山西灵丘县刁泉银铜矿流体包裹体特征及成矿流体演化*

牛斯达 李胜荣＊＊ 张聚全，2 王志华

NIU SiDa1，LI ShengRong1＊＊，ZHANG JuQuan1，2 and WANG ZhiHua3

1. 地质过程与矿产资源国家重点实验室，中国地质大学地球科学与资源学院，北京 100083

2. 石家庄经济学院宝石与材料工艺学院，石家庄 050031

3. 西安地质调查中心，西安 710054

1. State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources，School of the Earth Sciences and Resources，China University of Geosciences，Beijing 100083，China

2. School of Gemology and Materials Technology，Shijiazhuang University of Economics，Shijiazhuang 050031，China

3. Xi’an Center of Geological Survey，CGS，Xi’an 710054，China

2014-02-27 收稿，2014-06-18 改回.

刁泉银铜矿位于山西省东北部灵丘县，地处太行山北段，是一个以银铜为主的矽卡岩型多金属矿床。前人对刁泉银铜矿开展了许多研究，周利霞和唐耀林(1997)初步建立了其成矿模式;李兆龙和张连营(1999)对其成因机制进行了探索;李喜荣等(1999)对金银赋存状态进行了研究;李晓刚等(2004)初步建立了找矿模式;王永明等(2006)在矿物学特征方面、李爱生和韩志安(2001)在化探方面、李惠等(2008)在构造叠加晕方面也取得了一些成果。

许多学者对矽卡岩型银铜金矿床从地球化学、流体包裹体、成矿机制等方面进行过较深入研究(Morrison et al.，1991;Johnson and Meinert，1994;Zhao et al.，1999)。流体包裹体能够很好地指示流体成矿的全过程(范宏瑞等，1998;Shepherd et al.，1985)，但目前刁泉银铜矿床的成矿流体特征研究程度较低，在很大程度上制约了成矿模型的建立。本文在描述刁泉银铜矿地质特征的基础上，利用流体包裹体显微测温和激光拉曼光谱分析技术对该矿床的流体特征和演化过程进行了研究，进一步揭示了矿床的形成机制。

1 矿床地质特征

图1 华北克拉通位置图(a，据汤艳杰等，2006;罗军燕，2009)和刁泉银铜矿区域地质图(b，据周利霞和唐耀林，1997;易洪波，2012)1-第四系;2-白垩系;3-中侏罗系火山岩;4-二叠系页岩、砂岩;5-石炭系页岩;6-奥陶系灰岩、页岩;7-寒武系灰岩、页岩、白云岩;8-震旦系砂岩;9-太古界五台群变质岩系;10-燕山期花岗岩类;11-燕山期闪长岩类;12-元古代闪长岩类;13-太古宙花岗岩类;14-向斜轴;15-隐伏断裂;16-断裂;17-矿区位置Fig.1 Location of the North China Craton (a，modified after Tang et al.，2006;Luo，2009)and regional geological map of the Diaoquan Ag-Cu deposit (b，modified after Zhou and Tang，1997;Yi，2012)1-Quaternary;2-Cretaceous;3-Middle Jurassic volcanic rocks;4-Permian shale and sandstone;5-Carboniferous shale;6-Ordovician limestone and shale;7-Cambrian limestone，shale and dolomite;8-Sinian sandstone;9-metamorphic rocks of Achaean Wutai Group;10-Yanshanian granite;11-Yanshanian diorite;12-Proterozoic diorite;13-Archaean granite;14-synclinal axis;15-buried fault;16-fault;17-location of the deposit

图2 刁泉银铜矿矿区地质图(据周利霞和唐耀林，1997;易洪波，2012)1-凝灰角砾岩夹流纹质熔岩;2-安山质角砾岩及凝灰岩;3-凝灰角砾岩;4-中、上奥陶统大理岩;5-中、上寒武统大理岩;6-矿体及编号;7-黑云母石英二长岩;8-花岗斑岩;9-辉长岩;10-闪长玢岩脉;11-安山岩;12-细晶岩脉;13-煌斑岩脉;14-辉绿玢岩脉;15-矽卡岩;16-背斜轴;17-断裂;18-推测岩体边界或环形断裂;19-岩层产状Fig. 2 Geological map of the Diaoquan Ag-Cu deposit(modified after Zhou and Tang，1997;Yi，2012)1-tuff breccia with rhyolitic lava;2-andesitic breccia and tuff;3-tuff breccia;4-the Upper and Middle Ordovician marble;5-the Upper and Middle Cambrian marble;6-ore bodies and their numbers;7-biotite quartz monzonite;8-granite porphyry;9-gabbro;10-diorite porphyrite dyke;11-andesite;12-aplite dyke;13-lamprophyre dyke;14-diabase-porphyrite dike;15-skarn;16-anticline axis;17-fault;18-presumable rock boundaries or ring fault;19-occurrence of layers

