雙 燕, 龔業(yè)超, 李 航, 田旭峰,毛玲玲, 陳 威

(1. 重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院 外生成礦與礦山環(huán)境重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 重慶 400042; 2. 煤炭資源與安全開(kāi)采國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 重慶研究中心, 重慶 400042; 3. 湖南省 湘南地質(zhì)勘察院, 湖南 郴州 423000)

0 引 言

湘南鎢錫礦集區(qū)位于全球規(guī)模最大的南嶺鎢錫多金屬成礦帶的中段, 構(gòu)造位置上處于揚(yáng)子地塊與華夏地塊的拼接地帶和十(萬(wàn)大山)-杭(州)NNE向具有高 εNd(t)、低 tDM值花崗巖帶的中部, 一直是地質(zhì)學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)區(qū)域[1–8]。騎田嶺巖體是該帶內(nèi)出露較大的花崗巖基之一, 出露面積約520 km2。在巖體南北兩側(cè)分別發(fā)育了芙蓉超大型錫多金屬礦床和新田嶺大型鎢礦。長(zhǎng)期以來(lái), 許多學(xué)者對(duì)騎田嶺巖體和芙蓉錫礦進(jìn)行過(guò)詳細(xì)的研究, 積累了豐富的巖石學(xué)、礦物學(xué)、巖石地球化學(xué)、年代學(xué)以及花崗巖體與錫成礦作用關(guān)系等方面的研究資料。最新發(fā)表的高精度鋯石U-Pb和云母40Ar-39Ar年齡顯示, 騎田嶺巖體各個(gè)單元的侵位年齡集中在 153～163 Ma[9–15],巖石總體具有高硅和富堿的特征, 富集大離子親石元素和高場(chǎng)強(qiáng)元素, 屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)-弱過(guò)鋁質(zhì)A型花崗巖, 為同源巖漿在不同演化階段的產(chǎn)物[11,12,16–19]。在騎田嶺巖體與錫多金屬成礦作用關(guān)系方面, 許多學(xué)者通過(guò)錫石原位U-Pb定年、金云母Ar-Ar定年等方法限定了錫多金屬成礦時(shí)代為150～160 Ma[7,20,21], 成礦作用與騎田嶺第二階段侵入的中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖成巖作用近于同時(shí)或稍晚, 成巖成礦具有密切的時(shí)空關(guān)系, 成礦流體屬于高溫度、高鹽度 CO2-CH4-CaCl2-NaCl-KCl不混溶體系, 主要來(lái)源于黑云母二長(zhǎng)花崗巖巖漿結(jié)晶期后分異出的富Cl的巖漿熱流體[7,19,22–28]。

與騎田嶺巖體南部芙蓉錫礦田相對(duì)應(yīng), 新田嶺鎢礦床位于騎田嶺巖體的北東側(cè), 是該區(qū)一大型夕卡巖型鎢礦床, 其鎢儲(chǔ)量?jī)H次于柿竹園鎢礦, 目前已探明鎢礦資源儲(chǔ)量達(dá) 32.047 萬(wàn) t, WO3平均品位約為 0.4%, 鎢鉬礦石儲(chǔ)量超過(guò) 1 億 t, 同時(shí)伴有Bi-Pb-Zn 礦化, 是我國(guó)重要的鎢礦資源基地。然而,自1981年湖南省408地質(zhì)隊(duì)完成詳細(xì)普查工作以來(lái),有關(guān)新田嶺鎢礦的研究工作還很少, 有學(xué)者開(kāi)展了輝鉬礦 Re-Os同位素年齡研究, 獲得成礦年齡為161～162Ma[2,21], 提出鎢成礦可能與騎田嶺早階段的角閃石黑云母花崗巖有密切成因聯(lián)系, 章榮清對(duì)新田嶺礦區(qū)的花崗巖做了較為系統(tǒng)的巖石學(xué)和礦物學(xué)研究, 認(rèn)為其為氧化性 S型花崗巖[21]。但由于缺乏成礦流體地球化學(xué)數(shù)據(jù), 對(duì)新田嶺鎢礦成因及其與騎田嶺巖體的成因聯(lián)系認(rèn)識(shí)仍然比較薄弱。

