广西栗木矿田流体包裹体研究

广西栗木矿田流体包裹体研究

0成矿流体研究广西李木-广西锡矿历史悠久，是华南重要的耀锡矿之一。几十年来,先后开展过不同目的、不同性质、不同程度的地质工作及相关科研工作。前人对于此矿区的研究主要集中在构造、地层等控矿因素、矿床地球化学特征和矿床成因等方面,而成矿流体相关的研究相对较少。本文主要是对该区所采集样品中的流体包裹体进行了测温和相关研究,得出有用信息,为探讨矿床成因提供新的依据。1身份标志的锡灰矿田广西栗木铌钽钨锡多金属矿区位于恭城瑶族自治县城北偏东37km。包括老虎头、水溪庙、金竹源三个大中型矿床及牛栏岭、香坛岭、狮子岭等中小型矿床(见区域地质图1)。栗木铌钽钨锡多金属矿床是南岭有色和稀有金属成矿带的重要组成部分,上世纪50～60年代主要开采花岗岩体内外接触带的脉状锡钨矿床及次生砂锡矿床,60～70年代广西有色勘探公司在本区先后探明了老虎头、水溪庙、金竹源花岗岩型锡钨钽铌矿床。栗木矿田位于桂东北坳陷北东段,北邻桂北台隆,处于灌阳-富川褶断带中部,恭城复式向斜的北端扬起部位。区内地层主要有寒武系的轻变质砂岩、板岩、粉砂岩、页岩等,泥盆系的底砾岩、砂岩、页岩、灰岩、白云质灰岩、鲕状灰岩、扁豆状灰岩、硅质岩和石炭系的灰岩(含燧石)、硅质岩、泥质灰岩、粉砂岩、砂岩等。栗木矿田主干构造线为SN向、EW向褶皱和断裂组成的基本构造格架,其次为NE、NW和NNE向断裂。其中近SN向展布的恭城-栗木断裂为主要的控岩控矿断裂。SN向断裂受EW向断裂切割,构成特殊的“廿”字形构造。栗木矿田花岗岩呈岩株状产出,其分布严格受构造控制。岩体地表出露面积1.5km2,产于SN向、NE向断裂的复合部位。据钻孔资料显示,深部侧隐岩体的面积为8km2左右。栗木花岗岩体可分为三个阶段:第一阶段细粒似斑状含锂白云母花岗岩,目前尚未发现具工业要求的金属矿化;第二阶段中粗粒含锂白云母花岗岩,以钨矿化为主,伴有锡;第三阶段中细粒含锂云母钠长石花岗岩,以锡、钽、铌矿化为主,伴有钨。花岗岩型锡矿的形成与晚阶段侵入第三阶段花岗岩密切相关。2金属矿床类型目前,矿区内发现具有工业意义的内生金属矿床有:花岗岩型锡铌钽矿床、石英脉型钨锡矿床、长石石英脉型锡钨矿床和花岗伟晶岩脉型钽铌矿床等四种类型。(1)矿床及矿床成矿栗木矿区目前已发现4处蚀变花岗岩型锡铌钽矿床,老虎头表露矿床、水溪庙隐伏矿床、金竹源隐伏矿床和狮子岭隐伏矿床。最近,覃宗光等(2011)新发现的鱼菜矿床也是属于花岗岩型锡铌钽矿床。这些矿床都赋存在第三阶段花岗岩边缘隆起或隐伏于地下向围岩凸起部位,其矿化钠长石化和云英岩化有关。锡矿体平均厚度为12～18.7m,平均品位为0.26%～0.339%。(2)牛墙岭岩体矿脉矿区内该类型矿床具工业意义的仅见于牛栏岭、香坛岭两区,矿体赋存于第二阶段花岗岩内接触带。牛栏岭在栗木岩体西南边缘,香坛岭在岩体东南侧,矿脉约有60条,单脉厚0.3～1m,延伸60～80m,走向近南北,倾向东,倾角陡(70°～75°)。脉体尖灭再现、分支复合。矿体随岩体向南侧伏而延深,矿体延长、延深短浅;矿化以钨为主,锡次之,且上富下贫、南富北贫特点。(3)张性裂隙与近双向张性裂隙分布于水溪庙、三个黄牛,含矿脉体产于第三阶段花岗岩凸起外带的灰岩、大理岩中,严格受近南北向压扭性构造裂隙和近东西向张性裂隙制约。矿化以锡为主,钨次之,具上富下贫、南富北贫特点。(4)矿床产出的大理岩分布在水溪庙,矿体产于燕山早期第三阶段铁锂云母(或锂云母)钠长石花岗岩脊部外接触带的上泥盆统融县组灰岩、大理岩构造裂隙中,呈脉状产出。水溪庙锡钨铌钽矿床属岩浆演化晚期岩浆分异交代型矿床。栗木矿区的金属矿物主要为锡石、铌钽锰矿,其次有细晶石、钽金红石、黑钨矿、黝锡矿、胶态锡石、毒砂、黄铁矿、磁黄铁矿等。脉石矿物主要有石英、钠长石、锂云母、黄玉、微斜长石、萤石以及氟磷锰矿、绢云母、碳酸盐等。3采用sg400型冷台本次研究的样品分别采自香粉厂矿床、金竹源矿床、老虎头和牛栏岭矿床,具体采样位置和样品岩性描述见表1。包裹体的测试是在桂林矿产地质研究院完成,测试仪器为英国的LinkamTHMSG600型冷热台,测温范围为-196～+600℃。均一法测定均一温度,冷冻法测定冰点,具体测试方法和原理参见卢焕章等(2004)。