矿物中流体包裹体地球化学
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发布时间：2022-05-24 17:17
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时间：2023-10-22 20:40
一、流体包裹体类型、分布、形状及大小
1.包裹体类型
收集到的资料表明，广西热水沉积矿床中流体包裹体类型以液体包裹体为主，其气液比一般为2%～10%，少数可达20%，如金牙、浪全金矿，乐梅、泗顶、东桃铅锌矿，三江、古潭重晶石矿，但在大厂锡多金属矿床中，虽然包裹体也以液体包裹体为主，但气液比较大，多为20%～40%。次为纯液体包裹体，在高龙金矿、鸡笼顶铜多金属矿及佛子冲铅锌矿均以这类包裹体为主，而两相液体包裹体次之，另在一些矿区也有少量纯液体包裹体，如金牙金矿、东桃铅锌矿、长坡-铜坑锡多金属矿。此外，少数矿区还见有少量含NaCl子矿物的多相包裹体及含液相CO2的三相包裹体，两者在金牙及长坡-铜坑矿区均见及，并在长坡-铜坑矿区还见少量气体包裹体，其气液比可达60%～80%。
2.包裹体形状、大小及分布
总体看包裹体较发育且细小，主要呈星散状、面形或群状或线状分布。单个包裹体形状为不规则状、长条形、椭圆形及浑圆形，少量为负晶形。其大小一般为3～10μm，如高龙、金牙金矿，泗顶、乐梅、东桃、佛子冲铅锌矿，鸡笼顶铜多金属矿，长坡-铜坑及龙头山锡多金属矿，而在三江及古潭重晶石矿包裹体更小，多为1～3μm，但在一些矿区也有少量包裹体较大，可达15～40μm，甚至60μm，如大福楼、高龙、金牙及鸡笼顶矿区所见。
二、成矿温度
成矿温度是控制成矿作用的主要物理化学条件之一。本书对成矿温度的研究主要是应用矿物包裹体的均一法测温结果，配合矿物中包裹体的爆裂温度，进而综合分析该类矿床的成矿温度特征。
已收集到的24个矿区矿床成矿温度资料列于表5-17。综合均一温度及爆裂温度数据，可以将该类矿床的成矿温度划分为3个区间:①360～450℃的高温区;②250～370℃的中高温区;③105～280℃的中低温区。由表5-17可以看出，在高温区的矿床主要为大厂矿田的长坡-铜坑矿床、龙头山100号矿体及大福楼22号矿体，还有钦甲锡铜矿及鹰阳关铁矿。很明显，与锡矿化有关的矿床成矿温度较高，且这种锡矿化主要表现为锡石的形成，而不是锡的硫化物或锡的硫盐矿物的形成。据刘月星等(1985)的研究，在长坡-铜坑矿床，无论锡石或石英其包裹体均一温度均可达450℃，其沸腾包裹体的均一温度，石英为360℃、400℃，锡石为380℃;在大福楼矿区，锡石中包裹体的均一温度达420℃，石英中包裹体的均一温度高达620℃，其石英的沸腾包裹体均一温度为450℃;龙头山矿区锡石的包裹体均一温度达380℃，石英中包裹体的均一温度达400℃。其石英的沸腾包裹体均一温度为380℃，均反映出高温成矿的特点。李荫清等(1989)在研究大厂锡矿的成矿流体后也指出，流体普遍而强烈沸腾时期是锡石沉淀的高峰期。可见他们的结论是一致的。这一成矿温度主要反映出矿区中第一成矿阶段即锡石-石英-(毒砂)成矿阶段锡石形成温度的特点。此外，在钦甲锡铜矿，其锡石的爆裂温度为450℃，磁铁矿爆裂温度为315℃，也表明锡石形成温度较高。而鹰阳关铁矿区镜铁矿的爆裂温度达390℃，这是与火山作用密切有关的富铁矿体中的镜铁矿，实际上，矿区附近细碧岩及凝灰岩中的磁铁矿爆裂温磁铁矿爆裂温度也达360～420℃(广西冶金地质271队，1976)，表明铁矿物的形成温度也较高。据此可以推论，在热水沉积矿床中氧化物型的金属矿物(如锡石、铁矿物)形成温度主要在高温区，虽然在锡石-硫化物阶段也是锡石的重要成矿时期，但锡石形成温度主要在320～380℃，表明仍是在中高温区。在中高温区的矿床主要有鸡笼顶铜多金属
