孫祥民， 向祥輝， 肖寶珠， 練作平， 戴紹杰， 朱小平

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

隨棗北部處在東秦嶺鉬礦聚集區(qū)和西大別鉬礦聚集區(qū)之間的桐柏造山帶,具有良好的鉬礦成礦環(huán)境條件及找成礦前景。目前已發(fā)現(xiàn)鉬礦(化)地10處,其中,鉬獨(dú)立礦產(chǎn)地4處：隨州黃家溝中型鉬礦床、尖水田小型鉬礦床、張莊鉬礦點(diǎn)和六冠頂鉬礦化點(diǎn)；鉬作為共生組分的礦產(chǎn)地有3處：隨州吳山小型銅鉬礦床、戴家灣金鉬礦點(diǎn)和棗陽(yáng)棗扒銀鉬礦點(diǎn)；鉬作為伴生組分的礦產(chǎn)地有3處：隨州雞鳴山金礦點(diǎn)、溫家寨金銅礦點(diǎn)和棗陽(yáng)油坊塆金銀礦點(diǎn)。

隨棗北部已發(fā)現(xiàn)的鉬礦(化)地主要分布在新—黃剪切帶中及兩側(cè)。隨州黃家溝中型鉬礦床、尖水田小型鉬礦床位于新—黃剪切帶北東側(cè),其余處于新—黃剪切帶中及南西側(cè),其中棗陽(yáng)棗扒銀鉬礦點(diǎn)、棗陽(yáng)油坊塆金銀礦點(diǎn)、溫家寨金銅礦點(diǎn)、隨州雞鳴山金礦點(diǎn)、隨州吳山小型銅鉬礦床位于吳山—太山廟剪切帶兩側(cè)。隨州黃家溝中型鉬礦床、尖水田小型鉬礦床處在桐柏雜巖表殼巖中；棗陽(yáng)棗扒銀鉬礦點(diǎn)、棗陽(yáng)油坊塆金銀礦點(diǎn)、隨州雞鳴山金礦點(diǎn)位于中生代花崗巖內(nèi)；戴家灣金鉬礦點(diǎn)、張莊鉬礦點(diǎn)、六冠頂鉬礦化點(diǎn)、溫家寨金銅礦點(diǎn)和隨州吳山小型銅鉬礦床礦區(qū)地層為南華系武當(dāng)群和耀嶺河組,但均在中生代花崗巖附近(圖1)。

圖1 隨棗北部鉬礦床(點(diǎn))分布圖
Fig.1 Distribution map of molybdenum deposits (points) in the north of Suizao

1.秦嶺增生帶;2.桐柏雜巖;3.高壓變質(zhì)帶;4.隨南逆沖推覆帶;5.草店中生代花崗巖;6.七尖峰花崗巖;7.礦床(點(diǎn))編號(hào)及樣品數(shù);8.斷裂及編號(hào);9.推測(cè)斷層。

本次研究選取了21件流體包裹體樣品,涵蓋了隨棗北部的鉬和鉬多金屬礦床(點(diǎn))。其中,黃家溝鉬礦2件,尖水田鉬礦5件,棗扒銀鉬礦點(diǎn)7件,張莊鉬礦點(diǎn)5件,戴家灣金鉬礦點(diǎn)1件,油坊塆金銀礦圍巖黑云母花崗巖1件。黃家溝鉬礦、尖水田鉬礦、戴家灣金鉬礦樣品采自礦石,棗扒銀鉬礦點(diǎn)和張莊鉬礦點(diǎn)樣品采自含輝鉬礦的石英脈,油坊塆金銀礦點(diǎn)則采自于圍巖的粗粒黑云母花崗巖。測(cè)試礦物為石英,石英中封存的流體包裹體記載了豐富的流體信息,成為揭示流體性質(zhì)和演化的理想研究對(duì)象[1]。

流體包裹體顯微測(cè)溫由核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心完成,測(cè)試儀器為L(zhǎng)inkam MDS 600型冷熱臺(tái),儀器測(cè)定溫度范圍為-196～600 ℃,測(cè)量精度在-100～25 ℃為±0.1 ℃,25～400 ℃為±1 ℃,400℃以上為±2℃。對(duì)于H2O-NaCl體系包裹體,測(cè)定均一溫度；對(duì)于H2O-NaCl-CO2體系包裹體,測(cè)定CO2部分均一溫度和完全均一溫度。利用劉斌FLINCOR計(jì)算機(jī)程序計(jì)算獲得H2O-CO2三相包裹體的壓力、氣液兩相包裹體和CO2兩相包裹體的流體密度、壓力。

1 流體包裹體類型及顯微特征

隨棗北部鉬礦流體包裹體有以下4種類型：富液相LH2O+VH2O兩相水溶液包裹體(L型),富氣相VH2O+LH2O兩相水溶液包裹體(V型),含子礦物L(fēng)H2O+VH2O+S三相水溶液包裹體(S型)，含CO2的流體包裹體(C型),C型包裹體又可分為含CO2的LH2O+LCO2+VCO2三相水溶液包裹體(C1型)和含液相CO2的LCO2+VCO2兩相包裹體(C2型)。富液相、富氣相和含子礦物三相包裹體流體為NaCl-H2O體系,含CO2流體為NaCl-H2O-CO2體系。

