***3*,>+ **- **+33,> 胶东蓬莱金矿区流体包裹体和氢氧同位素 地球化学研究 侯明兰 蒋少涌 沈昆 连国建 刘其臣 肖风利!"# $%$ "& '! $ # ( ) 南京大学地球科学系成矿作用国家重点实验室 南京 **+ ) 中国冶金地质总局山东局 济南,** ) 山东省地质科学实验研究院 济南,** ) 山东黄金集团有限公司 济南,**!!"! #$ % & $ # #! '! ' **+ $ $ () $ ) #* () ) +,** $ $,! ) * ## #! +,** $ $ * * ) - +,** $ **-.*.* 收稿 **-.*. 改回!" #$%&&'$#!! (!) *! +, -.!*! /,! $ %01%% %% 2,!$. /$0 10 1#. $.. "# $ / 0.. $ 0 1234 05 1# 0 6$ 1 0 1 $ 0.1 1 0 ) )/ 1 30 7 1 3 12 $78)9#. 2 1 $ 7$ 1 $ 0 0. 1$1#$0 $ 1# $ 0.$ $. /$0 10)!$. $77 0. / 1 /$. 1. 70./# 124 0)(. 7. 0 $ 01 7 1 01# 1 1# 15$ :$ 1 / 0$. 7. 0 $ 0 1# $. /$0 10 3 7. 0 $ 0.3 7. 0 $ 0$ 3.$5 0. 1 ) 01# $ 17$ /$ 1$ 1# 4 /$ /# 0 $ 3 7. 0 $ 05# 7# 0$ 1 07$ 1 0 $ " )6 1 3 7. 0 $ 0 / 0 1 / 1 30 7 1 3 12 $78 5# 0 3 7# 3 7# 3 7. 0 $ 05 1# 4 6. /# 0 1 $07$ ; 015 1# 7# $1# / 1 3 124 0 /$. 1. 70./# 124 0) 7 $1# $ 1 7 0.10 # 4 0#$5 1# 11# #$ $ 2 1 $ 1 / 1 0$ 3 7. 0 $ 0 / 1 30 7 1 3 12 $78 6 15 * ** 5# 01#$0 $. 7. 0 $ 0 / 1 3 124 0 /$. 1. 70./# 124 04 $ * 1$+* )01# 3 7. 0 $ 05 1# 4 6. /# 0 1 $05 1 // $ 1# 07 6. 3. 01#.$5 1 / 1 $ 7 )*,* 07$ 0 1$6 1# $ 1 $ 1 / 1 )9#. 0 1#.. 2 1 $ 01 5 4$. 1. 3 7# 3.$5 0. 1 ),,). 4 $ 05 1# 0 1 0 $ *)+ 7 1$*)+, 7 ) 1#. 2 1 $ 01 1#. 0 4$.4 1$# # 31 / 1 3. 07$ 1.3 $ 1 $ 0. )*,),. 4 4 /$ 5 1# $ " 4 $ 70 601 7 10 0 1 4 $ *) 1$*)++ 7 ) 1# /$01. 2 1 $ 01 1# 1 / 1 0. 1 7$ 1 1$ 1#. 0 7 0 1$1# )9# 4. 0$ 12 1# /$0 104 6 15 ) < )< 5#. 1# 4. 0$ 1#. 2. 06 15 )+< *)+<)9# 4. 0 $. 7. 0 $ 00#$5 $5 6 15 =- < =*< 5 1# $ $ =- < = < 0 01 1# 11#. 2. 0$ 1. $ 1 75 1 77$ / 5 1# / 1 7 / 1 $ $ 1 $ 75 1 )9#. 2. 0 $ 1#. 2 1 $ 01 ;# 6 1 1 $.1 /. 0$ 7 0)9 / 1 7 0. 07 6. 1 1# /$ 1 1 7# 0 0 $ /$0 1 $ 7# 1$ $. $1#. 2. 10) ) 3,! $ $ & 01 "# $!$. /$0 10 1#. (. 7. 0 $ 0 $ $; 0$1$/ 0 国家重点基础发展规划项目 **>?