青海都兰白石崖M20矿床成矿流体特征

青海都兰白石崖M20矿床成矿流体特征
马慧英;尹利君;李悟庆;罗依珍
【摘要】The Baishiyan area in Dulan is located in the southeastern margin of Qaidam Basin in the junction of the northern margin ore belt and southern margin ore belt of Qaidam Basin.The deposit is mainly hosted at the contact zone of medium acid granite and carbonate strata of Carboniferous system.The ore body is char-acterized by iron and iron-polymetallic ore,and the deposit is belonged to a typical polymetallic skarn type. The ore-forming material mainly derived from the ore-bearing fluid associated with the medium-acid magma. The fluid acts on Proterozoic Dakengdaban Group,Shaliuhe Group and Ordovician Tanjianshan Group.With the upward migration of Indosinian Yanshan magma,the typical skarn type deposit formed.The results of test on fluid inclusions showed that the uniformity temperature is between 194℃ and 388℃ and the fluid sa-linity is 0.331%-10.978% (wt% NaCl equiv),and the fluid density is estimated to be 0.550 to 0.892 g/cm3 ,and the fluid average pressure is 106 bar.Mineralization temperature(capture temperature)is 201℃-399℃,with an average value of 299 ℃.Rock depth of static pressure is 2.7 km,and mineralization depth should be shallow environment.The C,H,O isotopic study has shown that ore-forming fluids might be de-rived from mantle magmatic hydrothermal fluids,partly from atmospheric and metamorphic water.Ore-forming material is from both of the deep mantle magma,and from the Carboniferous-Ordovician system. The deposit is
belonged to a hydrothermal deposit of middle-low temperature.%都兰白石崖地区位于柴达木盆地东南缘,柴北缘成矿带和柴南缘成矿带交汇部位.矿床赋存于印支期中酸性花岗岩体与石炭系碳酸盐岩地层接触带中,矿体以铁及铁多金属矿为主要特征,属典型的矽卡岩型铁多金属矿床.成矿物质主要来源于与中酸性岩浆有关的含矿流体,流体作用于元古界大肯达坂群、沙柳河群及奥陶纪滩间山群,随印支—燕山期岩浆上侵形成本区富有特色的矽卡岩型矿床,流体包裹体测试分析,测得均一温度介于194℃~388℃,流体盐度为0.331%~10.978(wt%NaCl equiv),估算流体密度为0.550~0.892 g/cm3,流体平均压力为106bar.成矿温度(捕获温
度)201℃~399℃,平均299℃,属中-低温流体.静岩压力深度值为2.7km,成矿深度应为中浅环境.通过C、H、O同位素研究表明,成矿流体可能来源于地幔岩浆热液,部分来自大气水及变质水.成矿物质既有来自深部地幔及岩浆,也有来自石炭-奥陶系,矿床应属中低温热液矿床.
【期刊名称】《矿产与地质》
【年(卷),期】2017(031)004
【总页数】7页(P688-694)
【关键词】白石崖铁矿床;成矿流体特征;矽卡岩型矿床;青海都兰
【作者】马慧英;尹利君;李悟庆;罗依珍
【作者单位】湖南省地质调查院,湖南长沙 410116;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙 410083;广东省有色金属地质局,广东广州 510080;湖南省地质调查院,湖南长沙 410116;广东省有色金属地质局,广东广州 510080
【正文语种】中文
【中图分类】P618.31
研究区位于柴达木盆地东南缘，距离都兰县城西26km。

南邻昆仑山脉的布尔汗布达山，北部与祁连山脉的柴北缘残山地域相邻。

从上世纪开始，该区通过磁法和地质化探工作，在区域找矿方面取得了丰硕的成果，先后发现白石崖、小卧龙、大海滩、西台、双庆、海寺等铁及铁多金属矿床，随着近年国家和民企的勘查投入和开发，这些地区逐渐显露出良好的找矿新成果，其中白石崖地区更成为矿产勘查的热点地区，是都兰县铁多金属矿集区。

