甘肃省鹿儿坝金矿流体包裹体研究:对流体演化和成矿机制的探讨

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.111

现代地质 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (06): 1576-1586.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.111

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甘肃省鹿儿坝金矿流体包裹体研究:对流体演化和成矿机制的探讨

常铭¹^,²^,³(), 刘家军¹^,²(), 杨永春¹^,², 翟德高¹^,², 周淑敏⁴, 王建平¹^,²

1.中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京 100083
2.中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院,北京 100083
3.中国地质调查局牡丹江自然资源综合调查中心,黑龙江牡丹江 157000
4.青海大学地质工程系,青海西宁 810016

收稿日期:2021-07-11 修回日期:2021-10-20 出版日期:2021-12-10 发布日期:2022-02-14
通讯作者: 刘家军
作者简介:刘家军,男,教授,博士生导师,1963年出生,矿物学、岩石学、矿床学专业,从事矿床学研究与教学工作。Email: liujiajun@cugb.edu.cn。
常铭,男,博士,1992年出生,矿物学、岩石学、矿床学专业,主要从事矿床学与矿床地球化学研究。Email: 384530325@qq.com。
基金资助:
国家自然科学重点基金项目(41730426);国家自然科学重点基金项目(41030423);中国地质调查局地质调查工作项目(1212011220924)

Fluid Inclusion Study of the Lu'erba Au Deposit in Gansu Province: Discussion on Fluid Evolution and Metallogenic Mechanism

CHANG Ming¹^,²^,³(), LIU Jiajun¹^,²(), YANG Yongchun¹^,², ZHAI Degao¹^,², ZHOU Shuming⁴, WANG Jianping¹^,²

1. State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China
2. School of Earth Science and Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China
3. Mudanjiang Natural Resources Comprehensive Survey Center of China Geological Survey, Mudanjiang, Heilongjiang 157000, China
4. Department of Geological Engineering, Qinghai University, Xining, Qinghai 810016, China

Received:2021-07-11 Revised:2021-10-20 Online:2021-12-10 Published:2022-02-14
Contact: LIU Jiajun

摘要/Abstract

摘要：

西秦岭地区矿产丰富,金资源储量巨大。国内学者对于该区域的众多金矿床开展了大量成矿流体性质及来源的研究工作,但是并没有形成统一的认识;此外,西秦岭礼(县)—岷(县)成矿带,合作—鹿儿坝—崖湾金、汞、锑多金属成矿亚带的成矿流体研究工作比较薄弱。鹿儿坝金矿床为该成矿带的一个代表性金矿床,其赋存于三叠统浊积岩建造中,属于微细粒浸染型金矿。主成矿阶段热液石英脉及方解石脉中流体包裹体主要为H₂O气液两相包裹体,少见纯气相包裹体、纯液相包裹体、CO₂-H₂O三相包裹体。包裹体均一温度范围为81~247 ℃,盐度范围为1.23%~10.98%。流体包裹体气相成分以水为主,还有少量的CH₄、CO₂、H₂等。氢、氧同位素实验数据表明,流体中δD_V-SMOW值变化范围为-84.4‰~-96.0‰、δ¹⁸O值的变化范围为-4.20‰~6.45‰,表明成矿流体来源并非单一,可能为岩浆水与大气降水混合来源。此外,构造体制的转换造成流体沸腾,导致了大规模金等物质沉淀、聚集、成矿。

关键词: 鹿儿坝金矿, 流体包裹体, 成矿流体, 激光拉曼光谱, 氢、氧同位素

Abstract:

