新疆薩熱闊布金礦床流體包裹體研究

趙興展，鄧小華，張靜，祝新友，何西恒，舒磊

摘 要：礦床石英脈中發(fā)育3種類型的流體包裹體：C型、PC型及W型包裹體。測溫結(jié)果顯示：早階段C型包裹體均一溫度為340℃～480℃，鹽度為6.1%～9.1%NaCleqv;中階段3種類型的包裹體均發(fā)育，均一溫度為220℃～460℃，鹽度5%～15.2%NaCleqv;晚階段只發(fā)育“W”型包裹體，均一溫度為140℃～300℃，鹽度為1.1%～8.1%NaCleqv。薩熱闊布金礦床受阿巴宮斷裂構(gòu)造控制，整體呈脈狀產(chǎn)于韌性剪切帶內(nèi)，流體以中-低溫、低鹽度、富CO2為特征，與造山型礦床的流體特征十分相似，因此認(rèn)為薩熱闊布金礦為造山型金礦床。

關(guān)鍵詞：阿爾泰;薩熱闊布;流體包裹體;造山型金礦

中亞造山帶是地球上最大的增生型造山帶之一[1]，其復(fù)雜而漫長的地質(zhì)構(gòu)造活動，為許多重要金礦床的形成提供了良好的條件[2-4]。阿爾泰造山帶南緣作為中亞造山帶重要的組成部分，也是我國新疆北部許多金礦床的重要產(chǎn)地，在額爾齊斯構(gòu)造斷裂帶分布有多拉納薩依、賽都、薩爾布拉克、薩熱闊布等金礦床[5]。其中薩熱闊布金礦床位于新疆北部阿爾泰南緣的克蘭火山-沉積盆地內(nèi)，礦體呈脈狀產(chǎn)于康布鐵堡組上亞組的第二巖性段中，容礦圍巖為鐵錳質(zhì)大理巖和綠泥石黑云母石英片巖。前人對礦床地質(zhì)、圍巖蝕變、同位素地球化學(xué)及年代學(xué)等已做過系統(tǒng)研究，關(guān)于礦床類型存在以下幾種觀點(diǎn)：①火山噴流沉積型金礦床[6];②構(gòu)造蝕變巖型金礦床[7];③斷裂變質(zhì)巖型礦床[8];④造山型金礦床[5， 9-11]。本文在野外工作和巖相學(xué)基礎(chǔ)上，通過顯微測溫和激光拉曼光譜分析技術(shù)對礦床不同成礦階段脈石英中流體包裹體的熱力學(xué)和成分特征進(jìn)行研究，探討成礦流體性質(zhì)，厘定礦床成因類型，為該區(qū)域進(jìn)一步礦產(chǎn)勘查提供依據(jù)。

1? 區(qū)域地質(zhì)背景

薩熱闊布金礦床位于阿爾泰造山帶南緣的克蘭火山沉積盆地內(nèi)（圖1），區(qū)內(nèi)出露有中—上志留統(tǒng)庫魯姆提組、下泥盆統(tǒng)康布鐵堡組及中泥盆統(tǒng)阿爾泰組。庫魯姆提組為一套混合巖、片麻巖夾變質(zhì)砂巖、片巖組合;康布鐵堡組為一套海相中酸性火山-火山碎屑巖、陸源碎屑沉積巖-碳酸鹽建造，與下伏庫魯姆提組呈斷裂接觸關(guān)系[5];阿勒泰組為一套變質(zhì)粉砂巖、變質(zhì)砂巖、云母石英片巖及千枚巖組合。在該區(qū)域地質(zhì)史上存在多次變質(zhì)和巖漿侵入活動，變質(zhì)程度可達(dá)中級綠片巖相，特征變質(zhì)礦物為一套黑云母-綠泥石-綠簾石-陽起石-角閃石礦物組合，區(qū)內(nèi)巖漿巖的形成時代主要集中在泥盆紀(jì)和石炭紀(jì)，另外還發(fā)現(xiàn)有奧陶紀(jì)、二疊紀(jì)、三疊紀(jì)和侏羅紀(jì)中酸性侵入巖。

克蘭盆地主構(gòu)造線呈NW向，以阿勒泰復(fù)式向斜為主體，軸長50 km，軸面傾向NE向，傾角50°～70°，北東翼倒轉(zhuǎn)，南西翼正常，向斜核部主要發(fā)育中泥盆阿勒泰鎮(zhèn)組，向斜兩翼依次為康布鐵堡組和庫姆提組?？颂m盆地在構(gòu)造上主要受NW向延伸的阿巴宮-庫爾提斯斷裂控制。區(qū)內(nèi)還分布有可可塔勒鉛鋅礦、烏拉斯溝銅礦、鐵木爾特鉛鋅礦、蒙庫鐵礦等礦床，在空間分布和礦床成因上與阿巴宮斷裂構(gòu)造有密切聯(lián)系。

