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西藏布东拉金矿床浅成低温热液成矿作用:来自流体包裹体和H-O 同位素的证据*

2021-05-19李光明李文昌张景华李佑国张智林黄瀚霄欧阳渊张腾蛟

矿床地质 2021年2期
关键词:盐度黄铁矿石英

刘 洪,李光明,李文昌,张景华**,李佑国,张智林,黄瀚霄,欧阳渊,张腾蛟

(1 成都理工大学地球科学学院,四川成都 610059;2 中国地质调查局成都地质调查中心西南地质科技创新中心,四川成都 610081;3 西藏自治区地质矿产勘查开发局第五地质大队,青海格尔木 816000)

拉萨地块(LS)北以班公湖-怒江结合带(BNSZ)为界(图1a),南以印度河-雅鲁藏布结合带(YZSZ)为界(潘桂棠等, 2006; 杨经绥等, 2007; 许志琴等,2013;Xu et al.,2015),并被狮泉河-纳木措湖蛇绿岩混杂带(SNSZ)和洛巴堆-米拉山断裂带(LMF)分割为北拉萨地块(NL)、中拉萨地块(CL)和南拉萨地块(SL)3 个次级单元(Zhu et al., 2008; Pan et al., 2012;Ding et al.,2017)。该区经历了中生代拉萨-羌塘碰撞和新特提斯洋壳岩石圈的北向俯冲到新生代早期的印度-欧亚大陆碰撞(Yin, 2006; Shi et al., 2008;Mo et al., 2008; Zhang et al., 2015; Xu et al., 2015;Wu et al., 2016),因而广泛发育中-新生代岩浆岩及与岩浆活动有关的Cu-Mo-Au-Fe-Pb-Zn 矿床(Huang et al., 2010; Hou et al., 2015a, b; Wang et al.,2015a, b; Zheng, 2015; 刘洪等, 2016; 2019a; 2019b;2019c; 2021; Huang et al., 2019; Lang et al., 2020;)。中拉萨地块中存在着一系列与晚白垩世(约90 Ma)碰撞型岩浆岩有关的铜金多金属矿床(点)(图1a~c),如尕尔穷、嘎拉勒、拔拉扎、色布塔、布东拉、安门弄勒、天宫尼勒、扎嘎日、支弄勒、江拉昂宗等(余红霞等, 2011; 王保弟等, 2013; 黄瀚霄等, 2013;刘洪等, 2015; 2017; 高顺宝, 2016; Ouyang et al.,2017;张志等, Dai et al., 2016; 2017; Liu et al., 2018;王欣欣等,2021),显示该地区具有寻找与晚白垩世中酸性岩浆作用相关的铜金多金属矿床的潜力。

布东拉金矿床位于西藏仲巴县与改则县相邻处(E84°20′,N31°42′),是西藏自治区地质矿产勘查开发局第五地质大队在区域化探异常检查中发现和评价的金矿床,目前,该矿床获得金资源量约6 t,规模上属于中型岩金矿床,且具有进一步勘查发现更大规模矿体的潜力。该矿床的金矿体呈脉状、透镜体状产于北西向次级断裂带中,矿石类型主要为石英脉型和蚀变岩型。该矿床尚未开展系统的研究工作,如能对该矿床开展深入研究,对丰富中拉萨地块的矿床类型,完善区域成矿规律都具有重要的意义。本文在详细的野外地质调查的基础上,对各类石英脉类型和期次进行了仔细的梳理,对各种石英脉中流体包裹体的温压参数、成分和H-O 同位素组成进行了系统的测定和研究,并利用这些数据探讨了该金矿的成矿流体性质和演化过程。这些研究成果有助于确定布东拉金矿的成因机制,对下一步找矿勘查以及区域成矿规律的总结完善也具有重要的意义。

图1 青藏高原大地构造简图(a,据刘洪等,2019d修改)、班公湖-怒江成矿带地质简图(b,据唐菊兴等,2014;刘洪等,2017;2018 修改)和布东拉地区区域地质矿产简图(c)Fig.1 Tectonic map of theTibetan Plateau(a,modified after Liu et al.,2019d)and geological map of Bangong Co-Nujiang metallogenic belt(b,modified after Tang et al.,2014;Liu et al.,2017;2018),and regional geological and mineral map of Budongla area(c)

