浙江八面山萤石矿床流体包裹体地球化学研究

闫 飞 夏学惠 徐少康 吴颖慧 逄思宇

中化地质矿山总局地质研究院，河北涿州，072754

浙江八面山萤石矿床流体包裹体地球化学研究

闫 飞*夏学惠 徐少康 吴颖慧 逄思宇

中化地质矿山总局地质研究院，河北涿州，072754

八面山萤石矿床流体包裹体可分为三大类型：Ⅰ气液包裹体，Ⅱ气体包裹体，Ⅲ含子矿物的多相包裹体；矿床成矿温度变化不大，主要集中在120～240°C之间。细粒条带状萤石矿石包裹体温度变化在115～250℃之间；巨晶块状萤石矿石和石英脉型萤石矿石包裹体温度集中在135～170℃之间。萤石矿床流体包裹体以低盐度成矿流体为主。成矿过程中起作用的成矿流体为KCl-H2O体系和CO2-CaF2-H2O体系，成矿溶液的离子类型属K+-Ca2+-HCO--F-型，KCl-H2O体系反映岩浆期后热液作用的结果，而CO2-CaF2-H2O体系可能反映了寒武纪矿源层成矿体系。通过包裹体研究，认为八面山萤石矿床是受地层-岩体-层间断裂共同控制“三位一体”的热液成因矿床。

流体包裹体 地球化学 八面山萤石矿床

1 矿区地质背景

1.1 成矿地质背景

矿区位于扬子准地台华埠-新登陷褶带上方-罗村拗褶束西南段内，萧山-球川大断裂纵贯本区，构成北东向基本构造格架，次一级褶皱、断裂均较发育。区内岩浆活动较强烈，主要为燕山晚期黑云母二长花岗岩。矿区范围内出露的地层主要有震旦系、寒武系和奥陶系下统印渚埠组。

震旦系下统志棠组以细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩为主组成韵律层，上部为灰—深灰色薄层至中层状凝灰质粉砂泥岩、凝灰质粉砂岩、泥页岩，常夹有中至薄层状细砂岩。寒武系自下而上为荷塘组、杨柳岗组、华严寺组及西阳山组。荷塘组以黑色含碳质硅质页岩、碳质页岩、硅质页岩为主，底部夹有石煤层，其内含有磷结核和黄铁矿结核。杨柳岗组以灰色、灰黄色薄至中层状含碳泥质灰岩和钙质泥页岩为主，常夹有灰岩透镜体。常见有少量灰黑色硅质页岩。华严寺组岩性为灰色、深灰色中薄层—条带状，岩性单一。西阳山组钙质泥岩夹薄层灰岩，上部为灰色泥灰岩与瘤状灰岩互层，中部为灰色至灰黄色薄至中层状泥灰岩夹瘤状灰岩，下部为含泥灰质条带薄层泥质灰岩。区内杨柳岗组和华严寺组地层是萤石矿主要成矿围岩，大部分萤石矿体都赋存其内。

区内燕山期花岗岩沿岩前短轴背斜轴部自南东往北西侵位，呈不规则岩株形态产出。岩体基本可划分出边缘、过渡、中心三个相带，岩性分别为细粒花岗岩→中细粒花岗岩→中粒、中粗粒花岗岩，分带为渐变过渡。在边缘相带中，由于自变质和碱性交代作用，岩体边缘部位钠长石化强烈，局部见硅化现象，边缘相带锡和其它金属元素丰度值相对要高。花岗岩呈不规则状侵位于寒武纪地层中，出露面积约2.94km2【1】。

1.2 矿体及围岩蚀变特征

八面山萤石矿床主要分布在岩前花岗岩株周围及旁侧的寒武系含碳泥质灰岩和灰岩地层中，共发现和圈定各种类型的萤石矿体70余个，按矿体赋存状态可分为三大类：产于岩体接触带中的矿体；产于围岩层间破碎带中的似层状、透镜状矿体；产于构造带中的陡倾斜脉状矿体【1】。三大类矿体长度变化范围在数十米到550m ，厚度变化在0.86～38m。近矿体围岩蚀变为绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化、硅化、角岩化等。

