鄧碧平, 劉顯凡, 張 民, 趙甫峰, 徐窯窯, 田曉敏, 李 慧, 胡 琳

(成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，成都 610059)

哀牢山成礦帶發(fā)育于揚(yáng)子板塊與印度板塊的拼接地帶，處于極不穩(wěn)定的過渡性活動(dòng)構(gòu)造單元。前人在成礦帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)了老王寨、長安、金廠和元陽大坪等一批大型-超大型多金屬礦床。其中，云南省鎮(zhèn)沅縣境內(nèi)的老王寨金礦床是哀牢山金礦帶中的最大、最重要的金礦，屬于構(gòu)造破碎蝕變巖(淺變質(zhì)石英斑巖、基性-超基性巖和細(xì)碎屑巖)型金礦[1,2]。畢獻(xiàn)武等(1996)采用電子順磁共振(ESR)測(cè)齡技術(shù)，以金成礦期含金石英為測(cè)定對(duì)象，測(cè)得老王寨金礦床成礦時(shí)間為37.9～54.2 Ma B.P.，相當(dāng)于喜馬拉雅期[3]。近年來，關(guān)于哀牢山成礦帶內(nèi)成礦流體的來源的認(rèn)識(shí)存在較大的分歧。有一部分學(xué)者認(rèn)為，成礦流體主要以巖漿水為主，或者在成礦早期以巖漿水為主，在晚期有大氣降水的混入[4,5]；另一部分學(xué)者則認(rèn)為，成礦流體來源于地球深部[6-8]。目前，愈來愈多的資料顯示出在深部地質(zhì)過程中深源流體參與了哀牢山成礦作用[9-11]。而具體到老王寨金礦本身，自從20世紀(jì)80年代初發(fā)現(xiàn)到建礦開采至今，不少的學(xué)者對(duì)該金礦床的地質(zhì)地球化學(xué)研究積累了大量的資料，但是對(duì)成礦流體來源、演化以及礦床成因等問題的認(rèn)識(shí)尚未取得共識(shí)。前人的觀點(diǎn)主要有地幔和巖漿去氣成礦論[12,13]、變質(zhì)熱液論[14]、火山熱液論[15]、構(gòu)造蝕變論[16]、巖漿熱液論[17]等；尤其是梁業(yè)恒和孫曉明等(2011)通過對(duì)金成礦期含金石英脈中的礦物流體包裹體以及碳?xì)溲跬凰氐难芯?，認(rèn)為老王寨金礦的成礦流體為深源(地幔)流體演化的產(chǎn)物，金礦床成礦特征符合喜瑪拉雅期碰撞造山型金礦的特點(diǎn)[18]。歸納起來，他們有一個(gè)共同觀點(diǎn)，即參與成礦作用的流體主要為異地來源的殼?；旌狭黧w或深部流體。爭(zhēng)議的焦點(diǎn)關(guān)鍵在于[19,20]：(1)深部成礦流體源自哪里？是深部地幔還是地殼？(2)深部流體的屬性是什么？是深部地幔流體演化形成的殼?；旌狭黧w，還是地殼流體？(3)提供成礦物質(zhì)的方式如何？是深部流體直接提供，還是深部流體活化地殼(層)巖石中的成礦物質(zhì)？因此，本文的主要通過對(duì)老王寨金礦床流體包裹體及其稀有氣體同位素研究，重點(diǎn)探討了老王寨金礦床成礦流體的來源以及成礦流體演化引發(fā)的殼?；烊警B加成礦機(jī)制。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

云南老王寨金礦位于三江褶皺帶哀牢山金多金屬成礦帶中段。該成礦帶處于三江褶皺系與揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)結(jié)合部西側(cè)與紅河斷裂帶、哀牢山斷裂帶和九甲-墨江斷裂帶之間夾持的構(gòu)造-巖漿-變質(zhì)帶內(nèi)；出露的地層主要為古生界淺變質(zhì)巖系、元古宇的深變質(zhì)巖系以及中、新生界具有磨拉石建造特點(diǎn)的沉積巖系；區(qū)域出露的巖漿巖主要有中酸性斑巖、煌斑巖、蝕變基性巖和蝕變超基性巖等(圖1)[19-22]。

區(qū)域構(gòu)造斷層大體分成3組，分別為北西向斷層組(Ⅰ級(jí)構(gòu)造)、北西西向斷層組(Ⅱ級(jí)構(gòu)造)和北東向斷層組(Ⅲ級(jí)構(gòu)造)，老王寨金礦床受控于Ⅱ級(jí)斷層組[16]。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造具有長期活動(dòng)性，都相應(yīng)地伴隨十分強(qiáng)烈的構(gòu)造-巖漿-流體活動(dòng)。研究表明[23,24]，在晚古生代，區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為拉張與斷陷活動(dòng)；而從海西晚期到印支期則以擠壓活動(dòng)為主；進(jìn)入燕山期，該區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為先擠壓后拉張；到喜馬拉雅期表現(xiàn)為以推覆運(yùn)動(dòng)為主。進(jìn)入碰撞造山階段，可分為3個(gè)碰撞期：主碰撞期(65～41 Ma B.P.)、晚碰撞期(40～26 Ma B.P.)、后碰撞期。尤其是晚碰撞期成礦作用十分強(qiáng)烈，集中在高原東緣的構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶上，成礦高峰期主要集中在30～40 Ma B.P.之間。與此有關(guān)的4個(gè)重大成礦事件中，與大型剪切系統(tǒng)相關(guān)的剪切帶型金成礦事件，就形成著名的哀牢山大型金礦帶。其中，老王寨金礦就發(fā)育在陸內(nèi)轉(zhuǎn)換造山環(huán)境，嚴(yán)格受走滑-推覆-剪切作用控制，受控于統(tǒng)一的深部地質(zhì)作用過程，與軟流圈上涌導(dǎo)致的幔源或殼幔混源巖漿和流體活動(dòng)關(guān)系密切[19,20]。