刁泉银铜矿处于华北克拉通中北部，区域上为一中生代断陷火山盆地(周利霞和唐耀林，1997)。该矿床位于燕山造山带与太行山造山带的交切部位(Deng et al.，2007;罗照华等，1999)，区内出露地层主要为五台群中浅变质的碎屑岩、中酸性火山岩建造，其次为震旦系砂岩，奥陶系灰岩、页岩和寒武系灰岩、页岩、白云岩等(图1)。

区内岩浆活动以五台期和燕山期为主，与该区成矿作用密切相关的是强烈而频繁的燕山期岩浆活动(周利霞和唐耀林，1997)。中生代早中期，区域岩石圈处于欧亚板块碰撞后强烈加厚状态，区域性隆升和剥蚀显著(刘红涛等，2002)。华北中部岩石圈在造山带基础上开始减薄过程，主要始于130 ～110Ma 的拆沉减薄(罗照华等，2006;Li and Santosh，2014)。岩石圈减薄以及软流圈物质上涌导致该区的壳型、壳幔混合型中酸性-酸性岩浆活动，并侵入形成大规模花岗岩类(Li et al.，2013，2014)。

矿区内地层由老到新自南东向北西依次出露有寒武系中上统、奥陶系、侏罗系及第四系(图2)，岩层走向30 ～50°，倾向NW，倾角10 ～50°，其中寒武系中上统泥质白云岩、条带状灰岩和奥陶系下统冶里组、亮甲山组泥晶灰岩、细晶白云岩，中统马家沟组角砾状灰岩，是刁泉复式岩体和银铜矿体的围岩(李兆龙和张连营，1999)。刁泉矿区的断裂主要有北西向的刁泉断裂和北东向的枪头岭断裂，为成矿提供了有利的运移通道和赋存空间。

与矿化有关的中酸性杂岩体刁泉岩体呈岩株状产出，侵位于两组断裂构造的交会部位，直径约900m，面积0.7km2，岩性以花岗斑岩为主(图4c)，并有中基性脉岩发育。李兆龙和张连营(1999)测定刁泉岩体花岗斑岩和石英斑岩全岩Rb-Sr 等时线年龄为130.9 ±1.4Ma，黑云母石英二长岩的黑云母K-Ar 同位素年龄为130.5Ma，易洪波(2012)用单颗粒锆石U-Pb 法测定黑云母石英二长岩及花岗斑岩的年龄分别为163.7 ±1.8Ma 和154.5 ±1.1Ma，均属燕山期产物。岩体主要岩石属于铝过饱和型，呈钙碱性，稀土元素分布属于轻稀土富集型，成因类型属壳幔混源型(周利霞和唐耀林，1997;李兆龙和张连营，1999)。易洪波(2012)对矿体中石英细脉型辉钼矿矿石进行了Re-Os 同位素测定，得到矿床形成年龄为132.3 ±6.1Ma，而张聚全对其测定的Re-Os 模式年龄为130.9 ±1.6Ma(未发表数据)。

刁泉岩体与围岩的环形接触带是本区矿体的赋存部位，Ⅰ矿带为矿区主要矿带，矿体数量多达33 个，赋存于矽卡岩带及其外接触带中，具有工业意义的矿体主要有3 号、8 号及25 号三个矿体。其中25 号矿体规模最大，延长大于200m，延深100 ～300m，厚度一般1 ～15m，最大厚度40 余米。矿体在平面上主要呈脉状、似层状，透镜状、囊状，在剖面上以弯月状、钩状产出，分枝复合、尖灭再现现象明显，总体产状从上到下先内倾而后外倾，垂向上显示上富Ag 下富Cu、Au 的矿化规律(李兆龙和张连营，1999)。

