張 宇，黃 斐，葉 萍，楊 驍

(1.河南省地質(zhì)調(diào)查院，河南 鄭州 450001；2. 河南省地質(zhì)科學(xué)研究所，河南 鄭州 450053；3. 河南省航空物探遙感中心，河南 鄭州 450008)

0 引言

安家營(yíng)子金礦床是一產(chǎn)在花崗巖內(nèi)部的脈狀金礦，礦區(qū)位于華北北緣東側(cè)，以赤峰—開源深斷裂為界(圖1)，其北側(cè)緊鄰中亞造山帶。

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，已有眾多學(xué)者對(duì)安家營(yíng)子金礦床進(jìn)行了大量成礦規(guī)律相關(guān)的研究工作[1-9]，在其成礦年齡、成礦物質(zhì)沉淀機(jī)制和成礦大地構(gòu)造背景等方面達(dá)成了一致的觀點(diǎn)，但對(duì)于成礦流體的來(lái)源方面一直存在較大的分歧，雖然前人在研究過(guò)程中都使用了相似的工作方法，如包裹體顯微測(cè)溫、成礦期石英的H-O同位素測(cè)定和硫化物S同位素測(cè)定等，但是彼此的結(jié)論差異較大，如成礦流體主要來(lái)自巖漿水和少量天水的混合[6]，或者再平衡的巖漿水[1]，亦或者經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈水巖反應(yīng)的天水[2]。為了解決這樣的分歧，本次工作在系統(tǒng)的野外調(diào)查基礎(chǔ)上，采集主成礦期的樣品，重新通過(guò)流體包裹體巖相學(xué)、顯微測(cè)溫和H-O-S同位素的深入研究，討論其成礦流體的性質(zhì)及其來(lái)源，同時(shí)推測(cè)出其可能的成礦機(jī)理。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

安家營(yíng)子金礦地處赤峰市南東25 km(圖1)，大地構(gòu)造位置屬于華北克拉通北緣的恒山—承德—建平巖漿弧內(nèi)(Ⅱ-3-1)，成礦區(qū)帶屬于華北陸塊北緣東段內(nèi)蒙隆起東段Fe-Au-Ag-Pb-Zn-Mo-U-磷-煤-膨潤(rùn)土成礦亞帶(Ⅲ-57-①)。赤峰—朝陽(yáng)成礦帶地層主要由太古宙角閃-片麻巖系、古生代地層、中—新生代地層組成。燕山期強(qiáng)烈伸展作用使本區(qū)形成了一系列變質(zhì)核雜巖[11-13]，并在其核部侵入大量中生代花崗巖，同時(shí)伴生出現(xiàn)了大量早白堊世金礦床，如安家營(yíng)子、柴胡欄子、紅花溝、撰山子、金廠溝梁和排山樓等金礦床(圖1)。

圖1 赤峰—朝陽(yáng)金礦帶區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖 (據(jù)Yang et al.修改[10])Fig.1 Regional and geological sketch map of Chifeng-Chaoyang gold metallogenic belt[10]1—中生代地層 2—古生代地層 3—太古代變質(zhì)巖 4—中生代花崗巖 5—區(qū)域斷裂 6—金礦床①赤峰—開源斷裂 ② 紅花溝斷裂 ③ 錦山—美林?jǐn)嗔?④ 紅山—八里罕斷裂 ⑤ 承德—北票罕斷裂

2 礦床地質(zhì)

安家營(yíng)子金礦礦區(qū)僅東北角出露少量太古代建平群變質(zhì)巖系，其余均為花崗巖(圖2)。礦體均位于安家營(yíng)子二長(zhǎng)花崗巖體內(nèi)，巖體年齡為132～138 Ma[5]。區(qū)內(nèi)還發(fā)育眾多石英斑巖脈群，大多呈NNE走向穿切巖體，與礦體在空間上緊密伴生，其年齡為124.9～126.5 Ma[5]，基于這種穿切關(guān)系，李永剛等[5]認(rèn)為安家營(yíng)子金礦的成礦時(shí)代為126～132 Ma，與安家營(yíng)子金礦所在喀喇沁變質(zhì)核雜巖的隆升時(shí)代基本一致[9，12]。礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造以脆性斷裂為主，礦體產(chǎn)狀與構(gòu)造一致，走向NNE，傾向SE，傾角60°～80°，礦體多為脈狀、扁豆體狀和透鏡狀，分枝復(fù)合和尖滅再現(xiàn)等現(xiàn)象十分普遍。

