青海驼路沟钴矿床流体包裹体及成矿物理化学条件_朱华平

地球科学与环境学报　JournalofEarthSciencesandEnvironment　

No.4Vol.29Dec.2007

青海驼路沟钴矿床流体

包裹体及成矿物理化学条件

朱华平,孙丰月,李碧乐,王　力

1

2

2

2

(1.成都地质矿产研究所,四川成都610082;2.吉林大学地球科学学院,吉林长春130061)

摘要:应用均一法、激光拉曼显微探针法研究驼路沟钴矿床的流体包裹体,发现其包裹体类型多样,以气液两相包裹体和富二氧化碳包裹体为主,测得均一温度为220℃～300℃,众值为275℃,成矿流体形成于中低温环境。通过对其他热力学参数计算,确定出驼路沟钴矿床成矿流体具有中低盐度、低密度、弱还原-还原性的特点。包裹体气、液相成分分析表明其与现代海底热液沉积物的流体成分类似,进一步佐证了驼路沟钴矿床为热水喷流沉积成因。

关键词:流体包裹体;物理化学条件;成矿流体;钴矿床;驼路沟

中图分类号:P618.4　文献标志码:A　文章编号:1672-6561(2007)04-0351-05

FluidInclusionsCharacteristicsandPhysicochemicalConditionofTuolugouCobaltDeposit,Qinghai

ZHUHua-ping1,SUNFeng-yue2,LIBi-le2,WANGLi2

(1.ChengduInstituteofGeologyandMineralResources,Chengdu610082,Sichuan,China;

2.SchoolofEarthSciences,JilinUniversity,Changchun130061,Jilin,China)

Abstract:ThefluidinclusionsofTuolugoucobaltdepositarestudiedbyHomogenizationMethodandLaserRamanMethod.Thesystematicalstudyshowsthatthetypeoffluidinclusionsismultiplicity,mainlyincludingtwotypes:twophaseliquid-vaporinclusionsandabundantCO2inclusions.Thehomogenizationtemperaturesoffluidinclusionsrangesfrom220℃to300℃(frequent275℃),whichindicatesthattheore-formingfluidswereformedunderlow-middletemperaturecondition.Accordingtocalculatingotherthermodynamicparameters,theore-formingfluidsinoresarecharacteristicoflow-middlesalinity,lowdensityandweakdeoxidize-deoxidize.Finally,basedontheanalysisofliquid-vaporphasecompositionsofinclusions,thecompositionsaresimilartosubmarinehydrothermal,anditputsforwardthenewproofaboutthemetallogenyofsubmarinesedimentaryexhalationoforedeposit.

Keywords:fluidinclusions;physicochemicalcondition;ore-formingfluid;cobaltdeposit;Tuolugou

0　引言

驼路沟钴矿床是近年来在东昆仑南带中新发现的一重要钴矿床。朱华平、张德全

[1-2]

先对驼路沟钴矿床的流体包裹体进行系统研究,探讨了矿床的成矿流体性质、成矿物理化学条件,进一步为该矿床的热水喷流成因提供了新的证据。

对该

矿床的研究表明,该矿床的形成主要与海底热水喷流作用有关,后期遭受构造变形改造作用。笔者率

1　矿区地质概况

驼路沟矿地处东昆仑南带中段,南距昆南断裂

　收稿日期:2006-12-19

　基金项目:中国地质调查局项目(20011020002107)　作者简介:朱华平(1979-),男,江西永修人,从事地质矿产勘查及研究。E-mail:zhp791225@yahoo.com.cn

352地球科学与环境学报　　　　　　　　　　　　　　　　　　第29卷

带3km,大地构造单元为东昆仑褶皱系布尔汗布达褶皱区与巴颜喀拉甘孜褶皱系相接触部位(图1)。矿区内出露的地层主要为志留系海相火山-沉积碎屑岩,未见岩浆岩侵入体。赋矿岩石为硅质钠长质岩、绿泥绢云石英片岩、绢云石英片岩,其中热水沉积岩硅质钠长质岩是矿区内最为重要的含矿主岩。矿区蚀变较强,主要为硅化、碳酸盐化、绢云母化、黄铁矿化和钠长石化。

矿区近南北向断裂发育,主要有长征沟、玉女沟、龙泉沟和短沟断裂(图1)。钴矿体断续分布于东至短沟西至长征沟呈近东西向展布的构造蚀变带中。在后期区域动力构造变形作用下,赋矿地层发生了构造置换,地层片理发育,顺片理方向可见大量石英脉和碳酸盐脉(方解石)贯入,广泛的构造置换也使矿体形成“似层非层、似脉非脉”的特点。

矿区内主要矿石矿物有黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、硫钴矿、硫铜钴矿、闪锌矿、毒砂、褐铁矿,脉石矿物有绢云母、石英、钠长石和方解石

等。矿石类型单一,主要为黄铁矿型钴矿石。

2　流体包裹体

驼路沟钴矿区内石英脉、碳酸盐脉发育,其主要由热水沉积岩在后期区域构造作用下形成,且在沉淀过程中捕获了大量流体,其流体与含矿主岩(热水沉积岩)中的流体具有一定继承性,因此能代表热水喷流成矿期流体的性质。笔者在矿区范围内挑选了4件代表性样品作包裹体测试研究(在英国Linkam冷热台上测试)。2.1　流体包裹体类型