1 地质概况

1.1 地质背景

布东拉金矿床位于中拉萨地块西段,北邻狮泉河—纳木错蛇绿岩混杂带(图1a、b)。该地区出露地层较为简单,主要为中生界(图1c),包括下白垩统多尼组、则弄群,上二叠统下拉组等。其中,多尼组以砂岩为主,含灰岩夹层,则弄群岩性为中酸性火山岩和火山碎屑岩,下拉组岩性主要为灰岩。区域构造活动强烈,其主要表现形式为褶皱和断裂。褶皱以紧闭和中常褶皱为主,断层多为逆冲断层。区域构造以挤压变形为主,兼具旋扭、走滑及拉张构造。区域上中新生代岩浆活动十分强烈,侵入岩、火山岩均有发育(图1b、c)。中酸性侵入岩受北西西向构造线控制,侵位时间主要在晚白垩世,岩性主要为花岗闪长岩、二长花岗岩、黑云母花岗岩、石英二长岩等,它们以复式岩株、岩基、岩脉的形式侵位于朗山组、多尼组和下拉组中,并形成了一定规模的矽卡岩化带和角岩化带。在该地区发育有一系列与晚白垩世中酸岩浆作用相关的铜金热液矿床(图1c),如天宫尼勒、扎嘎日、安门弄勒、布东拉和支弄勒等(黄瀚霄等, 2012; 欧阳渊等, 2016; 李永灿等, 2017; 马国桃等,2017)。

布东拉金矿区出露的地层主要为下白垩统多尼组和第四系(图2a)。其中,下白垩统多尼组大面积分布于工作区南、北两侧,为一套滨浅海相碎屑岩沉积,岩性主要为深灰色硅化粉砂岩、含砾砂岩、岩屑砂岩,局部地段夹薄层灰岩。第四系主要发育在河谷地带,主要为一套冲洪积的砂砾石层、含砾砂黏土层和残坡积的砂碎石层。矿区内的构造以北西向压扭性断裂构造为主,呈舒缓波状,断裂带宽1~5 m 不等,为本矿床的容矿构造。这些断裂多发育在晚白垩世石英二长斑岩体内,部分地区切穿了晚白垩世石英二长斑岩体,延伸到多尼组中,因此,判断这些容矿构造的形成时代晚于晚白垩世石英二长斑岩体和多尼组。在构造破碎带中可见黄铁绢英岩化的围岩角砾,破碎带局部地段具有较强的黄铁矿化、硅化、绢云母化等蚀变,在该组构造破碎带的周围又发育大量的小型断裂和节理,致使岩石碎裂程度较高,破裂面密集。晚白垩世石英二长斑岩(约93 Ma,未发表数据)在布东拉矿区大面积出露,呈岩株状侵入到下白垩统地层中,在矿区出露的面积逾2 km2,约占矿区总面积的1/2。岩石呈暗灰色,斑状结构,块状构造。岩石中斑晶含量30%~50%,由斜长石、正长石和普通角闪石组成,少数有黑云母,斑晶粒度2~6 mm。晚白垩世辉长岩(约93 Ma,未发表数据)位于矿区西部,出露面积约0.2 km2,岩石呈灰黑色,斑状结构,块状构造,斑晶主要为辉石和基性斜长石。此外可见少量古新世花岗斑岩脉(约61 Ma,未发表数据)穿插在晚白垩世石英二长斑岩内。矿区内围岩蚀变较弱,受断裂构造控制,空间形态与断裂产状基本一致,为北西走向的线型蚀变岩带。蚀变强度沿断裂中心向两侧围岩由强逐渐转弱,矿化中心为硅化和黄铁绢英岩化,向外依次为碳酸盐化、绿泥石化,岩体与地层接触带还存在角岩化和矽卡岩化。

1.2 矿体特征

布东拉矿区共圈定金矿(化)体7 条,均由石英脉和蚀变岩组成。这些金矿体呈脉状、透镜状产于北西向断裂构造破碎蚀变带内或破碎带旁的裂隙中(图3a、b),围岩为晚白垩世石英二长岩。矿体形态变化较大,连续性较差,局部存在分支、复合、膨大、尖灭等现象(图2a)。