礦石類型包括石英脈型和蝕變巖型，前者可分為石英黃鐵礦型、石英多金屬硫化物型和黃鐵礦富脈型，后者又可分為黃鐵絹英巖型和破碎蝕變巖型。金屬礦物主要為黃鐵礦和黃銅礦，另有少量的方鉛礦和閃鋅礦。金主要以自然金的形式賦存在黃鐵礦或石英的裂隙中。脈石礦物主要為石英、絹云母、綠泥石、方解石等。圍巖蝕變分帶性不明顯，主要為鈉長(zhǎng)石化、黃鐵絹英巖化、綠泥石化、絹云母化、硅化等[14]。

根據(jù)野外脈體穿插關(guān)系、礦物共生組合和結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，安家營(yíng)子金礦成礦作用從早到晚可以分為三個(gè)期次：① 成礦早期(Ⅰ)，黃鐵礦-石英階段，以含少量自形黃鐵礦的乳白色石英脈為特征，礦化較弱；② 主成礦期(Ⅱ)，根據(jù)礦物共生組合和先后順序可劃分為兩個(gè)階段：石英-黃鐵礦階段(Ⅱa)，為主要的礦化階段，石英多為煙灰色，黃鐵礦的顆粒較細(xì)，其強(qiáng)烈發(fā)育處可形成只含少量石英的黃鐵礦富脈，礦化較好，其局部的黃鐵礦富金品位可高達(dá)60×10-6；石英-多金屬硫化物階段(Ⅱb)，石英和黃鐵礦為主，出現(xiàn)黃銅礦、方鉛礦伴生，礦化較強(qiáng)，且規(guī)模較大，品位穩(wěn)定，是礦區(qū)最重要的礦石類型；③ 成礦晚期(Ⅲ)，石英-碳酸鹽化階段，以無(wú)礦石英-方解石脈為主，無(wú)礦化。

3 樣品及測(cè)試方法

本次研究主要采集成礦早期和主成礦期的石英樣品進(jìn)行分析，樣品均來(lái)自井下坑道，未受到地表風(fēng)化作用的影響。

包裹體研究共采集43件樣品，先將樣品磨制成厚度約為0.2 mm雙面拋光的薄片做礦相學(xué)和流體包裹體觀察，然后選擇有代表性的包裹體進(jìn)行顯微測(cè)溫和激光拉曼分析。顯微測(cè)溫和激光拉曼分析均是在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所礦產(chǎn)資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室流體包裹體實(shí)驗(yàn)室完成。

圖2 安家營(yíng)子礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2 Geological sketch map of the Anjiayingzi mining area1—白堊系—上侏羅統(tǒng) 2—中侏羅統(tǒng) 3—太古代變質(zhì)巖 4—早二疊世—中侏羅世侵入巖 5—早白堊世花崗巖 6—?jiǎng)冸x斷層或正斷層 7—韌性變形帶 8—第四系 9—太古代建平群變質(zhì)巖系 10—喀喇沁花崗巖 11—安家營(yíng)子花崗巖 12—石英斑巖 13—構(gòu)造蝕變帶 14—礦帶 15—采區(qū)

顯微測(cè)溫在Linkam THMS 600型冷熱臺(tái)上進(jìn)行，并利用美國(guó)FLUID INC公司提供的人工合成流體包裹體標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)冷熱臺(tái)進(jìn)行了溫度標(biāo)定，該冷熱臺(tái)的測(cè)定精度：在-120℃～-70℃溫度區(qū)間為±0.5℃，在-70℃～+100℃區(qū)間為±0.2℃，在100℃～500℃區(qū)間為±2℃。流體包裹體測(cè)試過(guò)程中，升溫速率一般為0.2℃/min～5℃/min，含CO2包裹體在其相轉(zhuǎn)變溫度(如固態(tài)CO2和籠合物熔化溫度)附近升溫速率降低為0.2℃/min，水溶液包裹體在其冰點(diǎn)和均一溫度附近的升溫速率為0.2℃/min～0.5℃/min，以準(zhǔn)確記錄它們的相變溫度。單個(gè)包裹體的激光拉曼分析所用儀器是英國(guó)Ranishaw公司生產(chǎn)的Raman 2000型激光拉曼光譜儀。實(shí)驗(yàn)條件：溫度25℃±，激光波長(zhǎng)為514.5 mm，空冷，分辨率為2cm-1，積分時(shí)間為15 s。選擇具有代表性的富CO2包裹體和CO2- H2O三相包裹體，分別對(duì)其H2O溶液相(LH2O)、CO2液相(LCO2)和CO2氣相(VCO2)進(jìn)行激光拉曼分析。