成礦流體在成礦過(guò)程中既是能量傳遞的載體,也是成礦物質(zhì)輸運(yùn)和交換的重要介質(zhì)[29]。流體包裹體是礦物形成過(guò)程中捕獲的平衡流體, 是研究熱液礦床成礦流體最直接的天然樣品[30–34], 已成為研究礦床成因和成礦流體演化不可或缺的重要手段之一。因此, 本文通過(guò)對(duì)新田嶺鎢礦流體包裹體地球化學(xué)的深入研究, 初步查明新田嶺鎢礦成礦流體地球化學(xué)性質(zhì)及其與騎田嶺花崗巖體之間的成因聯(lián)系,其研究成果將為深入認(rèn)識(shí)與花崗巖體有關(guān)的鎢錫礦床成因機(jī)制以及花崗巖的成礦專屬性提供重要理論依據(jù), 并對(duì)指導(dǎo)南嶺地區(qū)鎢錫多金屬礦產(chǎn)的找礦勘探工作具有重要的實(shí)際意義。

1 區(qū)域地質(zhì)與礦區(qū)地質(zhì)

騎田嶺復(fù)式巖體在構(gòu)造位置上位于揚(yáng)子地塊與華夏地塊的接合帶, 處于炎陵-郴州-藍(lán)山NE向基底構(gòu)造巖漿巖帶和郴州-邵陽(yáng)NW向構(gòu)造巖漿巖帶的交匯部位, 巖石類型主要為角閃石黑云母二長(zhǎng)花崗巖、黑云母二長(zhǎng)花崗巖以及細(xì)粒黑云母花崗巖[12,13,19]。巖體南部發(fā)育超大型芙蓉錫礦田, 而新田嶺大型鎢鉬礦床位于巖體東北部與石炭系灰?guī)r的接觸帶(圖 1和圖2)。

礦區(qū)出露地層主要為石炭系淺海相碳酸鹽和少量泥砂質(zhì)巖石。其中石炭系下統(tǒng)石磴子組灰?guī)r、測(cè)水組碳質(zhì)頁(yè)巖、砂頁(yè)巖夾灰?guī)r透鏡體與鎢成礦作用關(guān)系密切。礦體主要產(chǎn)于騎田嶺花崗巖與下石炭統(tǒng)石磴子組灰?guī)r接觸帶的夕卡巖內(nèi), 而區(qū)內(nèi)測(cè)水組砂頁(yè)巖具有良好的屏蔽作用, 有利于下伏石磴子組灰?guī)r蝕變?yōu)橄◣r[36]。目前礦區(qū)已圈定大小礦體 80個(gè)。主要的金屬礦物為白鎢礦和輝鉬礦、少量輝鉍礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦及毒砂等; 主要的脈石礦物有石榴子石、透輝石、符山石、普通角閃石、鐵云母、綠泥石、石英及少量方解石、螢石和綠簾石等。礦石結(jié)構(gòu)以自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)、他形粒狀結(jié)構(gòu)為主, 次為交代作用形成的溶蝕、殘余結(jié)構(gòu); 礦石構(gòu)造以浸染狀為主, 次為塊狀、斑雜狀和脈狀等。

圖1 區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)Peng et al.[35]修改)Fig.1 Sketch map showing the regional geology (After Peng et al.[35])

圖2 新田嶺鎢礦礦區(qū)地質(zhì)圖(據(jù)章榮清[21]修改)Fig.2 Geological map of the Xintianling W deposit, South China (Modified after Zhang Rongqing et al.[21])