2 礦床地質(zhì)特征

老王寨金礦床位于云南省鎮(zhèn)沅縣東部，夾持在九甲-墨江深大斷裂帶與哀牢山深大斷裂帶之間的淺變質(zhì)巖系中，總體呈北西—南東向，從北向南依次由冬瓜林礦段、老王寨礦段、比幅山礦段和搭橋箐礦段等組成。各礦段的產(chǎn)出總體表現(xiàn)為斷裂構(gòu)造控礦、巖漿巖控礦、地層控礦和古火山控礦特點(diǎn)。其中，冬瓜林礦段主要受北西向斷裂、泥盆系-石炭系地層、煌斑巖、酸性斑巖以及古火山機(jī)構(gòu)共同控制；而老王寨礦段主要表現(xiàn)為北西向斷裂、石炭系地層、基性-超基性巖類、酸性斑巖和古火山機(jī)構(gòu)共同控制(圖1)[19，20]。

礦區(qū)巖漿巖比較發(fā)育，主要為超基性巖和基性火山巖，其次是煌斑巖和中-酸性斑巖，均受到斷裂的嚴(yán)格控制，多呈巖脈狀、巖墻狀、不規(guī)則狀產(chǎn)出。其中，煌斑巖類和基性熔巖類與礦區(qū)礦化關(guān)系最密切[21]。超基性巖類以二輝輝橄巖和二輝橄欖巖為主，含少量純橄巖、斜輝輝橄巖；礦物成分主要為橄欖石，次為斜方輝石，含少量單斜輝石；巖體與圍巖呈斷層接觸關(guān)系；巖石均已發(fā)生強(qiáng)烈的蛇紋石化，邊部常有片理化帶；形成于海西晚期-印支期。基性火山巖類以?；鋷r和粒玄巖為主，呈巖墻狀、不規(guī)則狀和似層狀產(chǎn)出，礦物成分主要有長石和輝石?；桶邘r類主要為云煌巖，其次為云斜煌巖，形成于新生代，呈巖脈產(chǎn)出；具有煌斑結(jié)構(gòu)，以黑云母斑晶為主，含少量的輝石斑晶，礦物成分主要有黑云母、輝石、鉀長石和斜長石，其中有部分黑云母斑晶已被纖閃石交代，并沿著纖閃石的粒間和黑云母的解理縫貫入了一種呈不均勻團(tuán)斑狀、細(xì)脈狀的黑色不透明物質(zhì)，同時(shí)疊加了長英質(zhì)礦物，主要發(fā)生了硅堿質(zhì)蝕變。這種伴隨顯晶交代蝕變作用的呈不均勻團(tuán)斑狀、細(xì)

圖1 老王寨金礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖[19-22]Fig.1 The geological map of the Laowangzhai gold depositT3y.上三疊統(tǒng)一碗水組砂礫巖、泥巖和砂巖; C3-P(?).二疊系與上石炭統(tǒng)：變質(zhì)砂礫巖和細(xì)粒石英雜砂巖中含有絹云母板巖; C3(?).上石炭統(tǒng)石英雜砂巖中含有絹云母板巖; C2(?).中石炭統(tǒng)變質(zhì)石英雜砂巖中含有硅質(zhì)巖以及絹云母板巖; C1.下石炭統(tǒng)含碳質(zhì)泥質(zhì)灰?guī)r中夾有碳質(zhì)鈣質(zhì)板巖; D3(?).上泥盆統(tǒng)薄層灰色變質(zhì)石英雜砂巖中夾有砂質(zhì)絹云母板巖; β.玄武巖類; βμ.粒玄巖類; φ.超基性巖類; λπ.石英斑巖類; χ.煌斑巖類; Ⅰ.紅河深大斷裂帶; Ⅱ.哀牢山深大斷裂帶; Ⅲ.九甲-墨江深大斷裂帶; 1.斷層編號(hào); 2.金礦體; 3.淺變質(zhì)巖帶; 4.深變質(zhì)巖帶