图2 布东拉金矿矿区地质简图及勘探线剖面图Fig.2 Geological map of the Budongla gold deposit

按矿体地质特征及分布区域将布东拉矿区划分为西矿段(包括W-Ⅰ号、W-Ⅱ号、W-Ⅲ号和W-Ⅴ号2 个金矿体)和东矿段(包括E-Ⅰ号、E-Ⅱ号和E-Ⅲ号3个金矿体)(图2a),其中西矿段的W-Ⅰ号和东矿段的E-Ⅲ号为矿区的2个主矿体(图2a、b)。W-Ⅰ号金矿体分布在布东拉西矿段的西北段,受F1断裂破碎带控制。该矿体地表出露长度320 m,平均厚度为1.56 m,斜深108.15 m,倾向约210°,倾角49°~61°。矿体形态较简单,为透镜状和脉状,外形较规则,无分支复合,沿其倾向自上而下呈舒缓波状,向深部具有变陡变窄而尖灭的趋势。矿体主要由褐铁矿化石英脉、构造蚀变岩所组成,根据西藏地质五队矿区勘查报告显示金最高品位22.85 g/t,平均品位6.82 g/t。E-Ⅲ号金矿体分布在布东拉东矿段南侧,受F4断裂构造控制(图2a、b)。矿体在平面上呈V 型展布,矿体形态较简单,呈较陡倾透镜状,长260 m,宽1.56 m,深部延伸109.60 m。矿体倾向203°,倾角47°,与断裂带产状一致。矿体主要由构造蚀变岩、碎裂的石英二长斑岩和石英脉等所组成,金平均品位7.79 g/t。

图3 布东拉金矿矿脉野外及镜下特征Fig.3 Field and miscroscopic photographs of Budongla gold deposit

1.3 矿石特征

布东拉金矿的矿石类型分为石英脉型(图3c)和蚀变岩型(图3d)2 类。石英脉型金矿石为含硫化物石英脉,蚀变岩型金矿石是强烈黄铁绢英岩化的构造蚀变岩,2 种类型金矿石紧密共生。矿石中,主要金属矿物有黄铁矿(图3e、f)、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿,以及自然金(图3e、f);主要非金属矿物为石英、长石,其次为绢云母及碳酸盐矿物等。自然金主要存在2 种赋存状态:一种为肉眼可见的“明金”(图3c),粒径一般为0.05~1 mm,呈不规则粒状,星点状,赋存于石英脉、黏土矿物和黄铁矿的裂隙;另一种为肉眼“不可见金”,主要以显微包裹体的形式产于黄铁矿等金属硫化物中。总体来看,金主要以独立矿物出现,分布不均匀,但有局部集中的现象。矿石结构主要为自形粒状结构、他形晶粒状结构、包含结构、交代溶蚀结构、压碎结构以及交代残余结构等。压碎结构表现为早期晶出的黄铁矿在构造应力作用影响下颗粒产生碎裂或碎粒化;交代溶蚀结构则主要体现在黄铜矿溶蚀并交代早期黄铁矿等。矿石构造有块状、脉状、网脉状和浸染状构造。

1.4 成矿阶段划分

根据矿物共生组合特征和脉体穿切关系等特征,将布东拉金矿床的热液蚀变矿化过程划分为3个阶段(表1):①石英-自然金-黄铁矿阶段(S1):形成白色粗粒石英及少量颗粒粗大、自形程度较高的黄铁矿,黄铁矿呈星散浸染状或团块状分布在石英中,围岩遭受不同程度的蚀变,普遍出现绢云母化、硅化、绿泥石化及少量黄铁矿化等,该阶段金的矿化作用较弱;②石英-自然金-多金属硫化物阶段(S2):该阶段发育大量石英、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿和闪锌矿,其中石英呈灰白色或浅黄色,细粒状,以细脉状或网脉状分布于构造破碎带中,黄铁矿以他形细粒状为主,呈星散浸染状或细脉状分布,该阶段是金的主要矿化阶段;③石英-碳酸盐矿物阶段(S3):成矿元素在前2 个阶段大量沉淀,溶液中成矿元素相对浓度不高,因此,该阶段主要沉淀细脉状石英和方解石等,金矿化较弱。