1.3 矿石特征

本区萤石矿石主要有两大类，一类为深灰色块状与条带状细粒萤石矿石，外貌特征与灰岩极其相似，呈黑灰色、深灰色，比重较灰岩大【2】。矿物组成比较简单，主要有萤石、石英和绢云母，微量方解石和长石等，该类矿石占绝大多数；另一类为紫色与绿色巨晶块状萤石矿石，此类矿石主要产出于陡倾斜脉状矿体中。就巨晶萤石矿石而言，矿物组成比较简单，主要有萤石、方解石和石英，次为粘土矿物。矿石结构主要有它形-半自形粒状结构、自形晶粒结构、交代结构。矿石构造主要为条带、条纹状构造、块状构造、角砾状构造、浸染状构造。

2 流体包裹体地球化学

八面山萤石矿床的成矿流体的样品，我们选择不同类型矿体，具有代表性的深灰色细粒块状萤石矿石、深灰色细粒条带状萤石矿石、绿色巨晶块状萤石矿石和石英脉型萤石矿石进行流体包裹体测试研究。所有样品在显微镜下进行系统观察、描述；在热台、冷热台上进行均一法测试包裹体的温度和冷冻法测其盐度；选择不同期次萤石矿样品，进行包裹体的气相、液相成分分析；拟探讨萤石矿形成的物理化学、地球化学条件，为进一步研究八面山萤石矿床形成与演化提供科学证据。

2.1 流体包裹体的类型及主要特征

从不同矿石类型中可以看到包裹体形态多种多样，可归纳为规则的和不规则的两种。规则的以具负晶形为典型，如萤石中的包裹体，具有完好的不完全的方形、六边形负晶状，长条状与浑圆状等。不规则形状各种各样，如管状，局部收缩的楔状、似纺锤状、叶片状等。

在石英脉型萤石矿石中发现有一组包裹体，在它的形成过程中，由于受外来热动力作用，使得原生包裹体被拉长了，局部形成“卡脖子”包裹体【3】，多数包裹体呈定向排解，包裹体形态沿着裂隙带方向拉长。

八面山萤石矿床中的包裹体大小不一，其中细粒块状和条带状萤石矿石中以5～15μm者为多，大者可达30μm±；巨晶块状萤石矿和石英脉型萤石矿中包裹体大小以10～20μm为多，大者可达50μm。

包裹体的气液比可以反映成矿体所含挥发组分及其性质。八面山萤石矿床中的包裹体的气液比在不同类型矿石中相差不大，一般在10%～20%。CO2包裹体中CO2体积占包裹体体积20%～40%，在巨晶萤石矿石中的大量包裹体气相在常温下跳动，测试过程中，降温后升温包裹体气相均在0℃以上出现，似反映包裹体处在亚稳定状态。

包裹体的分布多呈晶带生长，或在晶面上成片、成群、成行分布。包裹体的产状与其成因类型关系密切，原生包裹体孤立、成行、成面产出；次生包裹体则多沿裂隙、微裂隙成排产出，且包裹体长轴平行微裂隙的产状，假次生包裹体则多沿愈合裂隙产出。总体上八面山萤石矿床的包裹体可以归纳为面型和线型两种分布形式。

面型分布的原生包裹体多为孤立的个体，呈等距离或不等距离相间出现在晶体柱面和垂直C轴的晶体截面上，八面山萤石矿床中的深灰色细粒萤石矿石和条带状萤石矿石中的包裹体多数具面型分布特征。

线型分布的原生包裹体平行晶棱成行分布，沿裂隙成线、成行出现的次生包裹体多呈线型分布，本区的线型产状的包裹体，有的是一组线型，有的两组线交叉，网格状包裹体群等产出。

