安徽青阳铜矿里钼多金属矿床地质特征及流体包裹体研究

孙 康，曹 毅，张 伟，赵 洋

(1.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京 100083；2.中国地质调查局 地球物理调查中心，河北 廊坊 065000；3.中国地质调查局 廊坊自然资源综合调查中心，河北 廊坊 065000)

0 引 言

安徽青阳地区北邻铜陵矿集区，西邻池州矿集区，成矿条件优越。然而，由于勘查工作不足，以往在该区仅发现一些小规模矿床、矿点和矿化点。近年来，随着地质工作程度的不断加大，在该区逐渐发现了一批具有一定规模的钨钼多金属矿床，如，高家塝大型钨钼矿、铜矿里中型钼矿和百丈岩中型钨钼矿等，并形成了青阳钨钼矿集区[1]。这些矿床的发现使得该区受到了地质工作者的逐渐关注。蒋其胜等[2]总结了高家塝钨钼矿床的地质特征，并分析了控矿因素，认为该矿床是一个层控夕卡岩型矿床。陈芳等[3]分析了百丈岩矿床的成矿地质背景和矿床成因，认为该矿床的形成与深部岩石圈拆沉减薄作用有成因联系。范羽[4]对高家塝钨钼矿床开展了辉钼矿Re-Os同位素定年和夕卡岩矿物学研究，结果表明高家塝钨钼矿床形成于(146.1±4.8)Ma，矿床中石榴石主要为钙铝榴石-钙铁榴石系列，辉石为透辉石-钙铁辉石系列。傅仲阳等[5]对高家塝钨钼矿床进行了硫、铅同位素研究，结果表明矿床中硫的来源比较复杂，但是铅同位素组成比较稳定，其成矿物质具有壳幔混源的特征。

虽然前人从成矿背景、矿床地质特征、成矿年龄、同位素组成等方面对青阳钨钼矿集区开展了研究，取得了一系列重要进展[1-15]，但对于该区钨钼矿床成矿过程的认识还不够清晰。铜矿里钼多金属矿床是该区近年来新发现的一个夕卡岩型钼多金属矿床，其地质特征典型，在青阳钨钼矿集区具有一定的代表性。同时考虑到流体包裹体研究是分析成矿流体的性质、成矿物理化学条件和成矿过程的一种有效手段[16-20]，因此，本文选择铜矿里钼多金属矿床为研究对象，对其开展矿床地质和流体包裹体研究，探讨成矿流体的演化过程，为正确理解该矿床的形成过程及青阳矿集区钨钼富集规律提供重要依据。

1 矿区地质

安徽青阳地区处于江南古陆北缘(图1)，大地构造上位于扬子陆块北缘江南过渡带西段。区内出露地层主要包括志留系下统高家边组薄层粉砂质页岩，奥陶系仑山组白云岩，寒武系青坑组条带状白云岩、白云质灰岩和页岩-钙质页岩，寒武系团山组页岩、含钙质页岩、灰岩与泥质灰岩，寒武系杨柳岗组灰质白云岩与白云质灰岩，寒武系黄柏岭组钙质页岩、微晶灰岩和硅质页岩。与矿床关系密切的地层主要为青坑组、团山组以及黄柏岭组。

图1 铜矿里矿区地质简图[24]Fig.1 Geological map of the Tongkuangli deposit[24]

区内岩浆岩主要为青阳—九华山复式岩体，岩性主要为花岗闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩和花岗斑岩，成岩年龄为126.4～147.8 Ma[21]。与成矿作用相关的岩浆岩主要是花岗闪长岩。已有研究表明，青阳—九华山复式岩体的形成与晚侏罗世古太平洋板块的俯冲作用有关，是幔源镁铁质岩浆与壳源长英质岩浆混合作用的产物[22-23]。

