劉顯凡，楚亞婷，盧秋霞，趙甫峰，李春輝，肖繼雄，董 毅

1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，成都 610059 2.南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國家重點實驗室，南京 210093

云南老王寨金礦的深部地質(zhì)過程
——來自顯微巖相學(xué)和元素地球化學(xué)的證據(jù)

劉顯凡1，2，楚亞婷1，盧秋霞1，趙甫峰1，李春輝1，肖繼雄1，董 毅1

1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，成都 610059 2.南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國家重點實驗室，南京 210093

通過老王寨金礦圍巖、蝕變巖石、礦石的顯微巖相學(xué)和元素地球化學(xué)的系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)：伴隨硅化、碳酸鹽化等蝕變和硫化物礦化，巖（礦）石中發(fā)育沿粒間、裂隙或角閃石解理紋貫入或穿插的黑色不透明超顯微隱晶，經(jīng)電子探針、掃描電鏡和能譜分析鑒定，該固體物質(zhì)主要由超顯微晶石英、硅酸鹽、碳酸鹽、硫化物以及呈熔離交生關(guān)系的金紅石、白鎢礦和鏡鐵礦（磁鐵礦）組成；熔離交生結(jié)構(gòu)與沉淀共晶結(jié)構(gòu)共存的特有巖相學(xué)特征指示成礦流體具備由熔體性質(zhì)向熱液性質(zhì)轉(zhuǎn)化的特性。結(jié)合巖（礦）石稀土微量元素研究，認(rèn)為這種在透射光顯微鏡下呈黑色不透明的超顯微隱晶固體物質(zhì)，是具熔漿流體特點和超臨界流體性質(zhì)的地幔流體引發(fā)交代蝕變的直接微觀表現(xiàn)之一；在交代蝕變過程中其性質(zhì)由熔漿向地殼熱液過渡，同時與地殼物質(zhì)發(fā)生混染而有利于成礦作用的進(jìn)行。

顯微巖相學(xué)；超顯微隱晶固體；深部過程；地球化學(xué)；殼?；烊?；老王寨金礦

0 前言

老王寨金礦位于云南省鎮(zhèn)源縣境內(nèi)、哀牢山金成礦帶北段中部，已探明金儲量近100t，礦石平均品位在5.0×10－6左右［1］，開采條件好，礦石品位高，選冶性能良好。從20世紀(jì)80年代初發(fā)現(xiàn)并開采至今，前人對該礦床的地質(zhì)地球化學(xué)研究已積累了豐富的資料，其成因有火山熱液論［2］、變質(zhì)熱液論［3］、巖漿熱液論［4］、構(gòu)造蝕變論［1］及地幔和巖漿去氣成礦論［5－6］；尤其是梁業(yè)恒和孫曉明等［7］依據(jù)礦體含金石英脈中流體包裹體的系統(tǒng)研究，認(rèn)為老王寨金礦的成礦流體為地幔深源流體演化的產(chǎn)物，礦床特征符合喜馬拉雅期碰撞造山型金礦的成礦特點。這些觀點有一個共識是：參與金成礦作用的流體主要為異地來源的深部流體或殼?；旌狭黧w；爭議的問題在于：1）提供深部流體的源在哪里？是深部地殼還是地幔？2）深部流體的屬性如何？是熔漿流體還是熱液流體亦或地幔流體演化導(dǎo)致的殼?；旌狭黧w？3）成礦物質(zhì)的主要來源和方式如何？是深源流體直接提供成礦物質(zhì)還是深源流體活化地殼巖石中的成礦物質(zhì)？筆者通過對礦床中主要巖（礦）石的巖相學(xué)和元素地球化學(xué)研究，結(jié)合電子探針及掃描電鏡和能譜分析，重點探討了蝕變煌斑巖中發(fā)現(xiàn)的黑色不透明超顯微隱晶固體與成礦流體的成因關(guān)系，認(rèn)為該超顯微隱晶固體是伴隨煌斑巖漿沿深大斷裂上涌至地殼參與成礦的地幔流體作用的微觀表現(xiàn)；并以此為線索，進(jìn)一步揭示了這一作用過程中流體物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)特征演變以及由其引發(fā)殼幔物質(zhì)混染成礦的可能機(jī)制。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)屬滇西三江褶皺帶內(nèi)的哀牢山金－多金屬成礦帶，位于紅河深大斷裂、哀牢山深大斷裂帶和九甲－墨江深大斷裂帶之間夾持的構(gòu)造－巖漿－（沉積）變質(zhì)帶內(nèi)。云南老王寨金礦即位于九甲－墨江深大斷裂帶東側(cè)上盤的淺變質(zhì)巖系中（圖1），由總體呈北西－南東向延伸的浪泥塘、冬瓜林、老王寨、搭橋箐和庫獨木5個礦段組成。筆者重點研究老王寨礦段和冬瓜林礦段。出露地層主要有泥盆系、石炭系和三疊系，主要巖性有絹云母板巖、變質(zhì)石英雜砂巖等，巖漿巖主要有煌斑巖、蝕變超基性巖、蝕變玄武巖和石英斑巖等。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造大體分為北西向一級斷裂、北西西向二級斷裂和北東向三級斷裂，老王寨金礦即產(chǎn)于二級斷裂中，嚴(yán)格受斷裂構(gòu)造控制［1］。該區(qū)域主要的3條深大斷裂帶具有長期活動特點，都相應(yīng)伴隨強烈的構(gòu)造－巖漿－流體活動。已有的研究［8－9］表明，在晚古生代，構(gòu)造運動主要表現(xiàn)為拉張與斷陷，而從華力西晚期到印支期則轉(zhuǎn)為以擠壓活動為主，進(jìn)入燕山期則表現(xiàn)為先擠壓后拉張，到喜山期則表現(xiàn)為推覆運動為主，進(jìn)入碰撞造山過程，可分為主碰撞（65～41Ma）、晚碰撞（40～26Ma）和后碰撞3個階段。其中晚碰撞期成礦作用強烈發(fā)育，主要集中于高原東緣的構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶，成礦高峰期集中于（35± 5）Ma，與此相關(guān)的剪切帶型金成礦事件，即形成著名的哀牢山大型Au礦帶。可見，老王寨金礦發(fā)育于陸內(nèi)轉(zhuǎn)換造山環(huán)境，受大規(guī)模走滑－推覆－剪切作用控制，并受控于統(tǒng)一的深部作用過程，與軟流圈上涌導(dǎo)致的幔源或殼?；煸磶r漿及相關(guān)的流體活動密切相關(guān)。

