Question

成矿流体地球化学特征

Answer 1

一、包裹体特征

在钨钼矿中分布着3类包裹体(表4-4，表4-7):H₂O液相包裹体(Ⅰ型)(图4-8，图4-9，图4-17，图4-18);H₂O-SO₂气相包裹体(Ⅱ型)(图4-10，图4-17);H₂O气相包裹体(Ⅲ型)(图4-11，图4-16，图4-18);表明原始流体经历了相分离。

在铅锌矿中分布着4类包裹体(表4-5～表4-7):H₂O-SO₂气相包裹体(Ⅰ型)(图4-12，图4-15，图4-20，图4-22，图4-23);H₂O-SO₂液相包裹体(Ⅱ型)(图4-13，图4-21);培长石、奥长石固相包裹体(Ⅲ型)(图4-19);奥长石、中长石、培长石固相包裹体(Ⅳ型)(图4-14)。表明原始流体经历了相分离。

钨钼矿包裹体均一温度平均173.7℃(106.0～374.0℃)，主要集中在160～180℃;Ⅰ号脉铅锌矿包裹体均一温度平均205.2℃(138.0～500.0℃)，主要集中在160～200℃;Ⅲ号脉铅锌矿包裹体均一温度平均183.9℃(101.0～371.0℃)，主要集中在120～160℃(表4-4～表4-6;图4-24)。

钨钼矿包裹体冰点温度平均-2.5℃(-6.5～0.9℃)，主要集中在-3.4～-2.8℃，Ⅰ号脉铅锌矿包裹体冰点温度平均-2.0℃(-3.4～-0.5℃)，主要集中在-2.2～-1.9℃;Ⅲ号脉铅锌矿包裹体冰点温度平均-2.2℃(-4.0～-0.3℃)，主要集中在-3.1～-2.5℃和-1.3～-1.1℃(表4-4～表4-6;图4-25)。

钨钼矿包裹体盐度平均4.2%(1.1%～9.9%)，主要集中在1.5%～2.0%、3.0%～3.5%、4.0%～5.5%，但主要集中在4.0%～5.5%。Ⅰ号脉铅锌矿包裹体盐度平均3.34%(2.5%～5.56%)，主要集中在2.5%～4.0%;Ⅲ号脉铅锌矿包裹体盐度平均4.10%(0.9%～9.9%)，主要集中在4.0%～5.0%(表4-4～表4-6;图4-26)。

钨钼矿包裹体密度平均0.9g/cm³(0.6～1.0g/cm³)，主要集中在0.9～0.95g/cm³，Ⅰ号脉铅锌矿包裹体密度平均0.87g/cm³(0.52～0.92g/cm³)，主要集中在0.85～0.95g/cm³;Ⅲ号脉铅锌矿包裹体密度平均0.8g/cm³(0.5～1.0g/cm³)，主要集中在0.9～0.95g/cm³(表4-4～表4-6;图4-27)。

钨钼矿包裹体压力平均19.3MPa(1.0～210.0MPa)，主要集中在5～8MPa，如果按0.026MPa/km地压梯度计算(CarterNL等，1987)，生成岩体深度在0.19～0.37km;Ⅰ号脉铅锌矿包裹体压力平均24.4MPa(5.0～235.0MPa)，主要集中在3～5MPa，如果按0.026MPa/km地压梯度计算，生成岩体深度在0.12～0.19km;Ⅲ号脉铅锌矿包裹体压力平均82.5MPa(1.0～235.0MPa)，主要集中在6～10MPa，如果按0.026MPa/km地压梯度计算，生成岩体深度在0.23～0.38km(表4-4～表4-6;图4-28)。

从包裹体均一温度来看，Ⅲ号脉铅锌矿—钨钼矿体—Ⅰ号脉铅锌矿成矿温度逐渐升高，但温度在120°～200°，属于低温矿床;从冰点温度来看，Ⅲ号脉铅锌矿与钨钼矿体的接近，比Ⅰ号脉铅锌矿温度要低，但部分Ⅲ号脉铅锌矿冰点温度比Ⅰ号脉铅锌矿还要低，钨钼矿体冰点温度范围相对较宽;从盐度来看，Ⅲ号脉铅锌矿与钨钼矿体的接近，比Ⅰ号脉铅锌矿盐度要大，但钨钼矿体盐度范围相对较宽;从密度来看，Ⅲ号脉铅锌矿与钨钼矿体的接近，比Ⅰ号脉铅锌矿密度要大;从压力来看，Ⅲ号脉铅锌矿—钨钼矿体—Ⅰ号脉铅锌矿成矿压力逐渐降低，且Ⅲ号脉铅锌矿跟钨钼矿体压力有重叠。

以上说明Ⅰ号脉铅锌矿与Ⅲ号脉铅锌矿和钨钼矿体的成矿条件明显不同，Ⅲ号脉铅锌矿和钨钼矿体的成矿条件基本相近;Ⅲ号脉铅锌矿包体形成压力最大而包裹体均一温度最低，可能在其形成过程中受到区域性的挤压，而使得其压力增大;Ⅲ号脉铅锌矿包裹体均一温度最低，且通过岩石岩相学研究和野外的观察，它是最晚形成的，Ⅰ号脉铅锌矿形成时间最早。

