77 '' 9 ''6", 激光拉曼测试结果表明 流体包裹体气相成分为 2 4 和 成矿流体为低盐度 低密度 富 的流体 当这种流体到达剪切带时 由于压力骤然降低发生以 逸失为特征的沸腾作用 导致成矿流体过饱和 成矿物质快速沉淀下来形成矿床 白乃庙铜金矿床成矿流体及矿床地质特征与造山型矿床一致 确证

'''('879 '' ''9(78( 7 内蒙古白乃庙铜金矿床流体包裹体研究 李文博 赖勇 孙希文 王保国! "# $ " $% & 北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室 北京 '' & 北京矿产地质研究院 北京 ''' & 内蒙古白乃庙铜业有限责任公司 内蒙古 '!"#$! %&! '!$!!! ''!!!!! ( "!! '''!!!)! ** )*!)!! '! '' +'+' 收稿 '' +' + 改回! "!#$#% & $'% $ ($#%) *+$ $!,-./0 1./ #%*"% "!"!!" %( % #) *!+!*, -"+# "++.+ ".! /+.+!"-."+ & %(0".!, #*"# ",+.#.* ".- +.,# 01 (+.#! /"%,+*& 1#. +. ",.(/.! ). -*-" 0#!!##!+ ".,1!##,"#,"+*+" * - "."-+.! # 01 %".+ ()1.!+ ),1 +",!-*%,/!#*"# -".0 "+( %".+.*)-+!,1& ".,1*+"!*"#!.",*". *+.%-+%.",1#/. # "# 0. *% *+! + "++ 1 "# /. #! "- ).*! ",.+."*- ).*! ",*+! &!##,*+" ),1 +",!-*%,/!#*".!+.%##!+ + ".,1*+"!*"# -."- * "# * #/. "+!!- *% *+*+ 1/. #! " +*! ",* ".*+! "# "# +%#. - ).*! &,"+*+" %".+ (-".0 "+!,+*-%++ ".,1"#!##,*+"!* "#!.",*&! "+! + )."+%.* /+ ).! ".12 (.!- /,%!#!-,%*! *! + ".,1*+" %".+." /. 4 5 + '5 "# +!.*",!!+!*." /. 4&46 + 7&896 ", %! ",+&! "+! + )."+%.* /+ *- #".12 (.!- /,%!#!-,%*! *! + ".,1*+" %".+." /. '5 + 7'5 "# +!.*",!!+!*." /. &6 + 4& 6 ", %! ",+&! "+! + )."+%.* /+ ).! ".12 (.!- /,%!#!-,%*! *! +!##,*+" %".+." /. 85 + 45 "# +!.*",!!+!*." /. &9'6 + 4& 6 ", %! ",+!- ".*!!,".+ + * /+ *- #".12 (.!- /,%!#!-,%*! *! + ".,1*+" %".+ &! "+! + )."+%. /2 (.!- /,%!#!-,%*! *!,"+*+" %".+ "# -",-!+." /. 5 + '5!+ *",!!+!* /'&8' + &''6 ", %! ",+&$"**! /,%!#!-,%*! *". 2 4 "# &./,%!# /+ "!"!!" %( % #) *!+!*- "."-+.! # 01, *",!!+1, #*!+1"#.!- +! & +!*!# //,%!#."- # * ". * + ).*%. /+./,%!# 0-" %-,.! #!"+,1"# + /,%!# 0!,# "# *)"."+#&./,%!# 0-".*"+%."+! "# ).-!)!+"+# *%,/!#.*&./. + "!"!!" %( % #) *!+- %,# 0+" "*" :" ), /.!-(+1) %( % #) *!+*#%+!+**!!,".!+!*!., 1"#./,%!#*- )".#!+ +.!-#) *!+*! +.,#& & $* #;,%!#!-,%*!.!-- )).#) *!+ "!"!!" %( % #) *!