2 礦床地質(zhì)特征

圖1 老王寨金礦區(qū)地質(zhì)簡圖（據(jù)文獻(xiàn)［10－11］略改）Fig.1 Geological sketch map of Laowangzhai gold deposit（modified after references［10－11］）

老王寨金礦床各礦段的產(chǎn)出總體受地層、構(gòu)造、巖漿巖和古火山機(jī)構(gòu)的控制。其中：老王寨礦段和冬瓜林礦段主要表現(xiàn)為受石炭系、北西向斷裂及古火山機(jī)構(gòu)共同控制；老王寨礦段出露超基性巖類和基性火山巖類，而冬瓜林礦段主要產(chǎn)出煌斑巖和石英斑巖類。

礦床中產(chǎn)出的超基性－基性巖體形成于海西晚期至印支期［7］，主要巖石類型有純橄巖、輝橄巖、橄輝巖和輝石巖，而礦床中的煌斑巖和石英斑巖呈晚期脈巖穿插于超基性－基性巖體或地層巖石中。與礦化關(guān)系相對密切的是基性熔巖類和煌斑巖類［10］：基性熔巖類主要為粒玄巖和玻基玄武巖；蝕變煌斑巖類呈脈巖產(chǎn)出，巖石類型以云煌巖為主，含少量云斜煌巖。在透射偏光顯微鏡下，巖石具煌斑結(jié)構(gòu)，斑晶以黑云母為主，含少量輝石，主要礦物組合為黑云母＋輝石＋鉀長石＋斜長石，巖石中部分黑云母斑晶被纖閃石交代，并沿黑云母解理縫和纖閃石粒間貫入呈細(xì)脈和不均勻團(tuán)斑狀的黑色不透明物質(zhì)，同時疊加長英質(zhì)礦物，主要發(fā)育硅堿質(zhì)蝕變。這種伴隨顯晶交代蝕變作用的黑色不透明物質(zhì)在礦床中各類礦化蝕變巖中多有不同程度發(fā)育。

老王寨和冬瓜林礦段的金礦體多呈似層狀、條帶狀、透鏡狀、脈狀和不規(guī)則狀產(chǎn)出，沿斷裂帶產(chǎn)出的礦體還表現(xiàn)出分支復(fù)合、成群出現(xiàn)的特征。礦石中的金礦物主要為自然金，少量含銀自然金和銀金礦；其他金屬礦物主要為黃鐵礦和毒砂，非金屬礦物主要為鐵白云石、絹云母、菱鐵礦、長石等。主要礦石類型為以各類蝕變巖石為賦礦載體的構(gòu)造蝕變巖型和石英脈型［12－14］，其中蝕變煌斑巖型礦石主要產(chǎn)出于冬瓜林礦段。常見的礦石結(jié)構(gòu)主要有壓碎粒狀結(jié)構(gòu)、增生環(huán)帶結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、包裹結(jié)構(gòu)和固溶體分解結(jié)構(gòu)等。常見的礦石構(gòu)造主要有細(xì)脈浸染狀至網(wǎng)脈狀構(gòu)造及條帶狀、層紋狀、斑雜狀和角礫狀構(gòu)造等。

礦床中的圍巖蝕變類型主要有蛇紋石化、綠泥石化、絹云母化、硅化和碳酸鹽化等，其中硅化、碳酸鹽化和硫化物礦化具有多期性和疊加性，而且與金礦化關(guān)系最為密切，尤其在多種蝕變和多期蝕變疊加的強烈蝕變部位的礦化較強。根據(jù)蝕變特征及礦物共生組合將礦化分為4個階段［14］：第一階段形成高溫白鎢礦－石英脈組合，少量金礦化；第二階段發(fā)育黃鐵礦化、絹云母化、少量的硅化和碳酸鹽化，形成自然金－黃鐵礦－毒砂組合；第三階段發(fā)育碳酸鹽化和黃鐵礦化，形成自然金－黃鐵礦－輝銻礦組合；第四階段流體活動較弱，形成石英和方解石，基本無金礦化。