经镜下观察,驼路沟钴矿床包裹体绝大部分为原生包裹体,有少量呈线性分布的次生包裹体,直经多小于2μm,后者未加以研究。其原生包裹体大致可分为5种类型:2.1.1　气液包裹体

气液包裹体是该矿床包裹体的主要类型。包裹体形态大多不规则,分布无规律,大小一般为6～20μm,多数为10μm,气液比5%～20%。

1-第四系松散堆积物;2-绢云母石英片岩;3-绢云母绿泥石英片岩;4-绢云母片岩;5-斑点状碳质千枚岩含砾片岩变砂岩;6-石英脉;7-硅质钠长质岩;8-碳酸盐岩脉;9-推测正断层;10-钴矿体

图1　驼路沟矿区地质略图

Fig.1　SimplifiedGeologicMapoftheTulougouOreDistrict

第4期　　　　　　　　　朱华平,等:青海驼路沟钴矿床流体包裹体及成矿物理化学条件353

2.1.2　富二氧化碳包裹体

包裹体直径为6～18μm,形状规则,二氧化碳体积所占整个包裹体体积的65%～95%。2.1.3　二氧化碳包裹体

该类包裹体形态一般为不规则四边形,大小5～25μm,因未能测试包体的均一温度,在本文中未作研究。

2.1.4　含二氧化碳包裹体

二氧化碳体积所占包裹体总体积的40%～85%,包裹体大小为5～18μm,多数为5μm,其形态一般较规则,多为椭圆形、长条形及菱形等。

2.1.5　含二氧化碳三相包裹体

由盐水溶液、液相二氧化碳及气相二氧化碳三相组成,其二氧化碳相所占体积一般为70%～80%,仅有2包体为15%～20%,气相二氧化碳质量分数与液相二氧化碳质量分数比值多为20～40,其发育数量少于其他类型包裹体。

2.2　流体包裹体成分

利用激光拉曼光谱对流体包裹体成分进行了分析(表1、2),结果表明,流体包裹体气相成分以CO2为主,常见气相成分有N2、CO、H2S、H2,且含有一定的CH4和烃类气体。该矿床包裹体的成分分析表明,它与大部分热液区的热液沉积物中流体包裹体的成分十分吻合[3],其主要组分为CO2,还有少量的甲烷、水、氮和其他烃类气体,这也是大多数热水喷流沉积矿床流体成分的共性。

流体包裹体液相成分以H2O为主,含少量CO2、CO、H2S、CH4、N2、C2H4和阴离子CL-、

-HCO3-、SO24。反映钴等成矿物质可能是以氯配合

物和碳酸配合物形式进行迁移,富含CO2、CH4等挥发分流体的沸腾作用可使成矿溶液浓缩、pH值和盐度升高、温度降低而导致矿质结晶沉淀。成矿流体中高的烃类气体含量也反映有机质的存在对驼路沟钴矿床成矿起了重要作用,有机质可能对钴元素的富集有一定的贡献作用。

表1　流体包裹体气相成分

Tab.1　ComparativePercentsofGaseousPhaseCompositionsinFluidInclusions

样品编号DGCM112S-W1

包体类型

ⅢⅡⅣ

DGdb01-5

ⅡⅣ

PDG52-W1

ⅢⅠ

PDG52-B7(1)