2 矿床地质

铜矿里矿床中矿体主要位于青阳花岗闪长岩体与碳酸盐岩接触带及其附近的层间断裂带内(图2)。主矿体呈似层状，严格受夕卡岩带的形状与产状控制，长度可达683 m，最大厚度为19 m，走向30°，向南东倾斜，倾角为55°～80°，主矿体Mo品位最高为4.996%，最低为0.03%，平均品位为0.125%。矿体浅部产状较缓，向深部逐渐变陡，纵向上呈现出分支复合、尖灭再现的特点。矿石中金属矿物主要为辉钼矿、黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿等，非金属矿物包括石榴子石、透辉石、绢云母、绿帘石、绿泥石、方解石和石英等。矿石结构具自形-半自形、它形粒状结构、页片状结构、填隙结构和交代残余结构等。矿石构造主要有浸染状、细脉浸染状、网脉状、团块状和条带状构造。矿区内热液蚀变广泛发育，蚀变类型多样，主要有夕卡岩化、透闪石化、绿帘石化、绢云母化、硅化和碳酸盐化。从岩体中心向外，呈现出夕卡岩化花岗闪长岩—夕卡岩—夕卡岩化大理岩—大理岩的分带特征，后期透闪石化、绿帘石化、绢云母化、硅化和碳酸盐化蚀变叠加于早期夕卡岩化蚀变上。

根据脉体穿切关系、矿物共生组合与蚀变交代特征将铜矿里矿床成矿过程划分为早期夕卡岩、晚期夕卡岩、石英辉钼矿、石英多金属硫化物和碳酸盐矿物5个阶段。早期夕卡岩阶段以形成石榴石和辉石等无水硅酸盐矿物为特征(图3a)。其中，石榴石多呈褐红色，半自形-自形粒状结构。辉石呈浅绿色，自形粒状镶嵌于石榴石颗粒间。晚期夕卡岩阶段以形成透闪石和绿帘石等含水硅酸盐矿物为特征，石英辉钼矿阶段是该矿床的主要成矿阶段，以大量辉钼矿、黄铁矿和石英的出现为特征，石英、辉钼矿多呈细脉状穿插于夕卡岩中(图3b，c)。石英多金属阶段以大量黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿等金属硫化物的出现为特征，样品中可见石英多金属硫化物脉穿切石英辉钼矿脉(图3d，e)。碳酸盐阶段主要发育大量的方解石脉(图3f)。

a.早期夕卡岩阶段的石榴石；b.石英辉钼矿脉穿切晚期夕卡岩阶段的无矿石英脉；c.石英辉钼矿阶段的辉钼矿；d.石英硫化物脉穿切石英辉钼矿脉；e.石英多金属硫化物阶段磁黄铁矿、黄铁矿组合；f.碳酸盐脉穿切石英多金属硫化物脉；矿物缩写：Grt.石榴石；Po.磁黄铁矿；Py.黄铁矿；Mo.辉钼矿；Q.石英；Cal.方解石。图3 铜矿里矿床典型样品照片Fig.3 Photographs of representative samples from the Tongkuangli deposit

3 流体包裹体研究

3.1 样品及分析方法

本次研究的样品主要采自钻孔岩心(表1)。选取不同成矿阶段具有代表性的样品制成包裹体片。在偏光显微镜下仔细观察早期夕卡岩阶段的石榴石，晚期夕卡岩阶段、石英辉钼矿阶段和石英多金属硫化物阶段的石英，碳酸盐阶段的方解石中流体包裹体的岩相学特征。在此基础上，选择不同阶段有代表性的包裹体开展均一法显微测温。

表1 铜矿里矿床包裹体片采样位置Table 1 Sampling location of inclusion slice in the Tongkuangli deposit

流体包裹体显微测温工作在中国地质大学(北京)地球科学与资源学院流体包裹体实验室内完成。测试仪器为英国LinKam MDSG600型冷热台，测温范围在-196～600 ℃之间，精度为±1.0 ℃。测温过程中，升温速率为5～20 ℃/min，在相转变温度附近，升温速率调为0.5～1 ℃/min。

