吉林荒沟山铅锌矿床热液叠加成矿作用流体来源及特征研究

彭大伟，王可勇，权鸿雁，王志高，李顺达，付丽娟，王一存

(吉林大学地球科学学院，吉林 长春　130061)



吉林荒沟山铅锌矿床热液叠加成矿作用流体来源及特征研究

彭大伟，王可勇，权鸿雁，王志高，李顺达，付丽娟，王一存

(吉林大学地球科学学院，吉林 长春130061)

摘要：荒沟山铅锌矿床为吉南老岭多金属成矿带内的代表性矿床之一，矿体产于元古宙老岭群珍珠门组之中，受地层和韧性剪切带控制。在成矿后期，矿床经历了热液叠加成矿作用，其对成矿元素的进一步富集起到重要作用。为探究热液叠加成矿作用中流体的来源及特征，采用流体包裹体显微测温及C、H、O同位素地球化学的研究方法对热液叠加成矿期各阶段流体的性质进行研究，结果表明：Ⅰ阶段即黄铁矿-石英阶段成矿流体属中低温、低盐度的NaCl-H2O体系；流体包裹体的δDH2O为-74.8‰～-87.4‰，δ18OH2O为8.3‰～9.8‰，δ13CV-PDB为-9.6‰～-10.8‰，具岩浆水的特点。Ⅱ阶段即方铅矿-石英阶段成矿流体为低温、低盐度的NaCl-H2O体系；流体包裹体的δDH2O为-91.4‰～-93.9‰，δ18OH2O为3.3‰～4.7‰，δ13CV-PDB为-9.5‰～-10.5‰，具岩浆水与大气降水混合流体的特点，但仍以岩浆水作用为主。

关键词：成矿流体；流体包裹体；同位素地球化学；铅锌矿床；吉林省荒沟山

荒沟山铅锌矿床位于吉林省白山市东南部，为20世纪60年代初探明并开采的中型铅锌矿床。很多学者曾对此矿床进行研究：杨松年(1986)等认为该矿床具层控特征，赋矿层位与检德铅锌矿有相似之处；冯守忠(2005)等通过对矿体中的微量元素以及硫、铅同位素组成特征等进行分析，认为本矿床为沉积改造型层控矿床；时彧(2012)通过研究控矿条件和成矿机制，认为该矿床具有多期多阶段叠加的特征。然而限于研究程度，前人未对荒沟山地区热液叠加成矿作用进行细致的研究，热液叠加成矿期成矿流体的来源也尚未明确，但大量研究表明，荒沟山乃至整个辽吉裂谷带均经历了不同程度的热液作用，热液作用对矿床的形成产生了重要的影响，因此对于热液叠加成矿作用的研究是十分必要的，故笔者将采用流体包裹体和同位素地球化学的研究方法，对荒沟山铅锌矿床热液叠加成矿作用流体来源及特征进行系统的研究，以期进一步完善该区的矿床形成理论，为该区开展进一步勘查找矿工作提供理论依据。

1区域地质背景

荒沟山铅锌矿床位于华北地台北缘东段，辽吉下元古界裂谷带中段，老岭隆起的东南部，其南侧为鸭绿江深大断裂(图1A)。该矿床处在太古宙地体与元古界老岭群接触部位的附近，矿体赋存于老岭群珍珠门组含矿碳酸盐建造中，是老岭多金属成矿带内的代表性矿床之一。矿床所处的辽吉裂谷带经历了古元古代古老克拉通裂解、沉陷、闭合、上升等多阶段演化及中生代印支、燕山期大规模构造-岩浆活动的叠加改造，使得区域内褶皱及断裂构造发育、岩浆侵入体广布，为铅锌矿成矿作用提供了有利的地质条件和构造环境。区内矿产资源丰富，除本矿床外，亦发育有北瓦沟铅锌矿、大横路铜-钴矿、石灰沟金矿等众多矿床。

区域内出露地层主要为太古界变质岩系和下元古界老岭群，前者由表壳岩及大面积出露的长英片麻岩组成，为该区的结晶基底(时彧，2012)，后者自下而上依次为达台山组、珍珠门组、花山组、临江组、大栗子组(孙宝田，1992)。达台山组主要岩性为变质长石石英砂岩、糜棱岩及碳质板岩；珍珠门组岩性主要为各种大理岩类；花山组岩性主要为各类片岩和大理岩；临江组主要岩性为石英砂岩、板岩和各类片岩；大栗子组主要岩性为各类千枚岩及少量大理岩。

