徐渴鑫，申俊峰**，李勝榮，黃紹峰，張士全，王業(yè)晗

（1 中國地質(zhì)大學地球科學與資源學院，北京 100083；2 中國黃金集團香港有限公司（香港），北京 100011）

自中生代以來華北克拉通發(fā)生了強烈的構(gòu)造格局轉(zhuǎn)變和大規(guī)模的巖石圈減薄活動（翟明國，2019），并伴隨著大規(guī)模的金成礦作用（Li et al.,2012；Zhai et al., 2013；Zhu et al., 2015, 2017）。冀北張宣地區(qū)處于華北地臺北部的燕山坳陷帶與內(nèi)蒙地軸接壤部位，展布于尚義-崇禮-赤城大斷裂以南，是華北克拉通的重要金礦集中區(qū)（圖1a）。前人在張宣地區(qū)對金礦床的礦床地質(zhì)特征、成礦時代、成礦流體及成礦物質(zhì)來源、礦床成因及成礦動力學背景等方面開展了較多研究，并取得大量的研究成果（王正坤等，1992；張招崇，1996；Mao et al., 2003；張國瑞等，2012；陳茜，2013；王美娟，2015）。對大白陽金礦的地質(zhì)特征、蝕變特征、成礦流體和成礦物質(zhì)來源研究結(jié)果表明成礦流體可能來源于巖漿熱液，并伴隨后期大氣降水的加入。黃鐵礦同位素測試結(jié)果顯示成礦過程中有幔源物質(zhì)加入，對金成礦起到了重要的作用，在區(qū)內(nèi)金成礦作用的過程中，普遍伴隨強烈的巖漿活動，兩者在時間及空間上存在著密切的聯(lián)系（Shen et al.,2020）。其中，巖漿侵位深度可以作為成巖成礦以來隆升剝蝕的重要標志（張拴宏等，2007；王建平等，2009），由于礦物溫壓計具有數(shù)據(jù)易得、結(jié)果可靠等優(yōu)點，在估算巖漿侵位深度方面被廣泛應用（孟子岳等，2016）。

本文在總結(jié)張宣地區(qū)大量研究成果基礎(chǔ)上，對張宣金礦區(qū)大白陽金礦韓家溝礦段進行流體包裹體特征研究，討論礦床成因類型，采用黑云母礦物壓力計，對張宣地區(qū)大白陽金礦周圍同時期巖體侵位壓力進行計算，估算巖體侵位深度，結(jié)合前人裂變經(jīng)跡研究成果，對礦床形成后的剝蝕與保存情況進行探討，為區(qū)內(nèi)深部找礦提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)

張宣礦集區(qū)大地構(gòu)造位置上位于華北地臺北緣燕山臺褶帶西部邊緣的相對隆起地帶（邱小平等，1996；李長民，2011；陳茜，2013）（圖1b）。該區(qū)具有豐富的礦產(chǎn)資源，包含鐵礦、鉛鋅礦、金礦、銀礦等多種不同類型，其中金礦主要分布在尚義-崇禮-赤城深大斷裂以南，主要包括小營盤、東坪、張全莊、大白陽、水晶屯、黃土梁、后溝金礦等大中型金礦點以及數(shù)十處小型金礦床（點）（王正坤等，1992；李懷坤等，1999）。

冀北張宣地區(qū)廣泛出露太古宇桑干群和古元古界紅旗營子群變質(zhì)巖，兩套地層分布于尚義-崇禮深大斷裂兩側(cè)，南側(cè)為桑干群一套中高級變質(zhì)巖系，北側(cè)為紅旗營子群一套中級變質(zhì)巖系（李創(chuàng)舉等，2012；王悅，2002），中新元古界的沉積巖系主要出露于區(qū)域的東南部，中生代地層由中酸性火山巖、碎屑巖組成。冀北張宣地區(qū)褶皺構(gòu)造主要是前寒武紀構(gòu)造變形的產(chǎn)物，經(jīng)歷了長期的演化，發(fā)生了極其復雜的變形，形成區(qū)內(nèi)復雜的斷裂及褶皺構(gòu)造，尤其自中生代以來，區(qū)域內(nèi)發(fā)生強烈的構(gòu)造變形，早期以近EW向為主斷裂轉(zhuǎn)化為晚期以NE-NNE向為主，局部地段發(fā)育NW 向構(gòu)造。區(qū)內(nèi)巖漿巖主要沿著EW 向的尚義-崇禮-赤城深大斷裂分布，侵入體出露面積大，分布廣泛。其中，古生代巖體出露規(guī)模較小，主要包括孤山閃長巖（（390±5）Ma，Zhang et al., 2007）、柳卜溝二長巖侵入體（（401.9±1.1）Ma，曾俊杰等，2008）、水泉溝堿性雜巖體、二長巖雜巖體等。中生代巖漿活動強烈，主要包括印支期超基性巖、花崗巖和燕山晚期花崗巖，如小張家口超基性巖（220 Ma，田偉等，2007）、谷嘴子斑狀花崗巖（（236±2）Ma，Miao et al.，2002）、上水泉花崗巖（（142.9±0.8）Ma，Jiang et al.,2009）、楊家營二長花崗巖（138.6 Ma，Jiang et al.,2009）、前壩口二長花崗巖（140.2 Ma，Jiang et al.,2009）等。

圖1 華北克拉通簡圖（a）（據(jù)朱日祥等，2015修改）及張宣地區(qū)地質(zhì)簡圖（b）（據(jù)候光久等，1997修改）Fig.1 Simplified geological map of the North China craton(a)(modified after Zhu et al.,2015)and geological sketch map of Zhangxuan area(b)(modified after Hou et al.,1997)

2 礦床地質(zhì)

