王 力，潘忠翠，孫麗偉

吉林大學地球科學學院，長春 130061

山東萊州新城金礦床流體包裹體

王 力，潘忠翠，孫麗偉

吉林大學地球科學學院，長春 130061

山東新城金礦是膠東焦家—新城成礦帶上重要的蝕變巖型金礦床。礦體主要賦存在焦家斷裂帶下盤靠近主裂面的黃鐵絹英巖和黃鐵絹英巖化碎裂巖內(nèi)，嚴格受焦家斷裂構造控制。礦石礦物主要有黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、自然金、銀金礦和輝銀礦等。區(qū)內(nèi)圍巖蝕變類型主要有黃鐵絹英巖化、絹英巖化、絹云母化、硅化、鉀化和碳酸鹽化等，且礦化主要與黃鐵絹英巖化和硅化關系密切。本次研究主要針對新城金礦床深部礦石中的流體包裹體進行了巖相學、顯微測溫、單個包裹體成分激光拉曼光譜及氫、氧同位素分析研究。研究表明：該礦床深部礦石中純CO2包裹體數(shù)量有明顯增加現(xiàn)象，同時發(fā)育含CO2包裹體和氣液兩相包裹體；成礦流體具有低鹽度（w（NaCl））（2.06%～10.24%）、低密度（0.54～0.97g/cm3）的特點；主成礦溫度為260～300℃，成礦壓力為65～113MPa，成礦深度為6.51～8.82km。成礦過程中流體經(jīng)歷了CO2－NaCl-H2O體系的不混溶作用。氫、氧同位素分析認為，成礦流體δDSMOW為－75.1‰～－61.4‰，δ18O水為4.80‰～6.40‰，并將新城金礦床與典型“焦家式”金礦床成礦流體特征及來源進行對比，認為新城金礦成礦流體主要以幔源流體為主。綜合研究表明，新城金礦床成因類型為幔源流體參與成礦的中溫熱液脈型金礦床。

流體包裹體；成礦流體；礦床成因；新城金礦；山東

0 引言

新城金礦床是焦家—新城成礦帶上的重要蝕變巖型金礦，屬于著名的“焦家式”金礦床。其礦區(qū)極值地理坐標為東經(jīng)120°08′07″—120°09′22″，北緯37°25′50″—37°26′08″。該礦床累計查明金資源儲量（111b）＋（122b）＋（331）＋（333）礦石量1 492萬t，Au金屬量為70 750kg。相對于在同一斷裂帶上的焦家金礦而言，前人對新城金礦床所做的研究主要集中在礦床地質(zhì)、控礦構造、圍巖蝕變、原生暈地球化學和找礦預測方面［1－6］，而對成礦流體特征方面的研究較少；且主要集中在淺部礦石中的成礦流體研究。另外對膠東地區(qū)，特別是膠西北地區(qū)金礦的成礦機理和礦床成因的認識仍處于爭論階段，有待進一步研究。為了系統(tǒng)研究新城金礦床深部成礦流體的性質(zhì)及演化，筆者對采集于新城金礦深部（－680 m中段）的礦石樣品進行了流體包裹體的顯微測溫、激光拉曼光譜分析，并結合氫氧同位素分析結果，探討新城金礦床成礦流體的性質(zhì)、來源和演化，以期為確定礦床成因類型提供理論依據(jù)。