总结八面山萤石矿床包裹体的特征，表明从层间似层状矿体-接触带矿体-高角度脉状矿体其流体包裹体数量越多，类型越复杂，且包裹体个体大，生长完好。

前述流体包裹体特征反应了八面山萤石矿床形成的物理化学条件和成矿的地球化学环境，显微镜下观察到的众多包裹体在常温下的气液比等特征和所具有的相态，可作为包裹体分类的依据，并以此将八面山萤石矿床流体包裹体分为以下三大类型：

Ⅰ气液包裹体：气液包裹体是八面山萤石矿床中的主要类型，本矿床这类包裹体的气液比一般在10%～20%。不同矿石类型中气液比略有差异，细粒块状萤石矿石和条带状萤石矿石中包裹体的气液比在10%～20%之间，巨晶块状萤石矿石中包裹体的气液比10%～15%。

Ⅱ气体包裹体：该类型的包裹体仅在细粒萤石矿石中出现，气相成分CO2体积占包裹体体积的40%左右，气相多呈暗灰色—黑色的扁圆形。气相包裹体多见到它与含子矿物和含LCO2的多相包裹体共存。

Ⅲ含子矿物的多相包裹体：该类包裹体由气相、气液相和固相包裹体组成。多相包裹体中含有非盐类子矿物，子矿物多呈浅绿色方形，在加温过程中不变化，子矿物体积占包裹体体积5%～15%。该类包裹体主要出现在深灰色细粒块状和条带状萤石矿石中，这可能与早期成矿作用有关。

2.2 成矿流体的均一温度

八面山萤石矿形成的成矿期次主要有两个：第一期的成矿阶段构成了本区主要矿石类型，形成的矿物组合以萤石-石英-绢云母为主；第二期次成矿阶段形成的矿石以石英脉型萤石矿石为主，形成的矿物组合主要为颜色鲜艳的巨晶萤石-石英-方解石为主。

本次选择具有代表性的各种类型矿石进行包裹体均一温度测定，所获得的均一温度值，按不同成矿期次进行统计，然后分别绘制出各成矿期次均一温度直方图。现将测试的均一温度、盐度及相应的计算密度列于表1中。

表1 八面山萤石矿床包裹体均一温度、盐度、密度表Table 1 Homogenization temperature ,salinity,density List of inclusion of Bamianshan fluorite deposit fluorite

从表中可以看出八面山萤石矿床成矿温度变化不大，主要集中在120～240°C范围内变动。从不同类型矿床流体包裹体测温结果可以看出，灰黑色细粒条带状萤石矿石包裹体温度变化相对较大，变化在115～250℃之间，从流体包裹体直方图（图1）中可以看出，该类型矿石成矿温度最高达246℃，在温度逐渐下降240℃→200℃→160℃→120℃过程中逐渐结晶堆积而形成萤石矿。在230～170℃之间出现频次减少，指示成矿作用有二个小的间断。从直方图中可以看出，温度出现频次集中，温度高峰耸立在240℃、200℃和145℃形成了三个高峰值，说明成矿热流体活动频繁，且具有多次脉动的特点。

图1 细粒萤石包裹体测温直方图Fig.1 Inclusion thermometry histogram of fine fluorite

巨晶块状萤石矿石和石英脉型萤石矿石，包裹体均一温度变化不大，集中在135～170℃之间，在145℃出现明显独立峰值，在图2上，成矿温度主要呈独立的一个峰值。

图2 巨晶萤石包裹体测温直方图Fig.2 Inclusion thermometry histogram of megacryst

2.3 包裹体流体盐度

八面山萤石矿床不同类型矿体，不同矿石类型，不同成矿阶段的各类型包裹体，所含流体的成分和性质有所不同，大体可分为低盐度流体和CO2-NaCl-H2O流体两大类。

八面山萤石矿床流体包裹体，以低盐度成矿流体为主，盐度范围w（NaCl）变化在0.18%～4.18%之间，这种低盐度流体贯穿萤石成矿的全过程。所测盐度、均一温度数据见表1。