2? 礦床地質(zhì)

礦床在構(gòu)造上主要受NW向阿巴宮斷裂控制，賦礦地層康布鐵堡組為一套綠片巖相的流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、火山碎屑巖夾碳酸巖建造，由上而下可細(xì)分為3個巖性段，薩熱闊布金礦床則產(chǎn)于康布鐵堡組上亞組第二巖性段內(nèi)（圖2），主礦體位于大理巖及上下盤的綠泥石黑云母片巖和變鈣質(zhì)砂巖、鐵錳質(zhì)大理巖中，賦礦圍巖為鐵錳質(zhì)大理巖和綠泥石黑云母石英片巖[10]。礦床的控礦構(gòu)造包括NW向阿巴宮斷裂和克因?qū)m斷裂，二者均為壓剪性斷裂。容礦斷裂形成于控礦斷裂剪切帶的變形期，且在控礦構(gòu)造內(nèi)呈右行雁行排列。

礦床目前圈定的礦體有5條，主要呈透鏡狀或脈狀產(chǎn)出，大致呈右行雁列展布，其儲量占總儲量的95%以上，其中1號礦體是最大的金礦體，位于礦區(qū)NE走向倒轉(zhuǎn)復(fù)向斜南翼1號成礦帶的中心部位，礦體長約462 m，厚1.85～3.32 m，，金品位為1.2～16.57 g/t，平均品位3.68 g/t。1號礦體又包含5條次級礦脈，其中1-1號礦脈呈脈狀產(chǎn)出，傾向45°～55°，傾角71°～80°，沿走向和傾向有分支復(fù)合現(xiàn)象，礦體出露地表以上的長度約180 m，地表以下礦脈長度約560 m，厚度約0.29～5.97 m，金品位達(dá)7.67 g/t。1-2號礦體是第二大礦體，位于Ⅰ-1號礦體的東南部，礦體長120 m，控制深度約為380 m，厚約0.39～3.00 m，金品位達(dá)2.9～11.26 g/t（平均為4.28 g/t）（圖3）。

礦床圍巖蝕變十分發(fā)育，主要包括黃鐵礦化、綠泥石化、硅化、矽卡巖化、碳酸鹽化等，礦石礦物主要為黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、自然金、銀金礦、自然鉍等;脈石礦物主要為石英、綠泥石、綠簾石、石榴子石、角閃石、黑云母、方解石、螢石、電氣石及少量粘土礦物等。礦石構(gòu)造主要為脈狀、條帶狀、塊狀、浸染狀構(gòu)造，礦石結(jié)構(gòu)呈他形粒狀、自形-半自形、脈狀-細(xì)脈狀結(jié)構(gòu)等。

據(jù)野外現(xiàn)象、鏡下觀察和礦物組合等將礦化分為3個成礦階段。①較干凈的石英-黃鐵礦階段。此階段的石英脈為乳白色干凈石英脈，含少量硫化物（圖4-a， d）;②多金屬硫化物-石英階段。手標(biāo)本及鏡下可見黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦等金屬礦物與石英、螢石、綠泥石等脈石礦物共生（圖4-b， e）;③碳酸鹽-石英-黃鐵礦階段（圖4-c， f）。

3? 流體包裹體研究

3.1? 樣品準(zhǔn)備與分析方法

本文包裹體樣品主要采自脈狀礦體石英，石英呈角礫狀、脈狀，部分帶有硫化物或與圍巖穿插。據(jù)野外地質(zhì)觀察和鏡下巖相學(xué)研究，將3個階段的16件樣品磨制成薄片進(jìn)行鏡下巖相學(xué)和流體包裹體研究，并選擇有代表性的包裹體薄片進(jìn)行激光拉曼光譜分析和冷熱臺顯微測溫。

包裹體顯微測溫工作在北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限責(zé)任公司完成，所用儀器為Linkam公司的THMS600型冷熱臺，測溫范圍為-196℃～600℃，流體包裹體測溫實(shí)驗(yàn)過程中的升溫速率一般為10 ℃/min，當(dāng)溫度接近冰點(diǎn)溫度、均一溫度、初熔溫度等臨界溫度點(diǎn)時，升溫速率調(diào)整為0.1～0.5 ℃/min。激光拉曼光譜分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，使用儀器為Renishaw RW-1000型激光拉曼光譜儀，采用514.5 nm的Ar院子激光束，輸出功率為20 mW，波數(shù)范圍為500～4 000 cm-1。

