葛戰(zhàn)林，章永梅，顧雪祥，陳偉志，徐勁馳，武若晨，黃 崗

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2.武警黃金第八支隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830057；3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；4.陜西區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)研究院，陜西 咸陽(yáng) 712000)

0 引 言

東準(zhǔn)噶爾地區(qū)位于新疆北部準(zhǔn)噶爾盆地東北緣，是中亞造山帶的重要組成部分，大地構(gòu)造位置處于西伯利亞板塊與哈薩克斯坦—準(zhǔn)噶爾板塊的結(jié)合部位[1-2](圖1A)。卡拉麥里金礦帶處于東準(zhǔn)噶爾盆地東北緣[3]，為新疆北部重要的金及多金屬成礦帶之一，帶內(nèi)發(fā)育大小金礦床(點(diǎn))及礦化點(diǎn)多達(dá)百余處[4]。南明水金礦床位于卡拉麥里深大斷裂與清水—蘇吉泉大斷裂所夾持的卡拉麥里金礦帶東南端，有關(guān)該礦床的基礎(chǔ)研究極為薄弱，僅在關(guān)于卡拉麥里金礦帶的文章中略有涉及[5-9]，對(duì)礦床成礦流體特征及其與金成礦關(guān)系的研究未見(jiàn)報(bào)道。本文通過(guò)對(duì)南明水金礦床地質(zhì)特征、流體包裹體及氫氧同位素組成的研究，闡述了成礦流體的性質(zhì)、來(lái)源及其演化規(guī)律，進(jìn)一步探討了金的沉淀機(jī)制以及礦床成因，以期為成礦機(jī)制研究提供一定依據(jù)，豐富對(duì)區(qū)域成礦過(guò)程和成礦規(guī)律的認(rèn)識(shí)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

新疆東準(zhǔn)噶爾卡拉麥里地區(qū)屬于東準(zhǔn)噶爾古生代造山帶的一部分[10]，由準(zhǔn)噶爾地塊北部陸緣區(qū)、卡拉麥里構(gòu)造帶和野馬泉火山巖漿弧帶3部分組成，其北側(cè)為野馬泉陸塊，南側(cè)為準(zhǔn)噶爾陸塊(圖1B)。

區(qū)內(nèi)地層自志留系至第四系均有出露(圖1C)，以中泥盆統(tǒng)北塔山組(D2b)和下石炭統(tǒng)姜巴斯套組(C1j)為主。北側(cè)中泥盆統(tǒng)北塔山組巖性為灰色-暗灰色凝灰質(zhì)角礫巖、凝灰質(zhì)砂巖、中基性晶屑巖屑凝灰?guī)r、火山灰凝灰?guī)r、灰綠色安山玢巖、鈣質(zhì)砂巖、長(zhǎng)石質(zhì)雜砂巖和灰?guī)r夾層。南側(cè)下石炭統(tǒng)姜巴斯套組為一套淺變質(zhì)的海相火山碎屑-沉積巖，巖性主要為凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)細(xì)砂巖、凝灰質(zhì)粗砂巖等[11]，見(jiàn)少量火山熔巖夾層。二者以清水—蘇吉泉大斷裂為界呈不整合接觸。

卡拉麥里地區(qū)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，侵入巖大多分布于卡拉麥里構(gòu)造帶以北，包括薩惹什克北、黃羊山、蘇吉泉、貝勒庫(kù)都克、老鴉泉等堿性花崗巖體。其中，黃羊山—老鴉泉巖體規(guī)模最大，呈不規(guī)則狀巖基、巖株及巖脈與下石炭統(tǒng)姜巴斯套組和中泥盆統(tǒng)北塔山組侵入接觸，其巖石類(lèi)型主要為斜長(zhǎng)花崗巖、角閃斜長(zhǎng)花崗巖、黑云母花崗巖等。

圖1 新疆北部地區(qū)主要構(gòu)造單元圖(A)、卡拉麥里地區(qū)古板塊構(gòu)造圖(B)和卡拉麥里區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖(C)(圖A據(jù)顧雪祥等[12]，2017；圖B據(jù)李錦軼等[10]，1990；圖C據(jù)武警黃金第八支隊(duì)資料修編，2017[注]武警黃金第八支隊(duì). 新疆東準(zhǔn)噶爾地區(qū)構(gòu)造-巖漿作用與多金屬成礦關(guān)系調(diào)查報(bào)告(內(nèi)部資料). 2017. )Fig.1 The main tectonic unit map of northern area in Xinjiang (A), paleoplate tectonic map of Kalamaili area (B) and regional geological sketch map of Kalamaili area (C)1.第四系；2.下白堊統(tǒng)土谷魯群；3.上侏羅統(tǒng)齊古組；4.中侏羅統(tǒng)西山窯組；5.中上三疊統(tǒng)小泉溝群；6.中下三疊統(tǒng)倉(cāng)房溝群；7.上二疊統(tǒng)將軍廟組；8.中下二疊統(tǒng)勝利溝組；9.上石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組；10.上石炭統(tǒng)六棵樹(shù)組；11.下石炭統(tǒng)那林卡拉組；12.下石炭統(tǒng)姜巴斯套組；13.下石炭統(tǒng)黑山頭組；14.中泥盆統(tǒng)蘊(yùn)都卡拉組；15.中泥盆統(tǒng)北塔山組；16.泥盆系卡拉麥里組；17.上志留統(tǒng)紅柳溝群；18.中志留統(tǒng)白山包組；19.基性火山巖建造；20.花崗巖；21.石英閃長(zhǎng)巖；22.輝綠巖；23.超基性巖；24.斷層；25.金礦床

