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內蒙古宜里鉬礦流體包裹體特征及其地質意義

2014-07-05 15:31:03劉翠輝謝有煒鄭兵華李松柏
地質與勘探 2014年3期
關鍵詞:輝鉬礦鉬礦鹽度

黃 凡, 劉翠輝, 謝有煒, 鄭兵華, 李松柏

(1. 中國地質科學院礦產資源研究所 國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室,北京 100037;2. 江西省地勘局贛南地質調查大隊,江西 贛州 341000)

內蒙古宜里鉬礦流體包裹體特征及其地質意義

黃 凡1, 劉翠輝2, 謝有煒2, 鄭兵華2, 李松柏2

(1. 中國地質科學院礦產資源研究所 國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室,北京 100037;2. 江西省地勘局贛南地質調查大隊,江西 贛州 341000)

內蒙古宜里鉬礦是大興安嶺北段新近發(fā)現的具有大型鉬礦前景的中型斑巖型鉬礦床。礦區(qū)地質特征簡單,已發(fā)現鉬礦體主要分布在F4斷層的上盤,輝鉬礦呈細(網)脈狀產出。賦礦圍巖主要為二長花崗巖、正長花崗巖和臥都河組地層。流體包裹體研究表明,宜里鉬礦石英脈中的流體包裹體主要呈星散狀隨機分布或成群分布,其大小集中在3~10μm,形態(tài)多樣,包裹體類型主要有氣液兩相、純液相、純氣相包裹體、含子晶礦物的多相包裹體。包裹體均一溫度和鹽度呈現出雙峰式分布特征,均一溫度峰值分別集中在165℃~215℃和265℃~340℃,w(NaCl)%峰值分別集中在為3~7和11~14。成礦流體的密度主要集中在0.613 g/cm3~0.972 g/cm3。綜合成礦階段和成礦特征,成礦流體類型為高溫低鹽度和中溫低鹽度的中等密度的成礦流體。根據成礦壓力估算,礦床形成古深度約為1.24~1.52 km。包裹體激光拉曼光譜分析表明包裹體中氣相和液相成分均以H2O、CO2為主,并發(fā)現有含黃銅礦子晶包裹體,代表了成礦階段的流體特征。

流體包裹體 均一測溫 激光拉曼 宜里鉬礦 內蒙古

Huang Fan, Liu Cui-hui, Xie You-wei, Zheng Bing-hua, Li Song-bai. Characteristics of fluid inclusions of the Yili Mo deposit in Inner Mongolia and their geological significance [J].Geology and Exploration,2014,50(3):0445-0453.

近年來,大興安嶺北段取得了眾多找礦成果,發(fā)現了一批金、銅、鉬、鉛、鋅、鐵、銀等多金屬礦產地,如多寶山銅鉬礦、銅山銅礦、砂寶斯金礦、烏努格吐山銅鉬礦、紅山子鈾鉬礦床、那吉河和庫倫迪鉛鋅礦、岔路口鉬礦、太平溝鉬礦和三道溝金礦等(邵積東等,2009;佘宏全等,2009;沈存利等,2010;邵濟安等,2011;聶鳳軍等,2011;陳衍景等,2012)。內蒙古鄂倫春自治旗宜里鉬礦即位于大興安嶺北段,為一新近探明的中-大型規(guī)模的斑巖型鉬礦床,礦床平均品位為0.083%。最新的研究表明,宜里鉬礦的成巖成礦時代為早白堊世(130~135 Ma,黃凡等,2014),晚于其北部的岔路口超大型鉬礦床的成礦時代(146.96±0.79 Ma,聶鳳軍等,2011)。由于是新發(fā)現鉬礦床,礦床成因研究還存在很多空白,因此本文在野外調研的基礎上,選擇現代的測試技術和方法,通過對宜里鉬礦流體包裹體進行初步研究,以期對該礦的成礦機制初步了解,提高對該礦成礦理論的認識。