大白陽金礦位于張宣礦區(qū)，由韓家溝礦區(qū)、響水溝礦區(qū)和大營盤礦區(qū)組成（圖2a）。韓家溝礦區(qū)是大白陽金礦3 個礦區(qū)中規(guī)模最大的礦區(qū)，由于大營盤和響水溝礦區(qū)已閉坑并開始后期的環(huán)境治理，礦區(qū)主要的礦體露頭已被掩埋，本次研究工作主要針對韓家溝礦區(qū)，選取礦區(qū)內(nèi)q1、q5 兩條代表性礦脈不同成礦階段進行巖相學觀察及實驗測試分析。

礦區(qū)賦礦地層為一套太古宇桑干群變質(zhì)巖，巖性為片麻巖和變粒巖。區(qū)域內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，主要以3個次級背斜和2 個次級向斜所組成的韓家溝復式背斜為主，礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造具有明顯的控礦作用，與成礦關(guān)系密切。富鉀質(zhì)巖漿沿斷裂及其次級斷裂和裂隙運移并在構(gòu)造有利部位冷凝結(jié)晶形成鉀長花崗脈巖，巖漿活動進一步促進斷層運動，為后期成礦熱液的運移、存儲提供了有利條件。礦區(qū)自西向東分別出露 F3、F1和 F5三條斷裂以及 q3、q1、q5 三條礦脈（圖2b）。

礦區(qū)礦體主要呈脈狀產(chǎn)出，礦脈的形態(tài)和大小受到區(qū)域斷裂的控制，礦脈和礦化帶空間展布與礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造展布方向基本一致，呈NNE 向大致平行排列。大白陽金礦存在石英脈型和蝕變巖型2 種礦化類型：石英脈型是韓家溝礦段主要的礦化類型；石英脈主要呈脈狀和透鏡狀產(chǎn)出，礦脈與圍巖界線清晰，乳白色石英脈大多分布在礦體下部位置，厚度較大，金屬硫化物含量較少（圖3a），礦區(qū)下部局部可見煙灰色石英脈，厚度較小（圖3b），金屬硫化物主要以團塊狀、浸染狀黃鐵礦為主，少量黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等；蝕變巖型礦體主要位于礦區(qū)上部，在石英脈的兩側(cè)以及石英脈次級構(gòu)造中常見，礦體規(guī)模較小，與圍巖呈漸變過渡關(guān)系，厚度變化較大，從十幾厘米到幾米不等，礦石礦物主要由黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦、閃鋅礦等金屬硫化物組成，非金屬礦物以石英、絹云母、綠泥石為主（圖3c、d）。大白陽金礦韓家溝礦區(qū)蝕變作用強烈，鉀長石化普遍發(fā)育，礦石顏色主要為肉紅色，石英出現(xiàn)大面積的硅化，呈細脈狀以及網(wǎng)脈狀穿插在蝕變巖中，局部可見黃鐵礦化、綠泥石化等現(xiàn)象（圖3e、f）。蝕變以礦體為中心向圍巖兩側(cè)呈規(guī)律性的變化，表現(xiàn)為鉀長石化、綠泥石化、黃鐵礦化、硅化和絹云母化等。

圖2 大白陽金礦區(qū)（a）和韓家溝礦區(qū)地質(zhì)簡圖（據(jù)陳茜，2013有修改）Fig.2 Geological map of the Dabaiyang gold deposit(a),geological map of the Hanjiagou mining area(b)(modified after Chen,2013)

圖3 大白陽金礦韓家溝礦區(qū)礦體特征a.白色石英脈；b.煙灰色石英脈，兩側(cè)圍巖發(fā)生蝕變；c.白色石英中呈團塊狀和細脈狀分布的金屬硫化物集合；d.多金屬硫化物；e.硅化、鉀化、黃鐵礦化圍巖蝕變；f.綠泥石化Py—黃鐵礦；Ccp—黃銅礦；Gn—方鉛礦；Sp—閃鋅礦；Qtz—石英；Mal—孔雀石；Chl—綠泥石Fig.3 Orebody characteristics of the Dabaiyang gold deposit a.White quartz vein;b.Smoky gray quartz vein with alteration of surrounding rock;c.Collection of metal sulfides distributed in massive and veinlet form in white quartz;d.Coexisting and metasomatic pyrite of sphalerite and galena;e.Alteration of silicified,potassic and pyritized surrounding rock;f.Chloritization Py—Pyrite;Ccp—Chalcopyrite;Gn—Galena;Sp—Sphalerite;Qtz—Quartz;Mal—Malachite;Chl—Chlorite

通過觀察不同脈體之間穿插關(guān)系，結(jié)合礦石的顯微結(jié)構(gòu)特征和礦石礦物共生組合，將大白陽金礦成礦劃分為以下4個階段：石英-鉀長石階段、石英-黃鐵礦階段、石英-多金屬硫化物階段和石英-碳酸鹽階段（圖4）。其中，石英-黃鐵礦階段、石英-多金屬硫化物階段為礦床主要成礦階段，金主要產(chǎn)于石英和多金屬硫化物（黃鐵礦為主）的裂隙之中，或與多金屬硫化物共生。

3 礦床流體包裹體

不同成因類型的金礦床的成礦流體特征存在很大差異，因此成礦流體特征可以作為判斷礦床成因的重要手段（石來生等，2007），成礦流體運移到有利位置使成礦物質(zhì)沉淀，形成礦床，在成礦的過程中，流體包裹體作為成礦過程的良好指示劑，記錄了成礦流體的活動，是成礦作用的“記錄者”，包含了大量的成礦作用信息（陳衍景等，2007）。通過流體包裹體研究可以獲得成礦流體性質(zhì)，如溫度、壓力和成分信息，這些信息對于研究礦床成因類型和成礦機制是非常重要的（倪培等，2018）。本次采集韓家溝礦段1 號礦脈和5 號礦脈研究樣品共計23 件（成礦早階段7 件、中階段7 件、晚階段9 件），磨制成包裹體片，對不同成礦階段包裹體進行巖相學觀察，并在此基礎(chǔ)上，選取原生包裹體進行顯微測溫研究和激光拉曼光譜分析。

