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辙庙彭
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1 第 27 卷第 2 期 2011 年 6 月 Geology and Mineral Resources of South China Vol.27, No.2 June, 2011 文章编号 : (2011) 湖南黄金洞金矿成矿流体包特征李杰, 陈必河 1, 安江华 1, 谭仕敏 1, 张孝国 2 1, 姚宇军 (1. 湖南省地质调查院, 长沙 ;2. 湖南省七宝山硫铁矿, 湖南浏阳 ) 摘要 : 黄金洞金矿位于湖南省平江县黄金乡金矿 ( 化 ) 体赋存于蓟县纪浅变质板岩及变质砂岩中, 同时受控于断裂构造金矿体呈脉状透镜状扁豆状产于断裂带扩容地段流体包资料确定的成矿流体性质为中温 ( 成矿温度下限为 336 ~ 339 ) 中低盐度 w (Na- Cl) eq < 10.98% 的变质热液金的沉淀与温度降低和成矿流体的混合作用有关关键词 : 流体包 ; 变质热液 ; 黄金洞金矿中图分类号 :P 文献标识码 :A 黄金洞金矿床开采历史悠久, 是湖南省有名的金矿山之一几十年来, 先后开展过不同目的不同性质不同程度的地质工作及相关科研工作前人对于此矿区的研究主要集中在构造地层等控矿因素矿床地球化学特征和矿床成因等方面, 而成矿流体相关的研究相对匮乏本文主要是对该区所采集样品中的流体包进行了测温和相关研究, 得出有用信息, 为探讨矿床成因提供新的依据端与长寿断陷盆地交接处的东侧九岭造山带作为扬子板块一条内造山带, 在长期的构造演化过程中, 形成了丰富的构造形迹, 区内构造变形强烈, 褶皱韧性断层劈理面理广泛发育, 构成了本区复杂的地质构造 2 矿区地质 1 区域地质概况黄金洞金矿位于湖南雪峰弧形褶皱隆起的东延部分, 江西九岭复式背斜西南倾伏端, 平江 - 刘阳大断裂的东南段, 黄金 - 胆坑复向斜北倒转翼部, 分布有金塘金枚杨山庄等矿段 [1] 根据区域成矿学划分, 黄金洞金矿位于扬子成矿区域著名的江南地块金 - 锑 - 钨 - 铅 - 锌 - 锡成矿带, 为江南隆起金矿成矿带中部的湘东北 - 赣西金矿成矿区区内广泛分布的中元古代地层为一套厚度较大岩性单一以泥砂质为主夹少量凝灰质的复理式建造黄金洞金矿位于九岭造山带西收稿日期 : 项目基金 : 国土资源部南岭地区锡多金属矿调查评价项目 ( 编号 : ), 湖南省地质勘查开发局湘东北地区与长江中下游斑岩型铜矿成矿地质条件对比及选区研究项目 ( 编号 : ). 作者简介 : 李杰 (1986 ), 男, 助理工程师, 主要从事地质调查工作. 区内地层简单, 除山梁第四系残坡积外, 只出露了长城系雷神庙组地层 ( 图 1) 雷神庙组岩性以轻度变质板岩条带状板岩砂质板岩夹透镜状变质砂岩组成, 厚 350 ~ 780 m 按岩性又可细分为 6 个大层 11 个小层矿区构造复杂, 断裂构造尤其发育, 为本区金矿的就位提供了良好的储存空间区内褶皱构造较发育, 多为紧密线型的倒转背向斜, 轴向 NWW 或者 NW, 部分向 SE 或者 NW 方向倾伏区内断裂构造主要有近 EW 向与 NE 向两组, 其中近 EW 向断层与矿体的形成与富集密切相关 [2 ~ 6] 区内没有岩浆岩分布, 在矿区南西方向 20 km 外, 有加里东期岩体大面积出露, 其与本区的矿化关系不详, 矿区南西 7 ~ 9 km 处有隐伏岩体存在矿区围岩蚀变有 ( 砷 ) 黄铁矿化绢云母化硅化白云石化和绿泥石化等, 分带现象不明显, 常构成混合蚀变带

湖南省七宝山硫铁矿, 湖南浏阳 410306) 摘要 : 黄金洞金矿位于湖南省平江县黄金乡金矿 ( 化 ) 体赋存于蓟县纪浅变质板岩及变质砂岩中, 同时受控于断裂构造金矿体呈脉状透镜状扁豆状产于断裂带扩容地段流体包资料确定的成矿