+ 摘 要 内蒙古白乃庙铜金矿床位于华北板块北缘增生型造山带 石英脉型和蚀变岩型矿体受 向韧 ( 脆性剪切带控制 成矿过程分为三个阶段 早阶段石英 ( 黄铁矿 乳白色石英和粗粒黄铁矿变形 破碎 中阶段多金属硫化物充填胶结早阶段变形 破碎的石英角砾和黄铁矿裂隙 晚阶段为石英 ( 碳酸盐细脉 穿切早中阶段脉体和矿物组合 冷热台显微测温结果显示 早阶段石英中原生流体包裹体的均一温度为 4 5 '5 盐度为 4&46 7&896 次生包裹体均一温度为 '5 7'5 盐度为 &6 4& 6", 中阶段石英中原生包裹体的均一温度变化范围为 85 45 盐度为 &9'6 4& 6 ", 与早阶段次生流体包裹体一致 晚阶段石英细脉和方解石中的流体包裹体均一温度为 5 5 盐度为 '&8'6 国家重点基础研究发展规划项目 编号 ''7 4'8'''7 4'8' 和国家自然科学基金项目 编号 4'8''4'48''7 资助 第一作者简介 李文博 男 9 7 年生 博士 讲师 矿床学专业 ( "!,,! 0 ) %&#%&- 通讯作者 赖勇 男 97 年生 博士 副教授 矿床学专业 ( "!, 1,"! ) %&#%&-

77 '' 9 ''6", 激光拉曼测试结果表明 流体包裹体气相成分为 2 4 和 成矿流体为低盐度 低密度 富 的流体 当这种流体到达剪切带时 由于压力骤然降低发生以 逸失为特征的沸腾作用 导致成矿流体过饱和 成矿物质快速沉淀下来形成矿床 白乃庙铜金矿床成矿流体及矿床地质特征与造山型矿床一致 确证了造山型铜矿的存在并提供了实例 关键词 流体包裹体 造山型铜矿 白乃庙铜金矿床中图法分类号 7 &4 7 &8 内蒙古中部乌兰察布盟四子王旗白乃庙铜金矿床位于华北板块北缘 该区是中亚增生型造山带的一部分 该矿床发现于 989 年 在 ' 范围内发现矿体 '' 多个 可开采铜金属储量 8 万吨 平均品位 '& 6 黄金储量 9&+ 品位变化于 7 + 伴生银 + 前人对白乃庙铜金矿床进行了大量研究 提出的成因观点主要有 岩浆热液型 孟良义等 99 海底喷流沉积 ( 变质 型 聂凤军等 99 肖荣阁等 ''' 北矿带为斑岩型 南矿带为火山热液型 聂凤军等 994 4 海相火山沉积 变质 ( 热液叠加 富集 多期复成因矿床 李东旭和吴淦国 9 8 斑岩型 孟良义 99 李朝阳等 ''' 聂凤军等 ''4 成因观点分歧较大 足见矿床类型特殊 芮宗瑶等 9 4 明确指出 白乃庙铜金矿床与典型的斑岩铜矿床有很大的差别 并将其称为 白乃庙式 斑岩铜矿床 以上表明 白乃庙铜金矿床的成因类型尚待研究明确 虽然矿床地质特征是确定矿床成因类型的依据 但有时并不充分 还需要根据成矿流体的特征确定 因此流体包裹体研究也是厘定矿床成因类型的有力手段 倪培等 ''8 陈衍景 ''7 陈衍景等 '' 前人虽然在白乃庙铜金矿床做了很多流体包裹体方面的研究工作 但受当时实验条件和技术手段的制约 未对流体包裹体的期次进行细致划分 忽视了对细小的流体包裹体的研究 聂凤军等 99 孟良义等 99 鉴于白乃庙铜金矿床的成因类型确定的困难 我们运用冷热台和激光拉曼光谱分析技术 再次系统研究了该矿床的流体包裹体热力学和成分特征 探讨了成矿流体的演化过程 为确定矿床类型提供了更可靠依据 并据此在国际范围首先例证了造山型铜矿的存在 地质背景 & 区域地质白乃庙铜金矿区产出白乃庙大型铜金矿床 白乃庙金矿 谷那乌苏铜矿 别鲁乌图铜矿及一些铜矿点 位于西伯利亚与华北板块之间的蒙古 ( 兴安岭造山带的温都尔庙增生带 其南为康保 ( 赤峰断裂带 北为温都尔庙 ( 西拉木伦断裂带 更北为古亚洲洋的最终缝合带 即二连浩特 ( 贺根山缝合带 <."# "+",!997 = % ''!" '' 陈斌等 '' 祁进平等 ''4 区内断裂构造和褶皱构造发育 在控制地层分布 岩浆活动和变质作用等方面 断裂构造起主导作用 矿区内主要发育 向断裂 其次为 向和 向构造 北部为温都尔庙断裂带 南部为徐尼乌苏断裂带 图 在区外南部有乌兰哈达断裂带 这三条区域性断裂延伸 8' 以上 宽度大 均由多条韧 脆性断裂组成 断层为挤压推覆性质 具多期活动特点 区内出露的地层有中元古界白银都西群黑云变粒岩和矽线石黑云片岩 白乃庙群绿片岩及少量绢云长英岩 白云鄂博群板岩和千枚岩 下古生界温都尔庙群由枕状熔岩等变质而成的绿片岩 中 上志留统徐尼乌苏组板岩 千枚岩 变砂岩及安山质火山岩 上石炭统阿木山组杂砂岩 凝灰质砂岩 泥板岩 下二叠统三面井组硬砂质 凝灰质砂岩夹灰岩 