蚀变分带从岩体到围岩可分为:Ⅰ内蚀变带，岩体不同程度地发生绢云母化、钠长石化、硅化、绿泥石化、矽卡岩化和碳酸岩化，0 ～20m 宽，主要金属矿化为辉钼矿化，局部成为工业小矿体;Ⅱ矽卡岩带，主要由透辉石-钙铁榴石矽卡岩、绿帘石矽卡岩、钙铝榴石矽卡岩组成，2 ～60m 宽，银铜矿体主要赋存于此带中;Ⅲ矽卡岩化大理岩带，0 ～50m，岩体发生透辉石化、钙铁榴石化、钙铝榴石化，局部有银铜矿体赋存;Ⅳ大理岩、角岩带，100 ～500m 宽。

岩浆作用伴随而来的热液活动使该区围岩遭受不同程度的变质作用，具体可分为两个类型:一是与热变质有关的大理岩化和角岩化;二是与热液交代有关的绢云母化、钠长石化、钾长石化、硅化、矽卡岩化和碳酸盐化等，其中矽卡岩化与本区成矿关系最为密切(王永明等，2006)。

矿石类型以脉状(图3b)、浸染状(图3c，d)、块状为主。矿石结构主要有有他形粒状结构(图3d)、填隙结构(图4d)、自形-半自形粒状结构(图4d)、乳滴状固熔体分离结构(图4f)、文象结构(图4f)和共边结构等。矿石矿物主要为辉银矿、碲银矿、自然银、金银矿、黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、辉钼矿等，脉石矿物主要为石榴子石、方解石、白云石等。

图3 刁泉银铜矿典型手标本特征(a)-矽卡岩，石榴子石晶形较好，发育轻微绿泥石化，方解石沿裂隙充填;(b)-石英细脉穿切花岗岩，伴随轻微辉钼矿化;(c)-浸染状斑铜矿胶结石榴子石矽卡岩角砾;(d)-斑铜矿和辉铜矿呈稠密浸染状与方解石伴生，方解石粒度较大. Grnt-花岗岩;Sk-矽卡岩;Grt-石榴子石;Phl-金云母;Qz-石英;Cal-方解石;Mo-辉钼矿;Bn-斑铜矿;Cc-辉铜矿Fig. 3 Typical hand specimens of the Diaoquan Ag-Cu deposit(a)-crystal shapes of garnets are relatively complete in skarn with slight chloritization，and calcite distributes along the fissures;(b)-a quartz vein with slight molybdenite cuts through the granite;(c)-the garnet skarn breccias are cemented with disseminated bornite;(d)-dense disseminated bornite and chalcocite are born associating with coarse grained calcite. Grnt-granite;Sk-skarn;Grt-garnet;Phlphlogopite;Qz-quartz;Cal-calcite;Mo-molybdenite;Bn-bornite;Cc-chalcocite

2 成矿期次划分和主要矿物特征

2.1 成矿期次划分

根据野外脉体穿插关系、矿物组合、空间分布及结构构造特点，将刁泉银铜矿的成矿作用从早到晚划分为3 个成矿期5 个成矿阶段:Ⅰ矽卡岩期，可分为两个阶段，Ⅰ1 早矽卡岩阶段和Ⅰ2 晚矽卡岩阶段，Ⅰ1 阶段最常见矿物为石榴子石，辉石、硅灰石等无水硅酸盐，其中石榴子石含量较高且自形程度好，透辉石含量相对较少，Ⅰ2 阶段主要形成符山石、透闪石、阳起石、绿帘石等含水硅酸盐矿物;Ⅱ石英-硫化物期，Ⅱ1 钼矿化阶段主要金属矿物是辉钼矿，Ⅱ2 铜银矿化阶段以石英、绿泥石等非金属矿物和斑铜矿、黄铜矿、黄铁矿等金属硫化物为主，并伴随着银矿物和金矿物的沉淀;Ⅲ碳酸盐期，这一时期主要发育碳酸盐化，并伴随铜矿化和银矿化。