2 年 Fig.1 图 1 [2] 湘东北地区黄金洞金矿地质图 Geological map of Huangjindong gold deposit, Northeastern Hunan Province 1. 白垩系 ;2. 二叠 - 泥盆系 ;3. 蓟县系黄浒组 ;4. 晚侏罗纪二长花岗岩 ;5. 中侏罗纪二长花岗岩 ;6. 青白口纪二长花岗岩 ;7. 倒转背斜 ;8. 倒转向斜 ;9. 走滑断裂 ;10. 矿脉及其编号 ;11. 岩层产状 ;Ⅰ- 杞木黄 - 砂港矿化蚀变带 ;Ⅱ- 金枚 - 大地里矿化蚀变带 ;Ⅲ- 金塘 - 阳山庄矿化蚀变带 ;Ⅳ - 沈坳里 - 冷水井矿化蚀变带 3 矿体地质特征矿区含金矿脉的产出强烈受近 EW 向的系列倒转背向斜及其伴生断裂的控制矿脉中矿化不均匀, 矿化体呈断续状分布, 常出现无矿段矿体呈脉状透镜状细脉状扁豆状分布于矿化体中一条矿脉中常有多个矿体产出矿化体最长 170 m, 最短 10 m, 一般 20 ~ 40 m 矿体最长约 70 m, 最短 10 m, 一般 20 ~ 30 m 矿体厚度最大达 2 m, 最小 0.1 m, 平均厚度为 0.4 ~ 0.8 m 金矿体主要赋存于断裂带中的扩容地段, 如断裂的分支交汇部位断裂带内强烈破碎和由窄变宽的地段以及断裂带的走向或倾向由陡变缓处矿石类型主要有含金型和含金板岩型两种, 以前者为主, 后者较少, 一般两种矿石类型混合出现不同矿体中, 矿石品位最高 (4.90 ~ 88.36) 10-6, 最低 (3.00 ~ 9.40) 10-6, 平均品位 (4.14 ~ 19.26) 10-6 矿石中金属矿物主要是自然金毒砂黄铁矿, 次为方铅矿闪锌矿黄铜矿车轮矿黝铜矿辉铜矿等脉石矿物主要为石英绢云母, 次为白云石绿泥石方解石长石白云母等含金型主要有不等粒镶嵌结构交代残余结构花岗变晶结构等, 块状条带状角砾状网状构造含金板岩型主要有鳞片变晶结构显微鳞片花岗变晶结构条带状片状构造及角砾状浸染状构造等 4 流体包特征大部分热液矿床都是在地质流体中形成的 [7~10] 矿床的成因与流体特征密切相关包是成岩成矿流体在矿物结晶生长过程中, 被包裹在矿物晶格缺陷或穴窝中, 至今尚在主矿物中封存并与主 [11] 矿物有着相的界限的那一部分物质包一旦被捕获便不受外来物质的影响, 所以成矿流体的成分温度和压力最直接证据就是矿物流体包 4.1 样品采集和加工包的测温方法有爆裂法和均一法两种爆裂法主要是指将样品加热而使包爆裂得到爆裂温度均一法则是测包的均一温度, 包裹体形成之后, 由于所处的物理化学条件的变化, 使均一的变为两相或多相, 通过加热使其相态均 [12] 一, 就得到了流体包形成时的均一温度在野外采集具有代表性的样品, 磨制成厚度约 0.25 ~ 0.3mm 的测温片, 然后在偏光显微镜下观察样品的岩相特征, 了解成岩成矿期次, 并与野外观察所对应其后进行测温片卸片工作 ( 温度控制在

岩层产状 ;Ⅰ- 杞木黄 - 砂港矿化蚀变带 ;Ⅱ- 金枚 - 大地里矿化蚀变带 ;Ⅲ- 金塘 - 阳山庄矿化蚀变带 ;Ⅳ - 沈坳里 - 冷水井矿化蚀变带 3 矿体地质特征矿区含金矿脉的产出强烈受近 EW 向的系列倒转背向斜及其伴生断裂的控制矿脉中