受多期次变质变形作用的影响，区域内褶皱及断裂构造发育。规模比较大的褶皱构造有石灰沟复式向斜、银子沟复式背斜和荒沟山复式背斜。石灰沟复式向斜主要位于天湖沟—门岔一带，为一北东端仰起的倾伏向斜，其核部岩性为白云石大理岩，岩石普遍发育片理化或碎裂化。银子沟复式背斜位于石灰沟复式向斜以西，受韧性剪切作用改造，形成糜棱岩和糜棱岩化岩石，构造片理极为发育。荒沟山复式背斜倾向195°，倾角约25°，枢扭方向为NNE—SSW，该复式背斜西翼出露层状白云石大理岩和硅质条带状白云石大理岩，与块状白云石大理岩呈渐变过渡关系，荒沟山铅锌矿化带即位于过渡部位(于永斌等，2008)。区域内主要断裂构造呈NE—NNE向展布，发育有南岔-荒沟山-小四平“S”形大型韧性剪切带(图1A)，该剪切带形成于早元古代，在长期变质变形演化过程中，对该区域地层的空间展布以及构造岩浆活动产生了重要的影响，控制着铅、锌等矿产的形成与产出，是重要的控矿构造之一。

区域内岩浆岩侵入体发育，规模较大的侵入岩体有草山岩体、老秃顶子岩体和梨树沟岩体，此外还有一系列中基性的脉岩侵入。草山岩体、老秃顶子岩体及梨树沟岩体的锆石U-Pb年龄为(178.8±1.8) Ma、 (177.6±1.8) Ma和(187±3) Ma，表明该三岩体均为燕山早期岩浆活动的产物(孙德有等，2010；张春艳等，2007)，燕山期岩浆活动对该区铅锌富集成矿具有重要的意义。

1.太古界；2.元古界；3.中生界；4.中生代火山岩；5.二道江-江源断裂带；6.小石人-大青沟断裂带；7.南岔-荒沟山-小四平“S”型断裂带；8.鸭绿江断裂带；9.古元古代大栗子组片岩；10.古元古代珍珠门组下段含碳硅质条纹条带大理岩；11.珍珠门组中段白云石大理岩、硅质条带白云石大理岩及角砾状白云石大理岩；12.中生代花岗岩；13.铅锌矿体；14.韧、脆性剪切带；15.脆性断层；16.闪长岩脉图1　(A)荒沟山铅锌矿区域及(B)矿区地质简图 (据李宝毅等，2010；杨言辰等，2002修改)Fig.1　Geological sketch map of Huanggoushan Pb-Zn deposit

2矿床地质特征

2.1矿区地质

2.1.1地层

矿区范围内出露地层相对简单，主要为古元古代大栗子组和珍珠门组。大栗子组主要分布于矿区中南部，整体走向NNE—SSW，倾向SE，倾角65°～45°，自下而上由青灰色千枚状片岩、青灰色绢云千枚岩、棕色绢云千枚岩夹中厚层大理岩、白云质大理岩组成，厚约773 m。珍珠门组出露于矿区北西部，与成矿关系密切，产状与大栗子组相近，主要岩性为白云石大理岩、硅质条带白云石大理岩、角砾状白云石大理岩，总厚度800～1 200 m，其中位于下段的硅质条带状白云石大理岩为主要的赋矿围岩。

2.1.2构造

矿区内主要褶皱构造为荒沟山复式背斜，该复式背斜的西翼即为矿区所在地，而铅锌矿化带就位于复式背斜与厚层白云石大理岩的过渡部位。矿区内的断裂构造呈NE—NNE向展布，其中以南岔-荒沟山-小四平“S”形韧性剪切带与成矿关系最为密切，控制着矿区内总体的构造格局以及脉岩的产状，是重要的控矿构造之一。该剪切带在矿区内展布方向与地层走向一致，总体上呈NE向延伸；剪切带主剪切面发育在两组地层的接触面上，变形强度向两侧递减，带内出露一套超糜棱岩化、糜棱岩化的构造岩带，主要由千枚岩、石英千枚岩、构造片岩及白云石大理岩、硅化白云石大理岩构成(郑传久，1995)。此外，矿区内还发育NW—NWW向脆性断裂，这些断裂明显切割地层和韧性剪切带，为成矿后构造。脆性断裂与韧性剪切带共同控制着矿区的基本构造轮廓。

2.1.3岩浆岩

矿区内主要侵入体为呈岩基状产出的老秃顶子岩体，其主要组成岩性为似斑状黑云母花岗岩，分布于矿区北部，与珍珠门组地层呈侵入接触关系。岩石新鲜面呈淡红色，具似斑状结构，块状构造；主要组成矿物为石英(25%)、钾长石(20%)、斜长石(35%)和黑云母(15%)。副矿物主要为磁铁矿、锆石及磷灰石。此外，矿区北东侧还可见一系列中基性和中酸性的脉岩出露，主要有花岗斑岩脉、石英斑岩脉、二长斑岩脉、闪长岩脉、闪长玢岩脉以及辉绿岩脉等，它们均为中生代岩浆作用产物，侵入顺序为辉绿岩—无矿闪长岩—含矿闪长岩—煌斑岩(赵彦明等，1993)。各类脉岩走向多为北东方向，与韧性剪切带展布方向相近，少数受东西向或北西向断裂控制。脉岩与矿体空间关系较为密切，普遍见有切穿并错断矿体的现象。

