体总体 积的 (10~20)% 周围常同时出现 L 型 V 型和 S 型包裹体, 主要呈圆形和椭圆形等, 长轴长度一 般为 8~15μm( 图 2C) 个别包裹体中出现子矿物 ( 图 2D) 3.2 分析方法 流体包裹体显微测温在内生金属矿床成矿机 制研究国家重点实验室包裹体室进行, 所采用仪 器为英国产的 Linkam-THMS600 冷热台 ( 温度范 围 :-195~+600 ), 分析精度为 :<30 ±0.2

4 2 期 李红超等 : 河南新县大银尖钼矿床流体包裹体研究 239 A, L 型包裹体 ;B, S 型包裹体和 L 型包裹体共存 ;C, C 型包裹体与 L 型包裹体共存 ;D, V 型包裹体与含子晶的 C 型包裹体共存, 箭头所指虚线框内包裹体为放大后的含子晶的 C 型包裹体 A, L-type fluid inclusion;b, S-type fluid inclusion coexisting with L-type fluid inclusion;c, C-type fluid inclusion coexisting with L-type inclusion; D, V-type inclusion coexisting with daughter mineral-bearing C-type inclusion. The inset delimited by dashed lines shows the magnified daughter mineral-bearing C-type inclusion 图 2 大银尖钼矿床石英脉流体包裹体显微照片 Fig. 2 Microphotographs of selective fluid inclusions of the Dayinjian molybdenum deposit ;<300 ±1 ;<600 ±2 选择相界限及腔壁清晰的较大的 (>5 μm) 原生及假次生流体包裹体进行测试, 对 L 型 V 型 和 C 型包裹体先降温至完全冻结, 再以 0.5 /min 的速度缓慢升温至 -56, 以观测包裹体中有无 CO 2,CH 4 等挥发份, 及其相应的相变温度 ; 然后 以 0.5 /min 的速度缓慢升温至 31, 记录冰及 CO 2 笼形水合物的融化温度及含液相 CO 2 三相水溶液包 裹体 CO 2 的部分均一温度, 再继续加热观察包裹体 的完全均一温度 对 S 型包裹体, 则直接加热, 分 别记录气泡消失温度和子晶熔化温度 ( 后消失者 为均一温度 ) 利用美国 FLUID INC 公司提供的人工合成流体 包裹体样品对冷热台进行温度标定 冷冻台线性 回归方程为 T cor =0.9687T det 式中 T det 为实测 温度,T cor 为校正温度 校正前后温度相差不大, 测试结果可靠 对 L,V 型包裹体, 盐度根据冰点降低温度进 行换算, 公式为 w NaCl = T m T m T m 3, 式中 w NaCl 为 NaCl 的质量分数,T m 为冰点降低温度的绝对值 (Hall et al,1988); 对 S 型包裹体, 盐度通过子晶熔化温度 (T ) 进行 换算, 公式为 w NaCl = T T T T T T T 7 ( 当 0.1 T 801 )(Hall et al,1988); 对 C 类包裹体, 盐度通过笼合物的熔化温度 T ( ) 换算,w NaCl = T T 2 (Roedder, 1984), 应用范围为 -9.6 T 流体包裹体测温各类流体包裹体的显微测温结果见表 1, 现分述如下 L 型包裹体最为发育, 占实测各类包裹体总数的 66% 冰点温度变化范围较大, 为 -0.2~-11.9, 主要集中在 -6.0~-4.0 和 -1.0~-0.2 两个区间, 分别占 L 型包裹体实测总数的 40% 和 14% 换算成盐度为 0.35%~15.86%(NaCl eq ), 主要集中在 6.30%~9.98%(NaCl eq ) 之间, 占 L 型包裹体实测总数的 46% 均一温度介于 162~334 之间, 主要集中在 200~220 和 280~320 两个区间, 共占 L 型包裹体实测总数的 44%, 均一方式为均一到液相 V 型包裹体总体不发育, 占实测各类包裹体总数的 7%, 冰点温度范围与 L 型相近, 为 -0.1~-14.8 均一温度为 282~434, 范围波动较大, 没有

