新疆东准噶尔南明水金矿床成矿流体特征：流体包裹体及氢氧同位素证据

葛战林，章永梅，顾雪祥，陈伟志，徐劲驰，武若晨，黄 岗

(1.中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院，北京 100083；2.武警黄金第八支队，新疆 乌鲁木齐 830057；3.中国地质大学 地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京 100083；4.陕西区域地质矿产研究院，陕西 咸阳 712000)

0 引 言

东准噶尔地区位于新疆北部准噶尔盆地东北缘，是中亚造山带的重要组成部分，大地构造位置处于西伯利亚板块与哈萨克斯坦—准噶尔板块的结合部位[1-2](图1A)。卡拉麦里金矿带处于东准噶尔盆地东北缘[3]，为新疆北部重要的金及多金属成矿带之一，带内发育大小金矿床(点)及矿化点多达百余处[4]。南明水金矿床位于卡拉麦里深大断裂与清水—苏吉泉大断裂所夹持的卡拉麦里金矿带东南端，有关该矿床的基础研究极为薄弱，仅在关于卡拉麦里金矿带的文章中略有涉及[5-9]，对矿床成矿流体特征及其与金成矿关系的研究未见报道。本文通过对南明水金矿床地质特征、流体包裹体及氢氧同位素组成的研究，阐述了成矿流体的性质、来源及其演化规律，进一步探讨了金的沉淀机制以及矿床成因，以期为成矿机制研究提供一定依据，丰富对区域成矿过程和成矿规律的认识。

1 区域地质背景

新疆东准噶尔卡拉麦里地区属于东准噶尔古生代造山带的一部分[10]，由准噶尔地块北部陆缘区、卡拉麦里构造带和野马泉火山岩浆弧带3部分组成，其北侧为野马泉陆块，南侧为准噶尔陆块(图1B)。

区内地层自志留系至第四系均有出露(图1C)，以中泥盆统北塔山组(D2b)和下石炭统姜巴斯套组(C1j)为主。北侧中泥盆统北塔山组岩性为灰色-暗灰色凝灰质角砾岩、凝灰质砂岩、中基性晶屑岩屑凝灰岩、火山灰凝灰岩、灰绿色安山玢岩、钙质砂岩、长石质杂砂岩和灰岩夹层。南侧下石炭统姜巴斯套组为一套浅变质的海相火山碎屑-沉积岩，岩性主要为凝灰质砂岩、凝灰质细砂岩、凝灰质粗砂岩等[11]，见少量火山熔岩夹层。二者以清水—苏吉泉大断裂为界呈不整合接触。

卡拉麦里地区岩浆活动强烈，侵入岩大多分布于卡拉麦里构造带以北，包括萨惹什克北、黄羊山、苏吉泉、贝勒库都克、老鸦泉等碱性花岗岩体。其中，黄羊山—老鸦泉岩体规模最大，呈不规则状岩基、岩株及岩脉与下石炭统姜巴斯套组和中泥盆统北塔山组侵入接触，其岩石类型主要为斜长花岗岩、角闪斜长花岗岩、黑云母花岗岩等。

图1 新疆北部地区主要构造单元图(A)、卡拉麦里地区古板块构造图(B)和卡拉麦里区域地质简图(C)(图A据顾雪祥等[12]，2017；图B据李锦轶等[10]，1990；图C据武警黄金第八支队资料修编，2017[注]武警黄金第八支队. 新疆东准噶尔地区构造-岩浆作用与多金属成矿关系调查报告(内部资料). 2017. )Fig.1 The main tectonic unit map of northern area in Xinjiang (A), paleoplate tectonic map of Kalamaili area (B) and regional geological sketch map of Kalamaili area (C)1.第四系；2.下白垩统土谷鲁群；3.上侏罗统齐古组；4.中侏罗统西山窑组；5.中上三叠统小泉沟群；6.中下三叠统仓房沟群；7.上二叠统将军庙组；8.中下二叠统胜利沟组；9.上石炭统巴塔玛依内山组；10.上石炭统六棵树组；11.下石炭统那林卡拉组；12.下石炭统姜巴斯套组；13.下石炭统黑山头组；14.中泥盆统蕴都卡拉组；15.中泥盆统北塔山组；16.泥盆系卡拉麦里组；17.上志留统红柳沟群；18.中志留统白山包组；19.基性火山岩建造；20.花岗岩；21.石英闪长岩；22.辉绿岩；23.超基性岩；24.断层；25.金矿床