眾多研究資料顯示，老王寨礦區(qū)的煌斑巖與金礦化緊密相關(guān)：一是體現(xiàn)在時間上，即成礦年齡（26.4Ma）與煌斑巖成巖年齡（30.8～34.3Ma）均為喜馬拉雅期［3，15］；二是體現(xiàn)在空間上，即煌斑巖型金礦石占冬瓜林礦段金屬總儲量的50%，礦體展布和煌斑巖的侵入受到相同構(gòu)造條件制約［4－5］。黃智龍等［16－17］通過地球化學(xué)系統(tǒng)研究認(rèn)為，老王寨金礦煌斑巖來源于交代富集地幔；由于印度板塊向歐亞板塊俯沖，使富含鉀質(zhì)、大離子親石元素和高場強元素及具有高87Sr／86Sr值、低143Nd／144Nd值的沉積物被帶入地幔脫水形成的流體，是引起成礦過程中地幔流體交代作用的主要因素。應(yīng)漢龍和劉秉光［14］、張繼武等［18］通過微量元素和同位素等研究認(rèn)為，該區(qū)煌斑巖并不直接提供成礦物質(zhì)，成礦流體來源于其他深部流體，并與圍巖相互作用而形成金礦化。黃智龍等［5，19］又對該區(qū)煌斑巖與金礦化的關(guān)系進(jìn)行了深入研究，結(jié)果表明，煌斑巖本身并不提供大量成礦物質(zhì)（主要指金），成礦流體主要源于煌斑巖成巖過程中富集地幔的幔源巖漿的去氣作用（包括地幔去氣作用和巖漿去氣作用）。王江海等［15］依據(jù)PGE地球化學(xué)判別煌斑巖中的Au是次生富集的。李獻(xiàn)華和孫賢鉥［20］、丁清峰［21］研究認(rèn)為，煌斑巖雖不直接提供金源，但它與金礦共生且反映二者形成于相同的構(gòu)造背景。

3 主要巖（礦）石巖相學(xué)特征

老王寨金礦區(qū)的主要巖石類型有石英斑巖、長石石英砂巖、超基性侵入巖（橄輝巖、輝橄巖、輝石巖、透輝巖等）、煌斑巖和絹云板巖－千枚巖等，其巖相學(xué)特征如圖2所示。

由圖2可以看出：在冬瓜林礦段脈狀石英斑巖中，基質(zhì)呈微晶－細(xì)粒結(jié)構(gòu)，主要由細(xì)粒石英組成，同時均勻分布有絹云母，可見細(xì)脈碳酸鹽化穿切其中，并疊加細(xì)粒黃鐵礦化和細(xì)針狀輝銻礦化；基質(zhì)中的主體細(xì)粒石英似與硅化作用有關(guān)（圖2A）。類似地，蝕變石英砂巖中的金屬礦化也疊加于碳酸鹽化之上（圖2B）；輝橄巖和橄輝巖中，原巖中的橄欖石或輝石先發(fā)生蛇紋石化，而后發(fā)生碳酸鹽化，如果蝕變溫度較高（＞300℃），則可出現(xiàn)硅灰石化，表現(xiàn)為放射狀硅灰石取代原礦物顆粒，碳酸鹽則分布于原礦物裂隙或邊緣（圖2C），如果蝕變溫度較低，則分泌出石英（或疊加硅化），表現(xiàn)為硅化石英含于碳酸鹽脈中。

在老王寨礦段的蝕變似斑狀透輝巖中，可見含微晶石英的碳酸鹽脈呈復(fù)合脈狀交代穿切巖石，表現(xiàn)為同時穿切透輝石似斑晶和似基質(zhì)，同時還見更晚的碳酸鹽細(xì)脈穿切透輝石、似基質(zhì)和早期碳酸鹽脈（圖2D），表明存在多期蝕變疊加；在蝕變絹云板巖和千枚巖金礦石中的交代作用表現(xiàn)為細(xì)晶碳酸鹽與隱晶至微晶硅質(zhì)石英呈相間定向條帶狀排列，而且碳酸鹽和微晶硅質(zhì)石英呈波狀消光（圖2E），表明蝕變成礦作用過程伴隨強烈的定向構(gòu)造應(yīng)力作用；在蝕變石英砂巖中，金屬礦化主要疊加于微晶和細(xì)粒硅化石英脈部位（圖2F）。

然而，尤其值得注意的是，在冬瓜林礦段的蝕變煌斑巖中，蝕變生成呈放射狀排列的長英質(zhì)礦物和呈針粒狀的纖閃石及其間疊加產(chǎn)出不均勻的團(tuán)斑狀黑色不透明物質(zhì)（圖2G）；在蝕變絹云板巖和千枚巖中的蝕變作用表現(xiàn)為發(fā)育硅化石英脈并疊加呈細(xì)脈狀和團(tuán)斑狀分布的黑色不透明物質(zhì)（圖2H）。這里所見的黑色不透明物質(zhì)在反光下無反光特征，表明其不是一般光學(xué)顯微鏡所能觀察的超顯微隱晶物質(zhì)。

過去研究中均將這種黑色不透明超顯微隱晶物質(zhì)作為碳質(zhì)、鐵質(zhì)或一般金屬礦物（如硫化物）浸染而未加以重視。筆者利用電子探針、掃描電鏡和能譜分析，對該物質(zhì)展開了初步研究，發(fā)現(xiàn)并認(rèn)識到該物質(zhì)與熱液蝕變和礦化有著必然關(guān)聯(lián)，從而為地幔流體參與成礦的深部地質(zhì)作用研究提供了重要線索。

圖2 老王寨金礦蝕變圍巖顯微特征Fig.2 Microscope characters of alterated rocks of Laowangzhai gold deposit

4 黑色不透明超顯微隱晶物質(zhì)的成分分析和性質(zhì)討論

4.1 顯微特征和成分分析

表1列出了蝕變煌斑巖中呈不均勻團(tuán)斑狀分布的黑色不透明超顯微隱晶物質(zhì)的電子探針分析數(shù)據(jù)。圖3為蝕變煌斑巖中黑色不透明超顯微隱晶物質(zhì)不同區(qū)域的掃描電鏡背散射電子圖像，圖中測點為能譜分析點，其成分?jǐn)?shù)據(jù)列于表2。綜合分析可以看出如下特征和規(guī)律：