2.2 主要矽卡岩矿物

图4 刁泉银铜矿床岩相学特征(a)-具明显环带的石榴子石间隙被方解石充填(单偏光);(b)-早期黑云母发育绿泥石化(单偏光);(c)-花岗斑岩，斑晶为石英和钾长石(正交偏光);(d)-晚期的黄铜矿、黄铁矿、方解石细脉充填石榴子石间隙(反射光);(e)-方铅矿、闪锌矿、黄铁矿共生(反射光);(f)-斑铜矿与辉铜矿呈文象结构，闪锌矿中分布星点状黄铜矿(反射光);(g、h)-黄铜矿中分布辉银矿、碲银矿等(背散射图像). Bi-黑云母;Chl-绿泥石;Or-钾长石;Sh-白钨矿;Ccp-黄铜矿;Py-黄铁矿;Gn-方铅矿;Sp-闪锌矿;Arg-辉银矿;Hes-碲银矿Fig.4 Petrographical characteristics of samples from the Diaoquan Ag-Cu deposit(a)-garnets with clear zoning are filled with calcite (under transmitted light);(b)-biotite formed in an early stage is partly altered with choritization (under transmitted light);(c)-graniteporphyry with quartz and K-feldspar phenocrysts (under transmitted light);(d)-later chalcopyrite，pyrite and calcite veinlet fill the gaps of earlier garnets (under reflective light);(e)-galena and sphalerite are associated with pyrite (under reflective light);(f)-graphic structure formed by bornite and chalcocite，star-like chalcopyrite distributing in sphalerite (reflected light);(g，h)-chalcopyrite with small argentite and hessite (BSE image). Bi-biotite;Chl-chlorite;Or-orthoclase;Tr-tremolite;Sh-scheelite;Ccp-chalcopyrite;Pypyrite;Gn-galena;Sp-sphalerite;Arg-argentite;Hes-hessite

刁泉银铜矿的石榴子石多呈浅黄绿色(图3a)，单偏光下常为浅黄褐色，极正高突起(图4a)，正交偏光下异常干涉色可达一级灰白，自形-他形，为钙铁榴石-钙铝榴石系列，环带结构发育。黑云母呈褐色，多色性明显，常见绿泥石化(图4b);金云母多呈深绿色(图3d)，薄片中无色至浅棕色，近平行消光。岩体中的云母以黑云母为主而矽卡岩中则以金云母为主，黑云母处于镁质黑云母与铁质黑云母的过渡位置。

绿帘石呈黄绿色，多色性弱，二级干涉色鲜艳而明亮;辉石以透辉石为主，多呈绿色或暗绿色，短柱状，正交偏光下可见鲜艳的二级干涉色;角闪石呈草绿色，可见典型的闪石式解理。

2.3 主要金属矿物

斑铜矿在刁泉银铜矿的分布十分广泛，多与辉铜矿、黄铁矿、黄铜矿等硫化物共生，矿石构造以稠密浸染状(图3c，d)、块状为主，其次为团块状和网脉状构造。多呈他形-半自形结构，固溶体分离结构、共边结构、交代残余结构十分发育，固溶体分离结构主要表现为斑铜矿呈乳滴状或叶片状产于辉铜矿(图4f)。

刁泉矿区黄铁矿并不十分发育，呈半自形-自形(图4e)，常见填隙结构或呈脉状充填于石榴子石等早期形成的矽卡岩矿物之间。黄铜矿呈铜黄色，他形不规则块状，呈填隙结构充填于早期形成的矿物之间(图4d)，与闪锌矿呈固溶体分离结构，薄片中常呈星点状(图4f)。方铅矿主要呈半自形-他形，闪锌矿主要呈褐红色调，常与黄铜矿呈固溶体分离结构，与黄铁矿、黄铜矿等其他硫化物共生(图4e，f)。

3 流体包裹体研究

3.1 样品及测试方法

用于研究的样品兼顾了与成矿有密切关系的各类地质体，主要针对形态较为规则的原生流体包裹体进行研究。主要岩性包括石榴子石矽卡岩，含石英脉花岗岩、蚀变花岗斑岩、黑云母石英二长岩以及矿石，包裹体寄主矿物主要是石榴子石、石英和方解石，分别来自石榴子石矽卡岩，石英脉和碳酸盐脉(图3a，b，d)。野外共采集样品33 件，根据产出特征和手标本观察结果从中挑选17 件样品磨制成0.3mm厚双面抛光的包裹体光薄片，在进行流体包裹体岩相学观察后，挑选出合适的测温样品，用丙酮浸泡并清洗薄片，然后进行均一法-冷冻法测温研究及成分分析。流体包裹体测温工作在中国地质大学(北京)矿物标型实验室进行，所用仪器为德国Leica DM2500P 偏光显微镜，英国Linkam THMSG600 冷热台，其可测温度范围为- 196 ～600℃，测试精度为±1.0℃。加热、冷冻过程中设置的初始控温速率为30℃/min，开始观察到变化时降低速率，相变点附近速率一般为1 ～2℃/min。

