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      西藏布東拉金礦床淺成低溫?zé)嵋撼傻V作用:來自流體包裹體和H-O 同位素的證據(jù)*

      2021-05-19 12:56:24李光明李文昌張景華李佑國張智林黃瀚霄歐陽淵張騰蛟
      礦床地質(zhì) 2021年2期
      關(guān)鍵詞:鹽度黃鐵礦石英

      劉 洪,李光明,李文昌,張景華**,李佑國,張智林,黃瀚霄,歐陽淵,張騰蛟

      (1 成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,四川成都 610059;2 中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心西南地質(zhì)科技創(chuàng)新中心,四川成都 610081;3 西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)大隊,青海格爾木 816000)

      拉薩地塊(LS)北以班公湖-怒江結(jié)合帶(BNSZ)為界(圖1a),南以印度河-雅魯藏布結(jié)合帶(YZSZ)為界(潘桂棠等, 2006; 楊經(jīng)綏等, 2007; 許志琴等,2013;Xu et al.,2015),并被獅泉河-納木措湖蛇綠巖混雜帶(SNSZ)和洛巴堆-米拉山斷裂帶(LMF)分割為北拉薩地塊(NL)、中拉薩地塊(CL)和南拉薩地塊(SL)3 個次級單元(Zhu et al., 2008; Pan et al., 2012;Ding et al.,2017)。該區(qū)經(jīng)歷了中生代拉薩-羌塘碰撞和新特提斯洋殼巖石圈的北向俯沖到新生代早期的印度-歐亞大陸碰撞(Yin, 2006; Shi et al., 2008;Mo et al., 2008; Zhang et al., 2015; Xu et al., 2015;Wu et al., 2016),因而廣泛發(fā)育中-新生代巖漿巖及與巖漿活動有關(guān)的Cu-Mo-Au-Fe-Pb-Zn 礦床(Huang et al., 2010; Hou et al., 2015a, b; Wang et al.,2015a, b; Zheng, 2015; 劉洪等, 2016; 2019a; 2019b;2019c; 2021; Huang et al., 2019; Lang et al., 2020;)。中拉薩地塊中存在著一系列與晚白堊世(約90 Ma)碰撞型巖漿巖有關(guān)的銅金多金屬礦床(點)(圖1a~c),如尕爾窮、嘎拉勒、拔拉扎、色布塔、布東拉、安門弄勒、天宮尼勒、扎嘎日、支弄勒、江拉昂宗等(余紅霞等, 2011; 王保弟等, 2013; 黃瀚霄等, 2013;劉洪等, 2015; 2017; 高順寶, 2016; Ouyang et al.,2017;張志等, Dai et al., 2016; 2017; Liu et al., 2018;王欣欣等,2021),顯示該地區(qū)具有尋找與晚白堊世中酸性巖漿作用相關(guān)的銅金多金屬礦床的潛力。

      布東拉金礦床位于西藏仲巴縣與改則縣相鄰處(E84°20′,N31°42′),是西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)大隊在區(qū)域化探異常檢查中發(fā)現(xiàn)和評價的金礦床,目前,該礦床獲得金資源量約6 t,規(guī)模上屬于中型巖金礦床,且具有進一步勘查發(fā)現(xiàn)更大規(guī)模礦體的潛力。該礦床的金礦體呈脈狀、透鏡體狀產(chǎn)于北西向次級斷裂帶中,礦石類型主要為石英脈型和蝕變巖型。該礦床尚未開展系統(tǒng)的研究工作,如能對該礦床開展深入研究,對豐富中拉薩地塊的礦床類型,完善區(qū)域成礦規(guī)律都具有重要的意義。本文在詳細的野外地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上,對各類石英脈類型和期次進行了仔細的梳理,對各種石英脈中流體包裹體的溫壓參數(shù)、成分和H-O 同位素組成進行了系統(tǒng)的測定和研究,并利用這些數(shù)據(jù)探討了該金礦的成礦流體性質(zhì)和演化過程。這些研究成果有助于確定布東拉金礦的成因機制,對下一步找礦勘查以及區(qū)域成礦規(guī)律的總結(jié)完善也具有重要的意義。

      圖1 青藏高原大地構(gòu)造簡圖(a,據(jù)劉洪等,2019d修改)、班公湖-怒江成礦帶地質(zhì)簡圖(b,據(jù)唐菊興等,2014;劉洪等,2017;2018 修改)和布東拉地區(qū)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)簡圖(c)Fig.1 Tectonic map of theTibetan Plateau(a,modified after Liu et al.,2019d)and geological map of Bangong Co-Nujiang metallogenic belt(b,modified after Tang et al.,2014;Liu et al.,2017;2018),and regional geological and mineral map of Budongla area(c)

