湖北省随县黑龙潭金矿流体包裹体特征及其地质意义.pdf

第 2 期文章编号院 1006-4079 渊2023冤 02-0034-05内蒙古孟营子银多金属矿成矿条件及找矿前景分析我国环境影响评价的研究进展及存在问题2023 年 6 月四川有色金属Sichuan Nonferrous Metals基金项目院 鄂西北地区重要地质事件及其成矿作用-中生代成矿作用袁项目编号院DKY2020-13遥作者简介院 朱小平 渊1964-冤袁 男袁 高级工程师遥 主要从事矿产勘查尧 基础地质调查方面的工作遥随县黑龙潭金矿位于湖北省随县万和镇，区域上属武当-桐柏-大别成矿带的西北段的桐柏成矿带。矿体产于早南华世武当群绿片岩相至绿帘-角闪岩相的变质火山-沉积岩中，构造控矿特征明显，岩层（性）对矿体控制作用不明显，矿床规模属中型。自上世纪80年代以来投入大量的调查、勘查工作，已开采40多年；但在矿床成矿物质来源、成矿流体特征及演化和矿床成因等方面研究程度较低，本文在总结前人研究成果的基础上，对不同阶段矿石流体包裹体进行系统研究，基于此讨论不同成矿阶段成矿流体特征及其演化规律。1 矿床地质特征1.1矿区地质矿区位于黑龙潭倒转背斜和下袁家沟-黑龙潭水库倒转向斜南翼东段，新(城)-黄(陂)断裂带次级断裂上，总体构造线呈北西-南东向，经多期次构造活动，断裂、同斜褶皱发育，矿区地层主要为新元古代南华纪武当岩群、耀岭河组的一套绿片岩-蓝闪石绿湖北省随县黑龙潭金矿流体包裹体特征及其地质意义朱小平，冯久林，朱国谦渊湖北省地质局第八地质大队袁 湖北襄阳441002冤摘 要：黑龙潭金矿是湖北省内达到中型规模的老矿山，金矿开采始于上世纪80年代。矿床属岩浆热液型金矿，热液阶段包括黄铁矿-绢云母-石英阶段、石英-多金属硫化物阶段、方解石-石英-多金属硫化物阶段.流体包裹体分为含CO2水溶液流体（C型）、富CO2流体包裹体（PC型）和水溶液流体包裹体（W型）。流体包裹体均一温度148益耀210益，盐度4.1耀11.4wt.%NaCl equiv，成矿流体来源与深部壳幔熔融的岩浆热液密切相关，成矿过程中有变质水、大气降水混入。关键词：黑龙潭金矿；流体包裹体；成矿流体；随县中图分类号：P618文献标志码：AThe Characteristics and Geological Significance of Fluid Inclusions in Heilongtan Gold Depositx inSuixian County,Hubei ProvinceZHU Xiaoping,FENG Jiulin,ZHU Guoqian渊The 8th Geological Brigade of Hubei Provincial Bureau of Geology,Xiangyang441002,China冤Abstract:Heilongtan gold mine is a medium-sized old mine in Hubei Province,gold mining begans in the 1980s.This deposit belongs to magmatic hydrothermal gold deposit,hydrothermal stage includes pyrite-sericite-quartzstage,quartz-polymetallic sulfide stage,calcite-quartz-polymetallic sulfide stage.Fluid inclusions are dividedinto CO2-containing aqueous solution fluid(type C),CO2-rich fluid inclusion(type PC)and aqueous solution fluidinclusion(type W).Fluid inclusion homogenization temperature 148益210益,salinity 4.111.4 wt.