脈狀的黑色不透明物質(zhì)普遍發(fā)育于各類礦化蝕變巖中[25]。礦區(qū)內(nèi)出露地層主要有下石炭統(tǒng)、上泥盆統(tǒng)，含少量上三疊統(tǒng)，巖性以紫紅色泥質(zhì)粉砂巖(T3y)、硅質(zhì)絹云板巖-含碳質(zhì)砂質(zhì)絹云板巖(C1)、含碳質(zhì)薄層泥灰?guī)r(C1)、絹云板巖-含碳質(zhì)放射蟲硅質(zhì)巖(D3)以及變石英雜砂巖 (D3)為主。老王寨金礦主要賦存于富含火山物質(zhì)的C1和D3地層，并常常伴有上述的各類巖漿巖的發(fā)育[19,20]。

金礦床各礦段金礦體大多呈條帶狀、似層狀、脈狀、透鏡狀以及不規(guī)則狀。沿?cái)嗔褞Мa(chǎn)出的金礦體，在走向上還表現(xiàn)出分支復(fù)合和成群出現(xiàn)的特征，在剖面上多呈疊瓦式排布，在平面上多呈雁行式左行排列。礦石類型主要有各類蝕變巖石為賦礦載體的構(gòu)造蝕變巖型和石英脈型[26-28]。主要的礦石構(gòu)造有浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈-網(wǎng)脈狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、細(xì)脈-浸染狀構(gòu)造和層紋狀構(gòu)造，同時(shí)還出現(xiàn)角礫狀構(gòu)造和斑雜狀構(gòu)造等。主要的礦石結(jié)構(gòu)有充填或穿插交代結(jié)構(gòu)、壓碎粒狀結(jié)構(gòu)、增生環(huán)帶結(jié)構(gòu)和包裹結(jié)構(gòu)等[19,20]。

礦石中的金礦物主要是自然金，含少量的銀金礦和銀自然金。自然金主要呈他形，多數(shù)呈不規(guī)則狀、樹枝狀、薄片狀、麥粒狀、網(wǎng)脈狀等，常與黃鐵礦、石英共生，并可見自然金呈不規(guī)則粒狀被絹云母、碳酸鹽和褐鐵礦等所包裹。金屬礦物以毒砂和黃鐵礦為主，其次是輝銻礦、白鐵礦、硫輝銻銅礦和閃鋅礦、黃銅礦、輝鉬礦、方鉛礦、砷黝銅礦等硫化物。脈石礦物主要為絹云母、鐵白云石，其次為菱鐵礦、鉀長石、鈉長石等，而鐵白云石是本區(qū)唯一含金的非金屬礦物[19,20]。

礦床中的蝕變類型主要有：硅化、硫化物化、纖閃石化、蛇紋石化、絹云母化、綠泥石化和碳酸鹽化等，尤其在多期性的硫化物化、絹云母化、硅化和碳酸鹽化等蝕變類型相互疊加部位礦化較強(qiáng)，并與金礦化的關(guān)系最為密切[19,20]。根據(jù)金礦床中不同蝕變礦化階段形成的地質(zhì)體相互穿插、疊加關(guān)系，并結(jié)合相關(guān)礦物和礦化脈體間的交代、包裹和穿切等特征，可將老王寨金礦的成礦作用劃分為早期硅化階段、硫化物階段、晚期硅化階段等3個(gè)成礦階段。礦床自然金主要形成于硫化物階段，其次是早期硅化階段；硫化物階段形成的自然金常與黃鐵礦和鐵白云石等共生，早期硅化階段形成的自然金常與石英、鉻水云母和黃鐵礦共生。

3 流體包裹體特征

3.1 樣品采集、描述、制備和測(cè)試分析

研究中主要采集了老王寨、冬瓜林、浪泥塘以及庫獨(dú)木等礦段由含礦熱液作用形成的石英脈作為研究對(duì)象，主要測(cè)定不同熱液階段含礦流體的溫度、壓力、流體成分及其稀有氣體同位素組成等。樣品包含不同階段成礦熱液作用形成的石英：成礦前階段形成的石英主要為白色粗晶石英，沿構(gòu)造斷裂呈脈狀分布，石英脈中含白鎢礦，未發(fā)現(xiàn)自然金，金含量較低；成礦階段形成的石英，普遍為微晶石英，在產(chǎn)狀上由于其為熱液交代產(chǎn)物并且主要交代構(gòu)造角礫巖，因而常呈細(xì)脈狀、交結(jié)狀產(chǎn)出，顏色較雜，常稱之為雜色石英，石英中含雜質(zhì)較多，尤其富含細(xì)粒狀、膠狀黃鐵礦，石英中金含量較高，在富礦體部位常見自然金；成礦后階段形成的石英主要呈白色，晶體中雜質(zhì)較少，較純凈，在產(chǎn)狀上呈細(xì)脈狀，通常穿插在成礦前階段及成礦階段形成的石英脈的裂隙中，含金量通常低于成礦前階段形成的石英。將不同成礦階段形成的石英樣品拋磨制成厚度約為0.2～0.3 mm雙面拋光的光薄片。選擇有代表性的流體包裹體樣品做巖相學(xué)觀察和顯微測(cè)溫實(shí)驗(yàn)。

