1. 引言

大坪金矿位于中国云南省红河哈尼族彝族自治州元阳县大坪乡地区，是哀牢山金矿带内赋存于闪长岩体中的含金多金属硫化物热液石英脉型金矿。该矿床的研究较为丰富，重点涵盖了多个方面，包括矿床地质特征[1]、矿物学特征[2]、矿床成因[3]、成矿年龄[4]、地球化学特征[5] [6]、控矿构造与矿化规律[7]、成矿机制[8]以及成矿流体[9] [10]。本文通过包裹体岩相学、显微热力学和激光拉曼显微探针等技术手段，对大坪金矿床不同成矿阶段石英中的流体包裹体进行测试和分析，揭示流体包裹体的研究成果，深入探讨成矿流体的性质及演化特征，为该类型金矿床的研究提供新的科学依据。

2. 成矿地质背景

云南元阳大坪金矿位于哀牢山成矿带南段西南侧，处于哀牢山深大断裂由北西西向变为北西向的转折部位。哀牢山成矿带处于印度板块与欧亚板块接合部位，同时处在特提斯构造域与滨太平洋构造域的衔接部位，总体呈北西–南东向展布，向北西收敛，向南东散开，呈“爪”状。哀牢山造山带的形成与印度板块和欧亚板块的挤压和碰撞有关，它是由扬子板块结晶基底经过印支期、喜马拉雅期两次造山作用[11] [12]逐渐形成的。

区域内构造活动强烈，形成了多个重要的断裂带，如红河断裂带、哀牢山断裂带和藤条江断裂带等。大坪金矿处在唐古拉山–昌都–兰坪–思茅褶皱系、扬子地台和华南褶皱系之交接部位，夹持于红河、哀牢山和九甲–墨江等三条断裂带之间。哀牢山构造变质带是三江地区著名的多期次构造变形、多期次岩浆活动和成矿作用的构造–岩浆–成矿带[13]。该区可能经历了3期左行走滑剪切作用[14]，控制了该区大型矿床的分布。哀牢山地区经历了早石炭世以来至喜马拉雅期成矿高峰期，特别是在青藏高原碰撞造山期间[15] [16]，形成了哀牢山成矿带。

3. 矿床地质特征

盘龙矿区出露地层主要有元古界哀牢山群清水河岩组(Pt₁q)、奥陶系下奥陶统海东组(O₁h)和向阳组(O₁x)、志留系中上志留统(S₂₊₃)和泥盆系(D)。

Figure 1. Geological sketch map of the Daping Gold Deposit Area (after Li Xingjian et al., 2017)

图1. 大坪金矿床矿区地质简图(据李兴俭等，2017)

矿区构造以三条北西向的断裂为主，具有压扭性质(见图1)，从左往右依次为三家河断裂、小新街断裂、小寨–金平断裂。三家河断裂、小新街断裂、小寨–金平断裂控制着矿区地层岩性。小新街次级断裂带控制为导矿构造，矿脉往往成带出现，相距不远且呈近平行展布，从北西向南东，具有左行斜列趋势。在断裂转换部位，脉体增厚，常呈复脉带，脉体形态以脉状、透镜状、豆荚状为主，侧现脉与中轴线夹角很小，一般首尾无重叠现象，尖灭再现脉间的距离一般小于5 m，少数可达10~20 m。矿脉产状与赋矿断裂基本一致，毛木树、白沙坡矿段主要矿体陡倾，芭蕉岭一带矿体缓倾斜为主，总体走向北西–南东，倾向南西，个别地段反倾为北东向。

矿区内分布大量多期次形成的岩浆岩，其中中性闪长岩是大坪金矿的主要赋矿围岩，部分为灰岩。区内中、基、酸性侵入岩均有分布，主要的岩石类型有中性的闪长岩，基性的辉长岩、辉绿岩，酸性的黑云石英闪长岩和黑云二长花岗岩。东北部出露大面积晋宁期黑云二长花岗岩，与矿体有关的主要有闪长岩，煌斑岩和花岗斑岩。