黃家溝鉬礦床以L型為主(占87.18%),個(gè)別為V型和C1型(分別占7.69%和5.13%)；尖水田鉬礦床以L型為主(占94.20%),少數(shù)為V型(占5.80%)；棗扒銀鉬礦點(diǎn)以L型和C1型為主(分別占63.71%和30.82%),少量S型(占2.96%)和C2型(2.51%)；張莊鉬礦點(diǎn)以L型和C1型為主(分別占65.33%和33.33%),個(gè)別S型(占0.67%)和C2型(占0.67%)；戴家灣金鉬礦點(diǎn)全部為L(zhǎng)型；油坊塆金銀礦點(diǎn)主要由L型和C1型包裹體組成,分別占50%和29.17%,少量V型和C2型(分別占16.67%和4.17%)(圖2)。不同礦床(點(diǎn))的流體包裹體類型見(jiàn)表1。

L型：富液相LH2O+VH2O兩相水溶液包裹體,是占絕大多數(shù)的流體包裹體,LH2O主要為水溶液,VH2O主要為水蒸氣(圖3-A)。一般與V型、S型和C1型共生,成群成帶分布,主要為長(zhǎng)橢圓形、紡錘形、麥粒形和不規(guī)則形,少數(shù)呈負(fù)晶形,局部見(jiàn)卡脖子包體,長(zhǎng)軸長(zhǎng)度一般為4～15 μm；氣相百分?jǐn)?shù)為10%～35%,主要集中在20%,經(jīng)加熱后均一成液相。

圖2 流體包裹體類型分布圖(圖上數(shù)字為包裹體個(gè)數(shù))
Fig.2 Distribution of fluid inclusion types

表1 流體包裹體類型、特征Table 1 Types and characteristics of fluid inclusions

V型：富氣相VH2O+LH2O兩相水溶液包裹體,LH2O主要為水溶液,VH2O主要為水蒸氣(圖3-B),發(fā)育較少。一般與L型、S型和C型共生,成群成帶分布,主要為橢圓形,少數(shù)為負(fù)晶形和不規(guī)則形,長(zhǎng)軸長(zhǎng)度一般為6～15 μm；氣相百分?jǐn)?shù)一般為60%～90%,加熱后一般均一成氣相。

S型：LH2O+VH2O+S三相水溶液包裹體,LH2O主要為水溶液,VH2O主要為水蒸氣,S為子礦物,根據(jù)子礦物晶形判斷,可能為石鹽晶體。該類包裹體在石英中隨機(jī)分布,周圍常同時(shí)出現(xiàn)L型、V型包裹體,主要為橢圓形、長(zhǎng)條形和不規(guī)則形等,長(zhǎng)軸長(zhǎng)度一般為8～12 μm(圖3-C)。

C型：包括C1型和C2型。C1型為L(zhǎng)H2O+LCO2+VCO2三相水溶液包裹體(CO2-H2O型),根據(jù)室溫(20 ℃)條件下的相態(tài)特征,判斷LH2O為水溶液,LCO2為液相CO2,VCO2為氣相CO2,在室溫下從包裹體中心向外依次為氣相CO2、液相CO2和鹽水溶液,顯現(xiàn)出“雙眼皮”特征,其中氣相CO2體積大約占包裹體總體積的25%～80%,包裹體的充填度呈現(xiàn)較大的變化,這是典型的相分離現(xiàn)象[1-2],周圍常同時(shí)出現(xiàn)L型、V型和S型包裹體,主要呈圓形和橢圓形等,長(zhǎng)軸長(zhǎng)度一般為5～20 μm(圖3-D)。氣相CO2在低于31.1 ℃的某個(gè)溫度下最終均一為液相CO2。C2型為L(zhǎng)CO2+VCO2兩相純CO2包裹體,氣相體積約占10%,加熱后均一到液相,常與富氣相包裹體相伴生,主要呈橢圓形,長(zhǎng)軸長(zhǎng)度一般4～9 μm；氣相CO2在低于31.1 ℃的某個(gè)溫度下最終均一為液相CO2。

圖3 石英流體包裹體顯微照片
Fig.3 Micrograph of fluid inclusions in quartz

A—L型.富液相兩相包裹體；B—V型.富氣相兩相包裹體；C—S型.含子礦物三相包裹體；D—C型.含液相CO2三相包裹體。

綜上所述,中生代花崗巖及花崗巖附近的棗陽(yáng)棗扒銀鉬礦點(diǎn)、張莊鉬礦點(diǎn)、棗陽(yáng)油坊塆金銀礦點(diǎn)(圍巖)具有相同和相似類型的流體包裹體,但棗陽(yáng)油坊塆金銀礦點(diǎn)無(wú)含子礦物包裹體,含富氣相包裹體；桐柏雜巖表殼巖中的隨州黃家溝中型鉬礦床、尖水田小型鉬礦床具相似的流體包裹體類型,但尖水田小型鉬礦床無(wú)含CO2三相包裹體；位于新—黃剪切帶內(nèi)的戴家灣金鉬礦點(diǎn)僅含富液相包裹體。

