利用流体包裹体判定岩浆热液矿床多金属矿体深部延展的方法

摘要

本发明公开了一种利用流体包裹体判定岩浆热液矿床多金属矿体深部延展的方法，该方法是在大比例尺构造‑蚀变岩相学填图的基础上，系统开展流体包裹体地球化学研究，查明成矿流体温度、盐度等物理化学条件、流体演化特征，并估算其成矿深度。基于地质‑温度、地质‑盐度异常图的空间分布特征，构建热液型多金属矿床找矿模型，提取流体包裹体温度和盐度垂向变化的深延指示标志，并判定多金属矿体的深延规律；该方法解决了岩浆热液矿床深部矿体定位难的技术难题，有助于推断深部矿体(群)的空间定位规律，为深部资源勘查和缩短找矿周期提供重要地质依据。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用流体包裹体判定岩浆热液矿床多金属矿体深部延展的方法，属于深地矿产资源勘查领域。

背景技术

热液矿床的形成离不开成矿流体的参与，而流体包裹体作为岩浆热液流体活动中被捕获于矿物晶格中的直接记录，很早已被地质学者认识并加以利用。自上世纪60年代流体包裹体研究被引入我国地学领域，随着研究手段的不断进步和丰富使其在矿床学以及其他领域研究深度和研究水平不断提高。通过对流体包裹体的研究可以提供有关成矿流体温度、盐度、成分、压力、密度、pH和Eh等成矿流体物理化学性质的准确信息，因此它是研究热液成矿系统中成矿流体性质、时间-空间演化特征、成岩成矿深度、成矿作用机制最重要的手段和方法之一。

随着浅表层矿体的开采殆尽，深部找矿突破亟待解决。为此，前人利用流体包裹体对热液矿床最大成矿深度、最大深延垂幅进行了系统的总结和论述，并认为深部还存在较大找矿空间。综合前人研究现状，目前仍然存在以下几个主要问题：(1)大多数流体包裹体研究往往都是从定性的角度探讨成矿流体来源、性质、演化等特征，这有助于理解各时期流体性质的变化以及成矿过程。由于多项参数使用条件差异导致探讨成矿流体特征时存在不确定性和多解性，亦导致难以重建成矿期流体的运移方向、距离、定位机制等。(2)缺乏由浅及深的成矿流体指标定量化的深入研究，快速建立流体定量化评价指标鲜有提及。(3)以往流体包裹体研究中对不同标高温度和盐度空间变化的研究相对较少且未能有效结合矿床地质事实，导致目前仍然难以有效构建有利成矿构造部位，对深部矿体勘查指导意义有限。因此，有必要提出一种利用流体包裹体地球化学数据定量化评价矿体深延的方法。

发明内容

本发明针对目前存在的技术难题，提出了利用流体包裹体温压条件垂向变化指标判定岩浆热液矿床多金属矿体深部延展的方法，按如下步骤进行：

步骤一、针对某一岩浆热液矿床进行野外地质调研，并采用大比例尺构造-蚀变岩相学填图，采集该热液矿床不同标高、不同类型的矿化-蚀变样品，并记录其空间坐标位置，用X、Y表示；鉴别采集的矿化-蚀变矿物的共生组合关系，划分出矿化-蚀变矿物的生成顺序表，然后从矿化-蚀变样品中选取热液成矿阶段的半透明-透明矿物，将其加工成厚度0.1-0.2mm双面抛光的流体包裹体片；

步骤二、流体包裹体分析测试

通过光学显微镜观察流体包裹体片中的流体包裹体的形态、大小、类型、分布特征，鉴别出矿物生长过程中捕获的形态规则、气液比值稳定的原生包裹体；利用流体包裹体显微测温的冷热台装置获取不同成矿阶段热液矿物的原生包裹体的均一温度、冰点温度、子矿物融化温度，并依据冰点温度、子矿物融化温度换算出原生包裹体的盐度；

为了得到能够代表某一阶段流体性质的测试数据，需要对矿物中次生包裹体进行剔除，选择原生包裹体进行测试；

所述矿物生成顺序表的划分是通过宏观、微观不同期次矿物、矿脉之间的穿插、包裹、接触、交代等关系综合判断，鉴别矿物的共生组合关系；不同岩浆热液矿床的矿物生成顺序因热液矿物的不同而有所区别；