5 240 高校地质学报 1 6 卷 2 期 寄主矿物 表 1 大银尖钼矿床流体包裹体显微测温结果 Table 1 Microthermometry of fluid inclusions in quartz veins from the Dayinjian molybdenum deposit 包裹体类型 测试个数 冰点 / 笼合物熔化温度 / CO 2 部分均一温度 / 子晶熔化温度 / 完全均一温度 / 盐度 w(nacl) eq (%) 石英 L 型 ~ ~ ~15.86 石英 V 型 ~ ~434 8~18.47 石英 S 型 ~ ~ ~53.51 石英 C 型 ~ ~ ~ ~19.51 明显的峰值区间 盐度为 8%~18.47%(NaCl eq ), 相对较为分散, 主要集中在 16.62%~18.47%( NaCl eq ) 之间, 占 V 型包裹体实测总数的 50 % 均一方式为均一到气相 S 型包裹体总体不发育, 占实测各类包裹体总数的 16%, 气相消失温度为 204~447, 子晶消失温度为 227~452 盐度为 33.31%~53.51%(NaCl eq ), 主要集中在 36.06%~42.78%(NaCl eq ) 之间, 占 S 型包裹体实测总数的 59% S 型包裹体全部均一至液相, 均一方式包括气泡先消失和子晶先消失两种, 说明 S 型包裹体既有从不饱和溶液中捕获的, 也有从过饱和溶液中捕获的, 反映流体性质较为复杂, 可能为流体沸腾导致了流体的不混溶 ( 卢焕章等,2004) C 型包裹体总体不发育, 占实测各类包裹体总数的 11%, 其中固相 CO 2 的融化温度不易观测, 均小于 -56.6, 表明可能有其他挥发份的混入 笼合物的熔化温度为 -5.4~9.8, 据此计算的盐度为 0.41%~19.51%(NaCl eq ), 主要集中在 3.98%~7.48%(NaCl eq ), 占 C 型包裹体实测总数的 47% 部分均一温度为 24.2~30.7, 完全均一温度 157~340 均一方式为均一到液相 在均一温度直方图上, 出现了两个显著的峰值区间, 分别为 200~220 和 280~320 区间 ( 图 3) 盐度直方图上, 也出现了两个明显的峰值区间, 分别为 5.11%~9.98%(NaCl eq ) 低盐度区间和 36.06%~42.78%(NaCl eq ) 的高盐度区间 ( 图 4) 根据流体包裹体的显微测温结果, 对流体密度进行了计算,C 型包裹体密度计算采用 ρ =φ co2 ρ co2 +(1-φ co2 ) ρ aq 公式 ( 刘斌和沈昆, 1999) 式中:ρ 为流体总密度 (g/cm 3 ),φ co2 为 CO 2 部分均一时 CO 2 相的充填度,ρ co2 为 CO 2 部分均一时 CO 2 相的密度 (g/cm 3 ),ρ co2 由 Touret(1979; 图 3 大银尖钼矿床石英脉中流体包裹体均一温度直方图 Fig. 3 Homogenization temperatures of the fluid inclusions in ore-bearing quartz veins from the Dayinjian molybdenum deposit 图 4 大银尖钼矿床石英脉中流体包裹体盐度直方图 Fig. 4 Salinities of fluid inclusions in ore-bearing quartz veins from the Dayinjian molybdenum deposit 转引自刘斌和沈昆,1999) 的公式计算 ρ aq 为 CO 2 部分均一时水溶液相的密度 (g/cm 3 ) 通过计

