何洪濤，孫漢勇，向祥輝，王 球，張 戰(zhàn)，胡新中，陳國(guó)榮

(湖北省地質(zhì)局 第八地質(zhì)大隊(duì)，湖北 襄陽(yáng) 441002)

1 區(qū)域地質(zhì)背景

棗陽(yáng)市棗扒銀鉬礦位于湖北省棗陽(yáng)市新市鎮(zhèn)境內(nèi),大地構(gòu)造位置位于武當(dāng)—桐柏—大別成礦帶的西北段的桐柏成礦帶的南側(cè),礦體產(chǎn)于北西向新(城)—黃(陂)剪切斷裂南西側(cè)七尖峰巖漿巖帶周樓巖體的似斑狀黑云母花崗巖中。

新(城)—黃(陂)剪切斷裂北東側(cè)為桐柏變形雜巖；南西側(cè)為白云鈉長(zhǎng)片麻巖、白云石英片巖和大理巖,白云鈉長(zhǎng)片麻巖和大理巖中見(jiàn)有團(tuán)塊、透鏡體或不規(guī)則條帶的榴輝巖、榴輝巖、石榴角閃巖透鏡體及輝長(zhǎng)巖體等,主要由一套變質(zhì)火山—沉積巖系組成,變質(zhì)程度為榴輝巖/角閃巖相,地層為新元古代南華紀(jì)武當(dāng)群(Nh1w)、耀嶺河組(Nh2-3y)、震旦紀(jì)陡山沱組(Z1d)等,分布于七尖峰巖漿巖帶周?chē)?/p>

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)

棗扒銀鉬礦產(chǎn)于七尖峰巖漿巖帶周樓巖體的似斑狀黑云母花崗巖內(nèi)(圖1)。礦區(qū)內(nèi)石英脈、花崗巖脈、細(xì)晶巖脈、偉晶巖脈等脈體發(fā)育,長(zhǎng)0.8～21.5 m,寬0.1～10 m不等；礦化蝕變?cè)谑⒚}體內(nèi),有北北東、北東和北西向3組,北北東向規(guī)模一般較大。

礦區(qū)構(gòu)造以斷裂為主,斷裂帶的展布規(guī)律與區(qū)域內(nèi)構(gòu)造形跡大致相似,發(fā)育北北東、北西向兩組斷裂。

圖1 棗陽(yáng)市棗扒銀鉬礦礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of Zaoba silver molybdenum mine in Zaoyang City1.第四系;2.黑云母似斑狀花崗巖;3.花崗偉晶巖;4.石英脈;5.花崗質(zhì)糜棱巖;6.石英質(zhì)糜棱巖;7.鉬(銀)礦化帶位置及編號(hào);8.斷層及編號(hào);9.推測(cè)斷層;10.包裹體樣品位置。

礦區(qū)內(nèi)北北東向脆韌性斷裂,斷面向西陡傾,北西向斷裂發(fā)育次級(jí)小斷裂。斷裂帶多為石英脈及長(zhǎng)英質(zhì)脈體所填充,脈體與花崗巖接觸部位多為石英質(zhì)糜棱巖、花崗質(zhì)糜棱巖。

礦區(qū)巖石類(lèi)型有以下幾類(lèi)：中粒黑云母花崗巖(似斑狀黑云母花崗巖)、文象(偉晶)花崗巖或斑狀花崗巖。并發(fā)育花崗質(zhì)糜棱巖、石英質(zhì)糜棱巖、石英脈,局部見(jiàn)有硅化花崗巖(石英化花崗巖)、碎裂巖。

Ag、Mo礦化主要賦存于石英脈及其兩側(cè)的石英質(zhì)糜棱巖、花崗質(zhì)糜棱巖、碎裂巖中；石英脈多呈近南北向展布,傾角較陡,少數(shù)呈北西向分布,規(guī)模大小懸殊,長(zhǎng)80～1 550 m,寬約1.06～25 m。