2.2矿化类型及矿体特征

荒沟山矿区的矿体赋存于珍珠门组硅质条带状白云石大理岩的层间破碎带中，矿体的形态和产状受断裂构造控制，具明显的构造控矿特征，根据矿体与围岩的关系可划分为层状矿化和脉状矿化两种类型，并以前者为主。层状矿体呈层状、似层状或透镜状产出，矿体产状与围岩产状一致，并随围岩发生同步褶曲；脉状矿体呈不规则脉状产出，常切穿围岩与层状矿体，出露于层状矿体尖灭端或鞍状矿体转折端(图2)。矿体规模一般不大，长度一般为100～300 m，个别矿体可达400 m，平均长度150 m，厚度一般为0.15～1 m(图3)。

1.硅质条带大理岩；2.黄铁矿矿体；3.铅锌矿矿体图2　荒沟山铅锌矿脉状矿体与层状矿体示意图(据董耀松等，2002修改)Fig.2　The sketch map of vein ore body and bedded ore body of Huanggoushan Pb-Zn deposit

图3　荒沟山铅锌矿矿体剖面图(底图据时彧，2012修改)Fig.3　The profile map of ore body of Huanggoushan Pb-Zn deposit

2.3矿石特征

根据矿石的氧化程度，荒沟山铅锌矿区的矿石可划分为硫化物矿石和氧化物矿石2种, 硫化物矿石的矿石矿物主要有黄铁矿(图4c)、闪锌矿和方铅矿(图4b)，此外还有少量黄铜矿、斑铜矿、黝铜矿、磁黄铁矿、毒砂；脉石矿物主要有石英(图4a)、白云石和方解石(图4k、图4l)。氧化物矿石主要发育于地表或浅部氧化带中，矿石矿物主要由菱锌矿、异极矿、黄钾铁矾、褐铁矿、赤铁矿、孔雀石、蓝铜矿等次生氧化物矿物组成，脉石矿物主要为石英，其次为方解石。矿区内铅锌矿石的品位变化较大，最高品位Pb 40.14%，Zn 42.26%；最低品位Pb 0.37%，Zn 0.6%；平均品位Pb 1.22%，Zn 9.08%(冯守忠等，2005)。

矿石主要发育结晶粒状结构、碎裂结构(图4f、图4g)、揉皱结构、骸晶结构(图4h)、交代残余结构(图4i、图4j)等。矿石构造复杂，层状矿体中发育与层理一致的条纹、条带状构造(图4d)，并表现出与围岩变质程度一致的重结晶现象；脉状矿体中硫化物石英脉沿早期岩石裂隙充填交代构成脉状、细脉-网脉状矿石(图4g)。此外矿区内还可见角砾状构造(图4e)。脉状矿体中矿石的交代结构以及矿石的脉状、细脉-网脉状构造是热液叠加阶段的主要地质标志。矿石的矿物特征及组构反映其既有沉积成因的特征，又有热液成因的标志。

2.4成矿期次及围岩蚀变

荒沟山铅锌矿床的形成经历了3个重要成矿期：海底喷流沉积期、变形变质改造期和热液叠加成矿期。海底喷流沉积期多形成层状、似层状、条带状矿体，构成初始矿源层和矿床主体(杨言辰等，1999)；变形变质改造期使得Pb、Zn等有用物质进一步富集，该阶段形成大量具压碎结构，揉皱构造的矿石；热液改造期含矿热液沿断裂运移并不断萃取围岩中的成矿物质，在构造、裂隙发育等有利部位富集、沉淀，形成大量切穿围岩层理的脉状矿体。前人工作多集中于喷流沉积和变形变质两个阶段，对于热液叠加成矿期则鲜有研究，尤其是成矿流体的来源及特征，笔者针对于此进行了系统的研究。

(a).石英黄铁矿脉；(b).脉状方铅矿；(c).层状黄铁矿；(d).层状构造；(e).角砾状构造；(f).黄铁矿呈碎裂结构；(g).闪锌矿与方铅矿呈细脉状充填黄铁矿；(h).黄铁矿被闪锌矿、方铅矿交代呈骸晶结构；(i)、(j).黄铁矿被方铅矿、闪锌矿交代呈交代残余结构； (k).大理岩；(l).方解石石英脉图4　荒沟山铅锌矿矿石标本及显微照片Fig.4　Samples and micrograph of Huanggoushan lead-zinc ore