6 2 期 李红超等 : 河南新县大银尖钼矿床流体包裹体研究 241 算,C 型包裹体密度为 0.81~1.04 g/cm 3, 平均 0.95 g/cm 3 对于 L 型 V 型和 S 型不同盐度的 Na 2 O-H 2 O 溶液包裹体, 密度计算据公式 ρ=a+bt +Ct 2 ( 刘斌和段光贤,1987; 刘斌和沈昆,1999; 刘斌, 2001) 式中,ρ 为盐水溶液密度 (g/cm 3 ),t 为均一温度 ( ),A,B,C 为盐度的函数, 盐度适用范围介于 1%~90%(NaCl eq ) 之间 对于盐度小于 1%(NaCl eq ) 的盐水溶液, 应用单组分 H 2 O 体系计算密度, 其公式为 :ρ=a+bt+ct 2 +Dt 3 ( 刘斌和沈昆,1999) 式中:ρ 为流体密度 (g/cm 3 ), t 为均一温度 ( ),A,B,C,D 在不同温度范围有不同的值 通过计算,L 型包裹体密度为 0.79~1.00 g/ cm 3, 平均 0.91 g/cm 3 V 型为 0.65~0.91g/cm 3, 平均 0.80 g/cm 3 S 型为 1.07~1.17 g/cm 3, 平均 1.10 g/ cm 3 可以看出, 从 V 型, 经 L 型至 S 型, 总体上密度依次增高 3.4 流体包裹体激光拉曼光谱分析此次对大银尖钼矿床主成矿期矿化脉石英中除 S 型包裹体而外的不同类型流体包裹体组分进行了激光拉曼光谱分析 ( 图 5) 激光拉曼光谱测试在内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室包裹体室完成 实验使用的仪器是英国产 Renishaw RM2000 型激光 Raman 探针 实验条件 : 温度 23,Ar 离子激光器 (514 nm), 风冷, 狭缝宽 50 μm, 光栅 1800, 扫描时间 60 s, 扫描次数为 1 次 L 型包裹体气 液相成分均显示很强的水的包络峰, 部分 L 型包裹体还显示较强的 CO 2 峰 ( 特征拉曼谱峰为 和 cm -1 ), 表明包裹体成分 中尚含有一定的 CO 2 ( 图 5A,B) V 型包裹体和 L 型大致相同 ( 图 5F) C 型包裹体具有强烈的 CO 2 峰, 并出现微弱的 N 2 峰 (2 329 cm -1 ), 表明成分除 CO 2 外, 还含有微量 的 N 2, 与显微测温结果相符合 ( 图 5C,D,E) 此 外, 不少包裹体中所检测的 1 081,1 159,1 230 cm -1 诸峰, 为寄主矿物石英 ( 图 5A, B,D,E,F) 4 流体 H,O 同位素组成 用于 H,O 同位素分析的样品主要采自 PD3 平 巷内和露天采场主矿体的矿化石英脉 在双目镜 下经手工挑选 50~80 目的纯净石英单矿物, 由中国 地质科学院矿产资源研究所同位素实验室和内生 金属矿床成矿机制研究国家重点实验室分别进行 H 同位素和 O 同位素分析 H 同位素测试先对单矿物石英样品清洗, 去除 吸附水和次生包裹体, 再通过加热爆裂法 (400 ) 提取原生流体包裹体中的 H 2 O, 并与金属锌反应生成 H 2, 然后在 MAT-251 EM 型质谱仪上测定 δd 值, 测试 精度为 ±3 O 同位素分析采用 BrF 5 法提取矿物氧 (Clayton and Mayeda,1963), 并在 MAT252 型质谱 仪上测定 δ 18 O 值, 测试精度为 ±0.2 H,O 同位素测试结果见表 2 由表可以看出, 主成矿期石英 δ 18 O 值在 (8.07~9.53) 之间, 均 值为 8.79, 石英 δd 介于 (-78~-60) 之间, 均值为 利用流体包裹体均一温度平均 值及 Clayton 平衡分馏方程 (Clayton et al,1972) 计算了与石英平衡共存的流体 δ 18 O 值 计算的 δ 18 O H2 O 值和石英中的流体包裹体水的 δd 测定值 代表了石英圈闭的成矿流体的氢 氧同位素组成 表 2 大银尖钼矿床矿化石英脉流体包裹体 H,O 同位素组成 Table 2 Hydrogen and oxygen isotopic compositions of fluid inclusions in ore-bearing quartz veins