豫西火神庙矽卡岩型钼矿床成矿流体研究.pdf

2 0 1 4年 1 2月 De c e mb e r ，2 0 1 4 矿床地质 MI NERAL DE POS I TS 第 3 3卷第 6期 3 3( 6) ：1 2 3 3 1 2 5 0 文章编号 ： 0 2 5 8 7 1 0 6( 2 0 1 4 ) 0 6 1 2 3 3 1 8 豫西 火神庙矽卡岩型钼矿 床成矿 流体研 究 王 赛 ， 叶会寿2 一 ， 杨永强1 ， 苏慧敏3 ， 杨晨英 ， 张佳磊4 ( 1中国地质大学 ，北京1 0 0 0 8 3 ；2中国地质科 学院矿产 资源研 究所 国土资源部成矿 作用与资源评价重点实验室 北京 1 0 0 0 3 7 ；3中国地质大学，湖北 武汉4 3 0 0 7 4 ； 4中 国石油长庆油 田公司第三采油厂 ，宁夏 银川 7 5 0 0 0 5 ) 摘要豫 西火神庙 中型矽卡岩 型钼矿 床位 于华北 陆块 南缘 栾川矿集 区西部 ， 赋 存于火 神庙岩 体与新 元古界 三 川组大理岩接触带 的矽卡岩 中。成矿 过程 可分为矽 卡岩期 ( 包括 矽卡 岩阶段和 退化蚀 变阶 段 ) 和石 英一 硫 化物 期 ( 包括石英一 钾长石阶段、 石英 辉钼矿阶段 、 石英一 黄铁矿阶段和石 英一 方解石 阶段 ) 。为查 明成矿流 体的性质 、 演化 以 及 与成矿 的关系 ， 通过岩相学、 显微测温和激光 拉曼探针 等实验 对不 同阶段 、 不 同矿 脉( 物 ) 发育 的流体 包裹体进 行 分析 。结果表 明： 火神庙钼矿床主要发育气液两相包裹体、 含子 晶多相包 裹体 和 H 2 O C O 2 包裹 体。流体包裹 体均 温度介 于 1 0 2 6 0 0 或者更 高， 盐度叫( N a C ) 介于 0 6 2 ， 密度介于 0 4 6 -1 3 1 g c m3 ， 成矿 系统压力介 于 2 0 1 7 0 MP a ， 成矿古深度介于 2 6 2 k m。成矿流体主要为高温、 中高盐度流体， 总体属于 H O- Na C 1 c o e C H4 体系。 在 大约 5 4 6 2 k m 的古深度 ， 火神庙岩体开始出溶成矿 流体 ， 在大 约 2 4 3 k m 的古 深度 ， 成矿流 体经历 了多次 沸腾作用、 混合作用及水一 岩反应 ， 逐渐 由早阶段高温 ( 6 0 0 ) 、 中盐度 ( 训( Na C L) 1 6 2 1 8 3 的岩 浆热液 向 晚阶段低温( 1 0 2 2 5 3 ) 、 低盐 度 【 ( Na C l ) 0 2 6 的大气 降水热液演化 。成矿流体 的多次沸 腾和水一 岩反应 是导致辉钼矿沉淀的主要机制 。 关键词地球化学； 流体包裹体； 激光拉曼； 矽卡岩型钼矿床； 火神庙； 豫西 中图分类号 ： P 6 1 8 6 5 文献标 志码 ： A Or e - f o r ming f l u ids o f Hu o s he nmia o M o De po s it ，W e s t e r n He na n WANG S a i ，YE Hu iS h o u ，YANG Yo n g Qia n g ，SU Hu i Min 3 ，YANG C h e n Yin g a n d Z HANG J i a L e i ( 1 C h i n a Un i v e r s it y o f G e o s c i e n c e s ， B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h in a ； 2 ML R Ke y L a b o r a t o r y o f Me t a l l o g e n y a n d Mi n e r a l A s s e s s me n t I n s t i t u t e o f Mi n e r a l R e s o u r c e s ， C A G S ， B e i j i n g1 0 0 0 3 7 ， C h i n a ； 3 C hi na Un i v e r s i t y o f G e o N d e n c es， Wu h a n 4 3 0 0 7 4 ， H u b e i， C hi n a ； 4 N o 3 O i l E x t r a c t i o n F a c t o r y o f P C OC ，Y in c h u a n 7 5 0 0 0 5 ， Ni n g x i a ， C h i n a ) Abs t r a c t I h e Hu o s h e n mi a o s k a r n Mo d e p o s it in t h e we s t o f t h e Lu a n c h u a n o r e d is t r ic t a t t h e s o u t h e r n e d g e o f t h e No r t h C h i n