引用本文
牟雨亮, 王甘露, 付勇, 殷樱子. 黔东南石英脉型金矿床中铁白云石流体包裹体研究[J].中国地质调查, 2017,4(5): 24-30.
MU Yuliang, WANG Ganlu, FU Yong, YIN Yingzi. A study on fluid inclusions within ankerites of quartz-vein gold deposits in southeastern Guizhou[J].Geological Survey of China, 2017,4(5): 24-30.  
doi: 10.19388/j.zgdzdc.2017.05.04
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黔东南石英脉型金矿床中铁白云石流体包裹体研究
牟雨亮1, 王甘露2, 付勇2, 殷樱子2
1.成都理工大学地球科学学院,成都 610059
2.贵州大学资源与环境工程学院,贵阳 550003

第一作者简介: 牟雨亮(1990—),男,硕士研究生,主要从事矿物学、岩石学及矿床学研究。Email: gzmuyuliang@126.com。

收稿日期: 2017-03-24
基金资助: 国家自然科学基金“贵州两类浊积岩中金矿的比较研究与动态模拟实验 (编号: 41072072)”项目资助
摘要

铁白云石是黔东南石英脉型金矿主成矿阶段的主要脉石矿物之一,与金的矿化关系十分密切,在金的运移、沉淀等方面起着重要作用,其流体包裹体特征可以反映成矿流体性质。通过对铁白云石开展系统的流体包裹体岩相学观察、均一法测温和冰点测定,计算出包裹体盐度和密度等数据。结果表明: 铁白云石包裹体较为发育,以含CO2的包裹体为主; 均一温度集中在240~300 ℃范围内,平均均一温度为267.21 ℃; 成矿流体的盐度为7.31%~21.40%(NaCl),平均为15.31%(NaCl); 成矿流体的密度介于0.72~0.97 g/cm3之间,平均为0.89 g/cm3。认为黔东南石英脉型金矿床属于低盐度、高密度的中温热液矿床。

关键词: 石英脉型金矿; 铁白云石; 流体包裹体; 黔东南
中图分类号:P618.51;P595 文献标志码:A 文章编号:2095-8706(2017)05-0024-07
A study on fluid inclusions within ankerites of quartz-vein gold deposits in southeastern Guizhou
MU Yuliang1, WANG Ganlu2, FU Yong2, YIN Yingzi2
1. College of Earth Science, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China
2. College of Resource and Enviromental Engineering, Guizhou University, Guiyang 550003, China
Abstract

Ankerite is one of the main gangue minerals at main mineralization stage of quartz-vein gold deposits in southeastern Guizhou. It plays an important role in the migration and precipitation of gold and the characteristics of fluid inclusions within ankerite can reflect the ore-forming fluid character. The authors conducted experiments on the microscopic petrography observation, homogenization temperature and freezing point of fluid inclusions, and then calculated the inclusions salinity and density. Results show CO2 inclusions in ankerite are well developed; ore-forming fluid uniformity temperatures concentrate in 240-300 ℃ with average of 267.21 ℃, the salinity of ore-forming fluid is between 1.57%-12.96% (NaCl) with average of 15.31%(NaCl); and the mineralization density distribution ranges from 0.69 g/cm3 to 0.91 g/cm3, with average of 0.89 g/cm3. So the quartz-vein gold deposits of southeastern Guizhou are middle temperature hydrothermal deposits and the ore-forming fluid has the characteristics of high density and low salinity.

Keyword: quartz-vein gold deposit; ankerite; fluid inclusion; southeast of Guizhou Province
0 引言

铁白云石和硫化物是黔东南石英脉型金矿主成矿阶段的主要脉石矿物, 成矿流体中富含有CO2和S。许多文献[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]阐述了成矿流体中CO2和S与金矿化有紧密的关系, 认为H2S与Au多形成AuHS或AuHS2-络合物(其最大溶解度pH值为近中性)的形式进行迁移, 其中CO2有着调节成矿流体pH的作用[11, 12, 13]。成矿流体沿剪切构造通道上升运移的过程中与早期石英脉和围岩反应形成铁白云石和硫化物。铁白云石化消耗了大量CO2气体和HC O3-离子, 导致成矿流体的pH值、氧逸度和压力急剧降低, 造成减压扩容的还原环境, 成矿流体呈沸腾状态, 含Au络合物分解[14, 15], 同时含有CO2和S的成矿流体与围岩反应形成铁白云石、黄铁矿和毒砂等硫化物与金共生在一起。发生石英-硫化物-铁白云石-自然金主成矿期的金矿化。从某种意义上说, 铁白云石化的强烈程度可以作为金矿的找矿标志。

前人研究常选择石英做流体包裹体测试, 而石英具有多期次性, 因而往往造成测试结果非常宽泛[16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26], 不能代表真实成矿流体的性质。铁白云石易被误认为晚期无矿化碳酸盐蚀变, 未能引起前人的足够重视, 但是铁白云石与金矿化关系十分紧密, 而且铁白云石比多期次的石英脉在野外更易识别, 在野外铁白云石新鲜面呈浅黄白色或白色, 风化面呈黄褐色或红褐色等铁锈色调, 也容易与后期碳酸盐化区分开来。因此对铁白云石的流体包裹体的研究有助于对黔东南石英脉型金矿床的深入研究。