2 流體包裹體均一溫度、鹽度

2.1 流體包裹體均一溫度

黃家溝鉬礦床分布有富液相包裹體(L型)、富氣相包裹體(V型)和含CO2三相包裹體(C1型)。富液相包裹體均一溫度以低中溫為主,分布區(qū)間158～237 ℃、267～315 ℃,峰值170～180 ℃、290 ～300 ℃。富氣相包裹體均一溫度介于314～389 ℃,屬高溫流體。含CO2三相包裹體部分到CO2液相,部分均一溫度27.9～30.9 ℃,完全均一到H2O相的溫度范圍297～307 ℃,屬中、高溫流體體系(圖4-A)。

尖水田鉬礦床均為氣液兩相包裹體,測(cè)溫結(jié)果顯示以中高溫為主,分布區(qū)間126～158 ℃、171～296 ℃、316～400 ℃,中高溫樣品占71.01%(圖4-B)。富氣相包裹體均一溫度分布在363～477 ℃,同一樣品中,富氣相和富液相包裹體共生,均一溫度變化范圍相近,均一方式相反,表明流體發(fā)生過(guò)沸騰作用。

棗扒銀鉬礦點(diǎn)氣液兩相包裹體均一溫度范圍153～389 ℃,峰值180～200 ℃、290 ℃,以中高溫為主；含子礦物富液相包裹體，均一溫度介于271～389 ℃,偏高溫,溫度分布分散(圖4-C)。CO2三相包裹體完全均一溫度整體較高,除個(gè)別樣品外,都處于高溫范圍內(nèi)(300～420 ℃)(圖4-C、D)；CO2兩相和三相包裹體部分均一溫度介于22.5～31.2 ℃之間,集中于25.7～31.2 ℃,峰值接近CO2的臨界溫度31.15 ℃,一般均一到液相(圖4-E)。CO2三相包裹體部分均一溫度1個(gè)樣品超過(guò)了CO2的臨界溫度31.15 ℃,表明包裹體不是純CO2,而是含有其他物質(zhì)成分。

張莊鉬礦點(diǎn)富液相包裹體均一溫度介于104～247 ℃,平均185 ℃,峰值170～200 ℃,基本呈正態(tài)分布(圖4-F)；僅1件樣品具含子礦物包裹體,均一溫度498 ℃；CO2三相包裹體完全均一溫度179～431 ℃,集中于200～290 ℃和300～370 ℃,近似正態(tài)分布,峰值250～300 ℃(圖4-G)；CO2兩相和三相包裹體部分均一溫度范圍15.1～31.1 ℃,峰值29～31 ℃(圖4-H)；CO2兩相包裹體不發(fā)育,僅取得1個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù),部分均一溫度為25.9 ℃。

戴家灣金鉬礦點(diǎn)由富液相包裹體組成,均一溫度介于111～213 ℃,峰值111～130 ℃,總體處于低溫范疇(圖4-I)。

油坊塆金銀礦點(diǎn)圍巖(花崗巖)包裹體均一溫度總體以高溫為主,各類包裹體中,300 ℃樣品占75%。氣液包裹體均一溫度范圍205～382 ℃,平均301 ℃,集中于320～370 ℃,峰值330 ℃；含CO2三相包裹體完全均一溫度介于325～398 ℃(圖4-J),部分均一溫度26.8～29.5 ℃；CO2兩相包裹體部分均一溫度范圍24.1～24.9 ℃,明顯低于CO2的臨界溫度,反映了CO2包裹體可能含其他揮發(fā)性組分。

流體包裹體測(cè)溫結(jié)果表明：隨棗北部各礦床(點(diǎn))均一溫度范圍、平均溫度和峰值溫度及不同類型包裹體的溫度范圍、平均溫度和峰值溫度差異較大(表2、圖4)；同一礦床(點(diǎn))中,富氣相包裹體平均溫度最高,含子礦物包裹體平均溫度次高,含CO2三相包裹體次之,富液相包裹體最低；不同礦床(點(diǎn))同一類型包裹體均一溫度也存在差異,富液相包裹體均一溫度平均值和峰值中尖水田鉬礦床和棗扒銀鉬礦點(diǎn)溫度最高,其次為黃家溝鉬礦床,張莊鉬礦點(diǎn)和戴家灣金鉬礦點(diǎn)均一溫度最低；富氣相包裹體均一溫度均值和峰值中尖水田鉬礦床高于黃家溝鉬礦床；含CO2三相包裹體完全均一溫度均值和峰值中棗扒銀鉬礦點(diǎn)最高,其次是張莊鉬礦點(diǎn),黃家溝鉬礦床最低；含子礦物流體包裹體均一溫度均值和峰值中張莊鉬礦點(diǎn)高于棗扒銀鉬礦點(diǎn)。

表2 石英流體包裹體測(cè)溫統(tǒng)計(jì)表Table 2 Temperature measurement statistics of quartz fluid inclusions