表5-17 广西部分热水沉积矿床的成矿温度
①王正云等.1993.桂东南金(银)矿床成矿条件及远景预测研究。
②刘月星等.1985.广西大厂矿田锡石硫化物矿床气液包裹体特征及其找矿意义研究。矿、牛塘界、大明山钨矿、下雷锰矿及金矿床，这些矿床在主成矿阶段的成矿温度属中高温区，而在主成矿阶段的中晚期成矿温度下降为120～250℃的中低温度。其余重晶石矿床、铅锌矿床及汞矿床的成矿温度均属中低温范围，一般为105～280℃，这些矿床的矿化富集位置一般距热水喷流中心较远，尤其重晶石矿更是产于远离喷流中心的水体边部或浅部，喷流热水经过了一定距离的运移，并与海水发生了混合，因此其沉淀成矿时温度一般较低。
上述区内热水沉积矿床成矿温度的特征，支持了涂光炽先生(1989)提出的热水沉积矿床温度为“70～350℃或更高”的观点。
三、成矿流体盐度
广西部分热水沉积矿床流体包裹体的盐度列于表5-18。由表可知，广西热水沉积矿床的流体包裹体盐度有如下一些特征:
表5-18 广西部分热水沉积矿床中流体包裹体盐度及流体成分类型
注:括号中盐度值为平均值。
①王正云等.1993.桂东南金(银)矿床成矿条件及远景预测研究。
②刘月星等.1985.广西大厂矿田锡石硫化物矿床气液包裹体特征及其找矿意义研究。
1)广西热水沉积矿床流体包裹体的盐度(wNaCl)范围较宽，为0.3%～40%，属低到高盐度流体。
2)位于丹池裂陷槽中的锡多金属矿床，其流体包裹体盐度最高，一般为中—高盐度流体。以大厂矿田为代表，其中的长坡-铜坑、龙头山及大福楼矿床的含子矿物多相包裹体盐度最高，达31%～40%;3个矿区的液体包裹体(其气相比为20%～40%)的盐度也较高，长坡-铜坑矿为1.42%～17.2%，大福楼矿为2.38%～8.98%，为低—中等盐度流体?。
3)大瑶山西侧的桂中—桂北地区，在重晶石矿床或铅锌-黄铁矿-重晶石矿床中，其流体包裹体盐度变化较大，一般为8.2%～22.7%，平均为14.0%左右。如乐梅铅锌矿床的后期方解石中包裹体盐度为9.5%～22.7%，平均为14.4%(张振贤等，1989)，大瑶山西侧中、南部铅锌矿流体包裹体盐度为8.2%～14.49%(袁少平等，1989)，泗顶铅锌矿流体包裹体盐度为11.4%(杨楚雄，1983;引自陈毓川等，1995)。这一盐度值与福建永安热水沉积型重晶石矿的包裹体盐度值(14%，涂光炽等，1987)相近，反映这类矿床流体包裹体的盐度一般为14%左右，属中等盐度。与密西西比河谷型铅锌矿床中包裹体的盐度有一定差异，后者包裹体盐度较高，一般大于15%(卢焕章等，2004)。
4)钦防裂陷槽中的铅锌多金属矿床，其流体包裹体盐度小于10%，为0.3%～8.2%，流体盐度较低，远低于密西西比河谷型铅锌矿床中流体包裹体的盐度，属低盐度流体。
5)隆林-百色裂陷槽中金矿床流体包裹体的盐度也小于10%，一般为1.2%～7.2%。流体盐度也较低，但主成矿期流体盐度多高于淡水盐度(＜1%)及海水盐度(3.2%)。我国黔西南地区赋存于沉积岩中金矿床的流体包裹体盐度为1%～7%(何立贤等，1993)。卢焕章等(2004)指出，美国卡林型金矿床中流体包裹体的盐度为0.5%～18%，但大多为4%～6%。这反映出该类微细浸染型金矿床流体包裹体的盐度相似，属低盐度流体。
6)在同一矿区，流体盐度与温度有关，随着成矿阶段由早到晚，温度由高到低，成矿流体盐度也逐渐降低。刘月星等通过对大厂矿田长坡-铜坑矿床流体包裹体盐度的研究后得知，均一温度为400℃的包裹体盐度为15.7%，均一温度为380℃的包裹体盐度为14.9%，均一温度为300℃的包裹体盐度为4.7%～9.18%，表明长坡-铜坑矿床气液包裹体的盐度随着温度降低而降低。
