湖北随县双包尖—瓦屋冲钼矿流体包裹体特征及其地质意义

丁厚炳，陈以春，向祥辉

(湖北省地质局 第八地质大队，湖北 襄阳 441002)

湖北省随县双包尖—瓦屋冲钼矿为2013—2016年期间勘查查明的近中型钼矿，该矿区的发现对桐柏造山带在湖北省境内寻找钼矿具有重要的启示意义，因而倍受地质工作者的广泛关注和重视，并开展了较广泛地质研究。本文通过对矿石流体包裹体的研究，探讨其成矿流体特征、成矿流体演化及成矿条件，对其成矿物质来源、成矿环境及矿床类型、成矿作用和过程进行分析。

1 成矿地质背景

该钼矿区处于秦岭—桐柏—大别造山带的衔接部位，南坡Ⅳ级构造单元桐柏山复式背斜南翼。桐柏杂岩主要由片麻状花岗岩、变质岩包体(表壳岩)和未变形花岗岩三部分组成，矿体赋存于杂岩之表壳岩内。

矿区出露地层主要为新元古代南华纪—古生代的斜长片麻岩、斜长角闪(片)岩、大理岩、石英岩—云英片岩类等，呈包体形式分布于桐柏杂岩花岗质片麻岩中，总体呈北西向展布，与区域构造线方向一致，倾向SW，倾角40°左右，包体规模大小不一，形态各异，多呈似层状、透镜体状、椭圆状、串珠状和不规则状，最大者>1 km，小者仅几厘米(野外露头尺寸)，包体成分可以是一种岩性，也可以由多种岩性共同组成；其原岩主要有玄武岩、酸性火山岩、凝灰质沉积岩、钙质沉积岩等，具双峰式火山—沉积岩建造特征，形成环境属大陆裂谷双峰式火山岩[1]。区内燕山期的陆内造山运动，发生了大规模的中酸性岩浆岩的侵入，为本区钼多金属矿的形成提供了动力学和热力学条件，同时也是本区成矿物质的主要来源。区内构造条件有利岩浆活动，导、储空间具备，Cu、Mo、Pb、Zn等异常强度高，具有较好的钼多金属矿的找矿潜力。

2 矿床地质

矿床分为A矿段、B矿段2部分，共圈定50余个矿体。矿体总体呈似层状、透镜状、脉状赋存于表壳岩中，平面上整体呈北西向展布，矿体延展方向与表壳岩一致，表壳岩呈包体产于片麻状花岗岩中，呈带状、透镜状或不规则状的变质岩，其延伸方向与区域构造线方向相一致，岩性以斜长角闪岩、大理岩、变粒岩、浅粒岩为主。钼矿主要赋存于变粒岩、浅粒岩中，部分存在于斜长角闪岩和大理岩中。表壳岩两端进入片麻状花岗岩中且总长度不明，电法剖面推测含矿地质体(表壳岩)倾向延伸>600 m。

矿石中金属硫化物类型较为单一，主要包括黄铁矿、磁黄铁矿、辉钼矿、斑铜矿、黄铜矿、闪锌矿等，还见有少量赤铁矿、白钨矿等；脉石矿物主要为石英、斜长石、钾长石、黑云母及包裹于石英中的少量绿帘石与绿泥石等。辉钼矿呈叶片状、细脉状浸染状，叶片状大小0.01～0.5 mm，一般0.02～0.2 mm，部分呈细脉状浸染状，集合体产出，星点状分布。辉钼矿分布于蚀变的变质围岩裂隙中或按线理分布于石英细脉中，石英细脉宽度多为1～3 cm；与辉钼矿伴生存在少量黄铜矿、黄铁矿，白钨矿化发育在石英—方解石脉中。

矿区围岩蚀变类型主要为硅化、钾化、绢云母化、碳酸盐化、绿泥石化、绿帘石化等。钾化多发育于片麻状花岗岩中；硅化、碳酸盐化多以石英—方解石脉、石英脉及方解石脉的形式穿插于变质岩围岩中；辉钼矿化的围岩局部发育有绿帘石化、绿泥石化及绢云母化。

3 流体包裹体

本研究共选取了7件样品(其中A矿段5件、B矿段2件)进行流体包裹体研究，样品均采自钼矿石，测试矿物为石英。流体包裹体显微测试工作由核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成。测定各体系包裹体均一温度，H2O-NaCl-CO2体系包裹体完全均一温度和CO2部分均一温度；利用刘斌FLINCOR程序计算三相包裹体的压力、气液两相包裹体的流体密度和压力。