from the Dayinjian molybdenum deposit 样品号产状矿物 δ 18 O SMOW 温度 / δd SMOW / δ 18 O 水 -SMOW / QJ0801 辉钼矿 - 黄铁矿 - 石英脉石英 QJ0802 辉钼矿 - 石英脉石英 QJ0805 辉钼矿 - 黄铁矿 - 石英脉石英 QJ0808 辉钼矿 - 黄铁矿 - 石英脉石英 QJ0810 黄铁矿 - 石英脉石英 QJ0811 辉钼矿 - 黄铁矿 - 石英脉石英 X 辉钼矿 - 黄铁矿 - 石英脉石英 注 : H 同位素由中国地质科学院矿产资源研究所分析 ;O 同位素由内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室分析, 计算所采用的分馏方程为 1000lnα 石英 - 水 = /T (Clayton et al, 1972)

7 242 高校地质学报 1 6 卷 2 期 A,B 分别为 L 型包裹体气相 液相图谱 ;C,D,E 分别为 C 型包裹体 V CO2,L CO2,F 为 V 型气相图谱 A, vapor phases in a L-type inclusion; B, liquid phases in a L-type inclusion; C, the V CO2 of a C-type inclusion; D, L CO2 of a C-type inclusion; E, L H2 O of a C-type inclusion; F, vapor phase of a V-tpye inclusion 图 5 大银尖钼矿床不同类型包裹体激光拉曼光谱分析 Fig. 5 Laser Raman spectra of various fluid inclusions in ore-bearing quartz from the Dayinjian molybdenum deposit (Rollinson, 1993; 申萍等,2004) 换算后的 δ 18 O H2O 介于 (-4.27~2.72) 之间, 均值 由于岩浆水 δ 18 O H2O 为 (5.50~9.50),δD 为 (-80~-40) (Sheppard,1986;Hedenquist and Lowenstern,1994), 可知本区成矿流体的 δ 18 O H2O 值已偏离岩浆水范围 与汤家坪钼矿床结果大致 相近 ( 杨泽强等,2008) 在 δd-δ 18 O H2O 关系图上 ( 图 6),δD 值除 QJ0802 略偏低外, 其他大致相近,δ 18 O 有一定的变化范围,δD-δ 18 O 的关系为一近水平的直线, 与现代大气降水线相交, 表现出典型的氧同位素漂移现象, 是岩浆热液演化过程中大气降水加入混合的结果 漂移的大小受交换程度 水 / 岩比和围岩 δ 18 O 等的影响 ( 陈岳龙等,2005), 围岩为硅酸盐岩石,δ 18 O 值较高, 当水 / 岩比值较小时, 随着温度升高 O 同位素漂移增大 ( 翟建平等,

8 2 期 李红超等 : 河南新县大银尖钼矿床流体包裹体研究 243 图 6 大银尖钼矿床成矿流体 δd-δ 18 O H2O 图解 ( 据 Taylor, 1979) Fig. 6 δd-δ 18 O H20 diagram for the ore-forming fluids in the Dayinjian molybdenum deposit 1996) 5 讨论 5.1 成矿流体的性质 大银尖钼矿床主成矿期发育丰富的原生流体 包裹体, 包裹体类型齐全, 可以此追踪成矿流体 的性质和演化轨迹 在均一温度 - 盐度图解上 ( 图 7), 温度介于 350~450 区间的, 属于高温热 液作用的范围 ( 胡受奚,1982), 对应的包裹体 类型为 S 型和 V 型 在此阶段, 可能是晚期岩浆热 液流体在向顶部和周边运移的过程中, 发生减压 图 7 大银尖钼矿床流体包裹体盐度 - 均一温度图解 Fig. 7 Salinity vs. homogenization temperature plot for fluid