區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，構(gòu)造線總體方向?yàn)镹W—SE向，以擠壓性為主[13]?？ɡ溊飻嗔褞в赡媳眱蓚?cè)的卡拉麥里深大斷裂、清水—蘇吉泉大斷裂及其之間的古生代地質(zhì)體和蛇綠巖等組成[14-16]。南側(cè)卡拉麥里深大斷裂以強(qiáng)烈擠壓片理化為特征，其空間展布從東向西由NW向轉(zhuǎn)至EW向，再往西呈NWW向斷續(xù)延伸約300 km，寬100～300 m[13,17]，該斷裂形成于早古生代，強(qiáng)烈活動(dòng)于晚古生代，早期以張性為主，晚期則以逆沖擠壓為主，兼具走滑性質(zhì)[18]；北側(cè)清水—蘇吉泉大斷裂位于清水以北，平頂山以南，西起清水泉，經(jīng)蘇吉泉向東延伸至柳樹(shù)泉以南，斷層性質(zhì)為北傾逆沖斷層，呈NW—SE向展布(走向280°～300°)，傾角60°左右，長(zhǎng)達(dá)百余km，寬近百米，強(qiáng)劈理化、片理化、糜棱巖化帶密集發(fā)育，是本區(qū)重要的控礦斷裂之一[19]。

卡拉麥里金礦帶中礦床(點(diǎn))的分布主要受卡拉麥里強(qiáng)應(yīng)變構(gòu)造帶主干斷裂及其次級(jí)斷裂控制，具成群成帶展布的特征，南明水金礦床即產(chǎn)于該帶的東南端。

2 礦床地質(zhì)特征

南明水金礦床位于新疆奇臺(tái)縣蘇吉泉附近，屬卡拉麥里成礦帶東段(圖1C)，礦體產(chǎn)于一套淺變質(zhì)的海相火山碎屑-沉積巖系，受卡拉麥里強(qiáng)應(yīng)變構(gòu)造帶內(nèi)的NW—NWW向次級(jí)韌-脆性斷裂控制。

礦區(qū)出露的主要地層為下石炭統(tǒng)姜巴斯套組和第四系(圖2)。下石炭統(tǒng)姜巴斯套組巖性以灰綠色凝灰質(zhì)粉砂巖、凝灰質(zhì)細(xì)砂巖、凝灰質(zhì)粗砂巖和巖屑凝灰?guī)r為主，巖石相對(duì)較為破碎，密集發(fā)育多期劈理構(gòu)造。其中，凝灰質(zhì)粉砂巖、凝灰質(zhì)細(xì)砂巖和凝灰質(zhì)粗砂巖大面積分布于礦區(qū)的南北兩側(cè)；凝灰?guī)r僅出露于礦區(qū)中部和南側(cè)，局部與凝灰質(zhì)砂巖呈斷層接觸關(guān)系。

圖2 南明水金礦床地質(zhì)圖(據(jù)新疆地質(zhì)礦產(chǎn)局第一區(qū)調(diào)大隊(duì)資料，1989，修改)Fig.2 Geologic map of the Nanmingshui gold deposit1.第四系；2.凝灰質(zhì)粉砂巖；3.凝灰質(zhì)細(xì)砂巖；4.凝灰質(zhì)粗砂巖；5.凝灰?guī)r；6.玄武巖；7.安山質(zhì)玄武巖；8.石英脈；9.金礦脈；10.金礦體及編號(hào)；11.礦化體；12.斷層；13.地質(zhì)產(chǎn)狀；14.采樣位置

受卡拉麥里強(qiáng)應(yīng)變構(gòu)造帶及兩側(cè)深大斷裂的影響，礦區(qū)構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜。礦區(qū)中部地層受應(yīng)力作用而發(fā)生強(qiáng)烈的褶皺變形，早期形成的一條近NW向的線狀緊閉褶皺，其軸部被后期斷裂錯(cuò)斷或破壞，致使地層產(chǎn)狀失穩(wěn)，局部巖性缺失。礦區(qū)斷裂構(gòu)造以NW—NWW向?yàn)橹?，它是礦區(qū)主要的控礦-容礦構(gòu)造，含金石英脈多賦存于斷裂構(gòu)造之中。

礦區(qū)內(nèi)次火山巖主要為安山質(zhì)玄武巖和玄武巖，呈NW—SE向斜列式展布于礦區(qū)中部(圖2)，與區(qū)域構(gòu)造線近于一致，與下石炭統(tǒng)姜巴斯套組的凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)砂巖呈斷層接觸，為主要的近礦圍巖之一。

南明水金礦床由38條石英脈組成，其中19條為含金石英脈，礦脈嚴(yán)格受構(gòu)造控制，由含金石英脈及兩側(cè)的蝕變破碎帶組成，呈脈狀、團(tuán)塊狀或透鏡體狀產(chǎn)于凝灰質(zhì)砂巖、凝灰?guī)r與玄武巖之中，局部呈網(wǎng)脈狀。單個(gè)礦脈的規(guī)模大小不一，一般長(zhǎng)40～120 m，寬0.3～1.5 m，礦區(qū)共圈出金礦體6個(gè)，其中Ⅴ、Ⅵ為盲礦體(圖2)，礦體形態(tài)呈脈狀—似脈狀、透鏡狀或舒緩波狀，北傾或南傾，傾角為35°～85°，以北傾礦體Au品位較高，最高可達(dá)24.8 g/t，含金較富地段多見(jiàn)古采老硐。金礦脈(體)與圍巖界線清楚(圖3A，D，G)，地表圍巖蝕變水平分帶明顯，以含金石英脈為中心對(duì)稱分布，向外依次為硅化-毒砂/黃鐵礦化-絹云母化帶、絹云母-碳酸鹽-綠泥石/綠簾石化帶。其中以硅化、毒砂-黃鐵礦化與金成礦關(guān)系最為密切。