穩(wěn)定同位素主要選取礦區(qū)不同中段和成礦階段的石英和黃鐵礦分別進(jìn)行氫、氧、硫同位素分析。將樣品粉碎至40～80目，挑選出純度大于99%的石英(10 g)和黃鐵礦(2 g)用于分析。氫氧同位素分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院完成，硫同位素分析在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所穩(wěn)定同位素地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成。氫同位素的提取采用熱爆法，根據(jù)顯微測(cè)溫結(jié)果，將250℃以下的包裹體視為晚期包裹體或次生包裹體，將250℃～410℃視為主成礦期溫度。首先在250℃下對(duì)樣品進(jìn)行爆裂，然后將石英樣品在超聲波中用去離子水清洗，清洗完畢過(guò)濾烘干，這一步驟可將石英中的大部分的次生包裹體或晚期包裹體打開，減少其對(duì)主成礦期流體的影響，將烘干后的石英樣品加熱到800℃，將主成礦期包裹體全部打開提取其中的H2O，再用Cr法制備H2，在Finnigan MAT252質(zhì)譜上進(jìn)行δD測(cè)試。氧同位素采用BrF5法，將石英在550℃～700℃條件下與BrF5反應(yīng)生成O2，再使O2與碳棒反應(yīng)生成CO2，然后利用質(zhì)譜儀測(cè)定其中氧同位素。硫化物硫同位素分析采用V2O5法，在真空系統(tǒng)和高溫條件下，硫化物與V2O5反應(yīng)生成SO2氣體，進(jìn)入質(zhì)譜儀測(cè)定其δ34S值。氫氧同位素測(cè)定儀器為MAT-252，分析精度優(yōu)于0.2‰，硫同位素測(cè)定使用儀器型號(hào)為Delta-S，分析精度優(yōu)于0.2‰。測(cè)試結(jié)果各按以下標(biāo)準(zhǔn)給出：V-SMOW(O和H)以及V-CDT(S)。

4 分析結(jié)果

4.1 流體包裹體巖相學(xué)特征

顯微鏡下石英中均含有豐富的流體包裹體，根據(jù)室溫及冷凍回溫過(guò)程中的相態(tài)變化，流體包裹體主要有三類：富CO2包裹體、CO2- H2O包裹體和H2O溶液包裹體。富CO2包裹體多數(shù)為負(fù)晶形，少數(shù)為不規(guī)則形，大小7～23 μm，室溫下通常呈2～3相 [ H2O溶液相 + CO2液相(LCO2)±CO2氣相(VCO2)]，CO2相(LCO2+VCO2)占包裹體總體積的40%～90%(圖3a～3c)。CO2- H2O包裹體多數(shù)為負(fù)晶形，少數(shù)為不規(guī)則形，一般為10～15 μm，室溫下呈2～3相 [ H2O溶液相+CO2液相(LCO2)±CO2氣相(VCO2) ]，VCO2+LCO2通常占30%～50%(圖3d～3f)。H2O溶液包裹體，多數(shù)為負(fù)晶形，少數(shù)為不規(guī)則形，大小4.5～12 μm，室溫下呈兩相，H2O氣相和液相(VH2O+LH2O)，氣液比相差比較大5%～60%(圖3g～3i)。

成礦早期(Ⅰ)乳白色的石英內(nèi)僅發(fā)現(xiàn)富CO2包裹體(圖3a～3c)，缺少H2O溶液包裹體。主成礦期(Ⅱa)石英內(nèi)主要發(fā)育CO2- H2O包裹體和H2O溶液包裹體圖(圖3d～3f)，且顯微測(cè)溫發(fā)現(xiàn)大量共存的CO2- H2O三相包裹體和H2O溶液包裹體具有相似的均一溫度，表明該期流體在被捕獲時(shí)可能發(fā)生了沸騰作用。主成礦期(Ⅱb)石英中主要發(fā)育H2O溶液包裹體，幾乎沒(méi)有含CO2的包裹體出現(xiàn)(圖3g、3h)。此外各個(gè)階段均發(fā)育有少量的液體包裹體和氣體包裹體。除了這些原生的大包裹體外，石英中普遍發(fā)育了大量的次生包裹體，但是個(gè)體較小，大多數(shù)小于2 μm，少數(shù)能夠達(dá)到5 μm，呈線狀分布分布于各階段的石英中，為后期流體的灌入(圖3i)。