%NaCl equiv,the source of ore-forming fluid is closely related to the magmatic hydrothermal fluid of deep crust and mantlemelting,metamorphic water and atmospheric precipitation are mixed in the mineralization process.Key words:Heilongtan gold mine;fluid inclusions;ore-forming fluid;Suixian County窑34窑第 2 期湖北省随县黑龙潭金矿流体包裹体特征及其地质意义片岩相、绿帘-角闪岩相的变质火山-沉积岩，局部发育有震旦纪陡山沱组白云石英片岩等。矿区内未见岩浆岩出露，局部见有新元古代的变基性岩脉和中生代的花岗岩脉、长英质岩脉、煌斑岩脉和方解石脉等脉岩。1.2 矿体地质特征黑龙潭金矿矿体多呈似层状、透镜体状、脉状和少量不规则状产出于NW-NWW向断裂带中，具膨胀、分支复合等现象，由地表向深部多由陡变缓。矿体走向290毅320毅，倾向南西，倾角20毅45毅，多数矿体向北西侧伏，与顶、底板产状近基本一致或小角度相交，单个矿体规模总体较小；矿体大多赋存于与片理相交或近平行的裂隙或裂隙带中，在走向、倾向及垂向上均具等距性斜列分布的规律。黑龙潭金矿可划分为：蚀变岩型矿石、蚀变碎裂岩型矿石、石英-多金属硫化物脉型矿石三个主要的矿石自然类型，不同自然类型矿石中Au、Ag含量有明显差异，其中蚀变碎裂岩型矿石中Au、Ag含量最高，其次为多金属硫化物石英脉型矿石，蚀变岩型矿石中Au、Ag含量最低。金矿石、银矿石和银金矿石等为黑龙潭金矿的主要工业类型。矿区内围岩蚀变主要发育于断裂带中，主要有硅化（石英岩化）、绢云母化、黄铁矿化（褐铁矿化）、钾长石化、黄钾铁矾化等围岩蚀变类型。硅化、绢云母化、黄铁矿化（褐铁矿化）常相伴产出，构成黄铁绢英岩化，与Au、Ag矿化关系密切，钾化主要出现在黄铁绢英岩中；碳酸盐化（主要包括方解石和铁白云石）为晚期的主要蚀变类型。矿区围岩蚀变总的特点是：蚀变体主要分布在韧-脆性剪切强应变地段与矿化相应部位，并且靠近围岩接触部分蚀变性强，中间部分弱。围岩蚀变类型和强度和矿区内Au、Ag矿化程度具明显的关系。2 成矿阶段在对黑龙潭金矿野外解剖、室内研究的基础上，将黑龙潭金矿的成矿过程划分为三个阶段，详述如下。黄铁绢英岩阶段（早阶段）：形成少量中细粒半自形-他形的浸染状黄铁矿、绢云母和乳白色半自形-他形石英的矿物组合，见有极少量的磁铁矿等矿物，有弱的金矿化。石英-多金属硫化物阶段（主成矿阶段）：形成石英与多金属硫化物的矿物组合，石英多呈白色-烟灰色，多金属硫化物主要为黄铁矿，次要为黄铜矿、闪锌矿、方铅矿和黝铜矿等；见石英-硫化物脉穿插早阶段的黄铁绢英岩或包围早阶段的破碎角砾形成角砾状构造，金矿化主要形成阶段。方解石-石英-多金属硫化物阶段（晚阶段）：形成方解石与石英、多金属硫化物（主要有黄铁矿、方铅矿，还有较少的黄铜矿、闪锌矿、黝铜矿）的矿物组合，见少量铁白云石、重晶石矿物等，未见金矿化，矿区内方解石-石英-多金属硫化物脉局部切割早期的石英-多金属硫化物矿脉。3 流体包裹体本次测试样品采自黑龙潭金矿不同成矿阶段的16件矿石(图1)，其中弱矿化早阶段5件，主成矿阶段8件，无矿化晚阶段3件。