2 采样与分析测试方法

在详细矿化阶段和脉体关系研究的基础上,对布东拉金矿W-Ⅰ号和E-Ⅲ号2个主矿体的含金石英脉进行了系统采样,制备测温片29 片。显微镜下鉴定后,选取了其中15 片进行显微测温和激光拉曼分析。此外,挑选8 件含金石英脉中石英单矿物进行群包裹体H-O 同位素测试,挑选3 件含金石英脉中石英单矿物进行包裹体气相、液相成分测试。

岩相学观察分析在自然资源部沉积盆地与油气资源重点实验室(中国地质调查局成都地质调查中心)完成,使用的仪器为Olympus BX 51 型显微镜。单个包裹体显微测温在地质过程与矿产资源国家重点实验室(中国地质大学(武汉))完成,仪器为Olympus BX 51 型 显 微 镜 和Linkam MDS 600 型 冷热台,测试温度范围为-196~600℃,当实验温度低于31℃,误差为±0.2℃;31~300℃时,误差为±1℃;高于300℃时,误差为±2℃。激光拉曼成分测试工作在地质过程与矿产资源国家重点实验室(中国地质大学(武汉))完成,激光拉曼光谱仪型号为Renishaw RM-1000,光源为氩离子激光器,激光功率20 mW,束斑为1 μm,波长514.5 nm。单矿物分选和测温片制备在武汉上谱分析科技有限责任公司完成,挑选粒度为20~40 目。石英H-O 同位素测试工作在核工业北京地质研究院分析测试研究中心采用MAT-253质谱仪完成,测试结果以V-SMOW 标准给出,测试精度为±1‰(D)和±0.2‰(18O)。群包裹体的气、液相成分分析在核工业北京地质研究院分析测试中心分别采用PE.Clarus600 气相色谱仪和DIONEX-500离子色谱仪完成。

表1 布东拉金矿床成矿阶段及矿物共生组合表Table 1 Paragenetic association of minerals of Budongla gold deposit

本流体包裹体测温对象为石英中的原生包裹体。测试前用纯H2O 及25%的H2O-CO2包裹体(标样)对仪器进行系统校正。显微测温按照先冷冻后均一的顺序进行。为防止冷冻过程中亚稳定平衡状态现象的发生,先对包裹体迅速降温至过冷却状态(-70~-90℃),流体相全部凝固,恒温稳定1~2 min,再逐渐缓慢回温,升温速率通常控制10℃/min以内,每升高10℃暂停一次并认真观察相态变化,当接近冰点温度时,恒温1~2 min,待系统稳定再升温,回温速率控制在约0.1℃/min,记录最后一块冰晶恰好全部融化时的温度,获得冰点温度(tm,ice);此后继续缓慢加热,当加热接近均一时,恒温3~5 min,待系统稳定再升温,升温速率降至1℃/min,记录气液两相均一时的温度,获得均一温度(th)。

显微激光拉曼、同位素测试具体的方法和过程参见文献(曹晓峰等,2009;刘洪等,2012;肖万峰等,2017)。

3 分析结果及数据处理

3.1 流体包裹体岩相学特征

布东拉金矿床含金石英脉中的流体包裹体极为发育,包含原生流体包裹体和次生流体包裹体。原生流体包裹体(图4a~f)呈孤立、群状生长在石英矿物内部,或呈链状生长在石英矿物环带中,形态大小各异;次生流体包裹体(图4f~i)呈链状穿插石英矿物颗粒。

室温条件下,按照包裹体的相态类型,将布东拉金矿床含金石英脉中的原生流体包裹体划分为3 种类型:富液两相流体包裹体(Ⅰ型)(图4a~e):该类型包裹体在矿区含金石英脉中大量可见,约占75%以上,多呈负晶形、椭圆形、三角状、长条状以及不规则状等,大小1~10 μm 不等,多集中在2~5 μm,气相分数约为10%~30%,均一过程中气泡逐渐变小最终消失,均一到液相;富气两相流体包裹体(Ⅱ型)(图4d):此类包裹体较为少见,约占包裹体总数的15%,多呈方形,大小约为5 μm,气相分数约占50%~60%或更高,均一过程中气泡逐渐变大最终液相消失,均一到气相;纯水液相包裹体(Ⅲ型)(图4a):此类包裹体较为少见,该类包裹体约占10%,呈均一的液相,包裹体体积较小,大部分直径小于3 μm,升降温过程中无明显变化,由于个体较小很难观测。整体而言,本矿床石英中的原生流体包裹体以群状、孤立状、环带链状分布为主,形态上整体较为规则,以椭圆状、短柱状为主。部分包裹体由于受到后期破坏,呈不规则状、拉长状、“卡脖子”等现象,该类包裹体体系收到了破坏,此类包裹体未用于本次流体包裹体研究。