3 第 27 卷第 2 期李杰等 : 湖南黄金洞金矿成矿流体包特征以下 ), 最后在显微镜下寻找待研究的包, 确定研究方案研究采用英国产 Linkam THMSG600 型地质用冷 - 热台测温时, 仪器的使用温度为 -196 ~ 600 在 0 ~ 600 温度范围内精度为 ± 1, 在 -196 ~ 0 范围内时, 精度为 ±0.1 升降温的速率在测温过程可控可调可预设设置的温度变化速率一般为 10 /min, 在相变点温度附近, 温度变化率设置 1 /min, 甚至 0.1 /min 通过显微冷热台测定了水溶液包的冻结温度 Tf 冰的初始熔化温度 Ti(ice) 冰的最终熔化温度 Tm(ice) 气液均一温度 Th 及子矿物的融化温度利用 Brown(1989) 的 FLINCOR 计算机程序, 采用 Brown and Lamb(1989) 的等式计算出流体包裹体的盐度 4.2 包形态研究所采样品均为含金所采样品的石英中包较为发育, 但大小极不均匀, 一般的包普遍较小, 多数小于 5µm, 部分在 3 μm 以下为数不多的包可达 5 ~ 10 µm 甚至以上 <3 μm 的包太小, 无法清晰观察其内部相变过程, 失去研究意义黄金洞金矿的矿物流体包可大致分为三个类型 : 类型 Ⅰ 为与共生的 ; 类型 Ⅱ 为与气体包共生的盐水气液包 ; 类型 Ⅲ 为 H 2O-CO 2 三相包三个类型的包或, 或孤立状分布, 外形多较, 偶见不者 ( 图 2) 类型 Ⅰ 的包呈无色 - 灰色, 大小在 2 3 ~ 2 12 µm, V/T <5% 类型 Ⅱ 的包呈无色 - 灰色, 大小在 3 5~8 4 µm,v/t <10% 类型 Ⅲ 的包呈浅灰 - 深灰色, 粒径较大, 在 15 20~20 40 µm,v/t <20% 4.3 测温结果黄金洞矿区 2 件含金样品的石英主矿物中观察和测定了 21 个各类包的特征及相变温度, 结果见表 1 表 2 从表中可看出, 盐水包的均一温度在 168 ~ 215 之间盐水气液包均一温度较集中, 为 225 ~ 233 H 2O-CO 2 三相包的 CO 2 部分均一温度在 26.3 ~ 26.7 之间, 完全均一温度在 336 ~ 339 三个类型的包全部均一为, 各类型包的均一温度统计直方图和包盐度统计直方图见图 3 图 4 图 2 黄金洞金矿中的流体包 Fig. 2 Photomicrograph of fluid inclusions in quartz from Huangjindong gold deposits 左 - 盐水气液包呈孤立状分布 ; 右 - H 2O-CO 2 三相包呈孤立状分布 5 讨论与结论 5.1 流体成分本次研究采用含金中的样品进行拉曼光谱测试, 流体包中含有 CO 2 N 2 和 CH 4 刘英 [13] 俊等曾对黄金洞金矿的流体物理化学性质进行过研究 ( 表 3) 含金石英中阳离子主要为 Na + K + Ca 2+ Mg 2+ 及 Fe 3+ 等, 阴离子主要为 S 2- F - 及 Cl - 等根据流体的成分特点可初步确定流体来源一般认为 χna/χk<1,χf/χcl 1 的流体与岩浆热液有关,

1 /min 通过显微冷热台测定了水溶液包的冻结温度 Tf 冰的初始熔化温度 Ti(ice) 冰的最终熔化温度 Tm(ice) 气液均一温度 Th 及子矿物的融化温度利用 Brown(1989) 的 FLINCOR 计算机程序, 采用 Brown and Lamb(1989) 的等式计

4 年 Table 1 表 1 样品中流体包测试结果 Microscopic measuring results of fluid inclusions in quartz from sample 样号赋存矿物产状包分布形态测温类型共生类型包形状大小 (mm) 气液比 (%) 均一相态均一温度 ( ) 注 : 样品由核工业地质分析测试研究中心测试. Table 2 表 2 样品中流体包测试结果 Microscopic measuring results of fluid inclusions in quartz from sample 样号赋存矿物产状包分布形态测温类型共生类型包形状大小 (m) 气液比 (%) 均一相态均一温度 ( ) 盐度 CO 2 密度 (wt% (g/cm 3 ) NaCl ) 盐水气液包盐水气液包气体包盐水气液包气体包盐水气液包气体包盐水气液包气体包盐水气液包 H 2O-CO 2 三相包 (CO 2 部分均一 ) H 2O-CO 2 三相包 (CO 2 部分均一 :26.3) H 2O-CO 2 三相包 (CO 2 部分均一 :26.5) H 2O-CO 2 三相包 (CO 2 部分均一 ) H 2O-CO 2 三相包 (CO 2 部分均一 ) 0.68 H 2O-CO 2 三相包 (CO 2 部分均一 ) 注 : 样品由核工业地质分析测试研究中心测试.