根據(jù)礦物(脈)穿插、礦物共生組合及相互包裹關(guān)系等可將區(qū)內(nèi)成礦作用分為 5 個(gè)階段: (1) 干夕卡巖階段, 形成了石榴子石、透輝石、硅灰石及少量符山石等礦物組合; (2) 濕夕卡巖階段, 主要礦物有透閃石、陽(yáng)起石、角閃石和磁鐵礦; (3) 白鎢礦階段,礦物組合有白鎢礦、輝鉬礦、輝鉍礦、毒砂、黃鐵礦、磁黃鐵礦及斜長(zhǎng)石、綠簾石、鐵云母、石英、螢石等, 為區(qū)內(nèi)主成礦階段(圖 3); (4) 硫化物階段,形成了黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、石英等礦物組合; (5) 碳酸鹽階段, 主要礦物有方解石、石英、黃鐵礦及少量黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等。圍巖蝕變主要有夕卡巖化、云英巖化和大理巖化, 其次為角巖化、硅化、絹云母化、綠簾石化及綠泥石化等, 其中以夕卡巖化與礦化關(guān)系最為密切。

2 樣品采集與測(cè)試方法

本次研究對(duì)象主要為白鎢礦階段和硫化物階段石英中流體包裹體。樣品采自安和礦區(qū), 在野外觀察和室內(nèi)研究的基礎(chǔ)上將代表性樣品制成包裹體片,在顯微鏡下進(jìn)行巖相學(xué)的觀察, 確定包裹體的類型和組合特征, 用酒精對(duì)包裹體片進(jìn)行浸泡, 去除樹(shù)膠, 并用刀片分割成大小合適的碎片, 選出適合顯微測(cè)溫學(xué)研究的包裹體進(jìn)行溫度鹽度測(cè)試。

流體包裹體的顯微測(cè)溫分析和激光拉曼光譜分析是在中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所礦床地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的流體包裹體實(shí)驗(yàn)室完成。使用儀器為英國(guó)Linkam THMSG600冷熱臺(tái), 配備德國(guó)ZEISS集團(tuán)公司Axiolab Pol顯微鏡。采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(KNO3、K2CrO3、CCl4以及人工配制的NaCl標(biāo)準(zhǔn)溶液)對(duì)儀器進(jìn)行溫度標(biāo)定, 400 ℃時(shí), 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)誤差為±2 ℃, –22 ℃時(shí)誤差為±1 ℃。流體包裹體測(cè)試過(guò)程中升溫速率一般為0.2～5 ℃ /min, CO2包裹體CO2的相變點(diǎn)和鹽水包裹體的初熔溫度和冰點(diǎn)溫度附近升溫速率為0.2～0.5 ℃/min。選取了代表性的流體包裹體在英國(guó)Renishaw inVia Reflex型激光拉曼光譜儀上進(jìn)行了氣相成分分析。儀器采用的光源為Spectra-Physics氬離子激光器, 波長(zhǎng)514.5 nm, 激光功率20 mW, 空間分辨率為1～2 μm, 積分時(shí)間一般為 30～60 s, 100～4000 cm–1全波段一次取峰。激光束斑大小約為1 μm, 光譜分辨率2 cm–1。

本次工作中對(duì)5個(gè)白鎢礦階段石英H-O同位素組成研究。將含有一定量的石英樣品進(jìn)行人工破碎至 0.30～0.45 mm, 在雙目鏡下手工挑選至純度大于98%。石英樣品經(jīng)清洗、去吸附水和次生包裹體后, 再用加熱爆破法提取包裹體中的 H2O, 然后用鋅置換出水中的氫, 采用 BrF5法制得O2。石英-H2O的氧同位素分餾計(jì)算采用Clayton et al.[37]的分餾公式, 計(jì)算溫度為白鎢礦階段流體包裹體的平均均一溫度。分析測(cè)試工作在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院同位素實(shí)驗(yàn)室完成, 分析質(zhì)譜儀器型號(hào)為MAT251EM, 分析精密度為±0.2‰。

3 流體包裹體顯微巖相學(xué)特征

顯微觀察結(jié)果顯示, 新田嶺鎢多金屬礦區(qū)礦石中石英主要包含3種流體包裹體(圖4), 分別為CO2兩相包裹體、CO2三相包裹體和氣液包裹體, 主要特征如下。

