赤城县梁家沟铅锌银多金属矿床流体包裹体特征及其意义

李紫烨，刘晓雨，方学志，郝晓圆，宋 凯，孔 源

（1.石家庄经济学院研究生院，石家庄 050031；2.吉林省有色金属地质勘查局607队，吉林 吉林市 132105）

0 引言

流体是热液矿床形成过程中成矿物质得以活化、迁移、富集的主要介质。对流体包裹体进行研究是获取成矿流体信息最为直接和有效的手段［1－2］。河北张家口赤城县梁家沟铅锌银矿床的研究程度较低，对其成矿流体的来源、矿床类型目前还没有统一的认识。矿床多金属矿体与断裂构造的关系较为密切［3］。本文通过对梁家沟银硐山矿床矿石中石英的流体包裹体的测试分析，确定矿床成矿流体的性质，为探讨流体来源和矿床类型提供新的依据。

1 矿床地质概况

梁家沟—火石沟铅锌银多金属成矿区位于赤城县样田乡。矿区产出的构造位置为内蒙地轴与燕山台褶带过渡部位的燕山台褶带北缘，尚义—赤城深大断裂以南5km处；多金属矿体赋存于蓟县系雾迷山组白云岩中，主要呈层状、似层状产出［2－3］；矿区分为梁家沟银硐山、红铜硐、小堡子火石沟3个矿段。

梁家沟银硐山铅锌银多金属矿床由4个矿体组成，矿体的走向300°，倾向NE，倾角随地势变化，较高处，倾角较缓，一般在30°～40°，随着海拔降低，矿体产状明显变陡，部分地段产状接近直立。

通过分析不同中段矿石矿物组成，矿体的垂向分带现象明显（图1）。区域构造以断裂为主，规模较大的断裂呈NWW向（尚义—赤城断裂）及SN向，其次为NW向断裂。SN向为正断层，其余均为逆断层。区域内青白口系下马岭组页岩由于受断裂影响，地层产状局部较为零乱，常出现紧密褶皱；不同方向的断裂在矿区附近集中，构成有利的成矿部位。梁家沟各矿段的多金属矿（化）体均与构造有密切的联系。

2 矿石特征及围岩蚀变

图1 梁家沟铅锌银矿床在垂向上分带示意图Fig.1 Diagram showing vertical zoning of Liangjiagou Pb－Zn－Ag deposit

图2 赤城县梁家沟岩（矿）石镜下特征Fig.2 Microscopical characteristics of rocks（ores）of Liangjiagou deposit

矿石中的金属矿物主要有方铅矿、闪锌矿、黄铁矿等，脉石矿物以石英、方解石为主。金属矿物胶结碎裂的白云岩角砾；矿石结构以浸染状为主，块状构造。大部分矿石已氧化，常见铜蓝、孔雀石、褐铁矿等氧化矿物（图2b）；矿区深部见原生矿石，由于矿区勘探深度较浅，探明储量中的原生矿石数量较少。镜下可见石英和部分金属矿物呈脉状分布（图2），显示出矿石的后生特征。

近矿围岩蚀变主要为硅化，其次为碳酸盐化、土化等；总体上围岩蚀变较弱，多为低温热液蚀变。

3 流体包裹体分析

3.1 基本特征

铅锌矿石样品（2－L3A，2－L3，2－L4，2－L8A，2－L8B）采自梁家沟矿带内，对矿石中石英矿物流体包裹体进行均一温度和盐度的测试，试验在中国地质大学（武汉）实验室完成，所有样品的盐度均由冰点温度计算获得。

选择有代表性的样品制备了11件包裹体片。经镜下观察和鉴定，大部分样品中流体包裹体较发育，少数样品中流体包裹体不发育，没有可供测定的包裹体，包裹体类型较为单一，绝大部分为气液相包裹体，未见含L－CO2多相包裹体和含子矿物包裹体［3，10］。

样品中的包裹体个体一般为3～8μm；包裹体的形态多为不规则状、短柱状和针状（图3）。据镜下观察判断，以原生包裹体为主要类型，在石英晶体中呈孤立状；相比例为5%～15%，充填度较高（＞85%）。镜下研究的主要为石英中个体较大的包裹体。

3.2 均一温度和盐度

图3 梁家沟铅锌银矿床石英中流体包裹体显微照片Fig.3 Photomicrographs of fluid inclusions in quartz from Liangjiagou Pb－Zn－Ag deposit

图4 梁家沟铅锌银矿床中流体包裹体均一温度直方图和盐度直方图

液体包裹体的均一温度是指加热时其各组成相均一化为单一相时的温度，这一温度通常被当作成矿流体被捕获时的温度，即矿物生成的温度值［2，5－6］。对5个样品石英中50多个包裹体进行均一温度测试，样品2－L3A和2－L8A中由于包裹体较小，未找到可供测量的包裹体；图4显示，2－L3B中气液包裹体的均一温度为66.7～204.5℃，最佳均一温度为80.0～100.0℃，盐度w（NaCl）＝0.662%～11.821%，最 佳 盐 度 w（NaCl）＝0.166% ～2.000%。2－L8B中气液包裹体的均一温度为84.1～187.2℃，包裹体形成2个不同的温度群，其中一个温度群的均一温度为84.1～124.7℃，最佳均一温度为100.0～120.0℃，最佳盐度w（NaCl）＝1.000%～2.000%；另一个温度群的均一温度为120.5～187.2℃，最佳均一温度为140.0～160.0℃，最佳盐度 w（NaCl）＝3.000%～4.000%。样品2－L4由于包裹体较小，仅找到2个可供测定的包裹体，只能给出均一温度值范围和盐度值范围，其均一温度为75.2～116.3℃，盐度w（NaCl）＝0.331%～1.979%。