a C r a t o n( NC C ) is a me d i u m s i z e d d e p o s it ， a n d t h e Mo o r e b o d i e s a r e ma i n l y h o s t e d in t h e Hu o s h e n mi a o in t r u s i o n a n d S a n c h u a n ma r b l e F r o m e a r l y t o l a t e ，t h e me t a l l o g e n i c p r o c e s s c a n b e d iv i d e d in t o s k a r n p e r i o d a n d q u a r t z s u l f id e p e r i o d Th e s k a r n p e r i o d c a n b e f u r t h e r d iv id e d in t o s k a r n s t a g e a n d r e t r o g r a d e s t a g e ，a n d t h e q u a r t z s u l f i d e p e r i o d c a n b e f u r t h e r d iv id e d in t o q u a r t z K f e l d s p a r s t a g e ，q u a r t z mo l y b d e n it e s t a g e ，q u a r t z p y r it e s t a g e a n d q u a r t z c a l c it e s t a g e I n o r d e r t o i d e n t i f y t h e c h a r a c t e r is t ic s o f o r e f o r mi n g f l u i d s ，e v o l u t i o n a n d t h e r e l a t i o n s h ip wit h min e r a l iz a t i o n，t h e a u t h o r s a n a l y z e d f l u id in c l u s i o n s i n d if f e r e n t v e i n s o r mi n e r a l s o f e v e r y s t a g e b y me a n s o f p e t r o g r a p h y ，mi c r o s c o p ic t h e r mo d y n a mi c s a n d La s e r Ra ma n Th r e e t y p e s o f f l u i d in c l u s i o n s * 本文得到国家科技支撑计划项 目( 编号： 2 0 1 1 B A B 0 4 B 0 6 ) 、 国土资源部公益 性行业基 金( 编 号： 2 0 0 9 1 1 0 0 7 0 8 ) 和 国家 自然科 学基金项 目 ( 编号： 4 1 2 7 2 1 0 4 ) 资助 第 一作者简介王赛，男，1 9 8 9年生，硕士研究生，地质 工程专业 。E ma i l ： wa n g s a i n b 1 6 3 c o m *通讯作者叶会寿 ，男，1 9 6 4年生，博士 ，研究员，矿床学专业，长 期从事矿床研究和勘查评价工作。E ma i l ：y e h u i s h o u 1 6 3 C O rn 收稿 日期2 0 1 4 0 8 3 1 ；改回 日期2 0 1 4 1 0 1 0 。张绮玲编辑。 1 2 3 4 矿 床 地 质 2 0 1 4正 we r e r e c o g n iz e d in t h e d e p o s i t ，n a me l y a q u e o u s t wo p h a s e ，d a u g h t e r min e r a l b e a r in g mu l t ip h a s e a n d coe b e a r in g t h r e e p h a s e i n c l u s i o n s Th e h o mo g e n iz a t i o n t e mp e r a t u r e s ，s a l in it i e s a n d d e n s i t ie s o f f l u id in c l u s i o n s v a r y f r o m 1 0 2 ；t o 6 0 0 ，f r o m 0 t o 6 2 Na C1 e q v a n d f r o m 0 4 6 g c m3 t o 1 3 1 g c m3 ，r e s p e c t iv e l y Th e p r e s s u r e a n d t h e d e p t h s