圖3 南明水金礦床礦體、礦石及韌性剪切帶特征Fig.3 The characteristics of ore body,ore and shear zone in the Nanmingshui gold depositA—C.南明水3號(hào)金礦點(diǎn)礦脈及金礦石：B.石英脈型金礦石，黃鐵礦呈粗粒立方體晶形；C.蝕變巖型金礦石，黃鐵礦呈星散狀分布；D—F.南明水4號(hào)金礦點(diǎn)礦脈及金礦石：E.金礦石具網(wǎng)脈狀構(gòu)造，石英呈乳白色；F.金礦石具角礫狀構(gòu)造，乳白色石英脈被灰白色石英-電氣石脈切穿；G—I.南明水7號(hào)金礦點(diǎn)礦脈及金礦石：H.蝕變巖+石英脈型金礦石，石英-電氣石脈與黃褐色黃鐵礦化蝕變巖界線清楚；I.石英脈+蝕變巖型金礦石，稀疏浸染狀構(gòu)造；J.賦礦圍巖凝灰質(zhì)砂巖的糜棱巖化，單偏光(-)；K.凝灰質(zhì)砂巖中旋轉(zhuǎn)碎斑指示左行剪切；L.剪切帶內(nèi)凝灰質(zhì)砂巖的強(qiáng)劈理化；Q.石英；Tur.電氣石；Py.黃鐵礦；Apy.毒砂

金礦石按礦化特征可分為石英脈型和蝕變巖型(圖3B，C)。礦石中金屬礦物主要為毒砂和黃鐵礦，次為黃銅礦、閃鋅礦、赤鐵礦，含少量自然金、磁黃鐵礦和褐鐵礦等。自然金主要以包體金、粒間金賦存于毒砂、黃鐵礦或呈黃鐵礦假象的赤鐵礦之中，少數(shù)以裂隙金形式出現(xiàn)(圖4A，B，C)；非金屬礦物以石英、電氣石、絹云母、方解石為主，含少量白云母和綠泥石(圖4H，I，J)。礦石構(gòu)造主要包括脈狀、網(wǎng)脈狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、晶洞及晶簇狀構(gòu)造等(圖3E，F(xiàn)，H，I)，顯微鏡下可見(jiàn)壓力影構(gòu)造(圖4I)；礦石結(jié)構(gòu)主要為自形-半自形晶結(jié)構(gòu)、他形晶結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、共結(jié)邊結(jié)構(gòu)和壓碎結(jié)構(gòu)等(圖4D，E，F(xiàn)，G)。

圖4 南明水金礦床中典型礦石結(jié)構(gòu)及礦物共生組合Fig.4 Typical ore texture and mineral associations in the Nanmingshui gold depositA.包體金，自然金呈他形粒狀賦存于毒砂之中，反光鏡(-)；B.粒間金，自然金呈他形粒狀賦存于毒砂顆粒之間，反光鏡(-)；C.裂隙金，自然金呈他形粒狀賦存于赤鐵礦假象黃鐵礦裂隙之中，反光鏡(-)；D.晶粒結(jié)構(gòu)、共結(jié)邊結(jié)構(gòu)，自形黃鐵礦與菱形毒砂接觸面平直，反光鏡(-)；E.交代殘余結(jié)構(gòu)，赤鐵礦交代黃鐵礦呈島嶼狀，反光鏡(-)；F.雙晶結(jié)構(gòu)，毒砂顆粒在生長(zhǎng)過(guò)程中形成貫穿雙晶，反光鏡(+)；G.花崗狀壓碎結(jié)構(gòu)，自形毒砂受外界壓力后，破碎成大小近于相等的碎塊，反光鏡(-)；H.白云母呈長(zhǎng)條狀或葉片狀分布于石英顆粒之間，偏光鏡(+)；I.纖維狀絹云母、石英分布于黃鐵礦兩側(cè)，形成壓力影構(gòu)造，偏光鏡(+)；J.針柱狀電氣石與石英共生，偏光鏡(-)；Au.自然金；Apy.毒砂；Py.黃鐵礦；Hem.赤鐵礦；Q.石英；Tur.電氣石；Ser.絹云母；Mu.白云母；(+).正交偏光；(-).單偏光

根據(jù)礦石組構(gòu)、礦物共生組合特征及脈體之間的穿插關(guān)系，將南明水金礦床熱液成礦期劃分為3個(gè)成礦階段：Ⅰ.乳白色石英階段(早階段)，石英呈乳白色細(xì)(網(wǎng))脈狀產(chǎn)出，結(jié)晶程度較好，與圍巖接觸部位見(jiàn)弱褐鐵礦化，含少量自形-半自形的黃鐵礦、毒砂(圖3E，F(xiàn))，自然金主要呈粒間金形式賦存于石英或金屬硫化物中，為金的次要成礦階段；Ⅱ.石英-電氣石-自然金-多金屬硫化物階段(中階段)，石英呈灰白色—煙灰色，多為團(tuán)塊狀或彌散狀，針柱狀電氣石集合體呈條帶狀分布，毒砂、黃鐵礦等金屬礦物呈星散狀或細(xì)脈狀分布(圖3F，H，I)，自然金以粒間金、包體金及裂隙金形式產(chǎn)出于金屬硫化物中，為金的主要成礦階段；Ⅲ.石英-方解石-絹云母階段(晚階段)，主要為寬2～5 cm的石英-方解石細(xì)脈，石英呈白色，大多充填于圍巖張性裂隙中，可見(jiàn)其切穿主成礦階段的石英-電氣石脈，含礦性極差。