流體包裹體的類型和均一溫度特征,反映了成礦流體發(fā)生過(guò)沸騰和分離作用。黃家溝鉬礦床富氣相包裹體、富液相包裹體和含CO2三相包裹體同時(shí)存在,且均一溫度處于同一溫度范圍內(nèi)(290～390 ℃),說(shuō)明黃家溝鉬礦床的成礦流體發(fā)生過(guò)沸騰和分離作用；尖水田鉬礦床同一樣品中,富氣相包裹體和富液相包裹體共生,均一溫度變化范圍相近(360～390 ℃),均一方式相反,表明流體發(fā)生過(guò)沸騰作用。根據(jù)黃家溝和尖水田鉬礦床富液相包裹體和富氣相包裹體流體沸騰的共存關(guān)系,推測(cè)其成礦溫度在290～390 ℃之間,屬高溫成礦環(huán)境。

棗扒銀鉬礦點(diǎn)和張莊鉬礦點(diǎn)富液相包裹體、含子礦物流體包裹體、CO2兩相包裹體和含CO2三相包裹體共存,表明原始的成礦流體主要為NaCl-H2O-CO2體系,該體系可能在300～400 ℃時(shí),因溫度和壓力不斷降低使得原始組分相對(duì)均一的流體發(fā)生不混溶分離,先分離出相對(duì)低密度的揮發(fā)性高的CO2-H2O組分(主要為氣相流體包裹體和純CO2包裹體)；而含有液態(tài)CO2的三相包裹體則為原始未分離的成礦流體。

戴家灣金鉬礦點(diǎn)由富液相包裹體組成,峰值溫度介于111～130 ℃,總體處于低溫范疇。

隨棗北部與鉬相關(guān)的礦床(點(diǎn))礦質(zhì)鉬的富集程度與流體的沸騰作用關(guān)系密切,除戴家灣金鉬礦點(diǎn)外,賦存于中生代花崗巖及花崗巖附近的鉬礦與桐柏雜巖表殼巖中鉬礦成礦流體溫度的成礦溫度基本一致,屬高溫成礦環(huán)境。

2.2 流體包裹體鹽度

成礦流體的鹽度w(NaCleq)可劃分出3個(gè)范圍：低鹽度區(qū)1%～10%；中鹽度區(qū)10%～24%；高鹽度區(qū)30%～60%[3]。隨棗北部各礦床(點(diǎn))鹽度依流體包裹體類型不同,其含鹽度也存在差異。

黃家溝鉬礦床主要存在低鹽度和中鹽度兩類包裹體,低鹽度包裹體主要是含CO2三相包裹體和部分氣液兩相包裹體,鹽度范圍一般<4%,中鹽度流體包裹體為氣液兩相包裹體,鹽度范圍14%～15%,以中鹽度流體為主(圖5-A)；尖水田鉬礦床流體包裹體全部為氣液兩相包裹體,鹽度主要分布于三個(gè)區(qū)間：0%～5%、8%～9%、14%～15%,分別占流體包裹體總數(shù)的58.46%、15.38%和26.15%,以低鹽度流體為主體(圖5-B)；棗扒銀鉬礦點(diǎn)富液相包裹體和含CO2包裹體鹽度以低鹽度為主,一般鹽度<5%,約占流體包裹體總數(shù)的85%,含子礦物流體包裹體屬高鹽度體系,鹽度介于35.99%～46.37%,分布離散(圖5-C)；張莊鉬礦點(diǎn)流體包裹體鹽度主要分布于低鹽度區(qū)間,富液相包裹體鹽度范圍0.35%～4.98%,含CO2三相包裹體鹽度分布離散,鹽度范圍2.04%～9.79%,集中于4%～5%之間,含子礦物流體包裹體分布較少,僅局部發(fā)育,鹽度高達(dá)59.76%,處于過(guò)飽和狀態(tài)(圖5-D)；戴家灣金鉬礦點(diǎn)由富液相包裹體組成,鹽度分布離散,在三個(gè)分布區(qū)間,鹽度分別為0.18%～0.53%、7.7%～8.98%、10.62%～10.77%,為中鹽度體系(圖5-E)；油坊塆金銀礦點(diǎn)花崗巖除發(fā)育富液相流體包裹體外,含CO2流體包裹體豐富,鹽度分布離散,富液相包裹體鹽度分布于三個(gè)區(qū)間：0.53%，7.73%～8.86%，11.75%～11.89%,以中等鹽度為主,約占46%,含CO2三相包裹體鹽度分布集中,鹽度范圍8.26%～9.34%。

圖4 流體包裹體測(cè)溫統(tǒng)計(jì)圖
Fig.4 Statistical diagram of fluid inclusion temperature measurement

A.黃家溝鉬礦床；B.尖水田鉬礦床；C.棗扒銀鉬礦點(diǎn)；D.棗扒銀鉬礦點(diǎn)CO2三相包裹體完全均一溫度；E.棗扒銀鉬礦點(diǎn)部分均一溫度；F.張莊鉬礦點(diǎn)富液相包裹體均一溫度；G.張莊鉬礦點(diǎn)含子礦物包裹體均一溫度；H.張莊鉬礦點(diǎn)含CO2三相包裹體部分均一溫度；I.戴家灣金鉬礦點(diǎn)富液相包裹體均一溫度；J.油坊塆金銀礦點(diǎn)圍巖(花崗巖)流體包裹體均一和完全均一溫度。

