小秦嶺大湖金鉬礦床地質特征及成礦流體

郭云成,劉家軍,尹 超,郭夢需

(1.中國地質調查局 煙臺海岸帶地質調查中心，山東 煙臺 264000；2.中國地質大學(北京)地球科學與資源學院，北京 100083；3.中國地質大學 地質過程與礦產資源國家重點實驗室，北京 100083)

0 引 言

小秦嶺地區位于秦嶺造山帶東北部，是我國著名的金成礦區帶，賦存許多大型-超大型的金礦床[1]。大湖金鉬礦床是小秦嶺地區典型大型金礦床之一，最初僅作為金礦開采，金儲量38 t，平均品位6.8 g/t[2]。近年來，在大湖金礦深部發現了石英脈型鉬礦，鉬金屬量超10萬t，平均品位0.24%，屬中型鉬礦床[3-4]。迄今已有很多學者對其礦床地質特征、成礦物質來源、成礦年齡、構造環境、礦床成因分類等進行深入探討并取得了大量重要成果，但在金和鉬是否同期形成、成礦物質來源和礦床類型等方面存在不同觀點[5-15]。本文通過系統收集區域地質資料，地表路線調查和礦井下觀察圍巖蝕變和礦脈地質特征，選取典型巖石樣品，進行室內巖相學觀察、流體包裹體和氫氧同位素研究，查明大湖金鉬礦床的成礦階段和成礦流體特征，探討礦床類型。

1 區域地質背景

小秦嶺金礦田大地構造屬華北地臺的南部邊緣華雄地塊，為秦嶺碰撞造山帶的北緣組成部分(圖1)。小秦嶺金礦田地層包括基底太華群深變質巖和淺變質的蓋層，太華群為主要的賦礦圍巖。目前對太華群地層劃分和時代歸屬上仍然存在較大爭議，熊耳山地區內的太華群斜長角閃巖中的鋯石 U-Pb年齡為2.7 Ga[17]，張宗清等[18]獲得斜長角閃巖Sm-Nd 同位素年齡為 2.9 Ga，李厚民等[19]對小秦嶺地區花崗片麻巖進行鋯石SHRIMP定年，得到其形成年齡為2.6～2.4 Ga。上述數據說明該區太華群形成年齡可能在 2.9～2.4 Ga之間，介于新太古代和古元古代之間。

圖1 小秦嶺金礦區地質簡圖(據陳衍景[16]修改)Fig.1 Geologic map of the Xiaoqinling gold field (modified after Chen[16])

受秦嶺中生代碰撞造山的影響，區域上的主要構造為近東西向的褶皺和斷裂，南北邊界斷裂均為逆沖推覆帶[20]。大型斷裂被認為形成于250～210 Ma(印支期)的地體增生時期[21]，構造控礦作用明顯[22]。

小秦嶺金礦田內巖漿活動頻繁，自太古宙、元古宙到中生代皆有表現，燕山期巖漿活動最為強烈，代表性巖體有華山巖體、文峪巖體和娘娘山巖體。文峪巖體和娘娘山巖體鋯石SHRIMP U-Pb年齡結果分別為(138±3)Ma和(142±3)Ma[23]，鋯石U-Pb定年數據分別為(131±1)Ma和(134±1)Ma[11]，表明大規模酸性巖漿活動時限集中于早白堊世?；詭r脈在本區廣泛發育，形成時代主要為加里東期和燕山期，產出狀態多樣，可侵位于太華群、中生代花崗巖，也可穿切礦化石英脈或被礦化石英脈所穿切。

小秦嶺地區已發現大型金礦5個，中型10個，小型20余個，包括文峪、大湖、楊砦峪、桐峪、槍馬等典型大中型礦床。石英脈型金礦是本區最主要的礦床類型，含金石英脈成群成帶密集分布，從北到南可分為三個主要礦脈密集帶，即中礦帶、北中礦帶、北礦帶。此外，還有鉬礦、蛭石、石墨等礦產[24]。大湖金鉬礦區位于陽平鎮大湖峪口附近，屬于小秦嶺金礦田的北礦帶。