o f t h e me t a l l o g e n ic s y s t e m v a r y i n t h e r a n g e o f 2 0 1 7 0 m P a a n d 26 2 k mr e s p e c t i v e l y Th e o r e f o r mi n g f l u i d o f t h e Hu o s h e n mia o Mo d e p o s it i s c h a r a c t e r iz e d b y h ig h t e mp e r a t u r e a n d me d iu m h ig h s a l in it y r o u g h l y b e l o n g i n g t o t h e H 2 O Na C 1 c o ec I - h s y s t e mI t is t h o u g h t t h a t t h e e x s o l u t i o n o f o r e f o rm in g f l u i d s o c c u r r e d a t t h e d e p t h s o f 5 4 6 2 k m，a n d 2 4 3 k m r e s p e c t i v e l y ，t h e o r e f o rm i n g f l u i d s g r a d u a l l y e v o l v e d f r o m ma g ma t i c wa t e r t o me t e o r ic wa t e r b y mu l t i p l e b o il i n g ，mix in g a n d wa t e r r o c k r e a c t i o n ， a n d t h e mu l t i p l e b o i l in g o f t h e o r e - f o rm in g f l u id a n d wa t e r r o c k r e a c t i o n s e e m t o h a v e b e e n t h e l e a d in g me c h a n is m f o r t h e d e po s it i o n o f mo l y b d e n i t e Ke y wo r d s ： g e o c h e mis t r y ，f l u id in c l u s io n ，La s e r Ra r n a n ，s k a r n M o d e po s i t ， Hu o s h e n mi a o ，we s t e r n He n a n 华北陆块南缘的栾川矿集区是 中国最重要的钼 多金 属 矿集 区之 一 ( 叶会 寿 等， 2 0 0 6 ；吕文 德 等， 2 0 0 6 ) ， 已在矿集区东部发现众 多的斑岩一 矽卡岩型 钼矿床 、 矽卡岩型多金属硫铁矿床和热液脉型铅锌 银矿 床， 探 明铝 资源 储 量 2 0 5万 吨 ( 包 志 伟 等， 2 0 0 9 ) 、 铅锌 7 0 0万吨、 银 8 0 0 0吨( 叶会寿等， 2 0 0 6 ) ， 而矿集区西部找矿工作一直没有取得重大突破。近 年来， 随着中国地质调查局地质调查项 目的开展 ， 在 栾川矿集 区西部发现了火神庙矽卡岩型钼矿床， 查 明钼资源 储量 5万余吨， 平均品位 0 1 2 ( 辛志刚， 2 0 1 0 ) 。该矿床的发现显示 了栾 川矿集 区仍具 巨大 的找矿潜 力， 为在火神庙岩体周围寻找钼多金属矿 产提供了依据 。目前 ， 火神庙钼矿床 的研究程度 依 然较低， 前人的研究主要集中于矿床地质特征、 岩石 地球化学以及成矿 年龄等方面( 徐兆文等， 1 9 8 8 ； 杨 荣勇等， 1 9 9 7 ； 焦 二 中， 2 0 0 7 ； 卢克学 等， 2 0 0 8 ； 辛 志 刚， 2 0 1 0 ； 何 亚清等， 2 0 1 3 ； 王赛等 ， 2 0 1 4 ) ， 而对 与矿 床形成直接相关的成矿流体的研究还未见报道 。成 矿流体在斑岩一 矽卡岩型矿床 的形成过程 中起着 十 分重要的作用 ， 它可以萃取、 溶解、 搬运 、 沉淀和聚集 成矿物质， 是沟通矿源场 、 运移场和储矿场 的媒介和 纽带( 翟裕生， 1 9 9 9 ) ， 探究成矿流体 的性质和演化对 于揭示矿床成因有着十分重要 的意义 。本文在野外 调查和矿 化特征研究的基础上 ， 对 火神庙钼矿床不 同阶段、 不同矿脉( 物 ) 进行流体包裹体岩相学观察、 显微测温和激光拉曼探针成分分析 ， 旨在精确查 明 成矿流体的性质、 演化及其与成矿的关系 。 1 栾川钼多金属矿集区地质特征 栾川钼多金属矿集区位于华北陆块南缘栾川 I 断 裂带与马超营断裂 带之 间的栾川 I 台缘褶皱带 内( 图 1 ) 。区内出露地层主要有中元古 界官道 口群、 新元 古界栾川群和新元古界一早古生界陶湾群。