大坪金矿大部分位于桃家寨闪长岩体或闪长岩体以南的碳酸盐岩内，矿体以北东–南西向为主，少部分呈东西向平行排列。矿区有不同规模和类型的矿脉几十条，矿脉主要是含金多金属硫化物石英脉，少部分为构造破碎蚀变闪长岩和蚀变破碎灰岩。矿石类型以石英脉型为主，大坪金矿床矿石以石英脉型为主。矿石结构类型包括：自形粒状结构、半自形、他形粒状结构、包含结构、共生变结构、压碎结构、穿插结构等。矿石构造类型包括：团块状构造、脉状构造、浸染状构造、网脉状构造、晶洞构造、梳状构造、条带构造、角砾状构造。矿石矿物有自然金、黄铁矿、方铅矿、黄铜矿、白钨矿、磁黄铁矿、斑铜矿、菱铁矿、闪锌矿等。脉石矿物主要为石英，也是载金矿物。其它脉石矿物还有方解石、绢云母、绿帘石、绿泥石、铁白云。自然金主要分为晶隙金、裂隙金和包体金，载体为石英和黄铁矿，裂隙金为金矿物最主要的赋存形式。矿区内围岩蚀变强烈，与成矿有密切关系的主要有硅化、绢云母化、绿泥石绿帘石化、铁白云石化、黄铁矿化、碳酸盐和少量的钠长石化。

4. 流体包裹体特征

4.1. 样品和分析方法

矿区本实验在隐伏金属矿产勘查广西重点实验室完成，测温的设备为英国林肯公司的THMSG600型冷热台，可用于测量温度，并且可与徕卡显微镜(DMLP)结合使用，以观察包裹体岩相学特征。该仪器支持测量均一温度和冰点温度，温度测量范围为−196℃~+600℃，冷冻与加热可控速率范围为0.01~150℃/min，最大程度的保证了数据的可靠性。在对样品测温前，先使用英国林肯公司的人工合成流体包裹体标样对冷热台进行校正。加热和冷冻的控温速率为5~20℃/分钟，相变点附近升温速率在0.1~0.5℃/分钟之间。

本次研究选取的含金石英脉样品均采自大坪金矿的V52号和V55号主要含金石英脉的采矿坑道。V52号矿体围岩为灰岩，矿脉主要是碳酸盐化的含金石英脉；而V55号矿体赋矿围岩也为灰岩，其中金矿石类型主要包括黄铁矿–石英–铁白云石型和黄铁矿–黄铜矿–铁白云石型。早期多金属硫化物组合主要是黄铁矿和少量的方铅矿，后期则是大量的黄铜矿和方铅矿。采样过程在野外矿坑中进行，根据不同阶段和矿物组合采集样品，最终将样品送往北京制备成包裹体片。这些包裹体片经丙酮浸泡后分离树脂，然后取出进行镜下观察，随后进行包裹体测温实验。

实验主要分为以下几个步骤：首先，将经过精细磨制的包裹体样本放置在显微镜的载物台上，并调整镜头至合适的高度以获得清晰的视野。接着，挑选透明度高且结晶度好的晶粒进行观察，通常选择无色或浅色的晶粒更为合适。如果初次观察未能找到符合要求的包裹体，需要换一个角度重新寻找。观察过程中，先从低倍率(10倍或20倍物镜)开始，对整个样本进行初步扫描，寻找任何可能的包裹体特征，如小黑点或具有一定方向的条纹。一旦这些特征被发现，就需切换到高倍率(40倍或50倍物镜)做好更详细的检查。对于较大和清晰的原生包裹体，及时进行标记，并通过绘图或拍照来记录其特征和周围的显著标志，确保能够在后续的观察和实验中轻松找到这些包裹体。在实验室记录好冰点温度和均一温度的数据后，通过计算得到盐度，然后用origin绘制相应的图表。