根据矿石的结构构造特点、矿物组合及矿脉间的穿切关系，荒沟山铅锌矿热液叠加成矿期的成矿作用可进一步分为：Ⅰ黄铁矿-石英阶段、Ⅱ方铅矿-石英阶段、Ⅲ石英-方解石阶段。

黄铁矿-石英阶段:主要的金属矿物为黄铁矿，其次为闪锌矿、方铅矿，非金属矿物以石英为主。

方铅矿-石英阶段:主要的金属矿物为方铅矿、闪锌矿和黄铁矿，其次为黄铜矿，非金属矿物以石英为主。

石英-方解石阶段:主要的金属矿物为黄铁矿、方铅矿，其次为闪锌矿，非金属矿物以石英和方解石为主。

矿区内围岩蚀变现象较为发育，常见的围岩蚀变类型主要有硅化、钾化、绢云母化、碳酸盐化、透闪石化等(图5)，其中硅化与铅锌成矿关系最为密切，发育较为广泛，主要表现为岩石中普遍发育微细粒石英集合体，或被石英呈细脉、网脉状交代。

a、b.硅化；c.钾化；d.绢云母化图5　围岩蚀变标本及显微照片Fig.5　Samples and micrograph of wall rock alteration

3流体包裹体特征

本次工作在荒沟山铅锌矿矿区内采集了大量矿石和围岩标本，并对13号钻孔和79号钻孔进行了系统采集，从中选取热液叠加成矿期各阶段的样品，对其中发育较好的流体包裹体开展了系统的岩相学、显微测温及C、H、O同位素研究。

显微测温实验在吉林大学地球科学学院流体包裹体实验室完成。测温仪器包括德国Carl Zeiss Axiolab型显微镜(10×50)和英国Linkam THMS-600型冷热两用台，温度低于0 ℃时分析精度为±0.1 ℃,温度高于200 ℃时为±2 ℃。C、H、O同位素测试在核工业地质矿产研究所实验室中心完成，测量仪器为MAT253 EM型质谱计，O同位素和C同位素的分析精度均为±0.2，O同位素分析精度为±2。

3.1流体包裹体岩相学特征

镜下观察表明，3个阶段样品石英中气液两相型包裹体(VL型)较为发育，并在Ⅰ、Ⅱ阶段含少量富气相包裹体(LV型)，岩相特征如下(图6)。

Ⅰ阶段：气液两相包裹体(VL型)，气液比集中分布为10%～30%，包裹体多为椭圆形、长条形，少量为菱形，偶见不规则形状包裹体，粒径4～10 μm，在石英颗粒中随机分布；富气相包裹体(LV型)气液比集中分布为65%～85%，粒径4～7 μm，形态多为近圆状，包裹体数量较少，在石英颗粒中随机分布。

Ⅱ阶段：气液两相包裹体(VL型)，气液比多集中为5%～25%，包裹体形状较规则，多呈椭圆形，粒径2～8 μm，在石英颗粒中随机分布；富气相包裹体(LV型)气液比约为75%～90%，形态多为近圆状，粒径4～7 μm，数量较少，在石英颗粒中随机分布。

Ⅲ阶段：气液两相包裹体(VL型)，气液比一般为5%～20%，包裹体多为椭圆形、长条形，偶见不规则形状包裹体，粒径2～8 μm，在石英颗粒中随机分布。

(a).Ⅰ阶段富气相包裹体；(b).Ⅰ阶段气液两相包裹体；(c).Ⅱ阶段气液两相包裹体；(d).Ⅲ阶段气液两相包裹体图6　矿石石英中发育的不同类型流体包裹体显微照片Fig.6　Micrograph of different types of fluid inclusion in quartz of ore

3.2流体包裹体显微测温特征

本次研究对3个阶段各类包裹体进行显微测温的结果如下(图7)。

Ⅰ阶段气液两相包裹体(VL型)较为发育，可见少量富气相包裹体(LV型)，VL型包裹体的冰点温度为-2.5～-5.8 ℃，据公式计算包裹体的盐度值为4.18%～8.95%(NaCleqv)(POTTER et al.，1978；许庆林等，2010)，密度值为0.81～0.93 g/cm3，包裹体均一至液相，均一温度主要变化范围为：184.3～263.2 ℃，最高可达275.1 ℃；LV型包裹体的冰点温度为-3.1～-3.8 ℃，据公式计算包裹体的盐度值为5.11%～6.16%(NaCleqv)，密度值为0.82～0.89 g/cm3，均一温度的变化范围为221.1～267.7 ℃。