均一温度、冰点温度、子矿物融化温度的测定参照卢焕章，范宏瑞，倪培，等.流体包裹体[M].北京:科学出版社，2004:132-208.中的方法；

步骤三、测试数据处理

将每个采样点的坐标和不同成矿阶段热液矿物原生包裹体的盐度构建成原生包裹体盐度数据库，用X、Y和盐度表示；将每个采样点的坐标和不同成矿阶段热液矿物原生包裹体的均一温度构建成原生包裹体均一温度数据库，用X、Y和均一温度表示；

步骤四、流体包裹体深延指标构建及矿体深延规律判别

A、将原生包裹体盐度数据库、原生包裹体均一温度数据库导入数据分析软件中，分别绘制出不同中段、不同剖面原生包裹体的盐度、温度等值线图；

B、将不同中段、不同剖面原生流体包裹体的盐度、温度等值线图与该矿床同比例尺的实际地质图叠合后，获得地质-温度、地质-盐度异常等值线图；取最晚期热液矿物形成时的均一温度和盐度为异常下限值，在地质-温度、地质-盐度异常等值线图上圈定出温度、盐度异常的高值区域，并分析高值区异常的分布特征，具体包括异常的形态、范围、数量、大小，并总结高值异常区的变化规律，特别是剖面等值线图中异常区的变化规律；

C、提取判断矿体深延的定性指标和定量指标

基于步骤二鉴别出的原生包裹体，将其气液比值、子矿物包裹体的相对含量作为评价矿体深延的定性指标；

基于步骤B的地质-温度、地质-盐度异常等值线图，分别从围岩至矿体、从浅部至深部绘制出温度等值线图切剖面图、盐度等值线图切剖面图，由此得出从低值异常区至高值异常区的等值线的曲线图，根据曲线图得出平面上、剖面上原生包裹体温度、盐度高值异常区的宽度、长度和垂差的变化范围，并将其作为评价矿体深延的定量指标；

D、基于步骤C获取的定性指标和定量指标，从围岩至矿体、从浅部至深部，当同一地质体的原生包裹体的气液比值、子矿物包裹体数量逐渐增大，同时，原生包裹体的温度、盐度高值异常区的长度宽度和垂差有增强或突变的趋势，则推断矿体向深部延伸；

结合浅部已有中段矿床地质事实，对比定量指标和已知浅部矿体空间位置之间的关系，根据地质-温度、地质-盐度异常等值线图上不同中段、不同剖面高温-高盐度异常区域异常中心的偏移方向判断流体大致运移方向，并依据长度、宽度和垂差的周期变化范围综合研判多金属矿体的深延距离。

本发明方法的优点和技术效果：

(1)基于流体包裹体研究，克服了多项参数使用条件差异导致探讨成矿流体特征时存在不确定性和多解性，为重建成矿期流体的演化提供可靠解决方案。

(2)该方法能快速建立流体地球化学由浅及深定量化评价指标。

(3)该方法简便、实用，可有效降低勘查成本，查明矿体的深延规律，进而缩短深部找矿勘查周期。

附图说明

图1为湖南南部某岩浆热液型矿床成矿阶段划分图；

图2为湖南南部某岩浆热液型矿床不同类型流体包裹体显微照片，a-萤石中富液相两相孤立包裹体；b-萤石中富液相气液两相包裹体群；c-萤石中含子晶三相包裹体；d、e纯液相包裹体；f、g-萤石中沸腾包裹体群，富液相、富气相及含子晶三相包裹体；h、i-萤石中富二氧化碳包裹体；j-萤石中含子晶三相包裹体；k-方解石中气液两相包裹体；l-石榴子石中气液两相包裹体；L为液相；V为气相；S为固相；

图3为湖南南部某岩浆热液型矿床流体包裹体均一温度、盐度直方图，a.流体包裹体均一温度直方图；b.流体包裹体盐度直方图，1-早夕卡岩阶段；2-晚夕卡岩阶段；3-早硫化物阶段；4-晚硫化物阶段；