*,*> 和基金委优秀创新群体基金项目 ** 的资助 第一作者简介 侯明兰 女 +>> 年生 博士研究生 矿床地球化学专业 通讯作者 蒋少涌 &3. 0# : @ : ) )7
**- + 摘 要 蓬莱地区金矿床以石英脉型为主 其次是蚀变岩型 成矿条件与著名的玲珑金矿床相似 金主要产于黄铁矿和多金属硫化物石英脉中 流体包裹体研究表明 金矿床中主要存在两种类型的流体包裹体 3 包裹体和中低盐度的.3 溶液包裹体 3 包裹体气相以 为主 可含少量 " 其中 黄铁绢英岩的石英中含有丰富的 3 包裹体 而黄铁矿石英脉和多金属硫化物石英脉中富 与富 的 3 包裹体共存 显微测温结果显示 黄铁绢英岩中的 3 包裹体的均一温度范围为 * ** 而黄铁矿和多金属硫化物石英包裹体的均一温度为 * +* 鉴于这些包裹体是从不混溶的 3 流体中捕获的 因此它们的温度下限 *,* 左右 应该看作是它们的形成温度 成矿早期流体为富含挥发份 流体密度 *)+ *)+, 7 中低盐度 ),,). 4 的流体 到主成矿期逐渐演化为温度升高 盐度变化范围大 )*,),. 4 水溶液以. 为主 气体仍以 为主 但可含少量的 " 及有机质等的流体 流体密度 *) *)++ 7 成矿期后的流体盐度 温度及 含量降至最低 本区矿床中石英的 值变化在 ) < )< 成矿流体的 值在 )+< *)+< 之间 流体包裹体中 变化范围很小 从 =- < 变化到 =*< 主要集中在 =- < = < 之间 由此表明成矿流体以岩浆水为主 伴有大气降水的参与 在主成矿期成矿流体表现出明显的多期 多来源特征 温度降低和流体不混溶是导致金等成矿元素沉淀和富集的重要机制 关键词 胶东 蓬莱金矿区 流体包裹体 氢氧同位素中图法分类号,+-) > ), 引言 胶东地区是我国著名的金矿集中区和最大的金矿产地 分布有数十个超大型 大型和中型金矿 以及数百个小型金矿 如此集中的金矿产出 引起了众多地质学家的关注并进行了大量深入的研究 早在 * 世纪 -* * 年代 就有人提出了金矿通过胶东群混合岩化 3 深熔成因的观点 裘有守等 + 随后又有人将胶东金矿归属于绿岩带型金矿 杨敏之和吕古贤 ++> 胡受奚等 ++! $4 0** 发表了造山带金矿的论述 提出与造山带有关的金矿在全球范围内从中太古代到整个显生宙有广泛的分布和周期性 通过对比 国内一些地质学家也将胶东型金矿划归为造山带型金矿 而翟明国等 ** 则认为 胶东金矿属于陆内成矿作用形成的非造山带型金矿 对于金矿的成矿地质背景 毛景文等 ****, 将其与华北东部中生代构造体制和岩石圈减薄相联系 指出华北陆块在中生代发生了以挤压为主到以伸展为主的转变 形成北北东向的盆岭格局 岩石圈快速减薄 岩浆作用和热液金成矿作用十分发育 为了阐明金成矿作用机制和成矿物质来源 不少人对本区玲珑金矿 焦家金矿等大型金矿进行了流体包裹体和氢氧同位素研究 林文蔚和殷秀兰 ++ 卢焕章等 +++ 6 张连昌等 ** 沈昆等 ** 凌洪飞等 ** 流体包裹体研究显示 这些金矿成矿流体以富含 3 流体为特征 常有含液相 流体包裹体 而氢氧同位素组成则显示初始成矿流体以岩浆热液占主导 但不排除有大气降水的参与 蓬莱金矿区位于栖霞 3 蓬莱金矿带北部的蓬莱市境内的东南部地区 几乎集中了该成矿带 * 的黄金储量 近年来 在该区相继发现了大柳行金矿 黑岚沟金矿 遇驾夼等金矿床 使得蓬莱地区成为胶东新的金矿找矿热点和成矿远景区 目前 对这些矿床开展的地质 地球化学研究工作还十分薄弱 侯明兰等 ****> 曾报道过对该成矿区内的河 西金矿床铅 硫同位素初步研究成果 本文则试图通过对该区金矿床流体包裹体和氢 氧同位素的研究 来探讨该区金矿床成矿流体性质 起源及演化和矿床成因 区域地质概况 胶北隆起位于华北地台东缘 其西部 东南部和北部分别以郯庐断裂 五 莲 3 荣 城 断裂和秦 皇岛 3 威 海 断裂为界 总体构成一个三角形地块 前寒武纪时本区地壳演化属于华北陆台边缘性质 中生代时成为环太平洋大陆边缘活动域 是一个构造 3 岩浆活动和热液金成矿作用发育的典型地区 在白垩纪的中 晚期 由于太平洋板块相对于欧亚板块发生强烈的左旋扭动 