2 大湖金鉬礦床地質特征

2.1 礦體特征

大湖金鉬礦體與一系列斷裂有關，區域內從北向南依次分布有F1、F8、F7、F35、F5和F6等斷裂(圖2)，野外露頭測量的產狀多為北傾。F5是含礦體最多的賦礦斷裂，斷裂帶中石英脈和蝕變構造巖多被角礫化并重新膠結。鉬礦化主要發育于F5、F7和F35構造帶中(圖2)。輝鉬礦呈浸染狀、放射狀集合體產于未變形的石英脈和鉀長石化蝕變圍巖中，或者呈薄膜狀或細脈狀分布在角礫巖或者破碎的石英脈團塊中。

圖2 大湖金鉬礦床地質簡圖及采樣位置示意圖(底圖據孫衛志等[4]修改)Fig.2 Geologic map of the Dahu Au-Mo deposit and sketch map of the sampling locations (modified from Sun et al.[4])

大湖礦區內有金礦體25個，其中16個賦存于F5斷裂帶內，19、22、21和2號為主要礦體，19號礦體是礦區內最大的金礦體，礦體形態為不規則大型脈狀體(圖3)，平均品位5.48 g/t[4，25]。金礦體嚴格受斷裂帶控制，在構造的轉折部位，金比較富集。礦區共有鉬礦體10條，主要產于F5、F35、F7斷裂中(圖3)，礦體形態較復雜，多為厚層狀、透鏡狀，與金礦體共生、伴生，F35礦脈中的厚大石英脈中鉬礦化比較強，且品位高，厚度大[4，25]。井下觀測中發現鉬礦體與斷裂帶頂底板發育大規模的鉀長石化關系密切，鉀長石化位于石英脈兩側，鉀長石呈肉紅色，格子雙晶發育，交代斜長石形成大的變晶及集合體。鉬礦體嚴格受構造蝕變帶控制，礦脈中鉀化較強的部位鉬含量比較高。

圖3 大湖金鉬礦床第0勘探線剖面圖及采樣位置示意圖(底圖據孫衛志等[4]修改)Fig.3 Profile of No.0 Exploration Line in the Dahu Au-Mo deposit,and sketch map of the sampling locations (modified from Sun et al.[4])

2.2 礦石特征

2.2.1 礦石分類

大湖金鉬礦以石英脈型礦石為主，深部及礦體邊緣多數為構造蝕變巖型礦石，黃鐵礦化與金礦關系十分密切。根據氧化程度，大湖礦區的礦石可分為原生礦石與氧化礦石兩類，以原生礦石為主(圖4(a)—(e))，氧化礦石僅分布于近地表部位(圖4(f))。典型礦石有鉀長石石英脈型鉬礦石(圖4(a)和(b))、黃鐵礦石英脈型金礦石(圖4(c)和(d))、多金屬硫化物石英脈型金鉛礦石(圖4(e))等。

圖4 大湖金鉬礦床礦石手標本特征Fig.4 Characteristics of ore hand-specimen from the Dahu Au-Mo deposit(a)早階段石英、鉀長石和輝鉬礦共生；(b)早階段立方體狀黃鐵礦和輝鉬礦共生；(c)中階段條帶狀黃鐵礦和石英共生；(d)中階段致密團塊狀黃鐵礦和石英共生；(e)煙灰色石英和黃鐵礦、方鉛礦共生；(f)表生期礦石發生褐鐵礦化、孔雀石化。Py.黃鐵礦；Qtz.石英；Mo.輝鉬礦；Gn.方鉛礦；Kfs.鉀長石；Mal.孔雀石；Lm.褐鐵礦

2.2.2 礦物組合和結構

礦石光薄片鏡下常見礦物有石英、黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦、閃鋅礦、輝鉬礦、方解石、自然金以及磁鐵礦、赤鐵礦等礦物，金礦物主要為自然金，鉬礦物主要為輝鉬礦。此外，還報道有藍銅礦、獨居石[26]和白鎢礦[5]以及大量的碲化物和鉍化物，如碲金礦、銀金礦、碲鉛礦、碲鉍礦、輝碲鉍礦、針碲銀礦、針硫鉍鉛礦、硬硫鉍鉛銅礦和重硫鉍銅鉛礦等[5,13-14]，新礦物靈寶礦(化學式為AgTe3)也發現于此[27]。