单个流体包裹体激光拉曼显微探针测试在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成。测试仪器为LABHRVIS LabRAM HR800 研究级显微激光拉曼光谱仪，使用Yag晶体倍频固体激光器，波长为532nm，扫描范围100 ～4200(cm-1)。

3.2 流体包裹体类型

通过对刁泉银铜矿中流体包裹体进行岩相学观察，发现在三种被选作主要研究对象的寄主矿物中石英和方解石包裹体均较发育，石榴子石中包裹体数量相对较少。根据包裹体在室温下的相态可以将其分为3 类5 个亚类(图5)，具体分述如下。

图5 刁泉银铜矿流体包裹体显微照片(a、b)-石榴子石中的1 型包裹体，(b)中可见晶体的生长纹;(c)-方解石中呈负晶形的1 型包裹体;(d、e)-石英中1 型包裹体，(e)为原生包裹体集群分布;(f)-石英中1 型包裹体和2B 型包裹体密切共生，显示流体的沸腾特征;(g)-石英中的2A 型包裹体;(h)-石英中的2B 型包裹体;(i)-石英中的3A 型包裹体;(j)-石榴子石中的3B 型包裹体;(k)-石榴子石中含有两个子晶的3B 型包裹体Fig.5 Micrographs of fluid inclusions in the Diaoquan Ag-Cu deposit(a，b)-type 1 inclusions in garnet，growth striation can be seen in(b);(c)-a negative crystal shaped type 1 inclusion in calcite;(d，e)-type 1 inclusions in quartz. (e)presents a primary inclusion group;(f)-type 1 inclusions and type 2B inclusions are in close association within quartz，displaying boiling characteristics of the fluid;(g)-a type 2A inclusion in quartz;(h)-type 2B inclusion in quartz;(i)-a type 3A inclusion in quartz;(j)-type 3B inclusions in garnet;(k)-a type 3B inclusion containing two daughter minerals (a halite and a sylvite)

图6 刁泉银铜矿床流体包裹体激光拉曼图谱Fig. 6 Laser Raman spectra of fluid inclusions of the Diaoquan Ag-Cu deposit

1 型富液相包裹体:室温下气相充填度小于50%，加热后均一至液相。1 型包裹体在石榴子石、石英、方解石中均占重要地位，是该矿区最为发育的包裹体类型，石榴子石中的许多该类包裹体表现出临界均一或近临界均一行为。

2 型富气相包裹体:室温下气相充填度大于50%，只在石英中发现，数量较少。依据其均一方式可以将该类型包裹体划分为两个亚类:2A 型，加热后均一为液相，许多该类包裹体表现出近临界均一;2B 型，加热后均一为气相。

3 型含子矿物包裹体:室温下存在一个或一个以上子矿物的三相包裹体，集群或星散状出现。子矿物类型主要为石盐和钾盐，石盐子矿物多呈立方体，钾盐子矿物呈立方体或浑圆状，均无色透明。由于温度升高时钾盐溶解度增加的速度远大于石盐，因此钾盐子矿物先于石盐子矿物溶解。根据其子矿物的消失温度与气液均一温度的关系将其分为:3A型，气液均一温度高于子矿物溶化温度，只出现在石榴子石;3B 型，气液均一温度低于子矿物熔化温度，只出现于石英，多呈负晶形。

本文对石榴子石和石英流体包裹体进行了激光拉曼显微探针分析(图6)。方解石由于其较大的双折率，未对其进行激光拉曼测试。石榴子石流体包裹体气相的测点除寄主矿物的特征峰以外，未检测到其它成分，可能由于含量太低所致。石英中流体包裹体气相主要成分为H2O，少量CO2，液相成分仅检测到宽缓的水峰。因此将刁泉银铜矿流体归为NaCl-H2O 体系进行计算和讨论较为合理。