Ⅱ阶段主要发育气液两相包裹体(VL型)，偶见富气相包裹体(LV型)，VL型包裹体的冰点温度为-1.4～-4.5 ℃，据公式计算包裹体的盐度值为2.41%～7.17%(NaCleqv)，密度值为0.84～0.96 g/cm3，包裹体均一至液相，均一温度主要变化范围为：145.2～218.7 ℃，最高达250.2 ℃；LV型包裹体的冰点温度为-2.2～-2.9 ℃，据公式计算包裹体的盐度值为3.71%～4.80%(NaCleqv)，密度值为0.88～0.91 g/cm3，均一温度的变化范围为187.6～215.3 ℃。

Ⅲ阶段主要含气液两相型包裹体(VL型)，包裹体的冰点温度为-1～-2.3 ℃，据公式计算包裹体的盐度值为1.74%～3.87%(NaCleqv)，密度值为0.90～0.97 g/cm3，包裹体均一至液相，均一温度主要变化范围为111.5～177.3 ℃。

3.3流体包裹体C、H、O同位素特征

对荒沟山铅锌矿热液叠加成矿期Ⅰ和Ⅱ阶段矿石样品进行了碳、氢及氧稳定同位素分析，结果见(表1)。

碳氢氧同位素是示踪成矿流体来源的有效手段，本矿床测试矿物为石英，由于水岩反应故测试值碳氢值相对氧值更能反映流体来源，氧值会比实际值偏大。

a、d.黄铁矿-石英阶段；b、e.方铅矿-石英阶段；c、f.石英-方解石阶段图7　流体包裹体均一温度、盐度直方图Fig.7　Histograms of homogeneous temperature and salinity of fluid inclusion

成矿阶段测试矿物δ13CV-PDBδDV-SMOWδ18OV-SMOW均一温度δ18OH2O-SMOWⅠ(黄铁矿-石英阶段)石英脉-10.8-74.820.12309.6-10.3-79.520.32209.3-9.8-87.419.92108.3-9.6-85.320.82209.8Ⅱ(方铅矿-石英阶段)含方铅矿石英脉-10.5-93.217.11803.5-10.2-91.417.91703.6-9.6-93.916.91803.3-9.5-92.217.61904.7

注：根据公式：δ18OV-SMOW/‰ - δ18OH2O -SMOW/‰=3.38×106/T2- 2.9计算(式中T为均一温度的绝对温度值)(郑永飞等，2000年)。

Ⅰ阶段石英样品δ13C约为-9.6‰～-10.8‰，Ⅱ阶段石英样品δ13C约为-9.5‰～-10.5‰，在δ13CV-PDB-δ18OV-SMOW图中均投于海相碳酸盐岩溶解作用和沉积有机物脱羟基作用所形成的范围附近(图8)。

Ⅰ阶段石英样品δ18OH2O组成约为8.3‰～9.8‰，δD为-74.8‰～-87.4‰，在δDSMOW-δ18OH2O图中投点落于金铜系列岩浆水和原生岩浆水范围内；Ⅱ阶段石英样品δ18OH2O组成约为3.3‰～4.7‰，δD为-91.4‰～-93.9‰，在δDSMOW-δ18OH2O图中投点落于雨水线和岩浆水之间，偏于岩浆水一侧(图8)。

4S同位素特征

本次研究还对荒沟山铅锌矿热液叠加成矿期Ⅱ和Ⅲ阶段进行了硫稳定同位素分析，结果(表2)表明，黄铁矿中δ(34S) 的范围为+14.80×10-3～+16.90×10-3(图9)，全为正值而且偏离0值较远，显示出富集重硫的特点，表明黄铁矿中的硫为生

图8　荒沟山铅锌矿石英流体包裹体C、O，H、O同位素关系图(底图据张理刚，1985修改)Fig.8　The δ13 CV-PDB -δ18O V-SMOW and the δDSMOW -δ18OH2O composition map of fluid inclusions in quartz of Huanggoushan Pb-Zn deposit(Modified after Zhang Ligang 1985)

样号矿物δ34SV-CDT‰数据来源样号矿物δ34SV-CDT‰数据来源Ⅱ-1a黄铁矿16.4Ⅱ-1b黄铁矿16.8Ⅱ-1c黄铁矿16.0Ⅱ-1d黄铁矿16.9Ⅲ-2a黄铁矿15.0本次研究Ⅲ-2b黄铁矿14.8Ⅲ-5a黄铁矿15.8Ⅲ-5b黄铁矿15.6Ⅲ-5c黄铁矿15.7hgsqx1黄铁矿14.02本次研究马玉波等,2013

图9　荒沟山铅锌矿S同位素直方图Fig.9　The sulfur isotope histogram of Huanggoushan Pb-Zn deposit

物成因。这种硫系海水中的硫酸盐渗透过含有机残余物的暗礁多孔带时被细菌分解还原而成(吕衍明，1983)。经分解还原产生的硫与海水中的金属元素以及生物遗体中吸附的金属元素相结合，赋存在地层中。在后生成矿过程中，这种硫被活化迁移至断裂破碎带等有利部位，再次与Zn、Pb等元素结合并沉淀，进而形成矿体。因此，铅锌矿体中的硫直接来源于地层，海水中的硫酸盐是其最初的硫源。

