川西丹巴美河金矿流体包裹体的研究及其地质意义

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1、精品论文推荐川西丹巴美河金矿流体包裹体的研究及其地质意义张锋 王根厚 万永平 李元庆中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京市（100083）E-mail:cugbzf 摘要:川西丹巴美河金矿为一特大石英脉型金矿。其样品中的流体包裹体类型主要有液相包 裹体、气相包裹体、纯 CO2 包裹体和含液相 Co2 的流体包裹体，通过对各类流体包裹体的温 度、盐度、密度、压力等物理化学参数的分析研究表明：（1）美河金矿为一中温热液型矿 床；(2)原始成矿流体发生不混容分离的温度约为 329398，其平均盐度为 3.4wtNaCl， 密度为 0.5380.686g/cm3，压力为 12.110626.2

2、106 帕；成矿后期流体包裹体的均一 温度为 257298，此时流体的平均盐度为 4.46wtNaCl，密度为 0.7560.822g/cm3， 压力为 4.31068.0106 帕。总体上反映了成矿流体的演化从较高压力、较低盐度、较 低密度向较低压力、较高盐度、较高密度转变；（3）原始流体成分主要为 H2oCo2NaCl 体系，此外可能含有 N2、CH4 等挥发组分；（4）据不同类型包裹体共生组合及流体演化特征, 认为流体的不混溶性分离是导致该石英脉型金矿中大量金沉淀的主要原因。关键词: 美河金矿； 流体包裹体； 均一温度； 成矿流体（一） 引言川西丹巴美河金矿位于被地质界称之为中国“地质百

3、慕大”2的松潘甘孜造山带的 腹地丹巴县境内。美河金矿是目前该区发现的一个特大石英脉型金矿,该金矿的发现是该地 区地质找矿工作的一个重大突破；对于美河金矿成因的研究对该区地质作用和成矿作用具有 重大的意义。本文主要研究美河金矿流体包裹体的特征及其地质意义。（二） 矿床基本地质特征丹巴美河金矿位于丹巴县城北西独狼沟地区（图 1）。矿区出露地层有泥盆纪危关群灰 色中薄砂质板岩，其中夹有透镜状石英脉，厚约 24cm，长约 0.31 米；危关组板岩夹二 云片岩和危关组二云石英片岩。其中二云石英片岩为灰色细粒变晶鳞片结构，片状条带状构 造；主要矿物为，黑云母、白云母、石英等，其中黑云母和白云母含量约为 5

4、0，石英含 量约为 30，其它约 20；此外在二云石英片岩中夹有变质后期析出的石英细脉。矿区出 露的岩体主要是闪长岩体，主要分布于矿体的西侧，主要组成矿物为长石和角闪石，其中角 闪石的黑色长柱状，长约 38mm，含量约 35；长石主要为斜长石，灰白色，自形程度较 高，两组解理，约 25mm，含量约 40；其它矿物约 25。矿区的东面是一条长 1000 多米，宽 2030 米的伟晶岩脉，其向两端逐渐尖灭。伟晶岩 脉的产状为 23555。伟晶岩的主要组成矿物为石英，白云母和斜长石等，石英为白色 粒状，颗粒大小为 12cm；白云母无色片状，大小 0.52cm 居多；此外在该伟晶岩中发育 有结晶完好的

5、电气石，黑色三棱柱状，长 23cm。通过 1:2000 矿区地质填图及工程揭露发现美河金矿的主矿体石英脉是一个巨大的石英 脉透镜体，主要有以下依据：1、在 C 中段石英脉有 4050 米宽，而向上约 80 多米处的 A、B 中段的脉体仅有 2030 米宽。2、通过坑道调查，在 A、B 中段垂直于脉体下方约 60 米处的坑道 PD5（穿脉）中石英 脉的宽度仅有 16.4 米。3、在距 A、B 中段垂直高度约 180 米处的坑道 PD3（垂直脉体方向）中，石英脉仅有 586 米。1矿脉 2伟晶岩脉 3石英脉 4闪长岩体 6泥盆纪危关组图 1 美河金矿矿区地质简图综上可见美河金矿的主体是一透镜体，但