官道 口 群主要 由中浅变质滨浅海相碎屑岩和含燧石条带 白 云质大理岩组成； 栾川群主要包括碎屑岩、 碳酸盐岩 和碱性火 山岩； 陶湾群主要 由含砾灰 岩、 大理岩、 千 枚 岩和 石英 岩组 成 。 矿集区内发育一系列倒转褶皱和逆掩推覆断层 ( 燕长海等， 2 0 0 4 ) 。褶皱构造主要有杨树凹一 白沙洞 向斜、 银河沟背斜、 增河 口向斜、 黄背岭一 石宝沟背斜 和核桃岔 向斜( 叶会寿等， 2 0 0 6 ) 。断裂构造按走 向 可分为 J 向和 NE向2组， 向断裂有栾川 I 断裂、 庙子断裂 以及一系列 白北 向南推覆 的逆冲断 裂， 其延伸长、 规模大， 是区内的主要断裂； N E 向断 裂呈近等间距“ 行列式” 分布( 杨阳等 ， 2 0 1 2 ) ， 主要有 黄背岭一 南泥湖一 马圈断裂带和石宝沟一 庄科断裂带。 矿集区岩 浆多期次侵位， 主要有 新元古代变辉 长岩 ( 8 3 0 Ma ) ( W a n g e t a 1 ， 2 0 1 1 ) 和 晚 侏 罗 世 花 岗 斑岩。花岗斑岩主要分布于 卜 J 向与 N E向断裂 交汇处， 具有数量多、 规模小、 分异程度高的特点， 在 时间、 空间和成因上与钼多金属矿化密切相关( 杨荣 勇等， 1 9 9 7 ； 李永峰等， 2 0 0 3 ； 2 0 0 5 ； 叶会 寿等， 2 0 0 6 ； 吕文德等， 2 0 0 6 ； 毛景文等， 2 0 0 9 ) 。通过分析对 比已 有的成岩、 成矿年代学数据( 毛景文等， 2 0 0 5 ； 李永峰 等， 2 0 0 5 ； 杨 阳等 ， 2 0 1 2 ； 向君峰等， 2 0 1 2 ； 包 志伟等， 2 0 0 9 ； 杨荣勇等 ， 1 9 9 7 ； 王赛等， 2 0 1 4 ) 认为， 栾川矿集 区在晚侏罗世发生了 2次大规模花岗质岩浆侵位事 件( 约 1 5 8 Ma 和约 1 4 5 Ma ) ， 其 中第二次花 岗质岩 浆活动与成矿关系密切 。 矿集区内发育斑岩一 矽卡岩型钼矿床 、 矽卡岩型 多金属硫铁矿床和热液脉型铅锌银矿床 ， 它们围绕 第 3 3卷第 6期 王赛等 ： 豫 西火神庙矽 卡岩型 钼矿床成 矿流体研究 1 2 3 9 轴一般为 4 1 2 ， 少数超过 “ m， 在室温下由液,t a m 1 5 相和气相两部分组成( 图 5 a 、 b 、 c ) 。根据气相分数将 其分为 w 型和 W， 型。w 型包裹体气相分数集 中 于 5 -2 5 ； W，型包裹体气相分数集 中于 6 0 8 0 。 S型包裹体：多呈负晶形、 椭圆形， 长轴一般为 5 1 0 u m， 少数超过 1 2 a m， 在室温下 由液相、 气相 和固体子矿物三部分组成( 图 5 d 、 e 、 f ) ， 气相分数集 中于 2 1 0 ， 子矿物 主 要为石 盐( 立方体 状 ) 以及 少量的钾盐( 浑圆状 ) 、 硬石 膏( 板状 ) 及其他未鉴定 子矿物。根据包裹体 的均一方式， 将其分为 S 型和 型。S 型包裹体气液均 一温度 高于子 晶消 失温 度， 均一时气泡消失； S z 型包裹体子晶消失温度高于 气液均一温度 ， 均一时子晶消失。 C型包裹体：多呈负晶形和椭圆形， 长轴一般为 6 1 3 ， 少数超 过 姗 ， 在室温下一般可 见液相,u r n 1 5 o、 液相 ， 和气相 09 2 ， 呈现典型的“ 双眼皮” 现象 ( 图 5 g 、 h 、 i ) 。根据 o 0 ， 相 分数将其分为 C I 型和 C ， 型。C I 型包裹体 0 9 2 相分数集中于 6 5 -9 0 ， 大于 9 0 ， 型包裹体 0 O ， 相分数集中于 1 5 -3 5 。 3 3 流体包裹体显微测温 本次研究对火神庙钼矿床不 同阶段、 不同矿脉 ( 物 ) 发育的流体包裹体进行 了详细的显微测温 ， 为 保证所测试的尽可能为原生流体包裹体 以及数据 的 可靠性， 本次研究尽量选择单独随机分布且形状规 则的流体包裹体( 卢焕章等， 2 0 1 4 ) ， 而对于少量成群 分布的流体包裹体则采用池 国祥等( 2 0 0 8 ) 给出的方 法对数据的有效性进行制约， 结果见表 2 、 图 6 、 图 7 和 图 8 。 矽卡岩阶段 ：镁橄榄石只发育 w 型包裹体， 均 一 温度高于 6 0 0 C， 部分具有临界均一的特征( 整个加 热过程中气泡体积始终保持不变) ， 冰点温度未测出。 退化蚀变阶段：透闪石只发育 w 型包裹体 ， 冰 点温 度 为 一1 4 6 一l 0 9 C， 盐 度 硼( Na C 1 P n ) 为 1 6 2 l 8 3 ， 均 一温度 为 4 8 6 6 0 0 及大 于 6 0 0 ， 均一到液相或临界均一。流体密度为 0 4 6 - 0 6 1 g c m3 。 石英一 钾长石阶段： 无矿石英脉主要发育C 型、 S 型 第 3 3卷第 6期 簧 星 璺 占占 冀 王赛 等：豫西火神庙矽卡岩型钼矿床成矿流体研究 定霎 吴 娶 f 警鱼童 厶喜 譬 寸I n ? 