区域内断裂构造十分发育，构造线总体方向为NW—SE向，以挤压性为主[13]。卡拉麦里断裂带由南北两侧的卡拉麦里深大断裂、清水—苏吉泉大断裂及其之间的古生代地质体和蛇绿岩等组成[14-16]。南侧卡拉麦里深大断裂以强烈挤压片理化为特征，其空间展布从东向西由NW向转至EW向，再往西呈NWW向断续延伸约300 km，宽100～300 m[13,17]，该断裂形成于早古生代，强烈活动于晚古生代，早期以张性为主，晚期则以逆冲挤压为主，兼具走滑性质[18]；北侧清水—苏吉泉大断裂位于清水以北，平顶山以南，西起清水泉，经苏吉泉向东延伸至柳树泉以南，断层性质为北倾逆冲断层，呈NW—SE向展布(走向280°～300°)，倾角60°左右，长达百余km，宽近百米，强劈理化、片理化、糜棱岩化带密集发育，是本区重要的控矿断裂之一[19]。

卡拉麦里金矿带中矿床(点)的分布主要受卡拉麦里强应变构造带主干断裂及其次级断裂控制，具成群成带展布的特征，南明水金矿床即产于该带的东南端。

2 矿床地质特征

南明水金矿床位于新疆奇台县苏吉泉附近，属卡拉麦里成矿带东段(图1C)，矿体产于一套浅变质的海相火山碎屑-沉积岩系，受卡拉麦里强应变构造带内的NW—NWW向次级韧-脆性断裂控制。

矿区出露的主要地层为下石炭统姜巴斯套组和第四系(图2)。下石炭统姜巴斯套组岩性以灰绿色凝灰质粉砂岩、凝灰质细砂岩、凝灰质粗砂岩和岩屑凝灰岩为主，岩石相对较为破碎，密集发育多期劈理构造。其中，凝灰质粉砂岩、凝灰质细砂岩和凝灰质粗砂岩大面积分布于矿区的南北两侧；凝灰岩仅出露于矿区中部和南侧，局部与凝灰质砂岩呈断层接触关系。

图2 南明水金矿床地质图(据新疆地质矿产局第一区调大队资料，1989，修改)Fig.2 Geologic map of the Nanmingshui gold deposit1.第四系；2.凝灰质粉砂岩；3.凝灰质细砂岩；4.凝灰质粗砂岩；5.凝灰岩；6.玄武岩；7.安山质玄武岩；8.石英脉；9.金矿脉；10.金矿体及编号；11.矿化体；12.断层；13.地质产状；14.采样位置

受卡拉麦里强应变构造带及两侧深大断裂的影响，矿区构造相对复杂。矿区中部地层受应力作用而发生强烈的褶皱变形，早期形成的一条近NW向的线状紧闭褶皱，其轴部被后期断裂错断或破坏，致使地层产状失稳，局部岩性缺失。矿区断裂构造以NW—NWW向为主，它是矿区主要的控矿-容矿构造，含金石英脉多赋存于断裂构造之中。

矿区内次火山岩主要为安山质玄武岩和玄武岩，呈NW—SE向斜列式展布于矿区中部(图2)，与区域构造线近于一致，与下石炭统姜巴斯套组的凝灰岩和凝灰质砂岩呈断层接触，为主要的近矿围岩之一。

南明水金矿床由38条石英脉组成，其中19条为含金石英脉，矿脉严格受构造控制，由含金石英脉及两侧的蚀变破碎带组成，呈脉状、团块状或透镜体状产于凝灰质砂岩、凝灰岩与玄武岩之中，局部呈网脉状。单个矿脉的规模大小不一，一般长40～120 m，宽0.3～1.5 m，矿区共圈出金矿体6个，其中Ⅴ、Ⅵ为盲矿体(图2)，矿体形态呈脉状—似脉状、透镜状或舒缓波状，北倾或南倾，倾角为35°～85°，以北倾矿体Au品位较高，最高可达24.8 g/t，含金较富地段多见古采老硐。金矿脉(体)与围岩界线清楚(图3A，D，G)，地表围岩蚀变水平分带明显，以含金石英脉为中心对称分布，向外依次为硅化-毒砂/黄铁矿化-绢云母化带、绢云母-碳酸盐-绿泥石/绿帘石化带。其中以硅化、毒砂-黄铁矿化与金成矿关系最为密切。