6、是通过填图和石英脉的追索发现，该透镜体向北东方向逐渐尖灭，而向南东方向由于时间和自然条件等因素的制约而没能追索到头。（三 ）川西丹巴美河金矿流体包裹体的研究1、样品及测试条件本文所研究的 6 个样品均采自矿脉 C 中断的剖面上，样品新鲜，具有较好的代表性。 包裹体显微测温采用英国产 Linkam THMSG600 型冷热台,温度范围为-180+600。测温时, 设置的温度变化速率一般为 2030/min,在相变点温度附近,温度变化速率设置 1/min。2、流体包裹体的类型及其特征 本次研究的样品中普遍发育气液两相包裹体、气相包裹体、纯 CO2 包裹体和含液态 CO2的三相包裹体四类原生包裹体。

7、其中气液两相包裹体主要约占 61，充填度 F（FL/（LV）8,L 为包裹体中的液体体积；V 为包裹体中的气体体积）大多数为 8090；其 在石英中大量分布，个体微小，本文所研究的该类包裹体大部分为 410m。包裹体形状 不规则，多为椭球形，似球形，梭形、锥形等（照片 1）；气相包裹体多呈线状分布，含量 约为 17，充填度 F1040，大小多数为 48m，形状不规则多为椭球形和似球形（照片 2）；纯 CO2 包裹体约占 15，充填度 F0，多数呈线状分布，还有部分呈群状分布， 其大小 68m，形状不规则多为近椭球形和似球形(照片 3)；含液态 CO2 的三相包裹体含 量约占 7，随机分布，流体

8、包裹体中 CO2 的含量为 6590，其个体较大 818m，形 状不规则（照片 4）。照片 1 气液包裹体照片 2 富气包裹体照片 3 纯 CO2 包裹体照片 4 含液态 CO2 的三相包裹体3、流体包裹体的显微测温3.1、气液流体包裹体该类流体包裹体发育在各个样品中，所占数量多，但是个体多小于 4m，充填度较大， 所测的流体包裹体中的充填度以 90者居多；在显微测温过程中先以 30/min 快速冷冻至-80，再缓慢升温，测得气液流体包裹体的冰点温度为-4.6-0.5，峰值为-3-2（图 2）。 根据 Hall 等（1998）提出的 H2ONaCl 体系盐度冰点公1：23W0.001.78Tm

9、0.0442Tm 0.000557Tm(1)式中，W 为 NaCl 的重量百分数，表示为 wtNaCl，Tm 为冰点温度（）。利用上面的盐度公式计算得出该气液流体包裹体的盐度为 0.887.31wtNaCl，峰值为3.394.96wtNaCl，平均盐度为 4.46wtNaCl；继续升温，达到均一状态（所测的气液包 裹体都是均一到了液态），测得气液流体包裹体的均一温度范围为 120398，峰值为 250300，所测数据在该范围内主要集中在 257298（图 3）。252015包裹体个数1050-0.5 -1.5 -2.5 -3.5-4.5温度161412包 裹 体 个 数108642015020

10、0250300350400温度 图 2 气液包裹体冰点温度正态分布图图 3 气液包裹体均一温度正态分布图3.2、气相包裹体该类包裹体在样品中主要是呈线状分布的原生包裹体，气体成分占包裹体总体积的 7090 ，冷冻法测得冰点温度为 1.6 2.7 ，用公式(1) 计算出包裹体盐度为 2.74 4.49wt%NaCl，其平均盐度为 3.4wtNaCl，该类包裹体的盐度和气液流体包裹体的盐度基 本相同，由此判断它们是同一期热液作用形成的包裹体。均一法测温都是均一到气态，均一 温度主要集中在 329398的范围之间，平均温度为 368.8。该类包裹体在冷冻过程中几 乎都变成了含液态 CO2 的三相包裹