1）圖3反映的4個視域圖像特征代表了存在于蝕變煌斑巖中的黑色不透明超顯微隱晶物質(zhì)的基本物相特征，即在透射光顯微鏡下呈黑色不透明的物質(zhì)；在掃描電鏡背散射電子圖中，不同微晶礦物在顯示沉淀共晶結(jié)構(gòu)的同時又表現(xiàn)出熔離交生（或出熔）的關(guān)系：碳酸鹽礦物（白云石）與金紅石之間構(gòu)成沉淀共晶結(jié)構(gòu)，金紅石中出熔白鎢礦（圖3A）；毒砂與硅酸鹽礦物（微斜長石）構(gòu)成沉淀共晶結(jié)構(gòu)（圖3B）；鏡鐵礦（磁鐵礦）出熔金紅石，金紅石中再出熔白鎢礦（圖3D）；以及黃鐵礦與硬石膏的特殊伴生關(guān)系（圖3C）。根據(jù)所測得的微晶礦物成分，可以判定該黑色不透明物質(zhì)是一種由硅酸鹽、碳酸鹽和硫化物不均勻混熔或分熔形成的，富含F(xiàn)e、Ti、W成分的超顯微隱晶物質(zhì)。這種體現(xiàn)熱液性質(zhì)的沉淀共晶結(jié)構(gòu)和表現(xiàn)熔漿性質(zhì)的熔離交生結(jié)構(gòu)共存的微觀巖相學(xué)特征，暗示成礦流體具有熔漿向熱液轉(zhuǎn)化的過渡特性；而黃鐵礦與硬石膏的伴生關(guān)系，表明隨環(huán)境由還原向氧化條件改變，成礦流體中的S2－向S6＋轉(zhuǎn)變。結(jié)合圖3D顯示的雙重出熔關(guān)系與宏觀產(chǎn)出的白鎢礦－石英脈礦化組合形成呼應(yīng)，暗示具熔漿性質(zhì)的含礦地幔流體在向熱液流體轉(zhuǎn)化的過程中，具有與鎢礦化花崗質(zhì)巖漿有關(guān)的地殼流體發(fā)生混染的特征。

表1 老王寨金礦蝕變煌斑巖（DGL－02）中黑色不透明超顯微隱晶物質(zhì)電子探針分析Table 1 Electron microprobe analysis of black opaque super－microcrystalline matters in altered lamprophyre（DGL－02）from Laowangzhai gold deposit wB／%

圖3 老王寨金礦蝕變煌斑巖（DGL－02）中黑色不透明超顯微隱晶固體物質(zhì)組成的掃描電鏡照片F(xiàn)ig.3 SEM pictures of constitution for black opaque super－microcrystalline solid matters in altered lamprophyre（DGL－02）from Laowangzhai gold deposit

表2 老王寨金礦蝕變煌斑巖（DGL－02）中黑色不透明超顯微隱晶物質(zhì)的能譜分析Table 2 Energy spectrum analysis of black opaque super－microcrystalline matters in altered lamprophyre（DGL－02）from Laowangzhai gold deposit

2）能譜分析結(jié)果（表2）為半定量數(shù)據(jù)，但對于成分簡單的礦物仍然可以獲得比較精確的成分比例，從而準(zhǔn)確鑒定礦物。如對于硅酸鹽礦物而言，若所測主要成分的比例關(guān)系清楚，也可以正確定名。本次能譜分析與電子探針定量分析的鑒定結(jié)果基本一致。因此，通過表2的能譜分析測定（測點4），可以推斷表1的電子探針定量分析數(shù)據(jù)中明顯不足100%的測點5－7數(shù)據(jù)主要是缺失了CO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

3）巖相學(xué)觀察表明，黑色不透明超顯微隱晶物質(zhì)與硅化和堿交代關(guān)系密切（圖2G和圖2H）。結(jié)合表1和表2測得的黑色不透明超顯微隱晶物質(zhì)的微晶礦物組成與前述主要蝕變和礦化的礦物組成基本一致，暗示形成該黑色不透明超顯微隱晶物質(zhì)的熱液是一種獨立于煌斑巖漿的原始（初始）含礦流體。

4.2 關(guān)于黑色不透明超顯微隱晶物質(zhì)性質(zhì)的討論

1）晶質(zhì)、隱晶質(zhì)、微晶質(zhì)或非晶質(zhì)？

眾所周知，在光學(xué)顯微鏡下呈黑色不透明的超顯微隱晶物質(zhì)可能有4種：碳質(zhì)、黑色玻璃質(zhì)、金屬礦物和粒徑小于0.01mm（10μm）的透明礦物晶體。掃描電鏡（圖3）觀察、能譜及電子探針成分測定（表1和表2）證實：這種黑色不透明的超顯微隱晶物質(zhì)成分以硅酸鹽和碳酸鹽微晶礦物（晶體形態(tài)不明晰）為主，含金紅石、硫化物以及鏡鐵礦（磁鐵礦）。其中金紅石以2種方式存在：一是與碳酸鹽礦物沉淀共晶，二是與鏡鐵礦（磁鐵礦）熔離交生；并且2種金紅石中均有白鎢礦出溶的現(xiàn)象。以上礦物粒徑均小于10μm，可見晶體形態(tài)。因此，該黑色不透明物質(zhì)在光學(xué)顯微鏡下呈隱晶質(zhì)，在電子顯微鏡下呈超微晶（晶質(zhì)）固體，可排除碳質(zhì)、黑色玻璃和純金屬礦物固體的性質(zhì)。

2）熔漿流體或熱液流體？

前已述及，該黑色不透明超顯微隱晶物質(zhì)在蝕變煌斑巖和蝕變絹云板巖及千枚巖中呈細(xì)脈狀和不均勻團(tuán)斑狀浸染分布，表明是一種成巖過程或成巖后流體作用的結(jié)果。然而，這種流體作用顯然不同于一般的熱液流體作用，依據(jù)如下：