3.2 流体包裹体显微测温

在详细岩相学观测的基础上,通过显微测温实验得到不同类型流体包裹体的冰点温度(tm,ice)、完全均一温度(th)等数据,然后由所测得的参数计算求得流体包裹体的盐度、密度、压力等参数。布东拉金矿床各阶段石英脉中测温片中流体包裹体的显微测温结果见表2、图5。

均一温度:石英-自然金-黄铁矿阶段(S1)流体包裹体均一温度范围为:268.5~361.1℃,集中在330~350℃,加权平均值:338.2℃,Ⅰ型、Ⅱ型包裹体的均一温度相似,测温数据具有近正态分布特征(表2,图5a);石英-自然金-多金属硫化物阶段(S2)流体包裹体的均一温度为260.8~347.0℃,集中在300~320℃,加权平均值:309.1℃,较前一阶段略低,测试数据服从近似的正态分布(表2,图5b);石英-碳酸盐矿物阶段(S3)包裹体均一温度为187.5~265.8℃,集中在210~230℃,加权平均值为222.7℃(表2,图5c),均一温度低于前两个阶段。此外,S1 和S2 阶段的单个石英矿物颗粒中同时出现不同类型、不同填充度的流体包裹体,且它们的均一温度范围相近(图6a、c,表2),说明流体包裹体形成于非均一的流体介质条件,指示流体沸腾作用的存在,即S1 和S2 两个阶段的流体包裹体均为沸腾包裹体,这两个阶段的均一温度能大致代表流体包裹体捕获时的成矿温度(Roedder,1984;卢焕章等,2004)。

盐度:流体包裹体的盐度是基于冰点温度与Na-Cl 含量之间的关系计算得到的。采用公式为:WNaCl%=-1.78tm,ice+4.42×10-2tm,ice2-5.57×10-4tm,ice3(tm,ice>-21.2℃)(Hall et al., 1988)。石英-自然金-黄铁矿阶段(S1)流体盐度w(NaCleq)为3.6%~13.6%,w(NaCleq)集中在7.0%~9.0%,w(NaCleq)加权平均值为7.8%,具有近正态分布特征(表2,图5b);石英-自然金-多金属硫化物阶段(S2)流体w(NaCleq)为0.2%~8.3%,w(NaCleq)峰值为3.0%~7.0%,w(NaCleq)加权平均值为5.7%,具有近正态分布特征(表2,图5d),较前一阶段流体盐度降低;石英-碳酸盐矿物阶段(S3)流体w(NaCleq)为0.7%~5.0%,w(NaCleq)集中在2.0%~3.0%,w(NaCleq)加权平均值为2.6%(表2,图5f),在第3个阶段中,流体盐度最低。

图4 布东拉金矿床石英脉中流体包裹体的显微照片Fig.4 Microphotographs of fluid inclusions in quartz veins from the Budongla gold deposit

3.3 流体包裹体成分分析

(1)显微激光拉曼光谱分析

在岩相学观察的基础上,作者对不同阶段的流体包裹体进行了气、液相成分的激光拉曼分析,测试结果详见图6,表3。

石英-自然金-黄铁矿阶段(S1)流体包裹体的液相中可见清晰的H2O 谱峰(表3,图6a),未见其他元素明显的谱峰,而该阶段流体包裹体气相中还测得一些CO2、SO2和CH4谱峰(表3,图6b)。石英-自然金-多金属硫化物阶段(S2)流体包裹体的拉曼光谱图显示(表3,图6c、d),该阶段流体包裹体液相主要出现H2O(表3, 图6c),气相中包含CO2和SO2谱峰(表3,图6d)。石英-碳酸盐矿物阶段(S3)流体包裹体的液相中发现了H2O 的谱峰(表3,图6e),气相中也偶见CO2、SO2和CH4谱峰(表3,图6f),但与前2 个阶段相比,S3 阶段的SO2和CH4谱峰更少见,强度也更弱,表明该阶段流体中的CO2、SO2和CH4等成分较前2 个阶段明显减少。