图4-8 XLG01-1L特征峰值3444.9，代表H₂O

图4-9 XLG01-3L特征峰值3415.8，代表H₂O

图4-10 XLG01-1V两个特征峰值1160和3451.8，分别代表SO₂和H₂O

图4-11 XLG01-2V特征峰值3440.7，代表H₂O

图4-12 STG01Ⅱ-1V特征峰值1160.3和3658.8，分别代表SO₂和H₂O

图4-13 STG01Ⅱ-2L在1160和3472处有两个较弱的峰，分别代表SO₂和H₂O

图4-14 STG01Ⅱ-4S在206.4～695.6之间的峰最可能的矿物依次为奥长石、中长石和培长石

图4-15 STG01Ⅱ-4V特征峰值1162.8和3636.3，分别代表SO₂和H₂O

图4-16 XLG01-2气相包裹体(H₂O)

图4-17 XLG01-1液相包裹体(H₂O)、气相包裹体(H₂O、SO₂)

图4-18 XLG01-3液相、气相包裹体(H₂O)

图4-19 STG01Ⅱ-2S固相包裹体(培长石、奥长石)

图4-20 STG01Ⅱ-4气相包裹体(H₂O、SO₂)

图4-21 STG01Ⅱ-2液相包裹体(H₂O、SO₂)

图4-22 STG01Ⅱ-1V气相包裹体(H₂O、SO₂)

图4-23 STG01Ⅱ-7气相包裹体(H₂O、SO₂)

图4-24 与金佛寺岩体有关矿床的温度直方图(铅锌矿1为索同沟Ⅰ号脉;铅锌矿2为索同沟Ⅲ号脉)

图4-25 与金佛寺岩体有关矿床的冰点直方图(铅锌矿1为索同沟Ⅰ号脉;铅锌矿2为索同沟Ⅲ号脉)

图4-26 与金佛寺岩体有关矿床的盐度直方图(铅锌矿1为索同沟Ⅰ号脉;铅锌矿2为索同沟Ⅲ号脉)

图4-27 与金佛寺岩体有关矿床的密度直方图(铅锌矿1为索同沟Ⅰ号脉;铅锌矿2为索同沟Ⅲ号脉)

图4-28 与金佛寺岩体有关矿床的压力直方图(铅锌矿1为索同沟Ⅰ号脉;铅锌矿2为索同沟Ⅲ号脉)

二、氢、氧同位素特征

本次研究采集了矿石标本，磨制了包体片，对保存于石英中的原生包裹体进行了详细研究，成矿期石英包裹体的氢、氧、碳同位素组成分析测试结果见表4-8。

表4 -4 西柳沟鸽锢矿右英包裹体测温结果表

续表

续表

表4 - 5 索同沟皿号脉铅铸矿石英包裹体测温结果表

续表

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表4 - 6 索同沟I 号脉铅铸矿石英包裹体测温结果表

续表

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表4 - 7 钨钼矿、E 号脉铅铸矿石英包裹体拉曼光谱结果表

表4-8 与金佛寺岩体有关的矿床稳定同位素

表中矿物的均一温度为包裹体测定的平均均一温度，δ¹⁸O_石英-水(‰)为计算值，计算过程中所采用公式为1000lnα_石英-水=3.38×106T^-2-3.40(Claytonetal.，1972)。

分析显示成矿流体δD_V-SMOW值为-47‰～-72‰，变化范围不大，与标准岩浆水δD_V-SMOW值(-40‰～-80‰)基本一致(Rollinson，1993);成矿期石英矿物的δ¹⁸O_V-SMOW介于11.9‰～14.1‰之间，与石英平衡的热液水δ¹⁸O_H2O值为-0.78‰～1.94‰之间(包裹体均一温度平均值为190.23℃);而矿体石英包裹体中δ¹³C_V-PDB值介于-6‰～-4.2‰之间，与岩浆来源的碳同位素δ¹³C_V-PDB值(-9‰～-3‰)组成具有一致的特征(郑永飞等，2000)。将氢氧同位素值投点于δD_V-SMOW-δ¹⁸O_石英-水关系图上(图4-29)，可见投影点均落于岩浆水与变质水之外，而碳同位素具有与岩浆来源的碳一致的特征，这可能是由于岩浆水与大气水的混合造成了氢氧同位素组成向大气水“飘移”，而且混入的大气降水越多，“飘移”就越强烈(张理刚，1985)。本区氢、氧、碳同位素特征指示其热液来源既非原生岩浆水，亦非变质水，说明其成矿热液经历了较为复杂的演化阶段。结合地质资料分析认为早期热液以岩浆水为主，后期有大气降水加入到成矿热液中，且随着成矿过程的进行，大气水比重越来越大，致使成矿热液显示向大气降水飘逸的特征。