图3 南明水金矿床矿体、矿石及韧性剪切带特征Fig.3 The characteristics of ore body,ore and shear zone in the Nanmingshui gold depositA—C.南明水3号金矿点矿脉及金矿石：B.石英脉型金矿石，黄铁矿呈粗粒立方体晶形；C.蚀变岩型金矿石，黄铁矿呈星散状分布；D—F.南明水4号金矿点矿脉及金矿石：E.金矿石具网脉状构造，石英呈乳白色；F.金矿石具角砾状构造，乳白色石英脉被灰白色石英-电气石脉切穿；G—I.南明水7号金矿点矿脉及金矿石：H.蚀变岩+石英脉型金矿石，石英-电气石脉与黄褐色黄铁矿化蚀变岩界线清楚；I.石英脉+蚀变岩型金矿石，稀疏浸染状构造；J.赋矿围岩凝灰质砂岩的糜棱岩化，单偏光(-)；K.凝灰质砂岩中旋转碎斑指示左行剪切；L.剪切带内凝灰质砂岩的强劈理化；Q.石英；Tur.电气石；Py.黄铁矿；Apy.毒砂

金矿石按矿化特征可分为石英脉型和蚀变岩型(图3B，C)。矿石中金属矿物主要为毒砂和黄铁矿，次为黄铜矿、闪锌矿、赤铁矿，含少量自然金、磁黄铁矿和褐铁矿等。自然金主要以包体金、粒间金赋存于毒砂、黄铁矿或呈黄铁矿假象的赤铁矿之中，少数以裂隙金形式出现(图4A，B，C)；非金属矿物以石英、电气石、绢云母、方解石为主，含少量白云母和绿泥石(图4H，I，J)。矿石构造主要包括脉状、网脉状构造、浸染状构造、角砾状构造、晶洞及晶簇状构造等(图3E，F，H，I)，显微镜下可见压力影构造(图4I)；矿石结构主要为自形-半自形晶结构、他形晶结构、交代结构、包含结构、共结边结构和压碎结构等(图4D，E，F，G)。

图4 南明水金矿床中典型矿石结构及矿物共生组合Fig.4 Typical ore texture and mineral associations in the Nanmingshui gold depositA.包体金，自然金呈他形粒状赋存于毒砂之中，反光镜(-)；B.粒间金，自然金呈他形粒状赋存于毒砂颗粒之间，反光镜(-)；C.裂隙金，自然金呈他形粒状赋存于赤铁矿假象黄铁矿裂隙之中，反光镜(-)；D.晶粒结构、共结边结构，自形黄铁矿与菱形毒砂接触面平直，反光镜(-)；E.交代残余结构，赤铁矿交代黄铁矿呈岛屿状，反光镜(-)；F.双晶结构，毒砂颗粒在生长过程中形成贯穿双晶，反光镜(+)；G.花岗状压碎结构，自形毒砂受外界压力后，破碎成大小近于相等的碎块，反光镜(-)；H.白云母呈长条状或叶片状分布于石英颗粒之间，偏光镜(+)；I.纤维状绢云母、石英分布于黄铁矿两侧，形成压力影构造，偏光镜(+)；J.针柱状电气石与石英共生，偏光镜(-)；Au.自然金；Apy.毒砂；Py.黄铁矿；Hem.赤铁矿；Q.石英；Tur.电气石；Ser.绢云母；Mu.白云母；(+).正交偏光；(-).单偏光

根据矿石组构、矿物共生组合特征及脉体之间的穿插关系，将南明水金矿床热液成矿期划分为3个成矿阶段：Ⅰ.乳白色石英阶段(早阶段)，石英呈乳白色细(网)脉状产出，结晶程度较好，与围岩接触部位见弱褐铁矿化，含少量自形-半自形的黄铁矿、毒砂(图3E，F)，自然金主要呈粒间金形式赋存于石英或金属硫化物中，为金的次要成矿阶段；Ⅱ.石英-电气石-自然金-多金属硫化物阶段(中阶段)，石英呈灰白色—烟灰色，多为团块状或弥散状，针柱状电气石集合体呈条带状分布，毒砂、黄铁矿等金属矿物呈星散状或细脉状分布(图3F，H，I)，自然金以粒间金、包体金及裂隙金形式产出于金属硫化物中，为金的主要成矿阶段；Ⅲ.石英-方解石-绢云母阶段(晚阶段)，主要为宽2～5 cm的石英-方解石细脉，石英呈白色，大多充填于围岩张性裂隙中，可见其切穿主成矿阶段的石英-电气石脉，含矿性极差。

3 流体包裹体和氢、氧同位素特征

3.1 样品采集与分析方法

用于流体包裹体研究的样品采自南明水金矿床不同矿脉、不同成矿阶段的石英脉，包括成矿早阶段的乳白色石英，中(主成矿)阶段的含金烟灰色石英和晚阶段与方解石共生的白色石英。先将其磨制成约0.2 mm厚双面抛光的薄片进行岩相学观察，而后选取其中具有代表性的包裹体样品进行显微测温和激光拉曼分析。