礦物流體包裹體的巖相學(xué)觀察和顯微測(cè)溫等實(shí)驗(yàn)是在成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院包裹體室完成，實(shí)驗(yàn)儀器為英國生產(chǎn)的Linkam THMSG600型冷熱臺(tái)，精度為±0.1℃，有關(guān)的技術(shù)參數(shù)為：鉑電阻傳感器，控制穩(wěn)定溫度為±0.01℃，溫度顯示0.01℃，測(cè)溫范圍600～-196℃，加熱/冷凍速率為0.01～130℃/min，樣品軸向移動(dòng)16 mm，光孔直徑為1.3 mm。采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(CCl4、KCrO3、硝酸鉀、人工配制的氯化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液)對(duì)儀器進(jìn)行標(biāo)定，400℃時(shí)相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)誤差為±2℃，-22℃時(shí)誤差為±0.1℃。一般情況下，在冷凍或者加熱過程中設(shè)置的控溫速率大約為10～15℃/min，負(fù)溫時(shí)以及CO2在正溫時(shí)的相變控溫速率約為0.2～1℃/min，正溫時(shí)相變點(diǎn)附近的控溫速率約1～5℃/min[29]。

在中國地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室用激光拉曼光譜法對(duì)單個(gè)包裹體成分進(jìn)行測(cè)定；實(shí)驗(yàn)儀器為MKI-100型顯微激光拉曼光譜G92255；測(cè)試條件：激光器輸出功率20 mW，氬離子激光器波長為514.5 nm，光柵1 800 mm-1，狹縫寬度25 μm，掃描范圍1/1000～1/4200 cm，掃描時(shí)間20 s，風(fēng)冷；環(huán)境條件：溫度26℃，濕度68%[29]。

3.2 不同成礦階段流體包裹體特征及類型劃分

根據(jù)成分、物態(tài)和氣相分?jǐn)?shù)可將礦區(qū)石英脈中的流體包裹體分為4類[18]：①富液相LH2O-VH2O流體包裹體，在室溫下為VH2O(氣相)與LH2O(液相)兩相，VH2O(氣相)分?jǐn)?shù)<50%(圖2-A)；②富氣相LH2O-VH2O流體包裹體，在室溫下為VH2O(氣相)與兩相LH2O(液相)，VH2O(氣相)分?jǐn)?shù)>50%(圖2-B)；③三相CO2-H2O流體包裹體，從中心向外，由VCO2(氣相)、LCO2(液相)和LH2O(鹽水溶液)所組成(圖2-C)；④兩相的CO2-H2O流體包裹體，在常溫下表現(xiàn)為呈均一態(tài)的CO2及鹽水溶液兩種相態(tài)(圖2-D)。本文主要對(duì)粗晶石英(白色)、微晶石英(雜色)和細(xì)晶石英(白色)中的流體包裹體進(jìn)行巖相學(xué)觀察和顯微測(cè)溫等，它們分別代表早期硅化成礦前階段(Ⅰ)、硫化物成礦階段(Ⅱ)、晚期硅化成礦后階段(Ⅲ)。下面對(duì)各熱液成礦階段的包裹體巖相學(xué)特征作簡(jiǎn)要介紹。

成礦前階段(Ⅰ)：包裹體形態(tài)主要有橢球狀、渾圓狀、短柱狀及不規(guī)則狀，多呈孤立狀或星點(diǎn)分散狀分布，表明樣品中的包裹體為原生包裹體；包裹體大小在5～15 μm之間，一般為10 μm，少數(shù)達(dá)20 μm；該階段是以CO2-H2O流體包裹體和LH2O-VH2O流體包裹體為主；氣液比通常介于5%～15%，最高可達(dá)20%。

成礦階段(Ⅱ)：包裹體大小主要介于4～11 μm之間，少數(shù)達(dá)15 μm；包裹體主要呈孤立狀、星點(diǎn)狀和星散狀分布；包裹體形態(tài)有橢圓狀、渾圓狀、矩形、三角形、不規(guī)則圓形、不規(guī)則橢圓形、不規(guī)則長條狀、不規(guī)則三角形、不規(guī)則矩形、負(fù)晶形和不規(guī)則狀；包裹體類型主要以氣液兩相水包裹體和CO2-H2O包裹體為主，氣液比通常在5%～10%之間，最高達(dá)15%。

成礦后階段(Ⅲ)：包裹體大小主要介于6～16 μm；包裹體主要呈星點(diǎn)狀或孤立狀分布，也常常見到次生包裹體呈線狀沿裂隙分布；包裹體形態(tài)主要有矩形、似正方形和不規(guī)則狀等；包裹體類型主要有CO2-H2O流體包裹體和LH2O-VH2O流體包裹體，含少量的純液相包裹體；氣液比介于5%～10%，絕大多數(shù)在6%～9%之間。在測(cè)溫過程中，當(dāng)溫度升高到某一溫度時(shí)，?？梢姷綒馀莅l(fā)生劇烈地跳動(dòng)或抖動(dòng)，表明氣相中有可能含CH4或CO2等成分。