在本区形成了一系列北北东和北东向压扭性断裂 其中招 3 莱金矿带的招远 3 平度断裂和焦家断裂是最主要的控矿断裂 沿它们分布一系列超大型 3 大型金矿床 图 区内岩浆岩大面积出露 主要有中生代玲珑花岗岩 郭家岭斑状花岗闪长岩及浅成脉岩 石英闪长玢岩 煌斑岩 伟晶岩等 玲珑花岗岩具块状或片麻状构造 中 3 细粒花岗结构 郭家岭花岗闪长岩呈岩基或岩株侵入于新太古界胶东群及玲珑花岗岩 具块状构造 似斑状 3 中粒花岗结构 是金矿的直接围岩 对金元素的活化 迁移 富集和成矿起着重要的作用 胶东群变质岩 黑云斜长片麻岩 黑云变粒岩 斜长角闪岩等 呈残留体零星分布在花岗岩体内或岩体接触带附近 与岩体多呈渐变过渡关系 在花岗岩体 特别在金矿分布密集地区 中基性脉岩大量发育 包括橄榄拉辉煌斑岩 闪斜煌斑岩 斜云煌斑岩 安山玢岩等 按煌斑岩与金矿体的穿插关系 可分为成矿前 成矿期和成矿后 种煌斑岩 其形成时间约为 +*.* 矿床地质 本次研究蓬莱地区的大柳行 黑岚沟 河西金矿的成矿
侯明兰等 胶东蓬莱金矿区流体包裹体和氢氧同位素地球化学研究 图 胶东金矿床区域背景图 据杨敏之和吕古贤 ++> 改编 3 第四系 古近系和新近系 3 白垩系 侏罗系 3 蓬莱群 3 粉子山群,3 胶东群 >3 滦家河型中粗粒花岗岩 -3 郭家岭型斑状花岗闪长岩 3 玲珑型片麻状黑云母花岗岩 +3 复式背斜轴及其推测延伸部分 *3 东西向及北东向压扭性断裂 3 北东向压扭性断裂 3 北北东向压扭性断裂 3 性质不明断裂 配套断裂及推测断裂 3 区域性逆断层,3 大型及中小型金矿 >3 工作区范围 ( )A $.! $.$ 70 1 $ 1# $ $ $. / $4 7 "# $ # 4 0 1 % 2# ++> 地质条件与招 3 莱金矿带的矿床相似 大柳行 齐沟和河西金矿发育在与玲珑花岗岩 磁山岩体 接触带的郭家岭花岗岩内 黑岚沟 黑金顶金矿则发育在郭家岭花岗岩内部 图 矿体 脉 赋存于北北东向断裂构造带的下盘 形态呈薄脉状 局部呈豆荚状和透镜状 走向北东,B >,B 不等 倾向南东 倾角,B *B 构成工业矿体的矿石工业类型大多为黄铁矿石英脉型 而大柳行 齐沟矿床以蚀变岩型为主 矿脉在地表以及剖面图上均有呈舒缓波状弯曲和膨胀收缩的变化特征 而构造带的转折膨胀处往往形成富矿体 与金矿石沉淀有关的围岩交代作用是热液通过岩石循环所引起物理化学条件改变的反响 近矿围岩蚀变记录了交代作用期间的流体 3 岩石相互作用 本区近矿围岩蚀变类型主要有钾化 绢云母化 硅化和黄铁矿化 其次有碳酸盐化 绿泥石化和高岭土化等 绢英岩化是矿区内最广泛的一种蚀变 绢英岩化带一般宽数十厘米至几米不等 靠近主断面附近蚀变强烈 向两侧则逐渐变弱 硅化分为两种 一是富硅质热液对围岩的交代和充填作用 形成石英脉 二是热液作用使长石类分解 形成绢云母 硅质析出 形成石英 成矿作用大致可分为 个阶段 即黄铁绢英岩阶段 黄铁矿 3 石英阶段 金 3 多金属硫化物 3 石英脉阶段 和石英 3 碳酸盐阶段 黄铁绢英岩和黄铁矿 3 石英脉的矿物组合比较简单 主要含黄铁矿和石英 黄铁矿 呈粗粒自形或半自形晶体浸染状或团块状分布于蚀变岩和石英脉中 黄铁矿 3 石英脉和金 3 石英 3 黄铁矿阶段的黄铁矿 为他形细粒状 呈细脉 3 浸染状和团块状产出 金 3 石英 3 多硫化物矿石的金属矿物主要有黄铁矿 黄铜矿 闪锌矿和方铅矿 以及少量磁铁矿 磁黄铁矿等 黄铁矿裂隙发育并局部破碎 被脉石矿物穿插 方铅矿 闪锌矿 黄铜矿 磁黄铁矿 黝铜矿等多呈它形粒状 集合体 充填于黄铁矿裂隙 孔隙或与脉石矿物的颗粒间隙 并可交代溶蚀黄铁矿 图 67 镜下还可见早期黄铁矿 边缘 被晚期的自形黄铁矿 交代 闪锌矿多与黄铜矿 方铅矿相伴生或含乳滴状黄铜矿 银金矿呈浅黄色浑圆状 片状和不规则粒状 与晚期硫化物共生 充填在黄铁矿的裂隙 裂隙金 孔隙 包体金 和黄铁矿与石英颗粒之间隙 晶隙金 或与铜铅锌硫化物连生 图 根据电子探针分析 银金矿金的含量为 >)* >-)* 之间 石英是主要的脉石矿物 其次为绢云母 斜长石 钾长石