流体包裹体显微测温在中国地质大学(武汉)紧缺矿产资源勘查协同创新中心使用英国LinkamTHMS600型冷热台（温度控制范围为-200+600）进行流体包裹体显微测温。单个包裹体成份分析在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室使用RenishawRM-1000型激光拉曼光谱仪（光源为514.5nm氩离子激光器，狭缝为25m，计数时间30s，扫描范围为12003800cm-1）完成。3.1 流体包裹体类型及特征依据陈衍景等咱1暂的流体包裹体分类方法，黑龙潭金矿流体包裹体主要划分为：含CO2水溶液流体包裹体（C型）、富CO2流体包裹体（PC型）和水溶液流体包裹体（W型）等三种类型（图1）。含CO2水溶液流体包裹体（C型）：大量见于前两个阶段，主要类型有两相（LH2O+LCO2）或三相（LH2O+LCO2+VCO2）CO2-H2O流体包裹体（CO2相小于40vol.%），其中后者居多（图1a、图1c），多呈椭圆形或长条形等，在镜下可以看到“双眼皮”咱2暂的现象。富CO2流体包裹体（PC型）：主要见于早阶段及窑35窑第 2 期湖北省随县黑龙潭金矿流体包裹体特征及其地质意义主成矿阶段，但数量较少，主要有纯CO2流体包裹体和CO2占50vol.%以上的CO2-H2O流体包裹体（图1b），前者包括两相（LCO2+VCO2）或单相（LCO2或VCO2），后者包括两相（LH2O+LCO2）或三相（LH2O+LCO2+VCO2）。水溶液流体包裹体（W型）：主要见于晚阶段，常温下多为气液两相（LH2O+VH2O）或单相包裹体（图1e、图1f）。主要呈椭圆状、不规则状和负晶形等形态。图1 黑龙潭金矿流体包裹体照片a-早阶段含CO2三相流体包裹体渊C型冤b早阶段富CO2两相流体包裹体渊PC型冤c-主成矿阶段含CO2三相流体包裹体渊C型冤和富CO2三相流体包裹体渊PC型d-主成矿阶段含CO2三相流体包裹体渊C型冤和富CO2两相流体包裹体渊PC型冤e-晚阶段石英中富液两相流体包裹体渊W型冤f-晚阶段方解石中富液两相流体包裹体渊W型冤3.2 流体包裹体测温及激光拉曼测试黑龙潭金矿流体包裹体显微测温结果、盐度值见表1、图2，C型和PC型包裹体参照Roedder咱3暂提出的公式，利用所测CO2络合物熔化温度计算盐度；W型包裹体则参照Hall,D.L咱4暂提出的公式，依据所测冰点进行盐度的计算。表1黑龙潭金矿流体包裹体均一温度和盐度分析测试成果统计表注：测试矿物为方解石，其它为石英图2 黑龙潭金矿不同成矿阶段流体包裹体均一温度及盐度统计图本次单个包裹体成份分析选取早阶段、主成矿阶段含量最高的含CO2水溶液流体包裹体（C型），激光拉曼光谱仪测试分析成果表明：含CO2水溶液流体包裹体（C型）气相成分以CO2为主（图3）；岩相学观察可知，晚阶段以W型流体包裹体为主，CO2含量明显减少，因此黑龙潭金矿成矿流体中的CO2含量有逐渐变少的演化趋势。4 讨论4.1 成矿流体来源及演化黑龙潭金矿成矿流体早阶段、主成矿阶段为中高-中温、低盐度CO2-H2O型热液体系，晚阶段主要中低温-低盐度NaCl-H2O型热液体系为主，富CO2低盐成矿阶段包裹体类型均一温度()盐度(wt.%NaClequiv)备 注范围峰值范围峰值早阶段C型201336 270290 4.110.4 6.07.0流体包裹体比较发育，个体均较小，以C型和少量PC型为主PC型27.06.2主成矿阶段C型189301 210230 3.911.4 6.07.0流体包裹体极发育，个体较大（4 8m），C型为主（占80%以上），见少量PC型和W型晚阶段C型1641976.611.2包裹体相对更大（314 m），主要为W型和少量C型W型138249 190210 3.211.1 6.07.0W型148200PC型22.727.9W型1822485.66.82.48.0窑36窑第 2 期湖北省随县黑龙潭金矿流体包裹体特征及其地质意义度是许多金矿床成矿流体的典型特征咱5-6暂；黑龙潭金矿早阶段、主成矿阶段流体包裹体气相成份中H2O、CO2含量高，成矿流体中富CO2含反映可能有地幔流体参与成矿。