①從成分上看，此為硅酸鹽、碳酸鹽、硫化物和氧化物的混熔物，不是熱鹵水的產(chǎn)物。

②單純的熱液流體作用于晶質(zhì)礦物，表現(xiàn)為在原礦物基礎(chǔ)上交代生成新的晶質(zhì)礦物，不出現(xiàn)隱晶或非晶質(zhì)固相，更不會出現(xiàn)熔離交生結(jié)構(gòu)。

③隱晶、超顯微或非晶質(zhì)固相一般出現(xiàn)在熔漿流體快速過冷凝條件下，與圖3A和D顯示的超顯微隱晶熔離結(jié)構(gòu)特征形成呼應(yīng)；這種熔離交生結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象類似于Bea等［22］研究認(rèn)為的堿性熔漿在冷卻過程中發(fā)生的熔離（出熔）。

④圖3顯示，硫化物、金紅石、白鎢礦和鏡鐵礦與硅酸鹽以及碳酸鹽之間存在不同層次關(guān)系的熔離交生和沉淀共晶結(jié)構(gòu)，結(jié)合圖3C顯示的黃鐵礦與硬石膏的伴生關(guān)系，表明成礦流體在其參與礦化蝕變過程中具有熔漿向熱液過渡的演變特征；這種流體性質(zhì)的演變受控于物化條件由高溫到低溫、由還原到氧化的轉(zhuǎn)變。

因此，該黑色不透明超顯微隱晶物質(zhì)應(yīng)為熔漿流體參與蝕變礦化以及自身演化過程中通過過冷凝方式形成的。Coltorti等［23］認(rèn)為這種玻璃質(zhì)是一種具堿性硅酸鹽熔漿性質(zhì)的交代媒介。

3）地幔流體或巖漿流體？

一般所說的巖漿流體應(yīng)是巖漿和巖漿期后熱液的總稱。巖漿可以結(jié)晶成巖，巖漿期后熱液則是巖漿結(jié)晶成巖過程中分泌的熱液流體。顯然，前述所定義的熔漿流體，既不具有自身結(jié)晶成巖的功能，也不具備熱液流體引發(fā)固－固交代轉(zhuǎn)化的性質(zhì)，而比較接近或符合地幔流體及其運移演化的基本特性。論證如下：

Andersen和Neumann［24］通過研究地幔包體中的熔融包裹體發(fā)現(xiàn)了上地幔中硅酸鹽－硫化物－碳酸鹽之間的不均勻熔離關(guān)系，結(jié)合流體包裹體測壓結(jié)果低于標(biāo)準(zhǔn)地幔壓力1.4GPa，推測流體包裹體在隨寄主巖漿和包體巖石向地殼遷移的過程中不可避免地發(fā)生拉伸和滲漏，在這一過程中具熔漿性質(zhì)的地幔流體，由原始高溫高壓狀態(tài)下硅酸鹽、硫化物和碳酸鹽的均勻混溶到不均勻熔離。Scambelluri等［25］研究的更新世堿性玄武巖中的角閃金云尖晶石橄欖巖包體中含有CO2包裹體、硅酸鹽玻璃和碳酸鹽礦物，其δ18O和δ13C值也不是標(biāo)準(zhǔn)地幔值，而是包體巖石隨富堿巖漿上升運移過程中，碳酸鹽化作用與堿性巖漿脫氣作用引發(fā)寄主富堿巖漿與地幔包體發(fā)生相互作用的結(jié)果；在這一地幔流體交代作用過程中，一方面導(dǎo)致非平衡流體相快速結(jié)晶的硅酸鹽玻璃＋橄欖石＋單斜輝石＋尖晶石組合，另一方面形成角閃石＋金云母＋磷灰石的交代組合［26］。杜樂天［27］認(rèn)為堿性交代的出現(xiàn)是地幔流體向地殼熱液流體轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)此可以推斷，黑色不透明物質(zhì)中呈超顯微隱晶產(chǎn)出的氧化物、硫化物、碳酸鹽和硅酸鹽之間的熔離和沉淀共晶結(jié)構(gòu)共存，是具熔漿性質(zhì)的地幔流體向熱液轉(zhuǎn)化過程中過冷凝固結(jié)的產(chǎn)物；而本區(qū)蝕變煌斑巖中出現(xiàn)大量交代成因的堿性角閃石（圖2G）就是地幔流體交代作用的體現(xiàn)。

筆者在黑色不透明物質(zhì)中測得鏡鐵礦（圖3D，表2測點9），結(jié)合所測黑色不透明超顯微隱晶物質(zhì)發(fā)育上地幔特征的熔離交生結(jié)構(gòu)，表明鏡鐵礦應(yīng)是磁鐵礦隨地幔流體向地殼遷移，由還原向氧化的過程中轉(zhuǎn)化而成。這類似于云南六和富堿斑巖中深源石榴輝石巖包體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的富鈉玻璃中存在磁鐵礦向鏡鐵礦轉(zhuǎn)化的微觀現(xiàn)象［28］。