样品中气-液两相包裹体为NaCl-H2O体系,由冷热台测定获得冰点和均一温度,包裹体密度是利用Bischoff(1991)NaCl-H2O体系T-ρ相图求得(见图5,虚框内为求密度值参考范围),包裹体盐度则是通过Hall等(1988)的NaCl-H2O体系盐度-冰点公式w=0.00+1.78Tm-0.0442T2mm2+0.000557T3mm3(w为NaCl的质量分数,Tm为冰点温度)获得。3.1测试结果本次研究共5个测试样品,共测得流体包裹体数据104组。所测流体包裹体参数变化范围及平均值见表1。3.2成矿温度的测量方法测试的包裹体均为石英中的原生包裹体,包裹体与石英晶体为同期生长,其均一温度与石英的结晶温度相近,且石英与栗木钨锡矿成矿关系密切,故所测温度可作为推测该矿床成矿温度的依据。3.2.1液体包裹体分布LM1:石英中液体包裹体发育。包裹体类型有纯液体和液体包裹体,并以前者为主。纯液体包裹体多呈面状、线状分布,形态多为扁圆状、柱状及不规则状等,大小多为3～8μm,少量小于3μm。液体包裹体多呈线状、面状分布,少量呈零星分布,形态多为柱状、扁圆状,少量呈不规则状,个别呈负晶形,大小多为4～10μm,其气相比多为5～10%,少量为15%。LM2-2:石英中液体包裹体发育。包裹体类型有纯液体和液体包裹体,并以前者为主。纯液体包裹体多呈面状、线状分布,形态多为扁圆状、柱状及不规则状等,大小多为3～7μm,少量小于3μm。液体包裹体多呈线状、面状分布,少量呈零星分布,形态多为柱状、扁圆状,少量呈不规则状,包裹体个体大多较细小,大小多为4～8μm,少量为10～12μm,其气相比多为5～10%,少量为15～20%。3.2.2液体包裹体形态LM4-2:石英中液体包裹体发育。包裹体类型有纯液体和液体包裹体,并以前者为主。纯液体包裹体多呈面状分布,形态多为扁圆状,少量呈柱状及不规则状等,大小多为3～7μm,少量小于3μm。液体包裹体含量较少,多呈零星分布,形态多为柱状、扁圆状及不规则状,包裹体个体大多较细小,大小多为4～8μm,个别为10μm,其气相比多为5～10%。3.2.3体为面状分布LM6-1:石英中液体包裹体发育。包裹体类型有纯液体和液体包裹体,并以前者为主。纯液体包裹体多呈面状分布,形态多为扁圆状,柱状及不规则状等,大小多为3～7μm,少量小于3μm。液体包裹体含量较少,多呈零星分布,少量呈面状分布,形态多为柱状、扁圆状,少量呈不规则状,包裹体个体细小,大小多为4～8μm,少量为10～12μm,其气相比多为5～10%,个别达到15%。3.2.4液体包裹体形态LM8-6:石英中液体包裹体发育。包裹体类型有纯液体和液体包裹体,并以前者为主。纯液体包裹体多呈面状分布,少量呈零星状分布,形态多为扁圆状,柱状及不规则状等,大小多为3～8μm,少量小于3μm。液体包裹体含量极少,呈零星分布,形态多为柱状、扁圆状及不规则状,包裹体个体细小,大小多为4～8μm,个别为10μm,其气相比多为5～10%。4测试结果的讨论4.1u3000定型剂,即lm4-2及lm8-6-10.2;n由表1可知:香粉厂矿床:LM1均一温度130～259℃,均值205℃;盐度wt%NaCl2.3%～4.7%,均值4.3%;密度0.821～0.910g/cm3,均值0.873g/cm3。LM2-2均一温度136～284℃,均值202℃;盐度wt%NaCl5.0%～10.1%,均值6.78%;密度0.880～0.944g/cm3,均值0.899g/cm3。老虎头矿床:LM4-2均一温度106～218℃,均值168℃;盐度wt%NaCl5.3%～8.5%,均值6.50%;密度0.880～0.988g/cm3,均值0.934g/cm3。牛栏岭矿床:LM6-1均一温度129～232℃,均值187℃;盐度wt%NaCl1.8%～8.4%,均值5.03%;密度0.880～0.978g/cm3,均值0.919g/cm3。金竹源矿床:LM8-6均一温度131～284℃,均值178℃;盐度wt%NaCl3.1%～7.3%,均值5.54%;密度0.797～0.960g/cm3,均值0.913g/cm3。4.2温度和盐度之间的关系由流体包裹体均一温度与盐度关系图(见图2)可以看出,香粉厂矿床的LM1、LM2-2的均一温度与盐度之间规律不明显。老虎头矿床的均一温度和盐度之间大致成正相关。牛栏岭矿床和金竹源矿床的均一温度和盐度之间的规律不明显。