3.2 流体包裹体岩相学特征

室温下显微观察显示，铜矿里矿床中流体包裹体的主要类型为富液相包裹体、富气相包裹体和含子晶三相包裹体。这些流体包裹体一般成群分布或孤立存在，少数呈平行条带状分布。不同阶段流体包裹体的类型和组合存在一定差异。

早期夕卡岩阶段流体包裹体主要由富液相、少量含子晶三相和富气相包裹体组成(图4a-c)。其中，富液相包裹体多呈椭圆状、不规则状,气液相比为10%～30%，长轴的长度在3～10 μm，此类包裹体数量占所有包裹体数量的比值超过60%；含子晶三相包裹体多呈椭圆状，由液相、气相(气泡)和立方体透明晶体(可能为石盐)组成，长轴长度为3～8 μm，此类包裹体占所有包裹体数量的10%；富气相包裹体含量较少，多呈近圆形，粒径为5～7 μm，气液相比为60%～90%，此类包裹体占所有包裹体数量小于5%。在同一石榴石颗粒中可见富液相包裹体、含子晶三相包裹体和富气相包裹体共存的现象。

晚期夕卡岩阶段主要发育富液相包裹体。这些包裹体多呈椭圆状、不规则状,气液相比为20%～30%，长轴的长度为2～8 μm(图4d)。

石英辉钼矿阶段主要发育富液相包裹体、少量含子晶三相包裹体和富气相包裹体(图4e，f)。其中，富液相包裹体多呈椭圆状,气液相比为10%～40%，长轴的长度在2～15 μm，此类包裹体数量占比约为50%；含子晶三相包裹体多呈椭圆状或不规则状，由液相、气相(气泡)和立方体透明晶体(可能为石盐)组成，长轴长度为3～12 μm，此类包裹体占所有包裹体数量的10%；富气相包裹体含量较少，多呈近圆形，粒径为5～10 μm，此类包裹体占比小于5%。在同一石英颗粒中可见富液相包裹体和含子晶三相包裹体共存的现象。

石英多金属硫化物阶段主要发育富液相和富气相包裹体(图4g)。其中，富液相包裹体多呈椭圆状,气液相比为20%～40%，长轴长度为3～8 μm，此类包裹体占比大于40%；富气相包裹体占比为50%～80%，长轴的长度为5～7 μm，此类包裹体占比大于30%。

碳酸盐阶段仅发育富液相包裹体。包裹体多呈椭圆形、长方形，气液相比为10%～25%，长轴的长度为3～10 μm(图4h，i)。

a.早期夕卡岩阶段石榴石中的富液相包裹体；b.早期夕卡岩阶段石榴石中的富液相和含子晶三相包裹体；c.早期夕卡岩阶段石榴石中的富气相和富液相包裹体；d.晚期夕卡岩阶段的富液相包裹体；e.石英辉钼矿阶段的富液相包裹体；f.石英辉钼矿阶段中的含子晶三相包裹体和富液相包裹体；g.石英多金属硫化物阶段中富液相和富气相包裹体；h，i.碳酸盐阶段方解石中的富液相包裹体；名词缩写:V.气相；S.固相；L.液相。图4 铜矿里矿床流体包裹体显微照片Fig.4 Microscopic photos of fluid inclusions in the Tongkuangli deposit

3.3 流体包裹体显微测温结果

铜矿里矿床各成矿阶段流体包裹体的显微测温结果见表2和图5，具体描述如下：

图5 铜矿里矿床各成矿阶段均一温度和盐度直方图Fig.5 Histogram of homogeneous temperature and salinity in different ore-forming stages in the Tongkuangli deposit

表2 铜矿里矿床流体包裹体显微测温结果Table 2 Microthermometric results of fluid inclusions in Tongkuangli deposit