据上述作者得出如下认识:①广西热水沉积矿床成矿流体盐度范围较宽，既有高盐度流体，也有中等盐度及低盐度流体;②不同矿化类型，其成矿流体盐度不同;③不同地质环境下产出的矿体其成矿流体盐度不同;④成矿流体盐度与温度有关，一般成矿温度高者流体盐度相对较高，反之亦然。
四、成矿流体成分
据广西部分热水沉积型矿床中流体包裹体成分分析结果推断成矿流体成分的类型，见表5-18。由表5-18可知:
1)各矿区成矿流体中阳离子主要为Na+、Ca2+，少部分矿区K+含量也较高，如长坡-铜坑、大福楼、古立及高龙等矿区，总体可以认为成矿流体的阳离子一般为Na+、Ca2+、K+，也有少数矿区Mg2+也较高。各矿区成矿流体中阴离子主要为SO2-4、Cl-，少数矿区F-含量也较高，如高龙及金牙金矿、长坡-铜坑锡多金属矿;还有少数矿区HCO-3含量也较高，如古立铅锌矿及浪全金矿。因此，广西热水沉积型矿床成矿流体成分的类型总体上应为SO2-4-Ca2+-Cl--Na+型，部分矿区F-、K+、Mg2+含量较高，成矿流体类型为SO2-4-Ca2++(Mg2+)-Cl-+(F-)-Na++(K+)型。
2)气相成分中除H2O外，主要以CO2含量较高为特征，多为富CO2气体的成矿流体。CO2含量较高，表明成矿流体中可能有浅部循环的地下水的加入，这些CO2可能来自于碳酸盐岩地层。
3)各矿化类型矿床的流体成分中，SO2-4均较高。Кононов(1983)据对现代热水系统的研究指出，含SO2-4的热水温度为200～300℃，矿化度在10～100mg/L，而高温和高矿化度的热水中SO2-4将不稳定(涂光炽，1988)。对比表5-18资料可知，除大厂地区矿床外，其余矿区的温度处于中高温区，盐度为中低盐度，相应矿区流体成分中的SO2-4含量较高，与Кононов所指出的特征相似。
在大厂地区，包括长坡-铜坑、巴力-龙头山及大福楼等锡多金属矿床，如前所述，其成矿早期温度较高，是360～450℃的高温区，相应成矿流体盐度也高，达31%～40%，但这时主要为锡石-石英-(毒砂)成矿阶段，锡主要以氧化物锡石的形式沉淀析出，表明成矿流体中S2-的浓度或SO2-4的浓度很低。只是到了锡石-硫化物阶段，成矿温度为250～370℃，流体盐度为中等或中低盐度，而这种条件与Кононов所指条件又相似，因而成矿流体中SO2-4较稳定，此时成矿流体中S2-含量(包裹体成分中以SO2-4表示)较高，有利于硫化物的形成。由上述可知，在中高温度及中等或中低盐度的成矿流体中，SO2-4较稳定，成矿流体具含较高SO2-4的特征。
上述流体成分特征表明，区内热水沉积型矿床的成矿流体以SO2-4-Ca2+-Cl--Na+型为特征，这也反映出由大气降水为主形成的深循环地下热水的成分特征，而某些矿床成矿流体中的K+、F-含量较高则可能与岩浆热水的混入有关。
五、成矿流体的氢、氧同位素组成
广西部分热水沉积矿床流体包裹体中水的氢、氧同位素组成见表5-19及图5-27。
1.铅锌矿、重晶石矿床流体包裹体氢、氧同位素组成