自然金、石英以及與金礦化密切相關的各種金屬硫化物特征描述如下：

(1)自然金：金大多呈自然金形式產出，自然金主要呈細微粒包體分布在黃鐵礦、石英中或沿礦物裂隙充填發育(圖5(a)和(d))，少量分布在黃銅礦、方鉛礦內。

(2)黃鐵礦：黃鐵礦賦存于各個成礦階段，自形晶體呈立方體和聚形，礦物粒度為巨粒、粗粒、中粒和細粒(圖5(a)、(c)—(f)、(h))。成礦早階段黃鐵礦晶形完好，以自形立方體為主，粒度較粗，中階段黃鐵礦多為半自形立方體狀，粒度細，晚階段晶形以它形-半自形為主，但與成礦早階段相比，其粒度變小(圖5(h))。中階段較大的黃鐵礦顆粒破碎強烈，裂紋較多，被輝鉬礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦及脈石礦物充填膠結，形成網格狀構造。黃鐵礦中見包裹金產出，在黃鐵礦裂縫處也常有自然金分布(圖5(d))。

(3)黃銅礦：黃銅礦主要以它形粒狀在石英孔隙中產出，或沿黃鐵礦裂紋充填，并交代黃鐵礦，形成反應邊結構(圖5(e))。

(4)方鉛礦：方鉛礦主要為自形-半自形晶賦存于黃鐵礦、黃銅礦中，礦脈中局部可見方鉛礦呈致密塊狀或脈狀產出，少量呈它形分布在石英或孔隙中。方鉛礦交代黃鐵礦或沿黃鐵礦裂隙及晶面進行充填，常與閃鋅礦伴生(圖6(h))。

(5)閃鋅礦：閃鋅礦多呈不規則粒狀，局部呈團塊或團斑狀產出，沿黃鐵礦裂紋充填，并交代早期黃鐵礦(圖6(h))。

(6)石英：石英賦存于各個成礦階段(圖5)，早階段石英呈乳白色-灰白色，粗粒、塊狀，半透明，與鉀長石和自形立方體狀黃鐵礦共生。中階段石英為煙灰色，透明-半透明，粒徑變化較大，與多金屬硫化物共生，并可見煙灰色石英內有顆粒金發育(圖5(a))，晚階段石英呈灰白色，透明度較差，粒徑小于0.1 mm，常與碳酸鹽共生形成細脈，并穿切早期礦物和礦脈或充填于早期的裂隙中(圖5(h))。

圖5 大湖金鉬礦床礦物組成特征(單偏光)Fig.5 Characteristics of mineral compositions from the Dahu Au-Mo deposit(a)Ⅰ階段石英顆粒邊部自然金；(b)Ⅰ階段輝鉬礦放射狀集合體；(c)Ⅰ階段自形立方體狀黃鐵礦；(d)Ⅱ階段黃鐵礦中的自然金顆粒；(e)Ⅲ階段黃銅礦交代黃鐵礦；(f)Ⅲ階段方鉛礦交代黃鐵礦；(g)赤鐵礦膠結早期石英角礫；(h)Ⅳ階段石英、方解石脈中的黃鐵礦。Py.黃鐵礦；Au.自然金；Qtz.石英；Mo.輝鉬礦；Ccp.黃銅礦；Gn.方鉛礦；Hem.赤鐵礦；Cal.方解石

大湖金鉬礦床常見的蝕變礦化類型有黃鐵絹英巖化(圖6(a))、鉀長石化(圖6(b))、黃鐵礦化(圖6(c)和(d))、絹云母化、硅化、碳酸鹽化，少量黑云母化等。蝕變巖石分布在礦化石英脈兩側或裂隙中，鉀長石化蝕變在F5礦脈的中部及其深部較為明顯。

圖6 大湖金鉬礦床礦物結構和圍巖蝕變特征((a)和(b)為正交偏光，其余為單偏光)Fig.6 Characteristics of mineral texture and wallrock alteration in the Dahu Au-Mo deposit(a)斜長石表面發生絹云母化；(b)Ⅰ階段中的微斜長石具格子雙晶；(c)Ⅱ階段黃鐵礦和輝鉬礦共生；(d)Ⅱ階段黃鐵礦和輝鉬礦共生；(e)Ⅱ階段輝鉬礦沿石英裂隙發育；(f)Ⅱ階段黃鐵礦的碎裂結構；(g)Ⅲ階段方鉛礦的揉皺結構；(h)Ⅲ階段黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦和閃鋅礦共生。Pl.斜長石；Mi.微斜長石；Qtz.石英；Mo.輝鉬礦；Py.黃鐵礦；Ccp.黃銅礦；Gn.方鉛礦；Sp.閃鋅礦