5成矿流体性质及来源分析

成矿流体作为成矿元素迁移的介质，对矿床形成至关重要。流体包裹体岩相分析及显微测温分析表明，荒沟山热液叠加成矿期3个阶段的成矿流体具有不同的地球化学性质：Ⅰ阶段石英中主要发育气液两相包裹体和少量富气相包裹体，成矿流体为中低温、低盐度的NaCl-H2O体系；Ⅱ阶段石英中主要发育气液两相包裹体，偶见富气相包裹体，成矿流体为低温、低盐度的NaCl-H2O体系；Ⅲ阶段石英中包裹体类型较为单一，仅发育有气液两相型包裹体，成矿流体为低温、低盐度的NaCl-H2O体系。3个阶段成矿流体的性质差异反映了成矿流体从中低温、低盐度向低温、低盐度持续演化的过程。

矿石石英中碳、氧同位素组成可以示踪成矿流体来源(郑永飞等，2000)。荒沟山铅锌矿床热液叠加成矿期黄铁矿-石英阶段的δ13C约为-9.6‰～-10.8‰，方铅矿-石英阶段的δ13C约为-9.5‰～-10.5‰，两组碳值均较低于岩浆水的碳值(-9‰～-3‰)(TAYLOR，1986)，反映出成矿流体中的碳具有多源性，结合地层岩性、较强的围岩蚀变和当时半封闭的还原成矿环境，推测围岩蚀变释放出了范围较广的碳值。在δ13CV-PDB-δ18OV-SMOW图中，黄铁矿-石英阶段的C、O同位素组成投于海相碳酸盐岩溶解作用和沉积有机物脱羟基作用所形成的范围附近，指示成矿流体中的碳主要来自围岩和和沉积有机物，在一定温度下成矿流体与碳酸盐岩围岩和有机质发生作用，使流体中的碳具有多元性。方铅矿-石英阶段碳、氧同位素组成相对于黄铁矿-石英阶段而言变化不大，故该阶段流体中的碳仍主要来自于围岩和沉积有机物。

成矿流体中水的来源主要有：大气降水、海水、岩浆水、初生水、封存水(包括深成热卤水和油田水)(陈骏等，2004；韩吟文等，2004)。各种水中氢、氧同位素组成的差异可以作为区分不同来源水的有效手段。黄铁矿-石英阶段的石英样品δ18OH2O组成约为8.3‰～9.8‰，δD为-91.4‰～-93.9‰，在δDSMOW～δ18OH2O体系中投点落于金铜系列岩浆水及岩浆水范围内，说明成矿流体主要来自于岩浆热液；方铅矿-石英阶段的石英样品δ18OH2O组成约为3.3‰～4.7‰，δD为-74.8‰～-87.4‰，在体系δDSMOW～δ18OH2O中投点落于雨水线与岩浆水之间，偏于岩浆水一侧，表明随着成矿作用的进行，在成矿晚期有大气降水参与其中，成矿流体具有岩浆水与大气降水混合热液的特点，其中岩浆水占主导地位。

6结论

(1)依据矿物共生组合、矿石组构及穿切关系，将荒沟山铅锌矿床热液叠加成矿期划分为3个阶段：Ⅰ黄铁矿-石英阶段、Ⅱ方铅矿-石英阶段、Ⅲ石英-方解石阶段。其中Ⅰ、Ⅱ阶段为热液叠加期铅锌成矿的主要阶段。

(2)热液叠加成矿期Ⅰ阶段成矿流体属中低温、低盐度的NaCl-H2O体系热液；Ⅱ阶段石成矿流体属低温、低盐度的NaCl-H2O体系热液；Ⅲ阶段成矿流体属低温、低盐度的NaCl-H2O体系热液。

(3)通过对碳氢氧稳定同位素研究结果表明，热液叠加成矿期早阶段成矿流体来源于岩浆水，在成矿后期大气降水参与其中，但仍以岩浆水为主。流体在上升过程中萃取围岩中成矿物质，使矿化进一步富集。

参考文献(References)：

陈骏,王鹤年. 地球化学[M].北京:科学出版社,2004.

CHEN Jun, WANG Henian. Geochemistry[M].Beijing:Science Press,2004(in Chinese with English abstract).

董耀松,杨言辰,马志红,等. 中国北方古元古代成矿带矿床成矿系列研究[M].长春: 吉林人民出版社,2002.

DONG Yaosong, YANG Yanchen, MA Zhihong, et al. The study of metallogenic series of ore deposits in the metallogenic belt of north China in the Paleoproterozoic[M]. Changchun: Jilin people's publishing house,2002(in Chinese).