      1 地質(zhì)概況

      1.1 地質(zhì)背景

      布東拉金礦床位于中拉薩地塊西段,北鄰獅泉河—納木錯蛇綠巖混雜帶(圖1a、b)。該地區(qū)出露地層較為簡單,主要為中生界(圖1c),包括下白堊統(tǒng)多尼組、則弄群,上二疊統(tǒng)下拉組等。其中,多尼組以砂巖為主,含灰?guī)r夾層,則弄群巖性為中酸性火山巖和火山碎屑巖,下拉組巖性主要為灰?guī)r。區(qū)域構(gòu)造活動強烈,其主要表現(xiàn)形式為褶皺和斷裂。褶皺以緊閉和中常褶皺為主,斷層多為逆沖斷層。區(qū)域構(gòu)造以擠壓變形為主,兼具旋扭、走滑及拉張構(gòu)造。區(qū)域上中新生代巖漿活動十分強烈,侵入巖、火山巖均有發(fā)育(圖1b、c)。中酸性侵入巖受北西西向構(gòu)造線控制,侵位時間主要在晚白堊世,巖性主要為花崗閃長巖、二長花崗巖、黑云母花崗巖、石英二長巖等,它們以復(fù)式巖株、巖基、巖脈的形式侵位于朗山組、多尼組和下拉組中,并形成了一定規(guī)模的矽卡巖化帶和角巖化帶。在該地區(qū)發(fā)育有一系列與晚白堊世中酸巖漿作用相關(guān)的銅金熱液礦床(圖1c),如天宮尼勒、扎嘎日、安門弄勒、布東拉和支弄勒等(黃瀚霄等, 2012; 歐陽淵等, 2016; 李永燦等, 2017; 馬國桃等,2017)。

      布東拉金礦區(qū)出露的地層主要為下白堊統(tǒng)多尼組和第四系(圖2a)。其中,下白堊統(tǒng)多尼組大面積分布于工作區(qū)南、北兩側(cè),為一套濱淺海相碎屑巖沉積,巖性主要為深灰色硅化粉砂巖、含礫砂巖、巖屑砂巖,局部地段夾薄層灰?guī)r。第四系主要發(fā)育在河谷地帶,主要為一套沖洪積的砂礫石層、含礫砂黏土層和殘坡積的砂碎石層。礦區(qū)內(nèi)的構(gòu)造以北西向壓扭性斷裂構(gòu)造為主,呈舒緩波狀,斷裂帶寬1~5 m 不等,為本礦床的容礦構(gòu)造。這些斷裂多發(fā)育在晚白堊世石英二長斑巖體內(nèi),部分地區(qū)切穿了晚白堊世石英二長斑巖體,延伸到多尼組中,因此,判斷這些容礦構(gòu)造的形成時代晚于晚白堊世石英二長斑巖體和多尼組。在構(gòu)造破碎帶中可見黃鐵絹英巖化的圍巖角礫,破碎帶局部地段具有較強的黃鐵礦化、硅化、絹云母化等蝕變,在該組構(gòu)造破碎帶的周圍又發(fā)育大量的小型斷裂和節(jié)理,致使巖石碎裂程度較高,破裂面密集。晚白堊世石英二長斑巖(約93 Ma,未發(fā)表數(shù)據(jù))在布東拉礦區(qū)大面積出露,呈巖株狀侵入到下白堊統(tǒng)地層中,在礦區(qū)出露的面積逾2 km2,約占礦區(qū)總面積的1/2。巖石呈暗灰色,斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。巖石中斑晶含量30%~50%,由斜長石、正長石和普通角閃石組成,少數(shù)有黑云母,斑晶粒度2~6 mm。晚白堊世輝長巖(約93 Ma,未發(fā)表數(shù)據(jù))位于礦區(qū)西部,出露面積約0.2 km2,巖石呈灰黑色,斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,斑晶主要為輝石和基性斜長石。此外可見少量古新世花崗斑巖脈(約61 Ma,未發(fā)表數(shù)據(jù))穿插在晚白堊世石英二長斑巖內(nèi)。礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變較弱,受斷裂構(gòu)造控制,空間形態(tài)與斷裂產(chǎn)狀基本一致,為北西走向的線型蝕變巖帶。蝕變強度沿斷裂中心向兩側(cè)圍巖由強逐漸轉(zhuǎn)弱,礦化中心為硅化和黃鐵絹英巖化,向外依次為碳酸鹽化、綠泥石化,巖體與地層接觸帶還存在角巖化和矽卡巖化。