3.3 測(cè)溫結(jié)果分析

3.3.1 含礦熱液的均一溫度、鹽度和密度

主要利用均一法對(duì)不同熱液階段石英中的原生CO2-H2O包裹體和氣液鹽水包裹體進(jìn)行了測(cè)溫，并將測(cè)溫結(jié)果列于表1。從表1和各熱液階段含礦流體溫度直方圖(圖3、圖4、圖5)可以看出：成礦前階段(Ⅰ)白色粗晶石英中包裹體的均一溫度范圍為225.8～375.0℃，主要介于290.0～340.0℃，平均為294.6℃；成礦階段(Ⅱ)雜色微晶石英中包裹體的均一溫度變化于172.3～250.0℃，多數(shù)在195.0～225.0℃之間，均值為208.9℃；成礦后階段(Ⅲ)白色細(xì)晶石英中包裹體均一溫度范圍為106.8～171.1℃，主要在135.0～155.0℃，平均為146.6℃。

通過測(cè)定氣液兩相鹽水包裹體的冰點(diǎn)溫度(表2)，根據(jù)Halletal.(1988)[30]提出的NaCl-H2O體系冰點(diǎn)-鹽度公式計(jì)算NaCl-H2O包裹體的鹽度(NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù))

式中：w為NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)；tmi為冰點(diǎn)下降溫度(℃)，其范圍為-21.0～0℃。此式適用范圍：鹽度(NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù))為0%～23.3%。將熱力學(xué)計(jì)算求得鹽水包裹體的鹽度列于表2。從表2可以看出：成礦前階段、成礦階段和成礦后階段中氣液鹽水包裹體的冰點(diǎn)溫度范圍分別介于-6.5～-6.0℃、-2.8～ -2.7℃和-2.8～-1.6℃，平均值分別為-6.25℃、-2.75℃和-2.48℃。成礦前階段、成礦階段和成礦后階段中氣液鹽水包裹體的鹽度(NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù))分別為9.209%～9.856%、4.495%～4.650%和2.737%～4.650%，平均值分別為9.532%、4.572%和4.133%。

圖2 云南老王寨金礦流體包裹體顯微照片(室溫，單偏光)Fig.2 The microphotographs of the fluid inclusions from the Laowangzhai deposit in Yunnan(A)石英脈中的富液相LH2O-VH2O流體包裹體; (B)石英脈中的富氣相LH2O-VH2O流體包裹體; (C)石英脈中的LH2O-LH2O-VCO2流體包裹體; (D)石英脈中的LH2O-VCO2流體包裹體

表1 老王寨金礦流體包裹體測(cè)溫結(jié)果Table 1 Thermometric data of fluid inclusions from the Laowangzhai gold deposit

表2 老王寨金礦氣液鹽水包裹體鹽度Table 2 The salinities of two-phase aqueous inclusions of the Laowangzhai gold deposit

圖3 成礦前階段(Ⅰ)礦物流體包裹體測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)直方圖Fig.3 The histogram of thermometric data of the pre-metallogenic stage

圖4 成礦階段(Ⅱ)礦物流體包裹體測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)直方圖Fig.4 The histogram of thermometric data during the metallogenic stage

圖5 成礦后階段(Ⅲ)礦物流體包裹體測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)直方圖Fig.5 The histogram of thermometric data of the post-metallogenic stage

老王寨金礦鹽水包裹體密度計(jì)算參照劉斌和沈昆(1999)[31]提出的不同鹽度的NaCl-H2O包裹體密度計(jì)算公式：

ρ=(A0+A1w+A2w2)+(B0+B1w+

B2w2)th+(C0+C1w+C2w2)th2

式中，ρ為NaCl-H2O溶液的密度(g/cm3);th為均一溫度(℃);w為NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。由于老王寨金礦NaCl-H2O包裹體鹽度較低(w<30%)，因此，A0、B0、C0、A1、B1、C1、A2、B2、C2計(jì)算參數(shù)取值分別為0.993 531、7.116 25×10-5、-3.499 7×10-6、8.721 47×10-3、-5.220 8×10-5、2.121 24×10-7、-2.439 75×10-5、1.266 56×10-6、-4.523 18×10-9(劉斌等，1999)[29,31]。密度計(jì)算結(jié)果列于表2。表2顯示，早期硅化成礦前階段、硫化物成礦階段和晚期硅化成礦后階段鹽水包裹體密度分別為0.905～0.908 g/cm3、0.918～0.926 g/cm3和0.920～ 0.947 g/cm3，平均密度分別為0.907 g/cm3、0.922 g/cm3和0.948 g/cm3。

3.3.2 含礦熱液的壓力和就位深度

由于CO2-H2O包裹體在各熱液階段含礦石英中均大量存在，因此對(duì)不同成礦階段石英中CO2-H2O包裹體進(jìn)行了均一溫度測(cè)定(見表1)，并根據(jù)含礦流體的溫度-密度-壓力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系利用熱力學(xué)計(jì)算方法[31]求得各熱液階段含礦流體的壓力(表3)。同時(shí)，為探討老王寨金礦床的保存情況，考察本礦床各熱液階段含礦流體在成礦過程中的活動(dòng)空間當(dāng)時(shí)所處的深度，作者將計(jì)算獲得的壓力換算成各熱液階段含礦流體的侵位深度。通常情況下，成礦流體壓力介于靜水壓力和靜巖壓力之間，并與巖石的密度以及成礦體系的封閉-開放程度有關(guān)[32]。一般認(rèn)為：巖漿巖的密度較大，而地層巖石的密度相對(duì)較小，地質(zhì)體/地層巖石的靜壓力約為(260～285)×105Pa/km。考慮到本礦區(qū)構(gòu)造-巖漿巖發(fā)育，巖石密度較大；但由于深大斷裂構(gòu)造作用強(qiáng)烈，巖石的破碎程度較高，這無疑要降低原巖的密度。因此，本文采用260×105Pa/km作定性估算。換算的含礦流體侵位深度結(jié)果列于表3。從表3可看出，不同熱液階段含礦流體壓力變化的總趨勢(shì)是：

