何洪濤， 王 球， 向祥輝， 陳以春， 佘運(yùn)星， 孫漢勇， 秦 璞

(湖北省地質(zhì)局 第八地質(zhì)大隊(duì),湖北 襄陽(yáng) 441002)

隨縣巖子河鉛鋅礦位于湖北省隨縣殷店境內(nèi)，區(qū)域上屬中國(guó)新設(shè)的第二十個(gè)重要成礦區(qū)帶：武當(dāng)—桐柏—大別成礦帶西北段的桐柏成礦帶，礦體產(chǎn)于桐柏雜巖的片麻狀花崗巖中。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

桐柏雜巖地處揚(yáng)子板塊北緣，是連接?xùn)|秦嶺和蘇魯—大別造山帶的重要地質(zhì)單元；其北側(cè)的桐柏—磨子潭斷裂和南側(cè)的新城—黃陂斷裂帶是區(qū)內(nèi)重要的區(qū)域性斷裂。

隨縣巖子河鉛鋅礦賦存于桐柏雜巖的片麻狀花崗巖中，由桐柏雜巖片麻狀(糜棱巖化)花崗巖、變質(zhì)巖包裹體和未變形花崗巖三部分組成。片麻狀(糜棱巖化)花崗巖是桐柏雜巖的主體，約占75%～80%，其侵位時(shí)代主要為白堊紀(jì)；變質(zhì)巖包裹體是巖體侵位時(shí)裹入的長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖、副片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖、大理巖和鈣硅酸鹽巖等，大多數(shù)變質(zhì)巖包裹體的原巖形成于新元古代南華紀(jì)—古生代[1]，變質(zhì)時(shí)代為印支期；未變形花崗巖局部零星分布。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)出露巖層主要為白堊紀(jì)片麻狀(糜棱巖化)花崗巖，局部見(jiàn)有變質(zhì)巖包裹體,石英巖脈、正長(zhǎng)斑巖脈、螢石石英脈、花崗偉晶巖脈、煌斑巖脈等發(fā)育，礦區(qū)內(nèi)北西向斷裂構(gòu)造較發(fā)育，產(chǎn)狀50°～60°∠35°～50°，位于區(qū)域性新(城)—黃(陂)斷裂北東約2.4 km，與之近平行。礦體受北西向斷裂控制，賦礦巖石為片麻狀花崗巖。

2.2 礦體地質(zhì)特征

巖子河鉛鋅礦目前圈出一個(gè)含礦石英脈體，沿節(jié)理、裂隙呈細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀展布，總體上沿北西向斷裂分布(圖1)，鉛鋅礦化呈細(xì)脈、網(wǎng)脈發(fā)育，總長(zhǎng)度約2 400 m，總體較穩(wěn)定，礦體寬度一般2～4 m，最寬達(dá)6 m，礦脈傾向54°～61°，傾角38°～50°，具彎曲、膨脹收縮和尖滅再現(xiàn)的特點(diǎn)。

礦石自然類型單一，為方鉛礦礦石。礦石礦物組合以方鉛礦、少量閃鋅礦為主，次為黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦和赤鐵礦等，脈石礦物主要為石英、鉀長(zhǎng)石、高嶺石、絹云母等。方鉛礦呈團(tuán)塊狀、星散狀分布于石英脈中，閃鋅礦呈星散狀、細(xì)脈狀或角礫狀賦存于硅化體中，石英呈大小不等的不規(guī)則顆粒狀，晶體邊緣均呈較密的鋸齒狀彼此緊密結(jié)合，鉀長(zhǎng)石呈短柱狀晶體被石英晶體交代。

礦石結(jié)構(gòu)主要為半自形晶—他形晶粒狀結(jié)構(gòu)、交代骸晶結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、溶蝕結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)；礦石構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造。

圖1 巖子河鉛鋅礦礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖
Fig.1 Geological map of Yanzihe lead zinc mine
1.第四紀(jì)松散堆積物；2.南華紀(jì)—早古生代變質(zhì)包體；3.桐柏雜巖片麻狀花崗巖；4.破碎帶；5.糜棱巖帶；6.片麻理；7.礦(化)體。

礦化帶中圍巖蝕變強(qiáng)烈，主要有鉀化、絹英巖化、青磐巖化、黃鐵礦化、螢石化、高嶺土化、綠簾石化等，其中鉀化、絹英巖化、青磐巖化與礦化密切相關(guān)，可見(jiàn)脈狀和浸染狀礦化。礦化強(qiáng)度與圍巖蝕變強(qiáng)弱有著密切的關(guān)系，特別是絹英巖化最為明顯；高嶺土化作為礦體頂、底板的標(biāo)志，一般高嶺土化厚度20～40 cm。