铅锌矿、铅锌黄铁重晶石矿及铜多金属矿(如佛子冲、东桃、泗顶、乐梅、盘龙、古立、鸡笼顶等矿床)的氢、氧同位素值投影点均靠近大气降水线，有的投影点就在大气降水线上，而且在佛子冲、东桃、乐梅、泗顶矿区的闪锌矿本身就是区内的有用金属矿物，同时又具有矿物本身与包裹体水无氢、氧同位素交换的特点，因此，这些矿区闪锌矿中包裹体水的氢、氧同位素组成基本可代表矿床形成时成矿流体的氢、氧同位素组成。由此可以认为，这类矿化的成矿流体主要是由大气降水渗入地下深处形成的深循环地下热水组成。由图5-27还可看出其中有些矿区(如古立、盘龙、乐梅)矿物包裹体水的氢、氧同位素值投影点偏向于海水平均值，因此推测成矿流体中有不同程度的海水混入。卢焕章等(1990)指出，密西西比河谷型铅锌矿床成矿流体的δD值为-5～-35，δ18OH2O值为+0.04～-3，其在包裹体水的δD-δ18O关系图上的投影点更接近海水平均值及大气降水线。Kesler等(1997)通过对Appalachians地区密西西比河谷型(MVT)矿床中流体包裹体的氢、氧同位素研究后认为，成矿流体是以海水为主组成，但这种海水已是一种变化了的海水:或发生了蒸发作用，或是海水与围岩发生了反应，或是海水与有机质发生了反应。可以看出，区内热水沉积型铅锌多金属矿床成矿流体的氢、氧同位素组成与MVT型仍有一定差别，从而反映其成矿流体来源上的不同。
表5-19 广西部分热水沉积矿床中流体包裹体的氢、氧同位素组成
①王正云等.1993.桂东南金(银)矿床成矿条件及远景预测研究。
图5-27 广西部分热水沉积矿床矿物包裹体水的δD-δ18O关系(原图引自涂光炽等，1984，图中序号同表5-19)
广西热水沉积矿床成矿作用及找矿评价
2.金矿床成矿流体氢、氧同位素组成
1)高龙金矿及金牙金矿的黄铁矿为主要载金矿物，同样具有主矿物与包裹体水无氢、氧同位素交换的特点，因此，黄铁矿包裹体水中的氢、氧同位素组成基本可代表成矿时热液的氢、氧同位素组成。从两矿区黄铁矿包裹体水的氢、氧同位素投影点接近大气降水线、但不在大气降水线上可看出，成矿流体主要由大气降水构成，但混有其他来源的水。
2)在高龙、浪全金矿，每一矿床中成矿热水的δD值变化范围很小，而δ18OH2O变化范围较大，国家辉等(1992)认为这是雨水来源的地下热水的特征，而δ18OH2O变化范围大又反映出两个矿区石英中包裹体水具“氧同位素漂移”特征。其δD与δ18OH2O值的投影点较分散，有的落于原生岩浆水附近，浪全金矿更有一个投影点落于原生岩浆水区，据此推测地下水中可能混有少量岩浆水。
3)金牙金矿石英中包裹体水的δD值变化范围很小，较为均一，δ18OH2O值变化范围亦很小，也很均一，说明石英中包裹体水的来源具一致性。同时石英中包裹体水的δD和δ18OH2O值稍具正相关关系，具同生水特征。一般认为，同生水常与围岩发生同位素交换，致使其氢、氧同位素组成发生变化(国家辉等，1992)。
根据上述分析推测，广西热水沉积型金矿的成矿流体主要是由大气降水的深循环地下热水组成，并混有部分海水、同生沉积水或岩浆水。
3.锡多金属矿床流体包裹体氢、氧同位素组成
锡多金属矿床(长坡-铜坑、龙头山、大福楼)包裹体水的氢、氧同位素投影点都离岩浆水区较远，除个别样品外，亦不在变质水区，因此，其成矿流体一般应与岩浆水及变质水无关。其中3个样品的δD值都低于-100，张理刚等(1995)指出，如果成矿流体δD值低于-90，尤其低于-100时，对于一般高中温热液体系而言，通常可推断主要是大气降水成因。据此推测，该类矿床成矿流体主要是来自大气降水的深循环地下热水。但是这些投影点又远离大气降水线，表现出明显的“氧同位素漂移特征”，张理刚等(1995)指出，热液水氧同位素“漂移”是大气降水热液的普遍特征。这种氧同位素漂移可能是大气降水与岩石中的氧发生了氧同位素交换。因此，推测该类矿床的成矿流体主要是来自大气降水的深循环地下热水，并混有同生沉积水(建造水)。
综合上述不同矿化类型成矿流体氢、氧同位素组成的研究可以认为，广西热水沉积矿床的成矿流体主要由大气降水渗入地下深处形成的深循环地下热水组成，在不同矿区可能有海水、同生沉积水(建造水)或岩浆水的混入。