1 礦床地質特征

礦區(qū)位于東烏珠穆沁旗-博克圖Fe-Mo-Sn-W-Cu-Pb-Zn-Ag-Ag-Cr-螢石成礦亞帶(Ⅲ-48-②)(徐志剛等,2008,圖1a)。區(qū)域內地層簡單,主要為上志留統臥都河組和第四系全新統。零星出露的臥都河組主要巖性為碳質板巖、長英質角巖和火山巖夾層,礦區(qū)北部見產石墨層位。與內蒙古1∶25萬諾敏幅區(qū)域地質調查報告①中臥都河組代表性剖面比較,礦區(qū)的碳質板巖層(或產石墨層)大致相當于郭恩屯臥都河組P4剖面的第17層。區(qū)內構造以斷裂為主,包括NE、NW、NNE及近NS向3組。從斷裂構造的形跡特征初步可分為3期,第1期為NW(NNW)向,第2期為NNE及近SN向,第3期NE向。

圖1 宜里鉬礦地質簡圖②Fig.1 Geological map of the Yili Mo deposits② 1-第四系;2-臥都河組地層;3-輝長巖;4-似斑狀黑云母花崗巖;5-正長花崗巖;6-中細粒二長花崗巖;7-粗中粒二長花崗巖;8-地質界線;9-斷層/破碎帶;10-斷裂或推測斷裂1-Quaternary;2-Wodu River Formation;3-gabbro;4-porphyroid biotite granite;5-alkali-feldspar granite;6-medium fine grained monzonitic granite;7-medium coarse grained monzonitic granite;8-geological boundary;9-fault/fracture zone;10-fracture or predicted fracture

礦區(qū)外圍侵入巖十分發(fā)育,呈近NNE向的帶狀展布,西鄰大興安嶺火山巖前木奎-新力奇頂子噴發(fā)帶,東鄰大楊樹火山盆地,東西寬約95 km,向南北兩端延出測區(qū),總面積4955.7 km2,共123個侵入體,分屬扎文其汗、奎中林場、大二溝、臥羅河4個復式巖體(圖1b),主要巖性為花崗閃長巖、二長花崗巖、正長花崗巖和堿長花崗巖。宜里鉬礦即位于臥羅河復式巖體的東端,主要巖性包括中細粒二長花崗巖、粗中粒二長花崗巖、正(堿)長花崗巖、似斑狀黑云母花崗巖和花崗閃長巖以及一些正長斑巖脈、花崗斑巖脈等。其中二長花崗巖與礦化具有明顯的空間關系。

現有工程控制的主礦體位于礦區(qū)南部(圖1c),礦體分布嚴格受NNE向的F4控制,主要分布在F4的東側,即在F4的上盤呈緩傾角似層狀產出,各礦體控制延長120~800 m,控制延深80~650 m,在傾向及走向上具膨大縮小(局部呈囊狀)、尖滅再現的現象;礦體傾向東,橫剖面(EW向)傾角5°~35°,約15°,傾角在EW剖面由上往下逐漸變陡,縱剖面(NS向)往南側伏,側伏角5°~10°,由上往下逐漸變緩;礦體總體往東、往南收斂。礦床熱液蝕變發(fā)育,主要有云英巖化、硅化、鉀化、螢石化、絹(白)云母化、綠泥石化、碳酸鹽化等。鉬礦化主要與石英絹云母化、硅化(石英脈)、鉀化、螢石化等有關,尤其是以石英脈 (以細、網脈為主) 為載體的鉬礦石是區(qū)內最常見、最主要的礦石類型。