1 地质背景

黔东南石英脉型金矿是贵州重要的金矿类型。黔东南天柱、锦屏、黎平地区的金矿床(图1)[27]位于扬子准地台和华南加里东褶皱带的结合部雪峰山多金属成矿带的西南段。金矿的赋存地层主要是前震旦系下江群, 少量赋存于震旦系地层中。下江群地层总厚度约7 000多m, 其岩性主要为灰色— 淡绿色板岩夹少量变余砂岩及变余凝灰岩、变余沉凝灰岩、细砂岩等。矿床严格受控于背斜和断裂的联合构造体系, 背斜受断裂切割, 形成俗称“ 背斜加一刀” 的构造样式, 且在背斜和断裂交汇部位及其附近控制富矿体的产出[28]。其矿石矿物主要有自然金、黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿等金属硫化物, 以及石英、铁白云石、绢云母、方解石等非金属矿物。成矿作用可划分为贫金-石英成矿或成脉阶段、石英-硫化物-铁白云石-自然金主成矿阶段和碳酸盐-石英阶段[29, 30]。

图1 黔东南锦屏、天柱及黎平地区构造地质图[27]Fig.1 Tectonic-geological map of Jinping, Tianzhu and Liping regions in southeastern Guizhou[27]

在主成矿阶段成矿流体与早期石英脉和围岩反应发生强烈的铁白云石化、硫化和金矿化, 因此在空间上自然金与石英、铁白云石、黄铁矿和毒砂等硫化物呈浸染状分布(图2-1、2-2)。其中铁白云石新鲜面呈浅黄白色或白色, 风化面呈黄褐色或红褐色等铁锈色调(图2-1、2-2)。

图2-1 黔东南石英脉型金矿床中铁白云石产状特征Fig.2-1 Occurrence features of ankerite from the quartz-vein gold deposits in southeastern Guizhou

图2-2 黔东南石英脉型金矿床中铁白云石产状特征Fig.2-2 Occurrence features of ankerite from the quartz-vein gold deposits in southeastern Guizhou

含金矿体中铁白云石含量一般为30%~65%, 呈浸染状自形— 半自形集合体产出, 也有呈脉状无定形微细粒集合体产出, 但这类铁白云石与金矿化关系不大。由此可以看出, 铁白云石与金的矿化关系十分密切。时间上它是金的主成矿阶段的产物, 空间上与富含金的黄铁矿、毒砂等硫化物共生。

2 铁白云石的产状特征

黔东南石英脉型金矿床中铁白云石的分布十分广泛, 主要有2种产出状态。

(1)浸染状铁白云石。主要分布于容矿岩石中, 以晶形较好的自形— 半自形晶出现, 粒径为0.1~50 mm。常在石英周边或者晶洞中产出并与毒砂和黄铁矿等硫化物共生在一起, 显示其与硫化物在成因上有密切关系。这种类型的铁白云石是在金矿体中最常出现的。

(2)脉状铁白云石。通常与石英组成细小的脉, 沿岩石裂隙分布。这类铁白云石晶形较差(它形— 半自形), 粒径为1~7 mm, 在脉的两侧多分布有毒砂、黄铁矿等硫化物矿物(图2-1、2-2)。本次流体包裹体测试样品选择自形程度更好的浸染状铁白云石。

3 流体包裹体特征
3.1 分布特征及类型

流体包裹体的岩相学观察显示, 浸染状铁白云石中包裹体比较发育, 表现为数量多、类型多、形态复杂, 沿解理分布。包裹体的大小2~80 μ m不等, 集中在5~25 μ m之间, 气液比5%~45%不等, 变化较大, 形态主要有负晶形、多边形、菱形和不规则形等。它与铁白云石的结晶习性密切相关。

根据室温(25 ℃)下包裹体的相态特征以及冷冻降温过程中包裹体相态的变化, 可将矿床中的流体包裹体划分为3种类型: 单相包裹体、两相包裹体和三相包裹体(图3)。不同类型包裹体的特征如下。

(1)单相包裹体。分为纯气相包裹体和纯液相包裹体。纯气相包裹体颜色多为灰黑色, 主要是纯CO2气体及其他有机气体, 这类包裹体少见, 因铁白云石透明度较差, 且解理十分发育, 气体易散失, 在石英中常见; 纯液相包裹体多为无色透明, 液相成分可以是H2O、液态CO2或盐水溶液(图3(a))。

(2)两相包裹体。即气-液两相的包裹体, 在此类包裹体中, 液相和气相共存。气相一般呈圆球形气泡, 与液相的界限分明, 该类包裹体占黔东南石英脉型金矿包裹体的主导地位。根据其成分可以进一步分为含CO2气液两相包裹体和不含CO2汽液两相包裹体。含CO2气液两相包裹体颜色较暗, 气泡颜色也较暗, 气相成分主要为CO2和H2O, 液相成分为盐水溶液(图3(b)); 不含CO2气液两相包裹体多为无色透明, 气泡颜色较浅或为无色, 为盐水溶液包裹体(图3(c))。