Ⅰ類包裹體為 CO2兩相包裹體, 室溫可觀察到CO2氣相和水溶液兩種相態(tài)。該類型包裹體呈孤立狀或面狀分布于白鎢礦階段石英生長(zhǎng)環(huán)帶中心。CO2相的體積比例變化較大, 為 45%～90%, 形狀多為近圓形、橢圓形及負(fù)晶形, 包裹體一般較小, 主要集中在10 μm左右。在測(cè)溫過(guò)程中可明顯觀察到CO2相結(jié)冰和融化的現(xiàn)象。

Ⅱ類包裹體為 CO2三相包裹體, 室溫可觀察到CO2氣相、CO2液相及水溶液三相, 該類包裹體主要呈孤立狀、面狀或者沿愈合裂隙分布于白鎢礦階段石英晶體中。CO2相的體積比例一般為 45%～80%,形狀多為橢圓形及負(fù)晶形, 包裹體大小一般為 8～22 μm, 個(gè)別能達(dá)到 40 μm。

圖3 新田嶺鎢礦礦石照片F(xiàn)ig.3 Photographs of different types of ores from the Xintianling W deposit

圖4 新田嶺鎢礦礦石中流體包裹體Fig.4 Photomicrographs of fluid inclusions in quartz from the Xingtianling W deposit

Ⅲ類包裹體為氣液包裹體, 室溫為水溶液相和氣相, 在降溫至–100 ℃無(wú)CO2結(jié)冰現(xiàn)象區(qū)別于Ⅰ類包裹體。該類型包裹體可見(jiàn)于白鎢礦階段和硫化物階段石英晶體中, 其中白鎢礦階段石英中Ⅲ類包裹體主要呈孤立狀、或線狀與 CO2包裹體共生, 氣相體積比例一般為15%～30%, 形狀多為橢圓形或者負(fù)晶形, 包裹體大小一般為8～13 μm。硫化物階段晚石英晶體中Ⅲ類包裹體主要呈現(xiàn)狀或沿裂隙分布, 包裹體中氣相體積比例較小(低于 10%), 包裹體一般為 5～20 μm, 主要集中于 6～10 μm。形狀一般為不規(guī)則狀、橢圓形或者長(zhǎng)條形。

白鎢礦階段流體包裹體類型主要為Ⅰ類包裹體和Ⅱ類包裹體, 少量Ⅲ類包裹體, 其中Ⅰ類包裹體通常呈孤立狀分布于石英晶體中心, 屬于原生包裹體。Ⅱ類包裹體呈孤立狀或面狀分布于石英晶體中,屬于原生包裹體, 可見(jiàn)少量Ⅱ類包裹體與Ⅰ類包裹體共生, 但捕獲時(shí)間應(yīng)稍晚于Ⅰ類包裹體。Ⅲ類包裹體至少有兩個(gè)期次, 一部分呈孤立狀分布, 為原生包裹體, 另一部分沿裂隙分布, 為次生包裹體, 本次研究工作中僅測(cè)試原生Ⅲ類包裹體。硫化物階段包裹體類型主要為Ⅲ類包裹體, 主要沿愈合裂隙或者次生裂隙分布, 形成時(shí)間晚于Ⅰ類和Ⅱ類包裹體。

4 流體包裹體顯微測(cè)溫與激光拉曼分析結(jié)果

4.1 白鎢礦階段包裹體測(cè)溫

白鎢礦階段石英中Ⅰ類包裹體測(cè)溫在降溫至0 ℃附近未觀察到液相CO2出現(xiàn), 降溫至–100 ℃附近出現(xiàn) CO2固相, 固態(tài)CO2冰晶的初始融化溫度(tm(CO2))為–66.9～ –64.2 (℃表1)。CO2-H2O籠形物的融化溫度為8.1～8.8 , ℃利用劉斌等[38]流體包裹體計(jì)算軟件計(jì)算獲得包裹體的鹽度為 2.42%～3.76%。包裹體的完全均一溫度為337～455 , ℃主要集中于380～440 ℃之間(圖5), 均一至CO2相。由于CO2相占體積比例較大, 常溫時(shí)以氣相為主, 在測(cè)溫過(guò)程中未能觀察到 CO2相的均一溫度, 因此不能計(jì)算獲得其CO2摩爾分?jǐn)?shù)和包裹體的密度。

