南秦岭汉阴北部长沟金矿床流体包裹体特征

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(1. 长安大学地球科学与资源学院，陕西 西安 710054；2. 长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室，陕西 西安 710054)

长沟金矿位于南秦岭汉阴县的北部，是陕西石泉-旬阳金矿整装勘查区金矿床之一，陕西省地质矿产局第一地质大队在长沟金矿区总共圈定了8条金矿体。野外地质调研表明，长沟金矿体受产出于志留系区域变形变质岩中的脆-韧性剪切带及其旁侧次级断裂破碎带控制(杨兴科等，2012；张康等，2012;褚娜娜，2012;高雅宁等，2016)。长沟金矿为近期发现的中等规模的金矿床，该矿区地质研究资料较少。笔者在参加课题团队中国地质调查局整装勘查区关键基础地质研究和矿田构造-岩相填图专项调研时，以该区石英脉为研究对象，对石英脉流体包裹体进行了地球化学研究，揭示长沟金矿床石英脉流体的特征。通过对比不同期次石英脉流体包裹体的特点，探讨了成矿流体的特征来源及其地质意义。

1 地质背景

陕西石泉—汉阴北部金矿带东西长度大约为100km，南北向宽约为10～20km，大地构造位置属南秦岭-北大巴山韧性滑脱逆冲推覆褶皱带二级单元、石泉-神河韧性滑脱逆冲推覆带三级构造单元(李福让，2009；杜坚，2014)。该成矿带自西向东依次分布有羊坪湾、箱子寨、铜钱峡、金采沟、黄龙、长沟和吴家湾等数十处规模不等、成矿特征相似的金矿床(唐永忠,2012;樊秉鸿,1991；杨本昭，2010)。长沟金矿床在该成矿带东南端，隶属于汉阴县铁佛寺镇(图1)。

研究区构造变形较为复杂，前印支期区内构造主要发育有伸展滑脱构造。印支期时的区域变质变形作用对研究区影响最为广泛，形成区内主要的构造面理。燕山期构造在该区主要表现为后期的一系列脆性构造，规模一般不大。前人通过大量的野外调研，在汉阴北部金矿田内厘定了5条脆-韧性剪切带(吴闻人等，1991；高雅宁等，2016)，几乎所有的金矿床或矿点都落于不同的脆-韧性剪切带内(图1)，长沟金矿位于DSZ3(RF5)。

1.梅子垭组；2.斑鸠关组；3.寒武系；4.奥陶系；5.耀岭河岩组；6.武当岩群；7.花岗岩； 8.灰岩条带；9.褐铁矿化条带；10.脆-韧性剪切带及代号；11.糜棱岩带；12.断裂；13.长沟金矿床；14.金矿床图1 南秦岭汉阴北部金矿田区域地质图(据杨兴科等，2016)Fig.1 Regional Geological Map of Au Ore Field in Northern Hanyin, Southern Qinling

下志留统梅子垭组中-浅变质岩系是长沟矿区最主要地层，也是金矿体的赋矿层，其原岩主要为一套泥质碎屑岩。矿区内的主要岩性为：绢云母石英片岩、含石榴子石黑云母变斑晶绢云母石英片岩、含碳绢云母石英片岩、变石英砂岩及少量硅质条带等。梅子垭组岩石变形强烈，片理化发育，普遍存在的层间揉皱和面理置换现象。韧性剪切带内次级脆性断层发育，断层面附近岩石破碎，可见到较多断层泥及石英透镜体。矿区岩浆活动相对较弱，仅东南部见到2处花岗闪长岩细脉状顺片理面侵入，其出露长100～200m，宽2～3m。矿区石英脉显著发育且最宽的有35cm。矿区矿化有黄铁矿化、硅化、以及绿泥石化等，表明矿区流体活动强烈。

2 矿床地质

长沟金矿床的地层主要为下志留统梅子垭组,矿体产于梅子垭组的第二岩性段第二亚段，赋矿岩性为黑云母变斑晶绢云石英片岩夹变砂岩条带。矿化蚀变带和金矿体主要受韧性剪切带旁侧次级断裂、顺层劈理化带控制，金矿体产状与韧性剪切带产状基本一致，总体向北东陡倾，矿体具有尖灭再现、尖灭侧现并向西侧伏的分布规律。矿区金矿化与硅化、黄铁矿化、黑云母化、绿泥石化等关系十分密切。