2.3 成礦階段

根據野外地質特征，結合室內鏡下光薄片觀察(圖6)，將金-鉬成礦過程劃分為熱液期和表生期，熱液期可進一步劃分為4個成礦階段：石英-鉀長石-輝鉬礦階段(Ⅰ)、石英-輝鉬礦-黃鐵礦-自然金階段(Ⅱ)、石英-銅鉛硫化物-自然金階段(Ⅲ)和石英-碳酸鹽階段(Ⅳ)，鉬主要在Ⅰ、Ⅱ階段沉淀，金主要在Ⅱ、Ⅲ階段沉淀。表生氧化期主要以氧化作用和次生硫化物富集作用為主，在地表水及大氣氧化作用下，早期形成的磁鐵礦、黃鐵礦被氧化成褐鐵礦，黃銅礦被氧化成銅藍、孔雀石等，次生氧化作用有助于金元素進一步富集。

由于輝鉬礦可以用來精確定年，其與含金黃鐵礦的關系值得注意，本次工作重點觀察金、鉬成礦關系。宏觀上，鉬礦化與金礦化發生在相同的斷裂系統中，第Ⅰ階段輝鉬礦化和鉀長石化關系密切，而第Ⅱ階段可見細粒輝鉬礦集合體既被包裹于黃鐵礦中，又充填于黃鐵礦粒間裂隙中，表明兩者為共生、伴生關系(圖6(c)和(d))，因此，至少存在兩個階段輝鉬礦化；兩者是否為同一時代形成有待進一步分析。

3 流體包裹體特征

本次研究樣品采自F5礦脈地表采礦坑和井下505中段、330中段、295中段東沿以及 260 中段CD3穿脈，F7礦脈井下505中段、330中段和295中段以及F35礦脈井下260中段。共采集87件樣品，包括地表太華群圍巖巖石樣品10件、各成礦階段含礦石英脈礦石樣品72件和鉀長石化蝕變圍巖樣品5件。

3.1 樣品采集和實驗方法

在成礦階段劃分研究基礎上，選取不同階段和不同位置的24件代表性樣品制作流體包裹體片，顯微鏡下觀察包裹體巖相學特征，標記典型包裹體位置。選取11件典型樣品進行測溫實驗和激光拉曼光譜分析，部分典型樣品描述見表1。

表1 大湖金鉬礦流體包裹體測溫試驗樣品特征Table 1 Characteristics of fluid inclusions samples for microthermometric analysis from the Dahu Au-Mo deposit

流體包裹體顯微測溫實驗和激光拉曼光譜分析研究在中國地質大學(北京)資源勘查實驗室完成。測溫時，首先將溫度降至-120 ℃，將石英中C型包裹體完全冷凍，回溫過程中，記錄初熔溫度、籠合物熔化溫度、部分均一溫度和完全均一溫度。單個流體包裹體的激光拉曼光譜分析儀器為Renishaw RM2000型激光拉曼光譜儀，波數范圍為1 000～4 000 cm-1，溫度23 ℃，包裹體掃描時間為30 s，掃描次數1次。

通過CO2籠合物熔化溫度[28]和H2O冰點溫度計算鹽度。CO2(CH4)-H2O-NaCl體系鹽度(S，%)的計算根據下式：

S=15.52022-1.02342×T-0.05286×T2

(1)

式中：T為Tm-cla(籠合物熔化溫度)，單位為℃。

H2O-NaCl體系鹽度的計算根據下式：

S=0.00+1.78×T-0.0442×

T2+0.000557×T3

(2)

式中：T為-Tm，ice(冰點下降溫度)，單位為℃。

選取不同成礦階段的11件石英單礦物樣品，進行H、O同位素地球化學測試。礦石經逐級破碎過篩后，在雙目鏡下挑選石英單礦物，純度大于99%，無明顯后期蝕變現象。氫、氧同位素質譜測試在中國地質科學院礦產資源研究所成礦作用與資源評價實驗室完成，石英氧同位素、包裹體氫同位素采用MAT253EM型質譜儀測試，具體實驗方法參考文獻[29]。

根據氫氧同位素石英-水之間的氧同位素平衡分餾方程[30]，將流體包裹體實測的均一溫度平均值帶入下式計算。分餾系數由下式計算：

1000lnα石英-水=3.38×106/T2-3.40

(3)