3 流體包裹體和氫、氧同位素特征

3.1 樣品采集與分析方法

用于流體包裹體研究的樣品采自南明水金礦床不同礦脈、不同成礦階段的石英脈，包括成礦早階段的乳白色石英，中(主成礦)階段的含金煙灰色石英和晚階段與方解石共生的白色石英。先將其磨制成約0.2 mm厚雙面拋光的薄片進(jìn)行巖相學(xué)觀察，而后選取其中具有代表性的包裹體樣品進(jìn)行顯微測(cè)溫和激光拉曼分析。

流體包裹體巖相學(xué)觀察和顯微測(cè)溫工作在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，顯微測(cè)溫所使用的儀器為英國(guó)產(chǎn)Linkam MDSG600型冷熱臺(tái)，與德國(guó)ZEISS公司的偏光顯微鏡連用。技術(shù)參數(shù)為：鉑電阻傳感器，測(cè)溫范圍-196～600 ℃。在加熱過(guò)程中設(shè)置的控溫速率不大于20 ℃/min，相變點(diǎn)附近升溫速率一般小于1 ℃/min。單個(gè)包裹體激光拉曼分析在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院激光拉曼光譜實(shí)驗(yàn)室完成，使用的儀器為英國(guó)Renishaw公司生產(chǎn)的Renishaw invia型激光拉曼光譜儀，激發(fā)波長(zhǎng)為514 nm，光譜范圍100～4 000 cm-1，可連續(xù)掃描；光譜分辨率小于2 cm-1；空間分辨率橫向小于1 μm，縱向小于2 μm(× 50倍鏡頭)；光譜重復(fù)性±0.2 cm-1。

氫、氧同位素研究的4件樣品均采自主成礦階段的含金石英脈。氫、氧同位素分析在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所穩(wěn)定同位素實(shí)驗(yàn)室完成，使用儀器為Finnigan MAT253 型質(zhì)譜儀。石英的氧同位素采用BrF5分析方法[20]，包裹體水的氫同位素分析方法為爆裂法[21]，爆裂溫度550 ℃。氫、氧同位素分析精度分別為 ± 2‰和 ±0.2‰，分析結(jié)果以SMOW為標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 流體包裹體類(lèi)型及巖相學(xué)特征

寄主礦物石英中的流體包裹體含量豐富且相對(duì)較大，以原生包裹體為主，可見(jiàn)沿未切穿主礦物的愈合裂隙分布的假次生包裹體，次生包裹體相對(duì)較少。根據(jù)流體包裹體的巖相學(xué)特征、室溫下的相態(tài)及激光拉曼分析，將南明水金礦床的原生包裹體劃分為3種主要類(lèi)型：CO2-H2O包裹體、水溶液包裹體和純CO2包裹體，發(fā)育少量的含CH4單相包裹體。

CO2-H2O包裹體：廣泛發(fā)育于成礦早階段和中階段的石英中，約占包裹體總數(shù)的60%。形態(tài)以負(fù)晶形、橢圓狀為主，可見(jiàn)長(zhǎng)柱狀或不規(guī)則狀，大小一般5～14 μm，個(gè)別包裹體可達(dá)20 μm以上。以原生包裹體或定向排列的假次生包裹體最為常見(jiàn)，多呈孤立狀或成群分布于寄主礦物石英中(圖5F，H)。因大部分包裹體中CO2相(LCO2+VCO2)的部分均一溫度較低(<25 ℃)，在室溫下主要呈LH2O+LCO2兩相(圖5B)，可見(jiàn)少量CO2-H2O包裹體呈三相(LH2O+LCO2+VCO2)，具明顯的“雙眼皮”(圖5A，G)。包裹體中CO2相(LCO2+VCO2)所占比例變化于15%～80%之間，大部分集中在25%～45%。

水溶液包裹體：主要呈孤立狀或成群分布于成礦中階段和晚階段的寄主礦物石英中，以氣液水兩相包裹體為主，偶見(jiàn)純液相水包裹體和純氣相水包裹體，約占包裹體總數(shù)的30%。氣液水兩相包裹體形態(tài)以負(fù)晶形、橢圓形和不規(guī)則狀為主，部分呈長(zhǎng)條狀或三角狀，大小介于3～9 μm之間(圖5I，J，K，L)；在室溫下的氣液比主要介于10%～35%，少量富氣相水包裹體氣液比可達(dá)60%～90%。純液相水和純氣相水包裹體形態(tài)呈不規(guī)則狀或柱狀，含量較少，由單一液相水或單一氣相水組成。該類(lèi)型包裹體在同一視域內(nèi)常與CO2-H2O三相包裹體共存(圖5D)。

純CO2包裹體：主要呈孤立狀分布于成礦早階段和中階段石英中，多呈橢圓狀、負(fù)晶形或不規(guī)則狀，大小4～8 μm。含量相對(duì)較少，約占包裹體總數(shù)的8%。室溫條件下主要表現(xiàn)為單相(LCO2)，在冷凍降溫過(guò)程中可出現(xiàn)CO2氣相。同一視域可見(jiàn)其與CO2-H2O三相包裹體共存(圖5C)。

