廣西栗木礦田流體包裹體研究

0成礦流體研究廣西李木-廣西錫礦歷史悠久，是華南重要的耀錫礦之一。幾十年來(lái),先后開展過(guò)不同目的、不同性質(zhì)、不同程度的地質(zhì)工作及相關(guān)科研工作。前人對(duì)于此礦區(qū)的研究主要集中在構(gòu)造、地層等控礦因素、礦床地球化學(xué)特征和礦床成因等方面,而成礦流體相關(guān)的研究相對(duì)較少。本文主要是對(duì)該區(qū)所采集樣品中的流體包裹體進(jìn)行了測(cè)溫和相關(guān)研究,得出有用信息,為探討礦床成因提供新的依據(jù)。1身份標(biāo)志的錫灰礦田廣西栗木鈮鉭鎢錫多金屬礦區(qū)位于恭城瑤族自治縣城北偏東37km。包括老虎頭、水溪廟、金竹源三個(gè)大中型礦床及牛欄嶺、香壇嶺、獅子嶺等中小型礦床(見區(qū)域地質(zhì)圖1)。栗木鈮鉭鎢錫多金屬礦床是南嶺有色和稀有金屬成礦帶的重要組成部分,上世紀(jì)50～60年代主要開采花崗巖體內(nèi)外接觸帶的脈狀錫鎢礦床及次生砂錫礦床,60～70年代廣西有色勘探公司在本區(qū)先后探明了老虎頭、水溪廟、金竹源花崗巖型錫鎢鉭鈮礦床。栗木礦田位于桂東北坳陷北東段,北鄰桂北臺(tái)隆,處于灌陽(yáng)-富川褶斷帶中部,恭城復(fù)式向斜的北端揚(yáng)起部位。區(qū)內(nèi)地層主要有寒武系的輕變質(zhì)砂巖、板巖、粉砂巖、頁(yè)巖等,泥盆系的底礫巖、砂巖、頁(yè)巖、灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r、扁豆?fàn)罨規(guī)r、硅質(zhì)巖和石炭系的灰?guī)r(含燧石)、硅質(zhì)巖、泥質(zhì)灰?guī)r、粉砂巖、砂巖等。栗木礦田主干構(gòu)造線為SN向、EW向褶皺和斷裂組成的基本構(gòu)造格架,其次為NE、NW和NNE向斷裂。其中近SN向展布的恭城-栗木斷裂為主要的控巖控礦斷裂。SN向斷裂受EW向斷裂切割,構(gòu)成特殊的“廿”字形構(gòu)造。栗木礦田花崗巖呈巖株?duì)町a(chǎn)出,其分布嚴(yán)格受構(gòu)造控制。巖體地表出露面積1.5km2,產(chǎn)于SN向、NE向斷裂的復(fù)合部位。據(jù)鉆孔資料顯示,深部側(cè)隱巖體的面積為8km2左右。栗木花崗巖體可分為三個(gè)階段:第一階段細(xì)粒似斑狀含鋰白云母花崗巖,目前尚未發(fā)現(xiàn)具工業(yè)要求的金屬礦化;第二階段中粗粒含鋰白云母花崗巖,以鎢礦化為主,伴有錫;第三階段中細(xì)粒含鋰云母鈉長(zhǎng)石花崗巖,以錫、鉭、鈮礦化為主,伴有鎢?；◢弾r型錫礦的形成與晚階段侵入第三階段花崗巖密切相關(guān)。2金屬礦床類型目前,礦區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)具有工業(yè)意義的內(nèi)生金屬礦床有:花崗巖型錫鈮鉭礦床、石英脈型鎢錫礦床、長(zhǎng)石石英脈型錫鎢礦床和花崗偉晶巖脈型鉭鈮礦床等四種類型。(1)礦床及礦床成礦栗木礦區(qū)目前已發(fā)現(xiàn)4處蝕變花崗巖型錫鈮鉭礦床,老虎頭表露礦床、水溪廟隱伏礦床、金竹源隱伏礦床和獅子嶺隱伏礦床。最近,覃宗光等(2011)新發(fā)現(xiàn)的魚菜礦床也是屬于花崗巖型錫鈮鉭礦床。這些礦床都賦存在第三階段花崗巖邊緣隆起或隱伏于地下向圍巖凸起部位,其礦化鈉長(zhǎng)石化和云英巖化有關(guān)。錫礦體平均厚度為12～18.7m,平均品位為0.26%～0.339%。(2)牛墻嶺巖體礦脈礦區(qū)內(nèi)該類型礦床具工業(yè)意義的僅見于牛欄嶺、香壇嶺兩區(qū),礦體賦存于第二階段花崗巖內(nèi)接觸帶。牛欄嶺在栗木巖體西南邊緣,香壇嶺在巖體東南側(cè),礦脈約有60條,單脈厚0.3～1m,延伸60～80m,走向近南北,傾向東,傾角陡(70°～75°)。脈體尖滅再現(xiàn)、分支復(fù)合。礦體隨巖體向南側(cè)伏而延深,礦體延長(zhǎng)、延深短淺;礦化以鎢為主,錫次之,且上富下貧、南富北貧特點(diǎn)。