青海三色沟铅锌矿流体包裹体特征及矿床成因探讨

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  摘要:本文通过查阅资料及实践,对青海三色沟铅锌矿流体包裹体特征及矿床成因进行了分析探讨,提出了自己的结论,供参考。
  关键词:三色沟;流体包裹体;矿床成因
  中图分类号:O741+.2 文献标识码:A 文章编号:
  
  
  青海都兰县三色沟矿区位于东昆中金铁(钨锡)多金属成矿带中。该成矿带上已发现矽卡岩、斑岩型、热液型铁铜钼铅锌钴金多金属等多种成因类型矿床。从构造背景和成矿条件上看,该区具有形成与中酸性岩浆活动有关的斑岩型铜矿、岩浆气液型铅锌矿和金矿的潜力。
  三色沟铅锌矿发现时间较短,基础地质工作程度低,研究工作更加薄弱,从而制约了对矿床成因和找矿预测的深入认识。本文作者拟通过对矿物流体包裹体的研究,揭示成矿流体系统特征,对比两期成矿作用,探讨矿床的成因类型及其成矿机制。
  1矿区成矿地质背景
  三色沟矿区位于昆中大断裂以北的昆中岩浆弧带,大地构造位置上属华北—塔里木板块西南缘过渡带(见图1)。
  
  
  图1三色沟矿区地质图(根据文献[3]修改):1—构造带代号;II24—昆北构造带;II25—昆中构造带;II26—昆南构造带;2—区域性大断裂;CKLF—昆中断裂;SKLF—昆南断裂;NBHF—北巴颜喀拉断裂;3—第四系;4—(金水口群)白沙河组第四段;5—白沙河组第三段;6—海西期花岗岩;7—岩脉;8—矿体;9—断裂;10—地质界线
  矿区出露地层为(新太古界—)古元古界金水口群白沙河组,岩性以片岩和片麻岩为主,并分为多个地层单位。主要包括金水口群白沙河组第三段(Ar3Pt13)混合花岗岩、片麻岩类;第四段(Ar3Pt14)片岩类、长英质粒岩类和大理岩类,矿区北部还发现范围尚广的变质流纹岩。矿区构造以断裂为主,构造线方向为北西向和北东向,动力变质作用较发育。断裂构造可分为三级,其中一条穿过矿区东北角的北西西向区域性逆冲挤压构造带(F101)为矿区一级构造;矿区二级构造为北西向剪切构造,为区域北西向韧性剪切带的北延;矿区三级构造为北东—北北东向及北西向两组断裂构造,为矿区铅锌矿体的主要控矿构造。
  岩浆岩包括地层中的火山岩和侵入岩体。古老的变质地层中的火山岩主要包括两类:1)零星出现的斜长角闪岩、角闪片岩、黑云母片岩等;2)变质流纹岩,遭受绿片岩相区域变质作用。侵入岩体具有多期多阶段性,主要岩性包括中粗粒-细粒黑云母二长花岗岩和花岗斑岩。花岗斑岩以岩脉形式侵入于黑云母二长花岗岩体中,脉宽度仅数厘米至数十厘米。
  2矿化特征
  矿区出现的主要矿化类型包括脉型铅锌矿化、细脉浸染状铜矿化。其中以铅锌矿化为主,铜矿化见于两处。另外在萤石沟发育成萤石矿脉。
  脉型铅锌矿已发现7个脉(组),见于Ⅷ号矿体地表露头及PD3坑道内洞室分布于矿区南、东、北部,各呈不同的产状。矿体的围岩以华力西期黑云母二长花岗岩和Ar3Pt14地层变质流纹岩为主,是一套坚硬脆性的岩石。
  矿(化)体受断裂破碎蚀变带控制,矿化具有不均匀、不连续、厚度不稳定、分段富集的特征;从地表和平硐来看,深部矿化比地表好。细脉浸染状铜矿化见于两处,其一为矿区东南部Ⅷ号矿体地表露头,由多条含铜斑岩脉体组成,单脉宽6~55 cm,脉体走向北东—近南北向;其二见于矿区南部PD3坑道内洞室中,厚度变化较大,脉宽10~50 cm,走向近南北向。矿区围岩蚀变种类多,包括硅化、绢云母化、铁白云石化、钾长石化、绿泥石化、绿帘石化、泥化、黄铁矿化、萤石化和电气石化等。以硅化和绢云母化最为强烈,分带性不明。与铅锌成矿作用关系密切的围岩蚀变主要为硅化、绢云母化和铁白云石化,伴生有绿泥石化和泥化作用。硅化和绢云母化的范围较广,铁白云石化分布范围较小,但与铅锌矿密切相关。与铜矿化有关的围岩蚀变主要为硅化、绢云母化和黄铁矿化,组合成黄铁绢英岩化。
  矿石主要为石英-金属硫化物型,其中金属矿物方铅矿、闪锌矿、黄铁矿和少量黄铜矿。脉石矿物以石英为主,其次为长石、绢云母、绿泥石和铁白云石。矿石结构包括交代结构、粒状结构、碎裂结构和残余结构。矿石构造主要为角砾状、块状、脉状、浸染状和团包状等。