Ⅱ類包裹體完全冷凍溫度一般為–120～ –110 , ℃CO2冰晶的初始融化溫度(tm(CO2))為–75.3～ –56.1 ,℃主要集中于–63～ –60 , ℃明顯低于CO2三相點(diǎn)溫度(–56.6 ), ℃表明包裹體中除CO2外可能還含有較多的CH4等組分。進(jìn)一步升溫過(guò)程中, 發(fā)生了CO2-H2O籠形物的溶化, 溶化溫度為6.8～9.7 , ℃獲得水溶液相的鹽度為 0.22%～6.13%。CO2相部分均一溫度變化范圍較大(16.8～31.5 ), ℃可觀察到CO2相均一至液相和氣相。包裹體的完全均一溫度為264～479 , ℃主要集中于 330～380 ℃之間, 主要均一至 CO2相,少數(shù)包裹體均一至液相, 部分包裹體在完全均一前發(fā)生爆裂, 爆裂溫度為 320～360 ℃。包裹體在均一前發(fā)生爆裂, 暗示包裹體內(nèi)壓較大。根據(jù)上述包裹體測(cè)溫?cái)?shù)據(jù), 計(jì)算獲得包裹體中 CO2的摩爾分?jǐn)?shù)為0.09～0.62, CO2相的密度和包裹體總密度分別為0.18～0.71 g/cm3和 0.33～1.02 g/cm3。

表1 新田嶺鎢礦不同礦化類型中流體包裹體顯微測(cè)溫結(jié)果Table 1 Results of microscopic temperature measuring for fluid inclusions in different types of ores

圖5 新田嶺礦區(qū)流體包裹體均一溫度直方圖Fig.5 Homogenization temperatures of fluid inclusions from the Xintianling deposit

Ⅲ類包裹體在降溫至–110 ℃過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)CO2冰晶, 其初融溫度為–44.0～ –32.9, ℃明顯低于–23.3 , ℃說(shuō)明除了 NaCl外, 可能含有 CaCl2。冰點(diǎn)溫度為–7.8～ –0.8 , ℃通過(guò)計(jì)算獲得其鹽度為1.39%～11.37%。完全均一溫度范圍為398～479 , ℃均一至液相, 偶爾可觀察到部分包裹體為臨界均一。計(jì)算獲得流體密度為 0.45～0.63 g/cm3。

4.2 硫化物階段包裹體測(cè)溫

硫化物階段主要為Ⅲ類包裹體, 其初融溫度為–44.7, ℃冰點(diǎn)溫度為–13.8～ –9.6, 鹽度為17.74%～13.55%。完全均一溫度范圍為139～346 , ℃主要集中于160～290 , ℃流體密度為0.77～1.02 g/cm3。

4.3 激光拉曼分析結(jié)果

為查明包裹體氣相組分, 選取新田嶺礦區(qū)礦石中具有代表性的、不同類型的包裹體進(jìn)行激光拉曼分析。測(cè)試結(jié)果顯示, Ⅰ類包裹體在Raman光譜圖上顯示出強(qiáng)烈的 1283～1384 cm–1、1387～1388 cm–1峰值(圖6), 表明氣相組分主要為H2O、CO2, Ⅱ類包裹體顯示明顯的 1283～1384 cm–1、1387～1388 cm–1、2914～2916 cm–1的峰值, 分別對(duì)應(yīng)于 CO2的特征峰位(1285 cm–1、1388 cm–1)[39]和 CH4的特征峰值(2913～2919 cm–1)[40], 表明包裹體中氣相組分主要為 H2O、CO2和CH4。