（1）包裹體巖相學觀察

通過對韓家溝礦段不同成礦階段的流體包裹體的仔細觀察，發(fā)現(xiàn)韓家溝礦段各成礦階段石英中廣泛發(fā)育原生、假次生、次生包裹體，其在室溫下呈現(xiàn)不同的物理相態(tài)特征，包含純液相包裹體、富液相包裹體、富氣相包裹體等多種類型，其中，韓家溝礦段包裹體以富液相包裹體為主要類型。

圖4 大白陽金礦主要礦物生成順序圖Fig.4 Sequence diagram of main minerals formation in the Dabaiyang gold deposit

氣液兩相富液相包裹體形態(tài)多樣，以規(guī)則橢圓形和長條狀及不規(guī)則形為主（圖5a、c），在主礦物石英中隨機分布，包裹體長軸范圍一般在3～10 μm，包裹體氣相分數(shù)15%～40%，對此類包裹體測量其均一溫度時，均一到液相，該類型包裹體在成礦各階段都很發(fā)育，約占包裹體總數(shù)的80%；氣液兩相富氣相包裹體主要發(fā)育在成礦中階段（石英-黃鐵礦階段、石英-多金屬硫化物階段），氣液兩相界限清晰，包裹體形態(tài)多為規(guī)則橢圓形（圖5b），也包含一些不規(guī)則的形態(tài)，如長條狀，短棒狀等，包裹體長軸5～10 μm，氣相分數(shù)在50%以上，常與富液相和純液相包裹體共生，約占包裹體總數(shù)10%～15%；純液相包裹體在成礦早階段（石英-鉀長石階段）最為常見，在顯微鏡下特征主要呈無色透明，由純液相鹽水溶液組成（圖5d），此類包裹體相對較小，長軸長約4～6 μm，大多呈圓形或橢圓形，在石英中隨機分布，通常與氣液兩相包裹體富氣相包裹體、富液相包裹體共生，約占包裹體總數(shù)的5%～10%。

（2）包裹體測溫結(jié)果及鹽度、密度計算

在對大白陽金礦韓家溝礦段不同成礦階段的流體包裹體進行詳細觀察的基礎(chǔ)上，選取原生包裹體進行測試，并對其冰點溫度和均一溫度進行詳細記錄。

利用獲得的冰點溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)鹽度計算公式W=0.00+1.78tm-0.0442tm2+0.000557tm3（Hall et al.,1988），獲得流體包裹體的鹽度。公式中，W表示Na‐Cl 的質(zhì)量百分比，tm是所測得的冰點溫度（℃）。分析結(jié)果見表1和圖6。

圖5 大白陽金礦不同類型流體包裹體的顯微鏡下照片V—氣相；L—液相Fig.5 Microphotographs of different types of fluid inclusions from the Dabaiyang gold deposit V—Gas phase;L—Liquid phase

根據(jù)包裹體測溫數(shù)據(jù)及計算所得鹽度，利用公式法ρ=A+B×th+C×th2，計算出不同成礦階段流體包裹體的密度（表1），其中，ρ表示鹽水溶液密度（g/cm3），th為加熱后的均一溫度（℃），A、B、C 為鹽度的函數(shù)（劉斌等，1999；張文淮等，1993，2003；邵潔蓮等，1986）。

（3）不同階段包裹體物理化學性質(zhì)

成礦早階段（石英-鉀長石階段）流體包裹體以NaCl-H2O 體系兩相包裹體為主，主要為富液相包裹體，可見少量純液相包裹體。測試獲得包裹體的冰點溫度介于-18.2～-3.2℃，通過計算獲得鹽度w(NaCleq)=5.2%～21.3%，集中在12%～18%，在富液相包裹體中可以看到明顯跳動的氣泡，溫度升高過程中，氣泡劇烈跳動，直至完全消失，均一至液相，獲得完全均一溫度變化范圍為135～374℃，集中于240～320℃，密度變化范圍在0.89～0.97 g/cm3，成礦早階段為高溫熱液階段，溫度、鹽度及密度都比較高。

成礦中階段（石英-黃鐵礦階段、石英-多金屬硫化物階段）包裹體為NaCl-H2O體系兩相包裹體，富液相包裹體和富氣相包裹體在此階段均有發(fā)育，通過降溫回升測得包裹體的冰點溫度介于-13.3～-1.9℃，計算獲得相應的鹽度w(NaCleq)=3.2%～17.3%，集中在9%～15% 之間，完全均一溫度變化范圍為121～302℃，集中在 160～220℃，密度變化范圍在 0.86～0.96 g/cm3，此階段溫度降低，屬于中溫熱液階段，為成礦的主要階段。

成礦晚階段（石英-碳酸鹽階段）包裹體為NaCl-H2O 體系兩相包裹體，主要以富液相包裹體為主，少見富氣相包裹體。通過冰點溫度測量，獲得包裹體的冰點溫度介于-12.1～-1.8℃，計算得到相應的鹽度范圍w(NaCleq)=3.1%～16.1%，集中在6%～12%，均一至液相，獲得完全均一溫度變化范圍為88～293℃，集中在140～200℃，密度變化范圍在 0.78～0.93 g/cm3，此階段為成礦熱液活動的后期，溫度、鹽度等條件繼續(xù)降低，幾乎無金沉淀。