上侏罗统大青山组中酸性火山岩及陆相砂页岩及砾岩 第三系玄武岩 红色砂 泥岩 砾岩及油页岩及第四系 矿区及其外围广泛分布各类花岗岩体 根据围岩时代 岩体相互穿插关系 岩石组合类型 矿物学特征 结合同位素地质年代学数据 可将其划分为三类 前寒武纪花岗岩 主要分布于乌兰哈达断裂以南地区 少数分布于徐尼乌苏断裂以北的白乃庙和温都尔庙地区 加里东期 ( 华力西期花岗岩类 主要出露于乌兰哈达断裂和徐尼乌苏断裂之间 印支 ( 燕山期花岗岩 出露于徐尼乌苏断裂以北 图 & 矿床地质 向断裂是矿区内的主要控矿构造 向和近 向断层亦较发育但对矿体发生不同程度破坏作用 特别是斜切本区的 向白乃庙断层将东西向连续分布的铜矿带分为南东和北西两部分 不仅破坏了矿带的连续性 而且致使许多矿段走向偏离主矿带延伸方向 呈北西向分布 而靠近断层的矿段变为近南北走向 图 白乃庙铜金矿区内出露的岩浆岩体主要为花岗闪长斑岩 出露于矿区中部和北部 图 大致呈东西向展布 地表表现为顺层的小岩枝 岩脉形态产出 在矿区北部 岩体出露于 ' 矿段北约 '' 呈 走向 出露地表的岩体长约 '' 坑道内观察可见斑岩体 有矿化 呈浸染状 但是矿石品位低 富矿石主要产于花岗闪长斑岩边缘的石英脉中 或者其外接触带的绿片岩中 从地表到深部 斑岩型矿体逐渐向绿片岩型矿体过渡 两者间不存在明显界限 白乃庙铜金矿床是一个以铜为主兼含金 钼的多金属矿床 分为南 北两个矿带 南矿带矿体赋存于绿片岩内的 向韧性剪切带中 是白乃庙铜矿床中最重要的矿带 主要由 487 和 ' 等 个矿段组成 矿体多以雁行状排列的似层状 扁豆状 透镜状和脉状体在绿片岩内产出 其产状与区域构造线方向和近矿围岩层理一致 南矿带铜品位

李文博等# 内蒙古白乃庙铜金矿床流体包裹体研究 图!"内蒙古白乃庙矿区区域地质略图" 据内蒙古自治区地质矿产局!!WW9 修改$ Y. 8!"/ >AD G ( 5F (. + )4 D. ( + D +. E>4 A+ GC =(*4 )4 > 4 ++ F ( G ( D 5!?( )C F 4 D& ))( Fb+ ). + D 4 图 #"内蒙古白乃庙铜金矿床矿田地质图" 据内蒙古自治区!9$ 地质队!!W:$ 修改$ Y. 8 #"6( + D +. E 4 D>4 A+ GC =(*4 )4 > 4 +?7@,7 5( A+ B C #!U;

7 '' 9 高 矿体规模大 延续性好 随着矿体埋藏深度增大 铜含量逐渐降低 而钼含量则明显增高 石英脉较为发育的地段 矿石品位高 北矿带矿体产于侵入白乃庙群的花岗闪长斑岩脉及其接触带中 花岗闪长斑岩脉沿断裂带侵入 并变形破碎 多呈扁豆状 透镜状或脉状 由 9 和 五个矿段组成 其中产于绿片岩型铜矿体 4' 个 约占铜矿体总的 &6 产于岩体中的铜矿体 '4 个 约占 &6 钼矿体 9 个 约占 8'&86 矿石主要为晶粒状结构 交代溶蚀结构 压碎结构和固溶体分解结构等 在矿石中一些粗大的黄铁矿晶体具有完整的晶形 显示晶粒状结构 黄铁矿晶体受力破碎 黄铜矿沿破碎裂隙充填 溶蚀 形成压碎结构和交代溶蚀结构 少量闪锌矿晶体中见乳滴状黄铜矿 显示固溶体分解结构 矿石构造以脉状 块状 条带状为主 金属硫化物脉沿不同方向的裂隙充填形成脉状构造 金属硫化物局部富集膨大则形成块状构造 硫化物和石英脉沿绿片岩层面顺层产出 形成条带状构造 浸染状矿石主要为产于岩体内的贫矿石 围岩蚀变主要有硅化 钾化 青盘岩化 硅化在南 北两个矿带的蚀变过程中都占有重要地位 硅化强烈的地段往往产出富矿石 在南矿带绿片岩矿石中 石英细脉往往顺层产出 硫化物产于该石英脉与绿片岩的接触部位 形成条带状或脉状矿石 北矿带除产于岩体中的浸染状矿石外 厚大的富矿脉都产于裂隙中 钾化在北矿带表现明显 肉红色的具环带结构的钾长石晶体常被黄铜矿包裹 而黑云母往往产于石英脉中 青盘岩化是成矿期后蚀变 与矿化关系不密切 方解石脉常穿切石英脉和硫化物矿脉 根据野外和显微镜下观察 可将矿化分为三个阶段 早阶段乳白色石英 ( 少量黄铁矿 石英往往遭受明显变形破碎 常定向排列或被压扁拉长 黄铁矿晶体也常被挤压破碎 中阶段石英 ( 多金属网脉 沿早期石英脉内部裂隙或者节理贯入 有时沿绿片岩层理贯入形成绿片岩型矿石 硫化物网脉没有显示应力变形 晚阶段发育石英 ( 碳酸盐细脉 此期石英透明度高 晶形完整 往往发育于硫化物边部 显微镜下显示其脉宽约 8 ' 碳酸盐脉宽 8- 不等 常穿切早阶段石英和中阶段硫化物脉 矿石矿物主要为黄铁矿 黄铜矿和辉钼矿 次要矿物有斑铜矿 辉铜矿 磁黄铁矿 方铅矿等 脉石矿物主要有石英 方解石 黑云母 长石和角闪石 图 不同阶段石英及晚阶段方解石脉 ( 早阶段乳白色石英受挤压破碎 裂隙被中阶段硫化物充填 ( 中阶段石英硫化物沿裂隙充填?