流体包裹体岩相学观察和显微测温工作在中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室完成，显微测温所使用的仪器为英国产Linkam MDSG600型冷热台，与德国ZEISS公司的偏光显微镜连用。技术参数为：铂电阻传感器，测温范围-196～600 ℃。在加热过程中设置的控温速率不大于20 ℃/min，相变点附近升温速率一般小于1 ℃/min。单个包裹体激光拉曼分析在中国地质大学(北京)地球科学与资源学院激光拉曼光谱实验室完成，使用的仪器为英国Renishaw公司生产的Renishaw invia型激光拉曼光谱仪，激发波长为514 nm，光谱范围100～4 000 cm-1，可连续扫描；光谱分辨率小于2 cm-1；空间分辨率横向小于1 μm，纵向小于2 μm(× 50倍镜头)；光谱重复性±0.2 cm-1。

氢、氧同位素研究的4件样品均采自主成矿阶段的含金石英脉。氢、氧同位素分析在中国地质科学院矿产资源研究所稳定同位素实验室完成，使用仪器为Finnigan MAT253 型质谱仪。石英的氧同位素采用BrF5分析方法[20]，包裹体水的氢同位素分析方法为爆裂法[21]，爆裂温度550 ℃。氢、氧同位素分析精度分别为 ± 2‰和 ±0.2‰，分析结果以SMOW为标准。

3.2 流体包裹体类型及岩相学特征

寄主矿物石英中的流体包裹体含量丰富且相对较大，以原生包裹体为主，可见沿未切穿主矿物的愈合裂隙分布的假次生包裹体，次生包裹体相对较少。根据流体包裹体的岩相学特征、室温下的相态及激光拉曼分析，将南明水金矿床的原生包裹体划分为3种主要类型：CO2-H2O包裹体、水溶液包裹体和纯CO2包裹体，发育少量的含CH4单相包裹体。

CO2-H2O包裹体：广泛发育于成矿早阶段和中阶段的石英中，约占包裹体总数的60%。形态以负晶形、椭圆状为主，可见长柱状或不规则状，大小一般5～14 μm，个别包裹体可达20 μm以上。以原生包裹体或定向排列的假次生包裹体最为常见，多呈孤立状或成群分布于寄主矿物石英中(图5F，H)。因大部分包裹体中CO2相(LCO2+VCO2)的部分均一温度较低(<25 ℃)，在室温下主要呈LH2O+LCO2两相(图5B)，可见少量CO2-H2O包裹体呈三相(LH2O+LCO2+VCO2)，具明显的“双眼皮”(图5A，G)。包裹体中CO2相(LCO2+VCO2)所占比例变化于15%～80%之间，大部分集中在25%～45%。

水溶液包裹体：主要呈孤立状或成群分布于成矿中阶段和晚阶段的寄主矿物石英中，以气液水两相包裹体为主，偶见纯液相水包裹体和纯气相水包裹体，约占包裹体总数的30%。气液水两相包裹体形态以负晶形、椭圆形和不规则状为主，部分呈长条状或三角状，大小介于3～9 μm之间(图5I，J，K，L)；在室温下的气液比主要介于10%～35%，少量富气相水包裹体气液比可达60%～90%。纯液相水和纯气相水包裹体形态呈不规则状或柱状，含量较少，由单一液相水或单一气相水组成。该类型包裹体在同一视域内常与CO2-H2O三相包裹体共存(图5D)。

纯CO2包裹体：主要呈孤立状分布于成矿早阶段和中阶段石英中，多呈椭圆状、负晶形或不规则状，大小4～8 μm。含量相对较少，约占包裹体总数的8%。室温条件下主要表现为单相(LCO2)，在冷冻降温过程中可出现CO2气相。同一视域可见其与CO2-H2O三相包裹体共存(图5C)。

含CH4单相包裹体：主要呈孤立状见于成矿早阶段和中阶段石英中，含量少，约占包裹体总数的2%。包裹体呈黑色，以负晶形、浑圆状形态为主，大小5～9 μm，室温下常见单一的气相，可见其与CO2-H2O包裹体在同一视域中共存(图5E)。