圖5 流體包裹體鹽度統(tǒng)計(jì)圖
Fig.5 Statistical chart of fluid inclusion salinity

A.黃家溝鉬礦床；B.尖水田鉬礦床；C.棗扒銀鉬礦點(diǎn)；D.張莊鉬礦點(diǎn)；E.戴家灣金鉬礦床；F.油坊塆花崗巖。

流體包裹體的鹽度是指包裹體中NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[4],同一個(gè)樣品中所測(cè)鹽度相同的情況下,對(duì)應(yīng)的溫度不同：如黃家溝鉬礦床中鹽度為14.98%的5個(gè)包裹體，其溫度分別是168 ℃、169 ℃、175 ℃、267 ℃和288 ℃,大致可劃分成2組，168～175 ℃和267～288 ℃,兩組間最大差值可達(dá)120 ℃；尖水田鉬礦床中鹽度為4.34%的6個(gè)包裹體，其溫度分別是199 ℃、251 ℃、254 ℃、334 ℃、379 ℃和387 ℃,可劃分成4級(jí)，199 ℃、251～254 ℃、334 ℃、379～387 ℃,組間最小溫差45 ℃,最大溫差188 ℃；其他礦床點(diǎn)鹽度和溫度之間同樣存在類似情況,說(shuō)明同一包裹體具有多次流體侵入事件。隨棗北部鉬礦床(點(diǎn))氣液相包裹體中富氣相包裹體往往鹽度較低,可能與沸騰作用有關(guān)。隨棗北部鉬礦床(點(diǎn))流體包裹體中流體溫度不同而鹽度變化范圍也不大(圖6),表現(xiàn)為鹽度不隨溫度的變化而變化,反映流體演化是一個(gè)自然冷卻加壓或升溫降壓,也可能存在不同鹽度的流體等溫混合或成礦流體演化經(jīng)歷了地表流體稀釋的過(guò)程。棗扒銀鉬礦點(diǎn)含子晶富液相包裹體和張莊鉬礦點(diǎn)H2O-CO2包裹體的均一溫度與鹽度之間均呈正相關(guān)關(guān)系(圖6-C、D),說(shuō)明流體具有混合作用的過(guò)程[5]。

棗扒銀鉬礦點(diǎn)和張莊鉬礦點(diǎn)內(nèi)含CO2三相包裹體與富液相包裹體、含子礦物富液相包裹體共存,說(shuō)明成礦流體經(jīng)歷了沸騰作用和不混溶作用；包裹體鹽度基本位于<15%(NaCleq)和>30%(NaCleq)兩個(gè)區(qū)間內(nèi),是巖漿流體在溫壓條件下不穩(wěn)定發(fā)生相分離導(dǎo)致[6]。

黃家溝鉬礦床富液相包裹體、富氣相包裹體和含CO2三相包裹體共存,尖水田鉬礦床富液相包裹體和富氣相包裹體共存。富氣相端元均一到氣相，富液相端元均一到液相,且很多包裹體均一溫度區(qū)間一致,說(shuō)明其為同時(shí)捕獲,但在鹽度上明顯不同,表明存在沸騰和不混溶作用,沸騰作用可能是引起鉬礦成礦物質(zhì)發(fā)生沉淀富集的主要因素之一。

黃家溝鉬礦床、尖水田鉬礦床流體包裹體以水溶液包裹體為主,黃家溝鉬礦床見(jiàn)少量含CO2水溶液流體包裹體。鹽度分布中黃家溝鉬礦床主要以中鹽度流體為主,尖水田鉬礦床以低鹽度為主,但存在一定數(shù)量的中鹽度流體包裹體；戴家灣金鉬礦點(diǎn)流體包裹體雖為水溶液包裹體,但鹽度以中鹽度占主導(dǎo)地位；黃家溝鉬礦、尖水田鉬礦和戴家灣金鉬礦點(diǎn)雖未出現(xiàn)高鹽度的流體包裹體,但其包裹體鹽度明顯高于變質(zhì)熱液的鹽度,相當(dāng)于斑巖型鉬礦晚期的成礦熱液,成礦流體性質(zhì)可能為與巖漿有關(guān)的成礦熱液。棗扒、張莊鉬礦石的流體包裹體富含CO2水溶液包裹體,并有子礦物包裹體存在,且直接以燕山期的巖漿巖為賦礦圍巖,結(jié)合同位素組成特征,其成礦熱液為巖漿熱液是比較肯定的；棗扒銀鉬礦點(diǎn)和張莊鉬礦點(diǎn)低溫低鹽度流體包裹體可能是高鹽度流體通過(guò)石鹽的沉淀或分離而成,代表了巖漿熱液與大氣降水混合的產(chǎn)物。

3 流體包裹體密度

圖6 研究區(qū)流體包裹體溫度—鹽度圖解(底圖據(jù)Wilkinson,2001)
Fig.6 Temperature-salinity diagram of fluid inclusions in the study area