图4为湖南南部某岩浆热液型矿床不同平面、剖面均一温度、盐度异常分布图，a.-136m中段蚀变矿物流体包裹体均一温度等值线图；b.-136m中段蚀变矿物流体包裹体盐度等值线图；c.-256m中段蚀变矿物流体包裹体均一温度等值线图；d.-256m中段蚀变矿物流体包裹体盐度等值线图；e.-136m、-176m、-256m中段南部剖面蚀变矿物流体包裹体均一温度等值线图；f.-136m、-176m、-256m中段南部剖面蚀变矿物流体包裹体盐度等值线图；

图5为湖南南部某岩浆热液型矿床找矿模型及深部找矿方向；a.黄沙坪矿床成矿模型；b.岩体及蚀变垂向“膨大-缩小-膨大”示意图及切线垂向流体包裹体温度、盐度深延指标；c.岩体→围岩流体包裹体温度、盐度箱式图及包裹体类型横向演化特征；d.不同成矿阶段流体包裹体气液比值、子矿物包裹体相对含量的演化模式。

具体实施方式

下面通过实例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不局限于所述内容，实例中方法如无特殊说明均为常规方法，均一温度、冰点温度、子矿物融化温度的测定以及盐度换算参照卢焕章，范宏瑞，倪培，等.流体包裹体[M].北京:科学出版社，2004:132-208.中的方法；

实施例1：本发明方法在湖南南部某岩浆热液型铜铅锌多金属矿床实施，取得了良好的找矿进展，具体内容如下：

该矿床是湖南南部的典型矿床，其开采历史悠久，成矿地质条件优越。区内矿产以铜、锡、钨、钼、铅、锌、银矿为主，矿产资源种类丰富，矿石矿物以闪锌矿、方铅矿、磁黄铁矿、辉钼矿、白钨矿、黄铁矿、黄铜矿为主，脉石矿物主要为石英、方解石、萤石、透辉石、石榴子石、阳起石，矿石品位高，成矿条件好，具很好的找矿潜力。矿区主要成矿类型包括矽卡岩型、热液充填交代型以及斑岩型(未成矿)，其中钨钼多金属矿体属典型的矽卡岩型矿床，矿区岩浆热液活动强烈，岩体与围岩的接触带及外围的碳酸盐围岩发生强烈的蚀变作用和重结晶作用，主要表现为石英斑岩SE侧及花岗斑岩体与围岩接触带内发育强烈的矽卡岩化、绢云母化、硅化、绿帘石化并沿夕卡岩化带上有大量的钨钼矿体发育，并且夕卡岩紧密围绕着岩体轮廓展布。外侧围岩内发育强烈重结晶作用和热液方解石化并呈现由断裂向两侧蚀变逐渐减弱的特征。

具体实施步骤如下：

一、岩矿石样品采集及样品处理及加工

在详细野外矿床地质特征调查的基础上，按不同成矿阶段、不同标高(92m、-96m、-136m、-176m、-256m和-296m中段)采取所需的研究样品，并记录其空间坐标位置，用X、Y表示，主要包括石榴子石夕卡岩、闪锌矿矿石、石英、萤石和方解石等岩石；

通过宏观、微观不同期次矿物，矿脉之间的穿插、包裹、接触、交代等关系，鉴别该矿床矿物的共生组合关系，划分为夕卡岩期和石英硫化物期两个时期四个阶段。矽卡岩期包括磁铁矿(白钨矿、锡石)阶段、白钨矿(辉钼矿)阶段，磁铁矿(白钨矿、锡石)阶段即早矽卡岩阶段，该阶段自形-半自形的石榴子石矿物是这一阶段矿物的典型代表。白钨矿(辉钼矿)阶段即晚夕卡岩阶段选择与绿帘石、角闪石、阳起石紧密共生的萤石或交代早期石榴子石、充填于石榴子石空洞中的萤石，作为该阶段流体包裹体研究的主要矿物类型。硫化物期包括黄铁矿(方铅矿、闪锌矿)阶段和方铅矿、闪锌矿阶段。黄铁矿、辉钼矿(方铅矿、闪锌矿)阶段即早硫化阶段，该阶段主要表现为辉钼矿与共生的黄铁矿，交代早期夕卡岩矿物，因此选择交代晚矽卡岩阶段绿帘石、阳起石、石榴子石矿物的萤石和与黄铁矿紧密共生的萤石、方解石作为该阶段流体包裹体研究的主要矿物类型。方铅矿、闪锌矿阶段即晚硫化物阶段，该阶段表现为闪锌矿、方铅矿交代、溶蚀早期形成的黄铁矿(图1)，因此选择与铅锌矿紧密共生的萤石和方解石作为该阶段流体包裹体研究的主要矿物。