Table 2 表 2 样品中流体包测试结果 Microscopic measuring results of fluid inclusions in quartz from sample 样号赋存矿物产状包分布形态测温类型共生类型包形状大小 (m) 气液比 (%) 均一相态均一温度 ( ) 盐度 CO 2

5 第 27 卷第 2 期李杰等 : 湖南黄金洞金矿成矿流体包特征 167 χna/χk>2,χf/χcl 1 的流体与沉积或热卤水有 [9~10] 关从成分分析可知本矿区的 Na + /K + 为 18.33, F - /Cl - 为 3.2 故本区流体可能来源于热卤水或者沉积岩 5.2 流体温度和盐度变化关系样品中各类型流体包的盐度 - 均一温度关系图如图 5 所示因个体太小, 无法测得冰晶的融化温度, 无法估算其盐度值盐水气液包由冰晶融化温度估算的盐度值为 3.55 ~ 4.65 wt% NaCl equiv, 为低盐度 H 2O-CO 2 三相包通过 CO 2 笼和物的融化温度估算其盐度值为 ~ wt% NaCl equiv, 盐度较高, 可能反应高盐度流体来源和盐水气液包的均一温度跨度较大, 并且其盐度很低, 在 wt.% NaCl equiv 以下随着温度的降低, 流体盐度急剧下降, 可能表示成矿过程后期有地表水的加入, 使得温度盐度较高的流体在短时间内温度和盐度都急剧下降 5.3 成矿温度从图 5 和表 2 可见,H 2O-CO 2 三相包的均一温度和盐度都很集中, 这说明包后期未经很大的变化, 可以代表原始流体的均一温度流体的均一温度只能代表成矿的最低温度, 故黄金洞金矿的成矿温度最低限度为 336 ~ 339 图 5 黄金洞金矿流体包均一温度 - 盐度散点图 Fig. 5 Homogenization temperature- salinity scatter-gram of fluid inclusions in quartz in Huangjindong deposit 图 3 黄金洞金矿流体包均一温度直方图 Fig. 3 Homogenization temperature histogram of fluid inclusions in quartz from Huangjindong gold deposits A- 与共生的 ;B- 与气体包共生的盐水气液包 ;C- H 2O-CO 2 三相包图 4 黄金洞金矿流体包盐度直方图 Fig. 4 Salinity histogram of fluid inclusions in quartz from Huangjindong gold deposits 包裹体成分表 3 Table 3 [13] 黄金洞金矿成矿流体成分 Composition of ore- forming fluid from Huangjindong gold deposits 测定矿物样品数气体含量 (mol/kg H 2O) 阳离子浓度 (mol/kg H 2O) 阴离子浓度 (mol/kg H 2O) CO 2 N 2 CH 4 K + Na + Ca 2+ Mg 2+ Fe Na + / K + S F - Cl - F - /Cl - 含金石英

65 wt% NaCl equiv, 为低盐度 H 2O-CO 2 三相包通过 CO 2 笼和物的融化温度估算其盐度值为 10.73 ~ 10.98 wt% NaCl equiv, 盐度较高, 可能反应高盐度流体来源和盐水气液包的均一温度跨度较大, 并且其盐度很低, 在 4.655 wt.