有关该区地质特征、控矿因素、矿床成因及成矿预测等，前人已进行过一定的研究工作[1-6]。

但对成矿流体特征、物质来源以及相互的关系，目前研究资料甚少。

成矿流体研究是建立矿床成因和成矿物理化学条件研究的重要手段，也是建立矿床成因模型的重要依据之一[7]。

本文以白石崖矿田M20矿床为研究对象，对主成矿阶段的脉石矿物进行了流体包裹体冷冻盐度测定、稳定同位素等方面的研究，明确M20矿床的成矿流体特征、物质来源及形成机制，对M20矿床的成因研究和进一步勘查提供技术支持。

区域地层从元古界到新生界均有出露，其中柴达木盆地边缘以元古宇老地层为主，其他都兰、香日德、南戈滩等地区则以古生代(泥盆纪、石炭纪)和中生代(三叠纪)地层为主，第四纪地层广泛分布于盆地、河谷等地段。

石炭系在都兰—双庆一带分布较多，呈小残留体产出[8-9]。

区域上，主要受近EW向柴南缘断裂、东昆北断裂，NW—SE向锡铁山—乌兰南断裂、柴北缘断裂，及NNW—SSE向鄂拉山断裂控制，断裂构造具有多次复活及继承性特点。

区内岩浆活动强烈频繁，岩性从超基性-基性-中性-中酸性-酸性岩均有[10]。

研究区位于处于柴达木—中祁连板块东南部边缘，柴北缘锡铁山—乌兰南裂谷Pb-Zn-Au-Ag-W-Sn成矿带与柴南缘祁漫塔格—都兰裂谷Fe-Co-Cu-Pb-Sn成矿带结合部，东面被NW向鄂拉山断裂所截，正好处于构造交汇部位，成矿背景良好(图1)。

矿床一般产于印支期花岗质侵入体与石炭纪沉积岩—早三叠世火山岩接触带(图1)。

白石崖矿田面积160多km2，区内根据磁异常编号的矿床点有30多处，已经开发的矿床(点)近20处。

矿床类型以岩浆热液-深部成矿作用为主，形成特色的矽卡岩型-火山机构型铁及铁铅锌铜多金属成矿系统。

矿床(点)多成群成带出现，空间上多出现在中酸性侵入体(印支期花岗岩体)与石炭系碳酸盐岩地层接触带上。

M20矿床是白石崖矿田中勘探成果最好的一个铁多金属矿床，位于白石崖矿田西区NW向成矿带北段(图2)。

赋存于NW向接触带矽卡岩中，赋矿围岩为矽卡岩。

出露地层为上三叠统中酸性火山岩(T3e)和下石炭统大干沟组大理岩(C1dg2)。

以富集铁锌铅银铜钨矿种为主要特征。

矿体形态简单，多呈似层状、透镜状，局部可见形态具膨大缩小，尖灭再现现象。

矿体产状严格受接触带断层构造控制，矿体走向延伸最长50～80m，一般倾角70°～80°左右，最大厚度8m左右。

矿石矿物成分较复杂，金属矿物主要为磁铁矿、黄铁矿、铁闪锌矿、黄铜矿、黑钨矿等，少量赤铁矿、铜兰、针硫铋铅矿，脉石矿物为石英、石榴石、透辉石、阳起石、方解石，次为绿泥石、萤石、云母等。