對(duì)Ⅲ類包裹體的氣相成分分析結(jié)果表明: 白鎢礦階段和硫化物階段氣液包裹體的氣相成分主要是H2O, 未發(fā)現(xiàn)CH4和CO2的特征峰值。

上述流體包裹體研究顯示, 白鎢礦階段流體包裹體均一溫度主要集中在370～450 , ℃流體類型為富含 CO2的低鹽度 CO2-CH4-NaCl-H2O溶液體系,流體中 CH4含量有從無(wú)或者低含量逐漸增加的趨勢(shì)。硫化物階段的均一溫度明顯下降, 主要分布于190～290 ℃之間, 屬于中高鹽度的CaCl2-NaCl- H2O熱液體系。從白鎢礦階段至硫化物階段, 成礦流體從低鹽度、高溫度的CO2熱液演化為不含CO2、中高鹽度、低溫度的熱液體系。

5 H-O同位素地球化學(xué)

表2列出了新田嶺鎢礦白鎢礦階段礦石中石英氫、氧同位素組成, 圖 7顯示了與石英達(dá)到同位素平衡時(shí), H2O的δD和δ18O的分布范圍, 其中石英脈數(shù)據(jù)來(lái)源于章榮清[21]?？梢钥闯? 白鎢礦階段石英流體包裹體中H2O的δ18O主要在7.3‰～8.2‰范圍內(nèi)變化, 高于華南地區(qū)中生代大氣降水的氧同位素組成(約為–9‰)[23], δD組成變化范圍為–97‰～ –62‰,與騎田嶺花崗巖體石英流體包裹體中的氫同位素組成(–86‰～ –62‰)一致[25], 而與該區(qū)大氣降水的δD 變化范圍(–60‰～ –50‰)存在明顯差異[42]。在δD-δ18O 的圖解上, 白鎢礦階段礦石樣品點(diǎn)主要分布在巖漿水范圍或靠近巖漿水, 稍晚期形成的石英脈中樣品點(diǎn)明顯有向大氣降水偏移的趨勢(shì), 因此,新田嶺鎢礦白鎢礦階段成礦流體應(yīng)主要來(lái)源于巖漿熱液, 晚期有大氣降水的加入。

圖6 流體包裹體激光拉曼光譜圖Fig.6 Laser Raman spectra of CO2 inclusions in quartz from the Xintianling deposit

表2 新田嶺鎢礦石英H-O同位素組成Table 2 Stable isotopic ratios of quartz from the Xintianling tungsten deposit

圖7 新田嶺鎢礦成礦流體的H-O同位素組成圖(石英脈數(shù)據(jù)來(lái)源于章榮清[21], 底圖據(jù)Taylor[41])Fig.7 The δD vs. δ18O diagram of fluid inclusions in quartz(After Taylor[41])

6 討 論

6.1 成礦流體捕獲條件

顯微測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)和激光拉曼分析結(jié)果顯示, 新田嶺鎢礦主成礦期含有較多的 CO2包裹體, 其中含碳相成分主要是 CO2, 對(duì)于低鹽度的包裹體(0%～3%)可以近似當(dāng)作CO2-H2O體系, 鹽度接近6%的包裹體可以利用 6%的相圖來(lái)計(jì)算流體壓力。根據(jù)上述顯微測(cè)溫結(jié)果和Schwartz相圖[43](圖8和圖9)獲得新田嶺鎢多金屬礦成礦流體壓力從30 MPa變化至120 MPa, 波動(dòng)范圍較大。

包裹體巖相學(xué)和測(cè)溫學(xué)研究顯示, 新田嶺鎢多金屬礦床白鎢礦階段可見(jiàn)富CO2三相包裹體與富含CO2兩相包裹體密切共生, CO2三相包裹體中CO2相所占體積比例、密度和摩爾分?jǐn)?shù)變化較大, 并具有基本一致的均一溫度范圍, 暗示沸騰現(xiàn)象的存在[33]。因此, 本次流體包裹體測(cè)溫獲得的溫度和壓力數(shù)據(jù)大致能夠代表成礦流體形成的溫度和壓力范圍[41]。