由包裹體顯微測試結(jié)果可知，大白陽金礦主成礦溫度在160～220℃，成礦流體從成礦早階段到成礦晚階段，溫度和鹽度都呈現(xiàn)明顯的降低趨勢（圖6）。H-O 同位素和稀有氣體He-Ar 同位素研究表明，成礦流體主要來源于巖漿侵位、結(jié)晶分異過程中所產(chǎn)生的巖漿水，并有來自深部的地幔流體加入，隨著成礦過程的推進，后期大氣降水沿構(gòu)造裂隙加入成礦熱液（Shen et al., 2020），由于流體混合使成礦流體性質(zhì)發(fā)生改變，可能是導致金元素沉淀的重要影響因素之一。密度計算結(jié)果表明大白陽金礦成礦流體密度較穩(wěn)定，變化不大，屬于低密度成礦流體。

（3）包裹體成分分析

對大白陽金礦不同成礦階段的流體包裹體氣相成分進行激光拉曼分析測試，激光拉曼光譜測試表明，只有在成礦早階段少數(shù)包裹體氣相成分中顯示較弱的CO2和SO2的特征峰（圖7a），成礦中階段和成礦晚階段氣相成分為寬緩的水峰，沒有發(fā)現(xiàn)揮發(fā)性氣體成分（圖7b），表明成礦流體主要屬于NaCl-H2O體系。

流體包裹體激光拉曼研究表明，成礦早階段氣相成分中以H2O 為主，含少量的CO2和SO2揮發(fā)分，成礦中階段和成礦晚階段的流體包裹體氣相成分未發(fā)現(xiàn)CO2和SO2，大白陽金礦成礦流體酸性成分CO2和SO2散失，pH 上升，還原硫濃度增加，導致金元素沉淀。高鹽度包裹體與低鹽度富氣相包裹體共生現(xiàn)象指示成礦流體發(fā)生沸騰作用（盧煥章等，2015）。在礦床野外地質(zhì)觀察的過程中，發(fā)現(xiàn)礦體發(fā)育水晶晶洞，并在礦體的局部觀察到圍巖角礫構(gòu)造，進一步證明流體在成礦過程中發(fā)生過沸騰作用。

（4）流體壓力及成礦深度計算

一般認為包裹體均一溫度th代表其捕獲溫度的下限，由此估算的流體壓力也就是實際捕獲壓力的下限，對于鹽水體系，均一溫度越高，均一壓力也越高（徐九華等，2012）。

表1 大白陽金礦韓家溝礦段流體包裹體顯微測溫結(jié)果及鹽度和密度Table 1 Micro temperature measurement results,salinity and density of fluid inclusions in the Hanjiagou mining area of the Dabaiyang gold deposit

圖6 大白陽金礦不同階段流體包裹體均一溫度（a～c）和鹽度（d～f）直方圖Fig.6 Histogram of homogenization temperature(a～c)and salinity(d～f)of fluid inclusions in different stages from the Dabaiyang gold deposit

圖7 大白陽金礦流體包裹體拉曼圖譜Fig.7 Raman spectra of fluid inclusions from the Dabaiyang gold deposit

對于鹽水體系常通過均一溫度的壓力校正來獲得流體的捕獲溫度和捕獲壓力，Portter（1977）通過實驗獲得了不同鹽度下壓力對均一溫度的校正圖解。邵潔蓮等（1988）提出成礦壓力計算公式，p=p0th/T0，式中p0=219+2620w，T0=374+920w，w為鹽度；th為均一溫度。Vityk 和 Bodnar（1994）通過人工合成包裹體技術(shù)，提出NaCl-H2O 包裹體捕獲溫度、壓力、鹽度和均一溫度之間的公式。

由包裹體所估算出的流體壓力在進行深度計算時，常受到多種因素的影響，公式p=ρgH中，密度ρ影響因素較大，一般花崗巖取平均值2.56 g/cm3，公式計算過程中，以26 MPa/km 的靜巖壓力梯度進行計算。單純采用靜巖或者靜水壓力梯度不能真實反映流體活動的實際特點（孫豐月等，2000；趙勝財?shù)龋?005）。孫豐月等（2000）在斷裂帶深度-流體壓力垂直分帶規(guī)律曲線的基礎(chǔ)上，通過計算機程序分段對成礦深度和壓力之間的關(guān)系進行了擬合，進一步得出了不同壓力條件下不同的深度計算公式，使得計算結(jié)果更加準確：當成礦流體壓力小于40 MPa 時，可以用靜水壓力梯度來計算成礦深度，即用壓力除以靜水壓力梯度（10 MPa/km）；測得的流體壓力為40～220 MPa 時，y=0.0868/（1/x+0.00388）+2；測得的流體壓力為 220～370 MPa 時，y=11+e（x-221.95）/70.075；測得的流體壓力為370 MPa 時，y=0.0331385x+4.19898。公式中y和x分別代表成礦深度和所測得的壓力值，單位分別為km和MPa。

通過對大白陽金礦主成礦階段流體包裹體進行測試分析得出，主成礦階段包裹體類型主要以NaCl-H2O 類型包裹體為主，因此，采用Vityk 和Bodnar（1994）所提出 NaCl-H2O 包裹體捕獲溫度、壓力、鹽度以及均一溫度之間的公式進行計算，計算結(jié)果顯示大白陽金礦的主成礦階段成礦壓力約為46.3～104.6 MPa，得到大白陽金礦的成礦深度5.40～8.45 km，平均深度為6.93 km。這一結(jié)果與陳茜（2013）獲得大白陽金礦主成礦期的成礦壓力主體范圍66.9～267.3 MPa接近，成礦深度2.43～9.72 km，平均深度為6.08 km。

