安徽庐枞盆地虎栈铜矿床成矿流体特征研究

张舒，张赞赞，郑光文

（安徽省地质调查院（安徽省地质科学研究所），安徽合肥 230001）

0 引言

庐枞盆地是长江中下游成矿带中“断坳区”的典型代表，在早白垩世形成了一系列与火山-次火山活动有关的铁、铜、铅锌、铀等多金属矿床[1～3,9]。庐枞盆地内部的铜矿化以受构造控制的脉状矿床为主，多为矿点，部分为小型矿床[4]。目前，盆地内铜矿床的成矿机理研究较为薄弱，仅对部分脉状铜矿（井边铜矿、天头山铜金矿、盘洼铜矿、巴家滩铜矿、杀虎台铜矿等）的成矿温度、成分及流体性质和来源进行了报道[1,5～6]。虎栈铜矿作为盆地内脉状铜矿的代表，是研究铜成矿过程的良好对象。本次工作在详细的野外观察基础上，开展了虎栈铜矿床主成矿阶段流体包裹体特征研究，探讨了矿床的形成机制及区域未来找矿方向。

1 区域成矿地质背景

庐枞火山岩盆地处于扬子板块北东缘，郯庐断裂带东侧，属继承式中生代陆相盆地[1]。盆地断裂构造活动强烈，北东-北北东、近南北、近东西以及北西向四组断裂构成了盆地内独特的网络状断裂体系。燕山期岩浆活动在盆地内形成了大量橄榄安粗质火山岩、次火山岩及侵入岩组合，火山岩由老到新划分为龙门院组、砖桥组、双庙组和浮山组，各组之间均为喷发不整合接触[2]；侵入岩主要有二长岩、正长岩、碱性花岗岩和闪长岩等（图1）。

图1 庐枞地区地质矿产略图（据文献[8]修改）Figure 1.Map of geology and mineral deposits(occurrences)in the Luzong Basin(modified after Zhang Shu,et.al,2014[8])

2 矿床地质特征

虎栈铜矿位于庐枞盆地中东部，为一小型脉状铜矿床。矿区出露地层为早白垩世砖桥组上段火山岩，岩性以安山质凝灰岩、含砾凝灰岩为主。砖桥火山旋回末期，矿区侵位有大量的安山玢岩及正长斑岩。矿区断裂构造较为发育，主要有近东西、北西和北北西向三组，其中近东西和北西向断裂控制了矿脉或矿化蚀变带的走向，是重要的控矿及容矿构造。矿区东南侧和西北侧分别产出黄梅尖岩体和巴家滩岩体。

矿体以脉状为主，严格受断裂构造控制，分布于斋家洼、王家冲和王家院三个地段。主矿脉共10条，产出于砖桥组安山质凝灰岩、含砾凝灰岩及安山玢岩内；矿体长约500～1000m，深约100～200m，宽约0.5～3.0m，局部宽度大于5m（图2-b）。矿体走向以近东西向为主，次为北西向，倾向多为北东或南西，倾角在60°～85°间（图2-a）。矿体多为隐伏矿体，地表可见含铜矿化蚀变带。围岩蚀变具有一定的分带性，从矿体与围岩接触带向外，依次出现次生石英岩化、碳酸盐化、高岭石化、水云母化、绿泥石及黄铁矿化蚀变。

图2 虎栈铜矿地质简图（据文献[7]修改）Figure 2.Geological sketch map of the Huzhan deposit(modified after Tan Yongjun et al.,2010[7])

矿石构造以网脉状、角砾状为主，结构主要为交代残余结构、充填结构、包含结构、填隙结构及自形或半自形粒状结构（图3-a、b）。矿石矿物主要为黄铜矿，次为斑铜矿、辉铜矿及黄铁矿，偶含铅锌等硫化物矿物；脉石矿物主要为石英、绿泥石、长石，次为重晶石、方解石等。

虎栈铜矿的成矿过程经历了岩浆热液和表生氧化两个矿化期。根据热液矿脉的穿插关系和矿物共生组合等特点，将岩浆热液成矿期划分为石英-硫化物和石英-碳酸盐两个阶段，石英-硫化物阶段是脉状铜矿体主要的形成阶段。

3 流体包裹体研究

流体包裹体研究的样品采自坑道中近东西向的铜矿脉（图2-b），为主成矿阶段的典型矿石（图3-a、b）。在详细镜下观察的基础上，选择与矿石矿物共生的石英，对其流体包裹体特征进行了详细的研究，并进行了温度测定。包裹体测温实验在中国地质大学（北京）包裹体实验室利用Linkam THMS600型冷热两用台完成。

