代軍治，張西社，王 鵬，王瑞廷，李劍斌，任 濤

(1.西北有色地質(zhì)勘查局地質(zhì)勘查院，陜西西安 710054； 2.陜西省礦產(chǎn)資源綜合利用工程技術(shù)研究中心，陜西西安 710054； 3.西北有色地質(zhì)勘查局七一三總隊(duì)，陜西商洛 726000)

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南秦嶺柞水縣冷水溝銅鉬金礦床成礦流體、H-O-S同位素特征及成礦作用

代軍治1,2，張西社3，王 鵬3，王瑞廷1,2，李劍斌3，任 濤3

(1.西北有色地質(zhì)勘查局地質(zhì)勘查院，陜西西安 710054； 2.陜西省礦產(chǎn)資源綜合利用工程技術(shù)研究中心，陜西西安 710054； 3.西北有色地質(zhì)勘查局七一三總隊(duì)，陜西商洛 726000)

冷水溝礦床位于南秦嶺山陽-柞水地區(qū)，是秦嶺地區(qū)發(fā)現(xiàn)的與復(fù)式巖體有關(guān)的銅鉬金礦床，礦化類型可分為產(chǎn)于巖體內(nèi)的斑巖型銅鉬礦化、產(chǎn)于巖體與碳酸鹽巖接觸部位矽卡巖型銅礦化和產(chǎn)于斜長角閃巖內(nèi)的構(gòu)造蝕變巖型金礦化。流體包裹體研究表明，斑巖型銅鉬礦石中發(fā)育水溶液包裹體，含少量NaCl三相包裹體，屬中溫、中等鹽度H2O-NaCl體系；構(gòu)造蝕變巖型金礦石中發(fā)育氣液兩相包裹體、含CO2包裹體和CO2包裹體，屬中溫、中等鹽度H2O-CO2-NaCl體系，顯示兩種礦石成礦流體類型不同。H-O-S同位素分析表明，斑巖型銅鉬礦石成礦流體主要來自巖漿熱液，有少量大氣降水參與，成礦物質(zhì)以幔源為主；構(gòu)造蝕變巖型金礦石成礦流體受建造水或大氣降水強(qiáng)烈交代，成礦物質(zhì)殼源物質(zhì)為主。成礦流體在演化過程中，流體沸騰是引起銅鉬沉淀的重要因素，流體不混溶是引起金沉淀成礦的重要因素。

斑巖型銅鉬礦石 構(gòu)造蝕變巖型金礦石 流體包裹體 成礦流體 冷水溝 南秦嶺

Dai Jun-zhi, Zhang Xi-she, Wang Peng, Wang Rui-ting, Li Jian-bin, Ren Tao. Features of ore-forming fluids, H-O-S isotopes and mineralization of the Lengshuigou Cu-Mo-Au deposit in Zhashui county, South Qin Ling[J]. Geology and Exploration, 2015, 51 (1):0013-0022.

山陽-柞水地區(qū)是陜西南秦嶺重要的銀、鉛鋅、鐵多金屬礦集區(qū)，區(qū)域上的找礦思路一直是以尋找層控-改造型銀鉛鋅鐵為主，而對與中酸性小巖體有關(guān)的銅礦找礦工作重視程度不夠。冷水溝礦床位于山陽-柞水礦集區(qū)南部，20世紀(jì)70～80年代原西北冶金勘探公司在冷水溝地區(qū)開展1/2.5萬溝系次生暈掃面時(shí)發(fā)現(xiàn)了冷水溝Cu-Au-Ag異常區(qū)，并以矽卡巖型銅礦找礦理論為依據(jù)開展找礦，找礦效果不理想；21世紀(jì)前后，受斑巖型礦床成礦理論影響，西北有色地質(zhì)勘查局713總隊(duì)開始以斑巖型礦床成礦理論為指導(dǎo)，通過對冷水溝地區(qū)找礦評價(jià)工作，發(fā)現(xiàn)了一些較好的斑巖型銅礦化異常和找礦線索，但勘查工作不徹底，找礦成果不突出。近年來，西北有色地質(zhì)勘查局713總隊(duì)通過對冷水溝地區(qū)地質(zhì)填圖、物探、化探和鉆探等工作，發(fā)現(xiàn)了多處較好的銅鉬礦點(diǎn)和金銀礦點(diǎn)，初步估算僅冷水溝銅鉬礦床洞子溝礦點(diǎn)淺部銅資源量超過5萬噸，顯示了良好的斑巖型銅礦找礦前景。因此對該礦床開展綜合研究工作具有重要地質(zhì)意義。該礦自發(fā)現(xiàn)以來，不少學(xué)者對該礦的礦床地質(zhì)特征、礦物組合、巖體礦物學(xué)特征及成巖成礦年代學(xué)進(jìn)行了研究(羅德正，1995；張銀龍，2002；王瑞廷等，2008，張西社等，2012；陳雷等，2014a, 2014b)，但對于成礦流體方面的研究工作不足。本文在對冷水溝銅鉬金礦床的地質(zhì)特征、流體包裹體及穩(wěn)定同位素進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并探討了成礦流體的性質(zhì)、來源及成礦作用。