(3)張性裂隙與近雙向張性裂隙分布于水溪廟、三個(gè)黃牛,含礦脈體產(chǎn)于第三階段花崗巖凸起外帶的灰?guī)r、大理巖中,嚴(yán)格受近南北向壓扭性構(gòu)造裂隙和近東西向張性裂隙制約。礦化以錫為主,鎢次之,具上富下貧、南富北貧特點(diǎn)。(4)礦床產(chǎn)出的大理巖分布在水溪廟,礦體產(chǎn)于燕山早期第三階段鐵鋰云母(或鋰云母)鈉長(zhǎng)石花崗巖脊部外接觸帶的上泥盆統(tǒng)融縣組灰?guī)r、大理巖構(gòu)造裂隙中,呈脈狀產(chǎn)出。水溪廟錫鎢鈮鉭礦床屬巖漿演化晚期巖漿分異交代型礦床。栗木礦區(qū)的金屬礦物主要為錫石、鈮鉭錳礦,其次有細(xì)晶石、鉭金紅石、黑鎢礦、黝錫礦、膠態(tài)錫石、毒砂、黃鐵礦、磁黃鐵礦等。脈石礦物主要有石英、鈉長(zhǎng)石、鋰云母、黃玉、微斜長(zhǎng)石、螢石以及氟磷錳礦、絹云母、碳酸鹽等。3采用sg400型冷臺(tái)本次研究的樣品分別采自香粉廠礦床、金竹源礦床、老虎頭和牛欄嶺礦床,具體采樣位置和樣品巖性描述見表1。包裹體的測(cè)試是在桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院完成,測(cè)試儀器為英國(guó)的LinkamTHMSG600型冷熱臺(tái),測(cè)溫范圍為-196～+600℃。均一法測(cè)定均一溫度,冷凍法測(cè)定冰點(diǎn),具體測(cè)試方法和原理參見盧煥章等(2004)。樣品中氣-液兩相包裹體為NaCl-H2O體系,由冷熱臺(tái)測(cè)定獲得冰點(diǎn)和均一溫度,包裹體密度是利用Bischoff(1991)NaCl-H2O體系T-ρ相圖求得(見圖5,虛框內(nèi)為求密度值參考范圍),包裹體鹽度則是通過(guò)Hall等(1988)的NaCl-H2O體系鹽度-冰點(diǎn)公式w=0.00+1.78Tm-0.0442T2mm2+0.000557T3mm3(w為NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù),Tm為冰點(diǎn)溫度)獲得。3.1測(cè)試結(jié)果本次研究共5個(gè)測(cè)試樣品,共測(cè)得流體包裹體數(shù)據(jù)104組。所測(cè)流體包裹體參數(shù)變化范圍及平均值見表1。3.2成礦溫度的測(cè)量方法測(cè)試的包裹體均為石英中的原生包裹體,包裹體與石英晶體為同期生長(zhǎng),其均一溫度與石英的結(jié)晶溫度相近,且石英與栗木鎢錫礦成礦關(guān)系密切,故所測(cè)溫度可作為推測(cè)該礦床成礦溫度的依據(jù)。3.2.1液體包裹體分布LM1:石英中液體包裹體發(fā)育。包裹體類型有純液體和液體包裹體,并以前者為主。純液體包裹體多呈面狀、線狀分布,形態(tài)多為扁圓狀、柱狀及不規(guī)則狀等,大小多為3～8μm,少量小于3μm。液體包裹體多呈線狀、面狀分布,少量呈零星分布,形態(tài)多為柱狀、扁圓狀,少量呈不規(guī)則狀,個(gè)別呈負(fù)晶形,大小多為4～10μm,其氣相比多為5～10%,少量為15%。LM2-2:石英中液體包裹體發(fā)育。包裹體類型有純液體和液體包裹體,并以前者為主。純液體包裹體多呈面狀、線狀分布,形態(tài)多為扁圓狀、柱狀及不規(guī)則狀等,大小多為3～7μm,少量小于3μm。液體包裹體多呈線狀、面狀分布,少量呈零星分布,形態(tài)多為柱狀、扁圓狀,少量呈不規(guī)則狀,包裹體個(gè)體大多較細(xì)小,大小多為4～8μm,少量為10～12μm,其氣相比多為5～10%,少量為15～20%。3.2.2液體包裹體形態(tài)LM4-2:石英中液體包裹體發(fā)育。包裹體類型有純液體和液體包裹體,并以前者為主。純液體包裹體多呈面狀分布,形態(tài)多為扁圓狀,少量呈柱狀及不規(guī)則狀等,大小多為3～7μm,少量小于3μm。