3 成矿流体的组分特征

运用超微量化学分析方法对流体包裹体液相成分进行定量化学分析。本次选择与萤石矿密切共生的石英、萤石等矿物。采用打开包裹体的方法提取分析溶液，用原子吸收分光光度仪分析溶液中的K+、Na+、Ca2+、Mg2+等阳离子；用离子色谱仪分析F-、Cl-、SO等阴离子。所测得的样品包裹体流体中各种化学组分的含量，以浓度计算法算出，单位μg/g，测试分析结果见表2。

由包裹体的气相和液相分析获得成矿流体成分，基本可以代表原始成矿溶液的化学成分和性质。八面山萤石矿床中的成矿流体共含有K+、Na+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、NO-3、SO、CH4、C2H2、C2H6、CO2、H2O、O2、N2、CO等16项组分（表2、3）。

阳离子中，Na+的含量2.73～5.02μg/g，K+的含量变化大2.84～46.34μg/g，在不同类型矿石中变化较大，Mg2+含量在1.35～16.34μg/g间变化，Ca2+在石英中的含量65.57μg/g。

阴离子大多数以SO2-4含量高为特征，其含量变化在0.15～165.94μg/g；Cl-含量在1.35～1.91μg/g。包裹体气相成分分析结果表明，以H2O、CO2和N2为主。H2O在不同类型矿石中普遍含量高，在93.44～97.14mol/L间；CO2含量在1.32～2.22mol/L间； N2含量在1.38～3.78mol/L间；CH4含量在1.04～2.57mol/L间。成矿溶液K+＞Na+，属钾质碱性溶液。

3.1 成矿流体的地球化学性质

八面山萤石矿床包裹体的气、液相成矿和其中所含化学元素比值，在一定程度上反映了成矿流体的地球化学特征，并可为萤石矿床成矿物质来源提供直接信息。

Na+/ K+比值：八面山萤石矿床中Na+/ K+比值较小，变化在0.063～0.222间，K+高于Na+，部分样品中Na+含量为0。据Roeader(1972)的资料，成矿流体中Na+/ K+比值可判断成矿的物质来源。岩浆热液来源的Na+/ K+比值一般较小，与沉积或地下热卤水有关的Na+/ K+比值高，八面山萤石矿床中Na+/ K+比值均小于1，表明成矿物质来源与岩浆热液有关。

表2 流体包裹体液相成分分析（ug/g样品）Table 2 Liquid composition analysis of fluid inclusion （ug/g sample）

表3 流体包裹体气相成分分析（mol/L）Table 3 Vapor composition analysis of fluid inclusion （mol/L）

Na+/（Ca2++Mg2+）比值：作为判别成矿热液来源的重要标志之一，如我国华南地区一些花岗岩类型钨锡矿床【4】，与其共生的石英包裹体流体中的Na+/Ca2++Mg2+比值为0.28～3.15，本区萤石矿床中，包裹流体中的Na+/（Ca2++Mg2+）比值在0.31～0.56，可见本区萤石矿床与花岗岩类钨锡矿床有一定差异。

Cl-、F-及Cl-/F-比值：Cl-和F普查存在于成矿溶液之中，属于化学性质活泼的离子。尤其是Cl-，它是成矿溶液中主要的阴离子，可以成为成矿热液搬运，构成NaCl-H2O主要成矿溶液体系，以及部分混合的CO2-NaCl-H2O体系。

F是形成萤石矿的主要成矿元素，F在成矿溶液中具有活泼的化学性质，八面山萤石矿床中石英包裹体中F-含量在16.54μg/g，远高于Cl-的含量。Cl-/F-比值在八面山萤石矿床形成阶段比较低，为0.09，这与岩浆热液成因的多金属矿床Cl-/ F-比值较高差别较大，反映为萤石矿床的形成是在成矿流体演化到晚期的产物。

