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高温热液矿床成矿机理研究 高温热液矿床成矿机理研究 以粤北主要石英脉型钨矿为例 专业名称 矿物学、 岩石学、 矿床学 申 请 人林小明 导师陈国能教授 摘要 本文从区域地质特征，矿床的地质特征，包裹体地球化学，成矿元素分带， 氧同位素，成矿物质来源等多个方面， 对粤北石人嶂、 梅子窝、棉土窝等三个重 要钨矿床进行了系统研究， 并在原 地重熔的 成矿模式的 基础上， 对该 类型钨矿的 成矿物质来源及成矿过程进行了有意义的探讨。论文获得的主要认识如下 1 粤北地区大部分石英脉型钨矿的成 矿花岗岩体形成于中生代， 而且空间 上多分布于下古生代地槽型复理石建造中， 从而提出成矿花岗岩中的钨可能主要 来 自 卷入重熔过程的下古生界及其下岩石地层的认识。 2 .各矿床的含钨石英脉均分布于岩体上方的沉积变质岩系 如梅子窝 ， 或早期结晶、作为晚期岩体盖层 如石人嶂的花岗岩体内， 从而提出岩浆结晶 过程中， 含钨的热液流体是汇聚于重熔界面凸起部位的顶端， 并随着温度的下降 而导致的上方裂隙开启而向上运移和沉淀的认识。 3 .通过对含钨石英脉成矿元素分带特征的研究， 得到了 热液流体在沿裂隙 向 上运移过程中， 高温阶段主要成矿元素的 析出 顺序是M o - - W - - C u ， 与元素 地球 化学场阐明的规律吻合的认识。 4 .发现 钨矿中同一 矿脉不同部位的氧同位素值不同， 从脉体的 底部向上， 6 “0值总体上降低。 从而得到重同 位素比 轻同 位素在高温阶段析出的 矿物晶格 摘要 中更为稳定的新认识。 5 .从三个钨矿中各选取了同 一条典型 矿脉 进行了 系统的 包裹体 测温， 发现 从脉体的底部向上，成矿温度逐渐降低。而且包裹体测温资料表明南雄棉土窝 钨矿为双阶段成矿; 石人嶂和梅子窝均为单阶段成矿， 或者说后期成 矿过程的叠 加作用不明显。 6 .对流体包裹体的冰点盐度进行了 系统研究， 证实从矿脉的下部往上， 随 着 矿脉形成温度减低，包裹体的 盆度总 体上也 趋于降 低。 了 .发现矿脉的 6 勺 值从矿脉底部向 上呈规律性减小的现象， 揭示了高温 热液阶段也存在同位素分馏。 这一发现的意义可能不仅仅局限于钨矿的成矿机理 的 研究，更为现有的同 位素分异理论提出了 一个重大的理论问题。 8 过去一直认为 梅子窝矿赋矿的花岗闪长岩属于印 支期的岩体， 本次 研究 获得的K - A r 年龄数据表明， 该岩体形成于燕山 中期 1 4 1 M a ， 极有可能是深部 成矿岩体的边缘相带。 关键词高温热液矿床，成矿元素分带，流体包裹体，氧同位素分馏，原地重熔 成矿模式 高温热液矿床成矿机理研究 F o r ma t i o n me c h a n i s m o f h i g h t e mp e r a t u r e h y d r o t h e r ma l d e p o s i t s E x a m p le w it h t h e m a j o r q u a r t z - r e e f t u n g s t e n d e p o s i t s in t h e n o r t h G u a n g d o n g Ma j o r Min e r a lo g y , L it h o lo g y 而面 积巨大的岩基， 例如佛冈岩体【25]、 大东山 岩体【261 、 九峰岩体【2 7, 291等， 其周围 很少有与其明确相关的热液矿床分布。由此产生了一个问题 花岗岩热液矿床的 成 矿物质来自 何方 尽管以往对本区的 热液矿床己 做过大量 研究C24-32 ,17- 39 ,4 X] ， 建立了各种各样的成 矿模式【，一 ’‘ ‘爪 礴‘ 5 1 . ’2〕 。 但是， 几乎所有的 研究 均基于“ 花岗 岩是侵入体” 的认识 上。如图 1 一1所示，传统的岩浆侵入模型将花岗岩的形成过程分为岩浆生成一 岩浆运移一 岩浆定位〔50,69,72-57，三个阶 段， 三者分别 发生于不同的时间和空间【76 -8 1] 模型的前两部分，即岩浆源和岩浆通道，事实上是无法观察的。