式中：T為包裹體均一溫度，單位為℃。

3.2 流體包裹體特征

通過巖相學特征、測溫時多相包裹體變化現象以及激光拉曼光譜成分分析，將大湖金鉬礦床各階段礦物中的包裹體分為三種類型，包括CO2-H2O包裹體型(C型)、水溶液包裹體型(W型)和純CO2包裹體型(PC型)(圖7)，詳細描述如下：

(1)C型：H2O-CO2流體包裹體。在樣品中最為常見，室溫下表現為兩相或三相(液相H2O+液相CO2±氣相CO2)，形狀多樣，多為橢圓形和長方形，偶見規則的負晶形(圖7(a)—(g))。大小集中于5～20 μm，少量可達15 μm×30 μm。CO2相(液相CO2+氣相CO2)體積含量變化極大，比例在20%～80%之間變化(圖7(a)—(g))。

圖7 大湖金鉬礦床典型流體包裹體顯微照片Fig.7 Micrographs of typical fluid inclusions in quartz from the Dahu Au-Mo deposit(a)石英中負晶形C型兩相包裹體；(b)石英中C型三相包裹體；(c)石英中相鄰C型包裹體氣液比差異明顯；(d)石英中C型兩相包裹體；(e)—(f)石英中C型兩相包裹體，相鄰包裹體中CO2相含量差異明顯；(g)石英中PC型包裹體、C型三相包裹體；(h)石英中W型兩相包裹體

(2)W型：H2O氣液兩相流體包裹體。此類流體包裹體在室溫下表現為兩相(液相H2O+氣相H2O)，顏色多為白色或無色透明，與灰黑色CO2相顏色差異明顯。氣相體積含量多小于20%，同C型包裹體相比，氣相比例顯著變小。形狀呈不規則狀、扁平狀，多小于10 μm(圖7(h))。通過鏡下觀察，W型原生成因包裹體產狀多孤立分布，包裹體較大，次生成因包裹體沿石英顆粒邊部或裂隙呈線狀分布，包裹體較小。本次測溫實驗均選取形狀規則，孤立產出的W型包裹體。

(3)PC型：純CO2包裹體。顯微鏡下呈灰黑色，多孤立狀分布，大小一般在 10～20 μm。形態為橢圓形或不規則狀，主要在早、中階段石英顆粒中產出(圖7(c)和(g))。室溫下表現為單相或兩相，前者冷凍過程中出現氣相CO2，表明其成分為液相CO2。

流體包裹體激光拉曼光譜特征表明，C型包裹體中可見明顯H2O(特征峰3 645～3 750 cm-1)和CO2(特征峰1 386～1 390 cm-1和1 284 cm-1)光譜特征峰(圖8(a)和(b))，PC型包裹體中見明顯的CO2峰(特征峰1 386～1 390 cm-1和1 284 cm-1)(圖8(c))，W型包裹體中可見明顯H2O(特征峰3 645～3 750 cm-1)(圖8(d))。氣相成分除CO2外，可能還含有一定量的CH4和N2[10]，但本次實驗未見明顯CH4和N2特征峰。

圖8 大湖金鉬礦床流體包裹體成分分析激光拉曼圖譜Fig.8 Laser Raman spectroscopy of fluid inclusion composition analysis for the Dahu Au-Mo deposit(a)C型三相包裹體中的CO2和H2O峰；(b)C型兩相包裹體中的CO2峰；(c)PC型包裹體中的CO2峰；(d)W型包裹體中的H2O峰

3.3 流體包裹體測溫

對大湖金鉬礦床成礦4個階段的石英中流體包裹體進行了詳細的巖相學觀察和顯微測溫，共測試樣品11件，獲得115個流體包裹體測試數據，測溫數據見表2，鹽度及估算壓力見表3，現分述如下。

表2 大湖金鉬礦床流體包裹體顯微測溫結果Table 2 Microthermometric data of fluid inclusions for the Dahu Au-Mo deposit

表3 大湖金鉬礦床成礦流體鹽度及估算壓力統計Table 3 Statistics of ore-fluid salinity and pressure estimation for the Dahu Au-Mo deposit