长沟金矿主要是蚀变岩型矿石和石英脉型2种矿石类型，其结构为他形-半自形粒状变晶结构、鳞片变晶结构。金矿石构造主要为浸染状构造、片状构造、细脉状、网脉状、条带状和团块状构造。围岩蚀变大多为黑云母化、硅化、黄铁矿化，其次还有较少量绿泥石化、碳酸盐化等。

3 样品采集和实验方法

3.1 样品采集

通过野外地质调研，将矿区石英脉根据其与面理的产出对应关系可以分为3类：①S1期石英脉：极其少见，与变质岩S1面理同期产出，是与广泛发育的S2面理呈小角度发育的石英脉，应为最早期的一期石英脉(图2a)。②S2期石英脉：顺矿区变质岩中普遍发育的S2面理发育的石英脉(图2b)。③S3期石英脉：最晚的一期，切穿S2期石英脉发育的石英脉(图2c)。矿区主要发育S2和S3期石英脉，S1期少见；S2期石英脉发育要早于S3期。S2期石英脉矿化较强烈，与该区金矿成矿关系密切，在显微镜下可见弱增生结构(图2d)；S3期石英脉矿化较少。

a.绢云石英片岩S2面理置换S1面理；b.S2期石英脉野外照片；c.S3期石英脉野外照片；d.S2期石英脉镜下照片(可见弱增生结构；正交偏光)图2 石英脉样品照片Fig.2 Quartz vein samples

通过对120组S2期石英脉、石英透镜体产状的统计，石英脉走向主要集中于270°～320°，少量为50°～70°，这可能是由于部分地段产状受构造作用发生偏转变化(图3)。对25组S3期石英脉产状的统计，石英脉走向主要集中于20°～50°(图4)。

图3 S2期石英脉走向玫瑰花图Fig.3 Rose diagram of S2 quartz vein trend

图4 S3期石英脉走向玫瑰花图Fig.4 Rose diagram of S3 quartz vein trend

本次研究选用的样品是长沟金矿区2期具有代表性的石英脉，样品共15件，S2期石英脉样品11件，其中含金样品4件，S3期石英脉样品4件，具体特征见表1。

3.2 实验方法

本次长沟金矿流体包裹体研究采用以下方法来完成。

(1)矿硐内及硐口采集石英脉样品并标记采样位置和编号，室内把所采集样品按照需要磨制成包裹体薄片。

表1 长沟金矿床石英脉样品特征表Tab.1 Characteristic of quartz samples from Changgou gold deposit

(2)通过长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室的显微镜对流体包裹体进行岩相学观察，依照其岩相学的特点，对其进行简单区分。

(3)流体包裹体在长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室进行分析，使用实验仪器为Linkam公司的THMS-600型地质用冷热台，该仪器可操作的温度范围在-196～600℃。其中实验的均一温度可以由仪器直接测定；盐度是通过冷热台测得的包裹体冰点温度，再结合计算公式(卢焕章等，2004)获得。

4 流体包裹体特征

4.1 流体包裹体岩相学特征

显微镜下显示长沟矿区的石英流体包裹体包括2类：主要以次生流体包裹体为主，数量占流体包裹体总量的80%，无色或灰白色，大多数呈椭圆状、长条状或菱形(图5a)，多成条带状分布，大小约2 μm×4 μm～5 μm×15 μm；另一类为原生流体包裹体，大多数呈圆形或者是椭圆形(图5b)，大小约6 μm×8 μm～5 μm×20 μm，气液比为5%～30%；流体包裹体主要以气液两相(L+V)为主，单相和三相的包裹体比较少见。

流体包裹体按其捕获时间与主结晶矿物的形成时间关系可分为原生包裹体和次生包裹体。矿物形成时包裹其附近的流体形成的包裹体为原生流体包裹体。研究区S2期石英脉矿化强烈，认为其原生包流体裹体和金成矿阶段更为密切。S3期石英脉期次较晚，通过测试其原生流体包裹体特征并与S2期石英脉比较，探讨其与金成矿的关系。

a.次生包裹体;b.原生包裹体图5 长沟金矿流体包裹体照片Fig.5 Petrography of fluid inclusions

4.2 流体包裹体均一温度与盐度特征

本次测温对样品中的原生流体包裹体进行研究，测试数据显示流体包裹体均一温度为175～385℃，峰值为210～280℃和290～320℃(图6)，属于中-低温流体。另外，均一温度最少有2个峰值，显示矿区发生了多期热液活动；S2期石英脉流体包裹体均一温度为190～270℃，峰值为230℃，其中，含金石英脉样品的均一温度为190～260℃，峰值可达220℃；S3期石英脉流体包裹体的均一温度较高，为290～320℃，峰值温度达310℃。

