Question

成矿热液特征

Answer 1

金矿床中石英气液包裹体以液相为主，有少量气相包体和含液态CO₂的包裹体，一般要比液相包裹体大。可见成矿溶液的包裹体特征与玲珑超单元的二长花岗岩的包裹体特征极为相似，其包裹体在种类、大小、数量、分布特点上基本一致。所以，研究包裹体特征是研究金矿成矿热液特征的重要方面。

（一）金矿床矿物中包裹体特征

和金矿共生的许多矿物中，石英含有大量的包裹体，其次是方解石，另外在半透明的闪锌矿中也见到少量气液包裹体。现将玲珑、新城、三山岛、马塘、河西、牟平－乳山地区金矿的包裹体地球化学特征总结如下（图版Ⅷ、Ⅸ）：

1.包裹体类型

根据室温下相的种类和比例，将矿物中包裹体归并为五大类九个亚类：

（1）H₂O包裹体：分为两个亚类

亚类Ⅰ：单相H₂O包裹体，只有几微米或更小，多沿石英、方解石裂隙和解理面分布，呈圆形、椭圆形和不规则状，具较高密度，属于最晚期低温流体被捕获而成的包裹体。

亚类Ⅱ：具有小气相的两相H₂O包裹体，气相百分数在3%～40%之间，常见为10%～40%，个体大小不等，从几十微米到几微米均有。形态多样，常见者为石英、方解石晶形，圆形、椭圆形及不规则状。这种包裹体数量最多，分布最广，在花岗岩、蚀变岩、成矿各阶段的石英中均有大量分布，方解石、闪锌矿中也能见到。

（2）CO₂包裹体：发育是金矿床的特征之一，因此，在胶东各金矿床中CO₂包裹体数量多、种类繁。特别是各成矿阶段，尤其是金富集阶段，此类包裹体最发育。可分为四个亚类：

亚类Ⅰ：纯CO₂包裹体，此类型个体小，一般只有2～3μm或更小，呈圆形水珠状沿石英裂隙分布。

亚类Ⅱ：含液态CO₂（LCO₂），水溶液（LH₂O），两相包裹体，常和纯CO₂包裹体共生，个体略大于亚类I。

亚类Ⅲ：富液相CO₂、贫气相CO₂（VCO₂）、水溶液（LH₂O）三相包裹体，其特点是液态CO₂占的比例大，水溶液有多有少，气体CO₂占的比例小，只呈现一个小黑点在LCO₂中不停地跳动着。

亚类Ⅳ：富VCO₂、贫LCO₂、水溶液三相包裹体，其特点是VCO₂占的比例大，LCO₂只在气泡周围环绕薄薄一圈，有的在室温下只有两相，在冷台上降温后才能出现LCO₂。

（3）气相包裹体：只有一个亚类。此类型少见，其特点是气相百分比大（一般＞60%），均一相为气相，均一温度较高，分布在成矿早期的石英或花岗岩中，为成矿早期矿液富挥发组分时捕获形成的包裹体。

（4）含子晶（S）多相包裹体：也只有一个亚类。此类包裹体很少见到，偶见于矿区或花岗岩中，子矿物为石盐（SNaCl）。

（5）熔融包裹体：也只有一个亚类。分布在黄铁绢英岩及玲珑花岗岩中，由玻璃质或结晶质硅酸盐加气体组成，气相百分数为20%～60%。包裹体呈条带状或不规则状，大小为4×6～10×12μm²，常呈孤立状不均匀分布。

2.成岩成矿温度测定及其变化规律

（1）成岩温度：根据三山岛斑状黑云母花岗岩中熔融包裹体的均一温度，推算花岗岩的成岩温度最高为780～940℃。气液包裹体的均一温度为300～460℃，假如成岩时压力为1000×10⁵帕，经压力校正后成岩温度的下限为420～580℃。

在昆嵛山岩体中的细粒含石榴二长花岗岩和中粗粒二长花岗岩中，含有较多的CO₂和H₂O包裹体，其均一温度为340～450℃，经压力校正后为460～570℃，也代表了昆嵛山花岗岩温度的下限。测试数据见表6-41。

在玲珑花岗岩中发现熔融包裹体，为花岗岩成因提供了新的依据。结合野外特征，可以认为花岗岩是多成因的，主要为深部陆壳重熔形成的花岗岩，若温度达不到重熔温度，则产生交代作用，形成混合岩化、花岗岩化花岗岩。