根據(jù)脈體間的穿插關(guān)系、礦石組構(gòu)、礦物組合及其特征，巖子河鉛鋅礦成礦過(guò)程初步可分為巖漿期和熱液期，熱液期可以分為：①網(wǎng)脈狀石英(成礦前)；②細(xì)粒浸染狀硫化物±石英；③長(zhǎng)石—石英—硫化物脈；④石英—硫化物脈；⑤石英—碳酸鹽脈(成礦后)。

3 流體包裹體

3.1 流體包裹體類型及特征[2]

流體包裹體的鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，含礦石英脈中發(fā)育了大量原生包裹體、假次生包裹體以及次生包裹體，這些包裹體成群成帶分布，少數(shù)呈孤立分布，包裹體大小從<1～35 μm不等，包裹體形狀一般為近圓形、橢圓形、負(fù)晶形和不規(guī)則形。根據(jù)包裹體室溫下(20 ℃)的物理相態(tài)，將流體包裹體主要?jiǎng)澐譃?種類型(圖2)。

氣液相包裹體(L+V型)：這種包裹體類型包括氣液比VH2O/(LH2O+VH2O)<50%的富液相包裹體和氣液比VH2O/(LH2O+VH2O)>50%的富氣相包裹體，以富液相包裹體占多數(shù)。這類包裹體一般以圓形、近圓形、橢圓、近橢圓、負(fù)晶型和不規(guī)則形態(tài)產(chǎn)出，大小一般2～10 μm。

圖2 巖子河鉛鋅礦流體包裹體照片
Fig.2 Photos of fluid inclusions in Yanzihe lead zinc mine
A.氣液兩相包裹體(V+L型);B.含子礦物三相包裹體(S型);C.含CO2三相包裹體(C型);D.純氣相(V型)和純液相包裹體(L型)。

含有子礦物多相包裹體(S型)：這類包裹體會(huì)成群出現(xiàn)，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)子礦物存在于同一個(gè)包裹體中的情況，含有子礦物的包裹體形態(tài)以橢圓形和不規(guī)則形狀為主。

含CO2包裹體(C型)：主要類型有三相(LH2O+LCO2+VCO2)包裹體。

純氣相包裹體(V型)：這種包裹體呈黑色，透明度較低，邊緣粗黑，數(shù)量較少，大小一般4～10 μm。

純液相包裹體(L型)：這類包裹體呈無(wú)色透明狀，大小一般1～4 μm，有些可以達(dá)到10 μm，在次生包裹體當(dāng)中出現(xiàn)較多。

3.2 流體包裹體測(cè)溫及激光拉曼測(cè)試

單個(gè)包裹體成分分析在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。使用Renishaw RM-1000型激光拉曼光譜儀,光源為514.5 nm 氬離子激光器,狹縫為25 μm,計(jì)數(shù)時(shí)間30 s,掃描范圍為1 200～3 800 cm-1。

激光拉曼測(cè)試結(jié)果表明：含礦石英脈中S型包裹體中子礦物為方解石，特征峰值為1 084 cm-1；S型包裹體中的氣相和液相成分為H2O和CO2,CO2特征峰值為1 281 cm-1和1 384 cm-1；V+L型的包裹體液相成分以H2O為主，氣相成分中除H2O外，還有一定量的CO2，CO2特征峰值為1 281 cm-1和1 385 cm-1(圖3)。

流體包裹體顯微測(cè)溫在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢) 緊缺礦產(chǎn)資源勘查協(xié)同創(chuàng)新中心進(jìn)行，使用英國(guó)Linkam THMS 600型冷熱臺(tái)完成流體包裹體顯微測(cè)溫實(shí)驗(yàn)，其溫度控制范圍為-200～+600 ℃,其中,在-120～-70 ℃范圍內(nèi)的測(cè)定誤差為±0.5 ℃,-70～+100 ℃范圍內(nèi)的測(cè)定誤差控制在±0.2 ℃,100～500 ℃范圍內(nèi)的測(cè)定誤差為±2 ℃。實(shí)驗(yàn)前,用美國(guó)FLUID INC公司的人工合成流體包裹體標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)冷熱臺(tái)進(jìn)行了校正,以確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性。

圖3 巖子河鉛鋅礦中包裹體激光拉曼特征
Fig.3 Laser Raman characteristics of inclusions in Yanzihe lead zinc mine
A.主礦物石英的激光拉曼特征圖譜；B.石英內(nèi)S型流體包裹體,子礦物方解石特征峰值為1 084 cm-1；C.石英內(nèi)S型流體包裹體,成分含有H2O和CO2,CO2的特征峰值為1 281 cm-1和1 384 cm-1；D.石英內(nèi)V+L型流體包裹體,成分含有H2O和CO2,CO2的特征峰值為1 281 cm-1和1 385 cm-1。