同时，也没有任 何数理逻辑， 可以推导出在岩基之下某一深度一定存在岩浆源区， 源区之上一定 存在岩浆通道[76,79] 。因此， 在地表见到的岩体之外的地方，我 们根本不可能 知道 沉积一变质岩系之下深处是否存在岩浆源; 即使存在岩浆源， 也不知道其上是否 存在允许岩浆上升的通道 即使知道有岩浆通道，也不知道通道是否打开， 从而 允许岩浆上升到地表以下不深的地方形成与成矿有关的 “ 岩体” 。由于岩浆侵入 模型没有可以预测的逻辑延伸， 必然造成热液矿床成因研究上的混乱。 例如， 仅 在华南钨矿成因 类型的划分上， 就有莫柱孙、李洪漠、 康永孚 1 9 5 5 ， 张兆瑾 1 9 5 7 ，徐克勤、刘英俊、俞受军 1 9 5 7 ，冶金工业部原湖南、江西、广东地 质分局 1 9 5 8 ，黎彤 1 9 6 3 ，莫柱孙 1 9 6 4 ,谢家荣 1 9 6 4 ，江西冶金地质 勘探公司二队 1 9 7 8 ，冶金部南岭钨矿专题组 1 9 8 5 ，卢焕章 1 9 8 6 等人提 出的十多种方案〔卜 ，’〕 。众多成因 类型划分 方案的出现， 既体现了学术上的百家争 鸣，同时也说明了一个问题，即没有一个方案得到学术界的普遍认同。在岩浆的 成矿专属性方面， 至今已 有 4 0 多年的研究历史，但岩浆岩的 成矿专属性的机理 仍然是不清楚的【so -3.1 第 1 章绪论 1 . 2 研 究对象选择及测区自 然地理概况 粤北地区是华南钨矿产区的重要组成部分。 该区大部分钨矿床与花岗岩有密 切的空间 关联〔119 -11 1. 121-12P. 1441 。 钨矿矿体与成矿花岗 岩的关系主要有三种 1 外接触带型矿体赋存于成矿花岗岩体上部的围岩中，离接触带距离 较远，如梅子窝钨矿; 2 接触带型矿床产于成矿花岗岩体与其上部盖层的接触带附近，如石 人嶂钨矿; 3 内接触带型矿体产于花岗岩体内部，如红岭钨矿和棉土窝钨矿。 通过分析， 作者在三种不同 类型的 钨矿中 各选择一 个在采的矿床， 即 代表内 接触带型的棉土窝钨矿、 代表接触带型的石人嶂钨矿和代表外接触带型的梅子窝 钨矿， 作为具体的研究对象。 上述三个矿床均处于韶关市东侧的始兴一南雄地区， 属于赣南一粤北钨矿成矿带的组成部分。三个矿床的地理坐标分别为E 1 1 4 0 1 8 1 9 “，N 2 5 0 0 1 ’0 0 “E 1 1 4 0 0 8 4 9 “，N 2 4 0 4 8 2 0 “E 1 1 4 0 1 2 0 1 ‘ ， ，N 2 4 0 4 6 5 0 “ 图 1 一2 。 图 1 一 2研究区交通图 研究区内主要为中低山和山间盆地地形， 属珠江流域北江水系上游，支流发 育， 多为南北流向， 发源于粤赣交界分水岭的两侧， 主流向西南流经南雄， 始兴， 在韶关与武江汇合，注入北江。本区处于亚热带的山岭地区，春夏雨水丰沛，潮 湿温和，雨季在四、五月间，六月至八月，气候炎热，十一月转寒，冰冻期常出 高温热液矿床成矿机理研究 现在一月份，春、秋、冬三季吹东北风，夏季为西南风。3 2 3国道从韶关经始兴 县和南雄市，向 北东延 至江西境内。 从始兴 县城和南 雄市区， 有市 县 级公路 或简易公路通达各个矿区，交通条件良好。 3技术路线 根据研究目的，论文拟采取如下技术路线 1 系统搜集区 域和矿山资料， 研究钨矿成矿与花岗岩的时空关系，以 及两者所处的大地构造位置 2 对 现有资料进行重新编码，研究矿脉成矿元素的分带规律，以判别 成矿物质的来源; 3 对矿体及其围 岩进行系 统采样， 研究 矿脉及围岩的微观变化; 4 测定矿物包裹体温度和盐 度，以探讨成矿流体运移过程中的温度变 化规律; 5 研究岩、矿体的稳定同 位素 组成及变化特征，以探讨成岩成矿的物 质来源; 6 将本区 矿床的成矿特征与 钨矿的区 域成矿特征进行对比，建立成矿 模型。 通过一年多的工作，论文完成的工作量如下 论文主要工作量 第 z 章区域地质概况 第2章 区域地质概况 2 . 1区域地层 区内地层发育较为完整，除志留系缺失外， 震旦系以上的各时代地层均有出 露，分 布面积约占 全区面积的三分之二『129 -126 1。