1 礦區(qū)及礦床地質(zhì)特征

新城金礦床位于沂—沭深大斷裂帶東側，膠東隆起區(qū)西北部，棲霞復背斜北翼，龍口—萊州弧形斷裂的南西段焦家斷裂帶內(nèi)（圖1）。礦區(qū)內(nèi)出露地層比較單一，除廣泛發(fā)育的第四系以外，只有膠東群富陽組零星出露，巖性主要為條帶狀混合巖化斜長角閃巖。礦區(qū)構造主要是龍口—萊州弧形斷裂帶（焦家斷裂帶為其中的一段），該斷裂帶為一寬大的花崗質(zhì)巖石構造破碎帶，總體走向NE（圖1），傾向NW，傾角一般30°～45°（深部＜30°），局部可達60°～70°，上陡下緩。本次研究主要對主斷面及其下盤進行系統(tǒng)采樣（圖2）及野外編錄工作，井下觀察發(fā)現(xiàn)沿主斷層面發(fā)育2～40cm厚的斷層泥（圖2a），該斷裂在－680m中段177穿脈中并未被完全揭露，沿走向長約30km，寬50～200m，控制最大延伸925m。另外派生有不同級別、不同序次的斷裂構造，如望兒山斷裂、河西斷裂等。礦區(qū)巖漿巖主要有弱片麻狀玲瓏型黑云母二長花崗巖和郭家?guī)X型似斑狀花崗閃長巖。礦區(qū)內(nèi)脈巖有花崗閃長斑巖、花崗斑巖、閃長玢巖及煌斑巖類等，這些脈巖多受北北西向、北北東或北東向構造控制。其中煌斑巖和閃長玢巖與成礦關系密切，井下編錄發(fā)現(xiàn)，礦體一般與脈巖相伴產(chǎn)出，在煌斑巖中金礦化個別可達工業(yè)品位［7］?；桶邘r呈深黑色，暗色礦物以角閃石為主（圖2b），含量多且呈自形，巖石具斑狀結構，塊狀構造。閃長玢巖新鮮面灰色，斑狀結構（圖2c），塊狀構造，斑晶主要是角閃石，還有少量斜長石，斑晶的體積分數(shù)為30%，基質(zhì)為隱晶質(zhì)結構。

礦體主要賦存在焦家斷裂帶下盤靠近主裂面的黃鐵絹英巖和黃鐵絹英巖化碎裂巖內(nèi)，嚴格受焦家斷裂構造控制（圖3）。

區(qū)內(nèi)圍巖蝕變強烈，蝕變類型主要有黃鐵絹英巖化（圖2d，e）、絹英巖化、絹云母化、硅化、鉀化（圖2f）和碳酸鹽化等。沿主斷裂面兩側蝕變巖具明顯的分帶特征。以主斷裂面為界：上盤依次為絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖帶、絹英巖化花崗巖帶；下盤依次為糜棱巖、構造角礫巖（不連續(xù)）、黃鐵絹英巖化帶、黃鐵絹英巖質(zhì)碎裂巖帶和絹英巖化花崗閃長巖帶（圖3）。

圖1 新城金礦礦區(qū)地質(zhì)圖（底圖據(jù)文獻［7］修改）Fig.1 Geological map of Xincheng gold deposit（base map modified after reference［7］）

圖2 新城金礦礦區(qū)巖礦標本及顯微特征照片F(xiàn)ig.2 Rock and mineral specimens and photomicrographs of analyzed sample of Xincheng gold deposit

圖3 新城金礦床183’勘探線V號礦體剖面圖（底圖據(jù)文獻［5］修改）Fig.3 Geological section along 183’exploration line of the Xincheng gold deposit（base map modified after reference［5］）

新城金礦床主要由Ⅰ號和Ⅴ號礦體組成，礦體呈層狀－似層狀，總體走向NE37°，傾向NW，傾角30°±，向SW側伏，側伏角45°±。礦石礦物主要有黃鐵礦（圖2g，h，i）、黃銅礦（圖2g）、方鉛礦（2h）、閃鋅礦、自然金、銀金礦和輝銀礦等。脈石礦物主要有石英、長石、絹云母和碳酸鹽礦物等。自然金主要以晶隙金、裂隙金和包含金方式賦存于黃鐵礦、黃銅礦和石英中。Ⅰ號礦體平均品位2.86×10－6，Ⅴ號礦體平均品位2.71×10－6。新城金礦總累計查明金資源儲量（111b）＋（122b）＋（331）＋（333）礦石量1 492萬t，Au金屬量為70 750kg。礦石結構主要有粒狀結構、乳滴狀結構、填隙結構（圖2h，i）和交代結構（圖2g）等。礦石構造主要為團塊構造、浸染構造（圖2d，e）、細脈浸染構造、細脈構造、網(wǎng)脈構造和條帶構造等。