含CH4單相包裹體：主要呈孤立狀見(jiàn)于成礦早階段和中階段石英中，含量少，約占包裹體總數(shù)的2%。包裹體呈黑色，以負(fù)晶形、渾圓狀形態(tài)為主，大小5～9 μm，室溫下常見(jiàn)單一的氣相，可見(jiàn)其與CO2-H2O包裹體在同一視域中共存(圖5E)。

圖5 南明水金礦床流體包裹體顯微照片F(xiàn)ig.5 Microphotographs of fluid inclusions of the Nanmingshui gold depositA.CO2-H2O三相包裹體；B.CO2-H2O包裹體，室溫下呈兩相；C.CO2-H2O三相包裹體和純CO2包裹體共存；D.CO2-H2O三相包裹體和氣液水兩相包裹體共存；E.CO2-H2O包裹體和含CH4單相包裹體共存；F.負(fù)晶形CO2-H2O包裹體呈兩相定向排列；G.CO2-H2O包裹體，室溫下呈兩相或三相；H.CO2-H2O包裹體，室溫下呈LH2O+LCO2兩相；I.氣液水兩相包裹體；J.氣液水兩相包裹體，不規(guī)則狀；K.氣液水兩相包裹體，具負(fù)晶形；L.氣液水兩相包裹體；A—C.早階段石英；D—I.中階段石英；J—L.晚階段石英；LH2O.液相水；VH2O.氣相水；LCO2.液相CO2；VCO2.氣相CO2；VCH4±N2.氣相甲烷±氮?dú)?/p>

3.3 包裹體顯微測(cè)溫

對(duì)各成礦階段石英中主要類(lèi)型的包裹體進(jìn)行了顯微測(cè)溫研究，具體結(jié)果見(jiàn)表1和圖6。水溶液包裹體鹽度是利用H2O-NaCl體系鹽度-冰點(diǎn)公式進(jìn)行計(jì)算[22]，其密度利用劉斌等[23]提出的NaCl-H2O溶液包裹體的密度式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算；CO2-H2O包裹體鹽度是利用CO2籠合物熔化溫度-鹽度關(guān)系式計(jì)算獲得[24]，其CO2相密度與純CO2包裹體密度根據(jù)Shepherd等[25]的含CO2包裹體均一溫度與CO2相密度關(guān)系圖解進(jìn)行估算，包裹體總密度利用Flincor軟件計(jì)算[26]。各成礦階段包裹體測(cè)溫結(jié)果分述如下。

表1 南明水金礦床流體包裹體顯微測(cè)溫結(jié)果

注：tm,CO2為固相CO2初熔溫度；tm,cla為籠合物熔化溫度；th,CO2為CO2部分均一溫度；tm,ice為冰點(diǎn)溫度；th為完全均一溫度。

圖6 南明水金礦床流體包裹體均一溫度和鹽度頻數(shù)直方圖Fig.6 Histograms of homogenization temperatures and salinities of fluid inclusions from the Nanmingshui gold deposit

成礦早階段：乳白色石英中CO2-H2O包裹體的固態(tài)CO2初熔溫度為-58.2～-57.4 ℃，略低于CO2三相點(diǎn)(-56.6 ℃)，表明氣相可能含少量的CH4、N2組分；CO2籠合物熔化溫度介于8.9～9.8 ℃，相應(yīng)的鹽度范圍為0.4%～2.2%；CO2相部分均一溫度為18.8～26.8 ℃，全部均一至液相；完全均一溫度為257～339 ℃，平均值為298 ℃，完全均一至液相水，部分包裹體在完全均一前發(fā)生爆裂或泄露，爆裂溫度為238～334 ℃；CO2-H2O包裹體的CO2相密度為0.69～0.80 g/cm3，平均值為0.75 g/cm3；包裹體總密度為0.81～1.01 g/cm3，平均值為0.92 g/cm3。

圖7 南明水金礦床流體包裹體激光拉曼光譜Fig.7 Laser Raman spectra of fluid inclusions from the Nanmingshui gold deposit(a)成礦早階段CO2-H2O包裹體成分主要為H2O和CO2；(b)成礦中階段水溶液包裹體氣相成分含CO2；(c)—(d)成礦中階段CO2-H2O包裹體的氣相成分普遍含少量的CH4；(e)成礦中階段純CO2包裹體氣相含少量的CH4；(f)成礦晚階段水溶液包裹體成分主要為H2O

成礦中階段：煙灰色石英中CO2-H2O包裹體、氣液水兩相包裹體和純CO2包裹體的測(cè)溫結(jié)果顯示，CO2-H2O包裹體的固態(tài)CO2初熔溫度為-62.2～-56.0 ℃，絕大多數(shù)明顯低于CO2三相點(diǎn)(-56.6 ℃)，表明包裹體氣相含少量CH4、N2組分，與激光拉曼測(cè)試結(jié)果相吻合(圖7c，d)；CO2籠合物熔化溫度為7.5～9.8 ℃，相應(yīng)鹽度為0.4%～4.8%；CO2部分均一溫度為15.4～28.8 ℃，全部均一至液相CO2，包裹體完全均一溫度為215～361 ℃，平均值為280 ℃，大多數(shù)包裹體完全均一至液相，少數(shù)均一至氣相；CO2-H2O包裹體的CO2相密度為0.64～0.83 g/cm3，平均值為0.76 g/cm3，包裹體的總密度為0.87～1.00 g/cm3，平均值為0.93 g/cm3。氣液水兩相包裹體的冰點(diǎn)溫度為-3.7～-1.4 ℃，其相對(duì)應(yīng)鹽度為2.4%～6.0%，包裹體全部均一至液相H2O，均一溫度為196～333 ℃，平均值為268 ℃；密度介于0.69～0.90 g/cm3之間，平均值為0.79 g/cm3。純CO2包裹體的固體CO2初熔溫度為-61.5～-57.2 ℃，均一溫度為12.3～19.0 ℃，全部均一至液相CO2，包裹體密度為0.80～0.86 g/cm3，平均值為0.82 g/cm3。