3.3 不同矿化阶段流体包裹体特征及均一温度

本次研究选取矽卡岩期石榴子石、石英-硫化物期石英和碳酸盐期方解石3 种易于观察且包裹体发育较为理想的主矿物，对各个类型的包裹体进行了显微测温，结果见表1和图7。

3.3.1 矽卡岩期

矽卡岩期的流体包裹体主要赋存于石榴子石，形成于早期矽卡岩阶段，其中包裹体的捕获温度可以较好地代表这一阶段的形成温度。石榴子石中包裹体类型为1 型和3A 型，其中1 型包裹体最为发育，不同区域包裹体丰度变化较大，大小以3 ～10μm 为主。

这一阶段的1 型包裹体均一温度变化范围为339 ～587℃，均值为464℃。许多包裹体表现出临界均一或接近临界均一，即气泡跳动不明显且临近均一时气液边界消失，而非气泡逐渐变小至消失而达到均一。含子矿物3A 型包裹体升温后石盐先于气泡消失，完全均一温度的变化范围481 ～589℃，平均值为528℃，这类包裹体被认为是从原始不饱和溶液中捕获的(卢焕章等，2004)。

3.3.2 石英-硫化物期

石英-硫化物期的包裹体主要赋存于石英之中，包裹体种类多，且丰度较大，主要类型为1 型，其次为3B 型，少量2A、2B 型。大小变化较大，一般在3 ～15μm，形状各异，有负晶形、浑圆形等等。1 型包裹体均一温度变化范围较大，为170 ～510℃，平均280℃，峰值出现于200 ～240℃区间。2A和2B 型包裹体统计情况类似，都分布于360 ～420℃区间。观察到的多数2 型包裹体表现出接近临界均一，且大多出现于含辉钼矿的石英脉。1 型和2 型包裹体均一温度均覆盖了360 ～420℃区间，暗示了沸腾的发生。3B 型包裹体升温后气泡先消失，通过石盐溶解达到均一状态，这类包裹体捕获于原始过饱和溶液(卢焕章等，2004)，最终均一温度为259～483℃，平均值为351.4℃。因此，流体在360 ～420℃区间流体发生了沸腾导致矿化，此为Ⅱ1 辉钼矿化阶段，而Ⅱ2 银铜矿化阶段发生在200 ～240℃区间(图7)。

表1 刁泉银铜矿床流体包裹体数据表Table 1 Microthermometric data for fluid inclusions from the Diaoquan Ag-Cu deposit

图7 刁泉银铜矿不同类型包裹体均一温度直方图Fig.7 Histogram showing homogenization temperature distribution for different types of fluid inclusions in the Diaoquan Ag-Cu deposit

3.3.3 碳酸盐期

碳酸盐期仍然伴随铜银矿化，大量方解石从含丰富碳酸盐组份的溶液中结晶出来，包裹体主要赋存其中。包裹体种类单一，仅发现1 型，大小多在4 ～12μm 之间，个体较小者多集群而较大者星散状出现，均一温度分布于133 ～323℃，平均值为226℃，其均一温度频数的峰值出现区间与石英中1型包裹体基本吻合，这印证了银铜矿化发生的温度区间为200 ～240℃。

3.4 盐度

3 型含子矿物包裹体均含有石盐子晶，仅极个别包裹体观察到钾盐子晶，因此按照NaCl-H2O 体系进行盐度计算。1型包裹体的盐度利用冰点温度求得，3 型包裹体的盐度利用子矿物融化温度求得(Hall et al.，1988)。2 型包裹体由于冷冻现象不明显，其冰点温度未测出。1 型和3 型包裹体计算结果见表1 和图8。

该矿床流体包裹体的盐度(%NaCleqv)整体变化范围很大，介于0.2% ～64.0%，1 型包裹体为低盐度而3 型包裹体为中高盐度。石榴子石和石英中包裹体的盐度可以分为两个区间，这可能是由于子矿物处于亚稳态造成(Shepherd et al.，1985)，也可能是流体相分离的结果(Heinrich，2005)，而方解石则相对集中于低盐度。1 型包裹体中，石榴子石盐度最高，集中于10% ～20%，石英盐度变化范围最大，方解石盐度最低(＜10%)。对于3 型包裹体，从石榴子石中的3A型到石英中的3B 型穿越了NaCl 饱和曲线，并大致沿NaCl饱和曲线演化。3A 型包裹体的盐度分布于50% ～60%，而3B 型包裹体的盐度集中在30% ～50%。