早期夕卡岩阶段富液相包裹体均一温度在405～560 ℃之间，峰值为500～520 ℃，冰点温度-0.6～-9.2 ℃，盐度为1.06%～13.07%NaCleqv，密度范围在0.37～1.13 g/cm3之间。含子晶三相包裹体子晶消失温度在362～393 ℃之间，均一温度为475～525 ℃，盐度分布在43.54%～46.68%NaCleqv之间，密度在0.62～ 0.77 g/cm3之间。

晚期夕卡岩阶段富液相包裹体均一到液相，均一温度在291～440 ℃之间，峰值温度为380～400 ℃，冰点温度为-1.3～-8 ℃，盐度在2.07%～11.7%NaCleqv之间，密度为0.47～1.15 g/cm3。

石英辉钼矿阶段富液相包裹体的均一温度为309～480 ℃，峰值为340～360 ℃，冰点温度为-1.1～-7.0 ℃，盐度在1.91%～10.49%NaCleqv之间，密度范围为0.60～1.20 g/cm3。含子晶三相包裹体子晶消失温度为320～340 ℃，均一温度为340～380 ℃，盐度为38.16%～41.49%NaCleqv，流体密度在0.98～ 1.03 g/cm3之间。

石英多金属硫化物阶段富液相包裹体的均一温度范围在219～402 ℃之间，峰值为300～320 ℃，冰点温度为-1.0～-6.0 ℃，盐度在1.74%～9.21%NaCleqv之间，密度范围是0.33～1.07 g/cm3。富气相包裹体均一温度在258～422 ℃之间，冰点温度为-2.8～-6.0 ℃，盐度在4.65%～9.21%NaCleqv之间，密度范围是0.83～1.08 g/cm3。

碳酸盐阶段富液相包裹体均一温度为164～258 ℃，峰值为200～220 ℃，冰点温度为-0.1～-2.5 ℃，盐度为0.18%～4.18%NaCleqv，密度在0.84～0.93 g/cm3之间。

4 讨 论

4.1 成矿流体特征与来源

流体包裹体岩相学观察和显微测温结果显示：(1)铜矿里矿床早期夕卡岩阶段流体包裹体的均一温度集中于500～520 ℃，盐度为1.06%～46.68%NaCleqv(平均值为20.14%NaCleqv)，密度为0.37～1.13 g/cm3，总体显示出高温、中高盐度、中低密度的特征，与岩浆流体特征[20-25]基本一致；(2)晚期夕卡岩阶段流体包裹体的均一温度集中于380～400 ℃，盐度为2.07%～11.7%NaCleqv(平均值为6.82%NaCleqv)，密度为0.47～1.15 g/cm3，总体显示出中高温、中盐度、中低密度的特征；(3)石英辉钼矿阶段流体包裹体的均一温度集中于340～360 ℃，盐度为1.91%～41.5%NaCleqv(平均值为11.63%NaCleqv)，密度为0.60～1.20 g/cm3，总体显示出中高温、中高盐度、中低密度的特征；(4)石英多金属硫化物阶段流体包裹体的均一温度集中于300～320 ℃，盐度为1.74%～9.21% NaCleqv(平均值为5.17%NaCleqv)，密度为0.33～1.08 g/cm3，总体显示出中温、中盐度、中低密度的特征；(5)碳酸盐阶段流体包裹体的均一温度集中于200～220 ℃，盐度为0.18%～4.18%NaCleqv(平均值为1.46%NaCleqv)，密度为0.84～0.93 g/cm3，总体显示出低温、低盐度、中低密度的特征，与大气降水特征相近。