圖2 宜里鉬礦礦石照片Fig.2 Photos of ores in the Yili Mo deposit a-黃鐵礦(-石英)脈; b-石英-黃鐵礦脈; c-石英-輝鉬礦脈和沿裂隙面的輝鉬礦脈; d-石英脈中的星散裝輝鉬礦和脈體邊部鉀化巖石中的星散狀輝鉬礦、黃鐵礦; e-石英-輝鉬礦-鉀長石脈,脈寬約1 cm,其邊側發(fā)育寬約1~2 mm的鉀化帶,輝鉬礦呈星散裝發(fā)育于脈體內部; f-石英-輝鉬礦-黃鐵礦脈,脈中可見花崗巖捕虜體; g-石英-輝鉬礦-黃鐵礦脈; h-石英- 螢石脈a-pyrite (-quartz) vein; b-quartz-pyrite vein; c-quartz-molybdenite vein and molybdenite vein along fracture in rock mass; d-cloddy or scattered molybdenites in stockwork quartz vein and cloddy molybdenites developed on the edge of veins and scattered pyrites are shown in rockmass; e-quartz-K-feldspar-molybdenite vein with 1 cm width, K-feldspar developed on the edge of the vein and scattered molybdenites are shown in the vein; f-quartz-molybdenite-pyrite vein, granite xenolith was captured into the vein; g-quartz- molybdenite-pyrite vein; h-quartz-fluorite vein

礦石中金屬礦物的組合比較簡單,有價金屬礦物有輝鉬礦、黃銅礦,其它金屬礦物為黃鐵礦、磁鐵礦、輝銅礦,其次為閃鋅礦、方鉛礦等。脈石礦物主要有石英、正長石、更長石、中長石、黑云母、絹云母、磷灰石、拉長石、輝石、及少量碳酸鹽等。礦石以鱗片狀結構為主,次為半自形粒狀結構。礦石構造主要有似脈狀(細脈充填)構造、浸染狀構造,次為薄膜狀構造(圖2)。根據礦床蝕變特征、礦石中脈體的先后順序及含礦性,結合礦物的共生組合關系、結構構造特征,可以劃分為五個礦化階段:黃鐵礦-石英脈階段(I),為早期成礦階段,并被后期脈體切穿,基本不含或偶含輝鉬礦;輝鉬礦-石英脈階段(II),為早期成礦階段,以脈體中不含或含少量鉀長石為特征,含鉬較貧;輝鉬礦-鉀長石-石英脈階段(III):脈體含礦性較好,輝鉬礦片徑大,疊加于輝鉬礦-石英脈階段之上,使礦石品位提高,以伴生鉀長石為特征;螢石-(鉀長石)-石英脈階段(IV):脈體基本不含或偶含輝鉬礦,以螢石礦物普遍出現為特征,螢石顏色以紫色為主;碳酸鹽脈階段(V):主要為方解石脈和泥石細脈,是成礦末期的產物,也是分布最為廣泛的脈體之一,特別是在后期構造裂隙中更為發(fā)育。

2 流體包裹體

2.1 樣品的采集、選取及測試方法

由于礦區(qū)地表被平均厚達4 m的第四紀沖洪積、殘坡積沉積物覆蓋,給本次研究系統取樣帶來困難。因此,根據礦區(qū)實際情況,對礦區(qū)的部分巖心進行了觀察,采集了含礦和無礦石英脈的流體包裹體樣品(圖2),并磨制包裹體片進行觀察測試。

本次實驗選取不同礦物組合的薄片進行了測試,流體包裹體顯微測溫在核工業(yè)北京地質研究院流體包裹體實驗室完成,所使用的儀器為英國Linkam公司生產的 THMSG600 型冷熱臺(溫控范圍-196~+600℃)上完成,儀器精度 0.1℃,升/降溫速率一般為10℃/min,在相變點溫度附近為<1℃/min;流體包裹體拉曼光譜分析使用儀器為LABHR-VIS LabRAM HR800研究級顯微激光拉曼光譜儀。

2.2 流體包裹體巖相學

本次研究涉及的寄主礦物主要為石英,其次為螢石。寄主礦物中包裹體發(fā)育,原生、次生包裹體均有。宜里鉬礦石英脈中流體包裹體總體較小,個別較大,可達23μm,但一般集中在3~10μm,甚至更小(表1)。包裹體在石英中主要呈星散狀隨機分布或成群分布,以及局部線性排列的次生包裹體群。在硫化物周圍,包裹體數量明顯增多。包裹體形態(tài)多樣,主要有負晶形、不規(guī)則橢圓形、長條形和不規(guī)則形等。正常室溫條件下,包裹體類型以氣液兩相包裹體為主,其次為純液相、純氣相包裹體、含子晶礦物的多相包裹體(圖3)。