图4-29 δD_V-SMOW-δ¹⁸O_石英-水关系图

对于浅成低温热液矿床成矿流体的来源目前还存在一定的不确定性:对于高硫型矿床，一般认为是由岩浆水与大气降水混合成矿的结果(Wangetal.，1999)，而对于低硫型矿床，一些研究者认为成矿流体主要为大气降水热液，流体在围岩中的循环流动不断汲取成矿物质(Taylor1973;Johnetal.，2003;丰成友等，2000)，同时也有一些研究者认为低硫型矿床成矿流体中也存在一定的岩浆流体(Healdetal.，1987)。区内包裹体测温结果显示其主成矿温度在170～200℃之间;δ¹³C_V-PDB值为-6‰～-4.2‰，其来源以岩浆源为主;流体水的δD值和δ¹⁸O值分别为-47‰～-72‰和-0.78‰～1.94‰，在δD-δ¹⁸O_H2O关系图中位于岩浆水区、变质水区与大气降水线之间，显示向大气降水漂移的特点，应是岩浆水混合了大气降水的结果。综合碳、氢、氧稳定同位素特征可知:该区的矿属于岩浆期后的中低温热液矿床，成矿流体主要是岩浆热液加入了大气降水的结果，成矿过程中大气降水的参与改变了热液的物理化学条件而使金属矿物发生沉淀形成多金属矿床。

有研究表明地壳的浅部正在冷凝的热液和大量对流着的雨水之间存在着大规模的交换作用，这对热液矿床的成因及其围岩的蚀变有极为重要的作用，特别是当温度较高、盐度较大、成矿金属含量较高的热液水与大气降水相混合，混合后的中低温度和盐度可能会降低金属络合物的稳定性，从而有利于硫化物的沉淀而形成金属硫化物矿床(毛景文等，2001)，因而在金佛寺岩体侵位以后，早期携带有少量成矿元素的岩浆期后热液沿裂隙上升过程中，有大气降水加入，后期混合有大气降水的岩浆期后热液与围岩发生交代作用，萃取了部分围岩中的金属元素，之后，携带有成矿元素的热液水由于大量大气降水的加入而出现退化变质作用和部分矿化元素的卸载成矿。

浅成的低温型岩浆期后热液矿床，其成矿流体来源早期以岩浆水为主，后期由于大气降水的加入而在成矿阶段显示了向大气水飘逸的特点，这与流体包裹体测试结果显示本区为中低温、低盐度矿床的特征一致。在金佛寺岩体侵位后的冷凝过程中，岩体的内外接触带形成的断裂由于冷却而进一步扩张，同时成矿流体在这些断裂中由于温度和压力的突然降低而形成了含矿石英脉。与矿化有关的蚀变有黄铁矿化、绿泥石化、碳酸盐化，可作为进一步找矿的标志。

三、硫同位素特征

铅锌矿的δ³⁴S_V-CDT平均为1.11‰(0.2‰～2.2‰)，主要集中在1.5‰～2.0‰，变化范围不大于2‰;钨钼矿的δ³⁴S_V-CDT平均为4.33‰(1.8‰～5.4‰)，主要集中在4.0‰～4.5‰，变化范围不大小于3.6‰。总体δ³⁴S_V-CDT的变化范围不大，说明铅锌矿和钨钼矿具有共同的S来源(表4-8)。

研究表明(福尔，1993):上地幔的δ³⁴S类似于陨石，接近0;火成来源的硫范围窄，中值在0附近。沉积矿床的硫范围宽，生物成因的硫一般小于0，且变化较大。R.O.Rye和Ohmoto(1974)研究也表明:①δ³⁴S_V-CDT接近0的不大正值，与花岗岩倾入有关，来源地幔或均一化的地壳，与花岗岩的成因有关;②δ³⁴S_V-CDT接近20‰，来源于海水;③δ³⁴S_V-CDT在5‰～15‰之间，来源比较复杂。而该研究区从铅锌矿到黄铜矿到辉钼矿δ³⁴S_V-CDT逐渐升高，铅锌矿较钨钼矿的接近于幔源硫的平均范围(0±3‰)(HughRetal.，2000;陈岳龙等，2005);辉钼矿属于S型花岗岩的范围(-9.4‰～7.6‰)(申渭洲，1987)的磁铁矿系列花岗岩(0.5‰～9.1‰)。

四、碳同位素特征

C同位素铅锌矿δ¹³C_V-PDB平均为-5.03‰(-4.2‰～-6.0‰)，变化范围不大;钨钼矿的δ¹³C_V-PDB平均为-4.80‰(-4.5‰～-5.1‰)，变化范围不大。总体δ¹³C_V-PDB的变化范围不大，说明铅锌矿和钨钼矿具有共同的C来源(表4-8)。

δ¹³C_V-PDB不同于岩浆源和深部源范围(-7‰)，也不同于海相碳酸岩源范围(0)，可能是岩浆碳和碳酸盐碳按不同比例混合的产物，岩浆碳是由于岩浆水带来的，碳酸盐碳是由大气降水在碳酸盐地层中对流从碳酸盐地层中淋取的。