圖3 安家營(yíng)子金礦石英中的流體包裹體照片F(xiàn)ig.3 Photographs of fluid inclisions in quartz of Anjiayingzi gold deposit(a，b，c) 成礦早期(Ⅰ)石英中的富CO2包裹體 (d，e，f) 主成礦期(Ⅱa)石英中的CO2 - H2O包裹體和H2O溶液包裹體共存 (g，h) 主成礦期(Ⅱb)石英中的H2O溶液包裹體 (i) 主成礦期石英中的次生H2O溶液包裹體

4.2 包裹體顯微測(cè)溫

選擇成礦早期和成礦期的具有代表性的10件樣品進(jìn)行包裹體顯微測(cè)溫，各階段包裹體冷凍和加溫過(guò)程中的相態(tài)變化，物性特征及顯微測(cè)溫結(jié)果分述如下。

4.2.1 成礦早期(Ⅰ)富CO2包裹體

將富CO2包裹體三相包裹體降溫至-100℃，使其完全被冷凍后，再回溫，發(fā)生的第一個(gè)相變溫度為固態(tài)CO2的熔化(Tm，CO2)，其溫度區(qū)間為-57.0℃～-56.6℃，平均為-56.8℃(表1)，等于或略低于純CO2的三相點(diǎn)(-56.6℃)，指示這些包裹體氣相以CO2為主。下一個(gè)相變化為籠合物的熔化溫度(Tm，clath)為5.0℃～10℃，平均為6.2℃(圖4a、表1)，相應(yīng)的水溶液鹽度w(NaCleq)范圍為0～9.0%。包裹體內(nèi)液相CO2和氣相CO2部分均一溫度(Th，CO2)為28.0℃～30.9℃(圖4a、表1)，平均為30.8℃，富CO2三相包裹體完全均一溫度(Th，TOT)為300℃～375℃(圖5，表1)，平均為349.9℃，大多數(shù)均一至液相，個(gè)別均一至氣相和臨界均一。

4.2.2 主成礦期(Ⅱa)CO2- H2O包裹體和H2O溶液包裹體

將CO2- H2O包裹體三相包裹體降溫至-100℃，使其完全被冷凍后，再回溫，發(fā)生的第一個(gè)相變溫度為固態(tài)CO2的熔化(Tm，CO2)，其溫度區(qū)間為-57.2～-56.6℃(圖4b、表1)，平均為-56.7℃，大部分都與純CO2的三相點(diǎn)(-56.6℃)相同，指示這些包裹體基本上都是純CO2。下一個(gè)相變化為籠合物的融化，溫度(Tm，clath)為4.3℃～10.0℃(圖4b、表1)，平均為7.4℃，相應(yīng)得到的水溶液鹽度w(NaCleq)范圍為0～10.0%。包裹體內(nèi)液相CO2和氣相CO2部分均一溫度(Th，CO2)為28.9℃～30.0℃(圖4b、表1)，平均為29.9℃，CO2- H2O包裹體三相完全均一溫度(Th，TOT)為223℃～372℃(圖5、表1)，平均為341.2℃，大多數(shù)均一至液相，個(gè)別臨界均一。

兩相H2O溶液包裹體其冰點(diǎn)(Tm,ice)為-8.1℃～-2.7℃，對(duì)應(yīng)水溶液鹽度w(NaCleq)為4.49%～11.8%，鹽度較低，均一溫度(Th，TOT)為190℃～349℃(圖5、表1)，平均為295.4℃，均一到液相，個(gè)別均一到氣相。

表1 安家營(yíng)子金礦包裹體顯微測(cè)溫結(jié)果Table 1 List of microthermometric data of fluid inclusions in Anjiayingzi gold deposit