(3)3个相态包裹体, 主要是同时含有液相和气相的CO2的包裹体, 即3个相态(VCO2+LCO2+LH2O)的包裹体, 通常VCO2+LCO2占包裹体总体积的20%~50%(图3(d)), 该类包裹体也是主要类型。

图3 黔东南石英脉型金矿床铁白云石中流体包裹体分布特征及类型Fig.3 Distribution features and types of the fluid inclusions within ankerite from the quartz-vein gold deposits in southeastern Guizhou

3.2 流体包裹体测温研究

3.2.1 均一温度

流体包裹体显微测温工作在中国石油集团川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院实验研究中心包裹体实验室完成, 包裹体均一温度和冷冻温度测定使用仪器为THMSG 600型冷热台, 测温范围为-196~600 ℃, 精度为± 0.1 ℃, 测试时升温速率控制在5~10 ℃/min, 相变点附近的升温速率调为1 ℃/min 或0.5 ℃/min。

分析结果见表1。测试4个铁白云石样品46个包裹体, 测出均一温度在220.8~319.9 ℃之间, 温度变化幅度较大, 多数集中在240~300 ℃范围内, 平均均一温度为267.2 ℃。温度分布直方图呈现出单峰的特点, 峰值温度260~300 ℃(图4)。与铁白云石共生的石英内的液体包裹体均一温度在204~354 ℃之间, 温度变化幅度比铁白云石大, 多数集中在260~320 ℃范围内, 平均均一温度为282.8 ℃。温度分布直方图呈现出单峰的特点, 峰值温度280 ~300 ℃(图4), 与铁白云石相差不大。

表1 黔东南石英脉型金矿床流体包裹体均一温度 Tab.1 Homogenization temperature of the fluid inclusions from the quartz-vein gold deposits in southeastern Guizhou

图4 黔东南石英脉型金矿床流体包裹体均一温度分布直方图Fig.4 Histogram of homogenization temperature for the fluid inclusions from the quartz-vein gold deposits in southeastern Guizhou

前人研究结果(表2)[16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26]表明, 石英的流体包裹体的均一温度从低温到中温(100~350 ℃)均有分布, 有的区分2个成矿温度段, 温度区间跨度大, 对指示成矿温度略显笼统。本次测试选择样品均为主成矿阶段的铁白云石和石英, 均一温度均在200 ℃以上, 温度区间更为集中。自然界铁白云石的形成温度为200~700 ℃[31, 32], 实测铁白云石包裹体的均一温度符合这一范围, 从而佐证了本次测试温度能够代表矿床成矿温度。故黔东南石英脉型金矿床成矿温度为240~300 ℃, 平均267.21 ℃, 属中温热液矿床。

表2 前人研究黔东南石英脉型金矿流体包裹体均一温度 Tab.2 Homogenization temperature of the fluid inclusions from the quartz-vein gold deposits in southeastern Guizhou from other researchers

3.2.2 盐度

测试结果显示, 黔东南石英脉型金矿床铁白云石的冰点介于-4.6~-18.6 ℃之间(表3)。根据查表可得, 其盐度为7.31%~21.40%(NaCl), 平均为15.31%(NaCl), 显示成矿流体具低盐度的性质[32]; 与铁白云石共生的石英的冰点介于-0.9~-8.7 ℃之间。其盐度为1.57%~12.96%(NaCl), 平均为7.18%(NaCl), 铁白云石盐度明显高于石英的盐度。

表3 黔东南石英脉型金矿流体包裹体冰点及盐度 Tab.3 Salinity and density of the fluid inclusions from the quartz-vein gold deposits in southeastern Guizhou
3.3 流体的密度

计算气液两相包裹体的密度, 根据Bodnar[32]含盐度≤ 25%的NaCl-H2O体系的温度-盐度-密度相图来确定流体密度。采用铁白云石中流体包裹体的均一温度和盐度数据进行投点(图5), 结果表明, 黔东南石英脉型金矿床中成矿流体的密度介于0.70 ~0.97 g/cm3之间, 成矿流体具中高密度的性质。

图5 黔东南石英脉型金矿流体密度投影图Fig.5 Projection of the fluid density for the quartz-vein gold deposits in southeastern Guizhou

4 结论

本研究选择与金矿化关系十分紧密且在野外更易识别的铁白云石作为流体包裹体分析的样品, 真实反映成矿流体性质。成矿温度显示比前人在石英中的测试结果更为集中, 集中在240 ~300 ℃; 成矿流体的盐度为7.31%~21.40%(NaCl), 密度介于 0.72~0.97 g/cm3之间, 表明黔东南石英脉型金矿属中温、低盐度高密度热液矿床。黔东南石英脉型金矿中铁白云石的流体包裹体的研究加深了对矿床地质特征的认识, 同时指明了铁白云石化的强烈程度可以作为金矿的找矿标志。

The authors have declared that no competing interests exist.

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