湖南黄金洞金矿成矿流体包裹体特征

李杰，陈必河，安江华，谭仕敏，张孝国，姚宇军

（1.湖南省地质调查院，长沙 410011；2.湖南省七宝山硫铁矿，湖南浏阳 410306）

湖南黄金洞金矿成矿流体包裹体特征

李杰，陈必河1，安江华1，谭仕敏1，张孝国2，姚宇军1

（1.湖南省地质调查院，长沙 410011；2.湖南省七宝山硫铁矿，湖南浏阳 410306）

黄金洞金矿位于湖南省平江县黄金乡。金矿(化)体赋存于蓟县纪浅变质板岩及变质砂岩中，同时受控于断裂构造。金矿体呈脉状、透镜状、扁豆状产于断裂带扩容地段。流体包裹体资料确定的成矿流体性质为中温(成矿温度下限为336～339℃)、中低盐度〔w(Na-Cl)eq＜10.98%〕的变质热液。金的沉淀与温度降低和成矿流体的混合作用有关。

流体包裹体；变质热液；黄金洞金矿

黄金洞金矿床开采历史悠久，是湖南省有名的金矿山之一。几十年来，先后开展过不同目的、不同性质、不同程度的地质工作及相关科研工作。前人对于此矿区的研究主要集中在构造、地层等控矿因素、矿床地球化学特征和矿床成因等方面，而成矿流体相关的研究相对匮乏。本文主要是对该区所采集样品中的流体包裹体进行了测温和相关研究，得出有用信息，为探讨矿床成因提供新的依据。

1 区域地质概况

黄金洞金矿位于湖南雪峰弧形褶皱隆起的东延部分,江西九岭复式背斜西南倾伏端,平江-刘阳大断裂的东南段,黄金-胆坑复向斜北倒转翼部，分布有金塘、金枚、杨山庄等矿段[1]。

根据区域成矿学划分，黄金洞金矿位于扬子成矿区域著名的江南地块金-锑-钨-铅-锌-锡成矿带，为江南隆起金矿成矿带中部的湘东北-赣西金矿成矿区。区内广泛分布的中元古代地层为一套厚度较大、岩性单一、以泥砂质为主夹少量凝灰质的复理式建造。黄金洞金矿位于九岭造山带西端与长寿断陷盆地交接处的东侧。九岭造山带作为扬子板块一条内造山带，在长期的构造演化过程中，形成了丰富的构造形迹，区内构造变形强烈，褶皱、韧性断层、劈理、面理广泛发育，构成了本区复杂的地质构造。

2 矿区地质

区内地层简单，除山梁第四系残坡积外，只出露了长城系雷神庙组地层（图1）。雷神庙组岩性以轻度变质板岩、条带状板岩、砂质板岩夹透镜状变质砂岩组成，厚350～780 m。按岩性又可细分为6个大层11个小层。

矿区构造复杂，断裂构造尤其发育，为本区金矿的就位提供了良好的储存空间。区内褶皱构造较发育，多为紧密线型的倒转背、向斜，轴向NWW或者NW，部分向SE或者NW方向倾伏。区内断裂构造主要有近EW向与NE向两组，其中近EW向断层与矿体的形成与富集密切相关[2～6]。

区内没有岩浆岩分布，在矿区南西方向20 km外，有加里东期岩体大面积出露，其与本区的矿化关系不详，矿区南西7～9 km处有隐伏岩体存在。

矿区围岩蚀变有（砷）黄铁矿化、绢云母化、硅化、白云石化和绿泥石化等，分带现象不明显，常构成混合蚀变带。

图1 湘东北地区黄金洞金矿地质图[2]Fig.1Geological map of Huangjindong gold deposit,Northeastern Hunan Province

3 矿体地质特征

矿区含金矿脉的产出强烈受近EW向的系列倒转背向斜及其伴生断裂的控制。矿脉中矿化不均匀，矿化体呈断续状分布，常出现无矿段。矿体呈脉状、透镜状、细脉状、扁豆状分布于矿化体中。一条矿脉中常有多个矿体产出。矿化体最长170 m，最短10 m，一般20～40 m。矿体最长约70 m，最短10 m，一般20～30 m。矿体厚度最大达2 m，最小0.1 m，平均厚度为0.4～0.8 m。