注：測(cè)試單位為中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，2018；Tm，CO2為固相CO2的熔化溫度，Tm，clath為籠合物熔化溫度，Th，CO2為部分均一溫度，Tm，ice為冰點(diǎn)，Th，TOT為完全均一溫度。

圖4 安家營(yíng)子金礦富CO2包裹體和CO2 - H2O包裹體低溫下相變溫度直方圖Fig.4 Histograms of phase transition temperature at low temperature for CO2-rich and CO2 - H2O fluid inclusions in Anjiayingzi gold deposit

圖5 安家營(yíng)子金礦不同階段流體包裹體均一溫度直方圖Fig.5 Histogram of homogenization temperature of fluid inclusions at different stages in Anjiayingzi gold deposit

4.2.3 主成礦期(Ⅱb)H2O溶液包裹體

兩相H2O溶液包裹體其冰點(diǎn)(Tm，ice)為-7.4℃～0℃，對(duì)應(yīng)水溶液鹽度w(NaCleq)為0～10.98%，鹽度較低，變化范圍較大。均一溫度(Th，TOT)為186℃～368℃(圖5、表1)，平均為290.8℃，均一到液相，個(gè)別均一到氣相。這一期H2O溶液包裹體的鹽度和均一溫度變化比較大，說(shuō)明這一期的流體活動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，也可能受后期流體影響較大。

4.2.4 主成礦期成礦壓力

根據(jù)包裹體巖相學(xué)觀察和顯微測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，主成礦期(Ⅱa)的石英中發(fā)育大量CO2- H2O包裹體和H2O溶液包裹體的共生組合，其氣液相比變化較大，前者VCO2+LCO2占30%～50%；后者氣相占5%～60%，但顯微測(cè)溫結(jié)果顯示其均一溫度接近，表明該期流體包裹體可能均在沸騰條件下捕獲，其均一溫度即代表捕獲溫度。選擇主成礦期(Ⅱa)樣品NDW-6-1A和NDW-6-5內(nèi)具有典型沸騰組合的包裹體作為壓力計(jì)算的對(duì)象，其均一溫度(捕獲溫度)分別為334℃～372℃和352℃～357℃，利用Flinco軟件計(jì)算獲得捕獲壓力分為208.5 MPa～235.4 MPa和260.0 MPa～265.1 MPa，利用靜巖壓力計(jì)算公式獲得其捕獲深度為7.3～8.3 km和9.1～9.3 km(巖石密度設(shè)為2.85 t/m3)。所以，根據(jù)沸騰包裹體組合獲得安家營(yíng)子金礦主成礦期成礦壓力為208.5 MPa～265.1 MPa，成礦深度為7.3～9.3 km，屬于中溫石英脈型金礦成礦范圍。

4.3 激光拉曼分析

包裹體激光拉曼分析測(cè)試結(jié)果顯示，在拉曼圖譜上除了出現(xiàn)CO2特征峰(1387 cm-1和1283 cm-1)和寬泛的液相H2O峰(3310 cm-1～3610 cm-1)(圖6)，并沒(méi)有其他明顯的特征峰出現(xiàn)。顯微測(cè)溫結(jié)果顯示在成礦早期的富CO2包裹體三相包裹體中部分包裹體的Tm，CO2稍低于三相點(diǎn)，懷疑其中含有揮發(fā)組分，但激光拉曼測(cè)試并沒(méi)有檢測(cè)到CH4、N2或者H2S等揮發(fā)組分的特征峰，可能是由于其含量較低所致。

圖6 安家營(yíng)子金礦富CO2三相包裹體激光拉曼光譜Fig.6 Laser Raman spectra of CO2-rich three-phase inclusions in Anjiayingzi gold deposit