2 7 7 I I 主杏 6 6 霎 霎 薹 至 吾 6 G 主 6 G 1 2 4 1 。 赠 涎咯 ； 一 赠 疑 v 一 赠 若 一 赠 箍 ( 0 0 一 赠 娶 蠛 世赠罐 0 0 _【 0 0 0 _【 n n 0 _【 蘑 琏钕 【 6 0 磊 0 0 0 0 _【 _【 _【 N h N 鸶 琏 蠡 琏 0 篮 板 嫌 n 6 6 0 0 0 0 0 0 H 导 _【 n t r 葛 8 n 0 n _【 寻 0 n 6 n 0 n _1 _【 n n ， =n 岛 n h n ， 蕾 奄 糨葵 椒。 n 窨 _【 _1 0 0 0 0 H H n 导 n n 0 n n 0 _【 n t ， n n H 藿 齄 叁 翠齄 。 球 0 E 1 _【 _【 E 1 _【 _【 一 l c c 蓬 半 0 0 o c I9 3 0 0 MP a 两个压力区间， 石 英一 钾长石 脉 形 成 的 压 力 为 3 1 1 1 8 MP a和 2 0 0 3 0 0 MP a ， 辉钼矿化石英脉形成的压力为2 2 1 0 7 MP a 1 2 4 6 矿 床 地 质 2 0 1 4芷 p 赠 婆 墨 图 1 0 火神庙钼矿床 S型包裹体温度一 压力 图解 ( 适 用范围 0 -3 0 0 MP a ) ( 据 S a n c h e z e t a l _ ， 2 0 1 2 ) Fig 1 0 Te mp e r a t u r e p r e s s u r e d ia g r a m o f S - t y p e in c l u s io n s o f t h e Hu o s h e n mi a o Mo d e p o s i t( i n t h e r a n g e o f 0 -3 0 0 a ) ( a f t e r S a n c h e z e t a 1 ，2 0 1 2) 和 1 8 0 3 0 0 MPa ， 星点状黄铁矿化石英脉形成的压 力为 2 0 9 9 MP a和 1 7 6 MP a ， 石英一 方解石脉形成 的压力为 8 3 8 5 MP a 。浸染状黄铁矿化石英脉和 方解石脉中只发育 W， 型包裹体 、 未见沸腾包裹体组 合， 虽然可以根据流体包裹体显微测温结果计算均 一 压力、 但无法进行压力校正， 故无法对其进行形成 压力估算 。大量研究显示， 岩浆 出溶流体盐度 的升 高和降低取决于岩浆结 晶时 的压力和结晶进程 ( 张 德会等， 2 0 0 1 ) ， 在 2 0 0 MP a的压力下 自岩浆 出溶 的 流体初始盐度 ( Na C 1 ) 高达 4 0 ， 随着 结晶作用 的进 行， 流 体盐 度 逐渐 降低 ； 而在 1 0 0 MP a和 5 0 MP a的压力下最初 出溶的流体盐度 叫( Na C 1 ) 分别 为 7 和 1 1 ， 随着熔体相 的不 断结晶， 流体盐度 逐渐升高， 岩浆结晶结束 时盐的质量分数可达 5 O 6 0 ( C l in e e t a 1 ， 1 9 9 1 ； B o d n a r ， 1 9 9 5 ) 。 由于 火 神 庙岩体早期出溶流体的盐度( 透闪石 中W 型包裹体 盐度 ) 叫( Na C 1 ) 远低于 4 0 ， 因此认为流体最初 出 溶时的压力低 于 2 0 0 MP a ， 所 以无矿石英脉形成 的 压力应为 3 8 -9 3 MP a 、 石英一 钾长石脉形成的压力应 为 3 1 1 1 8 MP rd 、 辉钼矿化石英脉形成 的压力应 为 2 2 1 0 7 MP ，d 、 星点状黄铁矿化石英脉形成 的压力应 为 2 0 9 9 MP ，d 、 石英一 方解石脉形成的压力应为 8 3 - 8 5 MP a ， 而超 高压 ( 1 7 6 3 0 0 MP a ) 的 出现 可 能 是 部分流体包裹体在过饱和条件下捕获或捕获后受到 后期改造的结果( 杨志明等， 2 0 0 9 ) 。无矿石英脉、 石 英一 钾长石脉、 辉铝矿化石英脉和星点状黄铁矿化石 英脉中均见大量 型包裹体和 S ， 型包裹体共存( 图 8 ) ， 显示成矿系统经历 了巨大 的压力波动( B o d n a r ， 1 9 9 4 ) ， 暗示成矿系统 因间断性的张开、 闭合而不断 发生静岩压 力与静水压 力 的转换 ( S il l it o e ，2 0 1 0 ) 。 假设高压 为静岩 压力、 低压为静水压力， 采用 2 7 5 MP a k m 的静岩压力和 1 0 a k m 的静水压力， 估 算无矿石英脉 的形成深度为 3 4 3 8 k m、 石英一 钾 长石脉 的形成深度为 3 1 4 3 k m、 辉铝矿化石英 脉的形成深度为 2 2 3 9 k m、 星 点状黄铁矿化石 英脉的形成深度为 2 3 6 k m。由于在石英一 方解石 脉中仅测到 2个 型包裹体， 较高 的捕获压力暗示 其很可能是在静岩压力下捕获的， 捕获深度为 3 0 3 1 k m。