内蒙古撰山子金矿床流体包裹体特征与矿床成因

doi:10.13745/j.esf.sf.2020.6.30

地学前缘 ›› 2021, Vol. 28 ›› Issue (2): 320-332.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.30

内蒙古撰山子金矿床流体包裹体特征与矿床成因

欧阳鑫¹^,²(), 章永梅¹^,³^,⁴^,^*(), 顾雪祥¹^,⁴, 刘丽¹, 王路智¹, 高丽晔¹

1.中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院, 北京 100083
2.中国自然资源经济研究院, 北京 101149
3.南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室, 江苏南京 210046
4.中国地质大学(北京) 地质过程与矿产资源国家重点实验室, 北京 100083

收稿日期:2019-02-24 修回日期:2019-06-12 出版日期:2021-03-25 发布日期:2021-04-03
通讯作者: 章永梅
作者简介:欧阳鑫(1994—),男,硕士,研究实习员,矿物学、岩石学、矿床学专业,主要从事矿床学、自然资源标准化研究。E-mail: ouyangxin@cugb.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金项目(41572062);中国地质调查局项目“东北内蒙古沿边及特殊地区地质矿产调查”(DD20160078);国家重点研发计划“深地资源勘查开采”课题(2018YFC0604003);原中国人民武警黄金部队科研项目(内蒙古敖汉地区典型金矿床成矿规律与找矿方向研究);中央高校基本科研业务费专项资金项目(2652017226)

Characteristics of fluid inclusions in and metallogensis of the Zhuanshanzi gold deposit in Inner Mongolia

OUYANG Xin¹^,²(), ZHANG Yongmei¹^,³^,⁴^,^*(), GU Xuexiang¹^,⁴, LIU Li¹, WANG Luzhi¹, GAO Liye¹

1. School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China
2. China Academy of Natural Resources and Economics, Beijing 101149, China
3. State Key Laboratory for Mineral Deposits Research, Nanjing University, Nanjing 210046, China
4. State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China

Received:2019-02-24 Revised:2019-06-12 Online:2021-03-25 Published:2021-04-03
Contact: ZHANG Yongmei

摘要/Abstract

摘要：

撰山子金矿床位于内蒙古台隆东段北缘华北克拉通与兴蒙造山带的结合部位。矿体赋存于下二叠统于家北沟组灰岩、中二叠世流纹岩和中三叠世花岗斑岩中,被晚三叠世闪长岩所截切。本文在查明矿床地质特征的基础上,对各成矿阶段热液矿物中的流体包裹体开展研究,查明了矿床成矿流体性质、演化特征及其与金成矿的关系。成矿阶段按从早到晚的顺序可分为石英-黄铁矿、石英-硫化物和石英-萤石-方解石阶段。流体包裹体岩相学和激光拉曼实验表明,热液矿物中原生包裹体可分为气液两相水型包裹体(Ⅰ型)、二氧化碳水三相型包裹体(Ⅱ型)、含子矿物三相型包裹体(Ⅲ型)、纯气相二氧化碳型包裹体(Ⅳ型)、纯气相水型包裹体(Ⅴ型)和纯液相水型包裹体(Ⅵ型)6种类型。成矿流体的温度和盐度从早阶段至晚阶段逐渐降低。成矿流体为中高温、中低和高盐度、中低密度的CO₂-NaCl-H₂O体系。主成矿阶段气液两相盐水和CO₂-H₂O三相包裹体限定的成矿压力范围分别为15.7~28.6、59.0~88.7 MPa,整体成矿深度范围在1.6~3.3 km之间。综合分析认为,撰山子金矿床在成矿过程中发生了流体不混溶(沸腾)作用,矿床的形成与中三叠世—晚三叠世华北板块和西伯利亚板块碰撞拼合引起的岩浆活动密切相关,是区内典型的中高温岩浆热液矿床。

关键词: 流体包裹体, 流体不混溶, 撰山子金矿床, 内蒙古

Abstract:

The Zhuanshanzi gold deposit is located on the northern margin of the eastern section of the Inner Mongolia Plateau, in the boundary area between the North China Craton and the Xingmeng orogenic belt. Its ore-bodies are hosted in the Lower Permian limestone (Yujiabeigou Formation), Middle Permian rhyolite and Middle Triassic granite-porphyry, intercalated by Late Triassic diorite. Based on the studies of fluid inclusions in hydrothermal minerals in various mineralization stages of the Zhuanshanzi gold deposit, we discuss in this paper the property and evolution of ore-forming fluids in the deposit. The ore-forming process can be divided into three metallogenic stages: quartz-pyrite, quartz-sulfide, and quartz-calcite-fluorite mineralization stages. Petrographic observation indicates fluid inclusions within the deposit can be divided into six types: biphasic vapor-aqueous, multiphasic CO₂-H₂O, daughter mineral-bearing multiphasic, monophasic CO₂, monophasic vapor, and monophasic liquid inclusions. The temperature and salinity of the ore-forming fluids showed a decreasing trend from the first to the last metallogenic stage. The ore-forming fluid system is a CO₂-NaCl-H₂O system characterized by medium high temperature, medium low to high salinity and medium low density. In the main ore-forming stage, the ranges of hydrostatic pressures within the biphasic vapor-aqueous salt water system and triphasic CO₂-H₂O inclusions were 15.7-28.6 MPa and 59.0-88.7 MPa, respectively, and the ore-forming depth ranged between 1.6 and 3.3 km. It is considered that the immiscible (boiling) effect of the ore-forming fluid is the main mechanism of mineral precipitation, and the deposit is closely related to the magmatic activity caused by the collision between the North China and Siberian plates from the Middle to Late Triassic. The Zhuanshanzi gold deposit is a typical medium high temperature magmatic hydrothermal deposit in Inner Mongolia.

Key words: fluid inclusion, fluid immiscibility, Zhuanshanzi gold deposit, Inner Mongolia

中图分类号:

P618.51
P611

欧阳鑫, 章永梅, 顾雪祥, 刘丽, 王路智, 高丽晔. 内蒙古撰山子金矿床流体包裹体特征与矿床成因[J]. 地学前缘, 2021, 28(2): 320-332.

OUYANG Xin, ZHANG Yongmei, GU Xuexiang, LIU Li, WANG Luzhi, GAO Liye. Characteristics of fluid inclusions in and metallogensis of the Zhuanshanzi gold deposit in Inner Mongolia[J]. Earth Science Frontiers, 2021, 28(2): 320-332.

图/表 10

图1 中国东部区域和赤峰—朝阳区域地质简图(a据文献[11]修改;b据文献[14])

Fig.1 Simplified geological map of (a) eastern China (modified after [11]) and (b) the Chifeng-Chaoyang area (adapted from [14])

图2 撰山子金矿床地质简图(据文献[16]修改)

Fig.2 Simplified geological map of the Zhuanshanzi gold deposit. Modified after [16].

图3 撰山子金矿床27号矿脉勘探线剖面图(据文献[10]修改)

Fig.3 Cross section of No.27 mineral vein prospecting line of the Zhuanshanzi gold deposit. Modified after [10].

图4 撰山子金矿床典型岩石与矿石特征 a—矿区出露的中二叠世赋矿流纹岩;b—矿区出露的中三叠世赋矿花岗斑岩;c—晚三叠世闪长岩截切主成矿阶段矿脉;d—Ⅰ阶段石英细脉被Ⅱ阶段石英细脉穿切;e—Ⅱ阶段石英细脉被Ⅲ阶段萤石脉穿切;f—Ⅱ阶段硫化物脉被Ⅲ阶段方解石脉穿切;g—石英-硫化物型矿石,可见Ⅰ阶段乳白色石英脉被Ⅱ阶段烟灰色石英细脉沿裂隙交代;h—石英-黄铁矿型矿石,存在绿帘石化蚀变;i—Ⅰ阶段石英角砾被晚阶段形成的矿物胶结;j—梳状构造,可见梳状构造裂隙中有Ⅲ阶段的方解石细脉充填;k—晶洞状构造;l—团块状构造。Py—黄铁矿;Gn—方铅矿;Ccp—黄铜矿;Q—石英;Ep—绿帘石;Fl—萤石。