熔離交生結(jié)構(gòu)與沉淀共晶結(jié)構(gòu)共存的特殊巖相學(xué)特征暗示地幔流體由強還原向相對氧化的轉(zhuǎn)變即是殼?；烊咀饔冒l(fā)生的過程。在這一過程中，一方面可通過降低原流體中還原性礦物的溶解度而促使其沉淀晶出［29］，也可以是流體作用的直接效應(yīng)，如黑色不透明超顯微隱晶物質(zhì)中的堿質(zhì)硅酸鹽、石英、硫化物和碳酸鹽可直接表現(xiàn)為巖（礦）石中的長英質(zhì)硅化（圖2G）、碳酸鹽化和硫化物礦化的相互疊加（圖2A，B）；另一方面，也可導(dǎo)致相對氧化的礦物與典型還原礦物疊加共存的現(xiàn)象，如黑色不透明超顯微隱晶物質(zhì)中出現(xiàn)硬石膏與黃鐵礦伴生（圖3C），白鎢礦、金紅石與白云石共存（圖3A），以及磁鐵礦向鏡鐵礦轉(zhuǎn)化等。由此可見，光學(xué)顯微鏡下呈黑色不透明的超顯微隱晶物質(zhì)是參與成礦作用的地幔流體現(xiàn)實存在的一種微觀蹤跡，也是引發(fā)殼幔物質(zhì)相互作用而混染，促進(jìn)成礦作用的深部地質(zhì)地球化學(xué)動力源和物質(zhì)源。

5 元素地球化學(xué)

5.1 巖礦石常量元素特征

礦床中不同類型蝕變圍巖的常量元素分析結(jié)果見文獻(xiàn)［30］。蝕變石英砂巖、（銻礦化）石英斑巖、碳質(zhì)板巖、硅化煌斑巖的SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)較其他圍巖要高，除碳質(zhì)板巖的SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為61%，其余均在70%以上；超基性侵入巖類，如橄輝巖、輝橄巖和輝石巖等的蝕變作用主要表現(xiàn)為CaO、MgO、Na2O含量的增高；硅化煌斑巖較之新鮮煌斑巖在SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)增高的同時，CaO、MgO、Na2O、K2O等堿質(zhì)成分被帶出而明顯降低；結(jié)合巖相學(xué)特征鑒定，蝕變石英砂巖主要表現(xiàn)為SiO2和CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增高。

前述常量元素在不同類型巖石中的帶入帶出情況表明，礦床中各類巖石的蝕變作用可能受制于來自深部富硅堿流體的統(tǒng)一作用，但當(dāng)流體作用于不同的巖石時，其蝕變作用導(dǎo)致活化遷移的元素成分有所差異。大量物質(zhì)組分的活化運移和交換并造成殼幔流體和物質(zhì)的混染，對成礦元素，尤其對流體和礦源體中金的活化轉(zhuǎn)移和富集十分有利。

5.2 巖礦石微量元素特征

礦床中不同類型蝕變圍巖的微量元素分析結(jié)果，并以原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化按不相容至相容順序作出微量元素分配模式圖見文獻(xiàn)［30］。

不同類型蝕變圍巖的微量元素特征為除方解石脈、硅化石英脈和圍巖、礦石中的Sc、Cr、Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)大部分低于原始地幔值外，礦區(qū)巖石均表現(xiàn)為富集大離子親石元素，模式曲線具有較明顯的“駝峰”型。圍巖、礦石中的親石元素除Sr、Ba、Zr有較明顯的差別外，其他元素的含量范圍相互重疊，平均含量相近；從高場強元素的變化特征看，除黃鐵礦化蝕變巖、蝕變超基性侵入巖和方解石脈外，其他礦石的Th有明顯富集，Ta則相對富集；從圍巖到礦化巖再到礦石的上述元素對應(yīng)表現(xiàn)為弱富集至明顯富集，Cr和Ni由弱虧損至較強虧損，這表明礦床的礦石和脈體中高場強元素和大離子親石元素富集程度較高，這是流體源自富集地幔的重要特征之一［31－32］，但仍具有相當(dāng)程度的殼?；烊荆欢?，從礦體到圍巖，地幔流體作用的強度在不同的巖石中表現(xiàn)為不同程度的減弱，地殼流體和物質(zhì)的混染程度增強。

5.3 巖礦石稀土元素特征

主要類型的蝕變圍巖、礦石和脈體的稀土元素分析結(jié)果和主要特征參數(shù)見文獻(xiàn)［30］。各類樣品的稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍較寬，∑REE為（2.25～236.84）×10－6，以脈體的稀土含量最低，其中，LREE為（1.92～220.43）×10－6，HREE為（0.33～23.86）×10－6，LREE／HREE為0.78～13.79。將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化作出的稀土元素配分模式圖見文獻(xiàn)［30］，均表現(xiàn)為相似的輕稀土富集的右傾型；從脈體→圍巖→礦石，Eu異常由正異常→弱負(fù)異?！^強負(fù)異常變化，Ce異常由無異?！踟?fù)異常變化。

不同礦段的石英方解石脈體的稀土元素配分模式有一定差異：在富集LREE的前提下，老王寨方解石脈、冬瓜林原生硅化石英脈和方解石脈以Eu正異常為主，而冬瓜林晚期硅化石英脈以呈現(xiàn)無Ce、Eu異常為主；作為圍巖和礦化巖石再到礦石的負(fù)Eu異常由弱至強變化，這表明參與成礦作用的流體由高溫→低溫，由還原→氧化演變，進(jìn)而暗示含礦流體既有地幔來源的明顯蹤跡，也具有較強的殼幔流體混染特征。

結(jié)合礦床中巖礦石和脈體的稀土元素配分模式特征表明，地幔流體在參與成礦過程中引起地殼流體和物質(zhì)的混染，進(jìn)而造成原有正Eu異常向負(fù)Eu異常的轉(zhuǎn)化，所以，負(fù)Eu異常的出現(xiàn)既可能是期后熱液改造的標(biāo)志，也可能是地幔流體與地殼流體發(fā)生混溶的標(biāo)志；而負(fù)Ce異常減弱至消失則表明殼幔流體的混溶由弱至強演化，而Ce異常與Eu異常在各類樣品間的反向演化關(guān)系也可看作是殼?；烊驹诟黝悩悠分械臉?biāo)志。