综上认为石英一 硫化物期成矿系统 的古深 度集中于 2 -4 3 k m。 4 2流体性质与演化 流体包裹体和围岩蚀变类 型对成矿流体的性质 和演化具有指示 意义 ( 张德 会等， 2 0 0 1 ： 陈衍 景等， 2 0 0 7 ； Ru s k e t a 1 ，2 0 0 8 ) 。镁橄榄石和透 闪石发育 的 W 型包裹体是火神庙钼矿床成矿流体 的最早记 录， 根据流体包裹体显微测温结果及火神庙岩体特 征( 前 已述 及 ) 认 为最 早 出溶 的成 矿流 体 为 高温 ( 6 0 0 ) 、 中等盐度( 叫( Na C 1 ) 1 6 2 1 8 3 、 强碱性和近临界密度的岩浆流体( He d e n q u i s t e t a 1 ， 1 9 9 4 ； Ke s l e r ， 2 0 0 5 ) ， 具有极强的金属携带能力( S i l l i t o e ， 2 0 1 0 ； 龚庆杰等， 2 0 0 5 ) ， 在上升 的过程 中不断与 碳酸盐岩地层发生接触交代作用生成矽卡岩 。 石英一 钾长石阶段火神庙岩体 尚未完全固结， 依 然不断有岩浆流体 出溶， 具体表现为长英质脉穿切 无矿石英脉和钾长石脉( 图 4 a 、 b ) 。无矿石英脉和石 英一 钾长石脉均主要发育 C型和 S型包裹体， 基本一 致的包裹体均一温度和盐度( 前 已述及 ) 暗示它们是 近乎 同 时形 成 的， 流 体包 裹体 均 一温 度 为 4 5 9 6 0 0 C及 大 于 6 0 0 ， 盐 度 ( Na C 1 )为 9 6 6 2 ， 显示成矿流体具有高温、 盐度波动大、 富 c o e 的特点， 具有岩浆热液的特征( Ke s l e r ，2 0 0 5 ) 。均一 方式不同的 C型和 S型包裹体共存且相似的均一温 度( 图 6 ) ， 显示早期 出溶的单相超临界岩浆流体在上 升过程 中因压力降低， 交切 固相线、 进入气液两相稳 定区， 分异出大量 中等盐度气相和少量高盐度液相 ， 石英一 钾长石脉中 C 型包裹体数量较无矿 石英脉急 第 3 3卷第 6期 王 赛 等：豫西火神庙矽卡岩型钼矿床成矿流体研究 1 2 4 7 剧增加， 暗示石英一 钾长石脉形成 时成矿流体沸腾作 用更为强烈、 挥发分含量更多。S 型包裹体均一温 度 明显高于 型包裹体， 可能是成矿系统压力升高 的结果( Wi l k in s o n ，2 0 0 1 ) 。C 型包裹体和 型包 裹体具有近乎一致的盐度 暗示它们可能是 同流体 在不同条件下捕获的( 杨志 明等 ， 2 0 0 9 ) ， 而低密度气 体在足够的封闭压力下可直接冷凝收缩形成同等盐 度的液相 已经被证实 ( He in r ich ，2 0 0 5 ) 。成 矿流体 因具有强碱性 ( 前 已述及 ) ， 导致其在 上升过程 中不 断通过 碱交代 ” ( 杜 乐天 ， 1 9 8 6 ) 生成钾长石化等 围 岩蚀变， 同时温度和压力 的降低诱发成矿流体 中的 S O 2 发生歧化反应( 8 O 2 + OH2 S O4 +H 2 S ) 生成 S和 S O 4 ( S i l l i t o e ， 2 0 1 0 ) ( 部分流体包裹体 中出 现硬石膏( C a S O4 ) ( 图 5 f ) ) ， 导致成矿流体 的 p H值 和 氧逸 度逐渐 降低 。 辉钼矿化石英脉所发育的流体包裹体类型基本 不变， 暗示成矿 流体 的成分基本不变。流体包裹体 均一温度为 3 6 2 5 1 2 ， 盐度 w( Na C l ) 为 6 4 6 0 ， 均一 温度 和 盐度 显 著 降低 。流 体包 裹 体 中 C H 4的出现( 图 9 c) 以及绢云母化、 绢英岩化等 围岩 蚀变 的发育显示成矿流体逐渐演化为 中酸性、 还原 性流体。各类型包裹体较 为一致 的均一温度( 图 6 ) 显示成矿流体在上升过程中再次因压力波动发生了 沸腾， 分异 出大量中等盐度气相和少量高盐度液相 ， 该组合在上升过程中不断通过“ 酸交代” ( 胡受奚等 ， 2 0 0 2 ) 生成绢云母化围岩蚀变， 导致成矿流体 的 p H 值逐渐升高。虽然先前的观点认为绢云母化是 由大 气降水形成的( Ta y l o r ， 1 9 9 7 ) ， 但越来越 多的证据显 示原始岩浆水 也可 以生成绢云母化 ( He d e n q u i s t e t a 1 ，1 9 9 8 ；Ru s k e t a 1 ，2 0 0 4 ；Kh a s h g e r e l e t a 1 ， 2 0 0 6 ) ， 此外， S e e d o ff f 等( 2 0 0 4 ) 研 究 He n d e r s o n铝矿 床时发现是成矿流体温度、 p H值的变化而不是成分 的改变导致了围岩蚀变 由钾长石化 向绢云母化 的转 变 。综上认为石英一 辉钼矿阶段 的成矿 流体依然为 岩浆流 体 。 星点状黄铁矿化石英脉 中， 3种类型的流体包裹 体均大量发育， 流体包裹体均一温度为 3 0 8 4 6 8 ， 盐度 ( N a C 1 ) 为 2 5 2 ， 成矿流 体温度 、 盐度 及 03 2含量显著降低 。