H2O、CO2与H2O/CO2比值：八面山萤石矿成矿作用中，成矿流体含H2O高于CO2，H2O/CO2比值变化在42.42～73.72间，进一步说明，萤石在成矿过程中起作用的成矿流体为KCl-H2O体系和CO2-CaF2-H2O体系，成矿溶液的离子类型属K+-Ca2+-HCO--F-型。热液作用过程中，体系中存在两个成矿流体体系，在萤石成矿过程中，KCl-H2O体系反映岩浆期后热液作用的结果，而CO2-CaF2-H2O体系可能反映了寒武纪矿源层成矿体系。

4 结论

（1）流体包裹体地球化学研究表明，八面山萤石矿床流体包裹体可分为三大类型：Ⅰ气液包裹体，Ⅱ气体包裹体，Ⅲ含子矿物的多相包裹体；矿床成矿温度变化不大，主要集中在120～240℃之间。（2）不同类型矿石流体包裹体测温结果可以看出，灰黑色细粒条带状萤石矿石包裹体温度变化相对较大，变化在115～250℃之间；巨晶块状萤石矿石和石英脉型萤石矿石，包裹体均一温度变化不大，集中在135～170℃之间。（3）八面山萤石矿床流体包裹体以低盐度成矿流体为主，盐度范围w（NaCl）变化在0.18%～4.18%之间，这种低盐度流体贯穿萤石成矿的全过程。萤石在成矿过程中起作用的成矿流体为KCl-H2O体系和CO2-CaF2-H2O体系，成矿溶液的离子类型属K+-Ca2+-HCO--F-型。热液作用过程中，体系中存在两个成矿流体体系，在萤石成矿过程中，KCl-H2O体系反映岩浆期后热液作用的结果，而CO2-CaF2-H2O体系可能反映了寒武纪矿源层成矿体系。通过对萤石包裹体研究，结合矿床特征【1】，认为八面山萤石矿床是受地层-岩体-层间断裂共同控制“三位一体”的低温热液成因矿床。成矿物质来源:Ca 元素是由地层提供的，F 元素可能有两种来源，一是华严寺组地层，二是中酸性岩浆活动产生的岩浆热液从地下深处携带而来的。

1 夏学惠，徐少康，严生贤，等. 浙江八面山特大型萤石矿床成因研究[J].化工矿产地质，2009， 31( 2): 65～75

2 夏学惠，韩豫川，连卫，等. 浙江八面山特大型萤石矿床的沉积成矿特征[J].沉积学报，2010，28(4): 567～572

3 何知礼. 包体矿物学[M]. 北京：地质出版社，1982

4 毛景文，宋叔和，陈毓川. 桂北地区火山岩系列和锡多金属矿床成矿系列[M].北京：北京科学技术出版社，1988

STUDY ON FLUID INCLUSION GEOCHEMISTRY OF BA-MIANSHAN FLUORITE DEPOSITS OF ZHEJIANG PROVINCE

Yan Fei Xia Xuehui Xu Shaokang Wu Yinghui Pang Siyu
Geological Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau ，Zhuozhou,Hebei,072754, China

There are three types of fluid inclusions in Bamianshan fluorite deposits ，vapor-liquid inclusion，vapor inclusion and polyphase inclusions with daughter minerals. The ore-forming temperature varies slightly，mostly in 120～240°C. The inclusion temperature changes at a range of 115～250℃ in fine banded fluorite，while in megacryst massive fluorite and quartz vein fluorite at a range of 135～170℃. The fluid inclusion of fluorite deposits mainly are low salinity ore-forming fluid， and the ionic type of ore-forming fluid is K+-Ca2+-HCO--F-， there are two ore-forming fluid system in the hydrothermal process ，the KCl-H2O system represents the results of later magmatic period and CO2-CaF2-H2O system may represents ore-forming system of the Cambrian source bed. According to the study on fluid inclusions ，the Bamianshan fluorite deposit is a hydrothermal deposit controlled by strata ，rock mass and interlayer fracture.

fluid inclusion，geochemistry，Bamianshan fluorite deposit

P619.215∶P595

A

1006–5296（2010）04–0215–06

* 第一作者简介：闫飞（1964～），女，地质专业，高级工程师

2010-03-12；改回日期：2010-04-22