4.4 穩(wěn)定同位素

4.4.1 氫氧同位素

因?yàn)镠2O是大部分成礦流體的最主要的成分，所以研究它的來(lái)源是一切成礦理論的基礎(chǔ)[15]。不同源區(qū)的流體具有不同氫氧同位素特征，通過(guò)對(duì)流體的氫氧同位素組成的測(cè)定可以確定成礦流體的來(lái)源，同時(shí)本次工作預(yù)先對(duì)樣品進(jìn)行了250℃的爆裂并清洗，所以測(cè)定結(jié)果受晚期流體或次生流體的影響相對(duì)較小。本次研究共對(duì)第Ⅱa階段和第Ⅱb階段7件石英樣品進(jìn)行了氫氧同位素分析(表3)，其中第Ⅱa階段5個(gè)樣品δ18OV-SMOW值為11.2‰～12.6‰，δDV-SMOW值為-117.8‰～94.3‰，第Ⅱb階段2個(gè)樣品δ18OV-SMOW值為9.7‰～10.4‰，δDV-SMOW值為-92.0‰～-88.9‰。根據(jù)石英-水氧同位素分餾方程：1000 1nα石英-水=3.38×106/T2- 2.90[16]，以及不同階段包裹體測(cè)溫結(jié)果(表1)，第Ⅱa階段樣品選擇330℃做為計(jì)算溫度，而第Ⅱb階段樣品溫度范圍較寬，相對(duì)第Ⅱa階段樣品具有更多溫度相對(duì)較低的流體包裹體(圖5)，所以選擇290℃作為計(jì)算溫度，計(jì)算得第Ⅱa階段δ18OH2O的值為4.80‰～6.20‰，第Ⅱb階段δ18OH2O的值為1.94‰～2.63‰。

表3 安家營(yíng)子金礦流體包裹體的氫氧同位素組成Table 3 Hydrogen and oxygen isotope composition of fluid inclusions in Anjiayingzi gold deposit

注：測(cè)試單位為中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，2018。

將安家營(yíng)子金礦各階段的δD值和δ18OH2O值投影到δ18OH2O- δD關(guān)系圖解上，并將前人測(cè)得的數(shù)據(jù)[2，6]一并投入圖7中。由圖7可見，僅有部分?jǐn)?shù)據(jù)分布在簡(jiǎn)單混合線上，更多的則落在混合線之外，且δD值變化較大，無(wú)法用簡(jiǎn)單的混合模型來(lái)解釋。考慮到第Ⅱa階段的樣品中出現(xiàn)大量沸騰組合的包裹體，結(jié)合數(shù)據(jù)本身的特征，筆者認(rèn)為成礦流體至少經(jīng)歷過(guò)簡(jiǎn)單混合和沸騰兩個(gè)過(guò)程，而這兩個(gè)過(guò)程對(duì)流體中氫氧同位素比值有較大的影響。

圖7 安家營(yíng)子金礦成礦流體δD - δ18OH2O關(guān)系圖解Fig.7 δD - δ18OH2O relationship diagram of the metallogenic fluid in Anjiayingzi gold deposit

簡(jiǎn)單混合過(guò)程主要為大氣降水和巖漿水的混合，X代表大氣水加入的比例，表達(dá)為公式(1)：

δ混合流體=Xδ大氣降水+(1-X)δ巖漿水

(1)

將δD = -140‰，δ18O = -18.8‰作為該區(qū)的中生代大氣降水的氫氧同位素組成[2，17]，取δD = -80‰，δ18O = 6.2‰作為初始巖漿水的氫氧同位素組成[6]，僅NDW-1-2B和NDW-3-1B落在簡(jiǎn)單混合線附近，可能更多樣品都受到了沸騰作用的影響，偏離混合線，根據(jù)下面沸騰體系反算出來(lái)的混合水氫氧同位素組成，帶入到公式(1)中，計(jì)算出X=0.1～0.3，代表天水的混合程度為低—中等，但是Trumbull et al.[2]的數(shù)據(jù)反映出存在更大比例(X≈0.5)的天水混合。

流體的沸騰作用同樣對(duì)氫氧同位素的組成產(chǎn)生較大的影響，封閉系統(tǒng)沸騰體系的瑞麗分餾方程[18-19]見公式(2)：

(2)

(3)

4.4.2 硫同位素

硫化物在金屬礦床中發(fā)育非常廣泛，常常與各種金屬元素共生形成礦石，如金通常與黃鐵礦共生，所以通過(guò)硫同位素的研究來(lái)了解成礦過(guò)程中硫的地球化學(xué)性質(zhì)，對(duì)理解成礦物質(zhì)的來(lái)源、運(yùn)移及沉淀過(guò)程有非常重要的意義[21]。安家營(yíng)子金礦未出現(xiàn)硫酸鹽，硫化物以黃鐵礦為主，成礦流體氧逸度較低，黃鐵礦的δ34SV-CDT基本能夠代表硫化物沉淀時(shí)的流體總硫(δ34S∑S)。但是根據(jù)包裹體的研究，成礦主期存在明顯的沸騰的現(xiàn)象，在相分離的過(guò)程中，H2、CH4、H2S等還原性氣體分離進(jìn)入氣相，使殘留流體中的SO2/H2S比例升高，在平衡狀況下，殘留流體中的HS-相對(duì)虧損34S，由此沉淀的硫化物相應(yīng)虧損34S[22-23]，所以壓力的迅速降低和伴隨的相分離會(huì)造成硫化物中同位素負(fù)漂移，但是要根據(jù)瑞麗分餾方程計(jì)算原始硫同位素組成較為復(fù)雜，這里不展開論述。