金矿体主要赋存于断裂带中的扩容地段,如断裂的分支交汇部位、断裂带内强烈破碎和由窄变宽的地段、以及断裂带的走向或倾向由陡变缓处。矿石类型主要有含金石英脉型和含金板岩型两种，以前者为主，后者较少，一般两种矿石类型混合出现。不同矿体中，矿石品位最高（4.90～88.36）×10-6，最低（3.00～9.40）×10-6，平均品位（4.14～19.26）×10-6。矿石中金属矿物主要是自然金、毒砂、黄铁矿，次为方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、车轮矿、黝铜矿、辉铜矿等。脉石矿物主要为石英、绢云母，次为白云石、绿泥石、方解石、长石、白云母等。含金石英脉型主要有不等粒镶嵌结构、交代残余结构、花岗变晶结构等，块状、条带状、角砾状、网状构造。含金板岩型主要有鳞片变晶结构、显微鳞片花岗变晶结构。条带状、片状构造及角砾状、浸染状构造等。

4 流体包裹体特征

大部分热液矿床都是在地质流体中形成的。矿床的成因与流体特征密切相关[7～10]。包裹体是成岩成矿流体在矿物结晶生长过程中，被包裹在矿物晶格缺陷或穴窝中，至今尚在主矿物中封存并与主矿物有着相的界限的那一部分物质[11]。包裹体一旦被捕获便不受外来物质的影响，所以成矿流体的成分、温度和压力最直接证据就是矿物流体包裹体。

4.1 样品采集和加工

包裹体的测温方法有爆裂法和均一法两种。爆裂法主要是指将样品加热而使包裹体爆裂得到爆裂温度。均一法则是测包裹体的均一温度，包裹体形成之后，由于所处的物理化学条件的变化，使均一的液相变为两相或多相，通过加热使其相态均一，就得到了流体包裹体形成时的均一温度[12]。

在野外采集具有代表性的样品，磨制成厚度约0.25～0.3mm的测温片，然后在偏光显微镜下观察样品的岩相特征，了解成岩、成矿期次，并与野外观察所对应。其后进行测温片卸片工作(温度控制在80℃以下)，最后在显微镜下寻找待研究的包裹体，确定研究方案。

研究采用英国产LinkamTHMSG600型地质用冷-热台。测温时，仪器的使用温度为-196～600℃。在0～600℃温度范围内精度为±1℃，在-196～0℃范围内时，精度为±0.1℃。升降温的速率在测温过程可控可调可预设。设置的温度变化速率一般为10℃/min，在相变点温度附近，温度变化率设置1℃/min，甚至0.1℃/min。

通过显微冷热台测定了水溶液包裹体的冻结温度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及子矿物的融化温度。利用Brown(1989)的FLINCOR计算机程序，采用Brown and Lamb(1989)的等式计算出流体包裹体的盐度。

4.2 包裹体形态

研究所采样品均为含金石英脉。所采样品的石英中包裹体较为发育，但大小极不均匀，一般的包裹体普遍较小，多数小于5µm，部分在3 μm以下。为数不多的包裹体可达5～10µm甚至以上。＜3 μm的包裹体太小，无法清晰观察其内部相变过程，失去研究意义。黄金洞金矿的矿物流体包裹体可大致分为三个类型：类型Ⅰ为与液体包裹体共生的盐水包裹体；类型Ⅱ为与气体包裹体共生的盐水气液包裹体；类型Ⅲ为H2O-CO2三相包裹体。三个类型的包裹体或成群分布，或孤立状分布，外形多较规则，偶见不规则者（图2）。类型Ⅰ的包裹体呈无色-灰色，大小在2×3～2×12µm，V/T＜5%。类型Ⅱ的包裹体呈无色-灰色，大小在3×5～8×4µm，V/T＜10%。类型Ⅲ的包裹体呈浅灰-深灰色，粒径较大，在15×20～20×40µm，V/T＜20%。

4.3 测温结果

黄金洞矿区2件含金石英脉样品的石英主矿物中观察和测定了21个各类包裹体的特征及相变温度，结果见表1、表2。从表中可看出，盐水包裹体的均一温度在168～215℃之间。盐水气液包裹体均一温度较集中，为225～233℃。H2O-CO2三相包裹体的CO2部分均一温度在26.3～26.7℃之间，完全均一温度在336～339℃。三个类型的包裹体全部均一为液相，各类型包裹体的均一温度统计直方图和包裹体盐度统计直方图见图3、图4。

图2 黄金洞金矿石英脉中的流体包裹体Fig.2Photomicrograph of fluid inclusions in quartz fromHuangjindong gold deposits

5 讨论与结论

5.1 流体成分

本次研究采用含金石英脉中的样品进行拉曼光谱测试，流体包裹体中含有CO2、N2和CH4。刘英俊等[13]曾对黄金洞金矿的流体物理化学性质进行过研究（表3）。含金石英中阳离子主要为Na+、K+、Ca2+、Mg2+及Fe3+等，阴离子主要为S2-、F-及Cl-等。根据流体的成分特点可初步确定流体来源。一般认为χNa/χK＜1，χF/χCl≥1的流体与岩浆热液有关，