黑龙潭金矿矿石石英中流体包裹体Sr同位素初始比(87Sr/86Sr)i平均值小于陆源硅酸盐的值、高于地幔Sr的初始值，暗示成矿物质来源于壳幔混合；黑龙潭金矿S同位素特征表明早阶段、主成矿阶段硫接近“花岗岩硫”，为深成壳幔混合硫，晚阶段有地层硫加入；H-O同位素特征显示成矿流体为原生岩浆水与东秦岭中生代大气降水、变质水混合形成。综上所述，黑龙潭金矿早阶段、主成矿阶段成矿流体与深部壳幔源熔融的岩浆热液相关，成矿演化过程中有大量的变质水、大气降水混入。黑龙潭金矿成矿早阶段以黄铁绢英岩蚀变为主，主成矿阶段以石英-多金属硫化物脉充填为主，晚阶段表现为方解石-石英-多金属硫化物脉充填，脉体大多充填于后期与片理相交或近平行的张性裂隙中，显示成矿流体的成矿方式由渗滤交代向沿张性裂隙贯入充填的转变，表明成矿在主变质期后。黑龙潭金矿流体包裹体主要为：含CO2水溶液流体包裹体、富CO2流体包裹体和水溶液流体包裹体三种类型，早阶段主要为含CO2水溶液流体包裹体和少量富CO2流体包裹体，个体总体较小，盐度为4.110.4wt.%NaClequiv，成矿温度：201336，属中高温-低盐度流体；主成矿阶段为含CO2水溶液流体包裹体，见少量富CO2流体包裹体和水溶液流体包裹体，个体较大，盐度：2.411.4wt.%NaClequiv，成矿温度：182301，属中温-低盐度流体；晚阶段主要为水溶液流体包裹体和少量富CO2流体包裹体，个体相对更大，盐度：2.911.3wt.%NaClequiv，成矿温度：148249，属中低温-低盐度流体；表明成矿流体由早期的含CO2水溶液流体包裹体、富CO2流体包裹体向晚期的水溶液流体包裹体演化。成矿流体从早到晚呈现一定规律的变化：温度逐步降低，流体包裹体个体逐渐变大，温度由中高温向低温演化，流体包裹体类型由富CO2流体包裹体、含CO2水溶液流体包裹体向水溶液流体包裹体转变，整个过程中盐度无明显变化。4.2 成矿作用探讨彭三国等咱7暂研究表明：黑龙潭金矿矿石中石英包裹体Rb-Sr等时线年龄为132.62.7Ma，说明黑龙潭金矿形成于早白垩中期，同时，黑龙潭金矿矿体主要赋存于与相交的构造裂隙中，说明成矿作用在主变质期后的燕山中晚期，这一时期为大规模流体、岩浆、成矿作用时期，加厚下地壳的部分熔融形成岩浆、成矿流体，成矿流体沿断裂带向上运移，在地壳浅部合适地段汇聚沉淀成矿，为岩浆热液型金矿。流体的不混溶作用或沸腾是成矿元素从热液中沉淀的重要机制，也是金从热液中沉淀的重要因素，黑龙潭金矿早阶段、主成矿阶段发育含CO2水溶液流体包裹体和少量富CO2流体包裹体，说明成矿流体在矿区构造裂隙运移过程中，在270290、210230温度区间发生过流体不混溶或沸腾作用，大量金属硫化物快速沉淀，绢云母化、硅化、钾化、黄铁等矿化蚀变发育；流体的沸腾或不混溶同时导致流体周围岩石破碎，并与构造裂隙沟通，深部流体快速向上迁移，浅部变质水、大气降水大量涌入，晚阶段流体以水溶液流体包裹体为主，中-低温(138249)条件下的碳酸盐化、萤石化、硅化、粘土化等蚀变明显。