石英-鉀長石-輝鉬礦階段(Ⅰ)：選取3件Ⅰ階段樣品(16DH-49、16DH-53和16DH-61)，共取得25個C型包裹體溫度數據。C型包裹體固態CO2初熔溫度為-64.7～-56.6 ℃，多數低于CO2的三相點(-56.6 ℃)，表明可能含CH4、N2等組分?；\合物熔化溫度范圍為-1.5～7.8 ℃，據此計算得到包裹體中流體鹽度為4.3%～16.9%，平均鹽度為11.2%。CO2部分均一溫度為8.3～31.1 ℃，氣相CO2消失，均一至液相，加熱至275.3～350.0 ℃時，包裹體達到完全均一，包括氣相均一和液相均一兩種方式，平均均一溫度為313.9 ℃，對應捕獲壓力為82.9～186.3 MPa。

石英-黃鐵礦-自然金階段(Ⅱ)：選取6件II階段樣品(16DH-26、16DH-56、16DH-57、16DH-58、16DH-65和16DH-72)，共取得49個C型，1個PC型和8個W型包裹體溫度數據。C型包裹體固態CO2初熔溫度為-64.5～-56.6 ℃?；\合物熔化溫度為-2.2～8.9 ℃，鹽度范圍為2.2%～17.5%，平均鹽度為9.5%。CO2部分均一溫度為11.0～29.5 ℃，氣相CO2消失，均一至液相，加熱至260.0～312.7 ℃時，包裹體完全均一，包括液相均一和氣相均一兩種方式，平均溫度為289.3 ℃，對應捕獲壓力為63.6～196.3 MPa。

石英-銅鉛硫化物-自然金階段(Ⅲ)：選取2件Ⅲ階段樣品(16DH-37和16DH-40)，共取得16個C型和2個PC型包裹體溫度數據。C型包裹體固態CO2初熔溫度為-61.8～-56.6 ℃,籠合物熔化溫度范圍為3.5～8.9 ℃，流體鹽度為2.2%～11.3%，平均鹽度為8.2%。CO2部分均一溫度為13.7～29.2 ℃，氣相CO2消失，均一至液相，加熱至245.3～287.6 ℃時，包裹體達到完全均一，包括氣相均一和液相均一兩種方式，平均溫度為258.3 ℃，對應捕獲壓力為105.0～172.0 MPa。

PC型包裹體的固態CO2初熔溫度為-60.8 ℃，CO2部分均一溫度為13.7～15.0 ℃，氣相CO2消失，均一至液相，據此推算的鹽度范圍為6.6%～9.3%。

石英-碳酸鹽階段(Ⅳ)：石英中僅見W型包裹體，對2件樣品(16DH-53和16DH-65中的晚期石英脈)中14個 W型的H2O流體包裹體進行了顯微測溫研究，冰點溫度范圍為-11.6～-8.5 ℃，對應鹽度 9.2%～15.6%，平均為12.0%，以氣泡消失為均一方式，均一溫度為200.0～251.0 ℃，平均溫度為237.0 ℃。

3.4 氫氧同位素特征

大湖金鉬礦床的氫氧同位素組成數據詳見表4。從表4中可以看出，石英的δ18O值集中在10.7‰～12.3‰之間，平均為11.6‰，富集18O同位素，同典型造山型金礦范圍(>10‰)一致[31]。根據石英-水之間的氧同位素平衡分餾方程[30]，將流體包裹體實測的均一溫度平均值帶入該方程，計算得到與石英達到分餾平衡的流體δ18O水值，其數據范圍為3.0‰～6.4‰，平均4.2‰。測試獲得包裹體中水的δD值為-90‰～-44‰，平均-69‰。將H-O同位素數據投影到δ18O水-δD組成圖解(圖9)中，投點落入變質水和巖漿水范圍的左側和下方，表明流體可能具有混合成因[32]。

表4 大湖金鉬礦床石英氫、氧同位素數據Table 4 Hydrogen and oxygen isotope compositions of quartz from the Dahu Au-Mo deposit

圖9 大湖金鉬礦床成礦流體δ18O水-δDSMOW組成圖解(底圖據Taylor[32])Fig.9 δ18Owater vs.δDSMOW plot for the ore-forming fluid of the Dahu Au-Mo deposit (modified from Taylor[32])

4 討 論

4.1 成礦階段劃分

大湖金、鉬礦體均受相同的構造蝕變帶控制，斷裂的多期次構造演化對金礦多階段成礦起著控制作用[33-35]。金、鉬礦化是否同期形成存在兩種觀點：(1)簡偉[10]、趙海香[11]通過鏡下觀察，認為輝鉬礦和含金黃鐵礦屬共生關系，兩者為同期成礦；(2)孫?；ǖ萚12]研究了大湖礦體原生暈特征，鉬與金元素的相關系數為0.29，二者不相關，認為金礦與鉬礦可能是不同成礦期的產物；孫衛志和王振強[4]認為鉬礦體與金礦體圍巖蝕變帶組成不同，鉬礦體與金礦體在礦床稀土元素組成和H、O同位素的差異表明大湖礦區鉬礦體與金礦體可能形成于不同的成礦期。