现将本区自 震旦系一白 坚系的主 要地层单元分述如下 1 震旦系 震旦系为本区出露最老的地层，主要为鹰扬关群和乐昌峡群。 鹰扬关群的形成时间距今约 7 4 0 -7 0 0 M a ，总厚度大于 2 7 5 0 . 8 m，划分为五 个岩段，从下而上为 ① 冰海相沉积碎屑岩段 又称长安组 以灰、 深灰色绢云母千枚岩、 石英 绢云母千枚岩为主，夹含砾千枚岩、含砾泥质粉砂岩、变质细砂岩及含 砾砂岩等。 ② 火山岩段，以暗灰绿色变质火山角砾岩、 凝灰岩、 细碧角斑质熔岩为主， 夹绿泥石岩、 石英岩、 绢云母片岩、 泥质灰岩、 硅质白云岩及赤铁矿层; ③ 含磷钙质岩段，上部以灰白、灰褐色含磷及具石英条带的透闪石大理岩 为主，夹灰绿色绢云母片岩、石英绢云母片岩及灰黑色含炭、锰质千枚 岩 ， 下部为钙质千枚岩， 绿泥石石英千枚岩夹泥质灰岩及少量火山碎屑; ④ 绢云母片岩段，浅灰绿色中薄层状绢云母片岩，夹扁豆状石榴石绿泥石 片岩及含磷砂质扁豆体; ⑤ 碎屑岩夹条带状磁铁矿段，中上部为浅灰色绢云母千枚岩夹白云岩透镜 体及变质粉砂岩; 下部深灰、 灰绿色绿泥石云母片岩、 黑云母变粒岩， 绿帘角闪岩夹条带状石榴石磁铁矿。 乐昌峡群为浅海类复理石碎屑岩建造， 总厚 达 2 7 5 0 m 。以 硅质岩为顶界与寒 武系呈整合接触。 底部以含砾砂岩为标志与下伏鹰扬关群为整合接触。 在南雄梅 岭一带，该群深变质为灰黄色绢云母石英片岩及绿泥石石英云母片岩，总厚达 2 7 4 7 m 。在连南大龙、连山 鹰扬关一 带， 乐昌峡 群以灰绿色中 细粒长石 石英砂岩 为上夹细粒石英砂岩、粉砂岩及少量板岩。 第 2 章区域地质概况 1 2 3 地槽发育阶段从震旦纪起至早古生代，形成了一套以海相复理石 为主的沉积建造。建造中的岩石普遍遭受不同程度的变质和变形， 构成了本区的褶皱一变质基底。 地台发育阶段早古生代末的加里东运动，本区地槽回返，进入地 台演化阶段。整个晚古生代至中三叠世，本区均以浅海碳酸盐及海 陆相的碎屑沉积为主。地层面状展布，变 质作用和岩浆活动微弱， 地壳运动以造陆作用为主。 地台活化 地洼阶段中三叠世末的印支运动，造成本区海水全 部退出，地台盖层发生强烈变形，并伴随强烈的中酸性岩浆活动， 形成众多的花岗岩，同时有丰富的钨、锡、妮、担以及稀土等矿产 形成，为本区热液矿床的主要成矿期。晚侏罗世后，地壳运动机制 转变为以伸张作用为主，形成了众多的断陷盆地，其内发育陆相类 磨拉石建造 红色建造 ，局部含陆相火山岩。 2 . 4研究区主要热液矿床及成矿岩体 粤 北地区有色金属矿产丰富「13,1E9,1211 。 如表 2 -2 所示，该区与花岗岩 有关的 矿产主要有 W , S n , B i , M o , P b , Z n , C u , A g , A u 等。 表2 - 2粤 北主要有色 金属 矿床与 成矿岩 体地质特 征简 表‘9 高温热液矿床成矿机理研究 燕 L Ll 早 期 石 人 嶂 黑云母 花 岗岩 7 5 2 1 6 5 石人嶂 钨矿 W, M o , B i , A g ] ’ 为 、 地 矿 局 佛 冈 黑云母 花岗岩 7 5 2 5 6 1 41 4 1 - 1 6 4 佛 冈水 尾银矿 中低温 热液墓 P b , Z n , A g APQ 黑云母 花岗岩 7 5 2 1 6 0 01 3 0 阳山县 金子坳 银矿 接触 交代墓 C u , P b , Z n , A g 燕 山 晚 期 师 姑 山 碱长花 岗岩 丫 5 35 0 . 2 41 0 1 师姑山 钨矿 高温 热液.J.M W, M o , B i , A g 马 蹄 峰 黑云母 花 岗岩 丫 ， 25 1 3 9 ， ; 曲江宅 坑银矿 中低温 热液墓 A g , P b , Z n , C u 黄 牛 山 黑云母 长花 岗岩 7 5 3 0 . 51 2 1 连南县 大麦山 银锡多 金属矿 接触 交代 S n, C u , A g黄崇 物、朱 裕生等 平 头 岭 角闪石 黑云母 花岗岩 7 5 3 连南县 地屎坪 银矿 接触 交代攀 S n , Z n , P b , A g 力 口 里 方 、 期 大 宝 山 次英安 斑岩 S n 3 3 0 . 