矿石类型主要为矽卡岩型。

从矿石特征看，结合矽卡岩化、方解石脉、石英脉发育特点，显示接触交代及后期热液充填交代均比较强烈，矿床成矿作用复杂且具有多阶段成矿特点。

矿石平均品位Fe：28%、Zn：4.5%、Pb：1.5%、Ag：61×10-6、Cu：0.3%。

局部地段WO3：0.11%，但主要集中在3线以南地段。

浅部锌品位较高，以铁闪锌矿体为主，矿段最高平均锌品位达15.66%。

8线～14线之间，铜品位较高，矿段平均品位Cu：1.2%，Ag：220×10—6，Fe：18.1%，WO3：0.02%。

向南部靠近岩体方向，钨矿化有增强趋势，在12线深部发现钨独立成体，WO3最高品位达
1.32%，平均0.27%。

这预示着本区巨大的有色金属和稀有金属的找矿前景。

3.1 样品及实验方法
流体包裹体研究是分析矿床成矿作用过程的重要途径。

通过对包裹体的研究，可以
分析成矿流体的温度、盐度、压力、成分等特征[11-12]，从而可以判断成矿流体
的来源、物质组成及演化过程。

本次所采包裹体样品主要来自M20矿床地表、见矿钻孔岩心及采矿坑道中，特征见表1。

室内将样品磨制成双面抛光的厚片，厚度约0.06～0.1mm。

流体包裹体的测试及均一温度、冷冻盐度由中南大学流体包裹体实验室承担。

实验仪器采用英国产Linkam THMSG600型地质用冷-热台。

该仪器可操作的温度范围在-196°C～600°C之间。

经校准，在0°C～600°C温度范围内精度为±1°C，在-196°C～0°C范围内时，精度为±0.1°C。

包裹体冻结温度Tf、冰的初始熔化温度Ti(ice)、冰的最终熔化温度Tm(ice)、气液均一温度Th由显微热台直接测定。

流体包裹体的盐度和密度利用FLINCOR计算机程序[13]，采用Brown和Lamb的等式计算得出[14]。

并对4件脉石样品进行了氢氧同位素分析，测试工作在中国地质科学院矿产资源研究所完成。

3.2 包裹体岩相学特征与显微测温
测试结果：依据室温下的相态特征，将通过显微镜观察，将流体包裹体分为气液两相包裹体(I)和液体包裹体(II)两种类型。

气液两相包裹体(I)：由气相和液相组成，
以液相为主，气液比多在10～50%，包裹体普遍较小，一般在2～14μm，形态
呈近圆形、椭圆形、方形和不规则形等(图3-A、B)，是本次测温的对象。

液体包裹体(II) 由液相组成，包裹体大小大小一般为2～6μm，形态多呈椭圆状、不规则状。

列状分布的包裹体(图3-C)，代表次生成因类型。

另可见到成群的气液两相水溶液包裹体成群分布(图3-D)。

本次对样品中的气液两相包裹体进行了测试，结果见表2、图3、图4。

先将包裹
体冷却至-30.5°C～-46.8°C时液相冻结，逐渐升温至-28.8°C～-20.3°C时观测到部分包裹体开始初熔；测得冰点温度为-3.8～-0.1°C，测得均一温度介于194°C～388°C，平均在288°C左右，全部均一至液相，并计算流体盐度为0.331%～
10.978(wt% NaCl equiv)，平均流体盐度在4.593(wt% NaCl equiv)左右；估算
流体密度为0.550～0.892 g/cm3，估算流体平均压力为106bar。

3.3 稳定同位素特征
本次矿体中脉石矿物样品的氢氧同位素测试结果见表3。

从表3可知，δDH2O V-SMOW值界于-104‰～-62‰，δ18O矿物V-SMOW值界于-0.6‰～1.5‰之间，δ18O H2O V-SMOW值界于-7.7‰～-3.8‰。

由图5可知，流体包裹体
18O H2O V-SMOW值在大气降水附近，部分位于大气降水与原生岩浆水之间，
说明早期成矿流体可能来源于地幔岩浆，后来又有大气降水加入。

4.1 成矿流体的捕获温、压条件及性质
本次计算出包裹体的平均在288°C左右，计算流体平均压力为106bar。

利用Potter(1977) [15]做出的不同浓度的NaCl溶液的均一温—压关系图 (图6-a)，可以估算出压力对温度校正值ΔT=7°C。

由Tt=ΔT+Th，计算出成矿温度(捕获温度)201℃～399℃，平均299℃，属中-低温矿床[16]，周显强对都兰地区矽卡岩
型矿床成矿流体包裹体均一温度为210～260 th/℃(白石崖方铅矿中包体)，略低
于本次测定结果(平均299℃)[3]。

成矿压力及深度：采用等容线相图解法对捕获压力进行估算[17]，及前述矿区流体中平均成矿温度为299°C，流体平均盐度在4.593 (wt% NaCl equiv)左右，根据
测出的冰点温度、均一温度等，采用FLINCOR软件估算出捕获时的压力约为
71MPa。