區(qū)內(nèi)主要有4個金礦化階段（圖4），由早至晚分別為：1）石英－鉀長石－粗粒黃鐵礦階段，該階段主要形成乳白色石英和鉀長石，金屬礦物較少，含有少量稀疏浸染狀且自形程度較好的粗粒黃鐵礦，黃鐵礦的較大顆粒一般為1～4mm（圖4a）；2）石英－絹云母－細粒黃鐵礦階段，該階段金屬礦物以黃鐵礦為主，含量有所增加，粒度大約為0.5～2mm，另外還有少量的黃銅礦和自然金等金屬礦物，石英多為灰白色，透明度較好，并伴有大量的絹云母出現(xiàn)（圖4b）；3）石英－多金屬硫化物階段，該階段主要礦物組合為黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦（圖4c）和自然金，此階段礦物多交代早期黃鐵礦或沿早期黃鐵礦的裂隙充填（圖2h）；4）石英－碳酸鹽階段，石英－碳酸鹽脈多穿切早階段形成的礦物（圖4d），幾乎不含礦，為成礦作用的尾聲。其中第2、3階段為主要的成礦階段。

2 流體包裹體

2.1 樣品特征與分析方法

樣品取自新城金礦床－680m標高的Ⅰ號和Ⅴ號礦體內(nèi)，巖性為礦化的黃鐵絹英巖（圖2d，e）。礦石呈淺灰綠色，變晶結構，塊狀構造，主要礦物組成為石英（約35%）、絹云母（30%）和長石（30%），少量稀疏浸染狀礦化（5%）。其中：石英為乳白色—灰色粒狀；絹云母呈灰綠—灰白色，絲絹光澤，以細小鱗片狀集合體形式存在；長石為灰白色—肉紅色，呈自形—半自形粒狀。將樣品磨制成厚度約0.25 mm的雙面拋光包體片，并選擇有代表性的包裹體進行顯微測溫和激光拉曼光譜分析。包裹體顯微測溫在吉林大學地質(zhì)流體實驗室完成。顯微冷熱臺為Linkam THMS 600型，可測溫度范圍為－196～600℃，系統(tǒng)校準采用國際純H2O標樣及鹽度（w（NaCl））為25%的 H2O-NaCl人造包裹體。測試升溫速率一般為0.2～5℃/min，相變點附近升溫速率降低為0.2℃/min。包裹體成分分析采用單個包裹體激光拉曼光譜分析方法，測試工作在北京核工業(yè)地質(zhì)分析測試研究中心完成，使用儀器為LABHR-VIS LabRAM HR 800研究級顯微激光拉曼光譜儀，Yag晶體倍頻固體激光器，波長532nm，掃描范圍100～4 200cm－1。

2.2 流體包裹體的巖相學特征

巖相學研究表明，礦石中含有較豐富的原生流體包裹體。根據(jù)室溫下包裹體的相態(tài)特征和冷凍—升溫過程中的相態(tài)變化特征，將流體包裹體分為3種類型：含CO2包裹體（Ⅰ型）、純CO2包裹體（Ⅱ型）和氣液兩相包裹體（Ⅲ型）。

圖4 新城金礦不同成礦期次樣品顯微特征照片F(xiàn)ig.4 Microphotograph characteristics of the different mineralization stages of Xincheng gold deposit

含CO2包裹體（Ⅰ型） 該類型的包裹體在室溫下由液相CO2（LCO2）、氣相CO2（VCO2）及 H2O溶液（LH2O）三相或單一液相CO2與水溶液兩相構成，后者在降溫至10℃±出現(xiàn)CO2氣相而變成三相包裹體。該類包裹體大小多為5～12μm，形態(tài)為橢圓形、負晶形和不規(guī)則四邊形等（圖5a，b，c）。該類包裹體占整個包裹體總量的20%～25%。

純CO2包裹體（Ⅱ型） 室溫下呈CO2氣液兩相或純CO2液相，后者在降溫至10℃±出現(xiàn)CO2另一相態(tài)而變成液相CO2、氣相CO2兩相。該類包裹體鏡下顏色較暗，大小多為4～8μm，其形態(tài)以圓形、橢圓形及菱形為主（圖5d，e，f）。該類包裹體占整個包裹體總量的20%～30%。