41 1 1 曲江大 宝山多 金属矿 大 型 A g , P b , Z n, C u , W 广东地 矿局印 支 期 YRR 花岗闪 长岩 7 6 5 1 3 3 4 5 3 连山县 尖山银 矿床 中低温 热液/j,44 A g , P b , Z n 灵 溪 角闪石 黑云母 花岗岩 7 5 1 2 4 曲江县 新凉亭 银矿 中低A 热液墓 A g、P b , Z n 区内钨矿的成因类型主要有热液石英脉型， 如石人嶂，梅子窝，师姑山、瑶 龙胫等钨矿床; 细脉浸染型， 如大宝山 船肚钨铝矿、尚田 钨矿等， 和花岗 岩 如红岭钨矿 岭型 昌龙胫 个矿 区， 已停产 、 2,4,12N. 122,12N, 14q] 。主要钨矿生产矿山有翁源县红岭 己 停产 ，乐 曲江瑶岭、始兴县石人嶂 包括石人嶂、梅子窝、师姑山三 其中师姑山己停产 和南雄棉土窝[Nti]等。 钨 矿的品位、 赋 矿地层及其与 花岗岩的关系见表 2 -3 a 第 2 章区域地质概况 表z 一 3粤北韶关 地区 主要鹤矿床地质特征一览表 产 地 名 称 矿床类型及 规模及品位 赋矿地层及构造 岩浆岩 资料来源 翁源 掉 天 洞 气化一 高温热液 矿床，小型，W 0 , 0 ， 3 3 出露地层为中泥盆统桂头组变 质砂岩夹页岩， 含钨石英脉主要 产于变质砂岩、 页岩的北西至东 西走向的张性解理中 矿区外围低洼处见花 岗岩、石英闪长岩等。 1 2 0 万英德地 区综合区域地 质P 9 量总结报 告广东省矿区 简况 乐 吕和 尚n里 钨矿 热液网状细脉浸 染型，小型 ，w o , O . 2 6 出露地层为佘田桥组 D. 灰岩 邵东组 c l y s 砂页岩，矿化带 褶皱轴部控制， 矿体多赋存于轴 部及两翼余田桥组灰岩中。 仅在锡矿背斜轴部见 细小伟晶岩脉。 1 2 0 万韶关幅 区域地质调查 报告 修编再 版 乐 昌桂 木洞 钨 矿 热液石英 脉型及 云英岩型，小型， W O , 0 . 4 8 - 1 2 出露地层有桂头组变质砂岩， 人 理岩化灰岩，薄层泥质砂J t 岩， 呈残留顶盖分布。 矿区岩层的产 状倾向N W L 1 5 - 7 8 “。 大面积出露燕山一期 九峰岩体中粒黑云母 花岗岩， 另有细粒白云 母花岗岩，煌斑岩脉。 1 2 0 万郴县区 域 矿 产 报 告 1 9 6 9 ，广东 省矿区简况 始兴 义 政坑钨 矿 热液石英脉型，小 型，W 0 , 0 . 4 2 , N o 0 . 3 4 , B i 0 . 2 4 地层有龙头寨群 0 1- 1 11. ， 主要为 变质砂岩，片岩等。主要成矿裂 隙主要为N - N W ,N E 两组 火成岩见有细粒花岗 岩， 中粒斑状花岗闪长 岩 广东南雄一 始兴 地区综合性区 域地质测量中 间性报告 1 2 0 万 ， 1 9 6 2 始兴伴 仙塘钨 矿 热液石英脉型，小 型。钓， 0 . 8 0 地层有鼎湖山群 D ， . 变质砂岩。 成矿裂隙主要为N E - E W , N W W 两 组 。 燕山一期中粒一细粒 黑云母祝M岩， 见石英 斑岩，安山份岩 广‘ 东省矿区简 况 有色金属矿 产 始兴沟 了坑钨 矿 热液细脉浸染型， 小型，W 0 ,0 . 2 6 地层为八村群变质砂岩与 页岩 互层，矿区断层主要有3 5 - 4 5 0 及N W W 两组 西部次火山岩正长斑 岩，中部中细粒黑云母 花岗岩，东北部辉绿 岩、辉长岩脉，伟品岩 脉，细晶岩脉。 广东南雄一 始兴 地区综合性区 域地质测量中 间性报告， 1 2 0 万，1 9 6 2 始兴 良 源 里钨 矿 热液石英脉型，小 型，W O0 . 2 4 6 地层有鼎湖山群 D -,a ,. 石英砂砾 岩及变质石英砂岩夹千枚岩。邵 东组 t C ,办 砂页岩 ， 控矿围岩燕山三期中 细粒白云母花岗岩，其 次石英闪长斑岩，花岗 细晶岩，云斜煌斑岩， 伟品岩等 广东南雄一 始兴 地区综合性 区 域地质测量中 间性报告 始兴椒 子斜钨 矿 热液石英脉型. 小 型， W O , 0 . 3 6 , B i 0 . 0 1 7 , N o a . 