图5 南明水金矿床流体包裹体显微照片Fig.5 Microphotographs of fluid inclusions of the Nanmingshui gold depositA.CO2-H2O三相包裹体；B.CO2-H2O包裹体，室温下呈两相；C.CO2-H2O三相包裹体和纯CO2包裹体共存；D.CO2-H2O三相包裹体和气液水两相包裹体共存；E.CO2-H2O包裹体和含CH4单相包裹体共存；F.负晶形CO2-H2O包裹体呈两相定向排列；G.CO2-H2O包裹体，室温下呈两相或三相；H.CO2-H2O包裹体，室温下呈LH2O+LCO2两相；I.气液水两相包裹体；J.气液水两相包裹体，不规则状；K.气液水两相包裹体，具负晶形；L.气液水两相包裹体；A—C.早阶段石英；D—I.中阶段石英；J—L.晚阶段石英；LH2O.液相水；VH2O.气相水；LCO2.液相CO2；VCO2.气相CO2；VCH4±N2.气相甲烷±氮气

3.3 包裹体显微测温

对各成矿阶段石英中主要类型的包裹体进行了显微测温研究，具体结果见表1和图6。水溶液包裹体盐度是利用H2O-NaCl体系盐度-冰点公式进行计算[22]，其密度利用刘斌等[23]提出的NaCl-H2O溶液包裹体的密度式进行相关计算；CO2-H2O包裹体盐度是利用CO2笼合物熔化温度-盐度关系式计算获得[24]，其CO2相密度与纯CO2包裹体密度根据Shepherd等[25]的含CO2包裹体均一温度与CO2相密度关系图解进行估算，包裹体总密度利用Flincor软件计算[26]。各成矿阶段包裹体测温结果分述如下。

表1 南明水金矿床流体包裹体显微测温结果

注：tm,CO2为固相CO2初熔温度；tm,cla为笼合物熔化温度；th,CO2为CO2部分均一温度；tm,ice为冰点温度；th为完全均一温度。

图6 南明水金矿床流体包裹体均一温度和盐度频数直方图Fig.6 Histograms of homogenization temperatures and salinities of fluid inclusions from the Nanmingshui gold deposit

成矿早阶段：乳白色石英中CO2-H2O包裹体的固态CO2初熔温度为-58.2～-57.4 ℃，略低于CO2三相点(-56.6 ℃)，表明气相可能含少量的CH4、N2组分；CO2笼合物熔化温度介于8.9～9.8 ℃，相应的盐度范围为0.4%～2.2%；CO2相部分均一温度为18.8～26.8 ℃，全部均一至液相；完全均一温度为257～339 ℃，平均值为298 ℃，完全均一至液相水，部分包裹体在完全均一前发生爆裂或泄露，爆裂温度为238～334 ℃；CO2-H2O包裹体的CO2相密度为0.69～0.80 g/cm3，平均值为0.75 g/cm3；包裹体总密度为0.81～1.01 g/cm3，平均值为0.92 g/cm3。

图7 南明水金矿床流体包裹体激光拉曼光谱Fig.7 Laser Raman spectra of fluid inclusions from the Nanmingshui gold deposit(a)成矿早阶段CO2-H2O包裹体成分主要为H2O和CO2；(b)成矿中阶段水溶液包裹体气相成分含CO2；(c)—(d)成矿中阶段CO2-H2O包裹体的气相成分普遍含少量的CH4；(e)成矿中阶段纯CO2包裹体气相含少量的CH4；(f)成矿晚阶段水溶液包裹体成分主要为H2O

成矿中阶段：烟灰色石英中CO2-H2O包裹体、气液水两相包裹体和纯CO2包裹体的测温结果显示，CO2-H2O包裹体的固态CO2初熔温度为-62.2～-56.0 ℃，绝大多数明显低于CO2三相点(-56.6 ℃)，表明包裹体气相含少量CH4、N2组分，与激光拉曼测试结果相吻合(图7c，d)；CO2笼合物熔化温度为7.5～9.8 ℃，相应盐度为0.4%～4.8%；CO2部分均一温度为15.4～28.8 ℃，全部均一至液相CO2，包裹体完全均一温度为215～361 ℃，平均值为280 ℃，大多数包裹体完全均一至液相，少数均一至气相；CO2-H2O包裹体的CO2相密度为0.64～0.83 g/cm3，平均值为0.76 g/cm3，包裹体的总密度为0.87～1.00 g/cm3，平均值为0.93 g/cm3。气液水两相包裹体的冰点温度为-3.7～-1.4 ℃，其相对应盐度为2.4%～6.0%，包裹体全部均一至液相H2O，均一温度为196～333 ℃，平均值为268 ℃；密度介于0.69～0.90 g/cm3之间，平均值为0.79 g/cm3。纯CO2包裹体的固体CO2初熔温度为-61.5～-57.2 ℃，均一温度为12.3～19.0 ℃，全部均一至液相CO2，包裹体密度为0.80～0.86 g/cm3，平均值为0.82 g/cm3。