由上述可見，圍巖、礦化巖石、脈體和礦石的稀土元素配分曲線在Ce、Eu異常的組合上具有明顯差異，表明成礦物質(zhì)和流體并非來自圍巖，至少不是主要由圍巖提供。礦區(qū)中各類樣品均明顯富集輕稀土，稀土元素配分模式曲線向右傾斜，尤其是礦石、蝕變圍巖明顯富集LREE，是地幔流體參與該區(qū)成礦的重要標(biāo)志，暗示成礦過程可能統(tǒng)一受制于具LREE富集特征的地幔流體作用，成礦物質(zhì)主要來源于上地幔；但在成礦蝕變過程中不可避免地出現(xiàn)了地殼物質(zhì)和流體不同程度的混染，這一殼?；烊具^程在一定條件下可能更有利于成礦作用的進(jìn)行。

已有的研究認(rèn)為，原始地幔的部分熔融一般引起超鎂鐵巖中玄武質(zhì)組分和不相容微量元素［33］，尤其是大離子親石元素的虧損，而地幔流體交代作用則會導(dǎo)致輕稀土和不相容微量元素以及高場強元素的富集。通過對老王寨金礦巖礦石和脈體的元素地球化學(xué)分析，進(jìn)一步揭示了成礦過程的深部地質(zhì)作用引發(fā)殼幔混染，進(jìn)而促進(jìn)成礦的地球化學(xué)動力學(xué)機(jī)制。

6 討論

已有的同位素研究表明，老王寨金礦成礦流體來源于地幔。其中：金礦石中輝銻礦、黃鐵礦和毒砂單礦物中的硫同位素δ34S值變化范圍為－2.22‰～2.27‰，極值4.99‰，具塔式效應(yīng)，顯示幔源硫特征［6］；礦石中的方解石δ13C值域為－7.00‰～－2.70‰，具巖漿源碳同位素組成特點［2］；成礦流體氫、氧同位素值主要落入張理剛［34］所擬的金銅－鐵鈷初始巖漿水范圍；巖（礦）石鉛同位素顯示鉛為殼?；旌蟻碓矗?6］；胡瑞忠等①胡瑞忠，畢獻(xiàn)武，何明友.哀牢山金礦帶金成礦機(jī)制和成礦遠(yuǎn)景與尋找超大型礦床有關(guān)的基礎(chǔ)研究專題報告.貴陽：中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所，1996：14－65.通過稀有氣體同位素研究發(fā)現(xiàn)，成礦流體中幔源氦占11%～52%。以上事實與本文論證的結(jié)果一致，同時指示成礦流體主要來源于地幔。

大部分金屬礦床，尤其是內(nèi)生金屬礦床的成礦作用都與深部流體密切相關(guān)［35］。羅照華等［36－37］將深部流體歸為透巖漿流體，即包含于或穿過巖漿體的深部（源）流體，認(rèn)為成礦（流體）系統(tǒng)可以獨立于巖漿（流體）系統(tǒng)存在，進(jìn)而將兩者在成巖與成礦過程中的演變關(guān)系分為3類成礦：1）當(dāng)巖漿體系與流體體系同步運移，成礦流體被封存在巖漿體內(nèi)成礦，構(gòu)成正巖漿成礦；2）當(dāng)部分成礦流體溢出巖漿體被釋放到接觸帶成礦，構(gòu)成接觸帶成礦；3）當(dāng)成礦流體完全逃逸巖漿體，并沿有利通道進(jìn)入適宜部位成礦，形成離巖漿體漸遠(yuǎn)的高、中、低溫?zé)嵋旱V床，構(gòu)成遠(yuǎn)程熱液成礦。劉顯凡等［28］提出地幔流體作用包括幔源巖漿熔體、超臨界流體和由此演變的熱液作用的綜合效應(yīng)。其作用過程可分為：1）地幔交代作用，即指伴隨地幔脫氣而在地幔內(nèi)發(fā)生的交代作用，由此形成富集地幔的同時生成堿性熔漿，交代作用越強，熔漿堿性越強。2）地幔流體交代作用，即指源自富集地幔的流體在上升過程中發(fā)生的交代作用，該流體可包含于深源巖漿中并與其同步運移，也可能與巖漿分離而獨立運移；在流體運移過程中，可以隨深度和環(huán)境變化而引起物理化學(xué)條件變化，流體性質(zhì)由熔漿→超臨界流體→熱液轉(zhuǎn)化，并運載和沿途活化成礦物質(zhì)至適宜容礦部位集中，促使殼幔物質(zhì)疊加成礦，進(jìn)而有利于深部成礦并形成大型和超大型礦床。

結(jié)合透巖漿流體成礦理論［36－37］和地幔流體作用釋義［28］，可以推斷：筆者在與金礦化緊密相關(guān)的煌斑巖中發(fā)現(xiàn)的呈不均勻團(tuán)斑狀分布的黑色不透明超顯微隱晶物質(zhì)，可以認(rèn)為是具熔漿性質(zhì)的地幔流體伴隨煌斑巖漿上升侵位快速冷凝固結(jié)的產(chǎn)物。在此過程中，由于環(huán)境的溫度和壓力以及氧逸度的改變，流體由熔漿向地殼熱液過渡，而出現(xiàn)沉淀共晶結(jié)構(gòu)和熔離交生結(jié)構(gòu)共存的特有現(xiàn)象。與此同時，未固結(jié)的部分地幔流體逃逸出煌斑巖體，并沿著有利通道（導(dǎo)礦構(gòu)造）向遠(yuǎn)離巖漿體的方向運動，進(jìn)入流動條件較差的次級構(gòu)造裂隙或有利賦礦的界面巖石中，不斷對周圍巖體和地層巖石進(jìn)行交代蝕變而表現(xiàn)出圍巖的碳酸鹽化、硅化及硫化物礦化，以此促進(jìn)殼幔疊加成礦。該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，深大斷裂和次級構(gòu)造為金礦成礦提供了良好的導(dǎo)礦通道和賦礦空間條件，尤其在多期多種蝕變疊加的強烈蝕變部位礦化較強，易于金礦的形成，其特殊地質(zhì)構(gòu)造背景為地幔流體參與地殼中的地質(zhì)作用，進(jìn)而引發(fā)殼?；烊境傻V提供了有利條件。

