成矿流体来源

成矿流体是矿床, 尤其是热液矿床形成时最主要的含矿介质, 在矿质的活化、迁移和沉淀过程中起着极其重要的作用。 然而, 有关热液流体的来源、流体中矿质携带的方式以及热液流体本身复杂的物理化学状态等都存在较多争论。 因此, 热液流体的来源对于深入了解成矿作用机制, 研究矿床成因, 总结成矿规律等具有十分重要的意义。 一般认为, 氢氧同位素用于推断热液流体来源及路径被证明是极有效的。
根据前文的氢氧同位素分析结果, 春都矿区成矿流体主要来自原始岩浆水, 其次还有大气降水的混入。 由此可知, 当岩浆上侵至浅处时, 随着富H2O以及成矿元素的岩浆周围压力的降低, 逐渐有成矿流体析出, 在此过程中也会有从地表下渗的大气降水的混入,形成多源成矿流体。

以上流体包裹体研究结果指示，沉积盆地的演化及其伴生的盆地热卤水可能在黑色岩系Ni-Mo-PGE矿的成矿过程中起到重要的作用。新元古代到早寒武世，位于华南克拉通南缘的加里东冒地槽接受了巨厚的细粒碎屑岩和碳酸盐岩等沉积物，其中＞300℃的中高盐度CaCl2-NaCl-H2O体系的还原性盆地热卤水在不断增厚的上覆沉积物挤压下，顺地层侧向迁移，并吸取地层中的Ni、Mo、V和PGE等成矿元素，由此形成的成矿热卤水沿断裂上升，与相对低盐度的NaCl-H2O体系正常海水混合。流体混合作用导致成矿流体物理化学条件的改变，两种不同性质流体的混合有利于Ni、Mo、V和PGE等成矿元素沉淀，最后在早寒武世（541.3±16Ma）形成黑色岩系铂多金属（毛景文等，2001）。在该矿层下伏磷块岩中常见的近乎垂直切割地层的碳酸盐石英网脉可能代表了盆地热卤水上升的通道。在铂多金属矿形成之后，由于后期构造作用的影响，在矿层之上局部形成了后期碳酸盐石英脉。

一、氢氧同位素特征

中新元古界碳酸盐岩型金矿已获得的6件矿石中石英及方解石的氧同位素为：δ¹⁸O＝18.1‰～26.6‰，石英及方解石包裹体的氢同位素为：δD=-62.7‰～－84‰（表5-6）。根据Clayton（1972）给定的分馏方程1000lnα_硅－水＝3.38×10⁶t^-2-3.4，成矿温度取260℃（王郁等，1997），经换算得出成矿流体的δ¹⁸O_H2O值为9.52‰～17.95‰。在氢氧同位素图上（图5-1），本类金矿6件样品均落在变质水和岩浆水区的右下角的区域，这表明成矿流体既不是典型的岩浆水、也不是变质水，而是一种多来源的混合水。为对比起见，我们分析了研究区内位于萧营子花岗岩体内的含金石英脉中石英的氢氧同位素组成（见表5-6中样品99J20，99J22），有意义的是在氢氧同位素图上，该两个样品均落在了岩浆水区，与上述MCD型金矿氢氧同位素组成明显不同。

图5-1　δ¹⁸O_H2O－δD_H2O图解

图中样品序号同表5-6

表5-6　金矿石中氢、氧同位素组成

注：序号4～6的样品据王郁等（1997）；其他样品为中国地质科学院矿产资源研究所测试。

考虑到研究区分布有较多中生代侵入岩和喷出岩，地层岩石未发生明显变质作用，我们有理由认为成矿流体可能是类似岩浆水的深源流体与大气降水的混合热流体，这种混合热流体很可能是深源流体在向地壳浅部运移过程中与下渗的大气降水相混合而成的。

二、碳氧同位素特征

据王郁等（1997）及本文测定（表5-7），该类金矿中的碳氧同位素特征为δ¹³C（PDB）为－0.291‰～10.3‰，δ¹⁸O（SNOW）为13.974‰～24.170‰。

在δ¹³C－δ¹⁸O图上（图5-2），该类金矿中的3件样品与肖营子花岗岩体中金矿石样品（99J20）一样，均落在岩浆碳酸岩投影区，而金矿化晚期梳状方解石脉样品（99J2）则落在岩浆碳酸岩与沉积碳酸盐岩区的交界部位，说明成矿流体既具岩浆（火山）热液性质，但又具地下循环水的参与，是一种混合流体。

表5-7　金矿石中碳氧同位素组成

注：样品1～3据王郁等（1997）；样品4～5为中国地质科学院矿产资源研究所测试。

图5-2　δ¹³C－δ¹⁸O同位素图解

A—岩浆碳酸岩投影区；B—沉积碳酸盐岩投影区；C—Tayler岩浆碳酸岩区

图中样品序号同表5-7

三、流体包裹体成分

据水泉南沟金矿的流体包裹体资料（表5-8，图5-3）表明，其阳离子成分中K⁺＞Na⁺，K⁺/Na⁺＞1，其均值为3.54。在K－Na-Mg图解上（图5-3（a），主要位于平行于K－Na边分布，尤其靠近K⁺的一边，即阳离子成分以富K⁺-Na⁺，低Mg²⁺-Ca²⁺为特点。阴离子成分在

图解上（图5-3（b），以富Cl^-、

为其特点。总体上，含矿热液为较高盐度（平均10.8%NaCl，王郁等，1997），偏碱性的富含K⁺、Na⁺、Cl^-、

和挥发分H₂O、CO₂、CO等的中温热流体（230～290℃，平均271℃；据王郁等，1997）。

表5-8　矿物包裹体成分

注：由中国地质科学院矿产资源研究所测试。

图5-3　流体包裹体成分图解

（a）K⁺-Na⁺-Mg²⁺图解；

矿石及围岩多为碳酸盐类岩石（白云岩为主），以Ca²⁺、Mg²⁺含量高为特点，而含矿中温热流体以偏碱性富K⁺、Na⁺、Cl^-、

为特点，反映了含矿流体来源于岩浆作用，且金主要以金和Cl^-、

络合物形式迁移的。