1 地質(zhì)背景

冷水溝銅鉬金礦床位于南秦嶺鳳鎮(zhèn)-山陽斷裂南側(cè)，中生代褶皺帶中。近EW向展布的鳳鎮(zhèn)-山陽斷裂控制了區(qū)域范圍內(nèi)的沉積組合特征和巖漿巖的分布(王宗起等，2002; Yanetal, 2012)。以鳳鎮(zhèn)-山陽斷裂為界，北部出露地層主要為中-上泥盆統(tǒng)及下石炭統(tǒng)一套細(xì)碎屑巖-碳酸鹽巖，形成于大陸斜坡-陸棚沉積環(huán)境(王宗起等，2002)；南部為上泥盆統(tǒng)-下石炭統(tǒng)一套碎屑巖-碳酸鹽巖，形成于潮坪-臺地環(huán)境。其中，泥盆系地層為山陽-柞水礦集區(qū)內(nèi)沉積-改造型Ag、PbZn、Fe礦的含礦地層，并為矽卡巖型CuFe礦床的形成提供了有利的條件(張西社等，2012)。

區(qū)域上普遍發(fā)育花崗質(zhì)侵入巖，除分布于北部的柞水、曹坪、沙河灣等印支期大巖體及南部少量新元古代花崗質(zhì)侵入體外，主要為燕山期中酸性小巖體，如池溝、冷水溝、小河口、下官坊、元子街等小巖體。在燕山期小巖體與泥盆系圍巖的內(nèi)外接觸部位常形成斑巖-矽卡巖型CuFe(MoAu)礦，并伴有矽卡巖化、角巖化、綠簾石化、綠泥石化、絹云母化及硅化等熱液蝕變(謝桂青等，2012；陳雷等，2014b)。

2 礦床地質(zhì)特征

冷水溝礦床內(nèi)出露的地層主要由元古界火成巖系變質(zhì)而成的斜長角閃巖(952Ma、891Ma、704Ma①)下部基底和中、上泥盆統(tǒng)中-細(xì)粒碎屑巖-泥質(zhì)巖-碳酸鹽巖上部蓋層組成(圖1)，兩者之間為角度不整合或斷層接觸。

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁而強(qiáng)烈，有新元古代鈉長巖(705 Ma)、花崗巖(704～708 Ma)和中生代的花崗閃長斑巖(148 Ma)、花崗斑巖(145 Ma)及少量閃長巖、閃長玢巖(謝桂青等，2011①)，形成了冷水溝復(fù)式巖體?；◢弾r呈不規(guī)則巖株?duì)罘植加诘V區(qū)東部，出露面積1.2 km2；鈉長巖呈巖枝狀分布于礦區(qū)中部，侵入斜長角山巖中，與新元古代花崗巖無明細(xì)接觸關(guān)系；花崗閃長斑巖呈巖枝或巖脈狀侵入花崗巖和地層中，出露面積0.17 km2；花崗斑巖侵入花崗巖中，與花崗閃長斑巖呈相變接觸關(guān)系，出露面積0.06 km2。自新元古代花崗巖體內(nèi)部向外，依次分布有斑巖型銅鉬礦(化)體(孔雀埡)、矽卡巖型銅礦體(雙龍寨、銀洞埡)和構(gòu)造蝕變巖型金銀礦體(南溝、徐家灣，圖1和2)，構(gòu)成了一完整的斑巖型-矽卡巖型-蝕變巖型銅鉬金礦成礦系列。即：巖體內(nèi)部斑巖型Mo、Cu礦，巖體與碳酸鹽巖接觸部位矽卡巖型Cu礦和遠(yuǎn)離巖體地層中的構(gòu)造蝕變巖型Au、Ag礦。

受近中生代區(qū)域性SN向擠壓推覆作用影響，區(qū)內(nèi)NW向、NNE向、近SN向斷裂和NW、NNE向裂隙發(fā)育，構(gòu)成了EW向鳳鎮(zhèn)-山陽區(qū)域性斷裂的次級構(gòu)造。NW向、NNE向和近SN向斷裂以正斷層為主，主要產(chǎn)于斜長角閃巖、鈉長巖及其與花崗巖的接觸帶附近，是該區(qū)主干構(gòu)造，基本控制了洋芋溝-洞子溝地段銅鉬礦(化)體和徐家灣地段金礦(化)體產(chǎn)出；NW、NNE向裂隙主要分布于孔雀埡、洋芋溝一帶的斜長角閃巖、鈉長巖和花崗巖中，成群密集斜列分布，多構(gòu)成細(xì)脈狀銅鉬礦(化)體的容礦構(gòu)造。