成礦前階段，含礦流體的壓力范圍為82.7～108.4 MPa，平均壓力為97.5 MPa；當(dāng)時(shí)的侵位深度為3.18～ 4.17 km，平均為3.75 km，表明成礦前階段含礦流體具有高溫高壓性質(zhì)。

成礦階段，含礦流體壓力集中于1.1～73.6 MPa，平均壓力為72.7 MPa；對(duì)應(yīng)的侵位深度主要在2.73～2.83 km，平均為2.79 km。相對(duì)于成礦前階段的侵位深度，含礦流體上升達(dá)1 km左右。

成礦后階段，流體的壓力為1.0～46.0 MPa，平均壓力為44.3 MPa；對(duì)應(yīng)的深度在1.58～ 1.77 km，平均為1.70 km。

3.3.3 激光拉曼光譜成分分析

激光拉曼光譜作為一種非破壞性微區(qū)分析技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于單個(gè)流體包裹體中具有拉曼活性氣液相組分的定性和定量分析[33-38]。本文對(duì)老王寨金礦流體包裹體(DGL02)中氣體和液體進(jìn)行了激光拉曼光譜峰值掃描。測(cè)試結(jié)果(圖6-A,B)表明，含礦流體中氣相成分主要為CO2，并含有少量烷烴和N2，其拉曼特征為在譜圖拉曼位移1 280 cm-1、1 282 cm-1、1 384 cm-1、1 385 cm-1和1 386 cm-1處有明顯峰，主峰位移落在CO2拉曼特征峰值(1 280～1 285 cm-1、1 380～1 386 cm-1)范圍內(nèi)；液相成分主要為H2O，其拉曼特征為在譜圖拉曼位移3 429 cm-1處有明顯峰，主峰位移落在H2O拉曼特征峰值(3 310～3 610 cm-1)范圍內(nèi)[39]。

3.4 稀有氣體同位素特征

研究樣品取自老王寨金礦床，稀有氣體同位素分析對(duì)象是主成礦階段熱液礦物內(nèi)的流體包裹體，包裹體寄主礦物包括黃鐵礦和石英脈等。稀有氣體同位素測(cè)試在中國科學(xué)院蘭州地質(zhì)研究所地球化學(xué)測(cè)試部完成，相關(guān)測(cè)試方法和實(shí)驗(yàn)條件參見葉先仁等(2001)[40]。老王寨金礦床礦石礦物流體包裹體稀有氣體含量及其同位素組成測(cè)定結(jié)果見表4、表5。

表4顯示，所測(cè)樣品4He的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)質(zhì)量體積濃度變化很大，介于62.7～2 226×10-9cm3/g之間，平均為769.87×10-9cm3/g；3He/4He比值介于(0.17～0.952)Ra，平均為0.461 4Ra：遠(yuǎn)高于地殼特征值[42]，而整體低于地幔特征值[43]。

表3 老王寨金礦床各成礦階段含礦流體的壓力及侵位深度Table 3 Pressure and emplacement depth of ore-bearing fluids of all metallogenic stages

圖6 老王寨金礦單個(gè)包裹體(DGL02)成分拉曼分析Fig.6 Laser-Raman analyses of the fluid inclusion (DGL02)

表4 老王寨金礦床礦石礦物流體包裹體稀有氣體氦和氬同位素組成Table 4 Helium and argon isotopic compositions of fluid inclusions in the Laowangzhai gold deposit

本文數(shù)據(jù)由中國科學(xué)院蘭州地質(zhì)研究所地球化學(xué)測(cè)試部測(cè)試，測(cè)試方法：稀有氣體同位素質(zhì)譜峰高比檢測(cè)法(LDB03-01-94)。R表示樣品中3He/4He比值，國際公認(rèn)空氣中Ra=3He/4He=1.400×10-6。

表5 老王寨金礦床礦石礦物流體包裹體稀有氣體氙同位素組成Table 5 Xenon isotopic compositions of fluid inclusions in the Laowangzhai gold deposit

在3He/4He-4He圖解上(圖7)，樣品投影點(diǎn)均落在右側(cè)，顯示礦物流體包裹體中普遍含有較高的放射性成因4He；同時(shí)，該圖還顯示氦同位素組成具有從MORB或SCLM到crust的變化趨勢(shì)，也從另一方面說明地幔流體中的氦受到地殼流體的混染是客觀存在的。