成矿晚阶段：仅测到气液水两相包裹体的相关温度，其冰点温度在-1.9～-0.8 ℃之间，对应的盐度为1.4%～3.2%；包裹体均以气相水消失而达到完全均一，均一温度为174～252 ℃，平均值为212 ℃；气液水两相包裹体密度为0.82～0.92 g/cm3，平均值为0.86 g/cm3。

3.4 成矿压力与成矿深度

南明水金矿床成矿早、中阶段石英中发育大量的CO2-H2O包裹体，成矿流体近似属于富CO2低盐度(≤ 6.0%)的H2O-CO2-NaCl体系，利用Flincor软件[26]及H2O-CO2-NaCl体系的p-XCO2-ρ相图[27]对包裹体的捕获压力进行计算。结果表明，成矿早阶段包裹体压力为214～371 MPa，平均值为312 MPa；中阶段包裹体压力介于236～397 MPa之间，平均值为301 MPa。考虑矿区大面积出露凝灰质砂岩，设岩石密度为2.65 g/cm3，由此推算出早阶段的静岩成矿深度为8.1～14.0 km，平均值为11.8 km；中阶段的静岩成矿深度为8.9～15.0 km，平均值为11.4 km。

3.5 激光拉曼光谱分析

各成矿阶段主要类型的包裹体激光拉曼光谱测试结果如图7所示，早阶段石英中CO2-H2O包裹体液相成分主要为H2O，气相含少量CO2(图7(a))。中阶段石英中气液水两相包裹体液相成分主要为H2O，气相成分除H2O外，含一定量的CO2(图7(b))；CO2-H2O包裹体液相成分主要为H2O，气相成分以CO2为主，普遍含少量的CH4，与显微测温过程中固相CO2初熔温度低于CO2三相点相符合(图7(c)，(d))；纯CO2包裹体气相成分以CO2为主，含少量的CH4和H2O(图7(e))。晚阶段石英中气液两相水溶液包裹体的成分主要为H2O(图7(f))。由此可知，南明水金矿床成矿流体属CO2-H2O-NaCl±CH4体系。

3.6 氢、氧同位素组成

南明水金矿床主成矿阶段石英的氢、氧同位素测试结果见表2，其δDV-SMOW值集中分布在-99‰～-82‰之间，平均值为-93‰(样品6N-53的δDV-SMOW值为-62.9‰)；δ18OV-SMOW值为13.3‰～19.7‰，平均值为15.8‰。根据主成矿阶段石英中流体包裹体的均一温度(th)和石英-水的氧同位素平衡分馏方程：1 000 lnα石英-水=3.38×106t-2-3.40[28]，计算获得成矿流体的δ18OH2O值变化于3.9‰～10.9‰之间，平均值为7.1‰。

4 讨 论

4.1 成矿流体来源及其演化

在δ18O-δD关系图解(图8)上，南明水金矿床主成矿阶段6件石英样品的氢、氧同位素数据投图结果显示，1件样品(样品号为6N-53)的投点落于变质水区域内，其余5件样品均落于变质水和原生岩浆水下侧，远离大气降水线。成矿流体的δ18OH2O值为3.9‰～10.9‰，主体落于变质水的δ18O值5‰～25‰范围，略高于或低于原生岩浆水δ18O值的5.5‰～10.0‰。而δDV-SMOW值集中在-99‰～-82‰之间，低于原生岩浆水和变质水(其δD值分别为-85‰～-50‰和-65‰～-20‰[31])。造成南明水金矿床成矿流体δDV-SMOW值强烈亏损的主要原因可能为：①主成矿阶段石英中捕获有后期的次生包裹体；②成矿流体与姜巴斯套组富有机质的岩系发生水-岩反应，混染有机质中的氢同位素所致。因此，进一步示踪成矿流体来源还需综合矿床地质特征和流体包裹体证据。

表2 南明水金矿床热液矿物氢、氧同位素组成

图8 南明水金矿床成矿流体δ18O-δD关系图(底图据Sheppard[32]，1986)Fig.8 Plots of δ18O-δD for the ore-forming fluids in the Nanmingshui gold deposit(modified after Sheppard[32], 1986)