冷水溝銅鉬礦(化)體除少部分產(chǎn)于新元古代花崗巖和鈉長巖內(nèi)部外，多數(shù)產(chǎn)于花崗巖與斜長角閃巖接觸部位破碎帶(洋芋溝-洞子溝)或與碳酸鹽巖的接觸帶(雙龍寨、銀洞埡)附近，礦體呈細(xì)脈狀、透鏡狀、平行斜列狀分布；金礦(化)體主要遠(yuǎn)離冷水溝復(fù)式巖體，產(chǎn)于斜長角閃巖內(nèi)NE向和NW向斷裂破碎帶中，特別是兩組構(gòu)造的交匯部位。謝桂青等(2011①)獲得產(chǎn)于新元古代花崗巖體內(nèi)石英輝鉬礦脈中輝鉬礦的Re-Os年齡為145.6～150 Ma，表明成礦期為燕山期，與花崗閃長斑巖和花崗斑巖年齡一致。

冷水溝礦區(qū)圍巖蝕變相對典型斑巖型銅鉬礦床較弱，主要表現(xiàn)為褐鐵礦化、硅化和鉀化。褐鐵礦化大面積分布于冷水溝礦區(qū)西部；硅化蝕變范圍次之，鉀化蝕變范圍小，兩者多分布在花崗巖內(nèi)及花崗巖與斜長角閃巖接觸部位或斜長角閃巖內(nèi)破碎帶中。銅鉬礦蝕變礦化組合從早到晚依次為：早期為鉀化(鉀長石化、黑云母化)+硅化+綠泥石化±黃鐵礦化±輝鉬礦化，基本無礦化；中期由硅化+輝鉬礦化和黃鐵礦化+黃銅礦化+硅化±綠泥石化±方解石化±輝鉬礦化兩種礦化組合組成，為主礦化階段；晚期為方解石化無礦階段。銅鉬礦石構(gòu)造以細(xì)脈狀、脈狀為主(圖2-3)，少量浸染狀和團(tuán)塊狀，礦石類型有斑巖型和矽卡巖型，以斑巖型為主(圖2-2,2-5)。金礦蝕變組合為硅化+絹云母化±綠泥石化±方解石化，礦體呈脈狀(孔雀埡)或破碎蝕變巖(徐家灣、南溝)狀產(chǎn)出，脈厚一般小于5 cm，多產(chǎn)于斜長角閃巖中斷裂或裂隙中，少量產(chǎn)于花崗巖或花崗斑巖的節(jié)理或裂隙中，穿切斑巖型銅鉬礦化體。金礦(化)體受后期斷裂構(gòu)造影響大，多呈碎裂巖狀(圖2-6)。

圖1 冷水溝銅鉬金礦礦區(qū)地質(zhì)圖(據(jù)張西社等，2012修改)Fig.1 Geology map of the Lengshuigou Cu-Mo-Au deposit(modify from Zhang et al., 2012) 1-第四系；2-上泥盆星紅鋪組；3-上泥盆統(tǒng)古道嶺組;4-中泥盆統(tǒng)大楓溝組；5-斜長角閃(片)巖；6-花崗斑巖；7-花崗閃長斑巖；8-石英閃長巖；9-閃長巖；10-花崗巖；11-鈉長巖；12-爆破角礫巖；13-混染大理巖；14-矽卡巖；15-角巖；16- 銅礦(化)體蝕變帶；17-實(shí)、推測斷層；18-銅礦(化)體；19-金礦(化)體1-Quaternary; 2-Upper Devonian Xinhongpu formation; 3-Upper Devonian Gudaoling formation; 4-Middle Devonian Dafenggou formation; 5-amphibolite(Schist); 6-granite porphyry; 7-granodiorite porphyry; 8-quartz diorite; 9-diorite; 10-granite; 11-Albitite; 12-explosion breccia; 13-hybrid marble; 14-skarn; 15-hornfels; 16-copper mineralization belt; 17-measured and in- ferred fault; 18-copper orebdoy; 19-gold orebody

3 測試樣品及分析方法

3.1 測試樣品

為了查明不同類型礦石之間的成礦流體來源及演化，本次工作選擇主成礦階段斑巖型銅鉬礦石和構(gòu)造蝕變巖型金礦石進(jìn)行了流體包裹體研究。斑巖型銅鉬礦石中含銅鉬石英脈呈細(xì)脈狀或網(wǎng)脈狀穿切花崗巖、花崗斑巖，脈寬2～5 cm，金屬礦物主要為輝鉬礦、黃鐵礦、黃銅礦。構(gòu)造蝕變巖型金礦石中含金石英脈呈細(xì)脈狀產(chǎn)于斜長角閃巖中，脈寬2～3 cm，顏色較暗，金屬礦物主要是黃鐵礦。采樣位置及樣品描述見表2。室內(nèi)，將這些樣品磨制成雙面拋光片，然后在顯微鏡下詳細(xì)觀察，挑選有代表性的包裹體進(jìn)行顯微測溫。