氣液兩相包裹體（Ⅲ型） 該類包裹體在室溫下由水溶液相（LH2O）及氣泡（VH2O）兩相組成，氣液比較低，一般為5%～20%。包裹體大小變化較大，一般4～8μm，形態(tài)主要為橢圓形、負晶形、菱形及不規(guī)則四邊形等（圖5g，h，i）。包裹體較含CO2包裹體透明。該類包裹體占整個包裹體總量的40%～50%。

2.3 流體包裹體的顯微測溫

本次實驗選取新城金礦8件礦石樣品進行顯微測溫研究，測試過程中盡量選擇沒有泄露和頸縮現(xiàn)象的原生包裹體進行研究，共測得109個包裹體數(shù)據(jù)。

測溫結果顯示，在冷凍—升溫過程中，觀測到Ⅰ型含CO2包裹體，其CO2全部熔化溫度為－57.1～－56.6℃，接近純CO2包裹體初熔溫度值（－56.6℃）?；\合物的消失溫度為5.2～7.8℃，據(jù)籠合物的消失溫度，估算Ⅰ型包裹體的鹽度（w（NaCl））為4.32%～8.77%。CO2相部分均一溫度為25.9～30.4℃，均一到液相；依據(jù)CO2的均一方式，選擇適合的CO2體系熱力學方程［8］，估算得Ⅰ型包裹體總體密度為0.70～0.89g/cm3。該類包裹體最終以均一到液相為主，均一溫度為245.7～313.2℃，峰值為260～300℃（圖6）。

圖5 新城金礦床流體包裹體顯微照片F(xiàn)ig.5 Micrographs of fluid inclusions in Xincheng gold deposits

Ⅱ型純CO2包裹體，觀測到CO2全部熔化溫度為－56.9～－56.6℃，接近純CO2包裹體初熔溫度值（－56.6℃）。該類包裹體最終以均一到液相為主，均一溫度為27.1～30.7℃，密度為0.54～0.67g/cm3。

Ⅲ型氣液兩相包裹體，在冷凍—升溫過程中，測得包裹體冰點溫度為－6.8～ －1.2℃。利用相應的鹽度公式［8］，估算成礦流體的鹽度（w（NaCl））為2.06% ～10.24%。該類包裹體最終以均一至液相為主，均一溫度為166.9～317.4℃，峰值為230～290℃（圖6），密度為0.73～0.97g/cm3。

從包裹體均一溫度的直方圖（圖6）可以看出，礦石石英中含CO2包裹體的均一溫度略高于氣液兩相包裹體的均一溫度，但仍有部分均一溫度接近或重疊。

圖6 新城金礦流體包裹體完全均一溫度直方圖Fig.6 Histograms showing total homogenization temperature of the fluid inclusions in Xincheng gold deposit

綜上認為，新城金礦成礦流體具有低鹽度和低密度的特點，且含CO2包裹體的密度和鹽度略小于氣液兩相包裹體的密度和鹽度。

2.4 流體包裹體成分特征

為研究新城金礦床深部成礦流體的成分及來源，本次實驗選擇了具有代表性的主成礦階段礦石石英中的包裹體開展單個包裹體激光拉曼光譜分析研究。結果表明：流體包裹體中以普遍富含CO2為特征（圖7），成礦流體為CO2－NaCl-H2O體系。

3 討論

圖7 新城金礦包裹體顯微照片及對應的激光拉曼光譜圖Fig.7 Micrographs and laser Raman spectrogram of the fluid inclusions from Xincheng gold deposit

3.1 成礦流體性質(zhì)及捕獲的溫壓條件

新城金礦床深部發(fā)育大量的原生流體包裹體，這些流體包裹體反映了成礦流體的基本特征。由于礦石中同時存在I型、II型和III型原生流體包裹體，且常成群共生產(chǎn)出在同一個石英顆粒中，表明其捕獲時成礦流體處于一種不均勻的熱液體系狀態(tài)［9］。前已述及，I型包裹體的均一溫度略高于III型包裹體（圖6），但二者連續(xù)變化，鹽度及密度小于III型包裹體。這種現(xiàn)象在加拿大Sigma、Star Lake等同類金礦中也普遍存在，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是由于壓力波動導致連續(xù)多次不混溶作用的結果［10］。結合本區(qū)包裹體實際特點認為新城金礦成礦流體經(jīng)歷了不混溶作用，在這種情況下，III型包裹體均一溫度較其被捕獲時的溫度低。