0 1 8 出露燕山三期中粒黑 L i 母花岗岩及细粒自 石母花岗岩， 花I 7 伟晶 岩，花岗细品岩，石英 斑岩，煌斑岩等 1 2 0 万韶关幅 区域地质调查 报告 修编 再 版矿产部分 始兴师 姑 山钨 矿 热液石英脉型， 小 型，W O , 0 . 4 0 , B i 0 . 1 3 肋0 . d 钱 M o 0 . 0 9 地层为八村群中亚群变质砂页 岩互层。构造为一鞍形褶曲，轴 向近南北向。 出露燕 山晚期细粒花 岗岩及华力西期花岗 闪长岩脉 广东南雄一 始兴 地区综合性区 域地质侧量中 间性报告 高温热液矿床成矿机理研究 续表 z 一3 曲 江 大 笋钨矿 热液石英脉型， 小 型 W o , 1 . 9 4 , B i 0 . 2 4 - 0 . 3 3 . M o 0 . 0 5 - 0 . 1 4 . B e 0 0 . 0 5 - -0 . 2 1 出露地层为邵东组 C. 砂岩夹 薄层泥灰岩 矿区控矿构造为枫 湾一大塘复向斜的次级褶皱构 造。 出露燕山三期Y。” 中 粒黑云母花岗岩马岭 岩体另有细品宕， 细粒 花岗岩， 煌斑岩等脉岩 1 2 0 万韶关幅 区域地质调查 报告 修编再 版矿产部分 曲江北 峰坳 钨 矿 热液石英脉型，中 型, W 0 . 0 . 8 7 出露地层为八村群_ L 亚群板岩 夹薄层砂岩， 矿区位于瑶岭倒转 背斜轴部北侧竹侧大断层的上 盘，成矿后断层比较发育。 出露闪长岩及z a 英岩 化和电气石化的细粒 白云母花岗岩脉， 深部 见隐伏细一中粒白云 姆花岗岩体 广东省矿区简 况 有色金属矿 床续编 始 兴 石 人 嶂 钨 矿 热液石英脉型， 中 型，W 0 , 0 . 5 8 地层为龙头寨群 1 0 ,. 硅质条带 状板岩，绢云母砂岩。千枚状板 岩。受N N W 向断裂脆弱带控制。 矿区内未见人的花岗 岩体，仅见闪长岩岩脉 和煌斑岩脉 广东省矿区简 况 有色金属矿 产 始兴梅 子窝钨 矿 热液石英脉型，中 型，W 0 , 11 ,S n 0 . 0 5 2 7 , C u 0 . 0 6 0 6 地层为 \ 村群上亚群变质砂岩、 爽岩、板岩。矿区主要成矿裂隙 两组①走向 3 0 5 - 3 2 5 ②走向 2 7 5 - 2 9 5 二 北面出露印支期中粒 黑云毋花岗闪长岩，中 部出露云斜煌斑岩脉 受N N W 向断裂脆弱带控 制。见闪长岩岩脉和煌 斑岩脉 广东南雄一 始兴 地区综合性区 域地质测里中 间性报告 l 2 0 万1 9 6 2 曲江瑶 岭钨矿 热液石英脉型，中 型、呱 1 . 4 4 , B i 0 . 1 0 . s n 0 . 0 9 0 出露地层为八村群上亚群， 变质 砂岩夹板岩， 矿脉呈急倾斜赋存 在板岩夹薄层变质砂岩的破裂 隙中。 矿 区地表出露有石英 斑岩及闪长岩脉， 而深 部隐伏在燕山三期细 ; 一 中 粒白 云 母 花 岗 岩 一 土 2 0 万韶关幅 区域地质调查 报告 修编再 } 版 矿 产部 分 翁源红 岭钨矿 气化一 高温热液 矿床， 中型，W o 1 . 7 4 3 . M o 0 . 1 0 2 ，B 1 0 . 2 0 4 C u 0 . 2 7 矿脉主要产于花岗岩中北西至 北北西向张扭性裂隙中。 出露燕山一期中细粒 斑状黑石母花岗岩，次 为中粒自云母花岗岩 东部出露为燕山三期 中粒黑云母花岗岩. 1 2 0 万英德地 区综合区域地 质测量总结报 告 , m 铁矿产 南雄棉 十窝钨 矿 热液 石英脉型， 中 型，W 4 ,0 As , B i 0 . 3 4 , C u 0 . 4 4 , M o 0 . 0 9 J 、 村群呈残留顶盖于火成岩体 上，厚 2 0 m ，区内发育的裂隙有 两组，均被含矿石英脉所充填。 出露华力西 nY 混 合花岗岩。燕山一期中 粒斑状黑云母花岗岩 及闪长岩，石英斑岩， 细粒花岗岩脉等。 厂 东 省 矿 1x . 简 况 乐吕龙 胫钨矿 热液石英脉型，小 型，W 0 . 1 2 - 1 . 2 9 出露地层为J l 村群下亚群长石 英砂岩夹板岩， 炭质板岩及石煤 M-.矿区由八村群红 t 成了N N E 向 铁钻头背斜 见花岗斑岩脉 1 2 0 万韶关幅 区域地质矿产 调查报告 修编 再版 曲江 小 坑钨矿 热液石英脉型，小 型 。 帕，2 . 