2.2 礦(化)體特征

棗扒銀鉬礦目前已發(fā)現(xiàn)7個(gè)礦(化)體,礦(化)均產(chǎn)于構(gòu)造破碎蝕帶內(nèi),總體呈脈(帶)狀平行分布,斷續(xù)延伸,厚度寬窄不一,鉬、銀礦化分布不均。目前已發(fā)現(xiàn)的礦(化)體大多呈北北東、北西向展布,以北北東向?yàn)橹?；礦(化)體傾向較陡,北北東向礦(化)體傾向北西西,北西向礦(化)體傾向北東。

棗扒銀鉬礦以礦石自然類(lèi)型可劃分為5種：石英質(zhì)糜棱巖型、花崗質(zhì)糜棱巖型、石英脈型、角礫巖型及花崗巖型,以前3種為主,分布較為普遍；以工業(yè)類(lèi)型可劃分為鉬礦石、銀鉬礦石及銀礦石3種。

礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變作用強(qiáng)烈,主要有硅化、黃鐵礦化、褐鐵礦化、絹云母化、鉀化,與銀鉬礦化關(guān)系密切,還見(jiàn)有螢石化等。

3 流體包裹體特征

3.1 包裹體樣品采集及分析方法

本次在礦區(qū)Mo Ⅰ號(hào)主脈中部采集了礦石包裹體樣品7組,樣品采自含輝鉬礦的石英脈,測(cè)試礦物為石英。

流體包裹體顯微測(cè)溫在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心完成,測(cè)試儀器為L(zhǎng)inkam MDS 600型冷熱臺(tái),儀器測(cè)定溫度范圍為-196～600 ℃,測(cè)量精度在-100～25 ℃為±0.1 ℃,25～400 ℃為±1 ℃,400 ℃以上為±2 ℃。對(duì)于H2O-NaCl體系包裹體,測(cè)定均一溫度,對(duì)于H2O-NaCl-CO2體系包裹體,測(cè)定CO2部分均一溫度和完全均一溫度；利用劉斌FLINCOR計(jì)算機(jī)程序計(jì)算獲得H2O-CO2三相包裹體的壓力、氣液兩相包裹體和CO2兩相包裹體的流體密度和壓力。

3.2 流體包裹體類(lèi)型

棗扒銀鉬礦流體包裹體有以下3種類(lèi)型：富液相二相水溶液包裹體(L型)、含子礦物三相水溶液包裹體(S型)、含CO2包裹體(C型)(包括含CO2三相水溶液包裹體(C1型)和含CO2二相包裹體(C2型))；以L型和C1型為主(分別占63.71%和30.82%),少量S型(占2.96%)和C2型(占2.51%)。L型包裹體、S型流體體系為NaCl-H2O體系,C1型流體體系為NaCl-H2O-CO2體系,C2型流體體系為CO2體系。

L型：是礦區(qū)內(nèi)占絕大多數(shù)的流體包裹體,主要為水溶液、水蒸氣,一般與S型、C1型共生,成群成帶分布。主要為長(zhǎng)橢圓形、紡錘形、麥粒形和不規(guī)則形,少數(shù)呈負(fù)晶形,局部見(jiàn)卡脖子包體,長(zhǎng)軸長(zhǎng)度一般為4～15 μm,氣相百分?jǐn)?shù)為10%～35%,主要集中在20%；經(jīng)加熱后均一為液相。

S型：主要為水溶液、水蒸氣、子礦物,子礦物可能為石鹽晶體,本類(lèi)包裹體在石英中隨機(jī)分布,周?chē)３霈F(xiàn)L型包裹體。主要為橢圓形、長(zhǎng)條形和不規(guī)則形等,長(zhǎng)軸長(zhǎng)度一般為8～12 μm。