本文用于穩(wěn)定同位素分析的樣品主要采集于冷水溝礦區(qū)洞子溝、洋芋溝、孔雀埡和徐家灣地段。氫氧同位素分析樣品與測溫樣品為同一件樣，硫同位素分析樣品特征見表3。

3.2 分析方法

流體包裹體顯微測溫分析在吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院流體包裹體實(shí)驗(yàn)室完成，測溫儀器為英國產(chǎn)Linkam THMS-600型冷熱臺，測溫范圍為-198℃～+600℃。試驗(yàn)方法及測溫精度見王可勇等(2008)。

圖2 冷水溝銅鉬金礦床典型巖/礦石照片F(xiàn)ig.2 Typical picture of rock and ore in the Lengshuigou CuMoAu deposit 1-洋芋溝石英網(wǎng)脈狀花崗巖;2-洞子溝浸染狀黃鐵礦、黃銅礦化花崗巖;3-花崗閃長斑巖中輝鉬礦-石英脈型礦石;4-花崗閃長斑巖中 鉀化-黃鐵礦化;5-雙龍寨矽卡巖型礦石;6-花崗閃長斑巖中兩組共軛產(chǎn)出的構(gòu)造蝕變巖型金礦化體1-quartz veinlets in granite; 2-disserminated ores; 3-molybdenite-quartz veinlet replacing granodiorite porphyry; 4-potassic and pyritization alteration in granodiorite porphyry;5-skarn type copper ore; 6-fracture-altered rock type Au mineralization with conjugate structure in granodiorite porphyry

氫氧同位素測試在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所同位素實(shí)驗(yàn)室完成，測試儀器為MAT253 EM型質(zhì)譜計(jì)，并以SMOW為標(biāo)準(zhǔn)。硫同位素分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院進(jìn)行，測試儀器為MAT251C質(zhì)譜計(jì)。石英流體包裹體氫同位素測試采用熱爆裂法從樣品中提取原生流體包裹體中的H2O，使之在400℃條件下與Zn反應(yīng)30 min制取H2，然后用質(zhì)譜進(jìn)行氫同位素測定，精度±2‰；氧同位素測試采用常規(guī)BrF5法，分析精度±0.2‰。硫同位素樣品用硫化物與CuO和V2O5混合氧化劑在高溫真空條件下反應(yīng)制取SO2。測試結(jié)果見表2，表3。

4 成礦流體研究

4.1 流體包裹體巖相學(xué)特征

巖相學(xué)研究表明，斑巖型銅鉬礦石和構(gòu)造蝕變巖型金礦石中流體包裹體發(fā)育較少，適合于測溫研究的樣品更少，包裹體多呈小群體隨機(jī)分布，主要為原生包裹體(圖3)。包裹體形態(tài)一般為橢圓形、長條形或不規(guī)則狀，大小5～20 μm不等，多數(shù)5～15 μm。依據(jù)包裹體在室溫及冷凍回溫過程中的相態(tài)變化特征和組成，初步將這些包裹體分為4類：水溶液包裹體(I型)、含CO2包裹體(II型)、CO2包裹體(III型)、含NaCl三相包裹體(Ⅳ)。其中，銅鉬礦石中發(fā)育I型和Ⅳ包裹體，金礦石中發(fā)育I型、II型和III型包裹體。I型包裹體為銅鉬礦石和金礦石中的主要包裹體類型，占整個(gè)流體包裹體數(shù)量的70%。

水溶液包裹體(I型)：室溫下主要由氣泡和水溶液相組成(圖3a，3b)，少數(shù)僅為水溶液相。主要分布在含礦石英細(xì)脈中或硫化物周圍的石英中，分布較為密集。根據(jù)包裹體中氣液所占體積百分比，水溶液包裹體可進(jìn)一步分為，氣液兩相包裹體(Ia型，VH2O/LH2O<50%)和富氣相包裹體(Ib型，VH2O/LH2O>50%)。其中Ia型包裹體氣液比5%～40%，多數(shù)為10%～25%，占I型的80%。Ia型包裹體在銅鉬礦石和金礦石中均發(fā)育，Ib型包裹體氣液比50%～90%，僅在銅鉬礦石中發(fā)育。在金礦石中可見部分Ia型包裹體與含CO2包裹體、CO2包裹體共生現(xiàn)象。

圖3 冷水溝銅鉬金礦床含礦石英脈中流體包裹體顯微特征Fig.3 Photomicrographs of fluid inclusions in ore- bearing quartz veins of the Lengshuigou Cu-Mo-Au deposit a-銅鉬礦石中氣液兩相包裹體；b-銅鉬礦中石富氣相包裹體；c-金礦石中CO2包裹體和氣液兩相包裹體；d-金礦石中含CO2三相包裹體、富CO2包裹體和氣液兩相包裹體a-gas-fluid phase inclusions in Cu-Mo ore; b-gas-rich inclusions in Cu-Mo ore; c-CO2and gas-fluid inclusions in Au ore; d-CO2-bearing three-phase and CO2-rich gas-fluid inclusions in Au ore; LH2O-liquid aqueous; VH2O-vapor aque ous; LCO2-liquid CO2; VCO2-vapor CO2