富CO2、低盐度的流体包裹体是造山型矿床或变质热液矿床与其他类型矿床区别的重要标志之一，而岩浆热液矿床虽发育富CO2流体包裹体，但其盐度较高甚至出现含子晶多相包裹体[33]。Lawrence等[34]在研究西非马里Loulo矿区造山型金矿床流体包裹体和稳定同位素时指出，含电气石的Gara金矿床流体包裹体组合为CO2±N2±CH4型、盐度为5%～21%的CO2-H2O-NaCl型和高温(>400 ℃)、高盐度(35%～50%)的H2O-CO2-NaCl-FeCl2型含子晶多相包裹体，成矿流体δ18O值为10.0‰～11.2‰，硫同位素组成δ34S值为6.0‰～15.5‰，碳同位素组成δ13C值为-14.4‰～-4.5‰，以上证据指示岩浆作用参与到Gara金矿的成矿热液体系中，金的成矿机制与岩浆流体和富CO2变质流体的混合密切相关。与之相似，南明水金矿床石英脉型金矿石中虽普遍存在一定的电气石矿物，但成矿早、中阶段石英中以发育大量的CO2-H2O包裹体和富CO2包裹体为特征，且盐度较低(≤ 6%)，未见含子晶多相包裹体，与变质热液矿床的包裹体特征一致，而矿区内也未见明显的岩浆活动。综合矿床地质、流体包裹体及氢、氧同位素特征，本文认为南明水金矿床主成矿阶段流体以变质水为主，岩浆水参与成矿的包裹体及同位素证据不足。

流体包裹体的显微测温结果(表1，图6)及激光拉曼分析(图7)表明，成矿流体性质由早阶段至晚阶段的演化具有一定的规律性：成矿温度和流体密度呈逐渐降低的趋势，流体盐度属低盐度(≤ 6%)，变化不大；流体成分从早、中阶段富CO2的CO2-H2O-NaCl±CH4体系演化至晚阶段贫CO2的H2O-NaCl体系，CO2、CH4等气体发生逃逸，含量逐渐降低。总体而言，南明水金矿床成矿流体属中高温(174～361 ℃)、低盐度(≤ 6.0%)、中低密度(0.69～1.01 g/cm3)的CO2-H2O-NaCl±CH4体系，成矿深度为中深成(8.1～15.0 km)。

4.2 流体不混溶作用与金成矿

热液流体中金的沉淀可能涉及降温冷却、减压沸腾、流体不混溶作用、流体混合及热液蚀变作用等[35]。其中CO2-H2O-NaCl流体的不混溶与金成矿作用关系密切[36-41]。不混溶作用引发流体中气相的H2O和CO2、H2S、HCl等酸性组分不断逸出，使流体的pH值升高、温度降低，致使金属矿物发生沉淀[42]。研究表明，各种类型的金矿包括石英脉型、网脉型以及蚀变岩型金矿床中均见到CO2-H2O和富CO2的包裹体，CO2流体与金成矿作用关系极为密切[43]。在温度为200～400 ℃、压力为200 MPa、pH接近中性的成矿流体中，金主要以Au(HS)2-络合物形式赋存[44]。在成矿过程中，CO2作为缓冲剂存在于流体中，CO2的存在使得金在成矿流体中的浓度趋于最高[45]。当成矿温度降低时，CO2的逸失致使成矿溶液的pH升高，金的络离子总活度下降，使成矿流体中金的溶解度大幅降低，从而导致金发生沉淀富集成矿[46-48]。

南明水金矿床两个主要的金成矿阶段(早阶段和中阶段)石英中可见明显的不混溶包裹体群，表明体系为CO2-H2O-NaCl±CH4的成矿流体在演化过程中发生了流体不混溶，主要依据为：(1)同一视域可见原生CO2-H2O包裹体与纯CO2包裹体或气液水两相包裹体共存(图5C，D)；(2)CO2-H2O包裹体的充填度变化大，且均一方式不完全相同(均一至液相H2O和均一至液相CO2)，但完全均一温度接近；(3)气液水两相包裹体与CO2-H2O包裹体在同一视域共生，且完全均一温度接近。而在含矿性极差的晚阶段石英中未见不混溶包裹体群，进一步证明金的成矿作用与流体不混溶密切相关。因此，流体不混溶作用是南明水金矿床Au元素富集成矿的重要机制，其中CO2等气体逃逸与金的沉淀关系密切。

4.3 矿床成因

综合上述研究，南明水金矿床在地质特征、流体包裹体和氢、氧同位素组成上均显示出造山型矿床的特点，具体如下：

(1)矿床产于造山带内。卡拉麦里成矿带位于新疆东准噶尔碰撞造山期形成的强应变构造带的最南端[16]，属于东准噶尔古生代造山带的一部分，夹持于野马泉陆块与准噶尔陆块之间，受南北两侧具逆冲性质的卡拉麦里深大断裂与清水—苏吉泉大断裂控制。晚古生代是该区最重要的板块碰撞、强烈造山及成矿时期，而南明水金矿床即产于卡拉麦里金矿带的东段。