图8 刁泉银铜矿流体包裹体均一温度-盐度双变量图解虚线指在一定温度和盐度下NaCl 溶液的的蒸气压力(MPa)(据Calagari，2004)Fig.8 Homogenization temperature-salinity phase diagram of fluid inclusions in the Diaoquan Ag-Cu depositDashed lines referring to vapor pressures of NaCl solutions at the indicated temperatures and salinity (after Calagari，2004)

表2 刁泉银铜矿流体包裹体密度、压力和捕获深度估计Table 2 Density，pressure and the estimation of depth when captured

图9 刁泉银铜矿流体包裹体密度分布直方图Fig. 9 Histogram showing density distribution of fluid inclusions in the Diaoquan Ag-Cu deposit

从石榴子石到石英、方解石，其中包裹体的温度和盐度不断下降，反映了成矿过程中的由高温到低温，自高盐度向低盐度的流体演化趋势。

3.5 密度

流体包裹体密度的计算根据气液均一温度和盐度算出(刘斌和段光贤，1987;刘斌，2001)。统计结果(图9 和表2)表明，石榴子石中流体包裹体密度分布于两个区间，分别为0.4 ～0.6g/cm3和0.7 ～1.0g/cm3，而石英密度分布范围较广，从0.3 ～1.2g/cm3均有分布，峰值出现在0.4 ～0.5g/cm3，0.6 ～0.8g/cm3和1.0 ～1.1g/cm3和0.7 ～1.0g/cm3。方解石密度分布最为集中，介于0.6 ～0.8g/cm3，峰值出现在0.7 ～0.8g/cm3，总体密度介于石榴子石和石英之间。石英的密度高于方解石可能与石英-硫化物阶段流体含矿性较高有关，而方解石中虽仍伴随矿化，但在碳酸盐期流体中的矿质逐渐沉淀，流体活动趋于结束，因此方解石中流体包裹体的密度分布较为集中。

图10 刁泉银铜矿包裹体在NaCl-H2O 体系P-X-T 投影图(据Shinohara and Hedenquist，1997;Hedenquist et al.，1998;Wilkinson，2001)Fig.10 P-X-T phase diagram of fluid inclusions in NaCl-H2O system with projections of fluid inclusions from the Diaoquan Ag-Cu deposit on it (after Shinohara and Hedenquist，1997;Hedenquist et al.，1998;Wilkinson，2001)

3.6 压力和深度

进行压力测算的包裹体均属于NaCl-H2O 体系，因此在NaCl-H2O 体系P-X-T 图解(图10)上求得了各阶段包裹体的最低捕获压力和深度，并参考了其他计算方法(Driesner and Heinrich，2007)。求得矽卡岩期流体包裹体最低捕获压力为23 ～66MPa，石英-硫化物期5 ～46MPa，碳酸盐期＜15MPa。若采用10MPa/km(Zoback and Zoback，1989)的静水压力和25MPa/km 的静岩压力(Grandi et al.，2002)计算各阶段流体的深度，矽卡岩期按照静岩压力计算对应的流体深度为0.9～2.6km，石英-硫化物期按照静水压力计算的流体深度为0.5 ～4.6km，Mo 矿化主要发生在1 ～3km，而Cu-Ag 矿化主要发生在0.5 ～1.5km，碳酸盐期静水压力捕获深度＜1.5km。

4 讨论

华北克拉通在燕山期突然发生强烈而广泛的岩浆-构造-成矿事件(邓晋福等，1999)。刁泉银铜矿床形成于燕山晚期，在此时期，岩石圈减薄，软流圈物质上涌，壳型、壳幔混合型中酸性-酸性岩浆沿基底断裂上升侵位(Li and Santosh，2014;Li et al.，2013，2014)。在岩浆侵位的最后阶段，结晶作用使流体中开始出现高温气液(Candela and Piccoli，1995)。