( 晚阶段方解石脉穿切早 中阶段矿物组合 ;! & " ),* /#!/.+.(/. "+! *+" */./,%!#!-,%*! *+%#!* 用于本次流体包裹体测试的石英 方解石样品采自白乃庙铜金矿床南矿带 矿段 号矿体和北矿带 ' 矿段地下坑道 矿石样品新鲜 分别为早阶段乳白色石英 图 和中阶段与硫化物密切共生的石英 图 以及晚阶段方解石脉 图? 作为研究对象 进行流体包裹体研究 显微测温分析在中国科学院地球化学研究所和中国科学院地质与地球物理研究所完成 所用仪器均为英国产! " 2> $7'' 型冷热台 仪器温度标定采用标准物质 @ 5, 4 &995 以及人工配制的 ", 标准溶液 仪器的标定和样品测试均在 样品台及银盖恒温室中进行 4''5 时 相对于标准物质误差为 A5 B5 时 误差为 A'&5 包裹体测试过程中 低温下 小于 '5 时 升温速率为 5! 中 高温下 大于 ''5 时 升温速率为 5! 在相变温度附近升温速率小于 '&85! 激光拉曼光谱分析在中国科学院地质与地球物理研究所和北京大学完成 所用仪器型号分别为 C"!* " C" " ''' 和 C>(''' 为确证仪器测试精度 每隔两小时用标准硅片对仪器进行校正 流体包裹体研究 & 样品特征及分析方法白乃庙铜金矿床与矿化有关的围岩蚀变主要为硅化 野外观察和前人研究 均发现白乃庙铜金矿床矿石中金属矿物含量与石英含量呈正相关 所有金属硫化物皆与石英共生 因此 脉石矿物石英中的流体包裹体能反映成矿流体特征及演化过程 为确定矿床成因类型提供有力依据 & 流体包裹体类型白乃庙铜金矿床流体包裹体类型复杂 根据显微镜下观察结果 可将包裹体划分为 气液相包裹体 纯液体和纯气体包裹体 气体包裹体 含子矿物包裹体和 三相包裹体 类 气液相包裹体 约占包裹体总数的 '6 室温 内蒙古自治区地质矿产局 &99'& 白乃庙 B 镶黄旗绿片岩 B 斑岩型铜 钼 金成矿机制及隐伏矿床预测 &

李文博等 内蒙古白乃庙铜金矿床流体包裹体研究 79 图 4 不同类型流体包裹体照片 ( 早阶段石英中的 类原生包裹体 ( 沿早阶段石英剪切裂隙线状分布的 类次生流体包裹体群 ( 早阶段石英裂隙中的 类次生包裹体?( 早阶段石英裂隙中的 类晚期次生包裹体 ( 分布于硫化物周围的 类纯气体和液体包裹体群 ;( 类棕褐色或黑色纯气体包裹体 上 和 类气体包裹体 下 ;! &4 +!-..") * /+ %".+ ( *+# /,%!#!-,%*! */. + "!"!!" %( % #) *!+ 下原生气液相包裹体为椭圆形或者负晶形 个体较小 一般为 8 大于 ' 者少见 气液比多为 '6 左右 图 4 次生气液相包裹体沿裂隙分布 图 4 显微镜下明显可以看出有两种次生包裹体 一种形状为椭圆形或者不规则 个体较大 最大可达 ' 沿裂隙呈线状分布 气液比 86 左右 图 4 另一种个体更大 有的可达 ' 以上 形状不规则 有的呈树枝状 是最后一期流体作用的产物 图 4? 类 纯液体和纯气体包裹体 显微镜下观察发现这两种包裹体往往与金属硫化物在空间上密切共生 约占包裹体总数的 '6 室温下纯液体包裹体无色透明或亮黄色透明液体状 图 4 冷冻至 ' B'5 时有时会出现气泡 包裹体一般为 ' 室温下未见气相成分 纯气体包裹体室温下往往为棕褐色或黑色 图 4; 多为圆形 棕褐色包裹体小 往往只有 4 黑色包裹体略大 大者可达 8 类 气体包裹体 室温下气泡体积占包裹体总体积的