inclusions from the Dayinjian molybdenum deposit 沸腾, 从而分离出盐度完全不同的流体相, 可代表晚期岩浆热液活动的轨迹, 具有典型斑岩型矿床成矿流体常有的高温 高盐度 沸腾富气的特征 (Roedder,1984; 张德会等,2001; 陈衍景等, 2007) 即晚期岩浆热液在交代过程中, 随着岩体内部及周边温度和压力的降低, 使得晚期岩浆热液流体中气体 - 盐水溶液之间的不混溶作用广泛发育 (Audetat et al, 2008) 在 280~320 的均一温度峰值区间, 可见有一批均一温度相近 而盐度相差极大的 L 型包裹体 V 型包裹体和 S 型包裹体共存,C 型包裹体也有出现 ( 图 7), 显然成矿流体发生了沸腾, 分离出富液相 富气相和高盐度的流体, 这就是现在所观测到的共存的 L 型 V 型 C 型和 S 型包裹体, 即沸腾作用可能发生在流体从高温到中温演化期间一个较宽的温度范围 值得注意的是, 在 340~380 的均一温度段, 存在典型的沸腾包裹体组合, 即在两相区捕获的含子晶包裹体和富气相包裹体共生, 出现或不出现富液相包裹体, 却缺失富气相包裹体, 这可能有两种解释 第一, 这与富气相包裹体的相变较难观测有关 第二, 这可能是挤压和减压交替出现的断层阀模式作用的结果 (Sibson et al,1988; Cox et al,2001) 分离出的富液相 H 2 O-NaCl 流体与对流循环中的大气降水混合, 导致 NaCl-H 2 O 流体体系的温度和盐度逐步降低 ( 图 7) 在此过程中, 流体不断与围岩交代反应, 产生广泛的绢英岩化蚀变和钼 - 硫化物矿化 这与野外所观察到的广泛的绢英岩化蚀变相一致, 且绢英岩化蚀变与钼矿化关系密切 直方图上 200~220 均一温度峰值区间, 代表着流体演化至中 低温之交一次强烈的热液事件 流体的沸腾是成矿物质从热液中沉淀的一个最重要机制 ( 张德会,1997;Cox et al,2001; Hagemann and Luders,2003; 陈衍景等,2007) 除了上述的流体沸腾证据外, 其他的流体包裹体观测结果同样显示沸腾作用的存在 证据如下 : (1)S 型包裹体完全均一方式不同, 表明包裹体既有从不饱和溶液中捕获的, 也有从过饱和溶液中捕获的, 这也可能是由于流体沸腾导致了流体的不均一性 (2) 盐度的双峰特征证明了沸腾作用的存在 ( 邓小华等,2008a)

9 244 高校地质学报 1 6 卷 2 期 在温度 - 盐度关系图解中 ( 图 7), 各类包裹体数据具有一定的相关性, 可看作是流体的理论演化轨迹 两者呈缓倾斜曲线, 斜率为正值, 即随着温度逐步降低, 流体的盐度缓慢下降 这种变化趋势, 可以用流体混合来解释 : 产生绢英岩化蚀变以后的流体, 在进一步演化过程中, 逐步与比它更低温和低盐度的大气降水流体混合, 从而形成绢英岩化蚀变 平行石英细脉群或石英网脉及 Mo- 硫化物矿化的流体, 指示混合作用相对于沸腾作用, 可能是大银尖钼矿床流体成矿的最重要的机制 事实上, 混合作用以其持续时间长, 影响范围大, 在几乎所有热液矿床成矿中均起到了关键作用 ( 张德会,1997) 典型的 O 同位素漂移同样约束了流体混合作用的发生 5.2 成矿压力和深度对于 NaCl-H 2 O 型包裹体, 邓小华等 (2008a) 根据均一温度和盐度, 利用 NaCl-H 2 O 溶液刘斌和段光贤 (1987) 的密度式和等容式进行了包裹体均一压力, 即最小捕获压力的估算 又曾利用刘斌和段光贤 (1987) 密度式首先计算出密度, 再利用 Bischoff 均一温度 - 密度相图投点估算最小捕获压力 ( 邓小华等,2008b) 此次, 用前一方法进行了包裹体均一压力计算, 以适应当前计算机数字化 模拟化发展的需要 考虑到不同盐度和密度下等容式参数的代表性, 一个样品取其平均均一温度和平均盐度计算, 结果如表 3 事实上, 均 一压力计算对等容式参数要求是相当苛刻的, 盐度和密度虽然分别仅有 1 和 0.5 g/cm 3 的不同, 但等容式参数 a,b,c 却相去甚远, 