盐度是由已经得到的包裹体冰点温度，再结合计算公式获得。盐度计算公式(卢焕章等，2004)为：

W=0.00+1.78T-0.044 2T2+0.000 557T3

图6 长沟金矿石英脉均一温度直方图Fig.6 Homogeneous temperature histogram of quartz inclusions from Changgou gold deposit

其中：W为盐度(wt%)，T=0-Tm，Tm为冰点温度(℃)。适用范围：盐度(NaCl)范围为0%～23.3%，溶液的简单盐水类包裹体盐度计算。

测试结果显示(表2)，样品的冰点范围为-15.5～-5.5℃，计算出的盐度(NaCl)范围为0.88%～19.05%，主要分布在4%～12%(图7)，总体为中低盐度流体。S2期石英脉的盐度(NaCl)主要集中在4%～12%。其中，含金石英脉流体包裹体盐度(NaCl)主要集中在6%～12%； S3期石英脉的盐度(NaCl)较小，主要集中在4%～8%。

表2 长沟金矿床石英脉流体包裹体特征参数表Tab.2 Microthermomtric data of quartz-fluid inclusions from Changgou gold deposit

图7 长沟金矿石英脉样品盐度直方图Fig.7 Salinity histogram of quartz inclusions from Changgou gold deposit

5 讨论

5.1 流体包裹体压力和深度估算

长沟金矿床的捕获压力按照流体压力经验公式(邵洁涟等,1986)计算：

P(105pa)=P0Th/T0

其中：P0=219+2 620W，W为盐度(NaCl%)；T0=374+920W；Th为实测均一温度(℃)。

根据以上公式测得的流体捕获压力范围为41.03～98.04 Mpa；S2期样品中流体捕获压力范围为45.59～85.00 Mpa。其中，含金石英样品中流体捕获压力为41.03～77.47 Mpa；S3期样品中流体捕获压力范围为52.43～98.04 Mpa(表3)。

捕获深度可借助估计值获得，本次试验以静岩压力27 Mpa/km的增长率计算得出(表3)。

由计算结果可以看出，捕获深度在1.52～3.63 km。S2期流体捕获深度在1.69～3.15 km。其中，含金流体捕获深度在1.52～2.87 km，S3期流体捕获深度在1.94～3.63 km。

表3 长沟金矿区石英脉流体包裹体捕获压力及深度表Tab.3 The trapping pressures and depth of quartz-fluid inclusions from Changgou gold deposit

5.2 2期石英脉流体包裹体特征对比

测试结果显示，均一温度：S2期石英脉≈含金样品S3期石英脉；捕获压力和深度：S2≈含金样品

由图8可得，石英流体包裹体的均一温度S2期略低于S3期，盐度S2期稍高于S3期，差别较小且成分相似。推测为主成矿期(S2)后S3期热液流体顺节理上升，可能由于矿区成矿元素减少以及大量大气降水的加入，导致该期热液盐度降低；由矿区内发育有中酸性岩脉推测，矿区深部岩浆岩活动可能仅为其提供了一定的热量，导致该期热液均一温度稍高于S2期。

图8 长沟矿区石英脉流体包裹体的均一温度-盐度散点图Fig.8 Homogeneous temperature and salinity diagram of quartz inclusions from Changgou gold deposit

6 结论

(1)长沟金矿床石英脉流体包裹体以气液两相型为主，单相和三相的流体包裹体很少见；石英脉流体包裹体均一温度峰值为210～280℃和290～320℃ ，主成矿期石英脉流体包裹体均一温度为190～270℃ ；流体盐度(NaCl)主要集中于4%～12%。S2期样品中流体捕获压力范围为45.59～85.00 Mpa，流体捕获深度在1.69～3.15 km。主成矿流体应为中-低温、中-低盐度的流体，且属于中浅深度成矿。

(2)长沟金矿主要发育2期石英脉或石英团块，其中S2期流体表现为低温度、较高盐度，有利于成矿，为主要成矿流体；S3期流体表现为较高温度、低盐度，与成矿关系不大，这与野外调研宏观上S2期石英脉矿化强烈，而S3期石英脉矿化较弱相符。

(3)长沟金矿床的成矿温度和盐度范围较广，而且差异较大，表明在金成矿时成矿流体的性质也相应发生了较大的改变，推测为主成矿期(S2)后S3期热液流体顺节理上升，可能由于矿区成矿元素减少以及大量大气降水的加入，导致该期热液盐度降低；且矿区深部岩浆岩活动可能仅为其提供了一定的热量，导致该期热液均一温度稍高于S2期。

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