' '' 9 8'6 以上 有的可达 9'6 以上 多为椭圆形或六边形 加热时向气相均一 数量约占包裹体总数的 86 图 4;? 类 含子矿物包裹体 约占包裹体总数的 6 该类包裹体大小不一 透明度高 包裹体边界细 有的具有一个以上的子矿物 子矿物无色 透明 类 三相包裹体 约占 86 室温下该类包裹体多为椭圆形 4 液态和气态 约占整个包裹体体积的 7'6 以上 加热向气相均一 加热过程中最终多爆裂 & 流体包裹体分布 早阶段为乳白色石英角砾或团块状石英 含粗粒黄铁矿 在正交偏光镜下可以看出主要为粗粒石英 剪切裂隙发育 赋存 两类流体包裹体 其中 类包裹体数量众多 使得早阶段乳白色石英透光度差 原生流体包裹体个体小 数量多 次生包裹体较大 大者可超过 ' 主要沿裂隙呈线状分布 类包裹体在早阶段石英中分布很不均匀 在硫化物含量高的样品中 类包裹体分布较为密集 中阶段石英往往与黄铜矿 黄铁矿共生 正交偏光镜下显示为细粒石英 无明显变形 包裹体数量较早阶段石英少 其透明度较高 主要发育? 各类包裹体 其中? 类包裹体常在同一视域紧密共生 晚阶段方解石脉中发育 类包裹体 &4 流体包裹体测温及盐度计算结果 对 类液体流体包裹体的测温结果见表 早阶段石英中的原生包裹体个体小 其均一温度变化范围为 4 5 '5 冰点温度变化范围为 B&5 B4&5 表 次生包裹体其均一温度变化范围为 ' 75 冰点温度变化范围为 B&95 B&85 表 表 类流体包裹体均一温度 冰点温度 盐度参数统计表 "0, % ".1 /!-. +. +.!- #"+" /!#!-,%*! * 包裹体属性 早阶段原生 早阶段次生 中阶段原生 晚阶段 寄主矿物 个数 均一温度 5 冰点温度 5 (+1) 盐度 6", 石英 4 ' B& B4& 4&4 7&89 石英 4' ' 7' B&9 B&8 & 4& 石英 4 8 4 B& B&8 &9' 4& 方解石 石英 ' B'& B& '&8' &'' 中阶段石英与金属硫化物密切共生 图 为成矿期的产物 其原生包裹体代表了成矿流体特征 测定该类包裹体的均一温度变化范围为 85 45 冰点温度变化范围为 B& 5 B&85 表 与早阶段次生包裹体一致 晚阶段方解石脉中的包裹体和早 中阶段石英中树枝状 包裹体反映了成矿期后流体的性质 流体包裹体均一温度变化范围为 5 5 冰点温度范围为 B'&5 B&5 表 白乃庙铜金矿床 三相流体包裹体一般为 4 测温结果见表 由于包裹体个体小 仅测定了少量笼合物消失温度数据 除其中一个为 B9&'5 外 另外几个变化范围为 8&85 & 5 部分均一温度变化范围为 B'&75 D7&'5 在测定完全均一温度过程中 可以看出包裹体均向气相均一 但是这些包裹体在 ''5 4''5 之间出现爆裂 在测定气体包裹体均一温度过程中也多出现爆裂 但均能非常清楚的看到这些包裹体是逐渐向气相均一的 只测定出 个数据 其中两个均一到气相 均一温度分别为 95 和 75 另一个却均一到液相 均一温度为 75 见表 值得指出的是 紧邻的两个气体包裹体形态和气液比极为相似 但均一温度分别为 75 和 75 且一个均一到气相 一个均一到液相 这种异相均一包裹体为典型的沸腾包裹体组合 测定了含 个子矿物的包裹体 其中一个在 475 子晶先消失 75 气泡消失 另一个在 45 气泡消失 在 5 子晶才完全溶解 分别记录其完全均一温度为 75 和 5 见表 手标本和显微镜下观察可以看到 中阶段多金属硫化物充填在早阶段破碎的石英和黄铁矿裂隙中 中阶段流体作用不可避免的会叠加在早阶段石英之上 上述测温资料表明 早阶段石英中沿裂隙分布的次生包裹体均一温度和盐度与中阶段石英中的原生包裹体相近 因此 早阶段石英中沿裂隙分布的次生包裹体和中阶段石英中的原生包裹体都代表了主成矿期流体特征 从表 也可以看出这两类包裹体具有相似的均一温度和盐度 印证了上述观点 对气液相包裹体 利用冰点与盐度的关系 卢焕章等 ''4 查出其盐度 见表 早阶段石英中的 类原生盐水流体包裹体冰点温度为 B&5 B4&5 表 对应的盐度为 4&46 7&896", 早阶段石英裂隙中分布的 类次生盐水流体包裹体冰点温度变化范围为 B&95 B 85 对应的盐度为 &6 4& 6", 表 中阶段石英中 类原生气液相包裹体的冰点温度变化范围为 B 5 B&85 对应的盐度为 &9'6 4& 6", 表 晚阶段方解石脉中的原生包裹体和早 中阶段石英中树枝状包裹体的冰点温度变化范围为 B'&5 B&5 对应的盐度为 '&8'6 &''6", 表 对 三相包裹体可以根据笼合物消失温度与盐度的关系确定其盐度 卢焕章等 ''4 但是激光拉曼分析表明该类包裹体气相成分除 外还含有其他成份 如 2 4 等 图 8 2 4 可以提高 水合物的熔化温度的上限 卢焕章等 ''4 本次工作测得的很多 水合物的熔化温度高于 '5 表 也表明包裹体中含有其他气体成份 与