  根据矿石中的矿脉穿插关系、矿物组合、结构构造及围岩蚀变特征,认为该矿区存在两期矿化,即脉状铅锌矿化(D1)及细脉浸染状铜矿化(D2),其中,铅锌成矿作用至少经历了黄铁矿-铁白云石阶段、石英-方铅矿(闪锌矿)多金属硫化物及石英(萤石)阶段,其中石英-方铅矿(闪锌矿)多金属硫化物阶段为主成矿阶段。
  3流体包裹体
  3.1样品采集及测试方法
  本次研究样品选择三色沟矿区不同位置、不同矿化类型的13件样品进行包裹体研究。室内将样品磨制成双面抛光的厚片,厚度为0.06~0.08 mm。研究工作在中南大学流体包裹体实验室完成。高倍显微镜下发现石英和萤石中含有各类流体包裹体。研究采用Linkam公司生产的THMS-600型地质用冷热台,温度范围在-196~600℃之间,经标准人工包裹体校准,温度范围为30~600℃时精度为1℃,-196~30℃时精度为0.1℃。显微热台测定包裹体的均一温度,并通过水溶液包裹体的冰点温度(水溶液包裹体)或二氧化碳笼合物的熔化温度(含二氧化碳包裹体)的测定,根据BROWN的FLINCOR计算机程序,采用BROWN和LAMB的等式計算了水溶液的盐度,并估算了矿物形成的压力。
  3.2流体包裹体岩相学特征及分类
  包裹体岩相学研究表明矿区含铅锌石英脉和含铜斑岩的石英及萤石等矿物中原生流体包裹体发育。依其室温下的相态特征,将这些原生流体包裹体分为如下3种主要类型。
  气液两相水溶液包裹体(Ⅰ型)。室温下由少量盐水溶液及气泡构成,其中气相占整个包裹体总体积的比例多在10%~50%,平均值为23%,该类包裹体个体较大,一般在4~16μm,平均为8μm,形态一般为椭圆形、次圆状或不规则状。随机分布于石英颗粒中,部分呈列状分布。
  水溶液-CO2包裹体(Ⅱ型)。此类包裹体在含铅锌石英脉的石英、萤石及含铜斑岩的石英中均已发现。常温下一般呈三相状态,CO2相占包裹体总体积分数多在15%~90%之间,平均值为60%,气相CO2占CO2相比例一般为0~80%,平均值为20%;该类包裹体发育相对较好,占整个包裹体总数的60%,其大小一般为4~14μm,平均值为7μm;又可分为2种亚类型,Ⅱ1型以水溶液占优势,碳质相比约为15%~60%,在常温下CO2相分为气液两相;Ⅱ2型CO2相占优势,常温下可见两相CO2和比例很小的水溶液相,碳质相比例为60%~90%;该类包裹体具有不均一捕获的特征,2种亚类型共生组成FIA。
  纯CO2包裹体(Ⅲ型)。在常温下常见CO2呈两相 (g)及(h),其中气相CO2占CO2相比例一般为10%~60%;少量包裹体在常温下呈一相,但在降温过程中多变成两相状态,该类包裹体大小一般为5~18μm,形态一般呈椭圆形和次圆状;在主矿物中一般多成群或随机分布,显示原生包裹体特征。
  以上不同类型的包裹体常密集成群分布,且常分布于同一石英或萤石晶体中,显示出不同类型包裹体捕获时间可能较相近的特点。
  4讨论
  4.1成矿流体性质
  测温表明,两期成矿流体成分较接近,H2O-NaCl-CO2流体两相不混溶区内,也表明包裹体捕获于不混溶NaCl-H2O-CO2热液体系。
  在均一温度与盐度关系图上,铅锌矿化和铜矿化的样品点均有一个明显密集区,不同成矿阶段的密集区对应的均一温度和盐度均与各阶段的均一温度峰值及盐度峰值基本一致,因此,它们可以分别代表各阶段的成矿流体的一般特征。气液两相水溶液流体温度和盐度基本呈现正相关性,而CO2-水溶液流体盐度与温度之间关系较复杂,这可能是原始均一的NaCl-H2O-CO2流体由于不混溶作用而分离出富CO2相和富H2O流体,而盐类常趋向溶解于H2O流体特别是液相H2O中,这样这部分流体的盐度值较高而且形成于流体演化早期,对应较高的温度;随着演化流体发生多次不混溶,CO2-水溶液流体重复上述过程,分离为含低盐度的富CO2水溶液流体和较高盐度的水溶液流体,大部分盐类将进入富水溶液相中,而流体也自然降温,所以,在高温及低温度阶段,可见到高盐度及低盐度的流体包裹体连续分布。