      1.2 礦體特征

      布東拉礦區(qū)共圈定金礦(化)體7 條,均由石英脈和蝕變巖組成。這些金礦體呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)于北西向斷裂構(gòu)造破碎蝕變帶內(nèi)或破碎帶旁的裂隙中(圖3a、b),圍巖為晚白堊世石英二長巖。礦體形態(tài)變化較大,連續(xù)性較差,局部存在分支、復(fù)合、膨大、尖滅等現(xiàn)象(圖2a)。

      圖2 布東拉金礦礦區(qū)地質(zhì)簡圖及勘探線剖面圖Fig.2 Geological map of the Budongla gold deposit

      按礦體地質(zhì)特征及分布區(qū)域?qū)⒉紪|拉礦區(qū)劃分為西礦段(包括W-Ⅰ號、W-Ⅱ號、W-Ⅲ號和W-Ⅴ號2 個金礦體)和東礦段(包括E-Ⅰ號、E-Ⅱ號和E-Ⅲ號3個金礦體)(圖2a),其中西礦段的W-Ⅰ號和東礦段的E-Ⅲ號為礦區(qū)的2個主礦體(圖2a、b)。W-Ⅰ號金礦體分布在布東拉西礦段的西北段,受F1斷裂破碎帶控制。該礦體地表出露長度320 m,平均厚度為1.56 m,斜深108.15 m,傾向約210°,傾角49°~61°。礦體形態(tài)較簡單,為透鏡狀和脈狀,外形較規(guī)則,無分支復(fù)合,沿其傾向自上而下呈舒緩波狀,向深部具有變陡變窄而尖滅的趨勢。礦體主要由褐鐵礦化石英脈、構(gòu)造蝕變巖所組成,根據(jù)西藏地質(zhì)五隊礦區(qū)勘查報告顯示金最高品位22.85 g/t,平均品位6.82 g/t。E-Ⅲ號金礦體分布在布東拉東礦段南側(cè),受F4斷裂構(gòu)造控制(圖2a、b)。礦體在平面上呈V 型展布,礦體形態(tài)較簡單,呈較陡傾透鏡狀,長260 m,寬1.56 m,深部延伸109.60 m。礦體傾向203°,傾角47°,與斷裂帶產(chǎn)狀一致。礦體主要由構(gòu)造蝕變巖、碎裂的石英二長斑巖和石英脈等所組成,金平均品位7.79 g/t。

      圖3 布東拉金礦礦脈野外及鏡下特征Fig.3 Field and miscroscopic photographs of Budongla gold deposit

      1.3 礦石特征

      布東拉金礦的礦石類型分為石英脈型(圖3c)和蝕變巖型(圖3d)2 類。石英脈型金礦石為含硫化物石英脈,蝕變巖型金礦石是強烈黃鐵絹英巖化的構(gòu)造蝕變巖,2 種類型金礦石緊密共生。礦石中,主要金屬礦物有黃鐵礦(圖3e、f)、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦,以及自然金(圖3e、f);主要非金屬礦物為石英、長石,其次為絹云母及碳酸鹽礦物等。自然金主要存在2 種賦存狀態(tài):一種為肉眼可見的“明金”(圖3c),粒徑一般為0.05~1 mm,呈不規(guī)則粒狀,星點狀,賦存于石英脈、黏土礦物和黃鐵礦的裂隙;另一種為肉眼“不可見金”,主要以顯微包裹體的形式產(chǎn)于黃鐵礦等金屬硫化物中??傮w來看,金主要以獨立礦物出現(xiàn),分布不均勻,但有局部集中的現(xiàn)象。礦石結(jié)構(gòu)主要為自形粒狀結(jié)構(gòu)、他形晶粒狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、交代溶蝕結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)以及交代殘余結(jié)構(gòu)等。壓碎結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為早期晶出的黃鐵礦在構(gòu)造應(yīng)力作用影響下顆粒產(chǎn)生碎裂或碎?;唤淮芪g結(jié)構(gòu)則主要體現(xiàn)在黃銅礦溶蝕并交代早期黃鐵礦等。礦石構(gòu)造有塊狀、脈狀、網(wǎng)脈狀和浸染狀構(gòu)造。

      1.4 成礦階段劃分

      根據(jù)礦物共生組合特征和脈體穿切關(guān)系等特征,將布東拉金礦床的熱液蝕變礦化過程劃分為3個階段(表1):①石英-自然金-黃鐵礦階段(S1):形成白色粗粒石英及少量顆粒粗大、自形程度較高的黃鐵礦,黃鐵礦呈星散浸染狀或團塊狀分布在石英中,圍巖遭受不同程度的蝕變,普遍出現(xiàn)絹云母化、硅化、綠泥石化及少量黃鐵礦化等,該階段金的礦化作用較弱;②石英-自然金-多金屬硫化物階段(S2):該階段發(fā)育大量石英、黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦和閃鋅礦,其中石英呈灰白色或淺黃色,細粒狀,以細脈狀或網(wǎng)脈狀分布于構(gòu)造破碎帶中,黃鐵礦以他形細粒狀為主,呈星散浸染狀或細脈狀分布,該階段是金的主要礦化階段;③石英-碳酸鹽礦物階段(S3):成礦元素在前2 個階段大量沉淀,溶液中成礦元素相對濃度不高,因此,該階段主要沉淀細脈狀石英和方解石等,金礦化較弱。