新田嶺鎢礦分布于騎田嶺巖體北部接觸帶, 輝鉬礦Re-Os同位素年齡顯示成礦年齡為161～162 Ma[2,21],與騎田嶺早階段侵入的角閃石黑云母花崗巖的侵位年齡(160～163 Ma)相一致, 新田嶺鎢礦可能與騎田嶺巖體早期階段的角閃石黑云母二長(zhǎng)花崗巖具有密切的時(shí)、空關(guān)系。章邦桐等通過(guò)對(duì)騎田嶺花崗巖基地質(zhì)-巖石地球化學(xué)特征研究, 判明了該巖基的侵位深度(5.5 km), 對(duì)應(yīng)的靜巖壓力為148 MPa[44]。大量研究顯示, 南嶺地區(qū)大規(guī)模的花崗巖漿活動(dòng)及鎢錫多金屬爆發(fā)式成礦作用可能是在中晚侏羅世巖石圈伸展體制下, 軟流圈地幔不斷上涌發(fā)生強(qiáng)烈的殼幔相互作用的結(jié)果。新田嶺鎢礦成礦作用稍晚于騎田嶺早階段花崗巖體侵位年齡, 成礦作用時(shí)期的靜巖壓力可能會(huì)有所降低, 暗示鎢多金屬成礦作用成礦壓力應(yīng)低于148 MPa。本文借助CO2三相包裹體計(jì)算獲得的壓力值稍低于此靜巖壓力, 表明此次流體包裹體測(cè)試所獲得的溫度壓力數(shù)據(jù)無(wú)需經(jīng)過(guò)壓力校正即可代表成礦時(shí)期流體的物理化學(xué)條件。

6.2 成礦流體來(lái)源

氫氧同位素研究顯示, 新田嶺鎢礦主要礦化階段成礦流體氫氧同位素組成明顯具有巖漿來(lái)源的特征。流體包裹體研究顯示, 新田嶺鎢礦成礦流體主要為富含 CO2、CH4的熱液流體, 其中 CH4含量具有增高的趨勢(shì)。一般而言, 熱液流體中碳的來(lái)源主要可能有三種途徑: 巖漿來(lái)源、圍巖地層提供以及兩種混合來(lái)源[45]。流體包裹體測(cè)溫顯示, 新田嶺礦區(qū)成礦流體具有相對(duì)較高的溫度(平均溫度接近 400 ℃), 高溫度的熱液流體應(yīng)主要來(lái)源于花崗巖巖漿演化過(guò)程中分異的熱液。激光拉曼研究顯示早期捕獲的Ⅰ類包裹體中含較為豐富的 CO2, 基本不含 CH4, 表明早期形成的成礦流體中 CH4含量較低。Ⅱ類包裹體中富含 CO2和 CH4, 激光拉曼光譜圖上顯示部分包裹體 CH4特征峰值高于 CO2特征峰值, 暗示其中CH4可能高于 CO2。巖石學(xué)研究顯示新田嶺成礦母巖具有較強(qiáng)的氧化性[21,27], 強(qiáng)氧化性的巖漿演化時(shí)不能夠分異出富含 CH4的成礦熱液流體[45]。因此,富含CH4的CO2包裹體的存在表明巖漿熱液不是導(dǎo)致鎢成礦作用熱液的唯一來(lái)源。

圖8 CO2-H2O體系t-V-x相圖(底圖據(jù)Schwartz[43])Fig.8 The t-V-x diagram of CO2-H2O system (After Schwartz[43])

圖9 CO2-H2O體系p-V-x相圖(底圖據(jù)Schwartz[43])Fig.9 The p-V-x diagram of the CO2-H2O system (After Schwartz [43])