表6-41 胶东地区花岗岩石英中包裹体均一温度测定结果表

（2）成矿温度：胶东金矿区构造活动频繁，成矿期次多，各成矿阶段的包裹体的均一温度有一定的差异。

蚀变岩石英中包裹体均一温度：共测气液包裹体15个，均一温度在240～310℃之间，平均275.4℃，说明蚀变条件主要在中温（表6-42）。

表6-42 绢英岩石英中包裹体均一温度测定表

各成矿阶段包裹体均一温度：测试结果列于表6-43，从表中可以看出，金矿床矿化阶段不同，矿床类型不同，成矿温度也有差异，总的变化趋势是矿化早期高；晚期低；焦家式金矿床低于玲珑式金矿床。

表6-43 胶东地区金矿床包裹体均一温度测定表

3.包裹体的含盐度及变化规律

包裹体的含盐度直接反映含矿流体的浓度。盐度的测定是根据稀溶液的冰点下降与溶液摩尔浓度成正比这一定律进行的。在谢麦卡冷热台上测出包裹体的冰点，然后在H₂O-Na Cl体系的相图中查出相应的盐度。需要说明的是流体包裹体富含CO₂，而且在室温下包裹体中CO₂液相和水溶液相同时存在，在冷冻过程中发现有CO₂水合物形成，这种包裹体盐度是根据CO₂水合物的熔化温度在H₂O-CO₂相图中查得的。部分包裹体的冷冻数据和盐度见表6-44、6-45。

表6-44 焦家式金矿床部分包裹体冷冻数据及均一温度

各矿化阶段包裹体的盐度略有不同，金黄铁矿石英早期矿化阶段为7.3%～13.0%，平均为9.37%；金石英硫化物阶段为12.1%～13.0%，平均12.7%；金银石英铅锌脉的盐度为7.2%～12.6%，平均9.9%；方解石中包裹体的盐度为6.9%，矿化结束后晚期热液活动形成的次生包裹体盐度降为3.1%。盐度变化的趋势表明，随着成矿温度的降低，成矿溶液的盐度向着重量百分比数减少的方向变化，但在成矿早期，由于“沸腾”作用影响，盐度比主要矿化期略低。

4.成矿流体的密度

密度是了解成矿流体的重要化学参数之一，它与成矿介质的盐度密切相关，但当盐度一定时，它与温度成反比关系。密度的变化规律是早期略低（0.78g/cm³），主要成矿期为0.74～0.87g/cm³，晚期升高为0.90～0.96g/cm³。

5.利用CO₂包裹体测压力

压力是成矿过程中极为重要的物理条件，它的变化直接影响着成矿过程的发展和演化。流体包裹体测定压力是常用的一种测压方法，利用CO₂包裹体在冷台上获得的数据求出的压力值列在表6-44、6-45中。表中数据说明，成矿压力的变化是早期高、晚期低。早期压力高，一般为（500～700）×10⁵Pa，金主要矿化期为（300～500）×10⁵Pa，金银矿化期为300×10⁵Pa左右，晚期石英－方解石阶段降至（100～200）×10⁵Pa。

表6-45 玲珑式金矿床、邓格庄金矿床部分包裹体冷冻及均一温度表

6.成矿溶液成分分析

成矿溶液成分是通过分析包裹体成分获得的。分析样品为粒度0.3mm的单矿物石英和方解石20g，置于密封容器中加热至400℃，使矿物中包裹体爆裂，然后利用去离子水淋滤提取并进行成分测定。分析数据列于表6-46、6-47中。

通过所列数据及归并、运算、综合分析得出以下几个规律：

（1）成矿溶液液相成分中阳离子以K^＋、Na^＋为主，少量Ca^2＋、Mg^2＋等，按照花岗岩和矿化阶段归并K^＋、Na^＋数值（表6-48），明显看出主矿化阶段K^＋、Na^＋含量均高，矿化结束阶段K^＋明显降低，Na^＋含量变化不大，花岗岩中K^＋、Na^＋含量均较低。

表6-46 胶东地区金矿床流体包裹体液相成分表（w_B/10^-6）

成矿溶液中阴离子有Cl^－、F^－、

等，除个别样品外，各矿化阶段Cl^－含量均较高，说明金有可能呈现氯的络化物形式迁移。

根据阴阳离子计算的电价大小表明，花岗岩和蚀变岩阳离子电价总和高于阴离子电价总和，说明此时热液呈碱性，各成矿阶段大多数是两者相近，说明成矿时矿液呈中性或弱碱、弱酸性环境。