      2 采樣與分析測試方法

      在詳細礦化階段和脈體關(guān)系研究的基礎(chǔ)上,對布東拉金礦W-Ⅰ號和E-Ⅲ號2個主礦體的含金石英脈進行了系統(tǒng)采樣,制備測溫片29 片。顯微鏡下鑒定后,選取了其中15 片進行顯微測溫和激光拉曼分析。此外,挑選8 件含金石英脈中石英單礦物進行群包裹體H-O 同位素測試,挑選3 件含金石英脈中石英單礦物進行包裹體氣相、液相成分測試。

      巖相學(xué)觀察分析在自然資源部沉積盆地與油氣資源重點實驗室(中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心)完成,使用的儀器為Olympus BX 51 型顯微鏡。單個包裹體顯微測溫在地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室(中國地質(zhì)大學(xué)(武漢))完成,儀器為Olympus BX 51 型 顯 微 鏡 和Linkam MDS 600 型 冷熱臺,測試溫度范圍為-196~600℃,當實驗溫度低于31℃,誤差為±0.2℃;31~300℃時,誤差為±1℃;高于300℃時,誤差為±2℃。激光拉曼成分測試工作在地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室(中國地質(zhì)大學(xué)(武漢))完成,激光拉曼光譜儀型號為Renishaw RM-1000,光源為氬離子激光器,激光功率20 mW,束斑為1 μm,波長514.5 nm。單礦物分選和測溫片制備在武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司完成,挑選粒度為20~40 目。石英H-O 同位素測試工作在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心采用MAT-253質(zhì)譜儀完成,測試結(jié)果以V-SMOW 標準給出,測試精度為±1‰(D)和±0.2‰(18O)。群包裹體的氣、液相成分分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試中心分別采用PE.Clarus600 氣相色譜儀和DIONEX-500離子色譜儀完成。

      表1 布東拉金礦床成礦階段及礦物共生組合表Table 1 Paragenetic association of minerals of Budongla gold deposit

      本流體包裹體測溫對象為石英中的原生包裹體。測試前用純H2O 及25%的H2O-CO2包裹體(標樣)對儀器進行系統(tǒng)校正。顯微測溫按照先冷凍后均一的順序進行。為防止冷凍過程中亞穩(wěn)定平衡狀態(tài)現(xiàn)象的發(fā)生,先對包裹體迅速降溫至過冷卻狀態(tài)(-70~-90℃),流體相全部凝固,恒溫穩(wěn)定1~2 min,再逐漸緩慢回溫,升溫速率通常控制10℃/min以內(nèi),每升高10℃暫停一次并認真觀察相態(tài)變化,當接近冰點溫度時,恒溫1~2 min,待系統(tǒng)穩(wěn)定再升溫,回溫速率控制在約0.1℃/min,記錄最后一塊冰晶恰好全部融化時的溫度,獲得冰點溫度(tm,ice);此后繼續(xù)緩慢加熱,當加熱接近均一時,恒溫3~5 min,待系統(tǒng)穩(wěn)定再升溫,升溫速率降至1℃/min,記錄氣液兩相均一時的溫度,獲得均一溫度(th)。

      顯微激光拉曼、同位素測試具體的方法和過程參見文獻(曹曉峰等,2009;劉洪等,2012;肖萬峰等,2017)。

      3 分析結(jié)果及數(shù)據(jù)處理

      3.1 流體包裹體巖相學(xué)特征

      布東拉金礦床含金石英脈中的流體包裹體極為發(fā)育,包含原生流體包裹體和次生流體包裹體。原生流體包裹體(圖4a~f)呈孤立、群狀生長在石英礦物內(nèi)部,或呈鏈狀生長在石英礦物環(huán)帶中,形態(tài)大小各異;次生流體包裹體(圖4f~i)呈鏈狀穿插石英礦物顆粒。