流体包裹体 中 C H4的出现 ( 图 9 e ) 以及绢云母化、 绢英岩化等 围岩蚀变 的发育 显示成矿 流体依然具有还原性、 酸性特征。均一方 式不 同的各类型包裹体较为一致 的均一温度( 图 6 ) 显示 成 矿 流 体 再次 发 生 了相 分 离 ， 成 矿 流 体 继续 通 过“ 酸交代” ( 胡受奚等， 2 0 0 2 ) 生成绢云母化、 绢英岩 化围岩蚀变。浸染状黄铁矿化石英脉中只见 w， 型 包裹 体， 包 裹 体 均 一 温 度 为 3 1 7 4 0 6 ， 盐 度 训( Na C 1 ) 为 1 6 4 7 ， 成矿流体 的温度 、 盐度 及 C 含量显著降低， 可能是成矿系统逐渐开放、 成 矿流 体 与 外 部 大 气 降 水 发 生 混 合 作 用 的 结 果 ( Wil k in s o n ，2 0 0 1 ) 。因此认为石英一 黄铁矿阶段成矿 流体逐渐演化为岩浆水与大气降水的混合热液。 石英一 方解石脉主要发育 w 型 以及少量的 C型 和 型包 裹体， 暗示成矿 流体发 生 了微 弱 的不 混 溶 。流体包裹体均一温度急剧降低而盐度降低不明 显( 图 6 ) ， 可能是成矿流体与少量大气降水混合后 自 然冷却或压 力升高的结果( Wi l k i n son ，2 0 0 1 ) ， 而少 量 C型包裹体的出现可能是成矿流体不混溶后挥发 出的少量 C 被集 中捕获的结果 。方解石脉中只发 育 w 型包 裹 体， 根据 其 极低 的均 一温 度 ( 1 0 2 2 5 3 ) 和盐 度( 0 -2 6 ) 判 断 成矿 流 体 主要 为 大气 降水( Ke s l e r ，2 0 0 5 ) 。 综上认为， 从早阶段到晚阶段 ， 成矿流体经历了 多次沸腾 、 混合及水一 岩反应 ， 逐渐 由高温、 中盐度的 岩浆热液向低温、 低盐度的大气 降水热液演化。 4 3 成矿机制 流体沸腾、 混合 以及水一 岩反应是导致热液矿床 中金属沉淀 的主要机制( P o d n a r ，2 0 0 9 ) ， 它们可以改 变成矿流体 的性质， 如温度、 盐度和氧逸度的降低 以 及 p H值 的变化等( He in r i ch ， 2 0 0 7 ； 张德会等 ， 1 9 9 7 ； 卢焕章等， 2 0 0 4 ) ， 这些物理化学条件的改变可 以导 致成矿流体 中辉钼矿 的沉淀( 华仁 民，1 9 9 3 ； Z h a n g e t a 1 ，2 0 1 2 ： Ul r ich e t a 1 ，2 0 0 8； Ba l i e t a 1 ，2 0 1 2) 。 火神庙钼矿床辉钼矿沉淀时( 石英一 钾长石阶段和石 英一 辉钼矿阶段 ) ， 成矿 流体仅发生 了大规模 的沸腾 作用 及水一 岩 反 应， 未发 生流 体 混合 作 用 ( 前 已述 及) ， 因此 认为是沸腾作用和水一 岩反应导致 了成矿 流体中辉钼矿 的沉淀， 这与栾川 I 矿集区其他钼矿床， 如南 泥湖一 三道庄 钼矿床 ( 杨永 飞等， 2 0 0 9 ； 石英 霞 等， 2 0 0 9 ) 、 上房沟钼矿床( 杨艳等， 2 0 0 9 ) 中辉钼矿沉 淀机制基本一致 。 火神庙钼矿床石英一 钾 长石阶段 的辉钼矿 主要 与钾长石伴生 ( 图 4 c) 而石英一 辉铝矿阶段的辉钼矿 多与绢云母化相关， 这种现象可能与 Mo在成矿流 体 中的运输状态有关( Re mp cl e t a 1 ，2 0 0 8 ) 。石英一 钾长石阶段成 矿流体呈强碱性 ， Mo主要 以 Mo O 3 O的形式搬运( Re mp e l e t a 1 ， 2 0 0 8 ) ， 此 时沸腾 1 2 4 8 矿 床 地 质 2 0 1 4年 作用和水一 岩反应( 钾长石化等 ) 导致 的成矿流体温 度 、 盐度 、 氧逸度 以及 p H值的降低( 前 已述及 ) 导致 了成矿 流 体 中辉 铝 矿 的沉 淀 ( 推测 沉 淀 过程 为： Mo O3 H2 O+H 2 S+H 一 Mo + o) ， 可 见辉 钼 矿在 时间和空间上与钾长石化相关， 不过 由于该阶 段依然较高 的氧 逸度抑制 了成矿流 体中 S的活 度， 所 以仅见少量 的辉钼矿 化； 石英一 辉钼矿 阶段 成 矿流体呈强酸性， Mo主要 以钼氯氧络合物 ( Mo O C 1 ) 的形式搬 运( R e mp e l e t a 1 ， 2 0 0 8 ) ， 沸 腾作 用 和 水 一岩反应( 绢云母化等 ) 不仅导致成矿流体 的温度 、 盐 度及氧逸度逐渐 降低而且提高 了成矿流体 的 p H值 ( 前 己述及 ) ， 进而造成 了成矿流体中辉钼矿 的沉淀 ( 推 测 沉 淀 过 程 为：K A1 S i O s ( 钾 长 石 )+H 一 KA 1 ， A1 S i O1 n ( OH) ， ( 绢 云母 ) +K +S i o2 ； Mo O C 1 +H 1 Mo +HC 1 +H2 O) ， 因此， 辉钼矿在时间和 空间上与绢云母化相关 。 