C型：C1型,根據(jù)室溫(20 ℃)條件下的相態(tài)特征,判斷水溶液、液相CO2、氣相CO2,室溫下從包裹體中心向外依次為氣相CO2、液相CO2和鹽水溶液,顯現(xiàn)出“雙眼皮”特征,其中氣相CO2體積大約占包裹體總體積的25%～80%,包裹體的充填度呈現(xiàn)較大的變化,這是典型的相分離現(xiàn)象[1],周?chē)Ｍ瑫r(shí)出現(xiàn)L型和S型包裹體；主要呈圓形和橢圓形等,長(zhǎng)軸長(zhǎng)度一般為5～20 μm；氣相CO2在低于31.1 ℃的某個(gè)溫度下最終均一為液相CO2。C2型,純液相、氣相的CO2,氣相體積約占10%,加熱后均一為液相,常與富氣相包裹體相伴生；主要呈橢圓形,長(zhǎng)軸長(zhǎng)度一般4～9 μm；氣相CO2在低于31.1 ℃的某個(gè)溫度下最終均一為液相CO2。

3.3 均一溫度、鹽度、密度

棗扒銀鉬礦顯微測(cè)溫結(jié)果見(jiàn)表1、圖2。L型包裹體均一溫度范圍153～389 ℃,峰值170～210 ℃、290 ℃,以中高溫為主(圖2-a)；含子礦物富液包裹體均一溫度介于271～389 ℃,偏高溫,溫度分布分散(圖2)；C1型完全均一溫度除個(gè)別樣品外,都處于高溫范圍內(nèi)(300～420 ℃)(圖2-b)；C2型和C1型部分均一溫度介于22.5～31.2 ℃之間,集中于25.7～31.2 ℃,峰值靠近CO2的臨界溫度31.15 ℃,一般均一為液相。C1型部分均一溫度1個(gè)樣品超過(guò)了CO2的臨界溫度31.15 ℃,說(shuō)明包裹體不是純CO2,含有其他物質(zhì)成分。

表1 石英流體包裹體測(cè)溫統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistical table of quartz fluid inclusion temperature measurement

圖2 棗扒銀鉬礦床流體包裹體測(cè)溫統(tǒng)計(jì)圖Fig.2 Statistical chart of fluid inclusion temperature measurement in Zaoba molybdenum deposita.均一溫度統(tǒng)計(jì)圖;b.CO2三相包裹體完全均一溫度圖。

依據(jù)液相流體包裹體的均一溫度集中在170～290 ℃的范圍之內(nèi),判斷成礦溫度應(yīng)該以這一溫度范圍為下限,以原始成礦流體發(fā)生不混容分離時(shí)的溫度范圍290～430 ℃為上限,即成礦溫度大概在300 ℃以上,棗扒銀鉬礦屬高溫成礦流體。

棗扒銀鉬礦L型和C型包裹體鹽度以低鹽度為主,一般鹽度<5%,約占流體包裹體總數(shù)的85%,S型包裹體屬高鹽度體系,鹽度介于35.99%～46.37%,分布離散(圖3)。低溫低鹽度流體包裹體可能是高鹽度流體通過(guò)石鹽的沉淀或分離而成,或者代表巖漿熱液與大氣降水混合的產(chǎn)物。

圖3 棗扒銀鉬礦床流體包裹體鹽度統(tǒng)計(jì)圖Fig.3 Statistical chart of fluid inclusion salinityin Zaoba molybdenum deposit

棗扒銀鉬礦床L型、C2型包裹體的密度利用劉斌FLINCOR計(jì)算機(jī)程序獲得,S型包裹體密度根據(jù)劉斌(2001)公式計(jì)算,C1型密度按劉斌等(1999)提供的方法進(jìn)行計(jì)算(表2、圖4)。棗扒銀鉬礦床L型包裹體密度介于0.568～0.803 g/cm3,平均0.844 g/cm3,集中于0.65～0.90 g/cm3；S型包裹體密度1.072～1.101 g/cm3,平均1.083 g/cm3(圖4)；C2型包裹體密度介于0.532～0.704 g/cm3,平均0.616 g/cm3；C1型包裹體密度介于0.755～1.021 g/cm3,平均0.942 g/cm3。

表2 石英流體包裹體密度統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistical table of quartz fluid inclusion density

圖4 流體包裹體NaCl-H2O體系均一T-ω相圖Fig.4 Homogeneous T-ω phase diagram of fluid inclusionsin NaCl-H2O system