ⅢⅤⅠⅡ

H2O7.737.8421.1411.1326.281.3196.2111.8825.4391.1313.60

H22.592.161.690.752.930.900.240.930.770.240.25

CH4—0.301.530.611.010.270.100.770.180.100.19

C2H41.18—1.280.601.59—0.100.270.600.150.13

C2H61.170.361.200.451.300.18—0.070.17—0.05

C3H81.620.730.68—1.340.11—0.180.11—0.06

C6H61.430.280.920.321.97——2.840.100.030.08

N29.4210.706.4211.3211.244.351.955.503.861.224.31

H2S0.690.650.900.911.290.400.100.290.390.110.25

CO4.942.366.913.588.940.970.291.801.430.580.58

wB/%

CO269.5974.6257.3270.3242.0879.701.0173.7466.966.4480.52

　注:Ⅰ为气液两相包裹体;Ⅱ为富CO2包体;Ⅲ为CO2包体;Ⅳ为含CO2三相包体;Ⅴ为含CO2包体;2003年由吉林大学地球科学学院流

体包裹体分析实验室测试

表2　流体包裹体液相成分

Tab.2　ComparativePercentsofLiquidPhaseCompositionsinFluidInclusions

样品编号DGCM112S-W1DGdb01-5PDG52-W1PDG52-B7

包体类型

ⅣⅣⅠⅤⅠⅡ

H2O96.5795.1298.8797.3098.4997.56

CH40.100.180.100.100.100.10

C2H4—0.270.100.100.03—

C2H6———0.11——

C3H8—0.10—0.11——

N20.830.370.440.360.660.84

H2S—0.13—0.120.120.10

CO0.400.75—0.350.290.39

CO21.2.500.131.450.280.92

Cl-0.130.200.101.070.961.16

-HCO3

wB/%

-SO24

0.100.110.101.181.160.84

0.100.140.160.0.860.79

　注:Ⅰ为气液两相包裹体;Ⅱ为富CO2包体;Ⅲ为CO2包体;Ⅳ为含CO2三相包体;Ⅴ为含CO2包体;2003年由吉林大学地球科学学院流

体包裹体分析实验室测试3地球科学与环境学报　　　　　　　　　　　　　　　　　　第29卷

3　成矿物理化学条件

研究通过英国Linkam冷热台测定了流体包裹

体的均一温度和冰点,并根据盐度、冰点关系的实验曲线获得盐度数据,再根据均一温度、流体盐度、

流体密度间关系得出流体密度[4-8],结果见表3。

表3　驼路沟矿床流体包裹体特征

Tab.3　CharacteristicsofFluidInclusionsofTuoluguoDeposit

样品编号DGCM112S-W1DGdb01-5PDG52-B7(1)PDG52-B7(2)

测定矿物石英石英方解石方解石

测试个数

15222630

包裹体类型ⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅣⅠⅢⅣⅤⅠⅡⅢⅤ

均一温度/℃范围177.9～268.2201.5～293.6133.7～314.6134.9～318.5

平均239.7256.2234.9228.3

盐度/%范围0.6～8.43.2～8.92.6～14.12.8～16.4

平均4.46.58.78.7

密度/(g·cm范围0.81～0.950.80～0.930.74～1.020.70～1.02

-3

)

平均0.840.840.880.

注:Ⅰ为气液两相包裹体;Ⅱ为富CO2包体;Ⅲ为CO2包体;Ⅳ为含CO2三相包体;Ⅴ为含CO2包体;2003年由吉林大学地球科学学院流体

包裹体分析实验室测试

3.1　成矿温度

采用LinkamTHMS-600型冷热台分别对石英及方解石中发育的包裹体进行冷冻及均一法测温研

究。包裹体测温结果显示,驼路沟钴矿床成矿流体属NaCl-H2O-CO2体系类型。本次研究共测得均一温度点46个,将所得数据制成直方图(图2)。该图有近似单峰的特征,且均一温度绝大部分(约50%)集中在220℃～300℃(所用的压力都未经压力校正),众值为275℃,平均值为242℃;此外也有几个包裹体的温度点在140℃～160℃呈现小峰值,这可能反映了它们是在远离喷出口所捕获的,热液流体与低温海水发生了一定的混合,所以其温度偏低,表明驼路沟钴矿床成矿流体主要形成于中低温环境。

盐度也会缓慢增大。包裹体密度平均为0.84～0.g/cm3,略低于海水密度。

图3　流体包裹体盐度频次直方图Fig.3　HistogramsofSalinityofFluid

InclusionsofFluidInclusions

3.3　流体气体还原参数值及成矿压力

流体包裹体气体还原参数R能定性地表示成矿溶液的氧化还原性质[9]。经计算驼路沟钴矿床中的R{(NH2+NCH4+NCO+NH2S)/NCO2}为1.02～6.08,表明成矿流体形成于弱还原-还原环境。

根据包裹体中的均一温度、盐度及密度值,按刘斌[7-8]推导的压力估算方程,求得流体压力为(2.8～35.42)×10Pa,众值为14×10Pa,平均为14.14×

图2　流体包裹体均一温度频次直方图Fig.2　HistogramsofHomogenizationTemperature

6

6

10Pa,显示成矿是在压力较低的环境下进行的。

6

3.2　流体盐度与密度

求得流体包裹体w(NaCl)0.6%～13.7%,存

在2个峰,众值分别为3%～7%、12%～13%(图3),表明可能存在2种盐度不同的流体,这与均一温度的2个峰值有着对应的关系。热水喷流沉积成矿流体远离喷出口流动时,随着温度降低,其4　结语

(1)骆路沟矿床的流体包裹体分为5类,分别为气液两相、富二氧化碳、纯二氧化碳、含二氧化碳和含二氧化碳三相包裹体。

(2)流体包裹体的成分以二氧化碳为主,还有少量甲烷、水、氮和其他烃类气体,与SEDEX矿床第4期　　　　　　　　　朱华平,等:青海驼路沟钴矿床流体包裹体及成矿物理化学条件355

及现代海底热液沉积物的流体成分类似,且进一步佐证了驼路沟钴矿床为热水喷流成因。

(3)矿床的成矿流体以中低温、中低盐度、低密度、弱还原-还原性为特点。伴随流体向上运移的演化过程进行,盐度、密度呈上升趋势,温度逐渐下降,而且钴等成矿物质可能是以氯配合物和碳酸配合物形式进行迁移。

(4)矿床的成矿压力低,平均为14.14×106

Pa,成矿温度也较低,平均为242℃,表明这种富含钴等成矿物质的流体是在海底较浅部发生喷发而沉积成矿的。因此,该矿床的找矿勘探工作不易往深部进行。

参考文献:

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