成礦晚階段：僅測(cè)到氣液水兩相包裹體的相關(guān)溫度，其冰點(diǎn)溫度在-1.9～-0.8 ℃之間，對(duì)應(yīng)的鹽度為1.4%～3.2%；包裹體均以氣相水消失而達(dá)到完全均一，均一溫度為174～252 ℃，平均值為212 ℃；氣液水兩相包裹體密度為0.82～0.92 g/cm3，平均值為0.86 g/cm3。

3.4 成礦壓力與成礦深度

南明水金礦床成礦早、中階段石英中發(fā)育大量的CO2-H2O包裹體，成礦流體近似屬于富CO2低鹽度(≤ 6.0%)的H2O-CO2-NaCl體系，利用Flincor軟件[26]及H2O-CO2-NaCl體系的p-XCO2-ρ相圖[27]對(duì)包裹體的捕獲壓力進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果表明，成礦早階段包裹體壓力為214～371 MPa，平均值為312 MPa；中階段包裹體壓力介于236～397 MPa之間，平均值為301 MPa?？紤]礦區(qū)大面積出露凝灰質(zhì)砂巖，設(shè)巖石密度為2.65 g/cm3，由此推算出早階段的靜巖成礦深度為8.1～14.0 km，平均值為11.8 km；中階段的靜巖成礦深度為8.9～15.0 km，平均值為11.4 km。

3.5 激光拉曼光譜分析

各成礦階段主要類(lèi)型的包裹體激光拉曼光譜測(cè)試結(jié)果如圖7所示，早階段石英中CO2-H2O包裹體液相成分主要為H2O，氣相含少量CO2(圖7(a))。中階段石英中氣液水兩相包裹體液相成分主要為H2O，氣相成分除H2O外，含一定量的CO2(圖7(b))；CO2-H2O包裹體液相成分主要為H2O，氣相成分以CO2為主，普遍含少量的CH4，與顯微測(cè)溫過(guò)程中固相CO2初熔溫度低于CO2三相點(diǎn)相符合(圖7(c)，(d))；純CO2包裹體氣相成分以CO2為主，含少量的CH4和H2O(圖7(e))。晚階段石英中氣液兩相水溶液包裹體的成分主要為H2O(圖7(f))。由此可知，南明水金礦床成礦流體屬CO2-H2O-NaCl±CH4體系。

3.6 氫、氧同位素組成

南明水金礦床主成礦階段石英的氫、氧同位素測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2，其δDV-SMOW值集中分布在-99‰～-82‰之間，平均值為-93‰(樣品6N-53的δDV-SMOW值為-62.9‰)；δ18OV-SMOW值為13.3‰～19.7‰，平均值為15.8‰。根據(jù)主成礦階段石英中流體包裹體的均一溫度(th)和石英-水的氧同位素平衡分餾方程：1 000 lnα石英-水=3.38×106t-2-3.40[28]，計(jì)算獲得成礦流體的δ18OH2O值變化于3.9‰～10.9‰之間，平均值為7.1‰。

4 討 論

4.1 成礦流體來(lái)源及其演化

在δ18O-δD關(guān)系圖解(圖8)上，南明水金礦床主成礦階段6件石英樣品的氫、氧同位素?cái)?shù)據(jù)投圖結(jié)果顯示，1件樣品(樣品號(hào)為6N-53)的投點(diǎn)落于變質(zhì)水區(qū)域內(nèi)，其余5件樣品均落于變質(zhì)水和原生巖漿水下側(cè)，遠(yuǎn)離大氣降水線。成礦流體的δ18OH2O值為3.9‰～10.9‰，主體落于變質(zhì)水的δ18O值5‰～25‰范圍，略高于或低于原生巖漿水δ18O值的5.5‰～10.0‰。而δDV-SMOW值集中在-99‰～-82‰之間，低于原生巖漿水和變質(zhì)水(其δD值分別為-85‰～-50‰和-65‰～-20‰[31])。造成南明水金礦床成礦流體δDV-SMOW值強(qiáng)烈虧損的主要原因可能為：①主成礦階段石英中捕獲有后期的次生包裹體；②成礦流體與姜巴斯套組富有機(jī)質(zhì)的巖系發(fā)生水-巖反應(yīng)，混染有機(jī)質(zhì)中的氫同位素所致。因此，進(jìn)一步示蹤成礦流體來(lái)源還需綜合礦床地質(zhì)特征和流體包裹體證據(jù)。

表2 南明水金礦床熱液礦物氫、氧同位素組成

圖8 南明水金礦床成礦流體δ18O-δD關(guān)系圖(底圖據(jù)Sheppard[32]，1986)Fig.8 Plots of δ18O-δD for the ore-forming fluids in the Nanmingshui gold deposit(modified after Sheppard[32], 1986)