**- + 图 蓬莱金矿区地质略图 ( )" /. $.$ 7 / $ 1#. $..
侯明兰等 胶东蓬莱金矿区流体包裹体和氢氧同位素地球化学研究, 图 含金硫化物 3 石英脉矿石的显微照相 3 半自形 他形黄铁矿 和 他形黄铜矿 / 方铅矿! 呈浸染状充填于脉石矿物中 63 他形不规则粒状黄铜矿和方铅矿充填于黄铁矿孔隙 73 黄铜矿呈乳滴状分布于闪锌矿 "/ 中 边缘被铜蓝交代 3 黄铜矿 磁黄铁矿 $ 和闪锌矿细粒连生体被包裹于黄铁矿中 3 银金矿 与闪锌矿 方铅矿共同充填于黄铁矿中 3 银金矿和黄铜矿呈细粒包体分布于黄铁矿中 ( ) #$1$ 7 $ /#0$ $.0 $ 00. 3 124 0
> **- + 样品采集和分析方法 对蓬莱金矿区的黑岚沟金矿的齐家沟矿段 一分矿 大柳行金矿的 号脉 号脉 + 号脉和河西金矿的 号脉 矿石堆及地表露头采集了黄铁绢英岩 黄铁矿石英脉 多金属硫化物石英脉 无矿石英脉和方解石脉等 挑选出不同成矿阶段的样品磨制成 *) 左右的双面抛光片 作详细的矿相学和包裹体岩相学观察 然后选择有代表性的包裹体进行显微测温 激光拉曼探针分析 同时对以上 个金矿采集的黄铁矿 3 石英脉选取石英作氢 氧同位素分析 本研究从磨片 岩相学观察 到包裹体显微测温 激光拉曼探针分析 在南京大学成矿作用国家重点实验室进行 通过岩相学观察确定包裹体特征及其与矿物组合的关系 包裹体测温在 8 9>** 型冷热台上进行 用合成包裹体对冷热台进行了校正 在,>)> * 区间内精度为 *) *) 在 * ** 之间精度为 在 ** >** 之间精度好于, 包裹体气体成分测试是在 A 0# 5A*** 型激光拉曼探针光谱仪上进行 实验条件 光源为 "/ 71 3 # 0 70 氩离子激光器 波长, 激光功率 * C 狭缝,*,* 倍的. / 0 物镜 测定的波数范围为 ** **7 = 扫描时间为 *0 氢 氧同位素分析在 ( 9, 型气体质谱仪上进行 由中国地质科学研究院矿产资源研究所完成, 流体包裹体研究,) 流体包裹体类型按室温时包裹体中物相组成 可区分出以下, 类包裹 体 3 包裹体 通常为水液相 D 气相 E 的两相包裹体或水液相 D 液相 D 气相的三相包裹体 其中 E D 相占包裹体总体积的, +* 不等 溶液包裹体 一般以气 3 液 DE 两相形式存在 单相富 包裹体 含固相 或子晶 的 溶液包裹体, 含两个气泡的包裹体 上述 类包裹体最常见 而 类和, 类包裹体仅偶尔见到 观察发现 不同矿床相同矿化阶段的样品具有相似的流体包裹体组合 从而显示了相似的流体演化特征,) 不同岩 矿 石 矿物中流体包裹体特征和显微测温 黄铁绢英岩在黄铁绢英岩中 石英通常呈乳浊 半透明状 可见大量两相 包裹体及两相 三相 3 包裹体 多沿裂隙分布或随机分布 偶尔 孤立的两相或三相 3 包裹体产于被绢云母包围或黄铁矿边缘的新生透明石英中 图 6 从而表明富含 3 流体流过岩石引起了黄铁绢英岩化蚀变 这些包裹体呈浑圆 3 负晶形 大小一般为 >, 气相百分比 E ED 为,, 固相熔化温度 1 约为 =,>)+ 水合物溶解温度 1 为 D -) -)+ 相当于盐度 ),,). 4 液 3 气均一温度 1 # 为 D ) + 均一到液相 对应的 相密度为 *)>, 7 3 完全均一温度 1 # 为 * ** 包裹体总密度 *)+ *)+, 7 表 黄铁矿 3 石英脉黄铁矿石英脉中石英包裹体发育 以 包裹体为主 其次是 3 包裹体 以及少量单相 包裹体 表 蓬莱金矿区不同成矿阶段 流体包裹体测温结果 9 6. 7 $1# $ 1 7 0 10$. 7. 0 $ 0$ 1. 2 1 $ 01 0 1$ 1#. $. /$0 10 岩石类型 包裹体类型 成因 1 1 7. 1# 1 # 1 7 1 # 99 盐度 51. 4 流体密度 7 黄铁绢英岩 3 原生 假次生 =,>)+ =,-) -) -)+ ) + =*), * ** ),,) *)+ *)+, 黄铁矿石英脉 3 原生 假次生 =, )* =>*)* D)- D)+ -)+ *),* >, )- * *) *)+ 原生 =) =), * -* ),,,), *) *)+>, 多金属硫化 3 物石英脉富液相 原生 =,-) =,-) D-) D ) D>)* ), * +* ),,), *), *) 原生 =+)* =+) * +, ), ) *)+- *)++ 3 富气相 原生 =,,) =,>), D,)> D+), )> *) * )* )* 碳酸盐脉 原生 =) D), > * ) -
侯明兰等 胶东蓬莱金矿区流体包裹体和氢氧同位素地球化学研究 -