包裹体的均一温度差比较大，表明包裹体在石英结晶过程中的时间有先有后。矿床中的包裹体均一温度为80.0～160.0℃，间接表明矿床在此温度区间形成，应属低温热液矿床［7］。本矿床的这个特征，与密西西比河谷型（MVT）铅锌矿床的特征具有一致性。

3.3 流体包裹体成分

流体包裹体成分的测试由中国地质大学（武汉）激光拉曼实验室完成，测试结果见表1。

从表1可见，梁家沟铅锌银多金属矿床铅锌矿石石英中的流体包裹体主要类型为：①Ⅰ型包裹体：主要是气液包裹体，气相成分为CO2，液相成分为烃；②Ⅱ型包裹体：主要是富液相包裹体，液相成分为H2O和烃，Ⅱ型包裹体分为Ⅱa型富含H2O的液体包裹体和Ⅱb型富含烃的液体包裹体；③Ⅲ型包裹体，主要是气体包裹体，气相成分主要为CO2。本矿床成矿流体的液相成分中，H2O和烃的含量占绝对优势；流体中不仅有较多的CO2，而且烃的含量也比较高。

表1 流体包裹体拉曼光谱测试结果Table 1 Laser Raman spectrometric data of the fluid inclusion

图5 梁家沟铅锌银矿床脉石矿物中流体包裹体激光拉曼光谱Fig.5 Laser Raman spectra of fluid inclusions in gangue minerals fromLiangjiagou Pb－Zn－Ag deposit

含烃类包裹体多为不规则状（图3），该包裹体近似三角形，包裹体内存在2个相态，即黑色的气相和无色的水溶液相，拉曼光谱分析显示该包裹体具有非常明显的有机物特征峰，证明包裹体内有烃类物质，有机物成分比较复杂。根据朱自莹（1998）的研究可知，在1 331.62cm－1和1 606.22cm－1处应为C—C键的振动拉曼峰（图5a，图5b），峰位移为1 606～1 346cm－1和1 606～1 342cm－1，均处于烃类的特征峰位移内，烃的发现为判断矿床类型以及成因起到了重要作用［8］。

4 结论

通过对梁家沟铅锌银矿床脉石矿物石英中流体包裹体研究，矿床中包裹体类型绝大多数为气液包裹体，气相、液相包裹体含量较少。石英中包裹体的气相成分以CO2为主，液相成分以H2O和有机烃类液体为主。矿床的成矿流体为低温（80.0～160.0℃），温度范围变化较大，出现不同的温度群，说明了包裹体很可能是在流体成矿过程中的不同阶段形成；流体的盐度较低，w（NaCl）＝2%～12%，表明成矿流体为低温低盐度热液。结合矿床的其他地质－地球化学特征，证明成矿物质并非来自于围岩白云岩。同时对梁家沟多金属矿的同位素定年研究显示，矿床的成矿年龄为126～131.3Ma，平均128.65Ma，与围岩的时代相差甚远，由此也佐证了梁家沟多金属矿床为后生矿床（此成果另文发表）［9－10］。流体包裹体中烃类有机物的发现也为矿床类型的厘定起到了重要作用，初步推断该矿床属于密西西比河谷型（MVT）矿床［11－12］。

［1］李随民.河北省张家口北部铅锌银多金属矿床成矿规律及找矿方向研究［R］.武汉：中国地质大学（武汉），2008.

［2］张长江.河北省张北县蔡家营铅锌银矿地质特征、成矿规律及成因［R］.张家口：河北省地矿局第三地质大队，1994.

［3］王金锁.冀北西部银矿成矿地质条件及找矿方向［R］.张家口：河北省地矿局第三地质大队，1992.

［4］崔胜芹.华北陆块北缘构造序列及区域构造格局［M］.北京：地质出版社，2000：1－150.

［5］池国祥，赖健清.流体包裹体在矿床研究中的作用［J］.矿床地质，2009，28（6）：850－855.

［6］卢焕章，范红瑞，倪培，等.流体包裹体［M］.北京：科学出版社，2004：1－487.

［7］沈能平，彭建堂，袁顺达，等.湖北徐家山锑矿床流体包裹体特征及其意义［J］.矿床地质，2008，27（5）：570－578.

［8］毛景文，张作衡，王义天.国外主要矿床类型、特点及找矿勘察［M］.北京：地质出版社，2012：371－400.

［9］匡文龙，刘继顺，朱自强，等.塔西南MVT型铅锌矿床成矿作用机制研究：以卡兰古铅锌矿为例［J］.新疆地质，2003，21（1）：136－140.

［10］周朝宪，魏春生，叶造军.密西西比河谷型铅锌矿床［J］.地质地球化学，1997（1）：65－75.

［11］孙祥，杨子荣，刘敬党，等.义县萤石矿床稀土元素地球化学特征及其指示意义［J］.矿床地质，2008，27（5）：579－586.

［12］张长青，余金杰，毛景文，等.密西西比型（MVT）铅锌矿床研究进展［J］.矿床地质，2009，28（2）：195－210.