A.黃家溝鉬礦床；B.尖水田鉬礦床；C.棗扒銀鉬礦點(diǎn)；D.張莊鉬礦點(diǎn)；E.戴家灣金鉬礦床；F.油坊塆花崗巖。

隨棗北部鉬礦流體包裹體主要存在三個(gè)體系：NaCl-H2O體系、CO2體系和NaCl-H2O-CO2體系,NaCl-H2O體系包括富液相包裹體、富氣相包裹體和含子礦物包裹體,CO2體系為CO2兩相包裹體,NaCl-H2O-CO2體系為含CO2三相包裹體。NaCl-H2O體系和CO2體系中的包裹體的密度利用劉斌FLINCOR計(jì)算機(jī)程序獲得,含子礦物三相包裹體密度根據(jù)劉斌(2000)[7]公式計(jì)算,含CO2三相包裹體密度依據(jù)劉斌等(1999)[8]提供的方法計(jì)算。隨棗北部流體包裹體密度特征見(jiàn)表3。

表3 流體包裹體密度統(tǒng)計(jì)表Table 3 Statistical table of fluid inclusion density

注：1)分子為密度分布區(qū)間,分母為密度平均值；2)密度單位為g/cm3。

NaCl-H2O體系流體包裹體的密度：黃家溝鉬礦床富液相包裹體流體密度介于0.775～1.021 g/cm3,集中于0.8～1.0 g/cm3,富氣相包裹體流體密度介于0.518～0.746 g/cm3,平均0.653 g/cm3(圖7-A)；尖水田鉬礦床富液相包裹體流體密度介于0.5～1.033 g/cm3,集中于0.65～0.95 g/cm3,富氣相包裹體流體密度介于0.492～0.803 g/cm3,平均0.587 g/cm3(圖7-B)；棗扒銀鉬礦點(diǎn)富液相和富氣相流體包裹體密度介于0.568～0.803 g/cm3,平均0.844 g/cm3,集中于0.65～0.90 g/cm3。含子礦物流體包裹體密度1.072～1.101 g/cm3,平均1.083 g/cm3(圖6-C)；張莊鉬礦點(diǎn)富液相流體包裹體流體密度為0.816～0.976 g/cm3,平均0.902 g/cm3,集中于0.856～0.95 g/cm3(圖7-D)。含子礦物流體包裹體密度1.162 g/cm3；戴家灣金鉬礦點(diǎn)富液相包裹體流體密度介于0.851～1.020 g/cm3,平均0.961 g/cm3(圖7-E)；油坊塆金銀礦點(diǎn)圍巖(花崗巖)富液相流體包裹體密度介于0.974～1.003 g/cm3,平均0.988 g/cm3,富氣相流體包裹體密度0.926 g/cm3(圖7-F)。

圖7 流體包裹體NaCl-H2O體系均一T-W-ρ相圖
(底圖據(jù)Bodnar,1983)
Fig.7 HomogeneousT-W-ρphase diagram of fluid inclusion NaCl-H2O system

A.黃家溝鉬礦床；B.尖水田鉬礦床；C.棗扒銀鉬礦點(diǎn)；D.張莊鉬礦點(diǎn)；E.戴家灣金鉬礦床；F.油坊塆花崗巖。

隨棗北部各礦床(點(diǎn))均存在富液相包裹體,密度從大到小依次為戴家灣金鉬礦、黃家溝鉬礦、張莊鉬礦點(diǎn)、棗扒銀鉬礦點(diǎn)和尖水田鉬礦。各礦床(點(diǎn))的密度均小于油坊塆金銀礦點(diǎn)圍巖(花崗巖)富液相包裹體密度(圖8),但密度差值較小,最大者尖水田鉬礦相差0.149 g/cm3,最小者戴家灣金鉬礦相差0.027 g/cm3。棗扒銀鉬礦和張莊鉬礦點(diǎn)流體已查明來(lái)源于巖漿,因此,隨棗北部與鉬礦相關(guān)聯(lián)的流體包裹體流體與巖漿熱液可以類比。

CO2體系液體包裹體密度：棗扒銀鉬礦點(diǎn)CO2兩相包裹體密度介于0.532～0.704 g/cm3,平均0.616 g/cm3；張莊鉬礦點(diǎn)CO2兩相包裹體密度為0.697 g/cm3；油坊塆金含CO2三相包裹體流體總密度：黃家溝鉬礦床含CO2三相包裹體密度介于0.953～0.968 g/cm3,平均0.961 g/cm3；棗扒銀鉬礦點(diǎn)含CO2三相包裹體密度介于0.755～1.021 g/cm3,平均0.942 g/cm3；張莊鉬礦點(diǎn)含CO2三相包裹體密度介于0.935～1.037 g/cm3,平均0.992 g/cm3；油坊塆金銀礦點(diǎn)圍巖(花崗巖)含CO2三相包裹體密度介于0.922～0.974 g/cm3,平均0.951 g/cm3。

圖8 富液包裹體平均密度對(duì)比圖
Fig.8 Comparison of average density of liquid rich inclusions

銀礦點(diǎn)圍巖(花崗巖)CO2兩相包裹體密度介于0.713～0.725 g/cm3,平均0.719 g/cm3。

隨棗北部各礦床(點(diǎn))流體包裹體密度(不分類型)總體由大到小分別為：張莊鉬礦點(diǎn)、棗陽(yáng)棗扒銀鉬礦點(diǎn)、棗陽(yáng)油坊塆金銀礦點(diǎn)(圍巖)、戴家灣金鉬礦點(diǎn)、隨州黃家溝中型鉬礦床、尖水田小型鉬礦床。