3.1 流体包裹体类型

矿体包裹体种类主要有3种类型：富液相两相水溶液包裹体(L型)、富气相两相水溶液包裹体(V型)和含CO2三相水溶液包裹体(C1型)，以L型为主，V型和C1型占比较少。

L型：是主要的流体包裹体，由水溶液、水蒸气组成(图1-A)，成群成带分布，主要呈长椭圆形、纺锤形、麦粒形和不规则形，少数呈负晶形，局部见卡脖子包体，长轴长度一般为5～15 μm，气液比一般为15%～35%，集中在20%，加热后均一成液相。

V型：发育较少，由水蒸气、水溶液组成(图1-B)，成群成带分布，主要呈椭圆形，少数为负晶形和不规则形，长轴长度一般为6～15 μm，气液比一般为60%～90%，加热后一般均一成气相。

C1型：根据室温(20 ℃)条件下的相态特征，判断其由水溶液、液相CO2、气相CO2组成，主要呈圆形和椭圆形等，长轴长度一般为8～16 μm(图1-C)。室温下从包裹体中心向外依次为气相CO2、液相CO2和盐水溶液，显现出“双眼皮”特征，包裹体的充填度呈现较大的变化，属典型的相分离现象[2]；气相CO2体积大约占包裹体总体积的25%～80%，气相CO2在低于31.1 ℃的某个温度下最终均一为液相CO2。

3.2 流体包裹体特征

3.2.1液体包裹体均一温度

图1 双包尖—瓦屋冲钼矿石英流体包裹体显微照片Fig.1 Micrograph of fluid inclusions in quartz fromShuangbaojian-Wawuchong molybdenum depositA.富液相两相包裹体;B.富气相两相包裹体;C.含液相CO2三相包裹体

A、B两个矿段液体包裹体均一温度特征基本一致(表1)，L型分布区间158～390℃(峰值170～180℃)以低中温为主，267～315℃、342～374℃；V型介于314～477℃(峰值297～300℃)，属高温流体；A矿段C1型均一到CO2液相，其部分均一温度27.9～30.9℃，完全均一到液相的温度范围297～307℃，属中高温流体。三种类型包裹体同时存在，且均一温度处于同一温度范围内(226～408℃)，说明成矿流体发生过沸腾和分离作用，推测其属高温成矿环境。

表1 双包尖—瓦屋冲钼矿石英流体包裹体测温统计表[3]Table 1 Statistical table of quartz fluid inclusion temperature measurementin Shuangbaojian-Wawuchong molybdenum deposit

3.2.2流体包裹体盐度

A矿段有低盐度和中盐度两类包裹体(表2)，含CO2三相包裹体和部分气液两相包裹体，盐度一般<4%，属低盐度，气液两相包裹体盐度范围14%～15%，属中盐度；B矿段以低盐度流体为主，盐度为0～5%占总数的58.46%。

该钼矿具有同一个样品中盐度相同而对应温度值不同的特征，或者说具有温度不同而盐度变化范围也不大的特点。A矿段HJ-KB2样品盐度为14.98%(NaCleq)的5个包裹体温度可划分为168～175 ℃和267 ～288 ℃2个区段；B矿段JS-KB1样品盐度为4.34%(NaCleq)的6个包裹体温度可划分199 ℃、251～254 ℃、334 ℃、379～387 ℃ 4组；说明同一包裹体具有多次流体活动事件，钼矿气液包裹体中富气包裹体盐度较低，可能与沸腾作用有关。

3.3 流体包裹体密度

钼矿流体包裹体密度特征见表2，属中等密度成矿流体。均一温度与成矿流体密度呈反相关，说明成矿流体温度越高越不利于成矿。

表2 双包尖—瓦屋冲钼矿流体包裹体密度统计表Table 2 Statistical table of fluid inclusion densityin Shuangbaojian-Wawuchong molybdenum deposit

3.4 成矿压力、深度估算

该钼矿流体包裹体均一法测定所获得的温度数据是反映成矿温度的下限值，不代表包裹体被捕获时的真实温度，利用均一温度所获得的压力反映成矿压力的最小值；而当流体发生沸腾作用时，流体内压与外压相等，此时捕获包裹体的均一温度和压力可代表成矿的温度和压力，无需温度和压力校正。富液、富气包裹体共生，且均一温度相近，具备沸腾包裹体特征；等容线相交法投影获得A矿段捕获压力为65 MPa，结合两个矿段流体沸腾时的压力，其成矿压力范围分别为10～65 MPa和16.9～53.7 MPa。同时利用包裹体的均一温度和包裹体的盐度值在NaCl-H2O体系的T-P相图(图2)的投影点对富包裹体和富气包裹体均一时压力进行验证，压力约60 MPa。按照流体压力—深度关系式来计算成矿深度[4]，成矿压力值估算其成矿深度约为1.00～6.51 km，证明该钼矿形成于浅部。