（5）礦床成因分析

通過對大白陽金礦流體包裹體巖相學觀察，發(fā)現(xiàn)流體包裹體以富液氣液兩相包裹體為主，含有少量富氣相包裹體（主要集中在成礦期早階段，石英-鉀長石階段）及純液相包裹體。包裹體激光拉曼數(shù)據(jù)表明早階段的成礦流體中氣相成分主要是H2O，其次為CO2和SO2，液相成分為水。流體包裹體均一測溫的結(jié)果顯示主成礦階段溫度集中在160～220℃，表明其屬于中-低溫礦床。主成礦階段鹽度w(Na‐Cleq)集中在9%～15%之間，指示成礦流體屬于中低鹽度熱液。因此，大白陽金礦為中低溫、中低鹽度、貧CO2型熱液金礦床。

4 礦區(qū)周邊巖體地質(zhì)及成巖深度

地區(qū)內(nèi)巖漿巖主要沿著EW 向的尚義-崇禮-赤城深大斷裂分布，侵入體出露面積大，分布廣泛。其中，中生代巖漿活動強烈，本次研究主要對地區(qū)內(nèi)谷嘴子巖體、楊家營巖體及前壩口巖體進行。

谷嘴子斑狀花崗巖分布于張宣地區(qū)谷嘴子一帶，呈巖株狀侵位于太古宇桑干群變質(zhì)巖中。巖石表面呈肉紅色，主要礦物鉀長石（35%～40%）、斜長石（20%～25%）、石英（15%～20%）、黑云母（5%～10%），含少量黃鐵礦、磁鐵礦等副礦物，斑狀結(jié)構(gòu)。斑晶以鉀長石、斜長石為主（圖8a），粒徑大小可達2cm，鉀長石呈自形、半自形板柱狀，斜長石呈自形條帶狀、發(fā)育聚片雙晶；基質(zhì)主要為石英，呈他形粒狀分布在鉀長石、斜長石、黑云母等礦物之間；黑云母多呈自形-半自形長條狀，深褐色-黃褐色，多色性明顯，近平行消光，多見一組解理（圖8b）；可見少量黃鐵礦、磁鐵礦等金屬礦物（圖8c）。

楊家營二長花崗巖巖石表面呈白色、灰白色，主要包括鉀長石（25%～30%）、斜長石（30%～35%）、石英（15%～20%）、黑云母、角閃石礦物，及少量黃鐵礦、磁鐵礦等副礦物，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。鉀長石呈自形、半自形板狀，可見卡氏雙晶；斜長石呈自形板狀、條帶狀，可見聚片雙晶；石英呈他形粒狀充填于其他礦物間隙中；黑云母呈自形片狀，一組解理，吸收性和多色性顯著（圖8d）；在破碎的黑云母顆粒中可以見少量黃鐵礦、黃銅礦等金屬礦物（圖8e）。前壩口二長花崗巖巖石表面呈灰白色，主要礦物組成為鉀長石（30%～35%）、斜長石（30%～35%）、石英（15%～20%）、黑云母、角閃石，含少量磁鐵礦、黃鐵礦等副礦物。自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造（圖8f）。

利用黑云母礦物壓力計對3 個巖體成巖深度分別進行深度計算，得到谷嘴子巖體、楊家營巖體及前壩口巖體成巖深度分別為7.02 km、2.66 km 以及3.13 km。

圖8 張宣地區(qū)巖體地質(zhì)特征a.斑狀花崗巖中鉀長石斑晶；b.斑狀花崗巖中鉀長石+斜長石+石英+黑云母+角閃石+磁鐵礦礦物共生組合；c.黃鐵礦；d.楊家營二長花崗巖鉀長石+斜長石+石英+黑云母+角閃石礦物共生組合；e.楊家營二長花崗巖黑云母被黃鐵礦交代；f.前壩口二長花崗巖鉀長石+斜長石+石英+黑云母+角閃石礦物共生組合Kfs—鉀長石；Pl—斜長石；Bt—黑云母；Amp—角閃石；Qtz—石英；Mag—磁鐵礦；Py—黃鐵礦Fig.8 Geological characteristics of rock mass in Zhangxuan area a.Porphyry granite potash feldspar phenocryst;b.Porphyry granite potash feldspar+plagioclase+quartz+biotite+amphibole+magnetite mineral association;c.Pyrite;d.Yangjiaying monzogranite potash feldspar+plagioclase+quartz+biotite+amphibole mineral association;e.Yangjiaying monzogranite biotite replaced by pyrite;f.Qianbakou monzogranite potash feldspar+plagioclase+quartz+biotite+hornblende mineral association Kf—Potash feldspar;Pl—Plagioclase;Bt—Biotite;Amp—Hornblende;Qtz—Quartz;Mag—Magnetite;Py—Pyrite

5 大白陽金礦剝蝕與保存

5.1 研究方法

（1）光學顯微鏡觀察及電子探針分析

選擇新鮮的巖體露頭進行采樣，每個采樣位置采集多件樣品以確保研究結(jié)果具有足夠的代表性。樣品首先制作光薄片，利用光學顯微鏡進行詳細的礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造顯微觀察，選擇新鮮的未遭受蝕變的、符合壓力計礦物共生組合關(guān)系的樣品來進行電子探針分析。電子探針測試在中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所進行，儀器型號為JXA-8100。測試條件為：加速電壓20 kV，束流10 nA，束斑大小為2 μm，檢出限為0.01%。標樣為鈉長石（Na）、透長石（Si，Al，K）、透輝石（Ca，Mg）、貴榴石（Fe）、金紅石（Ti）和薔薇輝石（Mn），采用ZAF 方法進行校正。