从流体包裹体的密度与均一温度关系图(见图3)可以看出,栗木矿区的香粉厂矿床、老虎头矿床、牛栏岭矿床及金竹源矿床流体包裹体的密度与均一温度成明显的负相关关系,即包裹体的均一温度越高,流体的密度越小。流体包裹体密度与盐度关系图(见图4),从图中我们可以看出,香粉厂矿床、老虎头矿床、牛栏岭矿床和金竹源矿床流体包裹体的密度与盐度的关系都不甚明显。4.3成矿深度的计算成矿深度是成矿作用的重要研究内容,成矿深度对隐伏矿体的找矿工作具有较好的指导意义。国内外主要是通过测量矿物包裹体的压力并经过平均静岩压力梯度换算求出来的成矿深度。根据邵洁涟经验法:T0(初始温度)=374+920×N(成矿溶液的盐度)(℃)P0(初始压力)=219+2620×N(成矿溶液的盐度)(105Pa)P1(成矿压力)=P0×T1(矿区实测成矿温度)/T0(105Pa)孙丰月等对断裂带内流体的数据进行了分段拟合,得出了流体压力和深度之间的关系式:当测得的流体压力小于40MPa时,用静水压力梯度(10MPa/km)来计算,即H=P/10当测得的流体压力为40～220MPa时,H=0.0868/(1/P+0.00388)+2当测得的流体压力为220～370MPa时H=11+e(P-221.95)/79.057当测得的流体压力大于370MPa时H=0.0331385×P+4.19898上边各式中,P为成矿压力(MPa),H为成矿深度(km)。依据上述关系式可以计算出成矿深度。由上面经验公式计算得(见表2):香粉厂矿床LM1的成矿压力为42.27～64.56MPa,平均为54.93MPa,成矿深度为5.15～6.48km,平均为5.92km;LM2-2成矿压力为41.33～69.73MPa,平均为55.68MPa,成矿深度为5.09～6.76km,平均为5.96km;老虎头矿床LM4-2成矿压力为32.16～58.85MPa,平均为46.73MPa,成矿深度为4.48～6.16km,平均为5.42km;牛栏岭矿床LM6-1成矿压力为34.10～63.59MPa,平均为46.00MPa,成矿深度为4.61～6.43km,平均为5.37km;金竹源矿床成矿压力为37.34～76.67MPa,平均为48.42MPa,成矿深度为4.83～7.13km,平均为5.51km;水溪庙的成矿压力为47.42MPa,成矿深度为5.48km。。4.4流体密度体系流体包裹体研究是探讨成矿流体性质、成矿物理化学条件和成矿作用演化历史的重要方法之一。广西栗木矿田香粉厂矿床、老虎头矿床、牛栏岭矿床、金竹源矿床以及水溪庙矿床流体包裹体的均一温度为106～284℃,盐度为1.8～10.1wt%NaCl(见图6),该研究区的五个锡多金属矿床的成矿流体属于中-低温(平均186.7℃)、低盐度(平均5.36wt%NaCl)体系。流体密度变化范围在0.979～0.988g/cm3之间,属于中等密度流体。成矿压力范围为32.16～76.67MPa,成矿深度介于4.48～7.13km之间,根据波卡洛夫的研究,该矿床形成于中深成矿环境,这与张德会等所统计的大多数矽卡岩型矿床的成矿深度一致。栗木矿田内均为浅色含锡花岗岩,沿南北向与东西向断裂活动的交汇或迭加的部位侵入,花岗岩体的侵入为该区的铌钽钨锡多金属矿体的形成提供了物质来源和动力来源。夏卫华等(1984)在与锡钽铌矿化有关的花岗岩石英和早期黄玉中,发现熔浆晶质及半玻质包裹体,其始熔温度为540～650℃,均一温度900～700℃,该均一温度可代表重熔花岗岩浆开始结晶或结晶前的温度。林德松等(1987)研究表明,栗木矿田的成矿温度分两个阶段:早期高中温阶段,温度为440～230℃;晚期中低温阶段,温度为260～90℃。锡矿花岗岩中上述两个阶段包裹体的共存,表明矿液应有两次相对独立的活动。该区晚期中低温包裹体非常发育,早期高温包裹体发育相对较差。显然,本次研究对香粉厂矿床、老虎头矿床、牛栏岭矿床、金竹源矿床以及水溪庙矿床流体包裹体均一温度的测试结果属于晚期中低温阶段。5流体包裹体及密度体系栗木矿田香粉厂矿床、老虎头矿床、牛栏岭矿床、金竹源矿床以及水溪庙矿床的原生流体包裹体主要为纯液相包裹体,其次为气液两相包裹体。香粉厂矿床:均一温度130～284℃,均值203.5℃;盐度wt%NaCl2.3%～10.1%,均值5.54%;密度0.821～0.944g/cm3,均值0.886g/cm3;成矿压力为41.33～69.73MPa,平均为55.31MPa,成矿深度为5.09