石炭纪加泰罗尼亚海岸喷流沉积矿床成矿流体来源

摘要：本文对西班牙东北部加泰罗尼亚海岸山脉南端大型矿床展开研究，主要流体包裹体为石英包体，同化温度范围主要在220-260°C。绿泥石中的δ18O值为-63%到-33%，流体包裹体和氢氧稳定同位素表明，加泰罗尼亚海岸沉积矿床成矿流体主要以海水为主。热液流体的密度比海水低，因此在海底崩解时产生浮力羽状物，与海西晚期斑岩型花岗岩脉有关的热液对矿石产生局部再结晶，使得新生成的矿体包含有高盐流体包裹体，并且引起局部的同位素再次达到平衡。

前言

在海西期造山运动期间，古生代地层主要经历了西北-西东向的褶皱和逆冲这两期变形。区域变质作用发生在浅层，产生了近变质条件的矿物集合体。由于这些侵入作用，该区局部有接触变质作用。一些NE-SW和NNW-SSE的海西断裂在阿尔卑斯造山运动时再次活动，发生热液循环，从而产生Ba-Pb-Zn-Ni-Ag矿脉。

硫化物矿床赋存于碎屑岩中，主要由灰色页岩和砂岩组成，与稀少的闪锌矿床互层，在顶部出现一些厚达1米的黄铁矿床。硫化物矿床中含有绿泥石聚合体和弥散的自性晶石英晶体。此外，还存在少量黄铜矿、方铅矿、银铋硫化物和碲化物。富绿泥石床以绿泥石为主，含有石英和少量的绿帘石、阳起石，黄铁矿、方铅矿、黄铜矿和白钨矿十分稀少（罗迪柯，2017）。在上述所有矿物组合中，均有明显的小构造，如香肠构造和轴面劈理。此外，接触变质作用还产生硫化物，部分黄铁矿被晚期的白铁矿和黄铁矿所取代，具有鸟状的纹理。

对加泰罗尼亚海岸山脉南端矿床流体包裹体和δ18O同位素组成进行了研究，获得了相关信息，从而限定了加泰罗尼亚西南石炭系沉积盆地的成矿历史范围。

一、地质背景

加泰罗尼亚海岸包括海西褶皱基底，与上覆中生代沉积盖层呈不整合。在最南端，海西基底为一厚石炭纪的地层组成，与下伏寒武纪至泥盆世晚期沉积地层呈不整合。石炭纪地层厚度具有明显的横向变化，在底部具有基性的火山作用，这些特征与沉积盆地的沉降有关。

二、氧和氢稳定同位素

δ18O的数据来自于石英和绿泥石，δ18O值在-63%和-33%之间，δ18O值在- 63% 和-33%之间。并且在绿泥石中δ18O值主要集中在2.7%和6.8% ，石英中δ18O值在8.6%到10.7%。根据Wenner and Taylor（1971）和Matsuhisa et al.（1979）的分馏方程，考虑温度范围为220到260°C，在斑晶岩脉附近，显示的δ18O值受岩浆热液影响。

三、流体包裹体温度

对流体包裹体进行冻结试验，在一些样品中测得首次熔化温度，通常接近-22°C，流体包裹体的同化温度主要为240年到260°C。这个范围是与大部分喷流沉积矿床的同化温度大致相当。从稳定同位素数据呈现出岩浆亲和作用，岩浆亲和作用与产生高盐度的作用是相同的，这些数据表明存在岩浆与斑岩岩脉有关的流体。它们是两相液态包裹體，其体积小，这些包裹体可以被认为是原生的（张乐骏，2011）。此外，平面上还分布着大量的流体包裹体，由于是次生包裹体所以不予考虑。

氧和氢的稳定同位素数据和流体包裹体的盐度值表明形成流层状矿床的流体的来源是以海水为主。液体的低密度从0.7到0.9g/cm 3，说明成矿作用形成于浮力热液柱，而不是盐水池。

四、流体包裹体盐度

对来自Mas del Mestre矿床中的硫化物和 Pou de Cobus矿床中的磁铁矿的自生石英晶体中的流体包裹体进行研究。观察到其中的流体包裹体是孤立的、随机分布的。流体包裹体的盐度表明存在在两种不同的流体，一种是低盐度流体，另一种是高盐度流体（左力艳，2007）。这个现象可以解释为由两种液体在矿物形成时共同形成，如硫化物矿床的形成。Mas del Mestre 的盐度主要在1.1 到14wt.%1之间。盐度大致分为两种，一种接近海水盐度（3.2wt.%），另一种是海西晚期花岗斑岩岩脉发育的包裹体，其同化温度为140至310°C，包裹体密度为0.7～0.9g/cm。

五、成矿模型

加泰罗尼亚沿海南部石炭系沉积型矿床的流体包裹体和氢氧同位素组成与的海洋成因的流体包裹体相一致。石炭系盆地基底横向沉积相和厚度的明显变化，以及橄榄岩、角砾岩和碱性火山作用的存在，表明该盆地为构造活动与石炭纪沉积同时发生。我们推断从较大体积的下伏岩体中的岩浆中收集的矿石流体作为羽流向上释放之前进入冲天炉，少量对流大气降水可能并入羽流并与岩浆-热液水混合，尤其是在其蒸气羽流体内的流体压力减少后的使用期限内。因此，该地区是一个受大量同沉积正断层影响的沉降盆地，并且作为有利流体循环的渗流区。

六、结论

石炭纪加泰罗尼亚海岸喷流沉积矿床成矿流体主要是海水，在深层循环过程中，其温度最低可达240℃。成矿流体的盐度在这种温度意味着流体密度低于海水，因此火山系统形成浮力羽流。矿床后来受到接触变质作用的影响，与斑岩花岗岩脉有关的热液使矿石局部再结晶，与低温海水接触而被这种流体淬火而沉淀，从而产生海底矿床。

参考文献：

[1]左力艳，张德会，李建康，张文淮.江西德兴铜厂斑岩铜矿成矿物质来源的再认识——来自流体包裹体的证据[J].地质学报，2007（05）：684-694+724.

[2]罗迪柯，陈靖，姚仲友，匡福祥，姚春彦.南美洲圭亚那地盾北部绿岩带地质特征、典型金矿床及金成矿作用[J].地质通报，2017，36（12）：2197-2207.

[3]张乐骏.安徽庐枞盆地成岩成矿作用研究[D].合肥工业大学，2011.

作者简介;

陈小兵，男，本科，六盘水师范学院。

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