成矿流体的气相和液相成分特征

发布网友 发布时间：2022-04-26 09:09

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热心网友 时间：2022-06-26 10:45

为了研究成矿流体的物质组成，采集了含金石英脉、含金糜棱岩和变质分异石英脉，并对其中的石英流体包裹体进行气相和液相成分分析。首先把单矿物石英粉碎至0.25～0.5mm，过筛后在双目镜下挑纯。包裹体液相和气体成分分析由中国矿物资源探查研究中心测试。采用加热爆裂法提取气体，将清洗干净的样品放入石英管内，逐渐升温到100℃抽真空，待分析管内真空度为6×10^－6Pa以下测定，以1℃/3s的速度升温到500℃进行气体成分分析。液相成分分析是先把清洗干净的样品放入石英管中，500℃爆裂15min，冷却后加5mL水，超声振荡10min，用离子色谱测定。分析结果分别列于表5－2和表5－3。

表5－2 德兴地区金矿石英包裹体气相成分分析结果mol%/g

表5－3 德兴地区金矿石英包裹体液相成分分析结果10^－6

一、包裹体气相成分分析

采集金山金矿9件样品、花桥金矿、上洛金矿和*石金矿各1件样品，共12件石英样品进行流体包裹体气相成分测试(表5－2)，包裹体取样温度为100～500℃。由表可知，不管是含金石英脉、含金糜棱岩，还是变质分异的石英流体包裹体，其在气相成分上大致相同。H₂O含量高达87.16～93.06mol%/g;CO₂含量为0.774～11.356mol%/g;CH₄含量为0.123～1.014mol%/g;C₂H₆含量为0.037～1.168mol%/g;N₂含量为0.15～0.86mol%/g。总的来说，成矿流体气相成分以H₂O，CO₂，CH₄等为主，并且含有较高的N₂和Ar组分，说明成矿流体为深部来源的变质流体。CO₂，CH₄，C₂H₆含量较高，而O₂含量很少，指示成矿环境为相对低氧的还原环境。

由表5－4可以看出，变质分异流体CO₂/(CH₄+C₂H₆+CO)比值为1.22，形成含金糜棱岩的流体CO₂/(CH₄+C₂H₆+CO)比值为1.33，而形成含金石英脉的流体中CO₂/(CH₄+C₂H₆+CO)比值为0.93～30.92，说明流体－岩石相互作用过程中流体所处环境的氧化性质有增加的趋势。

表5－4 德兴地区金矿石英包裹体成分特征值

构造环境对成矿物理化学条件的影响主要通过流体的压力来实现，流体中CO₂/H₂O是一个比较重要的参数。在不同的应力条件下，构造差异应力越大，流体的压力也越大，而CO₂在水中的溶解度随着压力的增加而增加。徐九华等(1998)在研究小秦岭文峪－东闯金矿的成矿压力时，认为从挤压构造环境到拉张构造环境，随着成矿流体压力的减小，CO₂/H₂O比值逐渐降低。由表5－4可以看出，金山金矿从变质分异产生的流体，由形成含金糜棱岩的流体到形成含金石英脉的流体，形成含金石英脉的流体的CO₂/H₂O(0.01～0.13)变化最大，变质分异产生的流体的CO₂/H₂O(0.041)次之，形成含金糜棱岩的流体CO₂/H₂O(0.037)最小。这与利用K⁺/Na⁺和F^－/C1^－得出的结论有些差异(下文将予以阐述)。这种差异的出现可能与岩石糜棱岩化过程中，CO₂与C反应生成CO，C与H₂O反应生成CH₄和C₂H₆有关，消耗了体系中大量的CO₂，从而生成较多的CH₄和C₂H₆。这与包裹体分析结果是一致的。

二、包裹体液相成分分析

表5－3为前面所述12件石英样品的流体包裹体液相成分测试结果。由表可知，形成含金石英脉的流体、形成含金糜棱岩和变质分异产生的流体在液相成分上也大致相同。包裹体溶液中阳离子主要是Na⁺和K⁺及Ca²⁺，Mg²⁺次之，以富Na⁺为特征。阴离子成分主要为SO^2－₄，F^－，C1^－，其中以SO^2－₄为主，C1^－次之，但C1^－的含量也较高，而F^－的含量则明显低于SO^2－₄和C1^－。具有SO^2－₄＞C1^－＞F^－的特点。

由表5－4可以看出，除了样品J08和J15外，3种不同类型石英流体包裹体中的K⁺/Na⁺均小于l，并且由变质分异产生的流体，经形成含金糜棱岩的流体，到形成含金石英脉的流体，K⁺/Na⁺和F^－/C1^－逐渐减小，而Ca²⁺/K⁺逐渐增加。这与徐九华等(1998)研究山东招掖金矿带的结果一致。吕古贤(1993)认为，温度对于Na⁺和Cl^－的摩尔活度影响不大，但压力的降低有助于Na⁺和Cl^－活度的提高。相反，K⁺和F^－对温度比较敏感，且温度增高反而提高它们的活度。这就是说，压力降低有利于降低Na⁺的活度，而不利于K⁺活度的提高。流体中F^－/C1^－和K⁺/Na⁺的差别正是反映了构造环境对成矿物理化学条件的控制作用，说明成矿作用过程中流体的压力逐渐降低。流体包裹体中卤素挥发分含量的特点排除了盆地卤水或者建造水参与成矿作用的可能性。

从表5－2至表5－4可以看出，德兴地区不同金矿床石英流体包裹体的气相和液相成分各有特点:在上洛金矿和*石金矿均检测出F^－，然而在金山金矿和花桥金矿F^－则低于检测限。在金山金矿，流体包裹体的液相成分具有SO^2－₄＞Cl^－＞F^－的特点，而在花桥、*石和上洛等以石英脉为主的金矿，则有Cl^－＞SO^2－₄＞F^－的特点。对阳离子来说，在花桥、*石和上洛等以石英脉为主的金矿中，没有检测出Mg²⁺。在金山金矿则有K⁺＞Ca²⁺＞Mg²⁺的特点。石英流体包裹体的成分具有H₂O－CO₂的特点。

McCuaigetal.(1998)对世界上脉状金矿流体包裹体的研究揭示，脉状金矿的成矿流体主要由H₂O－CO₂±CH₄±N₂±H₂S组成，流体的盐度一般＜6%，且Na＞Ca≥K≥Mg，不含子矿物。其中的流体包裹体可以分为4种类型:①两相或者三相H₂O－CO₂流体包裹体;②富CO₂流体包裹体，含有一定量的CH₄和少量的H₂O;③两相(气相+液相)的H₂O流体包裹体;④高盐度的水溶液流体包裹体。他们认为②、③类流体包裹体是①类流体包裹体不混溶的结果，而①类包裹体则代表了原始的成矿流体，即造山型金矿的成矿流体为CO₂－H₂O类型的流体。在流体运移过程中，不断同含碳的围岩发生水－岩反应，导致流体中的CO₂/CH₄比值不断变化。Hagemann et al.(1993)认为次绿片岩相脉状金矿的流体包裹体以H₂O－CO₂为主，具有低至中等盐度，但是一些次绿片岩相脉状矿床的流体包裹体的盐度变化较大，一般为0～22%，这些特点与金山金矿成矿流体包裹体的特点一致。