      室溫條件下,按照包裹體的相態(tài)類型,將布東拉金礦床含金石英脈中的原生流體包裹體劃分為3 種類型:富液兩相流體包裹體(Ⅰ型)(圖4a~e):該類型包裹體在礦區(qū)含金石英脈中大量可見,約占75%以上,多呈負晶形、橢圓形、三角狀、長條狀以及不規(guī)則狀等,大小1~10 μm 不等,多集中在2~5 μm,氣相分數(shù)約為10%~30%,均一過程中氣泡逐漸變小最終消失,均一到液相;富氣兩相流體包裹體(Ⅱ型)(圖4d):此類包裹體較為少見,約占包裹體總數(shù)的15%,多呈方形,大小約為5 μm,氣相分數(shù)約占50%~60%或更高,均一過程中氣泡逐漸變大最終液相消失,均一到氣相;純水液相包裹體(Ⅲ型)(圖4a):此類包裹體較為少見,該類包裹體約占10%,呈均一的液相,包裹體體積較小,大部分直徑小于3 μm,升降溫過程中無明顯變化,由于個體較小很難觀測。整體而言,本礦床石英中的原生流體包裹體以群狀、孤立狀、環(huán)帶鏈狀分布為主,形態(tài)上整體較為規(guī)則,以橢圓狀、短柱狀為主。部分包裹體由于受到后期破壞,呈不規(guī)則狀、拉長狀、“卡脖子”等現(xiàn)象,該類包裹體體系收到了破壞,此類包裹體未用于本次流體包裹體研究。

      3.2 流體包裹體顯微測溫

      在詳細巖相學(xué)觀測的基礎(chǔ)上,通過顯微測溫實驗得到不同類型流體包裹體的冰點溫度(tm,ice)、完全均一溫度(th)等數(shù)據(jù),然后由所測得的參數(shù)計算求得流體包裹體的鹽度、密度、壓力等參數(shù)。布東拉金礦床各階段石英脈中測溫片中流體包裹體的顯微測溫結(jié)果見表2、圖5。

      均一溫度:石英-自然金-黃鐵礦階段(S1)流體包裹體均一溫度范圍為:268.5~361.1℃,集中在330~350℃,加權(quán)平均值:338.2℃,Ⅰ型、Ⅱ型包裹體的均一溫度相似,測溫數(shù)據(jù)具有近正態(tài)分布特征(表2,圖5a);石英-自然金-多金屬硫化物階段(S2)流體包裹體的均一溫度為260.8~347.0℃,集中在300~320℃,加權(quán)平均值:309.1℃,較前一階段略低,測試數(shù)據(jù)服從近似的正態(tài)分布(表2,圖5b);石英-碳酸鹽礦物階段(S3)包裹體均一溫度為187.5~265.8℃,集中在210~230℃,加權(quán)平均值為222.7℃(表2,圖5c),均一溫度低于前兩個階段。此外,S1 和S2 階段的單個石英礦物顆粒中同時出現(xiàn)不同類型、不同填充度的流體包裹體,且它們的均一溫度范圍相近(圖6a、c,表2),說明流體包裹體形成于非均一的流體介質(zhì)條件,指示流體沸騰作用的存在,即S1 和S2 兩個階段的流體包裹體均為沸騰包裹體,這兩個階段的均一溫度能大致代表流體包裹體捕獲時的成礦溫度(Roedder,1984;盧煥章等,2004)。

      鹽度:流體包裹體的鹽度是基于冰點溫度與Na-Cl 含量之間的關(guān)系計算得到的。采用公式為:WNaCl%=-1.78tm,ice+4.42×10-2tm,ice2-5.57×10-4tm,ice3(tm,ice>-21.2℃)(Hall et al., 1988)。石英-自然金-黃鐵礦階段(S1)流體鹽度w(NaCleq)為3.6%~13.6%,w(NaCleq)集中在7.0%~9.0%,w(NaCleq)加權(quán)平均值為7.8%,具有近正態(tài)分布特征(表2,圖5b);石英-自然金-多金屬硫化物階段(S2)流體w(NaCleq)為0.2%~8.3%,w(NaCleq)峰值為3.0%~7.0%,w(NaCleq)加權(quán)平均值為5.7%,具有近正態(tài)分布特征(表2,圖5d),較前一階段流體鹽度降低;石英-碳酸鹽礦物階段(S3)流體w(NaCleq)為0.7%~5.0%,w(NaCleq)集中在2.0%~3.0%,w(NaCleq)加權(quán)平均值為2.6%(表2,圖5f),在第3個階段中,流體鹽度最低。

      圖4 布東拉金礦床石英脈中流體包裹體的顯微照片F(xiàn)ig.4 Microphotographs of fluid inclusions in quartz veins from the Budongla gold deposit