液體包裹體含量較少,多呈零星分布,形態(tài)多為柱狀、扁圓狀及不規(guī)則狀,包裹體個(gè)體大多較細(xì)小,大小多為4～8μm,個(gè)別為10μm,其氣相比多為5～10%。3.2.3體為面狀分布LM6-1:石英中液體包裹體發(fā)育。包裹體類型有純液體和液體包裹體,并以前者為主。純液體包裹體多呈面狀分布,形態(tài)多為扁圓狀,柱狀及不規(guī)則狀等,大小多為3～7μm,少量小于3μm。液體包裹體含量較少,多呈零星分布,少量呈面狀分布,形態(tài)多為柱狀、扁圓狀,少量呈不規(guī)則狀,包裹體個(gè)體細(xì)小,大小多為4～8μm,少量為10～12μm,其氣相比多為5～10%,個(gè)別達(dá)到15%。3.2.4液體包裹體形態(tài)LM8-6:石英中液體包裹體發(fā)育。包裹體類型有純液體和液體包裹體,并以前者為主。純液體包裹體多呈面狀分布,少量呈零星狀分布,形態(tài)多為扁圓狀,柱狀及不規(guī)則狀等,大小多為3～8μm,少量小于3μm。液體包裹體含量極少,呈零星分布,形態(tài)多為柱狀、扁圓狀及不規(guī)則狀,包裹體個(gè)體細(xì)小,大小多為4～8μm,個(gè)別為10μm,其氣相比多為5～10%。4測(cè)試結(jié)果的討論4.1u3000定型劑,即lm4-2及l(fā)m8-6-10.2;n由表1可知:香粉廠礦床:LM1均一溫度130～259℃,均值205℃;鹽度wt%NaCl2.3%～4.7%,均值4.3%;密度0.821～0.910g/cm3,均值0.873g/cm3。LM2-2均一溫度136～284℃,均值202℃;鹽度wt%NaCl5.0%～10.1%,均值6.78%;密度0.880～0.944g/cm3,均值0.899g/cm3。老虎頭礦床:LM4-2均一溫度106～218℃,均值168℃;鹽度wt%NaCl5.3%～8.5%,均值6.50%;密度0.880～0.988g/cm3,均值0.934g/cm3。牛欄嶺礦床:LM6-1均一溫度129～232℃,均值187℃;鹽度wt%NaCl1.8%～8.4%,均值5.03%;密度0.880～0.978g/cm3,均值0.919g/cm3。金竹源礦床:LM8-6均一溫度131～284℃,均值178℃;鹽度wt%NaCl3.1%～7.3%,均值5.54%;密度0.797～0.960g/cm3,均值0.913g/cm3。4.2溫度和鹽度之間的關(guān)系由流體包裹體均一溫度與鹽度關(guān)系圖(見圖2)可以看出,香粉廠礦床的LM1、LM2-2的均一溫度與鹽度之間規(guī)律不明顯。老虎頭礦床的均一溫度和鹽度之間大致成正相關(guān)。牛欄嶺礦床和金竹源礦床的均一溫度和鹽度之間的規(guī)律不明顯。從流體包裹體的密度與均一溫度關(guān)系圖(見圖3)可以看出,栗木礦區(qū)的香粉廠礦床、老虎頭礦床、牛欄嶺礦床及金竹源礦床流體包裹體的密度與均一溫度成明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系,即包裹體的均一溫度越高,流體的密度越小。流體包裹體密度與鹽度關(guān)系圖(見圖4),從圖中我們可以看出,香粉廠礦床、老虎頭礦床、牛欄嶺礦床和金竹源礦床流體包裹體的密度與鹽度的關(guān)系都不甚明顯。4.3成礦深度的計(jì)算成礦深度是成礦作用的重要研究?jī)?nèi)容,成礦深度對(duì)隱伏礦體的找礦工作具有較好的指導(dǎo)意義。國(guó)內(nèi)外主要是通過(guò)測(cè)量礦物包裹體的壓力并經(jīng)過(guò)平均靜巖壓力梯度換算求出來(lái)的成礦深度。根據(jù)邵潔漣經(jīng)驗(yàn)法:T0(初始溫度)=374+920×N(成礦溶液的鹽度)(℃)P0(初始?jí)毫?