關于大湖金鉬礦床成礦時代，近年來開展了大量年代學工作，根據已經取得的輝鉬礦Re-Os定年研究，其成礦年齡分別為232～223 Ma和256～215 Ma，并認為成礦時代為印支期[7-8]，但也存在印支期和燕山期兩期成礦的觀點，Li 等[26]利用SHRIMP U-Th-Pb定年方法對成礦階段熱液獨居石進行定年研究，得到兩期礦化年齡：印支期(216±5)Ma和燕山期125 Ma，認為大湖金鉬礦床存在兩期成礦。區域上燕山期金鉬礦化也有報道，小秦嶺金礦Q875脈金礦脈中黑云母及絹云母的Ar-Ar年齡為(126.9±0.3)～(132.16±2.64)Ma[36]，燕山期存在大量的巖漿活動，也存在一期鉬礦化，車倉峪鉬礦輝鉬礦的Re-Os模式年齡為(133.8±4.3)Ma和(132.7±2.2)Ma[24]，泉家峪鉬礦輝鉬礦的Re-Os模式年齡為129～131 Ma[7]。

金、鉬成礦的多階段特征為判斷金鉬成礦時代增添了變數，金、鉬成礦的關系和異同有必要進一步研究。大湖金鉬礦床可能存在印支期和燕山期兩期成礦作用。本次工作發現至少存在兩期鉬礦化，可能分別對應印支期和燕山期兩個成礦階段，成礦階段可進一步細化為印支期石英-鉀長石-輝鉬礦階段(Ⅰ)、燕山期石英-輝鉬礦-黃鐵礦-自然金階段(Ⅱ)、燕山期石英-銅鉛硫化物-自然金階段(Ⅲ)和燕山期石英-碳酸鹽階段(Ⅳ)4個階段。

4.2 成礦流體特征與演化

成礦流體的來源對于判定礦床類型具有重要意義，成礦流體來源的已有觀點主要包括：(1)巖漿水演化為大氣降水[4,37-38]；(2)變質水演化為大氣降水[1,9,39]。本次大湖金鉬礦床流體包裹體工作中未發現典型的含石鹽子晶的包裹體，已經獲得的包裹體鹽度多低于13%，富含CO2，這是變質熱液礦床的標志性特征，這種特征與巖漿熱液礦床的包裹體特征截然不同，后者富含多種子晶礦物包裹體、鹽度高(>25%)[31,40]，CO2組分不太可能來源于大氣降水，很可能來自深部的變質流體。Ⅳ階段鹽水溶液的鹽度較高，可能是沸騰作用使流體中的CO2氣體組分逸出，剩余流體的濃縮導致鹽度增高；陳莉[6]的數據中也有這種現象存在。這也從側面反映了成礦流體沸騰的原因是斷裂構造的開合，而不是大量大氣降水的混入，否則鹽度會大幅度降低。

大湖金鉬礦床的流體包裹體從Ⅰ階段到Ⅳ階段，其流體成分和物理化學條件的演化具有一定的規律性：(1)成礦流體從CO2-H2O-NaCl體系演變到H2O-NaCl體系，揮發性成分(CO2)含量逐漸下降至消失；(2)流體包裹體均一溫度從早到晚降低趨勢明顯，Ⅰ階段的平均溫度為313.9 ℃，Ⅱ階段平均溫度為289.3 ℃，Ⅲ階段平均溫度為258.3 ℃，Ⅳ階段平均溫度244.0 ℃(圖10)；(3)Ⅰ階段平均鹽度為11.2%，Ⅱ階段平均鹽度為9.5%，Ⅲ階段平均鹽度為8.2%，Ⅳ段平均鹽度為13.9%。從Ⅰ階段→Ⅲ階段鹽度逐漸降低，Ⅳ階段鹽水溶液的鹽度較高(圖10)；(4)Ⅰ階段平均深度為5.1 km，Ⅱ階段平均深度為5.0 km，Ⅲ階段平均深度為4.9 km，Ⅳ階段平均深度為2.1 km；(5)H-O同位素組成投點落入變質水和巖漿水范圍的左側和下方，Ⅱ、Ⅲ階段較Ⅰ階段整體向左偏移，表明流體可能具有混合成因。大湖金鉬礦床的初始流體為中高溫富CO2的變質流體，伴隨著CO2等揮發分的揮發、降溫和減壓形成中溫含CO2的流體，最終形成貧CO2、中低鹽度和低溫的流體，沸騰作用使成礦流體中有用金屬沉淀，并在局部富集成礦。