（2）水是包裹体气相成分中的主要成分，不论是花岗岩、蚀变岩还是各矿化阶段都有此特点，但相比之下，花岗岩中则明显减少。CO₂含量高是金矿包裹体的第二个特点，最高达506.3×10^-6，而花岗岩中几乎不含。另外，还有CH₄、H₂、CO、N₂等。从包裹体中固体CO₂熔化温度比纯CO₂干冰的熔化温度稍高，表明气相成分中可能还有烯类（C_nH_2n）和烷类（C_nH_2n+2）存在。

（3）根据气相成分计算的还原参数值说明金银各矿化阶段处于还原环境。

（4）根据包裹体成分和初熔温度，确定成矿流体的体系为KCl-NaCl-H₂O-CaCl₂。

表6-47 胶东地区金矿床流体包裹体气相成分表（10^-6）

表6-48 花岗岩和各矿化阶段包裹体中K^＋、Na^＋含量表（w_B/10^-6）

（5）包裹体中金银含量的测定结果列于表6-49中，直接说明成矿溶液中富含Au、Ag等成矿元素，还可看出成矿阶段矿液中的Au、Ag高于矿化结束阶段几至几十倍。

表6-49 玲珑、三山岛矿区各成矿阶段包裹体中Au、Ag含量表

7.包裹体氢氧同位测定

对胶东地区各成矿阶段的石英、方解石作了氧同位素测定和包裹体水的氢同位素测定，并计算了包裹体水的氧同位素值，测定的数据和计算结果见表6-50。

表6-50 胶东地区部分金矿床氢氧同位素数据表

表中较多的氢同位素数据表明该区各成矿阶段石英中包裹体水的δD值变化范围较窄，多数在－53.5‰～－76‰之间，而且有些数值重叠。δ¹⁸O_石英和δ¹⁸O_水值的变化规律是成矿早期高、晚期低，金银矿化阶段介于其间。

为了查明成矿溶液的性质，将获得的δD_水和δ¹⁸O_水值投在氢氧同位素关系图上，图上投点比较分散，成矿早期金石英黄铁矿阶段，投点多落在岩浆水（变质水）范围内；金银矿化阶段部分投点落在岩浆水中，部分向大气降水线靠近；成矿晚期投点明显靠近雨水线。玲珑矿区投点多集中在岩浆水范围中。由此推测，本区含矿热液在早期具有岩浆水的特征，而金银沉淀期明显与大气降水循环淋滤活动有关，这一特点蚀变岩型金矿床较石英脉型金矿床更为明显。

8.利用包裹体测定成矿溶液的p H值和电导率

利用包裹体测出成矿溶液的p H值和电导率，其结果列于表6-51。

表6-51 利用流体包裹体测出pH值和电导率数据表

将成矿溶液和去离子水的pH值对比，可了解其酸碱度相对值的变化。表中数据表明，矿化阶段溶液的p H值比去离子水的稍低，蚀变岩中的测定值稍高或稍低，而花岗岩和无矿石英脉均偏高，说明岩浆分异结果导致成矿溶液在早期具碱性或弱碱性特征，演化至蚀变和矿化阶段具弱酸或弱碱性特征。测定值和利用包裹体成分计算值基本吻合，都说明金矿化时溶液处在弱酸、弱碱或近中性的环境中。

电导率与成矿溶液的浓度有关，一般是成矿溶液的浓度高，电导率就高，浓度高对成矿有利。表中数据说明含矿蚀变岩电导率均高，而花岗岩和无矿石英脉电导率明显偏低。

（二）成矿热液特征

根据上述对包裹体的研究分析，可对胶东金矿成矿热液总结如下特征：

（1）成矿温度：胶东金矿床由于矿化阶段不同、矿床类型不同，成矿温度也有差异，基本上是早期高、晚期低；玲珑式金矿床成矿温度高，而焦家式金矿床成矿温度低。

（2）成矿压力：也是成矿早期高，一般为（500～700）×10⁵Pa；晚期低，一般为（100～200）×10⁵Pa。

（3）成矿环境：各成矿阶段中阳离子电价总和和阴离子电价总和相近，说明成矿时矿液呈中性或弱碱、弱酸性环境；从p H值变化情况看，成矿溶液在早期具碱性或弱碱性特征，演化至蚀变和矿化阶段则具酸性或弱酸性特征。总观金的成矿过程，成矿溶液处在弱酸、弱碱、或近中性的环境中。

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