（2）礦物壓力計

由于其具有數(shù)據(jù)易得、結(jié)果可靠和應用廣泛等優(yōu)點（孟子岳等，2016），在研究礦物結(jié)晶溫度、壓力及地殼隆升方面發(fā)揮著重要的作用，利用礦物溫壓計獲得花崗質(zhì)巖漿初始結(jié)晶時的壓力條件，對于探討巖體剝蝕深度、了解造山帶的構(gòu)造熱演化史等方面均具有重要意義（龔松林，2004；Uchida et al.,2007；李小偉等，2011）。目前，常用的礦物溫壓計有角閃石全鋁壓力計、黑云母全鋁壓計、巖漿綠簾石壓力計、角閃石-斜長石溫壓計等。

角閃石全鋁壓力計主要用于鈣堿性花崗巖（Wones, 1981；李小偉等，2011）。Hammarstrom 等（1985;1986）提出巖體侵位壓力與角閃石中Al 含量之間計算公式，Hollister（1987）對該公式進行改進，Johnson（1989）和Schmidt（1992）通過實驗巖石學的方法，更為精準的限定了壓力和全鋁之間的關(guān)系，使誤差進一步減小。為保證計算結(jié)果的準確性，An‐derson 等（2008）提出了角閃石成分 0.4＜Fe/(Fe+Mg)＜0.65 且 Fe3+/(Fe2++Fe3+)≥0.25（或 Schmidt,1992建議的0.2）等限制條件，對壓力計的使用進行嚴格限制。

Uchida 等（2007）發(fā)現(xiàn)花崗巖中的黑云母其Altot含量與伴生的熱液金屬礦床種類之間有著某種特定聯(lián)系，即花崗巖中黑云母的Altot含量隨著伴生的熱液礦床的金屬類型不同而變化。同時，Uchida 等（2007）對低壓條件（p＜200 MPa）結(jié)晶巖體的角閃石全鋁含量與黑云母全鋁含量進行線性回歸，得出對低于200 MPa 的巖體，尤其是礦化巖體可使用黑云母全鋁壓力計。

目前，國內(nèi)采用黑云母全鋁法壓力計估算成巖深度已取得良好應用效果，但其在使用上也存在一定的爭議，對此康志強等（2010）通過對廣西姑婆山-花山花崗巖通過礦物壓力計方法對其結(jié)晶壓力進行計算，并且對同一巖體分別利用角閃石全鋁壓力計和黑云母全鋁壓力計進行計算，通過對2 種方法所得的結(jié)果進行對比，對兩種礦物壓力計在選取方面提供了重要參考，得出如下結(jié)論：當花巖崗中存在角閃石+黑云母礦物共生組合，且角閃石結(jié)晶完好時，則選擇角閃石作為全鋁壓力計礦物；當花崗巖中存在角閃石+黑云母礦物組合，但角閃石結(jié)晶不夠完好，而黑云母結(jié)晶完好時，則選擇黑云母作為全鋁壓力計礦物；當花崗巖中不存在角閃石時，黑云母也不適合作為全鋁壓力計礦物。

本次主要對張宣地區(qū)谷嘴子、楊家營、前壩口3 個巖體進行采樣，通過前期巖相學觀察，發(fā)現(xiàn)樣品角閃石含量較低且晶型較差，黑云母含量較高，結(jié)晶粒度大且晶形完好，未發(fā)生明顯蝕變。因此，本次研究采用黑云母全鋁壓力計計算巖體的成巖深度。

5.2 黑云母成分特征

黑云母電子探針分析結(jié)果見表2。按照黑云母的陽離子總數(shù)為8、陰離子負電價為23 的理論值，其中Fe2+、Fe3+采用林文蔚等（1994）的計算方法獲得，據(jù)此理論，以O(shè)=22為基礎(chǔ)計算了黑云母的陽離子數(shù)及相關(guān)參數(shù)。

谷嘴子巖體中黑云母w(TiO2)=2.17%～2.34%，w(Al2O3)=15.16%～15.68%，w(SiO2)=37.29%～37.61%，w(FeO*)=14.25%～17.30%，Mg/（Mg+Fe）=0.57～0.58；楊家營巖體中黑云母w(TiO2)=4.05%～4.73%，w(Al2O3)=12.48%～13.53%，w(SiO2)=36.10%～37.96%，w(FeO*)=14.59%～17.30%，Mg/（Mg+Fe）=0.58～0.63；前壩口巖體中黑云母w(TiO2)=5.01%～5.70%，w(Al2O3)=12.23%～13.67%，w(SiO2)=34.57%～36.65%，w(FeO*)=13.19%～14.74%，Mg/（Mg+Fe）=0.62～0.65。Nachit等（2005）通過分析不同來源的480 件黑云母化學成分，給出了TiO2-（FeO+MnO）-MgO 三角分類圖解，可以用來判別黑云母的形成條件。Zhang 等（2016）提出原生黑云母能夠反映其結(jié)晶時巖漿的物理化學條件。對此次樣品黑云母進行投圖分析，由圖9可知，3個巖體的黑云母均屬于原生黑云母，所以對此次采集的巖體中的黑云母進行化學成分分析是可行的。

表2 谷嘴子、楊家營和前壩口巖體黑云母礦物化學成分表w(B)/%Table 2 The compositions of the biotite in Guzuizi,Yangjiaying andQianbakou pluton w(B)/%

國際礦物學協(xié)會（IMA）將黑云母分為鐵云母、金云母、鐵葉云母和富鎂黑云母4 個端員的固溶體。對不同巖體的黑云母化學成分進一步分析，通過Mg-（AlVI+Fe3++Ti）-(Fe2++Mn)分類圖解投圖（圖10），得出3 個巖體的黑云母均落在鎂質(zhì)黑云母區(qū)域，反映出地區(qū)內(nèi)黑云母有深源物質(zhì)的加入。