**- + 图 流体包裹体的显微照片 和 63 黄铁绢英岩中被绢云母包围自形石英中的三相和两相 3 包裹体 73 具有生长带的石英颗粒核部脏 含 包裹体 边缘干净 3 石英颗粒核部沿裂隙定向排列和杂乱分布的 包裹体 有的已经破裂 3 黄铁矿边缘透明石英中的 包裹体 沿晶内裂隙分布 3 和 3 黄铁矿边缘透明石英中的 和 3 包裹体 #3 和 3 与浸染硫化物 闪锌矿黄铜矿 伴生的 3 包裹体和含闪锌矿 子矿物 包裹体 :3 石英中的双气泡包裹体 含 液相 相和另一不混溶气相 ( ) #$1$ 7 $ /#0$. 7. 0 $ 0 / 1 30 7 1 3 12 $78 $. $ 0 $ 1#. $. /$0 10) 镜下观察发现 石英颗粒往往具有明显的生长环带 有的生长环带核部脏外缘干净 有的核部干净外缘脏 有的从核到外缘 由脏 干净 脏 图 7 较脏的石英含有数量极多的小包裹体 有的呈气 3 液相存在 气相百分比为 * * 富水贫 在石英颗粒核部 还常有树枝到极不规则状包裹体沿裂隙分布 或定向排列 或杂乱无章分布 图 它们多已爆裂和渗漏 这些包裹体应该为金成矿前或早期形成的 从而显示本区曾遭受构造应力的作用 有多期热液活动 黄铁矿边缘 与黄铁矿同期生成 重结晶 的石英一般比较干净 通常包裹体沿晶内裂隙分布 图 这些包裹体 轮廓清楚 包裹体形状从规则到不规则 大小从几微米到 * 微米 在小颗粒石英的较小区域里 溶液包裹体可与 3 包裹体共存 气相百分比变化较大 从 * +* 图 在富 的包裹体中有时还可见非均质矿物 这些包裹体的特征应该反映早期成矿流体的信息 经测温 溶液包裹体 1 为 =) =), 对应的盐度为 ),,,),. 4 1 # 为 * -* 3 包裹体的 1 为 =, )* =>*)* 明显低于 =,>)> 1 D)- D)+ 部分 水合物溶解温度高于 * 由此表明 相中可能还存在其它气体 激光拉曼探针分析表明可能有 或 " 液 3 气均一温度
侯明兰等 胶东蓬莱金矿区流体包裹体和氢氧同位素地球化学研究 + 1 # 为 -)+ *) 3 完全均一温度 1 # 为,* >, 相密度为 *), *)-* 7 包裹体总密度 *) *)+ 7 表 金 3 多金属硫化物矿石由于快速冷却和沉淀 在多数情况下 与多金属硫化物伴生的石英呈乳浊状 含极小的次显微状包裹体 很难见到可供研究的流体包裹体 镜下观察到 伴随黄铁矿的沉淀 其边缘的石英重结晶而较透明 其中包裹体较少 而与黄铁矿同时生成的石英中 可含大量富气相和富液相的 3 包裹体 还有 沿石英裂隙分布有单液相或含小气泡的两相包裹体 偶尔见到晚期自形透明石英中有浸染状闪锌矿和黄铜矿分布 闪锌矿为浅红棕色 半透明的浑圆状或它形晶体 可含乳滴状黄铜矿 与之伴生的有三组包裹体 两相和三相 3 包裹体 相比例变化很大 它们呈面型分布 在该石英晶体中还发现个别含双气泡的 3 包裹体 图 : 两相 包裹体和含闪锌矿的 包裹体 图 # 与浸染状闪锌矿和黄铜矿一起沿一定方向分布 闪锌矿为浅红棕色 半透明的浑圆状或它形晶体 可含乳滴状黄铜矿 盐水 包裹体的气相百分比为, * 大小为 * 单相和两相 包裹体 沿晚期裂隙分布 单液相包裹体沿方解石裂隙密集或成群分布 偶见两相 小气泡 包裹体 不规则 3 多边形状 普遍发生了卡脖子现象 因包裹体太小 未进行包裹体显微测温 但在多金属硫化物阶段样品中 观测到了一组沿石英裂隙分布的 溶液包裹体 代表成矿后的流体活动 形状多为长椭圆形 气相百分比为 * 大小为 > * 冰点 1 为 =) D) 亚稳熔化 表明流体盐度很低 均一温度 1 # 为, > 碳酸盐阶段的流体应该与这类包裹体特征相近 显微测温显示 早期富 的 3 包裹体中 固相熔化温度 1 约为 =,-) =,-) 略低于 的三相点 水合物溶解温度 1 7 为 D-) D ) 相应得到水溶液盐度为 ), )+ 51. 4 液 3 气均一温度 1 # 为 D>)* ), 3 的完全均一温度 1 # 为 * >, 个别包裹体在 *,* 时接近临界均一 有的超过 ** 尚未均一 相密度为 *) *) 7 包裹体总密度 *), *) 7 表 晚期透明石英中 3 包裹体大小为 > * 其中 相比例为 * * 固相熔化温度 1 为 =,,) =,>) 水合物溶解温度 1 为 D,)> D+) 由此获得的盐度为 )* )*51. 4 液 3 气均一温度 1 # 为 )> *) 其中一个双气泡包裹体在冷冻时也有固体 生成 1 # 约为 ) 升温至 * 时 一个气泡消失 温度降低 消失的气泡重新出现 但没有回到原来的位置 而是集结到没有变化的气泡内 形成一个类似双眼皮的大气泡 双气泡包裹体除捕获有 和 外 还含另一种不混溶流体 有机相 其成分有待确定 本阶段晚期的 盐水 包裹体的初熔温度 1 为 =) =)- 略低于.3 溶液的共结温度 =)* 冰点 1 为 =+)* =+) 均一温度 1 # 为 * +, 图, 含闪锌矿包裹体的流体成分主要也为 溶液 碳酸盐阶段本研究所磨制的方解石脉薄片 镜下观察发现 大量的 图, 蓬莱金矿区不同成矿阶段包裹体测温直方图 ( ), 01$ 0$. 