李文博等 内蒙古白乃庙铜金矿床流体包裹体研究 表 三相 含子矿物包裹体和气体流体包裹体测温数据统计表 "0, % ".1 /!-. +. +.!-#"+" (.!- ").(.!- "# #"% +.!.",(0".! /!#!-,%*! * 包裹体类型 大小 气液比 6 水合物熔化温度 5 部分均一温度 子矿物熔化温度 完全均一温度 三相 7' 8&8 7&'5E '5E 三相 7 88 &5E E 三相 8 8' 8&75E E 三相 8 ' &5E E 三相 4 9' &85E E 三相 7 7' B9&' '5E 8 5E 三相 8' 9& '&75E E 三相 7 ' & B'&75E E 三相 8 4' &95E E 三相 7 8' &75E E 三相 7' 8& 5E E 三相 4' 8&5E E 三相 8 4' &'5E 子矿物包裹体 8 45 5 5 子矿物包裹体 8 ' 475 75 气体包裹体 8 ' 95E 气体包裹体 8' 75 气体包裹体 7 8' 75E 注 E 分别表示包裹体向液相和气相均一 空白表示未测或未测出 子矿物包裹体 在 45 时气泡消失 5 时子矿物熔 化 子矿物包裹体 在 475 时子矿物熔化 75 时气泡消失 激光拉曼分析结果一致 因此无法利用 笼合物的熔化温度正确估算包裹体盐度 虽然有几个 笼合物的消失温度是低于 '5 的 但是考虑到可能含有少量其他气体成分 估算的盐度也没有实际意义 极少量含子矿物包裹体的存在 表明其盐度高 加热过程中 子矿物在 475 完全溶解 对应的盐度为 4&46", 左右 5 子矿物完全溶解 对应的盐度为 4'6", 左右 卢焕章等 ''4 显然 该类包裹体盐度高 但均一温度却很低 表 &8 激光拉曼光谱测试结果激光拉曼光谱测试结果表明 类液体流体包裹体液相成分为水 气相成分主要为 特征拉曼谱峰 7 9'- B 2 4 特征拉曼谱峰 9 99- B 和 特征拉曼谱峰 - B 图 8 类流体包裹体成分复杂 纯气体包裹体成份有 2 4 和 或者它们的混合物 图 8? 纯液体包裹体成份为液态 特征拉曼谱峰 7- B 或者 2 特征拉曼谱峰 748 8'- B 图 8 ; 类气体流体包裹体的气体成份主要为 等 液态成份为水 图 8$2 4? 类子 矿物包裹体液态成份主要为水 子矿物为盐类 加热消失 &7 成矿流体特征及演化上述研究结果显示 与三阶段矿化有关的成矿流体具有明显的三阶段演化特征 早阶段 类盐水原生包裹体均一温度为 4 5 '5 盐度为 4&46 7&896", 早阶段 类盐水次生包裹体均一温度为 '5 7'5 盐度为 &6 4& 6 ", 中阶段 类盐水原生包裹体均一温度为 85 45 盐度为 &9'6 4& 6 晚阶段 类盐水原生包裹体均一温度为 5 '5 盐度为 '&8'6 &''6", 从早到晚 盐水流体包裹体的均一温度和盐度逐渐降低 并具连续变化趋势 这种三阶段成矿特征是脉状造山型矿床的主要特征之一 $. * 99 @.!- & ''' 2" " "# "*!#1 ''' ;" ''' ''" & '' ''4 ''8 ''7 陈衍景等 '' ''4 2" " "# %#.* ''!.,! ''4 张静等 ''4 '' 陈华勇等 '' 祁进平等 '' 早阶段次生包裹体的均一温度和盐度与中阶段原生包裹体相似 表明中阶段成矿流体作用叠加到早阶段石英之上 均可代表成矿流体特征 即中低温 低盐度

'' 9 图 8 内蒙古白乃庙铜金矿床石英中不同类型流体包裹体激光拉曼谱图 ;! &8C).*+"+! C" " *)-+." /#!/.++1)* //,%!#!-,%*! *! %".+ /. + "!"!!" %( % #) *!+ 个气体包裹体个有两均一到气相 一个均一到液相 两个相邻的气体包裹体 形态和气液比相似 异相均一 为典型的沸腾包裹体组合 纯气相和纯液相包裹体共存 三相包裹体基本都向气相均一 同样表明成矿流体存在沸腾现象 且流体密度低 显微镜下观察还发现 纯气体和纯液体包裹体往往与金属硫化物在空间上紧密共生 暗示流体沸腾作用可能是导致金属硫化物沉淀的主要机制 激光拉曼测试显示 白乃庙铜金矿床流体包裹体的 气相成份主要为 2 4 和 纯液相包裹体成份主要为水 有时为液态 这种复杂的流体包裹体类型组合及其成份组合与造山型金矿 银矿类似 @.!- ''' $,#/".0 ''!.,! ''4 ''4 张静等 ''4 4 存在少量子矿物包裹体 表明流体盐度高 但是这种包裹体类型单一 数量极少 子矿物为无色透明立方体 加热溶解 暗示其为盐类 测定的两个包裹体完全均一温度

