华北克拉通北缘柴胡栏子金矿富甲烷流体包裹体的发现及地质意义

柴胡栏子金矿位于华北克拉通北缘赤峰-朝阳金矿集区西段,是区内典型的石英脉型为主的金矿床,也是赤峰-朝阳地区首次发现的含大量单相甲烷包裹体群的金矿床.矿体呈脉状产于太古宙建平群大营子组下岩段含石墨绢云母片岩切层断裂中,金主要产出在蚀变含石墨绢云母片岩和石英脉中.根据野外观察和包裹体测温结果,将柴胡栏子金矿流体成矿过程划分为主成矿阶段和成矿晚阶段,分别为石英脉及蚀变岩型的矿石和无矿石英-方解石脉组合.流体包裹体岩相学和测温结果显示,主成矿阶段包裹体以水盐两相包裹体和单相纯甲烷包裹体为主,水盐包裹体均一到液相温度为135～377℃,平均256℃,盐度为3.06％～14.04％;甲烷包裹体均一温度为-107.6～-79℃,平均为-88.8℃.激光拉曼光谱分析显示,水盐包裹体气相成分主要以水为主,包含少量的CO2,极少量包裹体显示了明显的甲烷和水的峰值;甲烷包裹体中CH4是唯一的成分,没有水峰的出现,少量包裹体中同时出现了CO2和CH4的的特征峰.流体包裹体群体亦显示主成矿阶段包裹体以水溶液包裹体为主,富甲烷包裹体明显发育,同时包裹体成分中含较多的CO2和N2,与测温和激光拉曼光谱分析结果一致.成矿晚阶段方解石中仅发育水盐包裹体,均一温度为175～313℃,平均为250℃,盐度为1.57％～9.47％.H-O-S同位素分析显示,柴胡栏子金矿成矿流体主要来自岩浆水,成矿物质主要来自深源岩浆,成矿流体内的甲烷来自深源流体与含石墨围岩的交代反应.根据主成矿阶段水盐-甲烷包裹体共生组合的等容线相交图解,显示成矿流体的捕获温度为264～340℃,平均值为302℃,压力为102～154 MPa,平均值为128 MPa,pH-logfO2图解显示成矿流体pH为4.25～5.05,logfO2为-34.85～-34.54,金的络合物以Au(HS)2-为主,金的溶解度为10×10-9～46.6×10-9.根据上述研究,认为深部含金较低的成矿流体与大营子组含石墨绢云母片岩反应,反应方程可能为2C+2H2 O=CH4+CO2,生成大量甲烷和CO2,由于甲烷在主成矿阶段温度压力条件下溶解度较低,致使含金流体产生沸腾反应为柴胡栏子金沉淀成矿的主要机制,而CO2在成矿晚阶段以方解石的形式出现.