7. 0 $ 1 / 1 0$ 1. 2 1 $ 01 0 1$ 1#. $. /$0 10,) 流体包裹体激光拉曼探针分析对不同类型包裹体进行激光拉曼探针分析表明 图 > 在成矿的不同阶段均有纯 包裹体 图 >. 具有不同 相比的 3 包裹体 图 >67 : 存在 在石英黄铁矿阶段和多金属硫化物阶段的包裹体中可能还有 " 等成分 图 8 表明在成矿较晚阶段 流体的氧逸度有所降低而硫逸度有所增高 对于单气相或气相百分比较大的包裹体 还会在 ** >**7 = *** **7 = ** ***7 = 处 相当于烃类成分区 隆起 图 ># 可能为有机物质
,* **- +
侯明兰等 胶东蓬莱金矿区流体包裹体和氢氧同位素地球化学研究, 图 > 不同成矿阶段 包裹体和 3 包裹体的 A 探针图谱 ( )>A 0/ 71 $ 3 3. 7. 0 $ 0$ 1. 2 1 $ 01 0 表 蓬莱金矿区各矿床 和 值 9 6. 4. 0 $ $. /$0 10 1# 1#. $.. 样品编号 样品描述 分析对象 E3"C < 计算温度 < E3"C < 数据来源 3* 3 2 脉 石英 >)> ** +) =- 本文 3 3 2 脉 石英 >) ** ) 本文 3 烟灰色 3 粗晶 石英 >) ** )- = 本文 3 含粗晶 蚀变岩 石英 ) ** >) = * 本文 3 3 2 脉 石英 -),* -)> =+ 本文 3* 黄铁绢英岩中团块状 石英,),*,) = > 本文 33, 黄铁绢英岩中粗晶 3 2 石英 >)> * ) =* 本文 3 3 2 脉 含少量 石英 ) ** *)+ = 本文 3+3 烟灰色 2 脉 3 粗粒 脉 石英,) ** ) = - 本文 3 晚期纯石英脉 石英 -),* )+ = * 本文 > 氢 氧同位素地球化学 由于不同来源的流体具有不同特征的氢氧同位素组成 因此成矿流体的氢氧同位素组成成为判断成矿流体来源的 重要依据 近年来人们认为水 3 岩反应是热液矿床形成的重要机制之一 利用氧同位素可以研究水 3 岩交换过程 作为世界级大型金矿区 胶东金矿区的成矿流体来源已经得到深入研究 有关玲珑金矿区的氢氧同位素组成已有诸多报道 杜心君 + + 杨忠芳等 ++ 张理刚等 ++ 卢焕章等
, **- + +++6 刘洪文等 ** 我们则重点研究了蓬莱金矿区成矿流体的氢氧同位素组成特征 对蓬莱金矿区各矿床蚀变岩和黄铁矿石英脉选取石英作了氧和氢同位素分析 结果见表 本区矿床中石英的 值变化在 ) < )< 流体包裹体中 变化范围 从 =- < 到 =*< 主要集中在 =- < = < 之间 表 根据矿物 3 水体系的氧同位素分馏方程 ***. 3 ) * > 1 =)+* (. +-- 结合成矿的不同阶段的划分及包裹体测温得到的成矿主阶段的温度数据 计算该区成矿流体的 值在 )+< *)+< 之间 流体包裹体 测试值为 =*< =- < 流体包裹体的拉曼光谱测试结果显示 成矿流体中 很低 因此流体包裹体 代表了成矿流体当时的同位素组成 在 3 关系图 图 上 胶东金矿床的投影点部分位于岩浆水区域内 部分数据稍偏离岩浆水区域且主要位于其下方 反映了成矿流体以岩浆水为主 但也可能混入了少量的大气降水 - 讨论 -) 流体的组成和密度根据显微测温数据 利用? 88 ** 的 ( " 计算机软件计算了流体组成 密度 见表 图 - 蓬莱金矿区黄铁绢英岩和金矿石中部分 3 包裹体的 1 # 3 关系图 3 单相区和两相区的界线据?$5 0. 0$ + 显示这些包裹体很可能是从发生不混溶的 3 3. 流体中捕获的.3 液相 3 气相 ( )-$ $ 2 1 $ 1 / 1 1 # 4 0 07.7. 1 $. 71 $ $ 3 7. 0 $ 0 / 1 3 0 7 1 3 12 $78 $. $ 0 $ 1#. $. /$0 10) -) 流体不混溶性 在黄铁绢英岩 黄铁矿石英脉 特别是多金属硫化物中的同一矿物较小区域内 都存在不同相比的 3 包裹体 富 与富 的 3 包裹体共存 最富 和最富 的包裹体在大致相同的温度下 *,* 分别均一到气相和液相 而中间相比的包裹体的均一温度则高于,* 甚至更高 这些现象表明流体曾经发生不混溶 刘斌等 +++ 这两类具有端元组成的包裹体在液相和气相中 各化学组分和相对浓度应相当于完全均一温度时的平衡分馏浓度 即各组分在共存液相和气相中的比率应符合理论预测的比率 刘斌和沈昆 +++ 因此将测得的这类包裹体投影到 1 # 3 关系图上 图 - 显示这些包裹体很可能是从发生不混溶的 3 3. 