5.3 黑云母的結(jié)晶溫度及氧逸度

（1）溫度

Henry 等（2005）研究發(fā)現(xiàn)，黑云母中w(Ti)與溫度呈正相關(guān)性，與壓力呈現(xiàn)反消長關(guān)系，w(Ti)對形成溫度較為敏感，依據(jù)Ti 和Mg/ (Mg+Fe)值關(guān)系提出溫度計算公式：

t={In（Ti）-a-c（XMg）3/b}0.333

其中，t=溫度（℃），XMg=Mg/（Mg+Fe），a=-2.3594，b=4.6482×10-9，c=-1.7283。該公式適用于 XMg=0.277.000，Ti（apfu）=0.04～0.60，t=480～800℃的巖體結(jié)晶溫度估算，估算得出谷嘴子、楊家營、前壩口巖體黑云母結(jié)晶溫度分別為 638～650℃、753～765℃、785～794℃。

（2）氧逸度

圖9 黑云母TiO2-(FeO+MnO)-MgO成因圖解（據(jù)Nachit et al.,2005）Fig.9 The genetic diagram with TiO2-(FeO+MnO)-MgO for biotite(after Nachit et al.,2005)from pluton in Zhangxuan area

Wones 等（1965）提出采用黑云母 Fe2+、Fe3+和Mg 原子百分數(shù)來估算其結(jié)晶時的氧逸度。在此計算過程中，在滿足黑云母與鉀長石和磁鐵礦共生的條件下，用來進行計算的云母應為初始巖漿云母，依據(jù)顯微鏡觀察結(jié)果（圖8）和黑云母成因分類圖解（圖9）判斷，此次計算所選取黑云母滿足條件。將原生黑云母數(shù)據(jù)投入圖解中（圖11a），結(jié)果顯示，所投點均落在Ni-NiO 與Fe2O3-Fe3O4兩條緩沖線之間，說明黑云母是在較高氧逸度條件下結(jié)晶形成的，且NNO＞1.0。

依據(jù)Wones等（1965）提出的pH2O=207 MPa 條件下黑云母的logf(O2)-t圖解（圖11b），通過計算黑云母Fe/(Fe+Mg)值，結(jié)合前文計算得到的黑云母Ti 溫度，在logf(O2)-t圖解中也可以獲得大致的氧逸度值范圍，由圖可知，本次采樣區(qū)花崗巖中黑云母估算氧逸度logf(O2)介于-9.5～-13.5 之間（圖11b），反映出谷嘴子、楊家營、前壩口巖體均在高氧逸度的條件下結(jié)晶形成。在高氧逸度條件下，S 元素容易被氧化，形成或SO2而進入到硅酸鹽熔體之中，難以與Cu、Au、Mo 等成礦元素結(jié)合，促進含礦熱液中Au 元素的聚集沉淀，有利于金礦床的形成。

5.4 黑云母結(jié)晶壓力與巖體侵位深度估算

依據(jù)Uchida等（2007）所提出的黑云母全鋁壓力計公式進行計算：

p（108Pa）=3.03×Altot-6.53（±0.33）

其中Altot含量由黑云母O22方法獲得，再根據(jù)p=ρgh 估算靜巖深度，其中g(shù) 值取9.8，復式巖體各單元巖石密度雖有差異，但為計算方便統(tǒng)一，ρ取值2.7×103g/cm3，從而獲得成巖深度值。

圖10 黑云母成分分類圖解（據(jù)Foster,1960）Fig.10 The composition classification diagram for biotite from pluton in Zhangxuan area(after Foster,1960)

圖11 黑云母Fe2+-Fe3+-Mg圖解（a）與logf(O2)-t圖解（b）（據(jù)Wones et al.，1965）Fig.11 The oxygen fugacity diagram with Fe2+-Fe3+-Mg(a)and logf(O2)versus t diagram(b)for biotite from pluton in Zhangxu‐an area(after Wones et al.，1965)

計算得到谷嘴子成巖壓力為175～197 MPa，成巖深度為6.61～7.46 km，平均值7.02 km；楊家營成巖壓力為30～94 MPa，成巖深度為1.13～3.56 km，平均值2.66 km；前壩口巖體的成巖壓力為34～113 MPa，成巖深度為1.29～3.57 km，平均值3.13 km。

5.5 張宣地區(qū)剝蝕深度及礦床保存

（1）礦床年代學研究

前人對張宣地區(qū)金礦成礦時代的觀點大致分為3 種：①礦體形成于太古代（胡小蝶等，1990）；②海西期混合巖化-重熔交代作用形成的巖漿熱液金礦床（宋瑞先等，1994）；③礦體的形成于燕山期，與中生代的大規(guī)模巖漿巖活動密切相關(guān)（趙莎，2009；李長民等，2010；王美娟，2015）。隨著大量科研工作的開展及測年技術(shù)的發(fā)展，張宣地區(qū)內(nèi)礦床形成年齡厘定也更加精準。

李長民等（2010）采用熱液鋯石SHRIMP U-Pb同位素測年得到東坪金礦主要成礦時間為（140.2±1.3）Ma。王美娟（2015）采集東坪金礦1304 m 中段石英脈型礦石，測得熱液鋯石的U-Pb 同位素諧和年齡為（132.30±0.83）Ma；宋瑞先等（1994）、趙莎（2009）采用K-Ar 定年法對水晶屯的成礦年齡研究，得出了2 個不同的年齡段，分別為202.5～215.5 Ma、131.45～153.65 Ma；小營盤金礦 K-Ar 年齡顯示其形成于早侏羅世（171.5～183.4 Ma；趙莎，2009）；較早的后溝金礦的成礦年齡數(shù)據(jù)表明金礦形成于早侏羅世，而牛樹銀等（2007）對其蝕變巖中鉀長石K-Ar 測年結(jié)果為133.2 Ma，暗示該金礦形成于早白堊世。陳茜（2013）對大白陽礦區(qū)內(nèi)礦石樣品進行鉛同位素測試，對地區(qū)內(nèi)響水溝花崗巖進行測年分析，并對大白陽金礦成礦年齡進行了討論，得出大白陽金礦主礦化時期應為海西期晚期。