图2 A矿段H2O和CO2体系联合P-T图解Fig.2 Combined P-T diagram of H2O and CO2 system in ore block A图中数字为密度(g·cm-3)

4 地质意义

4.1 成矿流体来源和演化

A矿段见少量含CO2水溶液包裹体，以中盐度流体为主，B矿段以低盐度为主，同时赋存部分中盐度包裹体，两个矿段均未出现高盐度包裹体，但盐度>4%，非变质热液，推断成矿流体可能为与岩浆有关的成矿热液；稳定同位素特征表明流体为岩浆水与大气降水混合形成的产物[5]，Re同位素含量特征说明钼主要来自壳幔混合的岩浆，Re-Os同位素定年龄为131.3～137 Ma，与区域早白垩世中酸性花岗岩的成岩时期一致，说明该钼矿与岩浆热事件相关。综上所述，钼矿成矿流体来源于岩浆热液，成矿过程中有大气降水参加。

成矿流体演化过程，成矿早期较高温度和盐度，到成矿中期、后期，成矿流体的温度、盐度及压力均显示为逐渐降低的趋势，表明成矿流体演化的连续性。早阶段成矿流体以较高温、较高盐度、富CO2为特征，流体以岩浆热液为主，在流体向上运移过程中，岩浆热液沿张性裂隙贯入充填，在岩石中逐渐渗滤，温度、压力随着降低，富气的成矿流体可能发生的流体沸腾作用，沸腾使NaCl-H2O-CO2流体发生物相分离，晚期富含水溶液包裹体和CO2包裹体的成矿流体持续上升，随着大气降水的渗入，含矿流体温度、压力进一步降低，形成低温、低盐度的富液流体。

4.2 流体的沸腾与成矿

该钼矿富液包裹体、富气包裹体和含CO2三相包裹体共存，富气的端元均一到气相、富液的端元均一到液相，大多数包裹体均一温度区间基本一致，说明其为同时捕获，但盐度明显不同，表明流体存在沸腾或不混溶作用，沸腾作用是引起钼矿成矿物质发生沉淀富集的主要因素之一。沸腾包裹体组合有多个温度区间，表明流体沸腾伴随于整个成矿过程而断续发生。流体的上升运移过程中压力逐步降低，流体的沸腾随压力降低而发生，即减压沸腾；流体的沸腾作用导致岩体和围岩不断地破裂—沉淀—充填，往复循环，导致矿体中发现有多阶段矿脉发育。

4.3 成矿作用

通过流体包裹体特征分析，以及矿区广泛出露早白垩世中酸性花岗岩，推断该钼矿形成于早白垩世。早白垩世是扬子板块与华北板块全面转向伸展的时期，也是大规模流体、岩浆、成矿作用的时期，形成了一系列断控脉状成矿系统和岩浆—流体成矿系统。

研究表明，早期流体具高温、高盐度、含CO2的特点，与大陆内部环境浆控高温热液型流体系统的特征[6]相似。一方面，前述判断流体发生沸腾作用，在此过程中CO2的逸失，大量硫化物快速沉淀，表现为绿泥石化、绢云母化、硅化、钾化等蚀变发育；另一方面，流体的沸腾导致岩石裂隙系统发育，深部流体快速向上迁移，而浅部大气降水大量涌入成矿系统，导致成矿物质快速沉淀。流体间歇式的沸腾、大气降水不断增加，流体发生混合，使成矿系统温度、盐度、压力不断降低，成矿物质开始沉淀，此阶段主要伴随的是低温矿化蚀变，包括硅化、萤石化、碳酸盐化、绿泥石化等。随着伸展构造的发展，岩浆活动趋缓，岩浆热液及成矿流体的能量减弱，成矿作用随之结束。

5 结论

该钼矿成矿流体包括富液两相水溶液包裹体、富气两相水溶液包裹体和含CO2三相水溶液包裹体，以富液两相水溶液包裹体为主；早期具有2～3种以上包裹体共存的特点，晚期仅发育富液相两相水溶液包裹体。成矿温度在226～408 ℃间,成矿压力范围为10～65 MPa，成矿深度约为1.00～6.51 km，形成于浅部环境。该钼矿区形成于早白垩世构造环境由挤压转化为拉张的时期，下地壳的部分熔融形成岩浆—流体成矿系统，与大陆内部环境岩浆高温热液型流体系统的特征相似。成矿流体来源于岩浆热液，晚期混有大气降水，流体的多次减压沸腾是成矿物质沉淀的重要因素，大气降水的加入同样导致成矿物质的沉淀。