11、体，由此判定该类气相包裹体中的气体成分主要为 CO2 气体。3.3、纯 CO2 包裹体该类包裹体在样品中也是主要为原生包裹体，包裹体形状多为不规则形，大小（直径） 主要为 68m，个别能达到 1216m。均一法测温几乎在 2529的温度范围内包裹 体都均一到液态 CO2，这个温度低于 CO2 的临界温度 31.1，表明包裹体中的 CO2 中含有 CH4、N2 等挥发性组分。此外，在测试过程中发现一些包裹体在常温下为纯液相的流体包裹 体，当温度降低到 0以下时在包裹体的中心出现一个气泡，当温度升高到 718时气泡 消失，重新均一到液态，经分析这类包裹体也是 CO2 包裹体。3.4、含液态 CO2

12、 的三相包裹体含液态 CO2 的三相包裹体，由于该类包裹体中可能含有 CH4 等成分而使其颜色变得深 暗，使得气体 CO2、液态 CO2 和水溶液三者之间的界线模糊。用冷冻法测得 CO2 三相点温 度为-58-57,略低于纯 CO2 三相点温度(-566),这表明包裹体中除含 CO2 外,尚有 CH4、 N2 等挥发性组分。逐渐温度升高,测得 CO2 笼合物的融化温度为+8.6+9.1。通过查 CO2 笼合物熔化温度和盐度关系表2得出这类流体包裹体的盐度为 1.812.77wtNaCl，平均盐 度为 2.04wtNaCl。该类包裹体的完全均一温度为 342362。通过对以上各类流体包裹体测温数

13、据的统计和分析结果得出，四川美河金矿成矿流体的 均一温度主要为 257298和 329398。在 257298范围内的流体包裹体主要都是充 填度 F70 的气液包裹体，在 329398范围内的流体包裹体主要是气相包裹体和含液态CO2 的三相包裹体，其充填度 F 都小于或等于 50。流体包裹体从液相型的流体包裹体、气相型的流体包裹体到含液态 CO2 的三相包裹体，其盐度逐渐降低，总体上，美河金矿流 体包裹体的盐度比较低，主要为 1.814.96wtNaCl。4、含矿流体密度及成矿压力的估算 根据各类包裹体的测温数据及推算的盐度,利用公式法3,即=a+bt+ct2a=0993531+8721471

14、0-3s-24397510-5s2 b=71165210-5-5220810-5s+12665610-6s2 c= -3499710-6+21212410-7s-4523210-9s2上面公式中：为盐水溶液密度,单位为 g/cm3，t 为均一温度，单位为；s 为盐度,单位为%。计算出气液相包裹体（盐度 s=130wtNaCl）类的密度主要为：0.7560.822g/cm3； 气相流体包裹体的密度为 0.5380.686 g/cm3。对于气液包裹体和气相包裹体均一时压力可利用包裹体的均一温度和包裹体流体的盐 度值在 NaClH2O 体系的 T相图3上通过投点（图 4）得到：气液包裹体均一到液态时

15、图 4 NaClH20 体系的 T相图（据 Bischoff 等，1991 略改）的压力约为 4.31068.0106 帕，气相包裹体均一时的压力约为 12.110626.2106 帕。 对于纯 CO2 包裹体，其密度应用 Touret（1979）3公式计算，计算公式如下：=0.4683+0.001441（31.35-T）+0.1318（31.35T）1/3 式中的为流体密度（g/cm3），t 为 CO2 包裹体均一到 CO2 液态时的温度（），因此把纯 CO2 包裹体的均一温度 2529代入上式得到纯 CO2 包裹体的密度为 0.6300.703g/cm3。 通过查表8得，其均一压力为 6.