可比性差, 导致结果相差很大 对于含子晶的高盐度包裹体尤其如此, 个别甚至出现了负值 这里列出的是盐度 12 % 的包裹体 从表 3 可以看出, 成矿流体均一压力, 即最低捕获压力相对较低, 为 6.70~87.32 MPa 根据捕获压力, 求得成矿静岩深度为 0.2~3.0 km, 平均 1.4 km( 设岩石密度为 2.75 g/cm 3 ), 静水深度为 0.7~8.9 km, 平均 4.2 km( 设水密度为 1 g/cm 3 ), 指示矿床形成于浅成环境 这与斑岩成矿系统的深度,1~3 km 一致 岩浆 - 热液系统演化及其成矿作用的新近研究成果表明, 低压条件下 (<1.3 kbar) 结晶分异出的岩浆流体的盐度与结晶程度呈正相关趋势, 而高压条件下则表现出相反的趋势, 这已由与富水流体饱和岩浆的结晶作用数字模拟成果证实 (Audétat et al, 2008), 并与大银尖流体包裹体盐度计算相符 6 结论 1) 大银尖钼矿床存在 4 种类型流体包裹体, 均一温度的峰值分别表现为 280~320 和 200~220, 盐度的峰值表现为 5.11%~9.98%(NaCl eq ) 低盐度区间和 36.06%~42.78%(NaCl eq ) 的高盐度区间, 密度为 0.91~1.10 g/cm 3 总体上属中高温浅成 表 3 NaCl-H 2 O 型流体包裹体密度 均一压力估算结果 Table 3 Densities and homogenization temperatures of NaCl-H 2 O type fluid inclusions 样号均一温度 / 均一方式盐度 /w(nacl) eq (%) 密度 /(g/cm 3 ) 均一压力 /MPa 深度 /km QJ L QJ L K1 271 L QJ L QJ L QJ L X L X L QJ L K4 255 L K5 248 L QJ L QJ L

10 2 期 李红超等 : 河南新县大银尖钼矿床流体包裹体研究 245 热液矿床 其中在 280~320 的峰值温度区间, 发 生明显的不均匀捕获 2) 激光拉曼光谱分析表明, 石英中流体包裹 体的气相组分以水蒸汽为主, 伴有少量的 CO 2 和微 量 N 2 3)H,O 同位素具有典型的氧同位素漂移特 征, 指示岩浆热液和大气降水混合作用的发生 致谢 : 感谢河南省信阳市国土资源局王奇同志, 信阳地调三队张文科 潘自祥工程师对课题组野 外地质工作的支持和帮助 References: Audétat A, Pettke T and Heinrich C A The composition of magmatic-hydrothermal fluids in barren and mineralized intrusions [J]. Economic Geology, 103(5): Chen Yanjing, Ni Pei, Fan Hongrui, et al Diagnostic fluid inclusions of different types hydrothermal gold deposits [J]. Acta Petrologica Sinica, 23(9): (in Chinese with English abstract) Chen Yuelong, Yang Zhongfang and Zhao Zhidan Isotopic Geochronology and Geochemistry [M]. Beijing: Geological Publising House: (in Chinese with English abstract) Clayt on R N and Mayeda T K The use of bromine pentafluoride in the extraction of oxygen from oxides and silicates for isotopic analysis [J]. 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