5 结 论 ( 1 )火神庙钼矿床成矿过程可划分为矽卡岩期 和石英一 硫化物期， 矽卡岩期可进一步划 分为矽卡岩 阶段和退化蚀变阶段， 石英一 硫 化物期可进一步划分 为石英一 钾长石阶段、 石英一 辉钼矿阶段、 石英一 黄铁矿 阶段和石英一 方解石阶段。 ( 2 )火神庙钼矿床主要发育气液两 相包裹体、 含子晶多相包裹体和 O co2 包裹体 ， 成矿流体主 要为高温、 中高盐度流体 ， 总体属于 O Na C 1 co2 C H 4 体系。 ( 3 )在大约 5 4 6 2 k m 的古深度火神庙岩体 开始 出溶成矿流体， 在大约 2 4 3 k m 的古深度， 成 矿流体经历 了多次 沸腾作 用、 混 合作 用及 水一 岩 反 应， 逐渐 由高温、 中盐度的岩浆热液 向低温 、 低盐度 的大气 降水 热液演 化 。 ( 4 ) 成矿流体多次沸腾作用和水一 岩反应是火神 庙铝矿床辉钼矿沉淀的主要机制。 志谢流体包裹体显微测温过程 中得到中国 地质大学( 北京 ) 诸慧燕老 师的热心帮助 ， 成文过程 中得到了中国地质大学( 北京) 罗茂澄博士、 中国地 质科学院张娟博士的无私指导， 文章最终定稿得益 于 曲晓明研究员和杨志明副研究员给予的建设性审 稿意见 ， 在此一并表示衷心感谢。 包志伟 ， 李创举， 祁进平2 0 0 9 东秦 岭栾川铅锌银矿 田辉 长岩锆 石 S HRI MP U P b年龄及成矿 时代 J 岩石 学报 ， 2 5 ( 1 1 ) ：2 9 5 1 2 9 5 6 陈衍景 ， 倪培 ， 范宏瑞， P i n oF， 赖勇， 苏文超 ， 张辉 2 0 0 7 不 同类型热液金矿系统的流体包裹 体特征 J 3 岩石学报 ， 2 3 ( 9 ) ： 2 0 8 5 21 0 8 池 国祥 ， 卢焕章 2 0 0 8 流体包裹体组合对测温数据有效性 的制 约及 数据表达方法 J 岩石学报， 2 4 ( 9 ) ： 1 9 4 5 1 9 5 3 杜乐天 1 9 8 6 碱交代作 用地球 化学 原理 J 中 国科 学( B辑 ) ， 1 ： 81 9 0 龚庆杰 ， 於 崇文 ， 岑况 ， 王玉荣2 0 0 5 超 临界流体 中 Mo O3 与 w( ) 3 溶解度 实验探讨 J 岩石学报 ， 2 1 ( 1 ) ： 2 4 0 2 4 4 何亚清 ， 陈风群 2 0 1 3 栾川县火神庙钼矿 地质特征及找矿标志 J 采 矿技术 ， 1 3 ( 3 ) ：1 1 5 1 1 8 胡受奚， 赵 乙英 ， 孙景贵 ， 凌洪飞， 叶瑛 ， 卢冰 ， 季海章 ， 徐兵， 刘 红樱 ， 方长泉 2 0 0 2 华北地台重要金矿 成矿过程 中的流体作用 及其来源研究 J 南京 大学学报 ( 自然 科学 版 ) ， 3 8( 3 ) ：3 8 1 39 1 华仁 民1 9 9 3 流体在金属矿床形成过程 中的作用和 意义水一 岩 反应研究进展系列 评述 J 南 京大学 学报( 地 球科 学 ) ，5 ( 3 ) ： 3 5 卜3 6 0 焦二中2 0 0 7 栾川火神庙矿 区铅钼矿床地质特征 J 矿业快报 ，7 ( 7) ：6 4 6 5 ， 李永峰， 毛 景文 ， 白凤军 ， 李俊 平， 何 志 军2 0 0 3 东秦 岭南 泥湖 钼 ( 钨) 矿 田 Re O s同位 素年 龄及 其地 质意 义 _I 地质 论评 ， 4 9 ( 6) ：6 5 2 6 61 李永峰， 毛景文， 胡华斌 ， 郭保健 ， 白凤军2 0 0 5 东秦 岭钼矿类型、 特 征、 成矿 时代及 其地球 动力 学背景 J 矿床地质 ， 2 4 ( 3 ) ：2 9 2 3 0 4 卢焕章， 范宏瑞 ， 倪培 ， 欧阳习， 沈昆， 张文淮 2 0 0 4 流体流体包 裹体 M 北京 ：科学出版社 ，1 - 4 8 7 卢焕章 2 0 1 4 流体包裹 体岩相 学的一些 问题探 讨 J 高校地 质学 报， 2 0 ( 2 ) ： 1 7 7 1 8 4 卢克学， 程相 恩， 王夏 ， 郑中毅 ， 罗 明强2 0 0 8 栾川 黑家庄钼 矿 区 矿床地质特 征及成 因探讨 J 西部探矿工程 ， ( 1 0 ) ：1 4 4 1 4 6 罗茂澄， 毛景文， 王立 强， 冷秋锋 ， 陈 伟2 0 1 2 西藏 邦铺斑岩 钼铜 矿床岩浆一 热 液流 体演 化 ： 流体 包裹 体研 究 J 地 球 学报 ， 3 3 ( 4) ：4 7 1 4 8 4 吕文德 ， 赵春和， 孙卫志 ， 燕建设 2 0 0 6 豫西南泥湖多金属矿 田铅锌 矿地质特 征与成 因研究 J 3 矿产与地质 ， 2 0 ( 3 ) ：2 1 9 2 2 6 第 3 3卷第 6期 王 赛等 ： 豫西火神庙矽 卡岩 型钼矿床 成矿 流体研 究 1 2 4 9 毛景文 ， 谢桂青， 张作衡， 李晓峰 ， 王义天 ， 张 长青， 李 永峰2 0 0 5 中 国北方大规模成矿作用 的期次及其地