1 ② 包裹体 可以分为a , b , c , d 四类a 类为液体包裹体， b 类为 气体包裹 体， c 类为含子矿物包 裹体， d 类为含液体C 0 2 包裹体。 a 类包裹体占绝 大多数， 通常占 样品中 包裹体总数的7 0 以上。 b 类和 d 类包裹体常见 于矿脉的顶部。r , 类含子矿物包裹体在热液石英脉中较少见，多见于早 期形成的绿柱石中 ③ 在同一 矿脉中可以 见到多 世代的 包裹体共存。 为进一步了解粤北典型钨矿床含矿热液流体在成矿过程中的温度变化规律， 以及成矿流体 自身的盐度变化特征，作者在前述石人嶂、梅子窝、棉土窝三个钨 矿床典型矿脉的 不同深度采样， 分别进行包裹体均一温度和a 度测定。 以下将介 绍测试的具体做法和主要结果。 4 . 2样品采集加工和测试仪器设备 高温热液矿床成矿机理研究 4 . 2 . 1样品采集与加工 取样及选样的原则156l是 ① 采样的矿脉具有代表性; ② 样品在空间上的分布具连贯 性，同 一矿山 尽量选择同一矿脉; ③ 样品具可比性，即在同一矿脉不同中段、同一中段不同位置进行取样; ④ 样品采集有系统， 例如从围 岩到矿体的 各类岩石和矿石都加以 考虑; ⑤ 样品的数量 一般1 千克左右 和质量 新鲜度 . 本次采集的样品 共 1 5 7 件， 岩性包括与钨有关的 花岗岩、沉积岩、 变质岩、 石英脉、 钨矿石以 及热液石英脉晶洞中的石英晶体等。经过比 较，从中挑选出 3 1个 样品用于包裹体测试。 样品 先一分为二，一半用于 制作光薄片，另一半 粉 碎磨细至 2 0 0 末，并选出其中 1 9 个样品作氧同位素测试。 4 . 2 . 2测试仪器及精度 流体包裹体的温度和盐度测试， 使 用的是中山大学地球科学系重点实验室的 L i n k a m T H M 5 G 6 0 0 型冷热台， 仪器精度为1 0 . 1 0C 。 升降 温速率-3 0C l m ，相转变 点附近升降温速率控制在 0 . 5 C 加. 4 . 3包裹体的类型与形态 包裹体类型的划分方案较多。 本次研究 采用国内常用的划分方案， 即按包裹 体的 成因 划分为原生、 假次生和次生 包裹体， 在室温时按相态分为流体包裹体和 岩浆包裹体15 2. I. . l- . 1711。 流体包裹体又分为液体包裹体 气液比 5 0 、多相包裹体 即在室温下存在有气相、液相更多的 相， 包括含矿物包裹体和含液体C O Z 包裹体 、 含有机物包裹体 等。 工作区 不同 钨矿床中 钨矿脉包裹体的数量、 形状、 大小差别较大 图版 1 3 - 2 1 。 根据流体包裹体相的 特征及其显微 观察结果， 可以 识别出几种类型的流体 包裹体; 包括原生包裹体，次生包裹体和假次生 包裹体。在室温条件下， 流体包 裹体一般包含一 个含水液相和一个不 混溶的气泡， 包裹体大小在 5 u m -1 5 u m 之 间， 气泡所占 包裹体的体积不等， 其比 例在5 -6 5 之间变化。 这种类型的 包裹体 常呈椭圆 形或不规则圆 形，成 群出现或单个存在 原 生包裹体 ， 或呈不规则状密 第 4 章 粤北典型钨矿矿物包裹体研究 表 4 - 3棉土窝钨矿 4 号脉包裹体测温数据 样号 } H m T h 0 CT ℃ }样 号 }H m }} T h 0C }} T ℃ T 1 8 5 V 41 8 5 3 2 0 3 1 1 . 2 T 2 7 5 V 4 西 3 0 1 3 1 5 3 1 7 2 9 8 T 3 5 0 V 4 3 5 0 3 0 0 . 5 3 5 2 . 2 3 0 2 . 8 3 0 6 3 1 5 . 2 3 1 8 3 1 2 . 4 2 9 7 T 3 9 0 V 4 西 3 9 0 31 8 3 1 2 . 5 3 2 2 3 0 7 2 8 0 T 2 7 5 V 4 西 2 7 5 1 2 5 2 7 2 . 6 3 2 02 7 1 31 5 3 4 2 3 0 8 2 1 0 1 9 22 1 8 3 0 01 9 5 3 0 53 8 5 4 8 0 2 4 0 T 4 8 0 V 44 8 0 1 7 5 3 0 8 . 4 3 0 8 1 9 5 . 2 2 5 8 2 1 9 . 