5 结论黑龙潭金矿流体包裹体主要有含渊下转第57页冤图3 黑龙潭金矿石英中流体包裹体激光拉曼图谱a-早阶段C型流体包裹体中气相部分曰b-主成矿阶段C型流体包裹体中气相部分窑37窑第 2 期渊上接第37页冤CO2水溶液流体包裹体（C型）、富CO2流体包裹体（PC型）和水溶液流体包裹体（W型）等三种类型；成矿早阶段表现为含CO2水溶液流体包裹体和少量富CO2流体包裹体共存的特点，主成矿阶段则为含CO2水溶液流体包裹体、少量富CO2流体包裹体和水溶液流体包裹体共存，晚阶段为水溶液流体包裹体和少量富CO2流体包裹体。成矿流体早期为CO2-NaCl-H2O体系、晚期多为NaCl-H2O体系。黑龙潭金矿成矿流体早阶段为中温（270290）-低盐度（4.110.4wt.%NaClequiv），主成矿阶段具中温（210230）-低盐度（3.911.4wt.%NaClequiv）的特点，晚阶段则表现为中低温（190210）-低度盐（2.911.1wt.%NaCl equiv）特征。成矿流体从早到晚温度逐步降低，流体包裹体个体逐渐变大，温度由中温向中低温演化，流体包裹体类型由富CO2流体包裹体、含CO2水溶液流体包裹体向水溶液流体包裹体转变，整个过程中盐度变化不明显。黑龙潭金矿成矿流体早期主要与深部壳幔熔融的岩浆热液关系密切，成矿演化过程中有变质水、大气降水混入。参考文献：1陈衍景,倪培,范洪瑞,等.不同类型热液金矿系统的流体包裹体特征 J.矿物学报,2007,27(s1):2085-2108.2黎洪秩.二里沟金矿床地质特征及流体包裹体特征研究J.四川有色金属，2017，(1):17-20.3RoedderE.FluidinclusionsM.MineralogicalSocietyofAmerica,1984.4Hall,D.L.,Sterner,S.M.,Bodnar,R.J.,Freezing point depressionofNaCl-KCl-H2Osolution J .EconomicGeology,1988.83(1):197-202.5张作衡,毛景文,王勇.西秦岭中川地区金矿床流体包裹体特征及地质意义 J.岩石矿物学杂志,2004，(2):147-157.6胡文宣,孙睿,张文兰,等.金矿成矿流体特点及深-浅部流体相互作用成矿机制 J.地学前缘,2001，(4):281-288.7彭三国,胡俊良,刘劲松,等.湖北随州黑龙潭金矿石英Rb-Sr同位素年龄及其地质意义 J.地质通报,2017,36(5):867-874.铝电解槽覆盖料导热性能测试及散热分析可以看出，当阳极覆盖料高度从180mm降低到150mm160mm，在同样的阳极消耗状态（即阳极高度）下，其温度变化约2倍多，绝对温度差值在140280之间。从上述两方面的对比，即不同阳高度的散热表面温度及不同阳极覆盖层的散热表面温度测试，也可看出，阳极覆盖层高度的改变对散热表面的温度影响更大。4 结论现有铝电解生产运行中，阳极覆盖料层对电解槽的热平衡及能量平衡影响作用较大。阳极覆盖料层为不同粒度大小的电解质颗粒和氧化铝颗粒的混合物料。然而，每个厂对阳极覆盖料的规范管理难于长时间保持其标准化。因此，研发可重复使用阳极复合覆盖层及相关成套装备是下一步的方向。在保证现有覆盖料层保温和防氧化两大功能的基础上，实现换极时免打壳作业直接拔极，重复使用，从而提高电解槽稳定性并大幅减少覆盖料渣壳体系循环量。参考文献：1刘业翔,李劼.现代铝电解 M.北京:冶金工业出版社,2008:361-362.2张亚静，郑强，刘西高,等.耐火材料导热系数试验(YB/T4130-2005)（S）,2005:1-53周云峰,李昌林,柴登鹏,等.铝电解阳极覆盖料性能探讨J.轻金属,2015,(9):32-35.4SHEN X C,MARGARET H,BARRY W.Top heat loss inhall-heroultcells J.LightMetals,2008:501-504.窑57窑