研究區(qū)賦礦圍巖為石炭系下統(tǒng)石磴子組灰?guī)r、泥灰?guī)r、測(cè)水組碳質(zhì)頁(yè)巖、砂頁(yè)巖夾灰?guī)r透鏡體, 含有一定量的碳質(zhì)組分。在高溫高壓條件下, 巖漿熱液與含碳質(zhì)圍巖平衡點(diǎn)熱液流體體系為 CO2-CH4-H2O[46]。CO2、CH4的含量同時(shí)受氧逸度和溫度控制,溫度較高的條件下, 有利于 CH4的形成, 而氧逸度較高的條件下, 有利于CO2的形成[46–47]。Ohmoto et al.認(rèn)為與碳質(zhì)組分達(dá)到反應(yīng)平衡的熱液體系中, 隨著溫度的降低、壓力上升, 流體中H2O組分增加, 含碳相在熱液體系中的含量會(huì)降低, 成礦流體由富含CO2的低鹽度熱液體系向不含 CO2、中高鹽度的熱液流體演化[46], 與本次流體包裹體研究結(jié)果顯示的成礦流體演化趨勢(shì)是一致的。因此, 可以認(rèn)為新田嶺礦區(qū)成礦熱液流體中含碳組分為巖漿來(lái)源和地層來(lái)源的混合。章榮清通過(guò)C-O同位素研究也證實(shí)礦區(qū)夕卡巖形成時(shí)碳的來(lái)源為地層碳和巖漿碳的混合[21]。

6.3 成礦元素遷移沉淀機(jī)制

鎢在熱液體系中的遷移形式包括含氯、氟、羰基、氟羰基硫、碳酸和重碳酸、鎢酸、多鎢酸、硫代鎢酸鹽等絡(luò)合物等[48]。在 NaCl-HCl-H2O熱液體系中, 鎢主要以簡(jiǎn)單鎢酸(如 H2WO4、HWO4–、WO42–和 KHWO40)和堿性鎢酸鹽離子對(duì)(如 NaHWO40、KWO4–和 NaWO4–)形式遷移, 鎢的溶解度隨溫度和氯濃度增加以及 pH值降低而顯著升高[49–50]。在溫度為500 , ℃壓力為 200～400 MPa時(shí), 熱液流體中鎢的主要遷移形式為 H2WO4、HWO4–和 WO42–[50]。

流體包裹體研究表明, 新田嶺鎢礦中成礦流體主要為騎田嶺花崗巖漿分異出的富含CO2等揮發(fā)分的高溫度、低鹽度的熱液流體, 成礦流體中 CO2的大量存在可使溶液保持弱酸性或近中性條件, 有利于鎢在溶液中以鎢酸(如 H2WO4、HWO4–、WO42–和KHWO40)的形式穩(wěn)定遷移并具有較高的溶解度, 也能使Ca2+等沉淀劑在溶液中保持穩(wěn)定[51]。巖漿熱液與含碳圍巖發(fā)生反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生大量的 CO2、CH4氣體,導(dǎo)致熱液體系中 WO42–溶解度急劇下降[45], 加上礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育, 成礦熱液在運(yùn)移過(guò)程中遇到斷裂等構(gòu)造破碎帶, 導(dǎo)致 CO2等揮發(fā)組分逃逸, 成礦流體的pH值急劇上升, 低溫的大氣降水加入, 熱液流體的溫度降低, Ca與鎢酸根離子在成礦熱液中的溶解度下降, Ca與鎢酸根離子結(jié)合形成白鎢礦并沉淀成礦[52]。

野外工作中得到湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局湘南地質(zhì)勘察院和新田嶺鎢礦的大力支持; 室內(nèi)分析測(cè)試工作得到中國(guó)科學(xué)院礦床地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室蘇文超研究員、秦朝建博士、蔡佳麗博士和唐勇博士的悉心幫助; 論文撰寫(xiě)過(guò)程中得到中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所袁順達(dá)研究員的指導(dǎo), 對(duì)此一并致以誠(chéng)摯謝意。

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