冯守忠,孙超,黄林日. 吉林荒沟山铅锌矿床地质特征及矿床成因探讨[J].地质与资源,2005,14(1):37-42.

FENG Shouzhong, SUN Chao, HUANG Linri.Geological characteristics and genesis of Huanggoushan lead-zinc deposit in Jilin province[J]. Geology and Resources, 2005,14(1):37-42(in Chinese with English abstract).

韩吟文,马振东. 地球化学[M].北京:科学出版社,2003.

HAN Yinwen, MA Zhendong. Geochemistry[M].Beijing:Geology Press,2003(in Chinese with English abstract).

李宝毅,杨振宇,王玉芬.吉南老岭成矿带荒沟山-板庙子金矿床地质特征与成因[J].世界地质,2010,29(3):392-398.

LI Baoyi, YANG Zhenyu, WANG Yufen.Geological characteristics and genesis of Huanggoushan and Banmiaozi gold deposits in Laoling metallogenic belt of southern Jilin[J]. Global Geology, 2010,29(3):392-398(in Chinese with English abstract).

吕衍明. 吉林省荒沟山铅锌矿床地质特征及矿床成因探讨[J].吉林地质,1983,(1):16-30.

LÜ Yanming. The geological features of the Huanggoushan lead-zinc ore deposit in Jilin and the discussion on its metallogeny[J].Jilin Geology, 1983 ,(1):16-30(in Chinese with English abstract).

马玉波,邢树文,张增杰,等. 辽吉裂谷区铅锌金矿床S、Pb同位素组成特征及其地质意义[J].地质学报,2013,87(9):1399-1409.

MA Yubo, XING Shuwen, ZHANG Zengjie, et al. Characteristics of the Sulfur and Lead Isotope Compositions of the Polymetallic Deposit in the Liaoji Rift and Their Geological Significance[J]. Acta Geologica Sinica, 2013,87(9):1399-1409(in Chinese with English abstract).

秦亚. 吉南老岭地区中生代花岗岩形成的构造环境研究[D].长春:吉林大学,2010.

QIN Ya. A study on the tectonic environment of the Mesozoic granitiod In Laoling Area，Southern Jilin Province[D].Changchun:Jilin University,2010(in Chinese with English abstract).

时彧. 吉林老岭成矿带荒沟山铅锌矿特征及成矿条件[J].广东科技, 2012, (17):143-144.

SHI Yu. The characteristics and metallogenic conditions of Huanggoushan zinc ore in Jilin Province[J].Guangdong Science & Technology, 2012 ,(17):143-144(in Chinese).

孙保田. 吉林老岭地区地球化学异常的灰色关联分析[J].物探化探计算技术,1992, 14(3):220-222.

SUN Baotian.Grey relationship analysis of geochemical anomalies in Laoling area, Jilin Province[J].Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration,1992, 14(3):220-222(in Chinese).

许庆林,李碧乐,薛昊日,等. 辽宁省朝阳市东五家子金矿成矿流体特征及矿床成因探讨[J].西北地质, 2010, 43(3):75-84.

XU Qinglin, LI Bile, XUE Haori, et al.Ore-Forming Fluid Features and Metallogenesis of Dongwujiazi Gold Deposit, Chaoyang City, Liaoning Province [J]. Northwestern Geology, 2010, 43(3):75-84(in Chinese with English abstract).

杨松年,缪远兴,杨大平,等. 辽(宁)吉(林)南部下元古界铅锌矿成矿地质特征及矿床控制因素[J].地质与勘探, 1986,22(10):6-13.

YANG Songnian, LIAO Yuanxing, YANG Daping, et al. The lead-zinc metallogenic geological characteristics and control factors of lower proterozoic group in the South of Liao-Ji[J].Geology and Exploration, 1986,22(10)6-13(in Chinese).

杨言辰,叶松青,冯本智. 吉南老岭荒沟山式热水沉积叠加改造型金矿床[J].黄金,1999,20(6):1-4.

YANG Yanchen, YE Songqing, FENG Benzhi. The Huang-Gou-Shan typed hot water deposition and superimposed reformation gold deposit in Laoling mineralization belt ofSouth Jilin Province[J].Gold, 1999,20(6):1-4(in Chinese with English abstract).

于永斌,王晓华,许家玲,等. 珍珠门-横路岭一带铅锌控矿条件分析[J].吉林地质, 2008,27(2):54-58.

YU Yongbin, WANG Xiaohua, XU Jialing, et al. Ore-control conditions of lead-zinc deposit in Zhenzhumen-Hengluling area[J].Jilin Geology, 2008,27(2):54-58(in Chinese with English abstract).