4 成礦壓力和深度估算

NaCl-H2O體系中富液相包裹體和富氣相包裹體CO2體系及NaCl-CO2-H2O體系中的包裹體的均一時(shí)壓力利用劉斌FLINCOR計(jì)算機(jī)程序獲得,NaCl-H2O體系中含子礦物流體包裹體采用相圖讀取。隨棗北部各礦床(點(diǎn))均一時(shí)壓力統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表4。

表4 流體包裹體壓力統(tǒng)計(jì)表Table 4 Pressure statistics of fluid inclusions

注：1)分子為壓力分布區(qū)間,分母為壓力平均值；2)壓力單位為MPa。

富液相包裹體和富氣相包裹體均一時(shí)壓力可利用包裹體的均一溫度和包裹體流體的鹽度值在NaCl-H2O體系的T-ρ相圖上通過(guò)投點(diǎn)(圖9)進(jìn)行驗(yàn)證。黃家溝鉬礦床富液相包裹體均一到液態(tài)時(shí)的壓力分布范圍0.5～20.7 MPa,平均3.84 MPa,集中于0.5～4 MPa；富氣相包裹體均一到氣態(tài)時(shí),壓力介于10～24.3 MPa,平均19.2 MPa,集中于22～24 MPa(圖9-A)。尖水田鉬礦床富液相包裹體均一到液態(tài)時(shí)壓力分布范圍0.4～24.5 MPa,平均5.93 MPa,集中于0.5～6 MPa；富氣相包裹體均一到氣態(tài)時(shí),壓力介于16.9～53.7 MPa,平均28.2 MPa,集中于24～28 MPa(圖9-B)。棗扒銀鉬礦點(diǎn)富液相包裹體均一到液態(tài)時(shí)壓力分布范圍0.5～24.3 MPa,平均5.08 MPa,集中于0.5～8 MPa(圖9-C)。張莊鉬礦點(diǎn)富液相包裹體均一到液態(tài)時(shí)壓力分布范圍0.5～3.4 MPa,平均1.07 MPa,集中于0.5～3 MPa(圖9-D)。戴家灣金鉬礦點(diǎn)富液相包裹體均一到液態(tài)時(shí)壓力分布范圍0.4～1.7 MPa,平均0.6 MPa,集中于0.4～0.5 MPa(圖9-E)。油坊塆金銀礦點(diǎn)圍巖(花崗巖)富液相包裹體均一到液態(tài)時(shí)壓力分布范圍1.4～16.7 MPa,平均9.98 MPa,壓力分散；富氣相包裹體均一到氣態(tài)時(shí),壓力為9.8 MPa(圖9-F)。

CO2兩相包裹體不同礦區(qū)均一壓力值基本一致,壓力分布范圍>6 MPa,<8 MPa,平均6.36～7.06 MPa；含CO2三相包裹體均一壓力值也基本一致,壓力范圍介于192～275 MPa,除棗扒銀鉬礦點(diǎn)平均值為224 MPa外,其他礦區(qū)均一壓力平均值為219 MPa。但含CO2三相包裹體采用不同研究者的狀態(tài)方程或方法計(jì)算,壓力值差異非常大,如黃家溝鉬礦床其中1件樣品,狀態(tài)方程采用Brown & Lamb計(jì)算,捕獲壓力為226 MPa,而采用Bow. & Helg.狀態(tài)方程計(jì)算壓力值僅為110.4 MPa,本文中所提供的壓力數(shù)據(jù)是根據(jù)Brown & Lamb的狀態(tài)方程求出的。

圖9NaCl-H2O體系的T-ρ相圖
(底圖據(jù)Bischoff et al.,1991)
Fig.9T-ρphase diagram of NaCl-H2O system

A.黃家溝鉬礦床；B.尖水田鉬礦床；C.棗扒銀鉬礦點(diǎn)；D.張莊鉬礦點(diǎn)；E.戴家灣金鉬礦床；F.油坊塆花崗巖。

含子礦物三相包裹體壓力計(jì)算,依據(jù)蒸氣-NaCl水溶液-NaCl固體三相共存時(shí)的T-P-ω曲線進(jìn)行投影讀取,棗扒銀鉬礦點(diǎn)含子礦物三相包裹體均一壓力值9.06～15 MPa,平均12 MPa；張莊鉬礦點(diǎn)含子礦物三相包裹體均一壓力僅測(cè)試1個(gè)樣品,壓力值為22.86 MPa(圖10)。