4.2. 岩相学特征

4.2.1. 矿物组合特征

根据野外矿硐内追踪调查，结合矿相学研究，按照不同阶段矿物组合特征，将其分为以下几种共生组合类型：

白钨矿–石英组合：主要分布在矿脉的边缘，呈碳酸盐化的特征，仅在矿区断裂交汇处和钠长岩脉附近露出。其中主要金属矿物是白钨矿。

黄铁矿–石英组合：在矿区的各个部位，特别是石英脉及其周围的围岩区域，经常可以观察到后期形成的团块状含金金属硫化物叠加现象，其主要表现形式为方铅矿浆。在这些区域内，黄铁矿是主要的金属矿物，而黄铜矿和自然金等矿物则较为稀少。黄铁矿通常以细脉状、浸染状或星散状的形式分布于脉石矿物之中。

黄铁矿–黄铜矿(方铅矿)–石英组合：通常被视为主要成矿阶段的结果。其主要金属矿物包括黄铁矿、黄铜矿、方铅矿以及自然金。在某些区域，黄铜矿和黄铁矿以块状脉体的形式共同出现，而在另一些地方，方铅矿浆可能贯入其中，或者粒度、晶型较为优质的方铅矿颗粒会交代黄铜矿。此外，偶尔还能发现少量的闪锌矿，它们通常沿着裂隙的边缘生长，主要与黄铜矿共生。

黄铁矿–菱铁矿–石英组合：在南部的碳酸盐岩围岩地区，矿物组合的分布尤为集中。受到流体蚀变作用的影响，这些靠近矿床的围岩普遍经历了铁白云石化和绢英岩化的过程。在这一过程中，石英和黄铁矿、菱铁矿等多种矿物共生，形成了矿化强烈的区域。这些区域不仅矿化作用显著，而且金元素的品位也相当高。

4.2.2. 流体包裹体特征

大坪金矿床的包裹体主要被分为三类：原生包裹体、假次生包裹体和次生包裹体。原生包裹体在矿床中呈现随机分布的特点，它们的分布通常与石英颗粒的生长环带相关联，或是独立存在于石英的环带之中。假次生包裹体分布在石英颗粒的微裂隙中，多呈线状分布，但是不切穿石英的颗粒边界，因此为原生包裹体[17]。穿过石英边界的微裂隙中分布着次生包裹体。基于对这些包裹体在室温下的状态进行详细观察，我们可以将大坪金矿床的原生流体包裹体进一步细分为三种类型：富液相包裹体、富气相包裹体和含液相CO₂的三相包裹体(见图2)。

(A) V52号矿脉包裹体显微照片，(B) V52号矿脉，(D) V5号矿脉包裹体显微照片，为富液相包裹体，多呈现出圆形，气相体积一般在10%~35%；(E) V55号矿脉包裹体，为富气相包裹体，呈椭圆状等，气相体积一般在45%~55%；(C) (F) 分别为V52、V55含液相CO₂的三相包裹体，由LH₂O、LCO₂和VCO₂三相组成。

Figure 2. Petrographic characteristics of fluid inclusions in the Daping Gold Deposit

图2. 大坪金矿床包裹体岩相学特征

富液相包裹体(LH₂O + VCO₂)：由气相和液相共同构成，其中气相通常占据包裹体总体积的10%至35%，大部分气相比例在13%至20%的范围内。包裹体多呈现出圆形、椭圆形或不规则形状，尺寸普遍在3~9 μm。在矿石中随机分布，普遍存在。它们贯穿于成矿的各个阶段，尤其在石英–白钨矿阶段和石英–黄铁矿阶段中。

富气相包裹体(LH₂O + VCO₂)：一般由气相和液相组成。该类包裹体气相体积一般在45%~55%左右，包裹体大小一般为2~8 μm，常见形态为椭圆状、长条状及不规则状，呈群状、孤立状分布。此类包裹体主要出现在石英–黄铁矿阶段。