16、391066.99106 帕。该密度值同气液流体包裹体的密度相比其略低于气液流体包裹体的密度。根据2 包裹体和气液两相包裹体的平均密度,利用等溶线相交法3,估算出含2 三 相包裹体形成压力的平均值为 102106(图 5 中的点),该压力基本代表成矿流体的真 实捕获压力。因为该类包裹体代表尚未发生不混容分离的原始成矿流体。上述各类包裹体均一法测定所获得的温度数据不是代表包裹体被捕获时的真实温度,而 是反映成矿温度的下限值。因此,利用均一温度所获得的压力资料只是反映成矿压力的最小 值。并且由上面的数据可知该金矿为中温低压热液型金矿。（四）结果与讨论矿石中不同类型流体包裹体的普遍产出和共生组合反映

17、了含矿流体复杂的地质演化过 程45。根据上文对各类型流体包裹体的测温及各个物理化学参数的研究，得出川西丹巴美 河金矿的原始成矿流体主要为 NaClH20CO2 体系，其中可能混有 CH4、N2 等挥发图 5H2O 和 CO2 体系联合 PT 图解（据 Roedder and Bodnar，1980）图中数字为密度性组分；并且该成矿流体为同一期侵入的热液。依据主要有：一是该石英脉矿体样品中所有 类型的流体包裹体为同期共生的原生包裹体，各石英矿物中流体包裹体群几乎没有相互穿插 的现象；二是包裹体的测温结果显示，具有相同充填度的流体包裹体其均一温度基本相同； 三是各类流体包裹体的盐度均较低且差值较小

18、。而具有高充填度（F70）的液相流体包裹 体的均一温度相对较低，主要温度范围为 257298，其盐度和密度相对与其它类型的流 体包裹体均略高，其压力较其它类型（主要气相包裹体）低。具有低充填度（F50）的流 体包裹体的均一温度相对较高，主要温度范围集中在 329398，包裹体类型为气相流体 包裹体和含液态 CO2 的三相包裹体，其盐度和密度较液相的包裹体低，但其压力较大。由 此证明原始的成矿流体主要为 NaClH2OCO2 体系，该体系在 330390时由于温度和 压力不断降低从而使得原始组分相对均一的流体发生不混容分离，先分离出相对低密度的挥发性高的 CO2H2O 组分（主要为气相流体包裹体

19、和纯 CO2 包裹体）；而含有液态 CO2 的三相包裹体则为原始未分离的成矿流体。有研究资料6表明,流体的不混溶作用可使几乎所有盐 类分馏到富 H2O 的流体相中，即为剩下的密度相对较高的不易挥发的流体主要为 NaclH2O 体系的液相流体包裹体，推测含矿流体发生大规模的不混溶作用与主成矿作用在时间上基本 一致，也就是说在流体发生大规模不混容分离后，由于 CO2 和一些挥发组分（如 CH4 等） 的出溶，导致流体的 PH 值升高，从而导致了原有体系的化学平衡遭到破坏，使得金属矿物 大量沉淀7。根据液相流体包裹体的均一温度集中在 257298的范围之内，因此判断该金 矿的成矿温度应该以这一温度范

20、围为下限，以原始成矿流体发生不混容分离时的温度范围329398为上限，即成矿温度大概在 300左右。（五）结论美河金矿成矿条件及流体性质（1）川西美河金矿的成矿温度范围在 257398之间为一中温热液型金矿。主要发育 有液相流体包裹体、气相流体包裹体、纯 CO2 相流体包裹体和含液态 CO2 的三相包裹体；（2）丹巴美河金矿的原始成矿流体为一低盐度的三元体系，即 NaClH20CO2 体系； 此外可能含有 CH4、N2 等挥发组。（3）原始成矿流体发生不混容分离的均一温度为 329398，为美河金矿发生成矿作用的上限温度，其平均盐度为 3.4wtNaCl，密度为 0.5380.686g/cm3