所需流体包裹体样品采自矿区内92中段、-96中段、-136m中段、-176m中段、-256中段、-296中段的矽卡岩、石英脉及方解石脉，其中对-136m南部、-176m南部、-256南部进行了系统的样品采集工作，样品加工成厚度0.1-0.2mm双面抛光的流体包裹体片，室内对样品进行系统的岩矿鉴定，并挑选具有代表性的样品进行详细的流体包裹体岩相学研究和显微测温工作分析。

二、流体包裹体分析测试

基于镜下鉴定装置，将该矿床原生包裹体划分为4种类型，Ⅰ类气相包裹体：该类包裹体较少见，仅见于萤石内沸腾包裹体群中，常温下成单一相或气相成分＞95％，这类包裹体边缘较暗而中心微亮。Ⅱ类水溶液包裹体：成矿各个阶段均有分布，是各类矿物中最为常见的一类包裹体，在室温下个体变化范围较大，形态多样，常呈椭圆形、负晶型、不规则状，根据包裹体气液比及升温过程均一相态的不同又可分为3个亚类，其中，Ⅱa型，富液相气液两相包裹体广泛分布于各种类型矿物中，气相成分为水蒸气，气液比＜50％，在萤石中该类包裹体往往成群分布或呈串珠状分布，少见孤立出现，单个包裹体较大(平均15～20μm)，大者可达40-60μm，而在方解石及石榴子石内该类包裹体较小(平均5～10μm)且数量相比萤石中较少，在石榴子石中包裹体一般分布于其环带内，但成群分布少见，大都孤立分布气液比平均10～20％，方解石中大都沿其节理呈椭圆形，且长轴远大于短轴气液比一般为20％；Ⅱb型，富气相气液两相包裹体：萤石中可见，相对Ⅱa型较少，气液比＞60％，气相成分为水蒸气，升温过程中最终均一为气相，在沸腾包裹体群中该类包裹体气液比介于70～90％之间，单个包裹体大小5～15μm；Ⅱc类纯液相包裹体常温下呈单一液相，常见于萤石内(图2d、e)，包裹体边界清晰，往往孤立分布，包裹体大小介于4～8μm，常见该类包裹体与Ⅱa、Ⅱb类包裹体共生，这类包裹体在测温过程中未见相态的变化。Ⅲ类富CO

通过显微测温装置，获得不同阶段原生包裹体的均一温度、冰点温度、子矿物融化温度数据(图3)，依据原生包裹体冰点温度、子矿物熔化温度换算出流体包裹体的盐度，由此获得该矿床不同阶段的原生包裹体温度为：磁铁矿(白钨矿、锡石)阶段：石榴子石是早矽卡岩矿物中的典型代表矿物，其中包裹体大多孤立分布，偶见三两成群分布，主要发育Ⅱa类包裹体，且包裹体均较小，由于仪器最大测试温度为600℃，在对石榴子石中部分包裹体加热至600℃还未均一，以＞600℃表示，由于该阶段石榴子石测温时视域较暗杂质较多很难观察，测试结果较少。其均一温度介于503.7～＞600℃，均值＞568.8℃，主要峰值为547.2～＞600℃，盐度介于16.53％～23.11％，显示了高温、高盐度流体性质。本次测试还在石榴子石中发现沸腾包裹体群的存在，其中Ⅰ类、Ⅱa、Ⅱb、Ⅲ、Ⅳ类包裹体均有出现，并以Ⅱb类包裹体为主，其均一相态为气相，沸腾包裹体群相较于石榴子石中其他类包裹体均一温度相对较低，平均530.8℃，盐度介于4.3％～20.7％之间。白钨矿、辉钼矿阶段：均一温度介于196.8～404.6℃。平均347.2℃，包裹体冰点融化温度盐度范围为13.72％～20.97％，平均17.43％。石英-硫化物期，黄铁矿、辉钼矿(黄铜矿)阶段该阶段主要发育Ⅱa、Ⅱb、Ⅳ类包裹体，萤石中普遍发育Ⅱa类包裹体，均成群分布包裹体且普遍较大10-20μm，Ⅱa类包裹体均一温度介于118.6～331.8℃，峰值位于213.8～270.6℃，平均230.7℃，盐度介于1.4％～22.65％，峰值集中在4.1％-14.7％，平均8.4％，Ⅳ类在该阶段也较常见，气泡往往先于子矿物达到均一，其气泡消失温度介于154.6～212.4℃，升温至283.1℃子矿物开始消失，直至361.2℃达到完全均一，指示其盐度范围为36.63％～43.34％，平均38.9％。闪锌矿、方铅矿阶段：该阶段主要测试矿物为与Pb-Zn矿化密切相关的方解石和萤石，该阶段中方解石内包裹体较小(≈7～10μm)但萤石中的包裹体普遍较大(≈15～30μm，大者可达60μm)，主要发育Ⅱa类包裹体，均一温度范围介于94.3～207.6℃，平均152.5℃，盐度介于0.53％～14.25％，平均6.69％。