含液相CO₂的三相包裹体(LH₂O + LCO₂ + VCO₂)：由LH₂O、LCO₂和VCO₂三相组成，三相体积比约为1:2:3。CO₂相的体积百分数为15%~60%，多数为30%~40%，加热时均一于H₂O相。室温下一般出现液态CO₂，气态CO₂和水溶液相，部分出现两相(VH₂O和LH₂O)，但降温后出现三相。包裹体形态为椭圆形、不规则形、负晶形，长轴为4~12 μm。此类包裹体含量较多，主要分布于石英–多金属硫化物阶段，南也主要为此种类型，另有少量的富气相包裹体。

4.3. 流体包裹体测温研究

包裹体测温试验是在隐伏金属矿产勘查广西重点实验室完成，仪器是Linkam THMS600型冷热台。

盐度计算公式：

CO₂三相包裹体盐度是通过笼形物消失温度求得的，公式如下：

S = 15.52022 − 1.02342t − 0.05286t² (−9.6℃ ≤ t ≤ 10℃)

式中：S为盐度(% NaCl eqv)，t为CO₂水合物的溶解温度(Tm.cla) (Bozzo.and Chen, 1973)。

H₂O两相包裹体的盐度计算，应用下述公式：

S = 0.00 + 1.78t − 0.0442t² + 0.000557t³ (0~23.3%的NaCl溶液)

式中：S为盐度(% NaCl eqv)，t为冰点温度(Tm) (见表1)。

Table 1. Thermometric analysis of fluid inclusions in the Daping Gold Deposit

表1. 大坪金矿流体包裹体测温分析

白钨矿–石英组合：包裹体以个体小，数量多，杂乱分布为特征，多呈长条状和椭圆形。主要以二相气液包裹体为主，大部分CO₂-H₂O型包裹体在升温的过程中发生完全均一，大多数的包裹体均–到液相。

黄铁矿–石英组合：包裹体以个体小，数量多，杂乱分布为特征，多呈长状、不完全负晶状。主要以二相气液包裹体为主，其中CO₂包裹体中CO₂一般占30%~50%，甚至更大。包裹体完全均一到液相。冰点温度为−14.3℃~−1.1℃，完全均一236.5℃~290℃，峰值位于244.6℃~284.5℃，对应的盐度为1.91~18.07 wt% NaCl。

方铅矿–石英组合：包裹体大小混杂，杂乱分布或呈线性排列，普遍个体较小，一般3~5 μm，少数可达到5~8 μm。CO₂三相包裹体居多，并有二相气液包裹体。包裹体在升温的过程中发生完全均一到液相，测得完全均一温度在258.8℃~379.2℃之间，峰值270℃~340℃，冰点温度−12.1℃~−1℃，所测得的盐度为1.74~16.05 wt% NaCl。

黄铁矿–菱铁矿–石英组合：包裹体大多为椭圆形，负晶形，许多发生不规则的变形。以含液相CO₂的三相包裹体和富气相包裹体为主，其中CO₂所占体积一般为35%~55%。包裹体个体较其他矿物组合大，一般4~8 μm，少数可达到10~12 μm。完全均一温度为252.3℃~377.5℃，峰值位于250℃~290℃，冰点温度为−14.7℃~−3.1℃，得出的盐度为5.11~18.63 wt% NaCl (见图3)。

Figure 3. Histograms of homogenization temperatures and salinities for different mineral assemblages in the Daping Gold Deposit

图3. 大坪金矿床各矿物组合均一温度盐度直方图

5. 讨论

5.1. 成矿流体来源与性质

大坪金矿床成矿流体复杂，原生流体包裹体较为发育，反映了成矿流体的基本特征。前人认为的成矿流体来源有岩浆热液[18]、岩浆热液与被加热地表循环水的改造热液组成的混合热液[19]、岩浆热液和改造热液组成的混合热液系统[20] [21]、深源地慢流体和地壳流体[22]、深源的壳幔混合流体[5] [23]、深部岩浆水[6]等观点。现在基本上认为是深源的壳幔混合流体，即成矿流体的主体为深源的流体，后期有浅部的混合流体加入。