赵彦明,王魁元,曹秀兰,等. 吉林南部荒沟山-南岔金矿的地质特征和地球化学研究[J]. 吉林地质, 1993,12(2):57-65.

ZHAO Yanming, WANG Kuiyuan,CAO Xiulan, et al. A study on the geologic features anf geochemistry of the Huanggoushan and Nancha gold deposits,western Jilin province[J].Jilin Geology, 1993,12(2):57-65(in Chinese with English abstract).

张理刚. 稳定同位素在地质科学中的应用[M].西安:陕西科学技术出版社,1985.

ZHANG Ligang. Geological Applicance for the Stable Isotope[M]. Xian:Shanxi Science and Technology Publishing House,1985(in Chinese with English abstract).

张春艳,张兴洲,邱殿明. 延边地区青龙村群斜长角闪岩中锆石U-Pb同位素年龄及地质意义[J].吉林大学学报(地球科学版), 2007,37(4):672-676.

ZHANG Chunyan, ZHANG Xingzhou, QIU Dianming. Zircon U-Pb Isotopic Ages of Amphibolite of Qinglongcun Group in Yanbian Area and Its Geological Significance[J]. Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2007,37(4):672-676(in Chinese with English abstract).

郑永飞,徐宝龙,周根陶. 矿物稳定同位素地球化学研究[J].地学前缘, 2000,7(2):299-320.

ZHENG Yongfei, XU Baolong, ZHOU Gentao. Geochemical studies of stable isotopes in minerals[J]. Earth Science Frontiers, 2000,7(02):299-320(in Chinese with English abstract).

郑传久. 吉林省荒沟山金矿床地质特征及成因[J].吉林地质, 1995,14(3):1-16.

ZHENG Chuanjiu. The geological features and its origin of the Huanggoushan gold deposit,Jilin province[J].Jilin Geology, 1995,14(3):1-16(in Chinese with English abstract).

POTTER R W Ⅱ, Ciynne M A. Solubility of highly soluble salts in aqueous media-part 1, NaCl, KCl, CaCl2, CaCl2, Na2SO4and K2SO4solubilities to 100℃[J]. Research U.S. Geol. Surv.,1978, 6: 701.

TAYLOR B E. Magmatic volatiles :Isotope variation of C,H and S reviews in mineralogy [M].In:Valley G W,Taylor H P,Neil J R.eds.Stable Isotopes in High Temperature Geological Process. Washington,D.C. :Mineralogical Society of America, 1896,16:185-226.

收稿日期：2015-11-07修回日期： 2016-01-18

基金项目：中国地质调查局地质调查项目“辽吉裂陷带构造演化及成矿作用”(1212011120156)

作者简介：彭大伟(1990-)，男，河北省唐山市迁安市人，2014级硕士，主要从事矿产普查与勘探方面研究。E-mail：894483180@qq.com

中图分类号：P618.42; P618.43

文献标志码：A

文章编号：1009-6248(2016)02-0105-12

Hydrothermal Superimposed Mineralization, Characteristics and Source o Ore-Forming Fluids of the Huanggoushan Pb-Zn Deposit,Jilin Province

PENG Dawei,WANG Keyong,QUAN Hongyan,WANG Zhigao,LI Shunda,FU Lijuan,WANG Yicun

(College of Earth Science,Jilin University,Changchun 130061, Jilin， China)

Abstract：Occurred in Zhenzhumen Formation of Proterozoic Laoling Group, the Huanggoushan Pb-Zn deposit is controlled by stratum and ductile shear belt, serving as one of the most representative deposits in Laoling polymetallic metallogenic belt, southernJilinProvince.Hydrothermal superimposed mineralization was occured in the late ore-forming stage and exerted an important influence on further enrichment of ore-forming elements.In order to explore the sources and characteristics of the fluid, the microthermometry and C-D-O isotopic geochemistry methods of fluid inclusions are used to research the nature of the ore-forming fluids in each stage of hydrothermal superimposed mineralization. Results indicate thatthe ore-forming fluidof the first stage belongs to mid-low temperature, low-salt NaCl-H2O system. The δDH2O,δ18OH2O and δ13CV-PDBof these fluid inclusions are -74.8‰～-87.4‰,8.3‰～9.8‰ and -9.6‰～-10.8‰,respectively,showingsome characteristics of magma water. The ore-forming fluid of the second stage belongs to low -temperature, low-salt NaCl-H2O system. The δDH2O,δ18OH2O and δ13CV-PDBof these fluid inclusions are -91.4‰～-93.9‰,3.3‰～4.7‰ and -9.5‰～-10.5, respectively, which show some characteristics about mixture fluid of meteoric water and magma water, however the magma water still play a main role.

Keywords：ore-forming fluids; fluid inclusion; isotope geochemistry;Pb-Zn deposit; Huanggoushan in Jilin province