(2)矿体(脉)受韧-脆性断裂构造控制。矿体(脉)严格受与区域构造线近于一致的NW—NWW向韧-脆性逆断层控制，矿区围岩中凝灰质砂岩的糜棱岩化、密集发育的面理构造及旋转碎斑等特征指示了矿体的产出与韧性剪切带构造具有空间相关性(图3J，K，L)。

(3)围岩蚀变水平分带明显。以含金石英脉为中心向外呈对称性分布，蚀变类型常见硅化、毒砂-黄铁矿化、绢云母化、碳酸盐化、绿泥石化等，以硅化、毒砂-黄铁矿化与金成矿关系最为密切。

(4)成矿早阶段乳白色石英与自形-半自形黄铁矿、毒砂共生，矿石构造常见脉状、网脉状及角砾状构造；成矿中阶段烟灰色石英与自然金、毒砂、黄铁矿共生，矿石结构可见压碎结构，矿石构造以脉状、网脉状构造为主，压力影构造发育；成矿晚阶段白色石英与方解石共生，呈细脉状充填于围岩裂隙中，可见晶簇状构造或梳状构造。以上特征指示了成矿构造由早、中阶段的挤压环境向晚阶段伸展环境的演化过程。

(5)成矿流体以富CO2、低盐度(≤ 6.0%)、中高温(174～361 ℃)为特征。流体包裹体主要有纯CO2包裹体、CO2-H2O包裹体和水溶液包裹体3种类型，由早、中阶段富CO2、CH4气体的CO2-H2O-NaCl±CH4体系，演化至晚阶段的H2O-NaCl体系，成矿温度逐渐降低，发生了以CO2、CH4等气相组分逃逸为特征的流体不混溶作用，致使Au元素富集成矿。

(6)流体包裹体和氢、氧同位素组成特征表明，主成矿阶段成矿流体主要为变质水。

与国内外典型造山型金矿床特征[33,49-57]对比，指示南明水金矿床的成因类型属造山型金矿。

5 结 论

(1)南明水金矿床位于新疆东准噶尔地区卡拉麦里成矿带东段，矿体主要受卡拉麦里深大断裂和清水—苏吉泉大断裂的NW—NWW向次级韧-脆性断裂控制。其热液成矿过程从早至晚可划分为3个成矿阶段：乳白色石英阶段、石英-电气石-自然金-多金属硫化物阶段、石英-方解石-绢云母阶段。

(2)矿床中的流体包裹体主要有3种类型，即CO2-H2O包裹体、水溶液包裹体和纯CO2包裹体。早阶段以CO2-H2O包裹体和纯CO2包裹体为主，CO2-H2O包裹体均一温度变化于257～339 ℃、盐度为0.4%～2.2%、密度为0.81～1.01 g/cm3；中阶段3种类型包裹体均发育，CO2-H2O包裹体和水溶液包裹体均一温度为196～361 ℃、盐度为0.4%～6.0%、密度为0.69～1.00 g/cm3；晚阶段仅见水溶液包裹体，均一温度为174～252 ℃、盐度为1.4%～3.2%、密度为0.82～0.92 g/cm3。早、中阶段成矿压力为214～371 MPa、236～397 MPa，对应的成矿深度为8.1～14.0 km、8.9～15.0 km。成矿流体总体为中高温、低盐度、中低密度的CO2-H2O-NaCl±CH4体系，属中深成成矿。

(3)成矿流体从早阶段演化至晚阶段，CO2含量、成矿温度和流体密度呈逐渐降低趋势，盐度变化不大。流体不混溶是南明水金矿床Au富集成矿的重要机制，成矿流体中CO2等气相组分发生逃逸，导致金在流体中的溶解度大幅降低而沉淀富集成矿。综合矿床地质、流体包裹体及氢、氧同位素组成，并与国内外典型造山型矿床特征对比认为，南明水金矿床成矿流体以变质水为主，成因类型应属造山型金矿。

致谢：野外工作得到了陕西区域地质矿产研究院陶威和武警黄金第八支队总工程师田红彪、高级工程师聂晓勇的大力帮助与支持，室内研究及成文过程中得到中国地质大学(北京)刘丽老师、王佳琳老师、王冠南博士、何宇硕士、白炜硕士等的帮助，在此一并表示感谢！