3.1 流体包裹体岩相学

虎栈铜矿床主成矿阶段石英中流体包裹体较为发育，个体中等，类型较单一（图3-c、d），按照常温下包裹体中各相态成分、比例、组合关系及均一时相态，将所观察到的原生流体包裹体分为两种类型：①富液相气液两相包裹体，这是最常见的一类包裹体，多呈孤立状分布，约占包裹体总数的90%；由气相和液相组成，以液相为主，气液比一般小于40%，多为5%～15%；形态以椭圆、长条状和不规则状为主，大小不均一，以5μm×7μm左右为主，10μm×6μm左右次之，部分可达30μm×14μm。②纯液相包裹体，这类包裹体数量相对较少，呈孤立、零星和线状分布，约占包裹体总数的10%左右；大多呈长条状和不规则状，包裹体个体一般为1～5μm，少数可达8～10μm。

图3 虎栈铜矿主成矿阶段矿石手标本照片及流体包裹体显微照片Figure 3.Photos of hand specimen of ores and micrographs of fluid inclusions from the dominant ore-forming stage of the Huzhan copper deposit

3.2 流体包裹体测温

本次工作对流体包裹体的均一、冰点温度进行了测定。主成矿阶段流体包裹体均一温度范围为121～336℃（65个数据），集中在120～240℃（图4-a），平均200℃；包裹体冰点温度范围为-20.3～-3.3℃（66个数据），平均为-11.5℃。通过冰点温度计算得到的流体盐度结果见直方图（图4-b），盐度分布范围为5.41～22.69(wt%)NaCl eq，平均14.61(wt%)NaCl eq。根据经验公式估算密度为0.86～1.17g/cm3，平均0.99g/cm3；成矿压力为29.02～81.80MPa，平均54.21MPa；成矿深度为1.16～3.27km，平均2.17km。

图4 虎栈铜矿包裹体均一温度、盐度直方图及相关性图Figure 4.Histogram and correlation diagram of homogenization temperature and salinity of fluid inclusions from the Huzhan copper deposit

4 讨论

4.1 流体性质及成矿

虎栈铜矿成矿流体为中低温热液流体，盐度变化较大。均一温度和盐度相关图（图4-c）显示，在同一温度范围内出现了不同盐度的流体包裹体，暗示主成矿阶段流体可能发生了沸腾，流体沸腾引发的流体不混溶可能是导致矿质沉淀的重要机制。

庐枞盆地内部脉状铜矿床的形成，均与火山喷发后期或间歇期的次火山-侵入活动有关[1,4～7]。虎栈铜矿床形成于砖桥旋回末期，初始流体可能为高密度流体，在运移至中低温、中低压的浅部环境时，与深循环大气降水发生混合；物理条件的改变引发流体沸腾，使得流体发生不混溶作用，进而导致矿质在开放空间中沉淀形成脉状铜矿体。流体不混溶使得主成矿阶段的石英捕获了盐度范围较大的流体包裹体。

4.2 找矿方向

虎栈铜矿床所处的井边地区广泛发育一套与脉状铜矿伴生的浅色蚀变，蚀变类型主要包括次生石英岩化、明矾石化、黄铁矿化、黏土岩化、碳酸盐化及青盘岩化等[1,4～7]，这套蚀变与典型的高硫型浅成低温热液矿床的蚀变特征相似。目前世界范围内，已在高硫型浅成低温热液体系深部发现了一大批世界级的斑岩型矿床，如秘鲁的Yanacocha金矿、中国台湾金瓜石铜金矿、福建紫金山铜金矿。上述斑岩型铜金矿床多赋存于浅成低温热液体系深部的岩体及其接触带上，高硫型浅成低温热液矿床与斑岩型矿床有着密切的共生关系，浅部的高硫型浅成低温热液系统可能是深部斑岩型矿床的直接找矿标志，因此很多学者将二者视为一个成矿体系，从而提出了斑岩-浅成低温热液Au-Cu成矿模式[10～13]，这个模式在中国的紫金山矿田得到了较好的印证[13]。虎栈铜矿床所处的井边地区，其蚀变矿物组合、成矿构造背景与高硫型浅成低温热液系统有诸多相似之处，结合区域上巴家滩二长岩中发育含铜闪长质暗色微粒包体[14]，暗示了井边地区深部可能具有寻找斑岩型铜矿化的潜力。

5 结论

（1）虎栈铜矿床主成矿阶段流体具有中低温（平均200℃）、中低盐度（平均14.61wt%）的特征。流体包裹体盐度变化范围较大，暗示主成矿阶段流体可能发生了沸腾，流体沸腾引发的流体不混溶可能是导致矿质沉淀的重要机制。

（2）虎栈铜矿床所在的井边地区，广泛发育一套与脉状铜矿伴生的浅色蚀变，结合庐枞中生代火山岩盆地的成矿地质背景，推测区域深部可能具有寻找斑岩型铜矿化的潜力。