刁泉矿床受火山口构造影响，加上断裂构造为热液提供了运移通道和上升空间，富含成矿物质的流体向聚矿构造快速运移，于岩浆结晶的最后阶段从浅部出溶的流体在矽卡岩期主矿物石榴子石中形成1 型富液相和3 型含子矿物包裹体。出溶水溶液的盐度越高其携带成矿金属元素能力越强(于淼等，2013)，因此从熔体相中分离出来的高温高盐度流体为主要载矿流体。

随着流体演化至石英-硫化物期，在大致400℃左右，封闭体系逐渐变为开放体系，压力降低导致原始均匀流体减压沸腾，造成大量酸性气体组分逸出，从而使流体pH 值增大，有利于成矿物质沉淀(Skinner，1979)。这与激光拉曼研究中石榴子石流体包裹体没有检测到CO2而石英中流体包裹体气相成分具有CO2特征峰的结果一致。流体温度压力条件发生突变导致许多络合物不再稳定，也致使大量成矿元素沉淀并富集成矿(芮宗瑶等，2003)。石英中的3 型含子矿物包裹体穿越石盐饱和曲线，温度和压力条件突变导致流体发生沸腾，此时在石英中出现1 型富气相与2 型富液相包裹体共生的现象，这是在石英-硫化物期的早期形成钼矿化的直接动因。热液系统在350℃以下尤其在300 ～180℃之间是金属硫化物的溶解度从高到低的转变阶段(Helgeson，1969)，因此石英-硫化物期后期和碳酸盐期铜和银的硫化物大量生成。刁泉银铜矿床的Mo 矿化主要形成于1 ～3km，Cu-Ag 矿化主要形成于0.5 ～1.5km，与矽卡岩矿床一般形成深度1 ～4.5km 之间(赵一鸣和林文蔚，1990)的结论基本吻合。

5 结论

(1)刁泉银铜矿成矿过程从早到晚可以划分为3 个成矿期5 个成矿阶段，可见典型的矽卡岩矿物组合。Ⅰ矽卡岩期，包括Ⅰ1 早矽卡岩阶段和Ⅰ2 晚矽卡岩阶段;Ⅱ石英-硫化物期，可分为Ⅱ1 钼矿化阶段和Ⅱ2 铜银矿化阶段;Ⅲ碳酸盐期。

(2)刁泉银铜矿流体包裹体类型主要包括富液相、富气相和含子晶包裹体，成矿流体为NaCl-H2O 体系。浅成条件下出溶的岩浆发生不混溶作用，矽卡岩期的流体由高温(481～587℃)高盐度(51% ～64% NaCleqv)和较高温(339 ～587℃)中盐度(11% ～18%NaCleqv)的流体组成。石英-硫化物期在钼矿化阶段发生减压沸腾作用，形成富气相与富液相包裹体共生，流体的温度(170 ～510℃)盐度(35% ～58%NaCleqv、2% ～20%NaCleqv)与矽卡岩期相比有明显下降，随后伴随铜银矿物沉淀。碳酸盐期流体温度(132 ～323℃)与盐度(＜8%NaCleqv)继续降低且分布集中。

(3)石榴子石中流体包裹体密度分布于0.4 ～0.6g/cm3和0.7 ～1.0g/cm3，石英密度从0.3 ～1.2g/cm3均有分布，方解石密度分布最为集中，介于0.6 ～0.8g/cm3。矽卡岩期流体包裹体最低捕获压力为23 ～66MPa，按照静岩压力计算对应的流体深度为0.9 ～2.6km;石英-硫化物期5 ～46MPa，按照静水压力计算的流体深度为0.5 ～4.6km，Mo 矿化主要发生在1 ～3km，而Cu-Ag 矿化主要发生在0.5 ～1.5km;碳酸盐期＜15MPa，静水压力捕获深度＜1.5km。刁泉银铜矿为一与浅成低温热液有关的矽卡岩型矿床。

致谢 野外工作得到山西紫金矿业公司各位领导和技术人员的大力支持，课题组张雪鸽、贾利宾、李增达给予了无私的帮助;实验室工作得到张秀宝老师、欧光习老师的指导和帮助;罗照华教授对初稿进行了审阅，匿名审稿专家对本文提出许多宝贵意见;在此一并表示诚挚感谢。邓晋福教授长期给予通讯作者多方面的教诲和学术熏陶，本文特别为先生八十寿辰所作，祝先生健康长寿，继续指引我们的团队奋勇前行。

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