總的來看,宜里鉬礦的流體包裹體可劃分為以下幾種類型:

Ⅰ型:富液相氣液兩相包裹體,個體一般介于3~10μm,分布最為廣泛,一般氣相填充度為10%~50%,最大>50%(圖 3(a)),加熱后均一到液相。

圖3 宜里鉬礦包裹體照片Fig.3 Photos of fluid inclusions in the Yili Mo deposit a-富液相氣液兩相包裹體,氣相充填度在30%~40%;b-沸騰包裹體群,氣相充填度介于10%~50%之間(個別氣相充填度>70%),均一溫度介于305°~380°(樣品ZK1714-Q1);c-富液相氣液兩相包裹體,氣相充填度在20%左右;d-長條狀氣液兩相包裹體,氣相充填度約30%;e-含不透明子礦物三相包裹體,子礦物晶形較不規(guī)則(樣品ZK1603-479-3);f-含子晶三相包裹體,子晶均一溫度大于400°(樣品ZK1718-Q1,少見);g-純氣相包裹體;L-液相;V-氣相;H-石鹽;S-硫化物(黃銅礦)a-liquid-rich fluid inclusions, V/(V+L) ≈30%~40%; b-boiling fluid inclusions group, V/(V+L) ≈ 10%~50% (the value of V/(V+L) of some inclusions >70%), homogenization temperature were concentrated in 305~380℃ (sample ZK1714-Q1); c-liquid-rich fluid inclusions, V/(V+L) ≈20%; d-elongated fluid inclusions, V/(V+L) ≈30%; e-opaque daughter mineral-bearing three-phase fluid inclusions (sample ZK1603-479-3); f-daughter-crtstal-bearing three-phase fluid inclusions, the homogenization temperature of daughter-crtstal are higher than 400℃ (sample ZK1718-Q1); g- pure gas inclusions; L-liquid; V-vapor; H-halite; S-sulfide (chalcopyrite)

Ⅱ型:富氣相氣液兩相包裹體,僅見于樣品ZK1714-Q1,氣相填充度大于70%(圖3(b)),可能為不均一捕獲,個別加熱后均一到氣相。

Ⅲ型:含不透明子礦物包裹體,主要見于樣品ZK1603-479-3樣品中,以單個不透明子礦物的多相包裹體(圖3(e))為主。

Ⅳ型:含透明子礦物包裹體,子晶顆粒很小,小于2μm(圖3(f))。

Ⅴ型:純氣相包裹體,一般個體很小,介于1~2μm,最大可達4μm(圖3(g))。

樣品ZK801-FL1為石英-螢石共生脈體,其中的石英中包裹體清晰可見,但螢石呈現絮狀,模糊不清,未發(fā)現包裹體。

2.3 均一溫度、鹽度、密度及其之間的關系

圖4 宜里鉬礦均一溫度(a)、鹽度直方圖(b)Fig.4 Frequency histograms of homogenization temperature (a) and of fluid inclusions salinity (b)

流體包裹體測溫結果列于表1。本次開展研究的包裹體均為原生包裹體,測試過程中直接讀取均一溫度和冰點溫度,利用冰點法(Bodnar, 1983)獲得流體包裹體鹽度??傮w上包裹體均一溫度變化范圍比較大,從145℃到435℃均有分布,在均一溫度直方圖上呈現出雙峰式分布特征(圖4a),兩個峰值分別集中在165℃~215℃和265℃~340℃,鹽度也呈現出明顯的雙峰特征(圖4b),兩個w(NaCl)%峰值分別集中在3~7和11~14。在均一溫度與鹽度散點圖(圖5a)上,可分為四種類型不同溫度和鹽度的流體,即高溫低鹽度、中溫低鹽度、中溫中鹽度和高溫中鹽度。推測在鉬礦的成礦作用過程中,出現過不同溫度屬性流體的混合作用。結合前述成礦階段綜合分析和實際樣品測試情況,礦區(qū)成礦流體至少存在兩期,兩期成礦流體可能分別為高溫低鹽度成礦流體和中溫低鹽度成礦流體,并且向晚期階段,鹽度有增高的趨勢。樣品ZK1718-Q1中的含石鹽子礦物包裹體的石鹽子晶熔化溫度大于435℃,以石鹽消失而達到均一,其w(NaCl)%大于49.68%,而ZK1718-Q1樣品中其余包裹體測試顯示,其w(NaCl)%為5.43~6.43,均屬于低鹽度流體,可能含石鹽子晶為不均一捕獲而成,并不能代表流體的真實鹽度。在統計的均一溫度與包裹體大小(圖5b)和氣液比圖解(圖5c)上,可以明顯的看到,包裹體得均一溫度與包裹體大小不存在明顯的關系,而與包裹體的氣液比呈正相關,即一般包裹體的氣液比越大,其均一溫度也越大。