氬同位素的測(cè)定結(jié)果(表4)顯示，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下樣品的40Ar質(zhì)量體積濃度為(1.001～16.56)×10-7cm3/g，平均為7.015 8×10-7cm3/g；40Ar/36Ar比值變化于307.9～377.3，平均為341.8；38Ar/36Ar比值介于0.200 3～0.213 2, 平均為0.206 75?，F(xiàn)今地球大氣中的40Ar/36Ar和38Ar/36Ar比值分別為295.5和0.188 0，而從MORB、OIB等樣品推定的地球內(nèi)部的40Ar/36Ar比值要比大氣高很多，MORB的巖漿源約為28 000[45,46]至40 000[47]，OIB巖漿源大約變化于6 000～8 000的范圍[48]。在38Ar/36Ar -40Ar/36Ar圖解上(圖8)，樣品投影點(diǎn)均落在大氣線上方，但其40Ar/36Ar比值與MORB或地殼的40Ar/36Ar比值還存在明顯的差距。這可能暗示地幔流體中的氬受到地殼流體一定程度的混染。

圖7 流體包裹體(3He/4He)-4He圖解[44]Fig.7 (3He/4He)-4He diagram of fluid inclusions●老王寨樣品(本文數(shù)據(jù))； ▲老王寨樣品[7]

從表5可以看出，老王寨金礦床流體包裹體129～136Xe/130Xe比值都高于大氣比值，表現(xiàn)出Xe同位素組成相對(duì)于大氣均有過剩的特征。在129Xe/130Xe-136Xe/130Xe投影圖解上(圖9)，礦區(qū)樣品投影點(diǎn)位于大氣比值的右上方；而在129Xe/130Xe-134Xe/130Xe圖解上(圖10)，礦區(qū)樣品投點(diǎn)落在大氣-地殼演化曲線與大氣-地幔演化曲線之間即在殼?；旌蠀^(qū)內(nèi)。礦區(qū)氙同位素組成特征也表明地幔流體中的氙可能受到地殼流體的混染。

圖8 流體包裹體(38Ar/36Ar)-(40Ar/36Ar)圖解[49]Fig.8 (38Ar/36Ar)-(40Ar/36Ar) diagram of fluid inclusions●老王寨樣品； ■馬廠箐樣品； ○六合樣品

圖9 流體包裹體(129Xe/130Xe)-(136Xe/130Xe)圖解[49]Fig.9 (129Xe/130Xe)-(136Xe/130Xe) diagram of fluid inclusions●老王寨樣品； △滇西其他礦區(qū)樣品

圖10 流體包裹體(129Xe/130Xe)-(134Xe/130Xe)圖解[50]Fig.10 (129Xe/130Xe)-(134Xe/130Xe) diagram of fluid inclusions●老王寨樣品； △滇西其他礦區(qū)樣品

4 討 論

4.1 成礦流體來源

金礦床流體包裹體鏡下觀測(cè)與拉曼光譜成分分析結(jié)果均顯示，各熱液成礦階段含礦石英中均存在CO2-H2O包裹體，證明老王寨金礦的成礦熱液為含CO2的流體。黃智龍等(1998)對(duì)新鮮、蝕變、礦化煌斑巖中的CO2屬性和來源的分析研究認(rèn)為，與金礦化密切共生的煌斑巖中的CO2來源于地幔[51]。因此，老王寨金礦床流體包裹體中的CO2和共生流體，應(yīng)主要來源于高溫高壓地幔環(huán)境及其經(jīng)歷殼幔物質(zhì)混染演化的深源流體。

表5顯示老王寨金礦流體包裹體129～136Xe/130Xe比值均高于大氣比值；在129Xe/130Xe-136Xe/130Xe圖解上(圖9)，礦區(qū)樣品投影點(diǎn)位于大氣比值的右上方，表明老王寨金礦床流體包裹體氙同位素組成與大氣相比，均表現(xiàn)出有過剩的特征。其中，礦區(qū)129Xe/130Xe比值為6.84，與大氣(6.496)[41]相比，過剩5.3%。通常認(rèn)為過剩的129Xe是地球吸積階段原始物質(zhì)中129I衰變產(chǎn)生。由于放射性核素129I的半衰期只有17 Ma，故當(dāng)?shù)貧ば纬芍埃?29I就已經(jīng)完全衰變?yōu)?29Xe，因此過剩的129Xe只保存在地幔當(dāng)中[52,53]。所以，129Xe的過剩反映了礦區(qū)成礦流體中有來自地幔Xe的參與。同樣，金礦區(qū)136Xe/130Xe比值為2.71，相對(duì)于大氣(2.176)[41]，過剩達(dá)24.5%，過剩的136Xe可歸因于244Pu裂變產(chǎn)生的滯留在地幔內(nèi)的136Xe加入[49]。