三、数据处理

将每个采样点的坐标和不同成矿阶段热液矿物原生包裹体的盐度构建成原生包裹体盐度数据库，用X、Y和盐度表示；将每个采样点的坐标和不同成矿阶段热液矿物原生包裹体的均一温度构建成原生包裹体均一温度数据库，用X、Y和均一温度表示；将原生包裹体盐度数据库、原生包裹体均一温度数据库导入mapgis 6.7软件中，分别绘制出-136m、-256m中段和南部联合剖面的原生包裹体的盐度、温度等值线图；

四、流体包裹体深延指标构建及矿体深延规律判别

4.1流体包裹体深延指标构建

为提取平面和垂向上指示多金属矿体延深的成矿物化条件信息，在研究矿床典型特征的基础上，将136m、-256m中段和南部联合剖面的原生包裹体的盐度、温度等值线图与实际地质图叠合可得出各中段地质-温度(图4a、c，e)和地质-盐度异常等值线图(图4b、d、f)，取最晚期热液矿物形成时的均一温度152.5℃和盐度6.7wt％为异常下限值，在地质-温度、地质-盐度异常等值线图上圈定出温度、盐度异常的高值区域，利用Mapgis 6.3软件自动生成剖面的模块，绘制出自岩体至围岩、自浅部至深部的图切剖面，由此得出从低值异常区至高值异常区的等值线的曲线图(图4的每个小图右侧曲线)；具有如下：

(1)定性指标：即包裹体含子矿物包裹体的相对含量及气液比值指标，干矽卡岩阶段以富气相气液两相、含子晶三相包裹体为主；湿矽卡岩阶段以富液相气液两相为主；金属硫化物阶段以富液相流体包裹体为主并见有含方解石子晶三相包裹体；方解石阶段以富液相气液两相包裹体为主。不同阶段流体包裹体与其在空间上的产出是相对应的，由岩体至两侧围岩，随着流体温度盐度的逐渐降低，纯气相、富气相气液两相包裹体逐渐减少，在金属硫化物期基本未见纯气相包裹体，仅有少量的富气相包裹体，含子晶三相高盐度卤水包裹体也逐渐减少，指示流体逐渐由岩浆热液向低温、低盐度热液转变的过程，而就包裹体大小来说，金属硫化物期萤石中包裹体均较大，一方面可能萤石矿物特性有助于流体包裹体的形成，另一方面也能说明流体减压沸腾作用造成了成矿流体的快速冷却使得矿物快速结晶形成的。通过干矽卡岩至方解石阶段流体包裹体的观测，空间上，四个阶段的原生包裹体的气液比值总体呈现降低的趋势，其范围分别介于60～90％、30％～55％、～20％、10％～20％；含子矿物包裹体的相对含量自岩体至外围明显降低，四个阶段的含量分别介于～14％、11～9％、～5％、0％。