李文博等 内蒙古白乃庙铜金矿床流体包裹体研究 低 分别为 5 和 75 其完全均一温度与气体包裹体和液体包裹体相似 明显不同于斑岩型矿床初始流体盐度高的特点 李诺等 '' 暗示其为流体沸腾作用后 由于挥发份的逸失 导致流体瞬间过饱和而形成的产物 讨论 & 成矿机制 白乃庙铜金矿床位于华北板块北缘 古生代期间 古亚洲洋是存在于西北利亚板块和华北板块之间的多岛洋 包括一系列洋盆和微陆板块 " 99' 随着古亚洲洋的闭合 西北利亚板块南缘与华北板块北缘开始缝合 这种多块体的洋陆复杂格局的演变和多块体拼合的增生造山过程必将导致复杂的侧向增生和垂向增生 因而该带被认为是增生型造山带的典型代表!" '' 中生代该区由于蒙古 ( 鄂霍茨克洋盆闭合以及太平洋板块消减的影响 又发生了强烈的构造 岩浆和成矿事件 祁进平等 ''4 武广等 '' '' 前人已经论证中亚地区的大规模成矿作用发生在古亚洲洋闭合之后的晚石炭世 二叠纪 99 C%! '' 2".+ '' $,#/".0 '' 2 '' 并被同位素测年结果所证明 >" ''4 内蒙古及其邻区发育多种类型的铜 金 银 铅锌矿床 它们主要形成于二叠纪及其以后 芮宗瑶等 994 2".+ '' 和 = % 等 '' 综述了内蒙及华北北缘金矿床的多期多成因特点 指出多数金矿属于造山型 白乃庙铜金矿床南北矿带挟持的白乃庙金矿已被认为形成于挤压向伸展转变期 李进文等 '' % % 为同一副族的 个元素 地球化学性质相似 常常共同富集 $. * 99 @.!- & ''' 造山型金矿 造山型银矿已被识别 $. * & 99 @.!- & ''' $,#/".0 & '' '' 2"0.,! & '' ''4 ''8 ''7 张静等 ''4 = " '' 那么 白乃庙铜金矿床是否属于造山型铜金矿床 是否也形成于古亚洲洋闭合之后 白乃庙铜金矿床成矿流体为低盐度 低密度 富 流体包裹体是造山型矿床成矿流体最典型的特征 @.!- & ''' 倪培等 ''' 范宏瑞等 ''''' $,#/".0 & '' ;" &'''''!.,! & ''4 & ''4''8''7 张静等 ''4 陈衍景等 ''7 = " '' 通过 D2 2 D D2 B 平衡反应 可以调节流体的 )2 值 值等 '' 增加了 % D % B 等金属离子与 2 B, B 等阴离子的络合 使 % D % B 等在低盐度含矿流体中的溶解度大大增加!,!)*"# "* ''4 研究表明 这些络合物对成矿流体系统的温压变化极为敏感 从 4''5 4'5 的冷却作用可导致 9'6 的络合物发生沉淀 同时减压作用可导致络合 物溶解度降低 9'6 >- %"! "# @.!- 99 %- *"# >". * 999 对白乃庙铜金矿床流体包裹体研究发现 同一视域下纯气相和纯液相包裹体共存 早阶段石英中的流体包裹体均一温度显著高于中阶段石英 而中 晚阶段流体包裹体均一温度为渐变并有部分重叠 表明成矿流体经历了沸腾作用 纯气相和纯液相流体包裹体为流体沸腾的临界状态下不均一捕获的产物 流体沸腾作用可以导致成矿流体温度和压力瞬间降低 成矿流体这种物理化学条件 温度 压力等 的骤然变化必将导致铜 金成矿元素的快速沉淀而形成矿床 & 矿床成因类型前人对白乃庙铜金矿床成因认识分歧严重 主要倾向于认为是斑岩型和 E> 型 见引言 斑岩型矿体分布于斑岩体内外接触带 主要为网脉状和浸染状矿石 成矿流体高温度 高盐度 富含子矿物 李诺等 '' 而白乃庙铜金矿床有经济价值的矿体主要产于南矿带绿片岩韧 ( 脆性剪切带中 北矿带斑岩体中虽然有贫矿产出 但是富矿主要产于斑岩破碎裂隙中 并且从地表到深部矿石从斑岩型过渡到绿片岩型 矿石主要为石英脉状和条带状 最重要的成矿阶段是石英硫化物阶段 矿石品位高的地段 石英的含量越高 流体包裹体研究结果也显示 成矿流体为低盐度 低密度 富 的流体 因此 白乃庙铜金矿床并非斑岩型矿床 白乃庙铜金矿床地质特征与 E> 型矿体也显著不同 后者产于火山岩中 并且顺层产出 矿石为块状硫化物 成矿流体主要为静水压力体系的循环海水 流体包裹体以水溶液为主 富 包裹体很少发现 倪培 ''8 陈衍景等 '' 因此 白乃庙铜金矿也不是 E> 矿床 这种观点近年来也逐渐被摈弃 孟良义 99 李朝阳等 ''' 聂凤军等 ''4 上述研究结果显示 白乃庙铜金矿床地质和成矿流体系统特征与造山型矿床一致 $. * & 99 @.!