富CO2、低鹽度的流體包裹體是造山型礦床或變質(zhì)熱液礦床與其他類(lèi)型礦床區(qū)別的重要標(biāo)志之一，而巖漿熱液礦床雖發(fā)育富CO2流體包裹體，但其鹽度較高甚至出現(xiàn)含子晶多相包裹體[33]。Lawrence等[34]在研究西非馬里L(fēng)oulo礦區(qū)造山型金礦床流體包裹體和穩(wěn)定同位素時(shí)指出，含電氣石的Gara金礦床流體包裹體組合為CO2±N2±CH4型、鹽度為5%～21%的CO2-H2O-NaCl型和高溫(>400 ℃)、高鹽度(35%～50%)的H2O-CO2-NaCl-FeCl2型含子晶多相包裹體，成礦流體δ18O值為10.0‰～11.2‰，硫同位素組成δ34S值為6.0‰～15.5‰，碳同位素組成δ13C值為-14.4‰～-4.5‰，以上證據(jù)指示巖漿作用參與到Gara金礦的成礦熱液體系中，金的成礦機(jī)制與巖漿流體和富CO2變質(zhì)流體的混合密切相關(guān)。與之相似，南明水金礦床石英脈型金礦石中雖普遍存在一定的電氣石礦物，但成礦早、中階段石英中以發(fā)育大量的CO2-H2O包裹體和富CO2包裹體為特征，且鹽度較低(≤ 6%)，未見(jiàn)含子晶多相包裹體，與變質(zhì)熱液礦床的包裹體特征一致，而礦區(qū)內(nèi)也未見(jiàn)明顯的巖漿活動(dòng)。綜合礦床地質(zhì)、流體包裹體及氫、氧同位素特征，本文認(rèn)為南明水金礦床主成礦階段流體以變質(zhì)水為主，巖漿水參與成礦的包裹體及同位素證據(jù)不足。

流體包裹體的顯微測(cè)溫結(jié)果(表1，圖6)及激光拉曼分析(圖7)表明，成礦流體性質(zhì)由早階段至晚階段的演化具有一定的規(guī)律性：成礦溫度和流體密度呈逐漸降低的趨勢(shì)，流體鹽度屬低鹽度(≤ 6%)，變化不大；流體成分從早、中階段富CO2的CO2-H2O-NaCl±CH4體系演化至晚階段貧CO2的H2O-NaCl體系，CO2、CH4等氣體發(fā)生逃逸，含量逐漸降低?？傮w而言，南明水金礦床成礦流體屬中高溫(174～361 ℃)、低鹽度(≤ 6.0%)、中低密度(0.69～1.01 g/cm3)的CO2-H2O-NaCl±CH4體系，成礦深度為中深成(8.1～15.0 km)。

4.2 流體不混溶作用與金成礦

熱液流體中金的沉淀可能涉及降溫冷卻、減壓沸騰、流體不混溶作用、流體混合及熱液蝕變作用等[35]。其中CO2-H2O-NaCl流體的不混溶與金成礦作用關(guān)系密切[36-41]。不混溶作用引發(fā)流體中氣相的H2O和CO2、H2S、HCl等酸性組分不斷逸出，使流體的pH值升高、溫度降低，致使金屬礦物發(fā)生沉淀[42]。研究表明，各種類(lèi)型的金礦包括石英脈型、網(wǎng)脈型以及蝕變巖型金礦床中均見(jiàn)到CO2-H2O和富CO2的包裹體，CO2流體與金成礦作用關(guān)系極為密切[43]。在溫度為200～400 ℃、壓力為200 MPa、pH接近中性的成礦流體中，金主要以Au(HS)2-絡(luò)合物形式賦存[44]。在成礦過(guò)程中，CO2作為緩沖劑存在于流體中，CO2的存在使得金在成礦流體中的濃度趨于最高[45]。當(dāng)成礦溫度降低時(shí)，CO2的逸失致使成礦溶液的pH升高，金的絡(luò)離子總活度下降，使成礦流體中金的溶解度大幅降低，從而導(dǎo)致金發(fā)生沉淀富集成礦[46-48]。

南明水金礦床兩個(gè)主要的金成礦階段(早階段和中階段)石英中可見(jiàn)明顯的不混溶包裹體群，表明體系為CO2-H2O-NaCl±CH4的成礦流體在演化過(guò)程中發(fā)生了流體不混溶，主要依據(jù)為：(1)同一視域可見(jiàn)原生CO2-H2O包裹體與純CO2包裹體或氣液水兩相包裹體共存(圖5C，D)；(2)CO2-H2O包裹體的充填度變化大，且均一方式不完全相同(均一至液相H2O和均一至液相CO2)，但完全均一溫度接近；(3)氣液水兩相包裹體與CO2-H2O包裹體在同一視域共生，且完全均一溫度接近。而在含礦性極差的晚階段石英中未見(jiàn)不混溶包裹體群，進(jìn)一步證明金的成礦作用與流體不混溶密切相關(guān)。因此，流體不混溶作用是南明水金礦床Au元素富集成礦的重要機(jī)制，其中CO2等氣體逃逸與金的沉淀關(guān)系密切。

4.3 礦床成因

綜合上述研究，南明水金礦床在地質(zhì)特征、流體包裹體和氫、氧同位素組成上均顯示出造山型礦床的特點(diǎn)，具體如下：

(1)礦床產(chǎn)于造山帶內(nèi)?？ɡ溊锍傻V帶位于新疆東準(zhǔn)噶爾碰撞造山期形成的強(qiáng)應(yīng)變構(gòu)造帶的最南端[16]，屬于東準(zhǔn)噶爾古生代造山帶的一部分，夾持于野馬泉陸塊與準(zhǔn)噶爾陸塊之間，受南北兩側(cè)具逆沖性質(zhì)的卡拉麥里深大斷裂與清水—蘇吉泉大斷裂控制。晚古生代是該區(qū)最重要的板塊碰撞、強(qiáng)烈造山及成礦時(shí)期，而南明水金礦床即產(chǎn)于卡拉麥里金礦帶的東段。