含CO2包裹體(II型)：室溫下由水溶液相、液相CO2及氣相CO2組成，或由液相CO2和水溶液兩相構(gòu)成，僅分布于金礦石中。根據(jù)包裹體中CO2相所占的比例，可進(jìn)一步劃分為IIa富CO2包裹體(圖3d)及IIb富水溶液包裹體(圖3b；3c)，IIa型包裹體中CO2相所占比例大于60%～95%，IIb型CO2相所占比例為20%～40%。

CO2包裹體(III型)：室溫下多由液相CO2組成，當(dāng)溫度低于室溫時(shí)，逐漸出現(xiàn)氣相CO2。該類包裹體大小8～10 μm，也僅分布于金礦石中。

含NaCl三相包裹體(Ⅳ)：僅在銅鉬礦石中偶見，NaCl子礦物呈透明立方體狀，包裹體大小10 μm，NaCl子礦物大小1 μm，包裹體中氣相體積所占比例為5%。

4.2 流體包裹體顯微測溫研究

(1) 斑巖型銅鉬礦石

I型包裹體：在升溫過程中，Ia型包裹體冰晶最終消失溫度在-9.7～-3.3℃之間，Ib型包裹體為-3.5～-0.9℃，依據(jù)公式(劉斌等，1999)估算的兩者鹽度值分別為5.4%～13.6%NaCleq和1.6%～5.7 % NaCleq(表1，圖4b)。繼續(xù)升溫，該類包裹體最終以均一到液相方式為主，Ia型包裹體均一溫度變化范圍為192～368℃，Ib型包裹體均一溫度為263～355℃(圖4a)。依據(jù)鹽水溶液包裹體溫度-密度關(guān)系方程(劉斌等，1999)，估算的Ia型包裹體密度0.72～0.93 g/cm3，Ib型包裹體密度為0.63～0.84 g/cm3(表1)。

Ⅳ型包裹體：僅測試到一個(gè)包裹體，升溫后包裹體以NaCl子晶完全熔化而最終均一，均一溫度330℃，計(jì)算的鹽度40.6 % NaCleq，密度1.07 g/cm3。

(2) 構(gòu)造蝕變巖型金礦石

由于Ib型包裹體在金礦石中不發(fā)育，因此，僅對I型包裹體中Ia型包裹體進(jìn)行了測溫研究。

Ia型包裹體：在升溫過程中冰晶最終消失溫度為-6.2℃～-4℃，相應(yīng)鹽度為6.4%～9.1%NaCleq，包裹體最終以均一到液相方式，均一溫度在208℃～317℃之間，依據(jù)相關(guān)方程(劉斌等，1999)計(jì)算的包裹體密度為0.78～0.92 g/cm3(表1，圖5)。

II型包裹體：在冷凍-升溫過程中，固態(tài)CO2相初溶溫度為-58.8℃～-57℃，比純CO2的初融溫度-56.6℃低，指示CO2相中可能含有少量CH4、N2等成分的存在。在升溫過程中，觀測到大部分CO2籠形物的融化溫度為6.9℃～8.2℃，CO2相部分均一至液相方式為主，均一溫度為11.9℃～30.5℃。依據(jù)籠形物融化溫度，獲得該類包裹體的鹽度為3.6～5.9%NaCleq(表1，圖5b)。繼續(xù)升溫，II型包裹體繼續(xù)升溫，II型包裹體中IIa型包裹體通過CO2溶解于H2O相而完全均一到水溶液相；IIb型大部分通過H2O溶解于CO2相而完全均一到CO2相，少量發(fā)生爆裂，個(gè)別為臨界均一，包裹體均一溫度在230℃～330℃(圖5a)。依據(jù)CO2鹽度、部分均一溫度、CO2相體積計(jì)算的包裹體總體密度為0.79～0.94 g/cm3。

III型包裹體：基本表現(xiàn)出與II型包裹體相似的冷凍-升溫變化特征。固態(tài)CO2初融溫度為-59.6℃～-58.2℃，低于純CO2標(biāo)樣熔化溫度值-56.6℃，同樣指示該類包裹體可能含有微量N2、CH4等氣體成分存在；氣相CO2以均一到液相CO2方式為主，CO2相部分均一溫度為11.5℃～29.7℃(表1)。

4.3 氫氧同位素組成

由6件樣品的氫氧同位素值(表2)可以看出，冷水溝礦床斑巖型銅鉬礦石和構(gòu)造蝕變巖型金礦石中石英的δ18OSMOW值變化范圍較小，為10.4‰～19.0‰；δD值變化范圍大，為-67‰～-124‰，極差57‰，表明礦石中D同位素發(fā)生了明顯分餾。根據(jù)測溫研究所得流體包裹體的均一溫度，計(jì)算的與石英平衡水的O同位素為5.0～13.1‰，平均8.3‰。