6 年 5.4 矿床流体来源及矿床成因分析根据以上特征分析, 黄金洞金矿床属中温热液型矿床, 工业类型为含金型从成矿流体的盐度变化推断, 成矿热液主要来源于变质热液, 含盐度较高, 局部达到 10.98%; 但随着成矿过程演化, 有地下水不断涌入使得热液成分有所改变, 盐度降低到 4% 附近, 同时, 流体温度相应降低, 这可 [14~15] 能是成矿作用的重要因素此外, 成矿流体中还含有 CO 2 CO 2 是一种弱酸, 对缓冲调节成矿流体 ph 值的作用不可忽视当含矿流体所处外界环境的 PH 值 EH 值及温度压力等任何一个因素发生 [16] 变化时, 都会引起流体中金元素的沉淀随着成矿流体温度的降低和成分的改变, 流体中携带的成矿元素在构造裂隙中沉淀形成矿体野外工作中得到湖南地质调查院领导和同事的大力支持和通力合作 ; 测试工作得到核工业部北京地质研究院分析测试研究中心张敏的大力支持, 在此表示感谢! 参考文献 [1] 荫椿. 黄金洞金矿床地球化学特征 [J]. 地质与勘探, 1989,25(11): [2] 罗献林. 论湖南黄金洞金矿床的成因及成矿模式 [J]. 桂林冶金地质学院学报,1988, 8(3): [3] 张乾, 曹裕波, 张宝贵, 等. 湖南黄金洞金矿床的稀土与未来元素地球化学矿石成因证据 [J]. 地质与勘探, 1992,28(11):12-17,61. [4] 沈克富. 平江黄金洞金矿田成矿特征及找矿前景 [J], 湖南地质,2000,19(4): [5] 张先学. 湖南省平江县黄金洞金矿田成矿规律与找矿方向 [J], 国土资源导刊,2008, (03): [6] 黄强太, 夏斌, 蔡周荣, 等. 湖南省黄金洞金矿田构造与成矿规律探讨 [J], 黄金,2010,31(2): [7] 梁婷, 高景刚, 朱文戈. 成矿流体类型及研究方法综述 [J]. 西安文理学院学报,2005, 8(4): [8] 刘建明, 赵善仁, 刘伟, 等. 成矿流体体系的主要类型 [J]. 地球科学进展, 1998,13 (2) : 161~165. [9] 张连昌, 赵伦山. 成矿流体研究的若干进展与动态 [J]. 地质与勘探,2001, 37(1):7-10. [10] 邵军, 张哲. 内生金矿床的成矿流体 [J] 地质与资源,2001, 10(1): [11] 卢焕章, 范宏瑞, 倪培, 等. 流体包 [M]. 北京 : 科学出版社, 2004, [12] 高福红, 于均民. 流体包在成矿作用研究中的应用 [J]. 世界地质, 2000, 19(4): [13] 刘英俊, 季俊峰, 孙承辕, 等, 湖南黄金洞元古界浊积岩型金矿床的地质地球化学特征 [J]. 地质找矿论丛, 1991, 6(1):1-13. [14] 温春齐, 蔡建明, 刘文周, 等. 金顶铅锌矿床流体包地球化学特征 [J ]. 矿物岩石, 1995, 15 (4) : [15] 张德会, 刘伟. 流体包成分与金矿床成矿流体来源以河南西峡石板沟金矿床为例 [J ]. 地质科技情报, 1998, 17 ( 增刊 ) : [16] 卢焕章. CO 2 流体与金矿化 : 流体包的证据 [J ]. 地球化学,2008,37(4): Characteristics of Fluid inclusions of the Huangjindong Gold Deposit, Hunan Pr ovince LI Jie, CHEN Bi-he, AN Jiang-hua, TAN Shi-min, ZHANG Xiao-guo, YAO Yu-jun (Hunan Institute of Geological Survey, Changsha , China) Abstr act: Huangjindong gold deposit is located in Pingjiang county, Hunan province. The mineralization was controlled by faulted structure, and emplaced in Jixianian period slate and sandstone. The ore bodies are vein-like and lenticular formed at the expansion space of the fault zone. Fluid inclusion data of the Huangjindong gold deposit show that the metamorphic fluid was characterized by low temperature (higher than 336 ~ 339 ), and relatively low salinities(w (NaCl) eq< 10.98%). Gold precipitation was caused by cooling and mixing of the different source fluids. Key words: fluid inclusion; metamorphic fluid; Huangjindong gold deposit

的作用不可忽视当含矿流体所处外界环境的 PH 值 EH 值及温度压力等任何一个因素发生 [16] 变化时, 都会引起流体中金元素的沉淀随着成矿流体温度的降低和成分的改变, 流体中携带的成矿元素在构造裂隙中沉淀形成矿体野外工

;2 ;3 15 ;4 10 ;5 9 ;6 104 ;7 6 1 ( ) Fig.1 Outlinemapoffaultsystem &structureunitsinqudifaultednosearea(withtectonicseting) a. ;b. ( 2-a) 2

;2 ;3 15 ;4 10 ;5 9 ;6 104 ;7 6 1 ( ) Fig.1 Outlinemapoffaultsystem &structureunitsinqudifaultednosearea(withtectonicseting) a. ;b. ( 2-a) 2 36 3 2017 5 GeologicalScienceandTechnologyInformation Vol.36 No.3 May 2017 doi:10.19509/j.cnki.dzkq.2017.0304,,,. [J].,2017,36(3):27-32. 1, 2, 1, 1, 3 1, (1., 257000;2. ( ), 430074; 3. ( ), 266580) :,

年 Fig.1 图 1 [2] 湘 东 北 地 区 黄 金 洞 金 矿 地 质 图 Geological map of Huangjindong gold deposit, Northeastern Hunan Province 1. 白 垩 系 ;2. 二 叠 - 泥 盆 系 ;

年 Fig.1 图 1 [2] 湘东北地区黄金洞金矿地质图 Geological map of Huangjindong gold deposit, Northeastern Hunan Province 1. 白垩系 ;2. 二叠 - 泥盆系 ;