本次測(cè)定9件硫化物樣品δ34SV-CDT值變化區(qū)間為0.7‰～4.2‰，均值2.9‰(表4)，且分布集中，同時(shí)參考不混溶會(huì)造成硫化物中δ34SV-CDT降低的現(xiàn)象，認(rèn)為原始成礦流體的δ34S∑S值更大，與世界上其他地區(qū)典型的中溫?zé)嵋盒徒鸬V相似[24-25]。根據(jù)Ohmoto[26]，這樣的硫同位素值代表深源流體，它即可以來(lái)自片麻巖基底的淋濾，也可以來(lái)自巖漿流體。

表4 安家營(yíng)子金礦硫同位素組成Table 4 Sulfur isotope composition of Anjiayingzi gold deposit

注：測(cè)試單位為中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，2018；Qz為石英，Py為黃鐵礦，Ccp為黃銅礦，Gn為方鉛礦。

5 討論

5.1 流體性質(zhì)與演化

流體包裹體分析表明，安家營(yíng)子金礦流體包裹體從成礦早期(Ⅰ)為低鹽度富含CO2型，經(jīng)主成礦期(Ⅱa)的CO2- H2O型和低鹽度H2O溶液型，然后再經(jīng)主成礦期(Ⅱb)的貧CO2低鹽度H2O溶液型，向后期的低溫低鹽度的H2O溶液型演化。從成礦早期(Ⅰ)向成礦期(Ⅱa)演化過(guò)程中，流體的溫度變化不大，說(shuō)明在這一過(guò)程降溫不是主要的成礦因素，且成礦期(Ⅱa)中的石英中出現(xiàn)了大量CO2- H2O三相包裹體和H2O溶液包裹體共生的現(xiàn)象，且其均一溫度相近(圖5、表1)，表明成礦流體經(jīng)歷沸騰作用。這是由于流體向淺部運(yùn)移過(guò)程中遭遇壓力的突然釋放引起的，沸騰作用是導(dǎo)致金沉淀的關(guān)鍵因素。成礦期(Ⅱb)中的包裹體中幾乎沒(méi)有出現(xiàn)CO2，只有H2O溶液包裹體，溫度范圍跨度較大186℃～368℃，而氫氧同位素研究表明本期流體可能有大氣降水的混入，同時(shí)也顯示流體在沸騰之前可能發(fā)生過(guò)大面積不同程度的混合。晚期的流體依然非常發(fā)育，常以次生包裹體的形式灌入成礦早期和成礦期的石英中，但是個(gè)體都較小，均一溫度較低，表明成礦過(guò)程已經(jīng)到達(dá)晚期。

5.2 成礦流體與成礦物質(zhì)來(lái)源

前人在成礦流體來(lái)源的問(wèn)題上，一直存在較大的爭(zhēng)議。由圖4可見，李永剛等[6]所測(cè)得數(shù)據(jù)δD相對(duì)較高，落入簡(jiǎn)單混合區(qū)域內(nèi)，所以認(rèn)為流體來(lái)源于巖漿水和少量大氣降水的混合，而Trumbull et al.[2]所測(cè)得數(shù)據(jù)δD相對(duì)較低，不在簡(jiǎn)單混合區(qū)間內(nèi)，所以認(rèn)為成礦流體主要來(lái)源于深部經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈水巖反應(yīng)的大氣降水。本次試驗(yàn)所得δD的值覆蓋了兩者的范圍，根據(jù)數(shù)據(jù)的特征結(jié)合沸騰現(xiàn)象，筆者等認(rèn)為成礦流體主要來(lái)自巖漿水，但是先后經(jīng)歷了不同程度的混合和沸騰過(guò)程(圖8)。但也有研究人員將這種低的δD值解釋為后期流體的混染，因?yàn)樵诎w的分析中很難將原生和次生的包裹體區(qū)分開來(lái)，尤其是這種群體分析的實(shí)驗(yàn)[27]。本次氫氧同位素的研究樣品均采自主成礦期的石英，并采用250℃預(yù)先對(duì)次生和晚期包裹體進(jìn)行了爆裂清洗，盡量避免了次生和晚期包裹體的影響。