      3.3 流體包裹體成分分析

      (1)顯微激光拉曼光譜分析

      在巖相學(xué)觀察的基礎(chǔ)上,作者對不同階段的流體包裹體進行了氣、液相成分的激光拉曼分析,測試結(jié)果詳見圖6,表3。

      石英-自然金-黃鐵礦階段(S1)流體包裹體的液相中可見清晰的H2O 譜峰(表3,圖6a),未見其他元素明顯的譜峰,而該階段流體包裹體氣相中還測得一些CO2、SO2和CH4譜峰(表3,圖6b)。石英-自然金-多金屬硫化物階段(S2)流體包裹體的拉曼光譜圖顯示(表3,圖6c、d),該階段流體包裹體液相主要出現(xiàn)H2O(表3, 圖6c),氣相中包含CO2和SO2譜峰(表3,圖6d)。石英-碳酸鹽礦物階段(S3)流體包裹體的液相中發(fā)現(xiàn)了H2O 的譜峰(表3,圖6e),氣相中也偶見CO2、SO2和CH4譜峰(表3,圖6f),但與前2 個階段相比,S3 階段的SO2和CH4譜峰更少見,強度也更弱,表明該階段流體中的CO2、SO2和CH4等成分較前2 個階段明顯減少。

      表2 布東拉金礦床流體包裹體顯微測溫結(jié)果統(tǒng)計表Table 2 Microthermometric results of fluid inclusions from the Budongla gold deposit

      (2)群體包裹體成分分析

      4 件含金石英脈群體包裹體成分測試的結(jié)果見表4、表5。

      圖5 布東拉金礦床流體包裹體均一溫度(a、c、e)、鹽度(b、d、f)直方圖Fig.5 Histograms showing homogenization temperatures(left)and salinities(right)for fluid inclusions from the Budongla gold deposit

      圖6 布東拉金礦床包裹體激光拉曼光譜Fig.6 Laser Raman spectra of fluid inclusions from the Budongla gold deposit

      表3 布東拉金礦床給類型包裹體的拉曼光譜特征Table 3 Raman spectra of fluid inclusions from the Budongla gold deposit

      流體包裹體成分分析表明,布東拉金礦床成礦流體應(yīng)該為含CO2、SO2、N2、CH4的NaCl-CaSO4-H2O體系流體。

      3.4 H、O同位素特征

      對布東拉金礦床8 件含金石英脈樣品進行H、O同位素測試,并利用Clayton 等(1972)的石英-水同位素分餾方程103ln αSiO2-H2O=3.38×106T-2-3.40(T=473~773 K)(式中,α 是分餾作用系數(shù),T為絕對溫度值,單位為K)將δ18OSiO2換算成δ18OH2O,其中,平衡溫度取各階段流體包裹體均一溫度的加權(quán)平均值,結(jié)果如表5 所示,石英-自然金-黃鐵礦階段(S1)δDH2O值為-99.7‰~-95.8‰,極差3.9‰,均值-97.2‰,δ18OH2O值為3.86‰~5.06‰,極差1.20‰,均值4.56‰(表6,圖7);石英-自然金-多金屬硫化物階段(S2)δDH2O值為-100.1‰~-90.7‰,極差9.4‰,均 值- 96.5‰,δ18OH2O值 為1.73‰~3.33‰,極 差1.60‰,均值2.70‰(表6,圖7)。石英-碳酸鹽礦物階段(S3)δDH2O值為-101.3‰~-98.1‰,極差3.2‰,均值-99.7‰,δ18OH2O值為-0.05‰~-0.75‰,極差0.70‰,均值-0.40‰(表6,圖7)。

      表4 布東拉金礦床流體包裹體液相成分Table 4 Liquid compositions of fluid inclusions from the Budongla gold deposit

      表5 布東拉金礦床流體包裹體氣相成分Table 5 Gas compositions of fluid inclusions from the Budongla gold deposit

      表6 布東拉金礦床石英及其流體包裹體水的δ18O-δD同位素組成Table 6 δ18O-δD isotopes of quartz and fluid inclusions from the Budongla gold deposit