=219+2620×N(成礦溶液的鹽度)(105Pa)P1(成礦壓力)=P0×T1(礦區(qū)實(shí)測(cè)成礦溫度)/T0(105Pa)孫豐月等對(duì)斷裂帶內(nèi)流體的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分段擬合,得出了流體壓力和深度之間的關(guān)系式:當(dāng)測(cè)得的流體壓力小于40MPa時(shí),用靜水壓力梯度(10MPa/km)來(lái)計(jì)算,即H=P/10當(dāng)測(cè)得的流體壓力為40～220MPa時(shí),H=0.0868/(1/P+0.00388)+2當(dāng)測(cè)得的流體壓力為220～370MPa時(shí)H=11+e(P-221.95)/79.057當(dāng)測(cè)得的流體壓力大于370MPa時(shí)H=0.0331385×P+4.19898上邊各式中,P為成礦壓力(MPa),H為成礦深度(km)。依據(jù)上述關(guān)系式可以計(jì)算出成礦深度。由上面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得(見表2):香粉廠礦床LM1的成礦壓力為42.27～64.56MPa,平均為54.93MPa,成礦深度為5.15～6.48km,平均為5.92km;LM2-2成礦壓力為41.33～69.73MPa,平均為55.68MPa,成礦深度為5.09～6.76km,平均為5.96km;老虎頭礦床LM4-2成礦壓力為32.16～58.85MPa,平均為46.73MPa,成礦深度為4.48～6.16km,平均為5.42km;牛欄嶺礦床LM6-1成礦壓力為34.10～63.59MPa,平均為46.00MPa,成礦深度為4.61～6.43km,平均為5.37km;金竹源礦床成礦壓力為37.34～76.67MPa,平均為48.42MPa,成礦深度為4.83～7.13km,平均為5.51km;水溪廟的成礦壓力為47.42MPa,成礦深度為5.48km。。4.4流體密度體系流體包裹體研究是探討成礦流體性質(zhì)、成礦物理化學(xué)條件和成礦作用演化歷史的重要方法之一。廣西栗木礦田香粉廠礦床、老虎頭礦床、牛欄嶺礦床、金竹源礦床以及水溪廟礦床流體包裹體的均一溫度為106～284℃,鹽度為1.8～10.1wt%NaCl(見圖6),該研究區(qū)的五個(gè)錫多金屬礦床的成礦流體屬于中-低溫(平均186.7℃)、低鹽度(平均5.36wt%NaCl)體系。流體密度變化范圍在0.979～0.988g/cm3之間,屬于中等密度流體。成礦壓力范圍為32.16～76.67MPa,成礦深度介于4.48～7.13km之間,根據(jù)波卡洛夫的研究,該礦床形成于中深成礦環(huán)境,這與張德會(huì)等所統(tǒng)計(jì)的大多數(shù)矽卡巖型礦床的成礦深度一致。栗木礦田內(nèi)均為淺色含錫花崗巖,沿南北向與東西向斷裂活動(dòng)的交匯或迭加的部位侵入,花崗巖體的侵入為該區(qū)的鈮鉭鎢錫多金屬礦體的形成提供了物質(zhì)來(lái)源和動(dòng)力來(lái)源。夏衛(wèi)華等(1984)在與錫鉭鈮礦化有關(guān)的花崗巖石英和早期黃玉中,發(fā)現(xiàn)熔漿晶質(zhì)及半玻質(zhì)包裹體,其始熔溫度為540～650℃,均一溫度900～700℃,該均一溫度可代表重熔花崗巖漿開始結(jié)晶或結(jié)晶前的溫度。林德松等(1987)研究表明,栗木礦田的成礦溫度分兩個(gè)階段:早期高中溫階段,溫度為440～230℃;晚期中低溫階段,溫度為260～90℃。錫礦花崗巖中上述兩個(gè)階段包裹體的共存,表明礦液應(yīng)有兩次相對(duì)獨(dú)立的活動(dòng)。該區(qū)晚期中低溫包裹體非常發(fā)育,早期高溫包裹體發(fā)育相對(duì)較差。顯然,本次研究對(duì)香粉廠礦床、老虎頭礦床、牛欄嶺礦床、金竹源礦床以及水溪廟礦床流體包裹體均一溫度的測(cè)試結(jié)果屬于晚期中低溫階段。5流體包裹體及密度體系栗木礦田香粉廠礦床、老虎頭礦床、牛欄嶺礦床、金竹源礦床以及水溪廟礦床的原生流體包裹體主要為純液相包裹體,其次為氣液兩相包裹體。香粉廠礦床:均一溫度130～284℃,均值203.5℃;鹽度wt%NaCl2.3%～10.1%,均值5.54%;密度0.821～0.944g/cm3,均值0.886g/cm3;成礦壓力為41.33～69.73MPa,平均為55.31MPa,成礦深度為5.09