圖10 大湖金鉬礦床流體包裹體均一溫度和鹽度演化直方圖Fig.10 Evolution histograms of homogenization temperature and salinity of fluid inclusions from the Dahu Au-Mo deposit

4.3 大湖金鉬礦床成礦類型

大湖金鉬礦床的成因類型目前還存在分歧：(1)金成礦時代為燕山期，與花崗巖巖漿活動密切相關[41]；(2)大湖金礦屬于造山型金礦，金礦和鉬礦成礦時代為印支期，金礦床與秦嶺造山帶大規模的擠壓構造有空間上的聯系[9,42-43]。

造山型金礦床是全球重要的金礦類型，這類金礦床具有相似的地質、地球化學特征，并且都與造山作用過程有關。因此，Groves 等[44-45]建議將該類金礦床稱作“造山型金礦床(Orogenic gold deposits)”，目前已提出兩種造山型金礦的成礦模式，分別為洋陸俯沖成礦模式[44-45]和陸陸碰撞成礦模式[16]。陳衍景[16]在Groves等[44-45]工作的基礎上，系統總結了造山型金礦特征，并強調造山型金礦的實質就是變質熱液礦床，成礦流體源于俯沖板片的變質脫水并以低鹽度、富CO2為特征，無論是增生型還是碰撞型造山作用，都可產生造山型金礦床。蔣少涌等[9]認為國內目前已知的造山型金礦發育于兩類構造環境，即增生型造山帶(膠東金礦床)和大陸碰撞造山帶(小秦嶺金礦床)。

大湖金鉬礦床具有以下主要特征：(1)礦床屬于典型的斷控脈狀礦床；(2)鉀長石化、黃鐵礦化、絹云母化、硅化、碳酸鹽化等蝕變為大湖金礦區主要的蝕變類型，礦脈中主要礦物組合為石英-黃鐵礦等；(3)流體包裹體研究表明早、中階段成礦流體以富CO2、低鹽度(10.6%)為特征，最大成礦壓力為196 MPa，對應的成礦深度為7.1 km，具有變質流體的特點，主成礦階段流體發生沸騰現象，流體性質劇烈變化易導致成礦物質沉淀；(4)氫、氧同位素數據和投圖表明成礦流體為變質流體，水巖反應導致同位素遷移平衡。這些特征與典型的造山型金礦特征相符，表明大湖金鉬礦床為造山型金礦床。

5 結 論

(1)成礦過程具有多期多階段特征，大湖金鉬礦床可劃分為熱液期和表生期，熱液期分為4個成礦階段：石英-鉀長石-輝鉬礦階段(Ⅰ)，石英-黃鐵礦-自然金階段(Ⅱ)，石英-多金屬硫化物-自然金階段(Ⅲ)，石英-碳酸鹽階段(Ⅳ)。

(2)大湖金鉬礦床Ⅰ—Ⅲ階段石英中主要發育CO2-H2O包裹體(C型)和純CO2包裹體(PC型)，少量鹽溶液包裹體(W型)；晚階段礦物主要為鹽溶液包裹體(W型)，表明成礦流體從富CO2向貧CO2演化，流體沸騰作用可能是研究區礦床的主要成礦機制。

(3)大湖金鉬礦床初始成礦流體具有中高溫、富CO2和中低鹽度的特征，到晚期演化為低溫、低鹽度的水溶液流體，這些流體特征與變質流體特征一致。

(4)大湖金鉬礦床為形成于秦嶺碰撞造山帶的造山型金礦床。深部的變質流體在減壓增溫環境下沿構造帶上移滲透，金、鉬元素沉淀富集成礦。

致謝：審稿老師對本文提出了寶貴修改意見，張培、王琪和于科信等在樣品采集時提供了幫助，河南省靈寶市金源礦業股份有限公司鼎盛分公司有關人員在野外考察期間提供了幫助，在此一并致謝。