表1 冷水溝銅鉬金礦床流體包裹體顯微測溫結(jié)果

圖4 冷水溝銅鉬礦石流體包裹體均一溫度(a)-鹽度(b)直方圖Fig.4 Histograms of homogenization temperatures(a) and salinities(b) of fluid inclusions from porphyry ores of the Lengshuigou Cu-Mo-Au deposit

4.4 硫同位素組成

硫同位素分析表明，斑巖型銅鉬礦石和構(gòu)造蝕變巖型金礦石硫同位素組成不同(表3)。銅鉬礦石中黃鐵礦的δ34S值為0.4‰～0.5‰，與陳雷(內(nèi)部交流)獲得孔雀埡斑巖型鉬礦石中輝鉬礦的硫同位素值(2.0‰～2.4‰)相當(dāng)。金礦石中磁黃鐵礦和黃鐵礦的δ34S值較高，為5.0‰～9.1‰。

5 討論

5.1 成礦流體來源

氫氧同位素?cái)?shù)據(jù)顯示，銅鉬礦石與金礦石氫氧同位素特征不同。銅鉬礦石之間，斑巖型礦石和矽卡巖型礦石相似，氧同位素值變化范圍小，為10.4‰～15.7‰，氫同位素變化范圍大，為-67‰～-124‰；金礦石顯示出較高的氧同位素值(19.0‰)，氫同位素值低于檢測限。

在δD-δ18OH2O圖上(圖6)，Lt16號樣品投點(diǎn)落入巖漿水范疇內(nèi)，Lt15號樣品投點(diǎn)落入巖漿水范疇右側(cè)，其余樣品的氫同位素值投點(diǎn)落入巖漿水范疇下側(cè)，但氧同位素值始終在巖漿水氧同位素范疇內(nèi)，距大氣降水線較遠(yuǎn)(圖6)。造成這種現(xiàn)象的原因可能是成礦流體在形成過程中經(jīng)歷了強(qiáng)烈的巖漿脫氣過程(Hoefs，2009)，巖漿脫氣使得含礦熱液中的δD發(fā)生了明顯漂移。這種特征與岡底斯斑巖銅礦帶邦鋪斑巖型鉬銅多金屬礦(周雄等，2012)和黑龍江金廠金礦(王可勇等，2011)相似，氧同位素值總體分布于張理剛(1989)金銅系列巖漿水范圍內(nèi)及其附近，反映冷水溝礦床銅鉬礦成礦流體總體為混合的巖漿水和大氣降水，但以巖漿水為主。金礦石氧同位素值較高，氫同位素值低于檢測限值，這可能與金礦(化)體受構(gòu)造控制明顯，原始含礦流體與建造水或大氣降水發(fā)生了相對強(qiáng)烈的同位素交換。

圖5 冷水溝金礦石流體包裹體均一溫度(a)—鹽度(b)直方圖Fig.5 Histograms of homogenization temperatures(a) and salinities(b) of fluid inclusions from Au-beraing quartz veins of the Lengshuigou Cu-Mo-Au deposit

樣號采樣位置礦石類型圍巖樣品名稱δ18OSMOW/‰δDSMOW/‰均一溫度/℃δ18OH2O/‰Lt15孔雀埡斑巖型銅鉬礦石花崗巖石英15 7-673299 8Lt16孔雀埡斑巖型銅鉬礦石花崗巖石英13 3-77 43688 5Bt5徐家灣下游矽卡巖型銅鉬礦石斜長角閃巖、大理巖石英13 5-1103307 6Bt6孔雀埡斑巖型銅鉬礦石花崗巖石英10 4-1243475 0Bt7洋芋溝斑巖型銅鉬礦石斜長角閃巖、花崗巖石英11 2-1183365 5Bt1徐家灣構(gòu)造蝕變巖型金礦石斜長角閃巖石英19 0/33013 1

測試單位：中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所同位素實(shí)驗(yàn)室；計(jì)算δ18OH2O的分餾方程為：1000 lnα石英-水=3.38×106T-2-3.40(Claytonetal., 1972)。

表3 冷水溝銅鉬金礦床硫化物硫同位素特征

圖6 冷水溝銅鉬礦床氫氧同位素組成投影圖Fig.6 Plot of hydrogen and oxygen isotopes for porphyry ores of the Lengshuigou CuMoAu deposit 1-斑巖型礦石；2-矽卡巖型礦石1-porpyry ore; 2-skarn ore