表2 布东拉金矿床流体包裹体显微测温结果统计表Table 2 Microthermometric results of fluid inclusions from the Budongla gold deposit

(2)群体包裹体成分分析

4 件含金石英脉群体包裹体成分测试的结果见表4、表5。

图5 布东拉金矿床流体包裹体均一温度(a、c、e)、盐度(b、d、f)直方图Fig.5 Histograms showing homogenization temperatures(left)and salinities(right)for fluid inclusions from the Budongla gold deposit

图6 布东拉金矿床包裹体激光拉曼光谱Fig.6 Laser Raman spectra of fluid inclusions from the Budongla gold deposit

表3 布东拉金矿床给类型包裹体的拉曼光谱特征Table 3 Raman spectra of fluid inclusions from the Budongla gold deposit

流体包裹体成分分析表明,布东拉金矿床成矿流体应该为含CO2、SO2、N2、CH4的NaCl-CaSO4-H2O体系流体。

3.4 H、O同位素特征

对布东拉金矿床8 件含金石英脉样品进行H、O同位素测试,并利用Clayton 等(1972)的石英-水同位素分馏方程103ln αSiO2-H2O=3.38×106T-2-3.40(T=473~773 K)(式中,α 是分馏作用系数,T为绝对温度值,单位为K)将δ18OSiO2换算成δ18OH2O,其中,平衡温度取各阶段流体包裹体均一温度的加权平均值,结果如表5 所示,石英-自然金-黄铁矿阶段(S1)δDH2O值为-99.7‰~-95.8‰,极差3.9‰,均值-97.2‰,δ18OH2O值为3.86‰~5.06‰,极差1.20‰,均值4.56‰(表6,图7);石英-自然金-多金属硫化物阶段(S2)δDH2O值为-100.1‰~-90.7‰,极差9.4‰,均 值- 96.5‰,δ18OH2O值 为1.73‰~3.33‰,极 差1.60‰,均值2.70‰(表6,图7)。石英-碳酸盐矿物阶段(S3)δDH2O值为-101.3‰~-98.1‰,极差3.2‰,均值-99.7‰,δ18OH2O值为-0.05‰~-0.75‰,极差0.70‰,均值-0.40‰(表6,图7)。

表4 布东拉金矿床流体包裹体液相成分Table 4 Liquid compositions of fluid inclusions from the Budongla gold deposit

表5 布东拉金矿床流体包裹体气相成分Table 5 Gas compositions of fluid inclusions from the Budongla gold deposit

表6 布东拉金矿床石英及其流体包裹体水的δ18O-δD同位素组成Table 6 δ18O-δD isotopes of quartz and fluid inclusions from the Budongla gold deposit

4 讨 论

4.1 成矿流体来源

布东拉金矿床各阶段成矿流体为中低温、低盐度,含少量CO2、SO2、N2、CH4的NaCl-CaSO4-H2O 体系流体,与高温、高盐度和高CO2含量为特征的岩浆热液流体(陈衍景等,2007)差别较大,并与中低温、中低盐度和低CO2含量的地下热水流体(改造热液)的特征(陈衍景等,2007)相似。在流体成分上,岩浆流体一般Na+/K+<2,Na+/(Mg2++Ca2+)>4,若Na+/K+>10,Na+/(Mg2++Ca2+)<1.5 的成矿流体通常被认为是地下热水流体,而沉积型或者层控型热液则介于二者之间(Roedder等,1972;张德会等,1998)。布东拉金矿Na+/K+为11.74~13.14,Na+/(Mg2++Ca2+)质量比值为0.57~1.59,具有浅成低温热液流体特征。各成矿阶段石英脉的δDH2O值(-101.3%~-90.7%),明显低于岩浆去气流体等岩浆水(Taylor, 1974; Hedenquist et al.,1994),而与西藏地热水(郑淑蕙等,1982)相当,表明成矿流体应该与地下热水具有较为密切的联系。而各阶段成矿流体的氧同位素值(δ18OH2O)相比西藏地热水明显偏高,可能是初始流体有岩浆水加入的缘故。在δ18OH2O-δDH2O图解(图7)中,布东拉金矿的投影点均落在岩浆去气水和大气降水(地下水)之间的低硫型浅成低温热液区域及附近,随着成矿阶段的演化,还具有向西藏地热水方向漂移的趋势。通过区域对比发现,本矿床与冈底斯带上已发现的罗布真(刘洪等,2020)、弄如日(刘云飞等,2011)和斯弄多(李海峰等,2017)等典型浅成低温热液矿床的成矿流体一致具有远离岩浆水而靠近地下热水的特征(图7)。以上信息表明,本矿床的成矿流体主要为赋存于断裂中的地下热水,并有少量岩浆水的加入。