4 討論

4.1 成礦流體的壓力、深度

L型和C1型、C2型包裹體的均一時(shí)壓力利用劉斌FLINCOR計(jì)算機(jī)程序獲得,S型包裹體采用相圖讀取(表3),對(duì)L型均一時(shí)壓力可利用包裹體的均一溫度和包裹體流體的鹽度值在NaCl-H2O體系的T-ρ相圖上通過(guò)投點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證,L型包裹體均一到液相時(shí)壓力分布范圍0.5～24.3 MPa,平均5.08 MPa,集中于0.5～8 MPa(圖5)。

表3 石英流體包裹體壓力統(tǒng)計(jì)表Table 3 Statistical table of quartz fluid inclusion pressure

圖5 NaCl-H2O體系的T-ρ相圖Fig.5 T-ρ phase diagram of NaCl-H2O system

含子礦物三相包裹體壓力計(jì)算,依據(jù)蒸氣-NaCl水溶液-NaCl固體三相共存時(shí)的T-P-ω曲線(xiàn)進(jìn)行投影讀取,棗扒銀鉬礦點(diǎn)含子礦物三相包裹體均一壓力9.06～15 MPa,平均12 MPa(圖6)。

圖6 蒸氣-NaCl水溶液-NaCl固體三相共存時(shí)的T-P-ω曲線(xiàn)Fig.6 T-P-ω curve of vapor NaCl aqueous solution NaClsolid three phase coexistence

棗扒銀鉬礦采用氣液兩相包裹體的平均密度與純CO2的平均密度,利用等容線(xiàn)相交法投影獲得捕獲壓力為72 MPa(圖7)；結(jié)合不混溶包裹體的壓力,流體包裹體的均一壓力計(jì)算其成礦壓力范圍為9.06～72 MPa。

孫豐月等(2000)擬合了一組流體壓力—深度關(guān)系式來(lái)計(jì)算成礦深度(H)。

(1) 當(dāng)測(cè)得流體壓力≤40 MPa時(shí),用靜水壓力梯度來(lái)計(jì)算,即H=P/10;

(2) 當(dāng)測(cè)得流體壓力為40～220 MPa時(shí),H=0.086 8/(1/P+0.003 88)+2；

圖7 棗扒銀鉬礦床聯(lián)合P-T圖解Fig.7 Joint P-T diagram of Zaoba silver molybdenum deposit注：圖中數(shù)字為密度(g/cm3)

(3) 測(cè)得的流體壓力為220～370 MPa時(shí),H=11+exp[(P-221.95)/79.075]；

(4) 測(cè)得的流體壓力>370 MPa時(shí),H=0.331 385P+4.198 98。

以上公式中H和P分別代表成礦深度(km)和所測(cè)得的壓力(MPa)。根據(jù)已求得的成礦壓力值利用上述公式計(jì)算成礦深度：棗扒銀鉬礦約為0.91～6.88 km,指示研究區(qū)內(nèi)鉬礦床形成于淺成環(huán)境。

4.2 成礦流體的來(lái)源與礦質(zhì)沉淀

棗扒銀鉬礦低溫低鹽度流體包裹體可能是高鹽度流體通過(guò)石鹽的沉淀或分離而成,或者代表了巖漿熱液與大氣降水混合的產(chǎn)物；S型包裹體均一溫度與鹽度之間呈正相關(guān)關(guān)系(圖8),說(shuō)明流體具有混合作用的過(guò)程。C1型、L型、S型包裹體共存,說(shuō)明成礦流體經(jīng)歷了沸騰作用和不混溶作用,包裹體鹽度基本位于<15%(NaCleq)和>30%(NaCleq)兩個(gè)區(qū)間內(nèi),這是巖漿流體在溫壓條件下不穩(wěn)定發(fā)生相分離導(dǎo)致[2]。