5.2 成礦物質(zhì)來源

冷水溝礦床硫化物的硫同位素值反映，斑巖型銅鉬礦石與構(gòu)造蝕變巖型金礦石成礦物質(zhì)來源存在差別，兩者非同一流體儲(chǔ)庫。斑巖型銅鉬礦石中硫接近幔源硫值，與典型斑巖型銅鉬礦床硫化物硫同位素值(周作俠，1981)相似，指示斑巖型銅鉬礦石中硫主要以源幔源硫?yàn)橹?。?gòu)造蝕變巖型金礦石則顯示較高的δ34S正值，與氧化性花崗巖類硫同位素值(Coleman，1979)接近，可能與流體中H2S的去氣作用有關(guān)(鄭永飛等，2000)。這可從金礦石流體中富含氧化性的CO2類包裹體得到佐證。地球化學(xué)結(jié)果也證明，冷水溝花崗斑巖中Au含量相對較高(3.17×10-9)，斜長角閃巖中最低(<0.1×10-9)，而花崗斑巖和花崗閃長斑巖是殼源物質(zhì)部分熔融而成(與劉樹文等內(nèi)部交流)。這些均指示金礦石中硫可能主要來自殼源。

5.3 成礦流體性質(zhì)及成礦作用

冷水溝斑巖型銅鉬礦(化)體主要產(chǎn)于中生代花崗閃長斑巖、花崗斑巖與新元古代花崗巖的接觸部位和花崗巖與斜長角閃巖的接觸部位。盡管部分細(xì)脈浸染狀鉬銅礦化發(fā)育在花崗巖中，但成礦年齡(145Ma)明顯晚于新元古代花崗巖的年齡(704～708Ma)的事實(shí)，反映出“透巖漿流體”的特征(羅照華等，2007)。

斑巖型銅鉬礦化階段，含礦流體中包裹體以氣液兩相包裹體、富氣相包裹體為主，少量含NaCl三相包裹體。流體包裹體測溫顯示三者的均一溫度范圍區(qū)間一致，包裹體均一溫度多數(shù)集中在270℃～350℃。除含NaCl三相包裹體外，包裹體鹽度集中在7%～9%NaCleq，密度集中在0.75～0.9 g/cm3。總體表現(xiàn)出氣液兩相包裹體鹽度和密度高于富氣相包裹體。結(jié)合富液相包裹體和富氣相包裹體共存分布特征及相似均一溫度、鹽度關(guān)系(圖7a)，指示斑巖型銅鉬礦石成礦流體具有沸騰流體性質(zhì)，屬中溫、中等鹽度H2O-NaCl體系?？梢哉J(rèn)為斑巖型銅鉬礦化階段強(qiáng)烈的流體沸騰作用是引起銅和鉬的沉淀成礦的重要因素，為中生代富銅鉬的幔源巖漿熱液沿著鳳鎮(zhèn)-山陽斷裂旁側(cè)的次級斷裂上升，由于壓力突然降低，流體發(fā)生沸騰并伴隨強(qiáng)烈的巖漿脫氣，使得成礦流體物理化學(xué)條件改變，導(dǎo)致礦質(zhì)沉淀成礦。

金礦(化)體除部分產(chǎn)于花崗巖中外，主要遠(yuǎn)離冷水溝復(fù)式巖體分布，受斷裂或裂隙構(gòu)造控制明顯。成礦流體以富含CO2類包裹體為特征，含CO2包裹體與氣液兩相包裹體均一溫度基本一致，均集中在230℃～290℃，鹽度表現(xiàn)為氣液兩相包裹體高于含CO2包裹體，分別集中在7.0%～9.0% NaCleq和4.0%～6.0% NaCleq。結(jié)合金礦石中氣液兩相包裹體與含CO2包裹體及CO2包裹體共存特征，認(rèn)為金礦石成礦流體具有不混溶流體特征，流體不混溶造成了低密度的CO2類包裹體與相對略高鹽度的氣液兩相包裹體產(chǎn)生相分離，成礦流體屬中溫、中等鹽度H2O-CO2-NaCl體系。越來越多的研究認(rèn)為流體中的金主要以硫絡(luò)合物的形式遷移，CO2在金礦形成過程中起著非常重要的作用。流體中的CO2可以調(diào)節(jié)溶液的PH值，使金硫絡(luò)合物保持在穩(wěn)定的范圍內(nèi)，從而提高金的溶解度(Phillipsetal., 2004)。流體包裹體研究表明，冷水溝金礦石中富含CO2包裹體，這對金的遷移和富集起到重要作用。成礦流體在上升運(yùn)移的過程中，受構(gòu)造減壓影響發(fā)生不混溶作用。流體的不混溶作用導(dǎo)致了殘留液相中的CO2含量降低和PH值升高，從而使金硫絡(luò)合物不穩(wěn)定和金沉淀。

圖7 冷水溝銅鉬礦石(a)、金礦石(b)流體包裹體均一溫度—鹽度散點(diǎn)圖Fig.7 Homogenization temperature-salinity plot for porphyry ores (a) and Au-beraing quartz veins (b) of the Lengshuigou CuMoAu deposit

