吕拾零，程顺有，朱赖民，郭波，李海明，王正良，寇 婷

(1.西北大学大陆动力学国家重点实验室，陕西西安 710069;2.西北大学地质学系，陕西西安 710069;3.河南地质调查院，河南 郑州 450001)

马鞍桥金矿床成矿流体特征研究

吕拾零1.2，程顺有1.2，朱赖民1.2，郭波3，李海明1.2，王正良1.2，寇 婷1

(1.西北大学大陆动力学国家重点实验室，陕西西安 710069;2.西北大学地质学系，陕西西安 710069;3.河南地质调查院，河南 郑州 450001)

马鞍桥金矿床产于西秦岭造山带商丹断裂带南缘的E－W脆－韧性剪切带中，矿床空间定位和矿体展布受脆－韧性剪切带控。选择马鞍桥金矿床矿石、地层岩石和二长花岗斑岩的代表性样品，针对性地开展碳－氧和氢－氧同位素分析测试。研究结果证明:成矿早阶段和主阶段成矿流体以变质热液或地层改造热液为主，而晚阶段则主要为大气降水。马鞍桥金矿床矿化地质特征和同位素地球化学组成为广义的类卡林型金矿床或属介于造山型和卡林型金矿床之间的过渡类型。

马鞍桥金矿床;成矿流体;矿床成因;卡林－类卡林型金矿床

西秦岭是我国最大的卡林型－类卡林型金矿省。在西秦岭地区，已确定为类卡林型金矿床的矿区可见煌斑岩和其他类型的脉岩，而在卡林型金矿床矿区缺乏具有规模的岩浆侵入体［1］。商丹缝合带以南的金矿床，如甘肃阳山和陕西八卦庙等类卡林型矿床分布有较多的花岗斑岩脉。成矿流体研究对认识矿床特征、成因、解释成矿热液来源具有重要的理论意义，而且对于指导矿床的预测和勘查具有科学价值［2］［3］。

1 区域地质概况

马鞍桥金矿床位于龙门山——大巴山断裂与三门峡——宝丰断裂之间的秦岭地块靠近商丹缝合带(如图1)，距商丹缝合带南缘4～6 km。该区域基本构造格局是在印支主造山期沿两缝合带(商丹缝合带和勉略缝合带)碰撞造山构造基础上，以现今秦岭南界巴山弧形断裂及东西延展为主推覆滑脱界面构成巨型多层次逆冲推覆构造系［4］。

2 矿床地质特征

马鞍桥大型金矿床位于秦岭南、北板块的俯冲对接带的商丹断裂带附近的商丹弧前沉积楔形体中，矿区地处秦岭褶皱系北秦岭加里东褶皱带与礼县－柞水海西褶皱带接触带南侧。区域属南秦岭海西褶皱带北缘，形成复杂的多层次滑脱构造体系。在该断裂带南侧有一条近E－W向展布的板房子－小王涧断裂带，其EW两端有与商丹断裂带汇合之势，中生代的造山过程，特别是燕山造山作用，使本区卷入小王涧－板房子复式向斜内，马鞍桥金矿即位于这两条区域性断裂带之间的脆－韧性剪切带内(如图2)。该脆－韧性剪切带是区内最主要的控矿构造。

图1 西秦岭构造格架和金矿床分布(根据文献［1］修改)

图2 马鞍桥金矿床地质简图

矿石结构较复杂，以半自形、自形粒状为主，并发育有交代、交代残余、碎裂充填等结构。矿石构造最典型的是黄铁矿、磁黄铁矿呈微细粒星点浸染状或沿蚀变千枚岩的千枚理呈微细浸染状，也有团块状、角砾状、网脉状和细脉状构造(如图3)。不少矿石保留了明显的韧性变形结构，如S－C组构、旋转碎斑与云母鱼构造、拉伸线理、石英的变形纹、压力影和核幔构造等。

矿石的矿物成分较复杂，已查明达55种之多，金属矿物主要为黄铁矿、磁黄铁矿，其次为毒砂，少见方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、辉锑矿和自然金等，非金属矿物主要有石英、绢云母、铁白云石、黑云母，其次为方解石、钠长石、菱铁矿、绿泥石、高岭石、白云母、透闪石等。研究表明，上述这些矿物有沉积、区域变质和动热变质成因，也有后期热液成因的。不少同一类矿物具有复杂的多期多世代、多成因特征。矿石的化学成分亦反映出既有原岩成分又有热液带入的成分。

图3 黄铁矿的典型构造

在含矿层位有矿体产出的地段，围岩均已发生热液蚀变，矿石即为破碎蚀变岩、蚀变千枚岩和蚀变碳质片岩，其中有少许含Au石英细脉、网脉分布。马鞍桥金矿床围岩蚀变主要有硅化、绢云母化、黄铁矿化、碳酸盐化与绿泥石化等，其中硅化、绢云母化、黄铁矿化分布广，与金矿化关系密切。