圖8 流體包裹體溫度—鹽度圖解Fig.8 Temperature salinity diagram of fluid inclusions

棗扒銀鉬礦成礦流體氣液相包裹體、含子礦物流體包裹體、含CO2三相包裹體,富CO2、高鹽度含子晶流體包裹體為巖漿熱液的標(biāo)志之一[3],低溫狀態(tài)下的富液相包裹體,反映成礦流體因CO2沸騰流失,逐漸開(kāi)放,大氣降水的混入。流體的不混溶作用(沸騰)是成礦元素從熱液中沉淀的重要因素,棗扒銀鉬礦成礦流體在裂隙構(gòu)造內(nèi)循環(huán)運(yùn)移過(guò)程中,可能在300～400 ℃時(shí)發(fā)生多次的沸騰作用,在此過(guò)程中,部分金屬元素從成礦流體中沉淀成礦；在流體包裹體溫度低的區(qū)間,反映流體經(jīng)歷了明顯的降溫過(guò)程,成礦元素在流體中的溶解度降低進(jìn)而從流體中沉淀成礦。

4.3 成礦背景和成因機(jī)制

棗扒銀鉬礦產(chǎn)于中生代七尖峰花崗巖巖漿帶周樓巖體中,推測(cè)其成礦時(shí)代晚于早白堊世,此時(shí)為揚(yáng)子板塊與華北板塊碰撞造山事件的擠壓向伸展轉(zhuǎn)變的體制,是大規(guī)模流體、巖漿、成礦作用時(shí)期,棗扒銀鉬礦在大陸碰撞體制形成了復(fù)雜的巖漿—流體成礦系統(tǒng)。早期流體具高溫、高鹽度、富CO2的特點(diǎn)與大陸內(nèi)部環(huán)境漿控高溫?zé)嵋盒土黧w系統(tǒng)的特征[4]基本一致。隨著流體的沸騰過(guò)程中大量的CO2的流失,大量硫化物快速沉淀,伴隨有綠泥石化、絹云母化、硅化、鉀化等；流體的沸騰同時(shí)導(dǎo)致巖石裂隙系統(tǒng)發(fā)育,并與地殼淺表裂隙貫通,深部流體快速向上遷移,而淺源大氣降水熱液系統(tǒng)大量涌入成礦系統(tǒng),兩種流體的混合再次導(dǎo)致成礦物質(zhì)的快速沉淀；成礦流體的沸騰—混合使成礦系統(tǒng)溫度逐步降低,流體鹽度和成礦物質(zhì)含量不斷降低,大氣降水不斷增加并占主導(dǎo)地位,發(fā)生中—低溫(170～210 ℃)條件下的螢石化、硅化、粘土化等；同時(shí)造山帶伸展垮塌和區(qū)域熱異常的消失,驅(qū)動(dòng)流體活動(dòng)的能量減弱,成礦作用結(jié)束。

5 結(jié)論

棗扒銀鉬礦成礦流體包裹體包括富液相兩相水溶液包裹體(L型)、含子礦物三相水溶液包裹體(S型)、含CO2三相水溶液包裹體(C1型)和含CO2二相包裹體(C2型),以L型和C1型為主(分別占63.71%和30.82%)成礦早期各類(lèi)包裹體均發(fā)育,以C1型為主導(dǎo),晚期僅發(fā)育L型包裹體。流體包裹體的均一壓力計(jì)算其成礦壓力范圍為9.06～72 MPa,成礦深度約為0.91～6.88 km,指示研究區(qū)內(nèi)鉬礦床形成于淺成環(huán)境。

棗扒銀鉬礦早期流體具有高溫、高鹽度、富CO2的特點(diǎn)與大陸內(nèi)部環(huán)境漿控高溫?zé)嵋盒土黧w系統(tǒng)的特征基本一致,屬于與陸陸體制形成的斑巖型鉬礦相關(guān)聯(lián)的銀鉬礦床。

棗扒銀鉬礦成礦流體來(lái)源于巖漿流體,晚期混有大氣降水。流體沸騰是成礦的重要因素,大氣降水的加入同樣導(dǎo)致成礦物質(zhì)的沉淀。