4.2 成矿流体性质

图7 布东拉金矿成矿流体的δ18OH2O-δDH2O图解(i据Hedenquist et al.,1994;ii 据Taylor,1974;iii据郑淑蕙等,1982;iv据刘洪等,2020;v据刘云飞等,2011;vi据李海峰等,2017)Fig.7 Plot of δ18OH2O-δDH2O of ore-forming fluid from the Budongla gold deposit(i after Hedenquist et al.,1994;ii afte Taylor,1974;iii after Zheng et al.,1982;iv after Liu et al.,2020;v after Liu et al.,2011;vi after Li et al.,2017)

热液流体的密度、压力与温度、盐度存在函数关系(图8, Bodnar, 1983),因而通过测得的温度和盐度可计算获得流体密度。S1 阶段含金石英脉中流体包裹体类型以富液两相流体包裹体为主,还存在部分富气两相流体包裹体、纯液相包裹体,其均一温度集中范围为330~350℃(平均338.2℃)(图5a),盐度w(NaCleq)集中范围为9.0%~11.0%(平均:9.8%)(图5b),投图得到该阶段流体的密度集中范围为0.82~0.86 g/cm3(图5a),压力的集中范围为(100~140)×105Pa(图8b)。S2 阶段含金石英脉中的流体包裹体主要类型与S1 阶段相同,但该阶段流体包裹体均一温度集中值、盐度集中值和压力集中值均有所降低(300~309.1℃,7.0%~9.0%,(70~120)×105Pa)(图5c、d, 图8a、b),密度变化不大0.80~0.85 g/cm3(平均0.85 g/cm3)(图8a)。相对前2 个阶段,S3 阶段石英脉中流体温度集中值、盐度w(NaCleq)集中值和压力集中值明显降低(210~230℃,2.0%~3.0%,(50~80)×105Pa)(图5e、f, 图8a、b),而密度值略有上升(0.84~0.90 g/cm3)(图8a)。

本矿床受控于断裂构造,容矿构造中存在热液角砾岩,显示成矿时应为张性的开放环境,因此,本矿床各阶段的压力应更接近于静水压力。按开放体系静水压力的地压梯度1.0×107Pa/km 换算,该矿床各阶段脉体的形成深度应该比较浅,从早到晚,3个阶段脉体形成深度为:1.00~1.40 km、0.70~1.20 km 和0.50~0.80 km。在成分方面,S1 和S2 阶段成矿流体的液相中含有Na+、Ca2+、Cl-和SO42-等离子,气相中含有少量CO2、SO2、N2和CH4等,S3 阶段成矿流体基本上不含CO2、SO2、N2和CH4等气体。整体看来,布东拉金矿成矿流体属中低温、低盐度、低密度、含CO2、SO2、N2、CH4的NaCl-CaSO4-H2O 体系的浅成热水流体,具有典型浅成低温热液型金矿床成矿流体(陈衍景等, 1992; Groves et al., 1998)的特征。

图8 藏北布东拉金矿床盐度-均一温度图(a,底图据Bodnar,1983)和盐度-均一压力图(b,底图据Bodnar et al.,1985,)Fig.8 The salinity-homogenization temperature-homogenization pressure diagram of the Budongla gold depost in northern Tibet(a,base map after Bodnar,1983;b,base map after Bodnar,1985)