根据包裹体实验的观察可知，大坪金矿床含金石英脉中各阶段形成的包裹体大部分为CO₂-H₂O包裹体，少量的纯CO₂包裹体。大坪包裹体黄铁矿–石英阶段的均一温度236.5℃~290℃，盐度为1.91~18.07 wt% NaCl；方铅矿–石英阶段均一温度在258.8℃~379.2℃，盐度为1.74~16.05 wt% NaCl；菱铁矿–石英阶段均一温度为252.3℃~377.5℃，盐度为5.11~18.63 wt% NaCl。根据研究中所测试的单个流体包裹体的激光拉曼探针分析表明大坪金矿床矿脉中成矿流体富含CO₂，有些含有少量的N₂。再结合显微测温结果显示可知成矿流体具有中–高温、中–低盐度、富含CO₂并且含有少量N₂的特征，属于CO₂-H₂O-NaCl ± N₂体系，且成矿流体的温度逐渐降低。

5.2. 矿床成因和流体不混溶

大坪金矿床的类型前人进行了大量的研究，葛良胜等[5]分出大坪金矿床经历了两种类型成矿的作用。邓军等[24]对大坪金矿床赋矿围岩的微量元素进行的相关性分析，提出大坪金矿床可能存在两期成矿的过程。杨立强等[25]对大坪金矿床的地质特征进行了描述，提出大坪金矿床除了造山型金矿化，还叠加了浅成低温热液型金矿化。国内外的众多学者已对世界各地的金矿床做了大量的研究，并发现出了不同类型金矿床有不同的矿床地质特征[26]。大坪金矿床有许多造山型金矿的特征，如受区域内深大断裂带控制、成矿作用发生在造山过程中，矿体产于与造山有关的变质岩之中、载金矿物为黄铁矿等。但大坪金矿除了有造山型的特征外，矿区南部还显示出浅成低温热液型特征，如缓倾斜矿脉、硅化、绢云母化等。矿区北部赋矿围岩为闪长岩，南部为灰岩，具有北高南低的特点。

造山型金矿床的成矿流体是一种中温、中–低盐度、富含CO₂的流体，均一温度范围为200℃~400℃，盐度一般小于10% NaCl eq，CO₂体积百分数为15%~60%，且富CO₂包裹体常与自然金紧密共存[27]。根据大坪金矿床流体物理化学特征的显示，可以得出大坪金矿的成矿流体基本符合造山型金矿成矿流体的特征。石英–硫化物阶段到石英–菱铁矿阶段流体温度符合同一期流体温度从早到晚下降的趋势，而石英–黄铁矿阶段的流体温度低于前两者，由此可以证明大坪金矿存在两种不同类型的成矿作用，即浅成低温热液型和造山型。所以大坪金矿矿区北部属于造山型金矿，南部属于浅成低温热液型金矿。

大量的包裹体岩相学特征显示，不同视野范围内发现大量不同类型，大小不同的包裹体，显示出包裹体沸腾的现象。当成矿流体进入沉淀空间时，流体压力迅速降低，导致沸腾，即相分离过程。成矿流体上升的过程中压力降低引起的不混溶而导致的相分离是最主要的成矿机制。

6. 结论

1) 大坪金矿区中的三家河断裂、小新街断裂、小寨–金平断裂控制着矿区地层岩性，矿体为含金多金属硫化物石英脉。

2) 矿区主要发育CO₂ -H₂O包裹体，少量的纯CO₂包裹体。成矿流体为CO₂-H₂O-NaCl ± N₂体系，流体温度范围为236.5℃~379.2℃，总体具有中温，中–低盐度，富含CO₂等特点。

3) 大坪金矿床有两种类型的成矿作用，即造山型和浅成低温热液型。矿区北部属于造山型金矿，矿区南部属于浅成低温热液型金矿。

参考文献