The western Qinling Mountains is rich in mineral resources with huge gold reserves. Chinese scholars have carried out a lot of studies on the properties and sources of ore-forming fluids in many Au deposits in the region, but there is no unified view on it. In addition, research on ore-forming fluids in the Lixian-Minxian gold belt, Hezuo-Lu'erba-Yawan Au-Hg-Sb polymetallic ore sub-belt in the region is relatively weak. The Lu'erba is a typical Au deposit hosted by Middle Triassic turbidite in the ore belt. Fluid inclusions in the main mineralization stage (calcite-quartz veins) are dominated by H₂O-rich vapor-liquid inclusions, with minor pure vapor inclusions, liquid inclusions, and CO₂-H₂O three-phase inclusions. Homogenization temperatures of the fluid inclusions range from 81 to 247 ℃, with salinities varying from 1.23% to 10.98%. Vapor phases are mainly composed of H₂O, with minor of CH₄, CO₂, and H₂. The δD_V-SMOW values of the ore-forming fluids are from -84.4‰ to -96.0‰, and δ¹⁸O values are from -4.20‰ to 6.45‰, indicative of magmatic-meteoric fluid mixing. The structural transition may have led to ore-fluid boiling, resulting in extensive gold precipitation.

Key words: Lu'erba Au deposit, fluid inclusion, ore-forming fluid, laser Ramam spectrum, hydrogen and oxygen isotopes

中图分类号:

P618.51

常铭, 刘家军, 杨永春, 翟德高, 周淑敏, 王建平. 甘肃省鹿儿坝金矿流体包裹体研究:对流体演化和成矿机制的探讨[J]. 现代地质, 2021, 35(06): 1576-1586.

CHANG Ming, LIU Jiajun, YANG Yongchun, ZHAI Degao, ZHOU Shuming, WANG Jianping. Fluid Inclusion Study of the Lu'erba Au Deposit in Gansu Province: Discussion on Fluid Evolution and Metallogenic Mechanism[J]. Geoscience, 2021, 35(06): 1576-1586.

图/表 11

图1 鹿儿坝金矿床地质图(据鹿儿坝金矿公司提供的资料,略有修改) 1.中三叠统第三岩组第一岩性段粉砂质板岩;2.中三叠统第三岩组第二岩性段板岩+砂岩;3.中三叠统第三岩组第二岩性段砂岩+板岩;4.中三叠统第三岩组第二岩性段板岩;5.中三叠统第三岩组第二岩性段砂岩;6.中三叠统第三岩组第三岩性段;7.第四系;8.逆断层;9.平移断层;10.地质界线;11.金矿体及其编号;12.探槽位置;13.钻孔位置;14.地层产状(°)

Fig.1 Geological map of the Lu’erba Au deposit (modified from Lu’erba Gold Company)

图2 鹿儿坝金矿矿石及矿体特征 (a) (b)鹿儿坝金矿Ⅱ号矿带呈浸染状构造的矿石;(c) (d)鹿儿坝金矿Ⅱ号矿带平硐中矿体与围岩的接触过渡部位,围岩呈浸染状矿化

Fig.2 Photos showing the characteristics of the Lu’erba Au ore

图3 鹿儿坝金矿床中的矿石结构显微照片 (a)它形自然金分布在黄铁矿内部,反射光;(b)黄铁矿与毒砂呈共生边结构产出,反射光;(c)毒砂交代黄铁矿的交代结构,反射光;(d)黄铁矿的压碎结构,反射光;(e)黄铁矿的草莓状结构,反射光;(f)毒砂呈星散状构造产出,反射光。Au.自然金;Py.黄铁矿;Apy.毒砂

Fig.3 Thin-section micrographs of the Lu’erba Au ore textures

图4 鹿儿坝金矿矿石(方解石)中流体包裹体岩相学特征 (a)单一相包裹体; (b)H2O两相包裹体;(c)CO2两相包裹体;(d)同一视域下捕获的流体包裹体组合;(e)CO2三相包裹体。FIA.流体包裹体组合

Fig.4 Petrographic characteristics of fluid inclusions in calcite from the Lu’erba Au deposit

表1 鹿儿坝金矿流体包裹体均一温度及盐度数据

Table 1 Homogenization temperature and salinity of vapor-liquid inclusions from the Lu’erba Au deposit