3 3 2 7 . 1 3 8 7 3 1 4 . 4 3 9 0 1 5 6 3 9 7 . 1 2 4 5 . 3 3 9 5 . 4 2 6 7 . 2 T3 00 oo一 \ 冷\彭嵘 1 2 0 1 6 0 2 1 0 2 5 0 2 7 0 3 0 0 3 2 0 3 5 0 3 9 0 T h /C 250200 图4 - 7 4 号脉包裹 体均一温度平均值图4 - 8 棉土窝 含钨石英脉包裹体均一温度直方图 图 示虚线代表不同 成矿阶段大 致界线 高温热液矿床成矿机理研究 4 . 4 . 3石人嶂钨矿包裹体测温结果 石人嶂钨矿 1 7号矿脉包裹体均一温度测试结果见表 4 - 4 0温度的变化范围 在 1 3 5 - 3 0 0 ℃之间，峰值为 2 4 0 - 2 5 0 0 C 图 4 - 9 。矿脉温度总体上从下部向上降 低 〔 图 4 一1 0 ，故应是单一成矿事件的产物。 表 4 - 4石人峰钨矿石英包裹体测温数据表 聋 样品号H m 样 品 名称 9 丁h ℃ T ℃ 峰 值 ℃ 1 S 3 5 0 - 23 5 0石英脉 1 02 3 52 5 0 .72 7 9 . 7 1 02 44 1 02 50 1 02 4 2 .9 1 02 5 5 .9 52 7 9 .7 52 4 7 .3 2S 3 8 0 - 33 8 0 黄铁矿 石 英 脉 32 4 0 .22 3 6 . 82 4 4 .6 52 4 2 .2 52 2 0 52 4 4 .6 3S 4 1 0 - 34 1 0钨矿石 2 1 82 1 0 . 42 6 4 .0 1 8 0 1 7 0 22 0 2 6 4 4S 4 5 0 - 14 5 0石 英 脉 1 01 6 8 . 52 1 7 .83 0 0 .0 2 02 9 7 . 5 1 52 5 0 2 03 0 0 1 01 3 5 51 5 6 5S 4 1 0 - 14 1 0 二 云 母 花岗岩 53 9 0 . 1 36 5. 44 0 1 1 03 9 1 1 03 0 5 1 53 4 0 2 540 1 3 9 第 4 章 粤北典型钨矿矿物包裹体研究 2 0 0 2 2 0 2 4 0 、65432 _一伙 ; . i. . ,. .. i. i. i. ,M ,M ,. . .E., 0-\ 1 3 0 1 5 0 1 6 0 1 7 0 1 8 0 2 1 0 2 2 0 2 3 0 2 4 0 2 5 0 2 6 0 2 7 0 2 9 0 3 0 0 T h / 0C 图4 - 9 1 7 号 脉石英包裹 体均一温度直方图图 4 - 1 0 石人嶂鸽矿 1 7 号脉各中 段 石英包裹体均一温度平均值对比图 综上所述，梅子窝、棉土窝、石人嶂三个钨矿含钨石英脉，最高温度在 4 0 0 ℃左右， 这与以 往不少作者在华南众多同类型矿床获得的 数据[2 . 5 . 1 57 [可以比 较， 说明在 4 0 0 ℃之前， 含矿流体有可能主要为气相， 其内的 S i 0 2 及成矿元素并未大 量沉淀析出。 梅子窝、 石人嶂钨矿的矿脉， 形成温 度总体是自 下而上降低; 棉土 窝钨矿矿脉的形成温度则有两个峰值，高峰值 3 0 0 - 3 8 0 0C的样品位于矿脉中 部， 次高峰值 1 9 0 - 2 6 0 0C 位于矿脉中 下部。 这一现象很可能反映了 两个不同 成矿阶段成矿流体的温度差。 早期由于系统温度较高， 排除系统的高温流体向上 运移一段距离，到达相当于脉体中部的部位，流体温度才下降到 4 0 0 ℃以下，其 内的 S i0 及成矿元素才开始大量沉淀;晚期，整个系统温度降低， 因而流体离 开 源区后， 其内的 物质即开始沉淀，从而造成矿脉所谓 “ 温度倒置 “ 现象[3 -5 1 4 . 5包裹体冰点和盐度研究 4 . 5 . 1原理与方法 盐度表示包裹体溶液中 所含盐 类的总 浓度，用冰点相同的N a C l 水溶液的 重 量百分浓度表示57 。利用盐度可以确定 矿液 流动方向。 例如， 在一系列样品 中， 出 现明显的盐度梯度， 结合构造等地质 情况， 可指出矿液流动方向。 