顯微測(cè)溫結(jié)果顯示：巖子河鉛鋅礦中流體包裹體可分為5個(gè)成礦階段(表1、圖4)。

表1 流體包裹體均一溫度和鹽度分析測(cè)試成果表Table 1 Test results of homogenization temperature and salinity of fluid inclusions

第一階段均一溫度集中于350～550 ℃,有45個(gè)測(cè)溫結(jié)果高于550 ℃,超出儀器測(cè)試范圍；而含子礦物的S型包裹體顯示出高鹽度的特征，其鹽度可以達(dá)到32.9～43.3 wt.% NaCl equiv，表示巖子河鉛鋅礦的初始流體為高溫—高鹽度的流體。根據(jù)成礦階段顯微測(cè)溫結(jié)果顯示，從早階段到晚階段，溫度—鹽度逐步降低(圖5)。

4 討論

4.1 成礦流體來(lái)源與演化

巖子河鉛鋅礦流體來(lái)源于巖漿流體，晚期混有大氣降水。巖子河鉛鋅礦成礦流體早期發(fā)育有大量的氣液相包裹體、含子礦物流體包裹體、含CO2三相包裹體，其富CO2、高鹽度含子晶流體包裹體為巖漿熱液的標(biāo)志之一[3]；而晚期則以氣液相包裹體為主，反映成礦流體系統(tǒng)CO2因沸騰流失逐漸開(kāi)放，大氣降水混入增多。

礦區(qū)內(nèi)與成礦相關(guān)的熱液形成的脈體及礦石早期階段以網(wǎng)脈狀、浸染狀構(gòu)造為主，而后期則以細(xì)脈狀、脈狀構(gòu)造為主，說(shuō)明含礦熱液成礦方式由滲濾交代向沿張性裂隙貫入充填的轉(zhuǎn)變，其與熾熱巖漿冷凝結(jié)晶收縮而派生張性裂隙的規(guī)律一致。

巖子河鉛鋅礦發(fā)育有氣液相包裹體、含子礦物多相包裹體、含CO2包裹體、純氣相包裹體、純液相包裹體5類流體包裹體，早期1-3階段含方解石子晶流體包裹體的出現(xiàn)，說(shuō)明流體富含Ca2+、富CO2，成礦流體為CO2-H2O-NaCl±CaCl2體系，鹽度為1.4～19.0 wt.% NaCl equiv，32.9～43.3 wt.% NaCl equiv，成礦溫度為250～550 ℃，屬中高溫、高鹽度流體，以巖漿流體為主；晚期4-5階段以氣液相包裹體為主，成礦流體為H2O-NaCl體系，鹽度為0.2～13.4 wt.% NaCl equiv，成礦溫度為100～250 ℃，屬中低溫、低鹽度流體，代表成礦流體由早期的CO2-H2O-NaCl±CaCl2體系向晚期的H2O-NaCl體系演化。成礦流體從早到晚呈現(xiàn)一定規(guī)律的變化：溫度—鹽度逐步降低，由富CO2向貧CO2轉(zhuǎn)變，具體表現(xiàn)為早期1-3階段，成礦流體以高溫、高鹽度、富CO2為特征的氣液相包裹體、含子礦物多相包裹體、含CO2包裹體為主，在礦液運(yùn)移過(guò)程中，溫度、鹽度下降，富CO2的成礦流體發(fā)生明顯的不混溶(沸騰)作用，不混溶作用使原始均一的CO2-H2O-NaCl±CaCl2流體發(fā)生相分離；晚期4-5階段，隨成礦流體的持續(xù)上升演化，溫度、鹽度進(jìn)一步降低，形成低溫、低鹽度、貧CO2的液相包裹體。

圖4 巖子河鉛鋅礦各成礦階段流體包裹體均一溫度和鹽度直方圖
Fig.4 Temperature and salinity histograms of fluid inclusions in each mineralization stage of Yanzihe lead zinc mine

圖5 巖子河鉛鋅礦均一溫度—鹽度散點(diǎn)圖
Fig.5 Homogeneous temperature salinity scatter diagram of Yanzihe lead zinc mine

