湖南锡田钨锡多金属矿床成矿流体演化研究学术报告

作者及发表信息
本研究由周云（中国地质调查局武汉地质调查中心、中国地质调查局花岗岩成岩成矿地质研究中心）、黄惠兰、于玉帅（通讯作者）、李芳、谭靖合作完成，发表于《地球科学》（Earth Science）2021年4月第46卷第4期，DOI编号为10.3799/dqkx.2020.364。

学术背景
锡田钨锡多金属矿床位于南岭成矿带东段，是近年来中国钨锡找矿的重要发现之一，探明资源储量达32万吨，远景资源量超过60万吨。矿床成因与燕山期花岗岩密切相关，但成矿流体的演化过程、元素迁移机制及矿物沉淀控制因素尚不明确。前人研究多集中于矿床地质特征和岩体地球化学，对成矿流体的高温阶段（如岩浆-热液过渡阶段）缺乏系统分析。本研究通过流体包裹体显微测温和LA-ICP-MS（激光剥蚀电感耦合等离子体质谱）原位分析，旨在揭示成矿流体从岩浆到热液的演化路径及元素分配规律，为矿床成因模型和找矿勘探提供科学依据。

研究流程与方法
1. 样品采集与制备
研究选取锡田垄上和荷树下矿段的云英岩型、石英脉型及矽卡岩型矿石样品，重点针对黑钨矿、锡石、绿柱石、黄玉等矿物。样品经切割、抛光后制成光薄片和测温片，用于岩相学观察和流体包裹体分析。

1. 流体包裹体岩相学与显微测温

   • 岩相学分类：包裹体按相态分为四类：（1）流体-熔体包裹体（L+V+M+X），见于绿柱石和黄玉；（2）两相水溶液包裹体（LH₂O+VH₂O）；（3）含CO₂三相包裹体（LH₂O+LCO₂+VCO₂）；（4）含盐子矿物包裹体（LH₂O+VH₂O+S）。
     
   • 显微测温：使用Linkam THMS 600冷热台和红外显微测温系统，测定均一温度（Th）、冰点温度（Tm）及盐度。高温阶段（>500℃）采用淬火分阶段升温法，确保熔融包裹体完全均一。
     

2. LA-ICP-MS原位分析
   在中国科学院地球化学研究所完成，采用GeolasPro 193nm激光剥蚀系统与Agilent 7900 ICP-MS联用。以NIST SRM610为外标、NaCl等效盐度为内标，定量分析单个包裹体中W、Sn、Cu、Pb等成矿元素含量。激光束斑为24–44 μm，确保包裹体完全剥蚀。

主要结果
1. 流体包裹体特征
- 高温流体-熔体包裹体：绿柱石中均一温度达620–760℃，证实岩浆晚期存在硅酸盐熔体与超临界流体共存。
- 成矿阶段划分：
- 早阶段（360–500℃）：高盐度（28.4–41.5% NaClₑqᵥ），含子矿物包裹体；
- 主阶段（280–450℃）：中低盐度（3.0–20.0% NaClₑqᵥ）；
- 晚阶段（120–280℃）：低盐度（0.4–6.6% NaClₑqᵥ）。

1. 元素分配规律

   • LA-ICP-MS数据显示：
     
     • 超临界流体出溶时，W、Cu、Mo优先富集于气相，而Pb、Zn、Sn、Fe、Mn倾向卤水相（图7）。
       
     • 早期高盐包裹体（34.1% NaClₑqᵥ）中Sn/W比值显著高于低盐包裹体，反映元素分异受盐度控制。
       

2. 成矿机制
   流体演化经历两次不混溶作用：（1）岩浆流体出溶形成超临界流体；（2）相分离导致成矿元素选择性分配。矿物沉淀主控因素为流体不混溶、水岩反应、混合及冷却。

结论与意义
本研究首次在锡田矿床中发现岩浆-热液过渡阶段的流体-熔体包裹体，明确了成矿流体源自燕山期花岗岩，并揭示了W-Sn元素在气相与卤水相中的差异分配行为。成果不仅完善了南岭地区钨锡成矿理论，还为深部找矿提供了流体演化标志（如高盐度包裹体指示主成矿阶段）。

研究亮点
1. 方法创新：结合红外显微测温与LA-ICP-MS，实现了不透明矿物（如黑钨矿）包裹体的高精度分析。
2. 理论突破：提出“两阶段不混溶”模型，解释了钨锡矿床元素分带性。
3. 应用价值：盐度-温度参数可作为区域找矿预测的有效指标。

其他价值
论文附有详细的矿物共生序列表（表1）和矿区地质图（图1），为后续研究提供了基础数据支撑。研究受国家重点研发计划（2016YFC0600205）和中国地质调查局项目（DD20190811等）资助，体现了多机构协作的科研优势。