由于流體是在不混溶過程中捕獲的流體包裹體，其捕獲端元組分的包裹體均一溫度及壓力相近且基本代表了捕獲溫度和壓力［11］。新城金礦成礦流體經(jīng)歷了明顯的不混溶作用，Ⅰ型包裹體均一溫度應較能真實地反映不混溶包裹體群的捕獲溫度，因此新城金礦的成礦溫度為260～300℃。

捕獲壓力估算采用等容線相交法［12］求得，估算成礦壓力為65～113MPa（圖8）。應用熱液脈狀礦床成礦深度的計算［13］，得出新城金礦的成礦深度為6.51～8.28km。

綜上認為，新城金礦成礦流體為中溫（260～300℃）、低 鹽度 （2.06% ～10.24%）、低密度 （0.54～0.97g/cm3）、富含CO2的CO2－NaCl-H2O體系。

3.2 成礦流體來源

圖8 等容線相交法求壓力圖解（底圖據(jù)文獻［13］修編）Fig.8 Pressure estimation diagram by isochors intersection method（base map modified after reference［13］）

為了確定成礦流體來源，已有許多學者對膠東金礦的氫氧同位素進行過分析探討，但往往得出不同的結論，如：巖漿熱液成礦［14－17］，變生水及大氣降水熱液成礦［18］，巖漿來源大氣降水成因［19］，早期巖漿水、晚期大氣降水參與成礦作用［5－6］等。孫豐月等［20］首次提出了膠東金礦幔源流體成礦的認識，認為這種幔源流體可能來源于洋殼俯沖和地核及地幔脫氣作用，是一種高溫高密度的超臨界流體，其中的揮發(fā)組分主要是H2O和CO2，并溶解了大量的常量微量元素，對金等成礦元素具有很強的搬運能力；并系統(tǒng)論證和明確提出了幔源C-H-O流體為膠東地區(qū)殼源花崗巖及金礦床形成提供了熱、流體、堿質(zhì)、硅質(zhì)和金。王力等［21］通過測定和對比金嶺金礦、焦家金礦和玲瓏金礦的C-H-O同位素，得出玲瓏金礦、焦家金礦和金嶺金礦的成礦流體均以地幔流體為主，同時存在巖漿水和大氣水的參與。鑒于各種不同結論，為合理解釋新城金礦床成礦流體的來源，筆者對礦石石英中流體包裹體進行了氫氧同位素測試分析（表1），并結合前人資料，從成礦流體的δ18O水－δD關系（圖9）可以看出，成礦流體以幔源流體為主，并有少量巖漿流體的參與。

圖9 膠東部分蝕變巖型金礦床成礦流體δ18 O水－δD分布圖（底圖據(jù)文獻［23-25］）Fig.9 δ18 OH2O－δD composition map of ore-forming fluid of Jiaodong altered rock type gold deposits（base map modified after reference［23-25］）

綜合以上分析認為，新城金礦床的成因類型為幔源流體參與成礦的中溫熱液脈型金礦床。

表1 新城金礦床礦石石英中流體包裹體氫氧同位素組成Table 1 Statistic results of hydrogen and oxygen isotopic in mineralized quartz of Xincheng gold deposit

表2 新城金礦與焦家金礦床流體包裹體特征及流體來源對比Table 2 Contrast of fluid inclusions characteristics between Xincheng gold deposit and Jiaojia gold deposit

3.3 新城金礦床與典型“焦家式”金礦床成礦流體特征及來源對比

通過對新城金礦與膠東典型“焦家式”焦家金礦床中發(fā)育的流體包裹體特征及來源對比（表2）發(fā)現(xiàn)：①礦石中發(fā)育的流體包裹體類型相近，均為氣液兩相包裹體、含CO2包裹體和純CO2包裹體；但新城金礦深部礦石中的純CO2包裹體含量明顯增多。②均一溫度范圍和峰值接近，分別集中在166.9～348.7℃和260～320℃，均顯示了中溫的特點。③成礦流體鹽度均較低，分布在1.43%～10.24%。④成礦流體密度較低，為0.54～0.97g/cm3。⑤成礦流體氣相成分均以CO2為主，屬于CO2－NaCl-H2O體系。⑥成礦流體來源均以幔源流體為主。