3.2? 流體包裹體巖相學(xué)研究

據(jù)鏡下巖相學(xué)觀察和包裹體在冷熱臺顯微測溫研究中相態(tài)的變化，將包裹體劃分為3種類型：CO2-H2O型包裹體（即C型）、純CO2包裹體（或PC型包裹體）及水溶液包裹體（W型）。其中C型包裹體分布較廣，在早階段和中階段的石英中均大量發(fā)育，中階段3種類型的包裹體都有發(fā)育，晚階段只發(fā)育W型包裹體（圖5）。

C型三相包裹體分布較廣泛，在早階段和中階段石英中都有大量產(chǎn)出，數(shù)量約為總數(shù)的50%，大小在4～30 μm之間，形狀為近圓形、橢圓形、負(fù)晶形和不規(guī)則狀，大多散亂分布，少數(shù)呈線狀排列或沿石英裂隙分布。

純CO2包裹體在早階段和中階段都有發(fā)育，大小約為4～25 μm，數(shù)量占總數(shù)的30%～35%，形狀多為橢圓形和負(fù)晶形，少數(shù)呈不規(guī)則狀，散亂分布。常溫下顏色較暗，呈黑或深棕色（圖6-d）。晚階段主要發(fā)育W型包裹體，大小為4～16 μm，形狀多見圓形、橢圓形。

3.3? 流體包裹體顯微測溫研究

對氣液兩相的水溶液包裹體，在測定其冰點(diǎn)后，利用冰點(diǎn)-鹽度關(guān)系表計算出對應(yīng)的鹽度[12];含CO2三相包裹體，首先測定CO2籠合物熔化的溫度，利用籠合物熔化溫度與鹽度的對應(yīng)關(guān)系表得到流體鹽度[13];對于純CO2型包裹體，先利用冷熱臺測溫得到CO2的初熔溫度和均一溫度，然后利用Flincor流體包裹體處理軟件求得成礦流體的密度[14]。詳細(xì)溫度統(tǒng)計數(shù)據(jù)可見圖6，7，表1。

早階段? ? 早階段包裹體類型主要為C型和PC型， C型包裹體的初熔溫度主要為–66.3℃～–56.5℃，當(dāng)包裹體中含有其他氣體時（如N2），初熔溫度會略低。CO2的籠合物熔化溫度為5.2℃～6.8℃，CO2部分均一溫度為9.6℃～25.0℃，完全均一溫度為340℃～480℃，鹽度約6.2%～9.1%NaCleqv;多數(shù)均一至液相，少量氣相均一。PC型包裹體常溫下為黑色、深褐色，降溫過程中會出現(xiàn)氣泡，包裹體初熔溫度在-69.2℃～-56.5℃之間，氣相在10.2℃～21.3℃達(dá)到部分均一，部分包裹體的部分均一溫度為-20.0℃，說明其成分除CO2之外，還含有其它氣體，激光拉曼光譜分析結(jié)果也證明了這一點(diǎn)。

中階段? ? 中階段3種類型的包裹體均有發(fā)育，此外還有少量S型包裹體。C型包裹體的初熔溫度大約為-61.3℃～-57.0℃，CO2籠合物熔化溫度為2.2℃～6.9℃，鹽度為6.0%～13.0%NaCleqv; CO2部分均一溫度為7.4℃～28.2℃，完全均一溫度為240℃～420℃，多數(shù)包裹體均一為液相，少數(shù)為氣相;部分在達(dá)到均一溫度前發(fā)生爆裂，爆裂溫度為285℃～330℃。W型包裹體的完全均一溫度為220℃～460℃，均一方式多為液相，冰點(diǎn)溫度-11.3℃～-3.0℃，鹽度5%～15.2%NaCleqv。

晚階段? ? 晚階段包裹體類型單一，只發(fā)育W型，常溫下為氣液兩相。冰點(diǎn)溫度為-5.2℃～-0.5℃，鹽度為1.1%～8.1%NaCleqv;完全均一溫度為140℃～300℃，均一方式為液相均一。

3.4? 激光拉曼光譜分析結(jié)果

激光拉曼光譜分析結(jié)果顯示，C型包裹體的液相成分均為H2O，氣相成分主要為CO2，此外還含少量N2（特征拉曼譜峰2 327 cm-1）（圖8-d），這驗(yàn)證了C型包裹體初熔溫度偏低的情況。PC型包裹體的主要成分為CO2，激光拉曼光譜圖中可見典型的CO2雙峰（圖8-a，b，d），W型包裹體的主要成分為H2O。另外，在激光拉曼光譜實(shí)驗(yàn)中，未見CH4等還原性氣體的典型譜峰，因此認(rèn)為礦床的成礦流體為NaCl-CO2-H2O體系。