圖8 安家營(yíng)子金礦成礦模式簡(jiǎn)圖Fig.8 Metallogenic model chart of Anjiayingzi gold depoist

綜上，安家營(yíng)子金礦主成礦期的流體主要來(lái)巖漿水，但經(jīng)歷了不同程度的天水混合以及沸騰作用。

根據(jù)硫同位素分析結(jié)果，可以判斷安家營(yíng)子金礦的硫具有深源硫的特征，與典型的中溫石英脈型金礦一致(0～10‰)，這樣的硫同位素特征可能并不能簡(jiǎn)單地用于源區(qū)示蹤，而更可能反映出不同來(lái)源和沉淀過(guò)程中氧逸度、溫度、pH值等因素的綜合作用[23]，但是這里筆者結(jié)合流體氫氧同位素的測(cè)試結(jié)果，認(rèn)為流體主要來(lái)自巖漿水和部分大氣降水的混合，成礦物質(zhì)可能主要來(lái)自巖漿。

5.3 成礦機(jī)理

安家營(yíng)子金礦的成礦時(shí)代為132～138 Ma[5]，該時(shí)期喀喇沁變質(zhì)核雜巖正處在快速隆升時(shí)期[12]，區(qū)內(nèi)伸展構(gòu)造較為發(fā)育，而且由于核部隆升及大量花崗巖的侵入，為成礦提供非常有利的條件。隨著巖漿的侵位，釋放出含礦的巖漿熱液，并沿著斷裂向淺部運(yùn)移(圖8)。由于安家營(yíng)子金礦位于變質(zhì)核雜巖核部，區(qū)內(nèi)受到強(qiáng)烈的伸展作用以及較高的地溫梯度，所以大氣降水向深部的滲透作用較強(qiáng)，在斷裂中與成礦流體發(fā)生了混合作用，且混合程度不一(X≈0.1～0.5)，造成了成礦流體中氫氧同位素沿著簡(jiǎn)單混合曲線向大氣降水方向漂移。而后混合流體繼續(xù)沿著斷裂淺部運(yùn)移，并在適合位置發(fā)生減壓沸騰，且沸騰的程度較高(F大多集中在0.01～0.001之間)，致使揮發(fā)分大面積逃逸，尤其是CO2和H2S的丟失，破壞了成礦流體中的酸堿平衡，促使硫金絡(luò)合物大量分解，引起了金的沉淀[29-31]。所以壓力降低引起的沸騰作用可能是安家營(yíng)子金礦沉淀的主要原因。

6 結(jié)論

1)安家營(yíng)子金礦流體包裹體主要有三類：富CO2包裹體、CO2- H2O包裹體和H2O溶液包裹體。

2)安家營(yíng)子金礦成礦早期(Ⅰ)為中—高溫、富含CO2、低鹽度的CO2- H2O - NaCl體系，到主成礦期(Ⅱa)為中—高溫、含少量CO2、低鹽度的CO2- H2O - NaCl體系，且在該階段流體發(fā)生了不混溶；主成礦期(Ⅱb)為低溫、低鹽度、不含CO2的H2O - NaCl體系。

3)氫氧同位素研究表明，安家營(yíng)子金礦成礦流體主要來(lái)自深部巖漿水，流體先后受到不同程度的天水混合以及沸騰作用；硫同位素研究表明成礦物質(zhì)來(lái)自深部，結(jié)合流體的巖漿來(lái)源，認(rèn)為成礦物質(zhì)主要來(lái)自巖漿。

4)壓力降低引起的沸騰作用可能是安家營(yíng)子金礦金沉淀的主要原因，溫度的影響不是很大。

致謝：野外地質(zhì)工作得到赤峰金蟾礦業(yè)有限公司眾多領(lǐng)導(dǎo)和員工的大力支持，中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所田明君博士共同參與野外工作及樣品分析測(cè)試，論文評(píng)審專家給予了很好的建議和具體修改意見，在此一并深表感謝。