依據鹽水溶液包裹體溫度-密度、溫度-壓力關系方程(劉斌等,1999),估算成礦流體密度。對于斑巖型礦床,如果給定沸騰包裹體組合的溫度及鹽度,便可精確地估計礦床形成時的壓力(Roedderetal., 1980),本次包裹體研究工作顯示,在樣號為ZK1714-Q1薄片中發(fā)現較典型的沸騰包裹體組合,可以根據溫度和鹽度較為可靠地估算成礦壓力。通過計算,成礦流體的密度主要集中在0.613 g/cm3~0.972 g/cm3,成礦壓力范圍為27.662 MPa ~61MPa,集中在31.17 MPa~38.03 MPa。

根據礦區(qū)成礦階段的劃分,本礦區(qū)成礦階段的流體密度屬中等密度。均一溫度與成礦流體的密度呈現反相關(圖5d),說明成礦流體溫度越高越不利于成礦。綜合上述分析,宜里鉬礦區(qū)的流體作用持續(xù)時間較長,并發(fā)生不同類型流體的混合作用,成礦流體類型應為高溫低鹽度和中溫低鹽度的中等密度的成礦流體。

2.4 流體包裹體激光拉曼光譜分析

本次共測試流體包裹體9個,其中氣相點8個,液相點1個。拉曼光譜圖顯示(圖6),包裹體中氣相和液相成分以H2O、CO2為主。包裹體激光拉曼光譜分析過程中,在薄片ZK1603-479-3中發(fā)現暗色礦物,其峰值(291.0)特征與黃銅礦一致,因薄片ZK1603-479-3為石英-黃鐵礦-輝鉬礦細脈,屬成礦階段流體,而黃銅礦子晶礦物的發(fā)現說明宜里鉬礦成礦流體研究的可靠性。

圖5 包裹體均一溫度與鹽度(a)、包裹體大小(b)、氣液比(c)和流體密度(d)的協變圖解Fig.5 Covariant diagrams of homogenization temperature and salinity (a), size (b), gas-liquid ratio (c), density (d) of inclusions

圖6 宜里鉬礦流體包裹體激光拉曼光譜特征Fig.6 Laser Raman spectroscopic characteristics of fluid inclusions

2.5 礦床成礦深度及剝蝕程度

根據成礦流體壓力的估算,成礦時壓力集中在31.17 MPa~38.03 MPa(表1)。采用25MPa/km的靜巖壓力,算得包裹體捕獲時的古深度約為1.24~1.52km。而所測樣品的埋深多在500m之上,因此,可以估算礦床形成之后發(fā)生了0.84~1.02km的剝蝕。結合礦區(qū)勘探資料,宜里鉬礦現今查明的主礦體已經出露地表,說明宜里鉬礦確實遭受了很大程度的剝蝕。宜里鉬礦輝鉬礦Re-Os年齡為130Ma左右(黃凡等,2014),因此,在不考慮構造運動影響的情況下,可以估算礦區(qū)的剝蝕速度為0.65~0.78mm/Ma。但在考慮到F4斷層后期對礦體的破壞等因素,實際的剝蝕速度要更大。