21、，压力为 12.110626.2106 帕；成矿后期流体包裹体的均一温度为 257298，即美河金矿成矿温度的下 限温度，成矿流体的平均盐度为 4.46wtNaCl，密度为 0.7560.822g/cm3，压力为 4.31068.0106 帕。总体上反映了成矿流体的演化从较高压力、较低盐度、较低密度向较低 压力、较高盐度、较高密度转变。（5）成矿流体的不混容分离作用可能是导致金沉淀的主要原因。（六）地质意义川西丹巴美河金矿为一中温热液型石英脉型金矿，其成矿流体为低盐度、低密度的 NaClH20CO2 体系；金矿样品中气液流体包裹体、气相流体包裹体、纯 CO2 包裹体和含液态 CO2 的三相包裹

22、体共存的现象，说明了该金矿中的金是在同期流体的分异过程中沉淀富集而 成的。美河金矿样品中流体包裹体的这些特征不仅对美河金矿成因模式的研究与建立有重要 价值，而且对于矿区的外围找矿工作也有一定的指导意义。参考文献1 卢焕章，范宏瑞等，流体包裹体，科学出版社，2004，P18，201225，232240，4454492 许志琴，侯立伟等，中国松潘甘孜造山带的过程，北京：地质出版社，1992，715.3 刘斌，沈昆，流体包裹体热力学，地质出版社，19994 吕古贤，林文蔚，郭涛等，金矿成矿过程中构造应力转变与热液浓缩稀释作用J.地学前缘，2001，8（4）：253-2645 徐九华，玲珑金矿床成矿流

23、体的物理化学J.矿床地质，1992，11（3）：2212326 Bowers TS,Helgeson HC.calculation of the thermodynamic and geochemical consequences of non-ideal mixing in the system. NaCl H2OCO2.on phase relation in geologic system :Metermorphic equilibria at high pressures and temperatures J .America Mineralogist .1983.68:1059-10

24、757 韦延光，王建国，邓军等，山东谢家沟金矿流体包裹体研究及其地质意义，现代地质，2005 年，第19 卷 第 2 期：8 张文淮，陈紫英等，流体包裹体地质学，地质出版社, 1998，72156Study on the Fluid inclusions from Meihe gold deposit inDanba, western province and its significanceFeng ZhangGenhou WangYongping Wan Yuanqing LiSchool of Earth Sciences and Mineral Resources,China Unin

25、ersity of Geosciences in Beijing(100083)ABSTRACTThe type of the fluid inclusions in Meihe gold deposit of western Sichuan province are gaseouse and aqueous fluid inclusions, gaseous predominant fluid inclusions,pure CO2 gaseous fluid inclusions and three phases containing aqueous Co2 fluid inclusion

26、s. By analyzing the temperature,salinity,density and pressure of the fluid inclusions, it is indicated that (1) this gold deposit is an epithermal deposit.;(2) the temperature of the original mineralization fluid occursdepartment ranged from 329 to 398,the average salinity is about 3.4wtNaCl,the den

27、sity isfrom 0.538 g/cm3 to 0.686 g/cm3and the pressure ranged from 12.1106pa to 26.2106pa; and at the mineralization stage ,the fluid inclusions homogenous temperature ranged from 257 to298 ,the average salinity is 4.46wtNaCl the density is from 0.756 g/cm3 to 0.822 g/cm3and the pressure ranged from

28、4.3106pa to 8.0106pa;on the whole,the fluid of the mineralizationevolution is from the high pressure ,low salinity and low density to the low pressure ,high salinity and high density;(3) the component of the original mineralization fluid system is H2oCo2 NaCl,also may be contain some volatile gaseou

29、s like N2、CH4 etl;(4)the assemblage of differentfluid inclusions and the evolution of the fluid show that immiscibility is the key element for mineralization.Key words:Meihe gold deposit; fluid inclusion; homogenous temperature; mineralization fluid作者简介：张锋(1981.7 ),男,中国地质大学（北京）地球科学与资源学院在读硕士研究 生,从事区域构造研究。