Fig.4 Characteristics of typical rocks and ores in the Zhuanshanzi gold deposit

图5 撰山子金矿床典型矿石结构与矿物共生组合 a—自形黄铁矿;b—自形-半自形黄铁矿;c—自形方铅矿;d—矿物(黄铁矿、闪锌矿)之间出现港湾状交代结构;e—矿物(黄铁矿、方铅矿)之间出现楔状交代结构;f—矿物(黄铁矿、黄铜矿)之间出现交代结构;g—矿物(黄铜矿、方铅矿)之间出现共结边结构;h—乳滴状黄铜矿;i—矿物(黄铜矿、闪锌矿)之间出现共结边结构。Py—黄铁矿;Au—自然金;Ccp—黄铜矿;Gn—方铅矿;Sp—闪锌矿;均为单偏光条件下拍摄。

Fig.5 Typical ore texture and mineral assemblage in the Zhuanshanzi gold deposit

图6 撰山子金矿床矿化阶段和矿物生成顺序图解

Fig.6 Diagram of mineralization stages and mineral formation sequences of the Zhuanshanzi gold deposit

图7 撰山子金矿床典型流体包裹体照片 a—富液相水型包裹体(Ⅰ-a型);b—富气相水型包裹体(Ⅰ-b型);c—3种类型(Ⅰ、Ⅴ、Ⅵ型)的包裹体存在于同一个视域内;d—3种类型(Ⅰ、Ⅴ、Ⅵ型)的包裹体存在于同一个视域内;e—2种类型(Ⅰ、Ⅳ型)的包裹体存在于同一个视域内;f—2种类型(Ⅰ、Ⅱ型)包裹体存在于同一个视域内;g—3种类型(Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ型)的包裹体存在于同一个视域内;h—3种类型(Ⅰ、Ⅴ、Ⅵ型)的包裹体存在于同一个视域内; i—两种类型(Ⅰ-a、Ⅰ-b型)的包裹体存在于同一个视域内;j—2种类型(Ⅰ、Ⅲ型)的包裹体存在于同一个视域内;k—2种类型(Ⅰ-a、Ⅰ-b型)的包裹体存在于同一个视域内,且均一温度相近;l—2种类型(Ⅰ-a、Ⅱ型)的包裹体存在于同一个视域内,且均一温度相近。 L H 2 O—液体相的水; V H 2 O—气体相的水; L C O 2—液体相的二氧化碳; V C O 2—气体相的二氧化碳;H—石盐子矿物。

Fig.7 Photomicrographs of typical fluid inclusions in the Zhuanshanzi gold deposit

表1 撰山子金矿床流体包裹体的均一温度与盐度

Table 1 Homogenization temperature and salinity of fluid inclusions in the Zhuanshanzi gold deposit

图8 撰山子金矿床流体包裹体均一温度(a)、盐度(b)、密度(c)和压力(d)频数直方图

Fig.8 Histograms of homogenization temperature (a), salinity (b), density (c), and pressure (d) of fluid inclusions in the Zhuanshanzi gold deposit

图9 撰山子金矿床流体包裹体激光拉曼光谱 a—Ⅰ阶段石英(Q)中Ⅰ型包裹体气相成分主要为水;b—Ⅱ阶段石英(Q)中Ⅱ型包裹体气相成分主要为二氧化碳和水;c—Ⅱ阶段石英(Q)中Ⅱ型包裹体气相成分主要为二氧化碳和水;d—Ⅱ阶段石英(Q)中Ⅱ型包裹体气相成分主要为二氧化碳和水。

Fig.9 Laser Raman spectrum of fluid inclusions in the Zhuanshanzi gold deposit

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