由上可见，铜矿里矿床成矿早期流体为高温、中高盐度流体，而晚期为低温、低盐度流体，主成矿期流体具有过渡性质(图6)，表明铜矿里矿床早期流体可能为岩浆流体，晚期存在大气降水的混入，这一认识也得到了氢、氧同位素数据的支持[26]。此外，从早期夕卡岩阶段到石英多金属硫化物阶段，温度逐渐降低且变化较大，而流体盐度虽有降低趋势，但总体变化不大，且流体密度变化不明显，表明从早期夕卡岩阶段到石英多金属硫化物阶段成矿流体可能以岩浆流体为主。与此不同的是，碳酸盐阶段流体温度和盐度明显降低，表明该阶段可能有大量大气降水的混入[27]。

图6 铜矿里矿床流体包裹体均一温度-盐度关系图 Fig.6 Homogeneous temperature-salinity diagram of fluid inclusions of the Tongkuangli deposit

4.2 成矿流体演化与成矿元素沉淀机制

铜矿里矿床早期夕卡岩阶段石榴石中流体包裹体类型多样，包含富液相、富气相和含子晶三相包裹体。这些包裹体均一温度相近(图6)，但均一方式和盐度不同，其中富液相和含子晶三相包裹体均一至液相，而富气相包裹体均一至气相。结合早期夕卡岩阶段流体表现出岩浆流体的特征(高温、中高盐度、中低密度)，表明铜矿里矿床早期夕卡岩阶段成矿流体可能是岩浆演化晚期脱挥发分作用形成的，且发生了流体的沸腾作用[19]。晚期夕卡岩阶段主要发育富液相包裹体。相比于早期夕卡岩阶段，流体包裹体均一温度明显降低，但盐度和密度变化不大，表明晚期夕卡岩阶段成矿流体可能是早期流体冷却作用的产物。

石英辉钼矿阶段石英中流体包裹体类型复杂，含有富液相、富气相和含子晶三相等多种包裹体。在同一石英颗粒中可见富液相包裹体和含子晶三相包裹体共存的现象。这些流体包裹体具有相近的均一温度(集中于340～360 ℃)，但其盐度相差较大(1.91%～41.49%NaCleqv)，且均一方式不同(分别均一至气相和液相)。以上特征表明石英辉钼矿阶段成矿流体经历了沸腾作用。与石英辉钼矿阶段相比，石英多金属硫化物阶段石英中流体包裹体类型简单，仅发育富液相和富气相包裹体，均一温度偏低，盐度略有降低，表明该阶段成矿流体可能是前一阶段流体逐渐冷却形成的。

相比于前期各阶段，碳酸盐阶段方解石中流体包裹体类型单一，仅出现富液相流体包裹体，其均一温度、盐度明显偏低，表明该阶段成矿流体可能是岩浆流体与大量大气降水混合作用的产物。此外，从温度-盐度关系图(图6)上也显示出流体混合的趋势。

大量研究表明，流体沸腾是导致金属元素沉淀的一种主要机制[20，28-31]。铜矿里矿床主成矿阶段(石英辉钼矿阶段)出现高盐度和低盐度流体共存的现象，流体沸腾作用明显。沸腾作用导致压力释放、H2S和CO2等酸性组分逃逸、流体pH值升高，同时流体演化到此阶段，温度和压力进一步降低，氢、氧同位素数据也向大气水线靠近，进而诱发钼的络合物分解和辉钼矿的沉淀。因此，判断流体沸腾作用是导致铜矿里矿床中钼沉淀富集的主要机制之一。

5 结 论

(1)根据脉体穿切关系、矿物共生组合与蚀变交代特征，将铜矿里矿床成矿过程划分为早期夕卡岩、晚期夕卡岩、石英辉钼矿、石英多金属硫化物和碳酸盐矿物5个阶段。

(2)铜矿里矿床中流体包裹体主要类型为富液相包裹体、富气相包裹体和含子晶三相包裹体。早期夕卡岩和石英辉钼矿阶段包裹体类型多样，出现富液相包裹体、富气相包裹体和含子晶三相包裹体共存的现象。

(3)铜矿里矿床早期流体可能为岩浆流体，晚期有大气降水的混入。流体沸腾作用是导致成矿物质沉淀的主要机制之一。