（2）礦床剝蝕保存討論

區(qū)域性地殼隆升與剝蝕是造山作用過程的具體表現(xiàn)，致使地下動力學條件和熱力學條件發(fā)生顯著改變，或地殼內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化的響應?；◢弾r體被剝露是判別地殼隆升剝蝕最重要的標志之一。因此，基于花崗巖結(jié)晶壓力的估算，可以為評估成巖以來地殼的隆升剝蝕幅度和剝蝕速率提供依據(jù)，借此還可以判別不同構(gòu)造單元的隆升與剝蝕差異，同時，可以為礦床的剝蝕保存情況提供重要的參考。

前人利用磷灰石裂變徑跡的方法對張宣地區(qū)的隆升剝蝕速率進行了研究，邵濟安等（2005）通過對本地區(qū)紅花梁黑云母花崗巖（（235±2）Ma）的磷灰石裂變徑跡研究表明，該地區(qū)隆升大約在80～10 Ma 期間，采用封閉溫度-年齡法計算出巖體的冷卻速率為0.025 km/Ma，從10 Ma 至今，隆升速率加快約為0.13 km/Ma，剝蝕總量約為3.05 km；聶逢君等（2018）采用封閉年齡-溫度法計算得出衛(wèi)境巖體（148 Ma）中的自晚白堊世以來剝蝕速率為0.07～0.27 km/Ma；李長平（2019）（未發(fā)表數(shù)據(jù)）對張宣地區(qū)太古代變質(zhì)巖以及谷嘴子巖體（（236±2）Ma）進行了磷灰石裂變徑跡研究，研究表明太古代變質(zhì)巖自早白堊世以來，整體的剝蝕速率在0.02～0.31 km/Ma，谷嘴子巖體自晚白堊世以來剝蝕速率介于0.02～0.69 km/Ma之間，剝蝕量為2.92～2.96 km，平均值2.94 km。

如果成礦深度大于剝蝕量說明礦床的保存良好，相反，則說明礦床遭受了剝蝕。流體包裹體測試結(jié)果表明，大白陽金礦成礦壓力為46.3～104.6 MPa，成礦深度為6.93 km。趙莎（2009）對地區(qū)內(nèi)水晶屯金礦的流體包裹體進行測試，得出水晶屯金礦主成礦階段壓力約為35～65 MPa，水晶屯金礦成礦深度為3.50～6.51 km。

通過礦物壓力計結(jié)合巖體的年代學獲得的剝蝕速率，計算得到區(qū)內(nèi)楊家營巖體（138.6 Ma）侵位深度3.01 km，隆升剝蝕速率約為0.022 km/Ma；前壩口巖體（140.2 Ma）侵位深度3.1 km，隆升剝蝕速率約為0.022 km/Ma，與前人的研究結(jié)果較為一致，具有可靠性。結(jié)合前人裂變經(jīng)跡研究結(jié)果，筆者認為地區(qū)內(nèi)巖體自中生代以來遭受了相似的剝蝕強度，主要發(fā)育有3 次的快速隆升，分別在早白堊世、晚白堊世和始新世—漸新世，剝蝕速率在0.022～0.029 km/Ma，剝蝕量約3 km。大白陽金礦為海西期晚期成礦，自中生代以來逐漸遭受剝蝕，綜合地區(qū)成礦深度與剝蝕量，剝蝕量小于礦床成礦深度，表明該區(qū)金礦床保存良好，深部仍具有良好的找礦前景。

6 結(jié) 論

（1）大白陽金礦流體包裹體類型簡單，以富液相包裹體為主。成礦早階段流體包裹體冰點溫度介于-18.2～-3.2℃之間，鹽度范圍為w(NaCleq)=5.2%～21.3%，均一溫度變化范圍集中于240～320℃；成礦中階段測得包裹體的冰點溫度介于-13.3～-1.9℃之間，鹽度范圍為w(NaCleq)=3.2%～17.3%，完全均一溫度變化范圍集中在160～220℃；成礦晚階段測得包裹體的冰點溫度介于-12.1～-1.8℃之間，鹽度范圍w(NaCleq)=3.1%～16.1%，均一溫度變化范圍集中在140～200℃。從成礦早階段至成礦晚階段，溫度和鹽度都呈現(xiàn)明顯的降低趨勢，成礦流體密度較穩(wěn)定，表現(xiàn)出中低溫、中低鹽度、貧CO2熱液型礦床特征。同時，通過計算獲得大白陽金礦主成礦階段的壓力為46.3～104.6 MPa，得到大白陽金礦的成礦深度為5.40～8.45 km，平均深度6.93 km。

（2）采用黑云母壓力計對張宣地區(qū)巖體侵位深度計算結(jié)果為：谷嘴子巖體（236.0 Ma）侵位深度7.02 km、楊家營巖體（138.6 Ma）剝蝕深度2.66 km、前壩口巖體（140.2 Ma）剝蝕深度3.13 km。結(jié)合前人的裂變徑跡結(jié)果，認為張宣地區(qū)自中生代以來剝蝕速率為0.022～0.029 km/Ma，剝蝕量為3 km左右。

（3）通過流體包裹體計算得出大白陽金礦成礦深度為6.93 km，張宣地區(qū)巖體自中生代以來剝蝕量約3 km，剝蝕量小于礦床成礦深度，由此推斷地區(qū)內(nèi)深部仍具有一定的找礦潛力。

致 謝感謝匿名審稿人提出的建議，感謝各位老師、師兄在文章撰寫過程中提供的意見，感謝實驗研究員在實驗過程中的熱情幫助。