4 結論

1）新城金礦床深部成礦流體為CO2－NaCl-H2O體系，以富含純CO2包裹體、含CO2包裹體和氣液兩相包裹體為特征。

2）成礦流體具有低鹽度（w（NaCl））（2.06%～10.24%）、低密度（0.54～0.97g/cm3）的特征，成礦溫度為260～300℃，成礦壓力為65～113MPa，成礦深度為6.51～8.82km。

3）激光拉曼光譜分析結果顯示礦石中流體包裹體成分普遍富含CO2。

4）成礦過程中流體發(fā)生了明顯的不混溶現(xiàn)象，成礦流體來源主要以幔源流體為主，同時存在少量的巖漿流體。最終確定礦床成因類型為幔源流體參與成礦的中溫熱液脈型金礦床。

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Fluid Inclusions of the Xincheng Gold Deposit of Laizhou City in Shandong Province

Wang Li，Pan Zhongcui，Sun Liwei

CollegeofEarthSciences，JilinUniversity，Changchun130061，China

Xincheng gold deposit of Shandong Province is a typical altered rock type gold deposit in the Jiaojia-Xincheng gold ore belt.The ore body is mainly located in the footwall of the Jiaojia-Xincheng fault zone within the pyrite phylic and the cataclasite of pyrite phylic near the fracture surface and it is significantly controlled by the fractured zone.The main ore minerals are pyrite，chalcopyrite，galena，sphalerite，native gold，electrum and argentit，etc.The main types of wall-rock alteration zone contain pyrite phyllic，phyllic，sericite，silicification，potassium and carbonate，etc.，and the gold mineralization has a close relationship with pyrite phyllic and silicification alteration.The petrographic，microthermometric，laser Raman microspectroscopic in the single fluid inclusion were studied here，results showed that the hydrogen and oxygen isotope analysis on fluid inclusions were developed in auriferous ore of Xincheng gold deposit in the deep position.Also，it indicated that the numbers of the pure CO2fluid inclusions are conspicuously increased in the deep position of the deposit，with the existence of the CO2－bearing fluid inclusions and the aqueous two-phrase fluid inclusions at the same time.The ore-forming fluids show the characteristics of low salinity（2.06%-10.24%），low density（0.54-0.97g/cm3）.Mineralization temperature is concentrated in 260-300℃，and the pressure ranges from 65to 113MPa，which equals to a depth of 6.51-8.82km.And fluid immiscibility occurred in CO2－NaCl-H2O system in the ore-forming process.The hydrogen and oxygen isotope analysis indicated that theδDSMOWof the ore-forming fluids is－75.1‰-－61.4‰and theδ18OH2Ois 4.80‰-6.40‰.Compare the characteristics and source of fluid to the typical“Jiaojia style”gold deposit，it showed that the oreforming fluids of the Xincheng deposit are mainly from deep mantle fluids.Comprehensive study shows that the genesis of the deposit is the type of mantle-derived fluid mineralization in mesothermal type gold deposits.

fluid inclusion；ore-forming fluid；genesis of deposit；Xincheng gold deposit；Shandong

10.13278/j.cnki.jjuese.201404110

P618.51

A

王力，潘忠翠，孫麗偉.山東萊州新城金礦床流體包裹體.吉林大學學報：地球科學版，2014，44（4）：1166-1176.

10.13278/j.cnki.jjuese.201404110.

Wang Li，Pan Zhongcui，Sun Liwei.Fluid Inclusions of the Xincheng Gold Deposit of Laizhou City in Shandong Province.Journal of Jilin University：Earth Science Edition，2014，44（4）：1166-1176.doi：10.13278/j.cnki.jjuese.201404110.

2014-03-09

國家自然科學基金項目（41272093）；國土資源部公益性行業(yè)科研項目（200911007-27）

王力，女（1968—，副教授，博士，主要從事礦床學的教學及研究工作，E-mail：wang＿l＠jlu.edu.cn。