(2)礦體(脈)受韌-脆性斷裂構(gòu)造控制。礦體(脈)嚴(yán)格受與區(qū)域構(gòu)造線近于一致的NW—NWW向韌-脆性逆斷層控制，礦區(qū)圍巖中凝灰質(zhì)砂巖的糜棱巖化、密集發(fā)育的面理構(gòu)造及旋轉(zhuǎn)碎斑等特征指示了礦體的產(chǎn)出與韌性剪切帶構(gòu)造具有空間相關(guān)性(圖3J，K，L)。

(3)圍巖蝕變水平分帶明顯。以含金石英脈為中心向外呈對(duì)稱性分布，蝕變類(lèi)型常見(jiàn)硅化、毒砂-黃鐵礦化、絹云母化、碳酸鹽化、綠泥石化等，以硅化、毒砂-黃鐵礦化與金成礦關(guān)系最為密切。

(4)成礦早階段乳白色石英與自形-半自形黃鐵礦、毒砂共生，礦石構(gòu)造常見(jiàn)脈狀、網(wǎng)脈狀及角礫狀構(gòu)造；成礦中階段煙灰色石英與自然金、毒砂、黃鐵礦共生，礦石結(jié)構(gòu)可見(jiàn)壓碎結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造以脈狀、網(wǎng)脈狀構(gòu)造為主，壓力影構(gòu)造發(fā)育；成礦晚階段白色石英與方解石共生，呈細(xì)脈狀充填于圍巖裂隙中，可見(jiàn)晶簇狀構(gòu)造或梳狀構(gòu)造。以上特征指示了成礦構(gòu)造由早、中階段的擠壓環(huán)境向晚階段伸展環(huán)境的演化過(guò)程。

(5)成礦流體以富CO2、低鹽度(≤ 6.0%)、中高溫(174～361 ℃)為特征。流體包裹體主要有純CO2包裹體、CO2-H2O包裹體和水溶液包裹體3種類(lèi)型，由早、中階段富CO2、CH4氣體的CO2-H2O-NaCl±CH4體系，演化至晚階段的H2O-NaCl體系，成礦溫度逐漸降低，發(fā)生了以CO2、CH4等氣相組分逃逸為特征的流體不混溶作用，致使Au元素富集成礦。

(6)流體包裹體和氫、氧同位素組成特征表明，主成礦階段成礦流體主要為變質(zhì)水。

與國(guó)內(nèi)外典型造山型金礦床特征[33,49-57]對(duì)比，指示南明水金礦床的成因類(lèi)型屬造山型金礦。

5 結(jié) 論

(1)南明水金礦床位于新疆東準(zhǔn)噶爾地區(qū)卡拉麥里成礦帶東段，礦體主要受卡拉麥里深大斷裂和清水—蘇吉泉大斷裂的NW—NWW向次級(jí)韌-脆性斷裂控制。其熱液成礦過(guò)程從早至晚可劃分為3個(gè)成礦階段：乳白色石英階段、石英-電氣石-自然金-多金屬硫化物階段、石英-方解石-絹云母階段。

(2)礦床中的流體包裹體主要有3種類(lèi)型，即CO2-H2O包裹體、水溶液包裹體和純CO2包裹體。早階段以CO2-H2O包裹體和純CO2包裹體為主，CO2-H2O包裹體均一溫度變化于257～339 ℃、鹽度為0.4%～2.2%、密度為0.81～1.01 g/cm3；中階段3種類(lèi)型包裹體均發(fā)育，CO2-H2O包裹體和水溶液包裹體均一溫度為196～361 ℃、鹽度為0.4%～6.0%、密度為0.69～1.00 g/cm3；晚階段僅見(jiàn)水溶液包裹體，均一溫度為174～252 ℃、鹽度為1.4%～3.2%、密度為0.82～0.92 g/cm3。早、中階段成礦壓力為214～371 MPa、236～397 MPa，對(duì)應(yīng)的成礦深度為8.1～14.0 km、8.9～15.0 km。成礦流體總體為中高溫、低鹽度、中低密度的CO2-H2O-NaCl±CH4體系，屬中深成成礦。

(3)成礦流體從早階段演化至晚階段，CO2含量、成礦溫度和流體密度呈逐漸降低趨勢(shì)，鹽度變化不大。流體不混溶是南明水金礦床Au富集成礦的重要機(jī)制，成礦流體中CO2等氣相組分發(fā)生逃逸，導(dǎo)致金在流體中的溶解度大幅降低而沉淀富集成礦。綜合礦床地質(zhì)、流體包裹體及氫、氧同位素組成，并與國(guó)內(nèi)外典型造山型礦床特征對(duì)比認(rèn)為，南明水金礦床成礦流體以變質(zhì)水為主，成因類(lèi)型應(yīng)屬造山型金礦。

致謝：野外工作得到了陜西區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)研究院陶威和武警黃金第八支隊(duì)總工程師田紅彪、高級(jí)工程師聶曉勇的大力幫助與支持，室內(nèi)研究及成文過(guò)程中得到中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)劉麗老師、王佳琳老師、王冠南博士、何宇碩士、白煒碩士等的幫助，在此一并表示感謝！