流体中捕获的 流体不混溶性对于金的搬运和沉淀有着重要意义 已有许多研究者提出 3 流体不混溶性是引起金沉淀的一种机制 7 $. #. + A$6 1 '. + 由于 不混溶并且从含金溶液中移走 造成剩余富 液相 / 值升高 从而促进了氯化金络合物的分解. 0$!.0+>? 0+-+ 而流体中 活度的降低会促使金碳酸盐或金羰基络合物分解 当然 引起金沉淀的机制还有温度降低或因流体与围岩相互作用引起二硫化物或氯化物的还原 -) 成矿温压条件估计显微测温结果 表 显示 黄铁绢英岩中 3 包裹体的均一温度在 * ** 其中 新生透明石英中两个孤立的 3 包裹体分别在 - 和,> 均一 相当于绢英岩化温度下限 黄铁矿石英脉中 3 包裹体的均一温度为,* >* 而金 3 硫化物石英脉中 3 包裹体的均一温度为 * +* 鉴于这些包裹体是从不混溶的 3 流体中捕获的 虽然捕获了气相和液相的包裹体显示很高的均一温度 但并不代表实际捕获温度 而均一温度下限都在 *,* 左右 因此将这个温度范围看作是它们的捕获温度较为合理 而均一压力则相当于捕获温度下流体发生不混溶时的压力 -) 金成矿流体的来源将本区的氢 氧同位素数据与相邻近金矿床比较 表 值与焦家型金矿的较为一致 比玲珑型金矿 马家窑金矿的更低 但变化范围较以上金矿的小 值较以上矿区普遍偏高 变化范围更大 投影到 3 判别图上 投影点落在岩浆水区域下面 并与焦家型金矿 玲珑型金矿的投影点部分重叠 而与马家窑金矿的投影点没有重叠 图
侯明兰等 胶东蓬莱金矿区流体包裹体和氢氧同位素地球化学研究, 表 胶东金成矿区不同地质体 和 值 9 6. 4. 0 $ 1$ 0 $. $ 0 1# $ $ $. / $4 7 "# $ 产地与产状 测试对象 < < < 资料来源 玲珑花岗岩 花岗岩全岩 ) )- -)> => ) 徐金芳等 + + 郭家岭花岗岩 花岗岩全岩 *) -) +) =>) 徐金芳等 + + 石英脉岩型矿床 煌斑岩全岩,) >)> 刘洪文等 ** 蚀变岩型矿床 煌斑岩全岩 >)+ )> 刘洪文等 ** 玲珑金矿 煌斑岩全岩 )> 徐红等 *** 焦家金矿 煌斑岩全岩 >)-+ 徐红等 *** 马家窑金矿床 煌斑岩全岩 -)-+ 徐红等 *** 乳山金矿床 煌斑岩全岩 )* 徐红等 *** 三山岛金矿 石英 ) )- => =+ 杜心君 + + 焦家金矿 石英 ) )- )* ) =*- 张理刚等 ++ 新城金矿 石英 )+,)* ) ), = =+ 张理刚等 ++ 玲南金矿 石英 ),) ), )- =- =+ 张理刚等 ++ 仓上金矿 石英 ) )- =-- 张理刚等 ++ 玲珑金矿 石英 )> ) =, 张理刚等 ++ 玲珑金矿 石英 ) )* =-> 杨忠芳等 ++ 玲珑金矿 石英 )> ) =+ 杨忠芳等 ++ 玲珑金矿 石英 )- ) =-> 杨忠芳等 ++ 玲珑金矿 石英 ) ) => 杨忠芳等 ++ 玲珑金矿 石英 ) >) => 杨忠芳等 ++ 玲珑金矿 石英 >)> -) =, 杨忠芳等 ++ 玲珑金矿 石英,)* -) =, 杨忠芳等 ++ 马家窑金矿床 石英及包体水 ) =+) 裘有守等 + 马家窑金矿床 石英中包体水,) =>> 杨忠芳等 ++ 马家窑金矿床 石英中包体水,)* =- 杨忠芳等 ++ 马家窑金矿床 石英中包体水 ) =, 杨忠芳等 ++ 马家窑金矿床 石英中包体水 )- =, 杨忠芳等 ++ 将张理刚等 ++ 裘有守等 + 杨忠芳等 ++ 姚凤良 ++ 测得的焦家型金矿 玲珑型金矿 马家窑金矿石英黄铁矿脉中石英及其包裹体的 值投影在 3 关系图上 图 显示 玲珑型金矿数据的投影 点基本落在了岩浆水区域及岩浆水区域与雨水线之间靠近岩浆水的区域 马家窑金矿的数据点分布在玲珑型金矿数据点之上 并显示变质水特征 焦家型金矿数据的投影点落在了岩浆水区域与雨水线之间靠近初始岩浆水的区域 较玲珑型金矿更靠近雨水线 玲珑型金矿的投影点与焦家型金矿 马家窑金矿的投影点都有重叠 但焦家型金矿与马家窑金矿的投影点基本没有重叠 根据以上数据及其在 3 判别图上的投影 不同的人得出了不同的结论 存在着岩浆水 天水和早期以岩浆水为主而晚期以大气降水为主的不同认识 说明了简单的 3 判别图解难于较准确地揭示成矿流体的生成演化性质 特别是水 3 岩相互作用过程中同位素组成的变化 因此 林文蔚等 ++ 根据 9.$ +- +-- 建立的水岩反应同位素交换的质量平衡方程 结合胶东金矿区围岩岩石 岩浆水 大气降水及成矿后脉石英氢氧同 图 胶东金矿区不同地质体 3 关系图 3 蓬莱金矿区 3 焦家型金矿 3 玲珑型金矿 3 马家窑金矿 3 郭家岭花岗岩 3 玲珑花岗岩 3 当地古大气降水 张理刚等 ++ ( ) 40) $ 1$ 0 $. $ 0 1# $ $ $. / $4 7 "# $ #