而当 前包裹 高温热液矿床成矿机理研究 体盐度的测量主要是 通过冷冻法测定包裹体的 冰点来实 现低 isz- iu1 ] 冷冻法对包裹体要求较苛刻， 使用的仪器与包裹体测温的仪器相同。 本次研 究共测试了 接近 1 0 0 个气液两相包裹体的 冰点和全结冰的 温度。 液体包裹体的盐 度按 N a C l - H 20体系，在测试冰点后用已 有公式换算。 绝大多数盐水包裹体在降 温冷却过程中存在亚稳定态，即冷却到冰点时， 溶液中缺乏如尘点、雏晶等成核 作用的条件， 难直接观察到结冰时的温度， 所以 研究中 采用过冷却方式测定。 测试方法 首先使包裹体气液流体相降 温至过冷却， 记录能观测到的全结冰 温度，然后再缓慢升温至最后一个冰晶消失、气泡复原为止，从而测得冰点。 利用冷冻法测定包裹体片中 石英、 钨矿石和围 岩包裹体的 冰点温度。 再 按照 P o t te r 1 9 7 8 有关冰点与盐度关系式 方 程4 -1 ， 求得各包裹体的含盐度 表 4 - 5 [5 ,16 21 0 0 0 . 5 8 1 8 5 5 K s 3 . 4 8 8 9 6 x 1 0 刀 4 . 3 1 4 x 1 0 - 0对 方程 4 - 1 式中W s为N a C l 0 为溶液的冰点降低 ℃ 。 表4 - 5盐度一 冷冻 温度换算表5 r 0 - tNa Cl wt - o - tNa Cl w t - 0 - tNa Cl wt - 0 .0 60 . 1 _3 5 ，{} ， 7 - 7 . 6 4 1 1 .3 - 0 . 1 2 0 .2- 3 . 5 85 名- 7 . 7 31 1 .4 - 0 . 1 70 .3- 3 . 6 45 .9- 7 . 8 11 1 .5 - 0 .2 30 .4- 3 . 7 16 .0- 7 . 8 91 1 . 6 - 0 .2 805- 3 .7 86 . 1 - 7 .9 8 1 1 .7 - 0 .3 50 . 6 一 3 名4 6 .2- 8 . 0 61 1 . 8 - 0 .4 10 . 7- 3 .916 .3- 8 . 1 51 1 .9 - 0 .4 70 . 8- 3 .9 86 .4- 8 . 2 31 2 .0 - 0 .5 3O 9- 4 .0 56 .5- 8 . 3 21 2 . 1 - 0 .5 91O - 4 . 1 26 .6- 8 . 4 01 2.2 - 0 .6 51 1- 4 . 1 86 .7- 8 . 4 91 2 3 - 0 .7 01 . 2- 4 .2 56 .8- 8 .5 71 2 .4 - 0 . 7 6】3一 3 26 .9- 8 .6 6 1 2 . 5 - 0 . 8 21 . 4- 4 . 3 9 7 .0一 8 .7 51 2 . 6 - 0 . 8 8I5 - 4 . 4 67 . 1- 8 . 8 41 2 .7 - 0 . 9 41 . 6- 4 . 5 37 .2- 8 .9 21 2 . 8 - 1 .0 0I7- 4 . 6 07 3- 9 .0 11 2 ,9 1 . 0 61 . 8- 4 石 77 . 4- 9 . 1 01 3 乃 一 1 . 1 21 . 9- 4 . 7 47 . 5 - 9 . 1 9 1 3 . 1 第 4 章 粤北典型钨矿矿物包裹体研究 续表 4 -5 一 1 . 1 82 .0- 4 .817 . 6 - 9 . 2 81 3 .2 - 1 . 2 4 2 . 1 - 4 .8 8 7 . 7一 . 3 71 3 .3 一 1 .3 0 2 .2一 .9 67 . 8- 9 . 4 61 3 .4 - 1 .3 62 .3- 5 .0 37 . 9- 9 . 5 5 1 3 .5 - 1 .4 22 .4- 5 . 1 08 . 0 - 9 .6 41 3 .6 - 1 .4 8 2 .5- 5 . 1 78 . 1- 9 .7 41 3 .7 一 1 .5 42 .6- 5 . 2 48 . 2- 9 .8 31 3 . 8 一 1 .6 02 .7- 5 . 3 2
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