- & ''' $,#/".0 & '' '' 2"0.,! & ''!.,! & ''4 & ''4 张静等 ''4 = " '' 造山型矿床主要是指产于变质地体中 受构造和韧性剪切带控制 在时间和空间上与造山作用有关的一类脉状矿床 陈衍景 ''7 白乃庙铜金矿床与造山型矿床主要特征对比见表 可见两者完全一致 表 内蒙古自治区地质矿产局 &99'& 白乃庙 B 镶黄旗绿片岩 B 斑岩型铜 钼 金成矿机制及隐伏矿床预测 & 内蒙古自治区 ' 地质队 武汉地质学院 内蒙古自治区地球物理勘探队 &9 & 内蒙古白乃庙铜矿带地质 地球化学特征及找矿研究 & 内蒙古自治区第四地质矿产勘查开发院 内蒙古自治区地球物理地球化学勘查院 &994& 内蒙古自治区四子王旗白乃庙铜矿田大比例尺成矿预测报告 &

4 '' 9 表 白乃庙铜金矿床与造山型矿床主要特征对比 "0, $,!-",- "."-+.!*+!-*- )".!* 0+ + "!"!!" $%( % #) *!+!+.!-#) *!+* 造山型矿床白乃庙铜金矿床华北板块北缘蒙古 ( 兴安岭造与增生造山事件有关 主要产于山带的温都尔庙早古生代增超大陆旋回外缘地区生带中产于超岩石圈构造或者变质火南为康保 ( 赤峰断裂 北为温山 ( 深成地体或沉积地体的构造都尔庙 ( 西拉木伦深断裂边界附近 展 导致大量伸展断裂构造裂隙发育 这种裂隙成为深部变质流体向上运移的通道 同时 造山带的缩短 增厚 岩石圈根部向软流圈拆沉 导致造山带垮塌和构造体制转变 发生以剪切或张剪为特征的构造变形 区域挤压应力减弱或圈闭层减薄或流体运移至伸展构造裂隙 可导致流体迅速沸腾 释放大量挥发份 使流体过饱和沉淀出大量多金属硫化物 由于硫化物的不稳定性 在此之前形成的矿床会被再次活化 迁移 沉淀 $% '' 而形成新的矿床类型 即造山型矿床 分布于绿片岩相变质地体中矿床受构造控制 产于超岩石圈断裂带的二级或者更低级的断层羽中受控于脆 ( 韧性变形的转变 金属矿物沉淀同步于变形作用 成矿后未经强烈构造变形三阶段矿化 早阶段石英黄铁矿化 中阶段多金属硫化物矿化 晚阶段为石英碳酸盐脉围岩蚀变主要为硅化 钾化 青盘岩化 产于白乃庙群绿片岩相变质火山岩受 向断裂构造破碎带控制矿体主要产于韧脆性剪切带中 矿石沉淀同步于挤压变形破碎作用 成矿后未变形早阶段石英黄铁矿化 中阶段多金属硫化物矿化 晚阶段为石英碳酸盐脉围岩蚀变主要为硅化 钾长石化 黑云母化 绿泥石化 绿帘石化 碳酸盐化 4 结论 从早到晚 液体流体包裹体的均一温度和盐度逐渐降低 并具连续变化趋势 流体包裹体气相成分为 2 4 和 存在沸腾流体包裹体组合 成矿流体为低盐度 低密度 富 的流体 流体系统减压沸腾是矿质沉淀的主要机制 4 白乃庙铜金矿床成矿流体及矿床地质特征与造山型矿床一致 确证了造山型铜矿的存在并提供了实例 致谢 野外工作得到了内蒙古乌盟白乃庙铜业有限责任公司同行的大力支持 包裹体测试得到范宏瑞研究员 苏文超研究员 任景秋工程师的大力帮助 中国科学院广州地球化学研究所祁进平博士提供了部分图件 特此致谢 主要为石英脉型矿石和蚀变岩型矿石 % A * 0 >! % 0=2, 富集成矿热液流体为低盐度 低密度含碳的水溶液 含 A 2 4 A A2 流体包裹体类型有 2 ( 富 具有不定量的 2 4 和少量 2 和气液两相 2 包裹体不具有元素分带 主要为石英脉型矿石和蚀变岩型矿石 绿片岩型矿石 富集 % %> 0= 成矿热液流体为低盐度 低密度含碳的水溶液 含 A 2 4 A 流体包裹体类型有 2 ( 富 具有不定量的 2 4 和少量 2 和气液两相 2 包裹体不具元素分带 明白乃庙矿床为造山型铜金矿床 古亚洲洋指古生代期间存在于西伯利亚 塔里木和华北古大陆之间巨大的多岛洋 它经历了扩张 消减 闭合过程 随后西伯利亚和华北古大陆开始拼贴 进入陆陆碰撞演化阶段 陆陆碰撞过程中俯冲板片发生变质脱水 熔融 派生出大量流体 该类流体沿断层向上运移 与围岩发生水岩反应并沉淀出大量乳白色石英和少量黄铁矿 即早阶段矿化 由于俯冲挤压作用而变形的板片必将产生弹性回跳而发生伸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

李文博等 内蒙古白乃庙铜金矿床流体包裹体研究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