礦床(點(diǎn))除水溶液包裹體外還混有CO2時(shí),對(duì)于捕獲壓力的估算需結(jié)合等容線相交法的投影結(jié)果。黃家溝鉬礦床采用含CO2三相包裹體的CO2的平均密度與同一樣品中氣液兩相包裹體的平均密度(0.846 g/cm3),利用等容線相交法估算捕獲壓力；棗扒銀鉬礦點(diǎn)、張莊鉬礦點(diǎn)采用氣液兩相包裹體的平均密度與純CO2的平均密度,利用等容線相交法估算捕獲壓力。等容線相交法投影獲得黃家溝鉬礦床捕獲壓力65 MPa、棗扒銀鉬礦點(diǎn)捕獲壓力72 MPa、張莊鉬礦點(diǎn)捕獲壓力71 MPa(圖11)；結(jié)合流體包裹體的均一壓力計(jì)算,隨棗北部各礦床(點(diǎn))的成礦壓力為：黃家溝和尖水田鉬礦床結(jié)合流體沸騰時(shí)的壓力,其成礦壓力范圍分別為10～65 MPa和16.9～53.7 MPa，棗扒銀鉬礦點(diǎn)和張莊鉬礦點(diǎn)結(jié)合不混溶包裹體的壓力,其成礦壓力范圍分別為9.06～72 MPa和22.86～71 MPa。

圖10 蒸氣-NaCl水溶液-NaCl固體三相共存時(shí)的T-P-ω曲線
(據(jù)Bischoff,1991)
Fig.10T-P-ωcurve of vapor-NaCl aqueous solution-NaCl solid three phase coexistence

圖11H2O和CO2體系聯(lián)合P-T圖解
(據(jù)Roedder and Bodnar,1980)圖中數(shù)字為密度(g/cm3)
Fig.11 JointP-Tdiagram of H2O and CO2system

孫豐月等(2000)[9]擬合了一組流體壓力—深度關(guān)系式來(lái)計(jì)算成礦深度(H)。

(1) 當(dāng)測(cè)得流體壓力≤40 MPa時(shí),用靜水壓力梯度來(lái)計(jì)算,即H=P/10；

(2) 當(dāng)測(cè)得流體壓力為40～220 MPa時(shí),H=0.086 8/(1/P+0.003 88)+2；

(3) 當(dāng)測(cè)得流體壓力為220～370 MPa時(shí),H=11+exp[(P-221.95)/79.075]；

(4) 當(dāng)測(cè)得流體壓力>370 MPa時(shí),H=0.331 385P+4.198 98。

以上公式中H和P分別代表成礦深度(km)和所測(cè)得的壓力(MPa)。根據(jù)已求得的成礦壓力值利用上述公式計(jì)算成礦深度：黃家溝鉬礦床約為1.00～6.51 km,尖水田鉬礦床約為1.69～5.86 km,棗扒銀鉬礦點(diǎn)約為0.91～6.88 km,張莊鉬礦點(diǎn)約為2.28～6.83 km。指示隨棗北部鉬礦床形成于淺成環(huán)境。

5 結(jié)論

隨棗北部桐柏雜巖表殼巖中的隨州黃家溝中型鉬礦床、尖水田小型鉬礦床均以具L型為主,個(gè)別為V型,黃家溝鉬礦床還含有C1型。中生代花崗巖及其附近的棗陽(yáng)棗扒銀鉬礦點(diǎn)、張莊鉬礦點(diǎn)、棗陽(yáng)油坊塆金銀礦點(diǎn)(圍巖)均以L型和C1型為主,少量C2型；棗陽(yáng)棗扒銀鉬礦點(diǎn)、張莊鉬礦點(diǎn)還含少量S型,油坊塆金銀礦點(diǎn)含少量V型。新—黃剪切帶內(nèi)的戴家灣金鉬礦點(diǎn)全部為L(zhǎng)型。

隨州黃家溝中型鉬礦床、戴家灣金鉬礦點(diǎn)、棗陽(yáng)油坊塆金銀礦點(diǎn)(圍巖)以中鹽度流體為主,尖水田鉬礦床、棗扒銀鉬礦點(diǎn)、張莊鉬礦點(diǎn)以低鹽度流體為主體。流體包裹體密度(不分類型)總體由大到小分別為：張莊鉬礦點(diǎn)、棗陽(yáng)棗扒銀鉬礦點(diǎn)、棗陽(yáng)油坊塆金銀礦點(diǎn)(圍巖)、戴家灣金鉬礦點(diǎn)、隨州黃家溝中型鉬礦床、尖水田小型鉬礦床。成礦流體性質(zhì)可能為與巖漿有關(guān)的成礦熱液,屬巖漿熱液與大氣降水混合的產(chǎn)物。

隨棗北部與鉬相關(guān)的礦床(點(diǎn))礦質(zhì)鉬的富集程度與流體的沸騰作用關(guān)系密切,除戴家灣金鉬礦點(diǎn)外,賦存于中生代花崗巖及其附近的鉬礦與桐柏雜巖表殼巖中鉬礦成礦流體成礦溫度基本一致,介于290～390 ℃之間,屬高溫成礦環(huán)境。

黃家溝鉬礦床和尖水田鉬礦床成礦壓力范圍分別為10～65 MPa、16.9～53.7 MPa,成礦深度分別為1.00～6.51 km、1.69～5.86 km,具相似性；棗扒銀鉬礦點(diǎn)和張莊鉬礦點(diǎn)成礦壓力范圍分別為9.06～72 MPa、22.86～71 MPa,成礦深度分別為0.91～6.88 km、2.28～6.83 km,也很接近。鉬礦床礦質(zhì)鉬的富集程度與流體的沸騰作用關(guān)系密切,總體上均形成于淺成環(huán)境。