3.5? 成礦深度估算

利用Flincor軟件中的公式來計算流體包裹體的捕獲壓力[14]。為減少N2等還原性氣體的影響，選取早階段初熔溫度為-59.0℃～-56.0℃的C型包裹體數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，得到包裹體捕獲壓力為145～400 MPa，且最高值約為最低值的2.8倍，這與中上部地殼巖石的密度值十分接近，因此流體壓力的最高值和最低值可分別代表靜巖和靜水壓力，靜巖壓力梯度以2.65g/cm3為標(biāo)準(zhǔn)，獲得壓力梯度值為26.5 MPa/km;靜水壓力梯度以海水密度1.03g/cm3為標(biāo)準(zhǔn)，壓力梯度值10 MPa/km，以此估算出流體包裹體捕獲深度約為15 km。同理估算出中階段流體包裹體的捕獲壓力為100～275 MPa，壓力最高值為最低值的2.75倍，捕獲深度約10 km。流體包裹體捕獲深度從早階段的15 km到中階段的10 km，說明在這一過程中地殼可能發(fā)生了快速隆升，而地殼隆升是由該地區(qū)強(qiáng)烈的碰撞造山作用所導(dǎo)致[2-3]。

4? 討論

4.1? 成礦流體特征及沉淀機(jī)制

流體包裹體研究表明，礦床含有3種類型的包裹體：即C型、PC型、W型。早、中、晚3階段包裹體的均一溫度分別為340℃～480℃、220℃～460℃、140℃～300℃，表明流體均一溫度呈逐漸降低的趨勢。而鹽度則呈先升高后降低，因此薩熱闊布金礦床的初始流體為富含CO2、中高溫度的熱液流體，隨溫度的下降和壓力的降低，流體從深部往淺部運(yùn)移過程中發(fā)生了流體的沸騰作用，使包括富CO2在內(nèi)的一部分揮發(fā)性氣體發(fā)生逃逸，演變?yōu)橹须A段中溫含富CO2和晚階段低溫、低鹽度富H2O貧CO2的流體。綜合來看，薩熱闊布金礦床成礦流體具中-低溫、低鹽度、富CO2的特點(diǎn)，這與造山型金礦床的典型特征相吻合。

薩熱闊布金礦床主成礦階段的流體包裹體十分發(fā)育，可同時觀察到3種類型的包裹體共生。在流體包裹體測溫過程中，可見同一包裹體群的多個包裹體的氣液比和類型不同的包裹體均一溫度接近，但均一方式不同，表明流體在成礦過程中可能發(fā)生了沸騰作用。當(dāng)?shù)V床構(gòu)造環(huán)境由擠壓向伸展轉(zhuǎn)換時，深部成礦流體沿斷裂形成的通道向上運(yùn)移，在運(yùn)移過程中由于溫度和深度逐漸降低，在流體壓力由靜巖壓力轉(zhuǎn)換為靜水壓力的過程中，流體發(fā)生沸騰或不混溶作用。沸騰作用使CO2等揮發(fā)分大量逃逸，導(dǎo)致流體鹽度增高，當(dāng)鹽度增大到一定程度可能會出現(xiàn)少量含子晶包裹體，另外，揮發(fā)分的大量逸出還會導(dǎo)致成礦流體pH值升高，氧化性降低，酸堿性的變化會破壞Au與HS-等離子形成的金絡(luò)合物的穩(wěn)定性，并使Au在流體的溶解度降低，促使金在有利部位快速沉淀并形成金礦體。