4.3 成矿流体演化

一般来说,流体从深部到浅部运移,构造环境的改变,流体混合、沸腾或水岩反应等引起的热液物理化学条件变化都可能导致含金流体的溶解度降低,发生金的沉淀,形成金矿体(陈衍景等, 2007)。温度、压力对超临界态硫化物饱和热液中金溶解度的影响尤为明显,温度降低100℃或压力降低100 MPa均能导致其中90%以上的金沉淀,这是导致热液金矿床中金沉淀的主要机制(Benning et al., 1996;Loucks et al.,1999)。从主成矿阶段(S1、S2)到成矿期后(S3),流体的温度、盐度明显降低,前文已分析,S1 和S2 阶段的流体包裹体为不均一捕获的沸腾包裹体,因此,笔者认为成矿流体沿断裂向上运移过程中,从封闭体系进入开放体系迅速减压沸腾可能是布东拉金矿床中主成矿阶段(S1 和S2 阶段)金沉淀的最主要原因。

流体运移过程中,环境突变减压沸腾导致CO2、SO2、N2和CH4等气体大量逃逸,并促使大量成矿物质(自然金)及金属硫化物(黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等)在有利的导矿-容矿构造中快速沉淀,结晶成矿:在S1 阶段主要形成自然金及粗粒的黄铁矿、方铅矿;在S2 阶段主要形成自然金(显微包裹体金)及细粒的多金属硫化物(黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等)。同时,含金热液沿着断裂构造运移过程中与围岩发生反应,致使围岩中原来的矿物组合转变为更加稳定的矿物组合,在矿体两侧因热液交代作用形成矿化蚀变带,蚀变类型包括硅化、绢云母化、黄铁矿化、绿泥石化。随着含矿热液中成矿物质及金属硫化物的大量析出,同时伴随着大气降水的加入,流体温度、盐度以及CO2、SO2、N2和CH4等气体含量迅速降低,金的成矿作用随之结束,进入石英-碳酸盐矿物阶段(S3),形成大量石英-方解石脉。

5 结 论

(1)布东拉金矿床含矿石英脉中存在3 种类型的流体包裹体,即富液两相流体包裹体、富气两相流体包裹和纯液相流体包裹体,并以富液两相流体包裹体为主。

(2)布东拉金矿的成矿过程可分为石英-自然金-黄铁矿阶段(S1)、石英-自然金-多金属硫化物阶段(S2)和石英-碳酸盐矿物阶段(S3):S1阶段流体均一温度为330~350℃,盐度w(NaCleq)为9.0%~11.0%,密度0.82~0.86 g/cm3,压力为(100~140)×105Pa,深度为1.00~1.40 km;S2 阶 段 流 体 均 一 温 度 为300~309.1℃,盐度w(NaCleq)为7.0%~9.0%,密度为0.80~0.85 g/cm3,压力为(70~120)×105Pa,深度为0.70~1.20 km;S3 阶段流体均一温度为210~230℃,盐度w(NaCleq)为2.0%~3.0%,密度为0.84~0.90 g/cm3,压力为(50~80)×105Pa,深度为0.50~0.80 km。

(3)布东拉金矿床的成矿流体属中低温、低盐度、低 密 度、含 少 量CO2、SO2、N2、CH4的NaCl-CaSO4-H2O 体系的浅成地下热水,表明该矿床应属于浅成低温热液型金矿床。

(4)布东拉金矿床严格受断裂控制,成矿流体沿着断裂从深部向浅部逐渐运移,从封闭体系进入开放体系中发生减压沸腾,是导致成矿物质在有利构造中沉淀成矿的主要机制。

致 谢本文在实验测试过程中得到了内蒙古科技大学胡庆成副教授的帮助,并与中国地质大学(北京)舒启海副教授、中国地质大学(武汉)胡新露副教授、长安大学刘艳荣副教授和中国地质调查局成都地质调查中心黄勇工程师进行了有益的探讨,西藏地质矿产勘查开发局第五地质大队刘朝强高级工程师、李彦波高级工程师、姚博工程师、刘华东工程师等多位专家在野外调查和资料收集等方面提供了帮助,在此一并表示衷心的感谢。

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