Deng Bipingetal. (2013)據(jù)該礦床同位素和元素地球化學(xué)研究認(rèn)為，礦石的δDH2O和δ18OH2O的值域分別為-95.8‰～-50.3‰和4.81‰～9.87‰，具有類似于巖漿水的氫、氧同位素組成；巖礦石中巖漿成因碳酸鹽的δ13CPDB峰值介于-2‰～-10‰，主峰在-5‰附近，落在地幔δ13CPDB的主峰值區(qū)內(nèi)；不同礦段、不同礦石類型及不同礦物的δ34S值集中于-2.37‰～ 3.7‰，平均為0.607‰，在硫同位素組成直方圖上明顯呈塔式效應(yīng)，δ34S峰值在0附近，顯示典型的幔源硫特征；巖礦石相對(duì)高87Sr/86Sr、低143Nd/144Nd及高206Pb/204Pb主要是板塊俯沖海洋沉積物被帶入地幔楔與地?；旌系慕Y(jié)果[54]。而且，礦區(qū)巖礦石與MORB相比，富集大離子親石元素和高場(chǎng)強(qiáng)元素，稀土元素分配模式為輕稀土富集型，不相容元素分配模式為不相容元素強(qiáng)烈富集型[25]。胡瑞忠等(1999)通過稀有氣體同位素研究也發(fā)現(xiàn)，成礦流體中幔源氦占11%～52%[7]。

以上分析表明，老王寨金礦床初始成礦流體主要來源于地幔；而地幔流體在參與成礦過程中，與地殼巖石相互作用，引發(fā)交代蝕變，導(dǎo)致流體表現(xiàn)殼幔物質(zhì)混染特征。

4.2 成礦流體演化

老王寨金礦不同成礦階段流體包裹體研究表明，①初始含礦流體為高溫流體，隨著成礦作用的進(jìn)行，溫度逐漸降低，到了成礦階段，金在中低溫條件下成礦(圖11)。②流體鹽度隨成礦階段由早至晚有降低的趨勢(shì)，成礦階段演變?yōu)橹械蜏?、低鹽度的流體(圖11、圖12)。③伴隨溫度和鹽度的降低，相應(yīng)流體壓力和侵位深度減小，對(duì)應(yīng)成礦階段的成礦深度為2.73～ 2.83 km(圖13、圖14)。

圖11 老王寨金礦氣液鹽水包裹體均一溫度和鹽度散點(diǎn)圖Fig.11 Sketch diagram of homogenization temperatures and salinities of two-phase aqueous inclusions

圖12 老王寨金礦床各成礦階段流體包裹體均一溫度直方圖Fig.12 Histogram of homogenization temperatures of fluid inclusions from all metallogenic stages

圖13 老王寨金礦各成礦階段含礦流體溫度和壓力散點(diǎn)圖Fig.13 Sketch diagram of temperatures and pressures of inclusions from all metallogenic stages

圖14 老王寨金礦各成礦階段含礦流體溫度和侵位深度散點(diǎn)圖Fig.14 Sketch diagram of temperature and emplacement depth of inclusions from all metallogenic stages

綜合研究表明，伴隨成礦階段由早至晚，成礦流體溫度、鹽度、壓力和侵位深度均逐步降低，顯示成礦流體性質(zhì)由初始地幔流體的高溫熔漿性質(zhì)向低溫?zé)嵋盒再|(zhì)演變。這種演變是由初始含礦地幔流體與地殼巖石相互作用，引發(fā)交代蝕變，導(dǎo)致殼幔物質(zhì)相互作用與混染的必然結(jié)果。

Liu Xianfanetal. (2012)通過對(duì)老王寨金礦床主要賦礦圍巖、礦石和脈體的顯微巖相學(xué)結(jié)合元素地球化學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)超微晶物質(zhì)中具熔離結(jié)構(gòu)與沉淀共晶結(jié)構(gòu)共存現(xiàn)象，指示成礦流體具備由熔體向熱液轉(zhuǎn)化的特性，進(jìn)而暗示具熔漿流體特點(diǎn)和超臨界流體性質(zhì)的地幔流體與地殼巖石相互作用，引發(fā)交代蝕變及殼幔物質(zhì)混染，導(dǎo)致流體性質(zhì)由熔漿流體向地殼熱液過渡演變，并由此促進(jìn)成礦作用的進(jìn)行[25]。本文從流體包裹體和稀有氣體同位素的研究進(jìn)一步證實(shí)了這一流體演化規(guī)律和成礦特征。

5 結(jié) 論

a.老王寨金礦含礦石英中發(fā)育NaCl-H2O包裹體和CO2-H2O包裹體。

b. 流體包裹體巖相學(xué)特征研究表明，伴隨成礦階段由早至晚，成礦流體溫度、鹽度、壓力和侵位深度均對(duì)應(yīng)逐步降低。

c.礦石礦物流體包裹體稀有氣體同位素研究表明，礦床初始成礦流體主要來源于地幔；而地幔流體在參與成礦過程中，與地殼巖石相互作用，引發(fā)交代蝕變，導(dǎo)致流體表現(xiàn)殼幔物質(zhì)混染特征。

d.綜合研究表明，伴隨成礦階段由早至晚，成礦流體溫度、鹽度、壓力和侵位深度均對(duì)應(yīng)逐步降低，顯示成礦流體伴隨由初始含礦地幔流體與地殼巖石相互作用，引發(fā)交代蝕變及殼幔物質(zhì)相互作用與混染，導(dǎo)致流體由高溫熔漿性質(zhì)向低溫?zé)嵋盒再|(zhì)演變，從而有利于成礦作用的進(jìn)行。

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