4.2 成礦流體沸騰作用與成礦物質(zhì)沉淀

巖子河鉛鋅礦中均有氣液相包裹體、含子礦物流體包裹體、含CO2三相包裹體共存，且同階段均一溫度處于同一溫度范圍內(nèi)(表1)，表明成礦流體發(fā)生過(guò)沸騰和分離作用，判斷為沸騰包裹體組合，這也是斑巖型礦床的常見(jiàn)特征[4-5]。測(cè)試分析成果顯示：巖子河鉛鋅礦具多個(gè)階段的沸騰流體包裹體組合均一溫度區(qū)間(350～550 ℃、300～450 ℃、250～350 ℃)，表明流體沸騰伴隨整個(gè)成礦過(guò)程而斷續(xù)發(fā)生。

沸騰作用廣泛發(fā)生于淺成熱液礦床及多金屬脈狀礦床中，是這些礦床礦物沉淀的重要機(jī)制。當(dāng)沸騰作用發(fā)生時(shí)，一方面流體中部分氣體散失，從而提高流體中金屬元素的濃度，致使礦物沉淀；另一方面由于逸離的氣體揮發(fā)性組分主要為酸性組分，如CO2、H2S等，造成流體pH值的上升和還原硫濃度增加，引起礦物的沉淀[6]。

巖子河鉛鋅礦多次脈動(dòng)式沸騰—混合，成礦系統(tǒng)溫度逐步降低，流體鹽度和成礦物質(zhì)含量、初始流體中CO2等揮發(fā)分不斷減少，大氣降水熱液不斷增加并占主導(dǎo)地位，只能發(fā)生中—低溫條件下的碳酸鹽化、螢石化、硅化、粘土化等晚階段礦化蝕變。

4.3 成因機(jī)制

巖子河鉛鋅礦在成礦前和成礦早期階段，均具有高溫、高鹽度、富CO2的流體包裹體，與大陸碰撞體制的漿控高溫?zé)嵋旱V床[3，7-8]完全一致，中溫、低鹽度流體包裹體的存在顯示有巖漿熱液之外的流體混入。

流體不混溶作用(沸騰)是成礦元素從熱液中沉淀的重要機(jī)制[9]，流體體系的自然冷卻是鉛鋅熱液中分解、沉淀的另一重要因素。鉛鋅礦2-3階段成礦流體的沸騰爆破導(dǎo)致裂隙發(fā)育，并與地表淺成裂隙系統(tǒng)貫通，深部高溫流體快速向上運(yùn)移使大量成礦物質(zhì)沉淀，而4階段淺源低溫大氣降水熱液系統(tǒng)大量涌入成礦系統(tǒng)，兩種流體的混合同樣導(dǎo)致成礦物質(zhì)的沉淀。

5 結(jié)論

巖子河鉛鋅礦成礦熱液成礦過(guò)程可分為5個(gè)階段：①網(wǎng)脈狀石英(成礦前)；②細(xì)粒浸染狀硫化物±石英；③長(zhǎng)石—石英—硫化物脈；④石英—硫化物脈；⑤石英—碳酸鹽脈(成礦后)。

含礦石英脈中流體包裹體主要?jiǎng)澐譃?種類型：氣液相包裹體(細(xì)分為富液相包裹體和富氣相包裹體，以富液相包裹體占多數(shù))、含子礦物多相包裹體、含CO2包裹體(主要為三相包裹體)、純氣相包裹體和純液相包裹體(次生包裹體中出現(xiàn)較多)。含子礦物多相包裹體中子礦物為方解石，氣相和液相成分為H2O和CO2；氣液相包裹體液相成分以H2O為主，氣相成分中除H2O外，還有一定量的CO2。成礦流體早階段為CO2-H2O-NaCl±CaCl2體系，晚階段為H2O-NaCl體系。

流體包裹體包括5個(gè)階段(2-4階段與成礦作用關(guān)系緊密)，從早階段到晚階段，溫度—鹽度逐步降低。1-3階段主要為氣液相包裹體、含子礦物多相包裹體，4-5階段主要為氣液相包裹體。其溫度、鹽度分別為：350～ 550 ℃，9.1～19.0 wt.% NaCl equiv、32.9～42.9 wt.% NaCl equiv→300～450 ℃，7.2～16.5 wt.% NaCl equiv、33.0～43.3 wt.% NaCl equiv→250～350 ℃，1.4～18.4 wt.% NaCl equiv、34.7～38.2 wt.% NaCl equiv→150～250 ℃，0.2～13.4 wt.% NaCl equiv→100～200 ℃，1.2～5.4 wt.% NaCl equiv。

成礦流體來(lái)源于巖漿流體，晚期混有大氣降水，與大陸碰撞體制的漿控高溫?zé)嵋旱V床特征一致，具斑巖型礦床的特征。流體沸騰是成礦的重要因素，大氣降水的加入同樣導(dǎo)致成礦物質(zhì)的沉淀。