(2)定量指标：即流体包裹体均一温度、盐度异常区的宽度、长度和垂差的变化范围，基于地质-温度和地质-盐度图解(图4)，获得不同平面和剖面垂向变化指标为：1)-136中段温度等值线图横剖面显示(图4a)出从东向西从高温向低温迅速降低的趋势，(图4a)；在-256中段等温线图也具有相似特征(图4c)，并且指示高温地段为夕卡岩型矿体赋存部位，在其西侧可能为热液脉型铅锌矿体的有利地段，而NW-SE向斜切面温度变化图(图4a，c)显示明显波动，这与岩体在空间上凹凸展布特征密切相关，由凸转凹的部位为多金属矿体的主要产出部位，热液矿物的均一温度梯度带主要沿NW向展布，指示成矿流体具有从SE向NW向运移的特征(图4a，c)。2)无论是平面还是剖面，自蚀变斑岩体向两侧(或向外)石磴子组灰岩，温度和盐度等值线图均表现出逐渐降低的趋势，温度均值变化为：550℃→90℃；盐度均值变化为19wt％→4wt％。这与靠近岩体一侧的高温夕卡岩矿物，逐渐过渡为靠近围岩一侧的中高温夕卡岩矿物，最终演变为围岩内中低温热液交代蚀变矿物地质事实是相符合的。3)-136m、-256m中段温度等值线图斜切剖面显示，两个高温中心距离约400m，预示在矿床SE侧约400m处可能出现第三个高温异常中心及矿区SE侧第三个隐伏岩体。4)矿区南部垂向联合剖面显示-136m、-256m高温、高盐度区等值线梯度带范围大，而-176m梯度带明显较小，现有探矿工程表明垂向上岩体变化呈现“膨大-缩小-膨大”的特征，其周期为120～140m，其可能是构造的开闭作用即构造的脉动性结果，高温、高盐度区等值线梯度带变化规律与勘探实际结果相符，且垂向上各阶段流体包裹体均一温度、盐度等成矿流体性质基本没有变化，指示了自深部至浅部流体性质较稳定。5)主要矿体分布于成矿岩体由内凹(波峰)向外凸(波谷)的转换部位，依据-136、-256m图切剖面可知，高温异常的宽度介于140-200m，矿体的实际宽度小于等于异常宽度的半波长，为40-60m；结合两个平面异常的平面展布特征，主要矿体的长度为400–600m(1/2λ≈200–300m)(图5a-d)；由垂向异常分布图解可知，主要矿体的垂差为60m(1/2λ≈120m)

在深部其他因素不改变的前提下，也会存在这种规律性的变化。因此，包裹体温度和盐度变化可作为判别矿体深延的指标之一。

5.2矿体深延规律判别

成矿与夕卡岩化、石英、方解石化等蚀变密切相关，并且这些蚀变紧密围绕着岩体分布。基于前文论述的成矿深度的估算以及建立的流体包裹体深延指标，垂向上各阶段稳定的流体性质指示了深部稳定的成矿环境和一致的成矿流体来源，各中段及南部剖面温度、盐度等值线图高温区域的分布规律指示了矿化蚀变中心向SE侧偏移的特征，预示着被蚀变岩紧密包裹的岩体向深部SE侧延深的分布规律，是深部重要的找矿方向。而蚀变岩垂向上膨大-缩小-膨大的特征是岩体在垂向空间内形态变化造成的，因此认为深部由岩体凸转凹的部位为多金属矿体的主要产出部位。垂向上，从围岩至矿体、从56m中段至-296中段，花岗斑岩侧的夕卡岩型多金属矿体的原生包裹体的气液比值、子矿物包裹体数量向深部呈现出逐渐增大，横向上紧密围绕岩体分布的热液蚀变，流体包裹体温度、盐度呈现自花岗斑岩体中心向W侧围岩逐渐降低的特征，由此认为矿体向深部继续延伸，其长度和宽度随着深度的增加而增大，且深部岩体W侧可能是铅锌矿体的有利找矿部位(图5)。依据定量和定性指标，推测多金属钨钼矿体深延距离可达1.5km以上，且周期约为400m可见厚大的矿体分布于岩体凹陷部位。