4.2? 礦床成因

前人對于礦床類型存在不同觀點(diǎn)：構(gòu)造蝕變巖型、火山噴流沉積型、斷裂變質(zhì)巖型、造山型[5-10]，其爭議的點(diǎn)聚焦于該礦床是同生礦床還是后生礦床。前人測得的康布鐵堡組形成年齡約為 400 Ma。而薩熱闊布的成礦年齡為213～212 Ma [10，15]，顯然成礦年齡比成巖年齡晚，可以排除同生礦床的可能。前人研究認(rèn)為，阿爾泰南緣至少存在3次區(qū)域構(gòu)造事件，獨(dú)居石U-Pb測年結(jié)果表明，第三期構(gòu)造變形發(fā)生在約270 Ma[16]，說明阿爾泰南緣在二疊紀(jì)仍處于俯沖-增生的構(gòu)造擠壓環(huán)境。前人測得區(qū)域變質(zhì)巖中獨(dú)居石變形年齡為280～240 Ma[17]，認(rèn)為區(qū)域峰期變質(zhì)年齡為二疊紀(jì)—早三疊世，而薩熱闊布成礦時代比變質(zhì)峰期滯后30～50 Ma，表明礦床成礦時代在區(qū)域變質(zhì)作用峰期之后，為陸陸碰撞造山體制的擠壓向伸展轉(zhuǎn)變期。阿爾泰造山帶發(fā)育大量具島弧特征的火山巖、基性侵入巖及同造山花崗巖，而這些巖石的形成年齡均在晚古生代，表明晚古生代該地區(qū)為陸殼增生強(qiáng)烈的洋陸俯沖構(gòu)造背景。晚石炭—早三疊世阿爾泰強(qiáng)烈的弧陸或陸陸碰撞造山運(yùn)動，導(dǎo)致大規(guī)模變質(zhì)變形作用，使得地層發(fā)生變質(zhì)脫揮發(fā)分作用，形成富含CO2的變質(zhì)流體。斷層被認(rèn)為是流體運(yùn)移的重要構(gòu)造，一些裂谷環(huán)境的張性斷裂甚至能夠切穿上地殼和上地幔，為深部流體的運(yùn)移提供通道。在變質(zhì)流體從深部向淺部運(yùn)移過程中發(fā)生流體沸騰，在運(yùn)移過程中與淺部流體混合，使成礦物質(zhì)開始沉淀，最終形成薩熱闊布金礦床。另外，薩熱闊布金礦床在構(gòu)造上嚴(yán)格受阿巴宮斷裂構(gòu)造控制且礦體多呈脈狀產(chǎn)出，成礦流體具中-低溫、低鹽度、富CO2的特征，這些都與造山型礦床典型特征十分貼合[18]，綜合考慮認(rèn)為，薩熱闊布金礦床應(yīng)屬造山型金礦床。

5? 結(jié)論

（1） 薩熱闊布金礦床中主要有3種類型的包裹體：C型、PC型、W型。早階段至晚階段流體包裹體均一溫度呈逐漸降低的趨勢，其對應(yīng)的鹽度呈先升高后降低的趨勢。總體來看，礦床的成礦流體以中-低溫、低鹽度、富CO2為特征，這與造山型礦床的流體特征十分接近。

（2） 薩熱闊布金礦床成礦時代晚于成巖時代，尾隨峰期區(qū)域變質(zhì)作用之后，為后生礦床。礦床形成的構(gòu)造背景為三疊紀(jì)碰撞造山體制，且礦體呈脈狀產(chǎn)出，嚴(yán)格受韌剪性斷裂構(gòu)造控制，綜上，薩熱闊布金礦床為造山型金礦床。

致謝：本文激光拉曼光譜實(shí)驗(yàn)工作得到了核工業(yè)北京地質(zhì)研究院邱林飛老師的指導(dǎo)，在此表示感謝！

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（1.School of Earth Sciences and Resources， China University of Geosciences （Beijing），Beijing，100083，China;

2.Hami Redstone Mining Co.， Ltd.， Hami，Xinjiang，839000，China;3.Beijing Institute of Mineral Geology Co.， Ltd.， Beijing，100012，China;4.MNR Key Laboratory of Gold Mineralization Process and Resource Utilization，Shandong Institute of Geological Sciences，Jinan，Shandong，250013，China）

Abstract：Three types of fluid inclusions are developed in the quartz veins of the deposit： C-type， PC-type and W-type inclusions. The temperature measurement results show that the homogenization temperature of C-type inclusions in the early stage is 340℃～480℃， and the salinity is 6.1%～9.1% NaCleqv; the three types of inclusions in the middle stage are all developed， and the homogenization temperature is 220℃～460℃， and the salinity is 5～15.2 NaCleqv; only W-shaped inclusions developed in the late stage， the homogenization temperature is 140℃～300℃， the salinity is 1.1～8.1NaCleqv， the Sarekuobu gold deposit is controlled by the Abagong fault structure， and the whole vein is produced in ductile shear. In the cut zone， the fluid is characterized by medium-low temperature， low salinity， and rich CO2， which is very similar to the fluid characteristics of orogenic deposits. Therefore， the Sarekuobu gold deposit is an orogenic gold deposit.

Key words：Altay; Sarekuobu; Fluid inclusion; Orogenic gold deposit