3 成矿流体地球化学

本文选择马鞍桥金矿床矿石地层岩石和二长花岗斑岩的代表性样品有针对性地开展了碳－氧和氢－氧等同位素分析测试，另外系统收集了前人关于不同阶段成矿流体的有关数据。

3.1 碳－氧同位素

不同碳储库之间的δ13C差别较大，使碳同位素成为示踪成矿流体来源的重要手段之一。马鞍桥金矿床含矿带岩、矿石中有机质含量高，一般有机碳含量为0.11% ～0.62% ，部分高达 1.99‰ ～ 2.18‰［5］，含炭千枚岩中甚至发育碳质夹层，显然当含矿岩系遭受变形改造和变质时，有机质分解可产生δ13C值较低的CO2或CH4;含矿地层岩石中大理岩发生去碳酸盐化作用时，碳酸盐的溶蚀和运移导致大量CO2从碳酸盐地层中释放出来并进入流体系统，释放出的CO2应具有较高的δ13C值。因此，由表1可知有机碳的加入可以降低马鞍桥金矿床成矿流体的δ13C，使流体δ13C值介于海相碳酸盐与其它碳储库之间［6］。

与碳同位素相对应，马鞍桥金矿床地层岩石、矿化岩及矿石δ18OSMOW值变化于6.71‰ ～16.2‰之间，且主体分布于14.4‰～16.2‰之间，与低级变质作用的千枚岩或片岩的δ18O值(11‰～13‰)相类同。主矿体中变质分异石英脉体的 δ18OSMOW值为 14.1‰ ～15.3‰(见表 1)，明显高于正常花岗质岩石的 δ18OSMOW值(7‰ ～10‰)［7］，而与浅变质岩中石英的 δ18OSMOW值(13‰ ～15‰)［8］相近似，暗示变质作用而非花岗岩浆作用是成矿的主要因素。

综上所述，马鞍桥金矿床碳－氧同位素特征显示，成矿流体绝非岩浆或地幔流体，而应来自地壳物质的改造或变质，且海相碳酸盐地层和有机质是不可缺少的源区物质成分;上泥盆统桐峪寺组可能是马鞍桥金矿成矿流体中碳的主要来源。

3.2 氢－氧同位素分析

矿区内石英和方解石中流体包裹体的类型多样。据室温下不同主矿物中流体包裹体的相态、加热状态下的性状及产状特征，划分为原生和次生两种成因类型及气液两相包裹体、含CO2三相包裹体和富(纯)CO2相包裹体三种物理状态类型。

气液两相包裹体(NaCl－H2O型)约占包裹体总数的5%～10%左右，主要为气液两相，有(H2O+NaCl)(液相)和H2O气相组成，以液相为主，气相体积百分比约为5% ～15%，包裹体形态为椭圆形、长条形和不规则状。对样品(W－3、W－8)中的15个气液两相包裹体进行了温度测试，利用盐度计算公式得到相应的气液两相包裹体的盐度值，结果马鞍桥金矿区的气液两相包裹体的盐度w(NaCl)为6.3～8.9%，平均为8.0%。根据流体包裹体的均一温度和流体盐度，利用计算流体压力的经验公式:P=P0Th/T0(式中P0=219+2 620w，T0=374+920w)，求得包裹体的流体压力在37.8 ～46.2MPa之间，平均为 41.7Mpa。

含CO2三相包裹体(CO2－H2O－NaCl型)，约占包裹体总数的10%～25%，只有50%左右的含CO2三相包裹体在室温下呈三相，由CO2(气相)+CO2(液相)+(H2O+NaCl)(液相)组成。气相CO2包裹体常有晃动现象，CO2相体积分数在50% ～70%之间，气相的CO2约占 CO2相的10% ～20%;含CO2三相包裹体的形态多为椭圆形，长条形，方型和不规则形，包裹体长轴长在10～15μm。该类型包裹体分布均匀，且常与富CO2相伴生，多为原生包裹体。对样品(W－3、W－8、W－6)中的38个三相包裹体进行了温度测试，其中含CO2三相。根据盐度计算公式计算出该类型包裹体水溶液的盐度为w(NaCl)为2.2% ～7.8%之间，平均为4.3%。利用经验公式:P=(219+2 620w)Th/(374+920w)得到该类型包裹体的形成压力为51.2～78.2MPa。

富(纯)CO2相包裹体约占包裹体总数的70% ～80%，几乎都是 CO2充填，多数在室温下为两相(气相 CO2+液相CO2)，中间有小气泡活动，包裹体形态为椭圆形、方形、长条形和不规则形;长轴长为5～15μm，分布较均匀，原生和次生包裹体都存在。对样品(W－3、W－8、W－6、E－5)中的35个包裹体进行了温度测试，该类型包裹体的初熔温度TmCO2为 －57.6℃ ～ －58.2℃，平均为 －57.9℃;部分均一温度 Th-CO2为 14.5℃ ～26.2℃，平均为 21.4℃。