7 結(jié)論

1）老王寨金礦床中蝕變巖的巖相學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，光學(xué)顯微鏡下呈黑色不透明的超顯微隱晶物質(zhì)具有明顯的不同序次的硅酸鹽、碳酸鹽、硫化物間的熔離交生結(jié)構(gòu)和超顯微晶沉淀共晶結(jié)構(gòu)的特點，并證明該超顯微隱晶物質(zhì)是參與成礦的地幔流體現(xiàn)實存在的一種微觀蹤跡，也是引發(fā)殼幔混染、促進(jìn)成礦作用的深部地質(zhì)地球化學(xué)動力源和物質(zhì)源。

2）該區(qū)與金礦化有關(guān)的蝕變以硅化、碳酸鹽化和硫化物化蝕變?yōu)橹鳎绕涫禽x橄巖中蝕變硅灰石化的出現(xiàn)，標(biāo)志硅質(zhì)碳酸鹽熔體在蝕變作用過程中達(dá)到了較高溫壓條件下的重組合反應(yīng)，而且該蝕變的物質(zhì)組成與黑色不透明超顯微隱晶物質(zhì)的組成基本一致，揭示成礦蝕變流體應(yīng)為具熔漿性質(zhì)的地幔流體，該流體作用于礦床的礦物和巖石，引發(fā)了與成礦作用有關(guān)的殼?；烊警B加的系列圍巖蝕變。

3）巖礦石元素地球化學(xué)的分析研究表明，在地幔流體作用參與和引發(fā)硅堿質(zhì)蝕變?yōu)橹饕卣鞯某傻V過程中，同時富集輕稀土元素、大離子親石元素、不相容元素和高場強元素，并伴隨由高溫→低溫，由還原→氧化演變，同時導(dǎo)致地殼流體和物質(zhì)的混染疊加由弱至強演化，進(jìn)而造成原有正Eu異常向負(fù)Eu異常轉(zhuǎn)化，同時負(fù)Ce異常減弱至消失。系列樣品中Ce與Eu異常的這種反向演化關(guān)系也可看作是殼?；烊镜闹匾獦?biāo)志。

4）黑色不透明超顯微隱晶固體物質(zhì)組成及其結(jié)構(gòu)組合的研究，以及相關(guān)殼?；烊咎卣鞯恼撟C，表明成礦物質(zhì)和流體主要來自地幔；而含礦地幔流體在參與成礦蝕變過程中不可避免地引發(fā)殼幔物質(zhì)和流體不同程度的混染和疊加，進(jìn)而更加有利于成礦作用的進(jìn)行。

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Deep Geological Processes on Laowangzhai Gold Deposit in Yunnan：Evidence from Petrography and Element Geochemistry

Liu Xian－fan1，2，Chu Ya－ting1，Lu Qiu－xia1，Zhao Fu－feng1，Li Chun－h(huán)ui1，Xiao Ji－xiong1，Dong Yi1

1.Institute of Earth Science，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China 2.State Key Laboratory for Mineral Deposits Research，Nanjing University，Nanjing 210093，China

The analysis of the micro－petrography and element geochemistry，combined with electron microprobe and SEM，shows that the extremely fine，black opaque materials in the ores consist mostly of super－microcrystalline quartz，silicate，sulfide，carbonate and the liquation of rutile，scheelite and specularite（magnetite）.These materials are distributed in intergranular space，along the cracks in minerals or along amphibole cleavage.They are associated with silicification，carbonation and sulfidation in the wall rocks，mineralized rocks and gold ores in the Laowangzhai gold deposit.The special petrographical texture characters of thees black opaque matters as coexistence of liqutation andprecipitating cocrystallization reveal the transitional features of the mineralizing fluid between the magmatic melt and the hydrothermal fluid.Combined with REE composition of the host rocks and ores，we suggest that these super－microcrystalline solid，black opaque materials under the transmitted－light microscope are the direct microcosmic manifestations of metasomatism of mantle fluids which are thought to be of the characters of melts and supercritical fluids.During the metasomatic alteration，the mantle fluids were transformed into thermal fluids from magmatic melts.Their simultaneous contaminations by hybridization of mantle－derived and crust－derived materials in the deep geological processes were favorable for gold metallogenesis in the area.

micro－petrography；super－microcrystalline solid；deep processes；geochemistry；hybridization of mantle and crust；Laowangzhai gold deposit

book=2012,ebook=685

P618.51

A

1671－5888（2012） 04－1026－13

2011－10－17

國家自然科學(xué)基金項目（40773031，40473027）；高等學(xué)校博士學(xué)科點專項基金項目（20105122110010，20115122110005）；南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國家重點實驗室開放研究基金項目（14－08－3）；成都理工大學(xué)礦物學(xué)巖石學(xué)礦床學(xué)國家重點（培育）學(xué)科建設(shè)項目（SZD0407）

劉顯凡（1957－），男，教授，博士生導(dǎo)師，博士，主要從事礦物學(xué)、巖石學(xué)和礦床地球化學(xué)研究，E－mail：liuxianfan＠cdut.cn。