χNa/χK＞2，χF/χCl≥1的流体与沉积或热卤水有关[9～10]。从成分分析可知本矿区的Na+/K+为18.33，F-/Cl-为3.2。故本区流体可能来源于热卤水或者沉积岩。

表1 样品H1中流体包裹体测试结果Table 1Microscopic measuring results of fluid inclusions in quartz fromsample H1

表2 样品H2中流体包裹体测试结果Table 2Microscopic measuring results of fluid inclusions in quartz fromsample H2

5.2 流体温度和盐度变化关系

样品中各类型流体包裹体的盐度-均一温度关系图如图5所示。盐水包裹体因个体太小，无法测得冰晶的融化温度，无法估算其盐度值。盐水气液包裹体由冰晶融化温度估算的盐度值为3.55～4.65 wt%NaCl equiv，为低盐度。H2O-CO2三相包裹体通过CO2笼和物的融化温度估算其盐度值为10.73～10.98 wt%NaCl equiv，盐度较高，可能反应高盐度流体来源。盐水包裹体和盐水气液包裹体的均一温度跨度较大，并且其盐度很低，在4.655 wt.%NaCl equiv以下。随着温度的降低，流体盐度急剧下降，可能表示成矿过程后期有地表水的加入，使得温度盐度较高的流体在短时间内温度和盐度都急剧下降。

图3 黄金洞金矿流体包裹体均一温度直方图Fig.3Homogenization temperature histogramof fluid inclusions in quartz fromHuangjindong gold deposits

图4 黄金洞金矿流体包裹体盐度直方图Fig.4Salinity histogramof fluid inclusions in quartz fromHuangjindong gold deposits

5.3 成矿温度

从图5和表2可见，H2O-CO2三相包裹体的均一温度和盐度都很集中，这说明包裹体后期未经很大的变化，可以代表原始流体的均一温度。流体的均一温度只能代表成矿的最低温度，故黄金洞金矿的成矿温度最低限度为336～339℃。

图5 黄金洞金矿流体包裹体均一温度-盐度散点图Fig.5Homogenization temperature-salinity scatter-gramof fluid inclusions in quartz in Huangjindong deposit

表3 黄金洞金矿成矿流体成分[13]Table 3Composition of ore-forming fluid fromHuangjindong gold deposits

5.4 矿床流体来源及矿床成因分析

根据以上特征分析，黄金洞金矿床属中温热液型矿床，工业类型为含金石英脉型。从成矿流体的盐度变化推断，成矿热液主要来源于变质热液，含盐度较高，局部达到10.98%；但随着成矿过程演化，有地下水不断涌入使得热液成分有所改变，盐度降低到4%附近，同时，流体温度相应降低，这可能是成矿作用的重要因素[14～15]。此外，成矿流体中还含有CO2。CO2是一种弱酸，对缓冲调节成矿流体pH值的作用不可忽视。当含矿流体所处外界环境的PH值、EH值及温度压力等任何一个因素发生变化时，都会引起流体中金元素的沉淀[16]。随着成矿流体温度的降低和成分的改变，流体中携带的成矿元素在构造裂隙中沉淀形成矿体。

野外工作中得到湖南地质调查院领导和同事的大力支持和通力合作；测试工作得到核工业部北京地质研究院分析测试研究中心张敏的大力支持，在此表示感谢！

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Characteristics of Fluid inclusions of the Huangjindong Gold Deposit, Hunan Province

LI Jie,CHENBi-he,ANJiang-hua,TANShi-min,ZHANG Xiao-guo,YAO Yu-jun
（Hunan Institute of Geological Survey,Changsha 410011,China）

Huangjindong gold deposit is located in Pingjiang county,Hunan province.The mineralization was controlled by faulted structure,and emplaced in Jixianian period slate and sandstone.The ore bodies are vein-like and lenticular formed at the expansion space of the fault zone.Fluid inclusion data of the Huangjindong gold deposit showthat the metamorphic fluid was characterized by lowtemperature(higher than 336～339℃),and relatively lowsalinities(w(NaCl)eq＜10.98%).Gold precipitation was caused by cooling and mixing of the different source fluids.

fluid inclusion;metamorphic fluid;Huangjindong gold deposit

P618.51

A

1007-3701(2011)02-0163-006

2011-04-06

国土资源部南岭地区锡多金属矿调查评价项目(编号：1212010781073)，湖南省地质勘查开发局“湘东北地区与长江中下游斑岩型铜矿成矿地质条件对比及选区研究”项目（编号：2009002）.

李杰（1986—），男，助理工程师，主要从事地质调查工作.