6 結(jié)論

(1) 冷水溝銅鉬金礦床發(fā)育有斑巖型、矽卡巖型及蝕變巖型礦化，而且不同類型的礦石中含有不同的包裹體，其中斑巖型銅鉬礦石中流體包裹體以水溶液包裹體為主，主要是氣液兩相包裹體、富氣相包裹體為主，少量含NaCl三相包裹體；構(gòu)造蝕變巖型金礦石中流體包裹體有氣液兩相包裹體、含CO2包裹體和CO2包裹體3類。

(2) 氫氧同位素組成表明，銅鉬礦石成礦流體主要來自巖漿熱液，有少量大氣降水參與，金礦石成礦流體受建造水或大氣降水強(qiáng)烈交代；硫同位素表明，斑巖型銅鉬礦石成礦物質(zhì)來源以幔源物質(zhì)為主，構(gòu)造蝕變巖型金礦石成礦物質(zhì)來源以殼源物質(zhì)為主。

(3) 斑巖型銅鉬礦石中成礦流體屬中溫、中等鹽度H2O-NaCl體系，成礦流體在演化過程中發(fā)生了流體沸騰作用，流體沸騰是引起銅鉬沉淀的重要因素；構(gòu)造蝕變巖型金礦石中流體屬中溫、中等鹽度H2O-CO2-NaCl體系，成礦流體在演化過程中經(jīng)歷了流體不混溶作用，流體不混溶導(dǎo)致了金的沉淀成礦。

致謝 流體包裹體測溫分析得到吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院王可勇教授的熱心幫助、氫-氧-硫同位素分析分別得到中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所萬德芳研究員和核工業(yè)北京地質(zhì)研究院劉漢彬老師等的大力支持，論文撰寫過程中與中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所陳雷博士開展過積極討論，在此一并表示誠摯謝意！

[注釋]

① 謝桂青，任濤，李瑞玲, 李劍斌 王瑞廷.2011.陜西省柞山盆地池溝-冷水溝銅鉬礦區(qū)的成礦規(guī)律和找礦方向研究[R].1-87

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[附中文參考文獻(xiàn)]

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Features of Ore-Forming Fluids, H-O-S Isotopes and Mineralization of the Lengshuigou Cu-Mo-Au Deposit in Zashui County, South Qin Ling

DAI Jun-zhi1,2, ZHANG Xi-she3, WANG Peng3, WANG Rui-ting1,2, LI Jian-bin3, REN Tao3

(1.InstituteofGeology&ExplorationofNorthwestBureauofMiningandGeologyforNonferrousMetals,Xi'an,Shaanxi710054; 2.Engineering&TechnologyCenterforComprehensiveUtilizationofMineralResourcesinShaanxiProvince,Xi'an,Shaanxi710054; 3. 713TeamofNorthwestBureauofMiningandGeologyforNonferrousMetals,Shangluo,Shaanxi726000)

The Lengshuigou Cu-Mo-Au deposit is located in the middle of the South Qin Ling orogenic belt, and related with complex intrusive bodies there. The ore types in this region can be divided into three types: porphyry type Cu-Mo occurring in rock bodies, skarn type Cu occurring at the contact zone between intrusive rock and carbonatite, and fracture-altered rock type Au occurring in amphibolite. Study on fluid inclusions shows that there are different types of fluid inclusions in porphyry type Cu-Mo and fracture-altered rock type Au. Masses of aqueous inclusions and a few of NaCl-bearing daughter crystal inclusions occur in porphyry type Cu-Mo. The ore-forming fluid belongs to mesothermal and moderate salinity H2O-NaCl series. Fracture-altered rock type Au contains aqueous two-phase inclusions, i.e. CO2-bearing phase and CO2phase inclusions, which belong to mesothermal and moderate salinity H2O-CO2-NaCl series. H-O-S isotope compositions show that ore-forming fluids of porphyry Cu-Mo were mainly derived from magmatic water, involved a little meteoric water, and ore-forming material was mainly originated from mantle. The ore-forming fluids of fracture-altered rock type Au roots in metamorphic or meteoric water, and its mineral sources came mainly from crust. Fluid boiling was probably an important factor for Cu-Mo deposition, whereas fluid immiscibility was the key factor for Au deposition during the evolution of inclusions.

porphyry type Cu-Mo, fracture-altered rock type Au, fluid inclusions, ore-forming fluid, Lengshuigou, south Qing Ling

2014-06-30；[修改日期]2014-09-19；[責(zé)任編輯]郝情情。

國土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201111007-3)和“十二五”國家科技支撐計(jì)劃課題(2011BAB04B05)聯(lián)合資助。

代軍治(1978年-)，男，博士，高級工程師，主要從事礦床成因及礦產(chǎn)資源勘查研究。E-mail: daijunzhi@163.com。

P618.41+P618.51

A

0495-5331(2015)01-0013-10