3 結論

(1) 宜里鉬礦石英脈中流體包裹體總體較小,一般集中在3~10μm,主要呈星散狀隨機分布或成群分布,以及局部線性排列的次生包裹體群。包裹體形態(tài)多樣,包裹體類型主要有氣液兩相、純液相、純氣相包裹體、含子晶礦物的多相包裹體。

(2) 包裹體均一溫度和鹽度呈現出雙峰式分布特征,均一溫度峰值分別集中在165℃~215℃和265℃~340℃,鹽度峰值為3~7和11~14。成礦流體的密度主要集中在0.613 g/cm3~0.972 g/cm3。綜合成礦階段和成礦特征,成礦流體類型為高溫低鹽度和中溫低鹽度的中等密度的成礦流體。

(3) 根據成礦壓力估算,礦床形成古深度約為1.24~1.52km,剝蝕厚度0.84~1.02km,實際剝蝕速率大于0.65~0.78mm/Ma。

(4) 包裹體激光拉曼光譜分析表明包裹體中氣相和液相成分均以H2O、CO2為主,并發(fā)現有含黃銅礦子晶包裹體,代表了成礦階段的流體特征。

致謝 野外工作得到了北京建龍國基投資有限公司總裁鮑清海、總工程師趙丕忠、總地質師王平安研究員及鉅石投資基金運營小組副組長林戩和朱建舟及趙建群、柏林、張光明等高級工程師的支持和幫助。取樣工作得到了江西地勘局贛南地質調查大隊宜里鉬礦項目組成員的大力幫助。在此一并表示感謝。

[注釋]

① 黑龍江省地質調查研究總院. 2005. 內蒙古1∶25萬諾敏幅(M51C003003)區(qū)域地質調查報告[R].

② 江西省地質礦產勘查開發(fā)局贛南地質調查大隊. 2011. 內蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市鄂倫春旗宜里農場鉬多金屬礦區(qū)鉬礦詳查報告[R].

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HUANG Fan1, LIU Cui-hui2, XIE You-wei2, ZHENG Bing-hua2, LI Song-bai2

(1. MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Resources Assessment, Institute of Mineral Resources, CAGS, Beijing 100037; 2. South Jiangxi Geological Survery Party of JBEDGMR, Jiangxi,Ganzhou 341000)

The Yili Mo deposit located in the northern Daxing’anling Mountains is a newly found medium-scale Mo deposit. It has simple geology in the mining area, where ore bodies are discovered mainly in the hanging wall of the F4 fault. Host rocks are monzonitic granite, syenogranite and Woduhe group rocks. The main mineralized type is veinlet-disseminated. Fluid inclusions in quartz veins suggest that these inclusions are distributed in groups or scattered stars randomly with long axes of 3~10μm. The types of fluid inclusions include two-phase, pure liquid, pure gas and multi-phase inclusions with daughter minerals. Homogenization temperature and salinity show a bimodal distribution that homogenization temperature peaks are concentrated in 165℃~215℃ and 265℃~340℃, andw(NaCl)% peaks in 3~7 and 11~14, respectively. The density of ore-forming fluids ranges 0.613 g/cm3~0.972 g/cm3. A comprehensive analysis indicates that ore-forming fluid types include high-temperature with low-salinity and medium-temperature with low salinity, and all have a medium density. Laser Raman spectroscopy studies show that the inclusions in gas and liquid ingredients are mainly H2O and CO2. And a chalcopyrite crystal was found in inclusions indicative of a characteristic of ore-forming stage fluid.

fluid inclusions, homogenization temperature, Laser Raman Spectroscopy, Yili Mo deposit, Inner Mongolia

2013-07-26;

2013-10-02;[責任編輯]郝情情。

中國地質大調查項目(編號:1212010633901、1212011220369)和北京建龍國基投資有限公司宜里鉬礦科研項目(編號: E1101)資助。

黃凡(1983年-),男,2012年畢業(yè)于中國地質科學院,獲博士學位,助理研究員,長期從事礦床學研究。E-mail: hfhymn@163.com。

P618

A

0495-5331(2014)03-0445-9

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