其包裹体中气相成分有 CO2、H2O、CH4、N2等成分，CH4、N2等成分的存在说明了马鞍桥成矿环境为弱还原环境。用马鞍桥金矿床流体特征与造山型矿床流体特征对比，就流体的物理化学性质来说，造山型矿床流体从早到晚，流体作用的温度降低，压力降低，氧化性增强，盐度降低，H2O/CO2之比增高，(K+Na)/(Mg+Ca)增高，F/Cl增高，D18O‰降低。根据马鞍桥包裹体的均一温度及盐度利用经验公式，计算出的马鞍桥流体密度在0.8～0.9 g/cm－3之间，其成矿压力在37.8～78.2MPa之间，后又根据经验公式得到其成矿深度在4.8～7.2 km之间，说明马鞍桥金矿床成矿流体兼具造山型和卡林型地球化学特征。

表1 马鞍桥金矿床碳－氧同位素组成

马鞍桥金矿床成矿流体的δ18O水及δD值(见表2)。从成矿前阶段、成矿主阶段到成矿晚阶段热液水的δ18O及δD值表现出逐渐降低的趋势(10.60→－9.87‰);热液水的δD值也有逐渐降低的趋势( －61.00→ －94.90‰)［9］。成矿早阶段矿石δ18O数据均较高，投点落入岩浆水范围的右侧或变质水范围内;主阶段投入盆地建造水范围内或其边缘，氢氧同位素组成与蜜歇根盆地和阿尔伯塔盆地地层水的同位素组成相似(如图4)，暗示该阶段流体主要来自盆地沉积建造水;晚阶段投点靠近大气降水线。从图4可以看出，从成矿早阶段和成矿主阶段成矿流体以变质热液或地层改造热液为主、晚阶段则主要为大气降水。从早成矿阶段、主成矿阶段至晚成矿阶段，大气降水混入量依次增多，与成矿深度变浅，围岩压力降低，流体系统开放程度增大，导致大气降水混入量增多的地质事实相吻合。

表2 马鞍桥金矿床流体包裹体氢－氧同位素组成

图4 马鞍桥金矿床成矿流体的δ18O及δD组成图解(底图据文献［10］)

根据以上成矿流体物理化学参数表明的物理化学条件为中低温热液特点，中低盐度，中低压力的环境。由此可知，马鞍桥金矿床成矿流体来源于碳酸盐地层或相似岩石建造的变质或改造脱水作用。从成矿前阶段、主阶段到晚阶段，成矿流体的δ18O及δD值表现出逐渐降低的趋势，成矿早阶段和主阶段成矿流体以变质热液或地层改造热液为主，而晚阶段则主要为大气降水。

4 结论

马鞍桥金矿床成矿与秦岭造山带印支晚期转入陆内俯冲、陆壳推覆叠置变质变形等为特点的陆内造山作用有关。陆内俯冲作用形成其初始成矿流体应为变质流体。成矿流体系统来自赋矿地层或相似岩性组合的改造或变质脱水作用，从早到晚、从深到浅，成矿流体系统的大气降水热液混入量增多，晚阶段流体系统以大气降水热液为主。

马鞍桥金矿床部分矿化特征与卡林型金矿床相似，可划为广义的类卡林型金矿床，但与其又有特点上的不同，具造山型或属介于造山型和卡林型金矿床之间的过渡类型。因此，马鞍桥属广义的类卡林型金矿床，或属介于造山型和卡林型金矿床之间的过渡类型。

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Study on Ore－forming Fluid Characteristics of Ma’anqiao Gold Deposit

LV Shi－ling1.2，CHENG Shun －you1.2，ZHU Lai－min1.2，GUO bo3，LI Hai－ming1.2，WANG Zheng －liang1.2，KOU Ting
(1.State Key Laboratory of Continental Dynamics，Northwest University，Xi’an 710069，Shaanxi;2.Department of Geology，Northwest University，Xi’an 710069，Shaanxi;3.Henan Institute of Geological Survey，Zhengzhou 450001，Henan)

The gold space and ore －body distribution of Ma’anqiao gold deposit，which is produced in the east－west trending brittle－ductile shearing deformation zone to the southern margin of the Shangdan fault zone in the Western Qinling O-rogenic Belt，are controlled by the brittle－ductile shearing zone.Conducting the carbon－oxygen isotopes and the hydrogenoxygen isotopes analysis test which representative samples choose in the strata rocks、ores and monzonitic granitic porphyry from the Ma’anqiao gold deposit.Furthermore，the hydrogen and oxygen isotopes study of the ore －forming fluids shows that the main ore－forming fluid is metamorphic or strata transformation hydrothermal in the early and main ore forming stages，while it is meteoric water in the late stage.The mineralization characteristics and the isotopic compositions of the Ma’anqiao gold deposit is similar to generalized Carlin－like－type or a transitional type between orogenic and Carlin－type gold deposit.

Ma’anqiao gold deposit;ore－forming fluid;ore genesis;Carlin－type and Carlin－like－type gold deposit

P618.501

A

1004－1184(2012)03－0223－04

2011－12－28

西北大学大陆动力学国家重点实验室科技部专项经费资助项目(BJ0813317);西北大学地质学基地学生创新基金专项经费资助项目(XDCX07－16)

吕拾零(1986－)，女，黑龙江齐齐哈尔人，在读硕士研究生，主攻方向:固体地球物理及地质矿产。