, **- + 位素组成和形成温度的估计值 * 计算出不同温度和不同水岩比下的岩石与水的 同位素组成后 认为胶东地区大 中型金矿床初始成矿流体以岩浆水为主 在成矿的中 晚期有大气降水加入 组成了岩浆水 3 大气降水的复合或混合成矿序列 只有不多的金矿床属大气降水成因 这类矿床以银金型矿化为特点 而张连昌等 ** 通过研究胶东金矿区 3 同位素系统 认为胶东金矿床成矿流体具有地幔流体特征 不同矿床的成矿流体呈现不同的特征 如蓬家夼 3 发云夼金矿成矿流体来源以大气降水为主 仅有少量地幔流体或岩浆水的加入 邓格庄 焦家金矿成矿流体来源以地幔流体为主 岩浆水和大气降水参与其中 由表 可以看出蚀变岩型金矿床成矿流体的 值比石英脉型金矿床的低 与石英脉型矿床相比 蚀变岩型矿床在图 上显示出更为明显的大气降水加入的特征 大气降水的加入有利于增加体系的水 岩比 促使流体对流循环的发展和围岩中金的淋滤 矿床规模较大 交代带发育 交代柱完整 这与野外实地观察情况相符 图 显示 与焦家型金矿床和玲珑型金矿床相比 形成蓬莱金矿床的成矿流体表现出较明显的岩浆水特点 虽然可能有大气降水的参与 但其参与程度相对较弱 -), 金成矿流体的性质和演化蓬莱金矿区不同阶段岩 矿 石中流体包裹体的特征显示 表 图,> 早期黄铁绢英岩阶段 成矿流体具有中高温 低盐度和富含 3 的特点 它们与典型的岩浆热液 高温 高盐度 不同 表明深部较高温度 富含金等成矿元素的岩浆热液沿着剪切带及次一级构造上升时 曾与深部循环的变质水 富 和沿裂隙下渗的大气降水发生混合 引起流体物理化学条件的变化 并在适当的构造部位产生围岩蚀变 在石英黄铁矿阶段 流体仍保持较高温度 水溶液以. 为主 盐度变化范围大 气体仍以 为主 但可含少量 " 等 富 3 与富 的 包裹体共存 以及它们在大致相同的温度下分别均一到气相和液相 表明流体曾经发生不混溶 到多金属硫化物阶段 伴随温度 压力降低 流体发生不混溶而产生了两种性质不同的流体 即盐度升高的水溶液和富含 " 溶液 含双气泡的水溶液包裹体的出现和拉曼光谱分析表明 成矿流体除含有 和 以外 还有其它挥发组分存在 该阶段成矿流体的沸腾或不同性质流体的混合 导致大量的硫化物及金矿物的沉淀 在该阶段晚期盐度 温度降低 含量则保持了较高的水平 至碳酸盐阶段 流体温度 盐度及 含量降至最低 成分相对简单 标志着高温的成矿流体供应量大大减少直至消失 成矿活动结束 上述流体成分的变化也反映出早期流体的氧逸度稍高 到晚期氧逸度有所降低 蓬莱金矿区的流体组成和性质与其西南部马家窑金矿 玲珑型金矿和焦家型金矿的流体相似 为中 3 低盐度的富 3 流体 可含少量 " 等挥发组分 主成矿期为中温流体 这与分布在华北克拉通的另两个金矿富集区小秦岭 冀东一带金矿床的成矿流体组成也十分相似 徐九华等 ++- 范宏瑞等 *** 只是小秦岭 冀东金矿中更富 主成矿期富含 及少量 等挥发组分 说明 与金的成矿作用关系十分密切 这种情况与加拿大 " / $ 构造省 A$6 1 '. +! # ++ 卢焕章 ++ 西澳 %. 地块 #. /0++ " 7$ 6 )++ 的太古宙金矿中成矿流体的特点也具有相似性 只是胶东地区金矿产在中生代花岗岩中 而上述国外的金矿是产在太古宙绿岩带中 总体来讲 研究区成矿流体具有中低温 中低盐度 富 并含少量 " 及有机质的特征 成矿主要阶段出现流体不混溶 沸腾 现象或不同性质流体的混合 与我国绿岩带金矿的高盐度富 变质流体 谢亦汉等 *** 有所不同 结论 蓬莱金矿区不同成矿阶段金矿石的流体包裹体主要有两种类型 不同相比的 3 包裹体和 溶液包裹体 溶液包裹体以中低盐度的 3 3. 型流体为主 3 包裹体气体以为 为主 但含少量的 " 等气体 黄铁绢英岩的石英中含有丰富的 3 包裹体 而黄铁矿石英脉和多金属硫化物石英脉中富 与富 的 3 包裹体共存 成矿早期流体呈高温 低盐度和富含挥发组分 3 的特点 到主成矿期逐渐演化为流体温度升高 盐度变化范围大 水溶液以. 为主 气体仍以为 为主 但可含少量的 " 及有机质等 成矿期后的流体盐度 温度及 含量降至最低 成矿活动结束 成矿流体以岩浆水为主 也可能有大气降水的参与 但其参与程度相对较弱 成矿流体具有多期 多来源特征 深部具有较高温度 富含挥发组分 " 等 的成矿流体 有利于溶解和携带金等成矿元素 它们沿着剪切带及次一级构造上升 遭遇沿裂隙下渗的大气降水 两种不同性质流体的交混及压力的降低 引起成矿流体发生不混溶 沸腾 伴随 等挥发组分逸散 热液中金属络合物变得不稳定 在适当的构造部位产生围岩蚀变和金 硫化物沉淀成矿 致谢 本文是第一作者做博士学位研究课题的部分内容 在野外调查和实验室测试工作期间得到了黑岚沟金矿 大柳行金矿和南京大学倪培老师的大力支持和帮助 在此表示衷心感谢
侯明兰等 胶东蓬莱金矿区流体包裹体和氢氧同位素地球化学研究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