样号	寄主矿物	阶段	成因类型	数量	大小/μm	气液比/%	均一温度/℃	盐度/%
07LEB-2-2	方解石	Ⅱ	原生	14	3~50	5~40	130~247(166.71)	1.23~8.00(4.39)
07LEB-1	方解石	Ⅲ	原生	13	4~25	5~20	81~161(121.46)	2.74~9.21(5.85)
07LEB-2	方解石	Ⅲ	原生	15	4~12	10~25	111~173(134.60)	3.55~10.98(6.60)

图5 鹿儿坝金矿床流体包裹均一温度、盐度直方图 (a)(b)07LEB2-2中的包裹体均一温度、盐度直方图;(c)(d)07LEB-1中的包裹体均一温度、盐度直方图;(e)(f)07LEB-2中的包裹体均一温度、盐度直方图

Fig.5 Histograms of homogenization temperatures and salinities of fluid inclusions from the Lu’erba Au deposit

表2 鹿儿坝金矿流体包裹体密度和成矿压力、深度

Table 2 Density, trapping pressure and depth data of fluid inclusions from the Lu’erba Au deposit

样号	密度/(g/cm³)	成矿压力/MPa	成矿深度/km
07LEB-2-2	0.82~0.99(0.92)	29.91~64.72(42.86)	1.00~2.16(1.43)
07LEB-1	0.94~1.01(0.98)	21.32~43.37(32.64)	0.71~1.45(1.09)
07LEB-2	0.94~1.00(0.98)	29.64~47.87(36.21)	0.99~1.60(1.21)

图6 鹿儿坝金矿床流体包裹激光拉曼光谱图(红色箭头指向测点位置) (a) (b) 07LEB-8中的流体包裹体及对应的激光拉曼光谱图;(c) 07LEB-1中的流体包裹体及对应的激光拉曼光谱图

Fig.6 Raman spectra of fluid inclusions from the Lu’erba Au deposit (red arrow point to the measurement position)

表3 鹿儿坝金矿床样品氢、氧同位素组成

Table 3 Oxygen and hydrogen isotopic data of samples from the Lu’erba Au deposit

序号	统一编号	样品原号	岩石/矿物	检测结果					资料来源
序号	统一编号	样品原号	岩石/矿物	δ¹⁸O_V-SMOW/‰	δ¹⁸O_流体/‰		δD_V-SMOW/‰		资料来源
1	06LEB	1-1	方解石	17.42		5.89	-96.0	本文
2	06LEB	1-2	方解石	17.98		6.45	-85.0	本文
3	23826	073	石英	20.20		2.63	-84.4	文献[17]
4	23827	093	石英	17.40		-0.17	-89.1	文献[17]
5	23828	096	石英	18.40		0.83	-87.7	文献[17]
6	23829	S-3	毒砂	-4.20		-4.20	-86.8	文献[17]

图7 鹿儿坝金矿床成矿流体δ18O-δDV-SMOW图解(底图据文献[21])

Fig.7 δ18O-δDV-SMOW plot of the Lu’erba Au ore-forming fluids (base map after ref.[21])

图8 Ⅱ、Ⅲ阶段水-岩氢氧同位素交换演化曲线(底图据文献[22]) Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V分别为大气降水在150 ℃、200 ℃、250 ℃、300 ℃、350 ℃时与围岩发生交换时同位素的理想演化曲线,Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ分别为岩浆水在150 ℃、250 ℃、300 ℃时与围岩发生交换时同位素的理想演化曲线;紫色虚线为方解石样品和石英样品的分布趋势

Fig.8 Water-rock hydrogen-oxygen isotopic exchange evolutionary curves at stage Ⅱ and Ⅲ (base map after ref.[22])

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甘肃省鹿儿坝金矿流体包裹体研究:对流体演化和成矿机制的探讨

Fluid Inclusion Study of the Lu'erba Au Deposit in Gansu Province: Discussion on Fluid Evolution and Metallogenic Mechanism

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