岩石密度值2.70 g/cm3，由h=p/ρg，计算静岩压力深度值为2.7km，总体上，成矿深度应为中浅环境。

成矿流体性质：以上测试结果表明，成矿流体主要为H2O。

I型包裹体的冻结温度在-46.8～-30.5℃之间，冰的初融温度数据不多，一般在-28.8～-20.3℃之间，接近纯NaCl—H2O体系标准低共熔点(-20.8℃)说明水溶液中电解质以NaCl为主，可能含有K+等杂质成分。

流体介质浓度与含盐度有关。

在一定物理化学条件下，
流体盐度、温度与流体密度存在函数关系。

根据均一温度—盐度关系散点图(图6-b)中，可以看出盐度随着均一温度的增高而增高。

同时，流体密度相应增大。

这可能是流体的盐度值较高，形成于早期较高温度阶段，随着流体的演化，形成低温低盐度流体，说明流体经历了自然冷却的成矿过程。

4.2 成矿流体的演化与成矿关系
本区分布的花岗斑岩表明，成岩深度较浅(1～5km)。

中浅部岩浆及成矿流体活动
往往是多期弧后伸展裂陷作用的结果，随着低角度裂陷作用的进行，软流圈沿拆离断层随其不断向上迁移，对其上覆地壳产生部分熔融，形成中酸性岩浆及丰富的含矿流体。

们不断上侵，携带或沿途萃取Fe、Cu、Pb、Zn、W、Sn等元素，上升到浅部随着温度、压力及盐度的降低卸载成矿，这其中也有外来流体(天然水)的混入。

研究表明，外来流体可以改变成矿流体的成分和物理性质，也可造成流体温度和盐度的逐步降低[18]。

当岩浆和深部成矿流体侵入到围岩时，对钙质围岩产生接触热变质作用，形成钙矽卡岩。

此阶段除H2O、CO2外，没有非挥发分带入带出，也基本上没有形成矿石，但对后期矿石的聚集是一个必要阶段。

因为，在岩浆继续就位过程中的构造调节，很容易引起脆性的钙质围岩发生破裂或挥发分逸失导致岩石孔隙度扩大，这些成矿场的准备，为成矿流体的进入和成矿物质的沉淀富集提供了条件。

随着岩浆结晶作用的进行，岩浆水热流体逐渐析出，并与地幔流体混合，晚些时期又与天水混合，并沿接触带上升，随着温度、压力、盐度的下降，含矿流体在围岩中渗滤-交代-扩散-沉淀。

流体作用于钙矽卡岩，在较强氧化状态下形成高价铁的
矿物，在较弱的的氧化状态下形成低价铁的矿物。

在无水的矽卡岩带形成早期，还可形成磁铁矿和白钨矿。

本区所见的部分磁铁矿产于细粒矽卡岩中便属这种情况。

但该阶段硫化物比较少见。

矽卡岩形成的晚期阶段，磁铁矿和硫化物同时沉淀，到矽卡岩被破坏分解的阶段即就是退化矽卡岩阶段这种沉积作用才达到高峰。

磁铁矿
是重要的金属矿物，在矽卡岩中交代钙铁榴石，当大量磁铁矿形成时，一般很少见到硫化物和白钨矿。

矽卡岩形成作用结束后，当温度降低、局部氧化还原反应，在钙质岩石接触带发生中和作用的条件下，流体中硫化物开始大量沉积，这一阶段可形成高品位硫化物矿床(如M20矿床)。

综上所述，本区流体包裹体岩相学和显微测温研究表明，流体盐度为0.331%～10.978(wt% NaCl equiv)，平均流体盐度在4.593 (wt% NaCl equiv)左右，属低盐流体；估算流体密度为0.550～0.892 g/cm3，流体平均压力为106bar。

计算出成矿温度(捕获温度)201℃～399℃，平均299℃，属中-低温流体。

估算出捕获时的压力约为71MPa，计算静岩压力深度值为2.7km，成矿深度应为中浅环境。

成矿物质既有来自深部地幔及岩浆，也有来自奥陶-石炭系。

成矿流体则可能来源于地幔中岩浆热液，后来又有大气水及变质水的加入。

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