  4.2成矿温度
  在流体不混溶过程中捕获的流体包裹体,其捕获端元组分的流体包裹体均一温度相近且基本代表了成矿作用的温度。本区Ⅰ型及Ⅲ型包裹体为捕获于富NaCl-H2O流体相及富CO2相流体两种端元流体的代表,故各包裹体组合中Ⅰ型包裹体的最低均一温度相当于捕获温度。铅锌矿化期各样品的Ⅰ型包裹体最低均一温度为178~209℃;铜矿化期Ⅰ型包裹体最低均一温度为182~228℃。考虑到铅锌铜等硫化物形成早于石英,其形成温度应高于相应石英形成温度,上述温度代表各期成矿温度的下限,铅锌铜成矿温度为中温,铜矿的成矿温度可能略高于铅锌矿。
  4.3矿床成因探讨
  本区成矿流体具有低密度、低盐度和富CO2的特点,且矿区发育硅化、绢云母化和铁白云石化,说明含矿热液富硅、富碱及富CO2。CO2作为一种弱酸对成矿流体pH值的缓冲调节起到了很大的作用,CO2在流体中的存在有利于促进流体的相分离。流体中CO2的可能来源是幔源、下地壳中高级变质流体和岩浆热液[7]。昆中地区早古生代和晚古生代—早中生代强烈的俯冲、碰撞造山过程不仅产生丰富的构造现象和变质作用,而且带来了极丰富的地质流体,成为本区金属元素的重要载体。本区含铅锌的断裂带及含铜的斑岩脉都明显晚于该地区华力西期的花岗岩,所以推断成矿流体来自华力西期以后的构造-岩浆活动,应为较深部演化程度较高的岩浆流体。
  矿区包裹体的类型及成分等参数与邻近的五龙沟矿区相近,特别是与其金矿化阶段较符合,气相成分以H2O和CO2为主,含少量CH4。从空间上看,五龙沟金矿与三色沟矿区相距仅4 km,两个矿床均产于区域北西向剪切带且严格受其旁侧次级北西—北北西向脆性断裂控制。相关研究表明:五龙沟金矿床存在两期矿化,早期年龄为439~418 Ma,晚期年龄为236.5Ma,金矿成矿主要发生于印支晚期,与闪长玢岩(209 Ma)及钾长花岗岩的时代接近。
  矿区华力西-印支早期的岩浆活动主要表现为二长花岗岩、黑云母花岗岩及一些岩脉的侵入。印支晚期该区造山过程进入晚期,区内主要形成一系列切穿变质地层及华力西期花岗岩的北东—北西断裂,并且沿它们的交汇部位浅成斑岩脉侵入。同时,富含CO2的热水溶液沿北西-北北西向脆性断裂-裂隙控矿系统上升至地壳浅部,由于压力降低、溫度下降,原来均一的超临界NaCl-H2O-CO2流体发生不混溶引起CO2与H2O+NaCl相分离,导致成矿溶液成分和温压条件的急剧变化,引起铅锌铜硫化物在有利的容矿构造沉淀成矿。三色沟铅锌矿的成矿流体特征与东昆仑地区其它矿床的成矿流体特征相似,具造山带型矿床的特征。
  5结论
  1)矿区位于昆中岩浆弧带,主要矿化类型包括脉型铅锌矿化、细脉浸染状铜矿化,其中,石英-方铅矿(闪锌矿)多金属硫化物阶段为铅锌成矿期的主成矿阶段。
  2)铅锌矿化期与斑岩铜矿化期的包裹体类型没有明显的区别,主要为气液两相包裹体、水溶液-CO2包裹体和纯CO2包裹体,其中,水溶液-CO2包裹体最为发育,具原生包裹体特征。
  3)成矿流体具中温、低盐度、低密度、富CO2的特点。矿区铅锌矿体的形成温度为中温(下限值178~209℃),其中包含萤石的形成阶段(203℃),估算成矿压力为50~143 MPa,斑岩型铜矿化成矿温度相对较高(182~228℃),估算成矿压力为71~164 MPa,二者的流体特征没有明显差异,来自较深源演化程度的较高岩浆流体。
  4)与中酸性岩浆活动有关石英脉型铅锌矿成矿作用和与花岗斑岩有关的细脉浸染状铜(铅锌)矿成矿作用,均为华力西期以后的构造-岩浆活动的产物。流体不混溶对多金属硫化物的沉淀起到了重要作用,同时矿床形成于东昆仑造山过程中,具造山带型矿床特征。
  
  参考文献:
  [1]冷成彪,张兴春,王守旭,秦朝建,吴孔文,任涛.岩浆-热液体系成矿流体演化及其金属元素气相迁移研究进展[J].地质论评,2009,55(1)
  [2]池国祥,赖健清.流体包裹体在矿床研究中的作用[J].矿床地质,2009,28(6)
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