      4 討 論

      4.1 成礦流體來源

      布東拉金礦床各階段成礦流體為中低溫、低鹽度,含少量CO2、SO2、N2、CH4的NaCl-CaSO4-H2O 體系流體,與高溫、高鹽度和高CO2含量為特征的巖漿熱液流體(陳衍景等,2007)差別較大,并與中低溫、中低鹽度和低CO2含量的地下熱水流體(改造熱液)的特征(陳衍景等,2007)相似。在流體成分上,巖漿流體一般Na+/K+<2,Na+/(Mg2++Ca2+)>4,若Na+/K+>10,Na+/(Mg2++Ca2+)<1.5 的成礦流體通常被認為是地下熱水流體,而沉積型或者層控型熱液則介于二者之間(Roedder等,1972;張德會等,1998)。布東拉金礦Na+/K+為11.74~13.14,Na+/(Mg2++Ca2+)質(zhì)量比值為0.57~1.59,具有淺成低溫?zé)嵋毫黧w特征。各成礦階段石英脈的δDH2O值(-101.3%~-90.7%),明顯低于巖漿去氣流體等巖漿水(Taylor, 1974; Hedenquist et al.,1994),而與西藏地?zé)崴ㄠ嵤甾サ龋?982)相當,表明成礦流體應(yīng)該與地下熱水具有較為密切的聯(lián)系。而各階段成礦流體的氧同位素值(δ18OH2O)相比西藏地?zé)崴黠@偏高,可能是初始流體有巖漿水加入的緣故。在δ18OH2O-δDH2O圖解(圖7)中,布東拉金礦的投影點均落在巖漿去氣水和大氣降水(地下水)之間的低硫型淺成低溫?zé)嵋簠^(qū)域及附近,隨著成礦階段的演化,還具有向西藏地?zé)崴较蚱频内厔荨Mㄟ^區(qū)域?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn),本礦床與岡底斯帶上已發(fā)現(xiàn)的羅布真(劉洪等,2020)、弄如日(劉云飛等,2011)和斯弄多(李海峰等,2017)等典型淺成低溫?zé)嵋旱V床的成礦流體一致具有遠離巖漿水而靠近地下熱水的特征(圖7)。以上信息表明,本礦床的成礦流體主要為賦存于斷裂中的地下熱水,并有少量巖漿水的加入。

      4.2 成礦流體性質(zhì)

      圖7 布東拉金礦成礦流體的δ18OH2O-δDH2O圖解(i據(jù)Hedenquist et al.,1994;ii 據(jù)Taylor,1974;iii據(jù)鄭淑蕙等,1982;iv據(jù)劉洪等,2020;v據(jù)劉云飛等,2011;vi據(jù)李海峰等,2017)Fig.7 Plot of δ18OH2O-δDH2O of ore-forming fluid from the Budongla gold deposit(i after Hedenquist et al.,1994;ii afte Taylor,1974;iii after Zheng et al.,1982;iv after Liu et al.,2020;v after Liu et al.,2011;vi after Li et al.,2017)

      熱液流體的密度、壓力與溫度、鹽度存在函數(shù)關(guān)系(圖8, Bodnar, 1983),因而通過測得的溫度和鹽度可計算獲得流體密度。S1 階段含金石英脈中流體包裹體類型以富液兩相流體包裹體為主,還存在部分富氣兩相流體包裹體、純液相包裹體,其均一溫度集中范圍為330~350℃(平均338.2℃)(圖5a),鹽度w(NaCleq)集中范圍為9.0%~11.0%(平均:9.8%)(圖5b),投圖得到該階段流體的密度集中范圍為0.82~0.86 g/cm3(圖5a),壓力的集中范圍為(100~140)×105Pa(圖8b)。S2 階段含金石英脈中的流體包裹體主要類型與S1 階段相同,但該階段流體包裹體均一溫度集中值、鹽度集中值和壓力集中值均有所降低(300~309.1℃,7.0%~9.0%,(70~120)×105Pa)(圖5c、d, 圖8a、b),密度變化不大0.80~0.85 g/cm3(平均0.85 g/cm3)(圖8a)。相對前2 個階段,S3 階段石英脈中流體溫度集中值、鹽度w(NaCleq)集中值和壓力集中值明顯降低(210~230℃,2.0%~3.0%,(50~80)×105Pa)(圖5e、f, 圖8a、b),而密度值略有上升(0.84~0.90 g/cm3)(圖8a)。

      本礦床受控于斷裂構(gòu)造,容礦構(gòu)造中存在熱液角礫巖,顯示成礦時應(yīng)為張性的開放環(huán)境,因此,本礦床各階段的壓力應(yīng)更接近于靜水壓力。按開放體系靜水壓力的地壓梯度1.0×107Pa/km 換算,該礦床各階段脈體的形成深度應(yīng)該比較淺,從早到晚,3個階段脈體形成深度為:1.00~1.40 km、0.70~1.20 km 和0.50~0.80 km。在成分方面,S1 和S2 階段成礦流體的液相中含有Na+、Ca2+、Cl-和SO42-等離子,氣相中含有少量CO2、SO2、N2和CH4等,S3 階段成礦流體基本上不含CO2、SO2、N2和CH4等氣體。整體看來,布東拉金礦成礦流體屬中低溫、低鹽度、低密度、含CO2、SO2、N2、CH4的NaCl-CaSO4-H2O 體系的淺成熱水流體,具有典型淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床成礦流體(陳衍景等, 1992; Groves et al., 1998)的特征。

      圖8 藏北布東拉金礦床鹽度-均一溫度圖(a,底圖據(jù)Bodnar,1983)和鹽度-均一壓力圖(b,底圖據(jù)Bodnar et al.,1985,)Fig.8 The salinity-homogenization temperature-homogenization pressure diagram of the Budongla gold depost in northern Tibet(a,base map after Bodnar,1983;b,base map after Bodnar,1985)

      4.3 成礦流體演化

      一般來說,流體從深部到淺部運移,構(gòu)造環(huán)境的改變,流體混合、沸騰或水巖反應(yīng)等引起的熱液物理化學(xué)條件變化都可能導(dǎo)致含金流體的溶解度降低,發(fā)生金的沉淀,形成金礦體(陳衍景等, 2007)。溫度、壓力對超臨界態(tài)硫化物飽和熱液中金溶解度的影響尤為明顯,溫度降低100℃或壓力降低100 MPa均能導(dǎo)致其中90%以上的金沉淀,這是導(dǎo)致熱液金礦床中金沉淀的主要機制(Benning et al., 1996;Loucks et al.,1999)。從主成礦階段(S1、S2)到成礦期后(S3),流體的溫度、鹽度明顯降低,前文已分析,S1 和S2 階段的流體包裹體為不均一捕獲的沸騰包裹體,因此,筆者認為成礦流體沿斷裂向上運移過程中,從封閉體系進入開放體系迅速減壓沸騰可能是布東拉金礦床中主成礦階段(S1 和S2 階段)金沉淀的最主要原因。

      流體運移過程中,環(huán)境突變減壓沸騰導(dǎo)致CO2、SO2、N2和CH4等氣體大量逃逸,并促使大量成礦物質(zhì)(自然金)及金屬硫化物(黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等)在有利的導(dǎo)礦-容礦構(gòu)造中快速沉淀,結(jié)晶成礦:在S1 階段主要形成自然金及粗粒的黃鐵礦、方鉛礦;在S2 階段主要形成自然金(顯微包裹體金)及細粒的多金屬硫化物(黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等)。同時,含金熱液沿著斷裂構(gòu)造運移過程中與圍巖發(fā)生反應(yīng),致使圍巖中原來的礦物組合轉(zhuǎn)變?yōu)楦臃€(wěn)定的礦物組合,在礦體兩側(cè)因熱液交代作用形成礦化蝕變帶,蝕變類型包括硅化、絹云母化、黃鐵礦化、綠泥石化。隨著含礦熱液中成礦物質(zhì)及金屬硫化物的大量析出,同時伴隨著大氣降水的加入,流體溫度、鹽度以及CO2、SO2、N2和CH4等氣體含量迅速降低,金的成礦作用隨之結(jié)束,進入石英-碳酸鹽礦物階段(S3),形成大量石英-方解石脈。

      5 結(jié) 論

      (1)布東拉金礦床含礦石英脈中存在3 種類型的流體包裹體,即富液兩相流體包裹體、富氣兩相流體包裹和純液相流體包裹體,并以富液兩相流體包裹體為主。

      (2)布東拉金礦的成礦過程可分為石英-自然金-黃鐵礦階段(S1)、石英-自然金-多金屬硫化物階段(S2)和石英-碳酸鹽礦物階段(S3):S1階段流體均一溫度為330~350℃,鹽度w(NaCleq)為9.0%~11.0%,密度0.82~0.86 g/cm3,壓力為(100~140)×105Pa,深度為1.00~1.40 km;S2 階 段 流 體 均 一 溫 度 為300~309.1℃,鹽度w(NaCleq)為7.0%~9.0%,密度為0.80~0.85 g/cm3,壓力為(70~120)×105Pa,深度為0.70~1.20 km;S3 階段流體均一溫度為210~230℃,鹽度w(NaCleq)為2.0%~3.0%,密度為0.84~0.90 g/cm3,壓力為(50~80)×105Pa,深度為0.50~0.80 km。

      (3)布東拉金礦床的成礦流體屬中低溫、低鹽度、低 密 度、含 少 量CO2、SO2、N2、CH4的NaCl-CaSO4-H2O 體系的淺成地下熱水,表明該礦床應(yīng)屬于淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床。

      (4)布東拉金礦床嚴格受斷裂控制,成礦流體沿著斷裂從深部向淺部逐漸運移,從封閉體系進入開放體系中發(fā)生減壓沸騰,是導(dǎo)致成礦物質(zhì)在有利構(gòu)造中沉淀成礦的主要機制。

      致 謝本文在實驗測試過程中得到了內(nèi)蒙古科技大學(xué)胡慶成副教授的幫助,并與中國地質(zhì)大學(xué)(北京)舒啟海副教授、中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)胡新露副教授、長安大學(xué)劉艷榮副教授和中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心黃勇工程師進行了有益的探討,西藏地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)大隊劉朝強高級工程師、李彥波高級工程師、姚博工程師、劉華東工程師等多位專家在野外調(diào)查和資料收集等方面提供了幫助,在此一并表示衷心的感謝。

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