（一）基本概况
由于流体包裹体是成矿溶液在主矿物结晶生长过程中，由于P，V，T和X等物理化学条件的改变，或者成矿物质来源和矿质供给等的改变以及矿物的不均匀生长，致使成矿溶液被捕获和圈闭在晶体缺陷之中而形成的，是相对封闭的体系，因此流体包裹体是原始成岩、成矿溶液的代表。流体包裹体地球化学是矿床成矿作用研究的重要组成部分。对原生流体包裹体进行均一温度和冰点测定，可以估算成矿流体盐度和成矿压力等物理化学参数，对其进行成分分析，可以获得流体参与成矿的一些地球化学信息，借此可以探讨流体作用对成矿的贡献。在吐拉苏火山断陷盆地中的阿希、京希、伊尔曼得和塔吾尔别克等金矿床的透明矿物中不同程度地发育流体包裹体，对于这些矿床成矿流体包裹体研究，前人已积累了较多的资料（毋瑞身等，1995；沙德铭，1998；贾斌等，1999，2001；肖龙等，2001；Xiao et al.，2005；冯娟萍等，2005），本次研究在系统总结前人研究成果的基础上，补充开展了部分矿床的流体包裹体的测温工作和成分分析，以便更加系统地探讨金矿床成矿流体的性质、演化以及矿床形成的物理化学条件。
本次研究对阿希和京希两个矿床进行了系统的采样，选取具有代表性的矿石近30件样品磨制了双面抛光薄片，在偏光显微镜下进行了仔细的观察、描述、照相。但是由于受流体包裹体大小的限制和部分矿床主矿物透明性的限制，最终选取了阿希金矿5个片子、京希金矿2个片子石英、方解石和重晶石等矿物中的流体包裹体作为研究对象。测试工作在中国地质科学院流体包裹体实验室完成。对阿希金矿10件石英矿物中的流体包裹体进行了四极质谱分析，测定了流体包裹体的成分和微量元素。该实验是在中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室完成。
（二）流体包裹体地球化学特征
1.流体包裹体特征
阿希金矿：在阿希金矿床的主成矿期不同成矿阶段，流体包裹体的发育程度有比较大的差别。隐晶质SiO2（玉髓状）-显微粒状石英-微粒黄铁矿阶段形成的矿化分布广泛，但因为石英粒度极小，其中几乎看不到包裹体。微细粒石英-黄铁矿-白铁矿（-毒砂）阶段的石英中原生包裹体很不发育，不仅数量少，而且个体小，包裹体直径一般在1～3μm 之间，少数可达3～5μm，主要为单液相包裹体，气液两相包裹体较少且气液比小。石英-碳酸盐阶段形成的石英分布很局限，其中包裹体也很不发育。鉴于流体包裹体发育特征，本次研究只对阿希和京希金矿石英-碳酸盐阶段形成的石英、重晶石和方解石中的原生流体包裹体进行测定。石英中的包裹体极不发育，偶见孤立分布的两相气液包裹体，包裹体十分细小3～5μm，气液比10%～20%。包裹体多呈长条状、浑圆状等。方解石中的包裹体零散分布，主要为两相气液包裹体，偶见有含固相的多相包裹体（固相不是盐类子矿物，捕获晶?）气液比10%～15%，部分包裹体气相常温下晃动，包裹体普遍细小4～6μm，包裹体主要呈米粒状和不规则状菱形。重晶石中的包裹体较发育，但分布不均，主要为两相气液包裹体，气液比大小不一，多在10%左右，个别大者可在30%左右（表5-9）。包裹体多呈长条状、不规则状菱形和不规则状等（图5-9）。
总之，阿希金矿床各成矿阶段形成的原生流体包裹体类型单一，以两相气液相和单液相为主，数量少，个体小，零星随机分布。以无色透明者为主，少数为浅红色、浅绿色及浅褐色，气体颜色较液体颜色深，气泡呈小黑点在液体中游走跳动，气液两相界线清晰。
伊尔曼得金矿：伊尔曼得金矿矿石中石英粒度细小，其内包裹体不很发育，而且包裹体比较小，多数直径介于1～3μm之间，偶尔可见直径在3～10μm的较大包裹体。所观察到的流体包裹体为单液相和气液两相包裹体，近圆形、扁椭圆形或短柱状，随机分布，显示出原生包裹体的特征。包裹体多为单相纯液相包裹体，气液比较小，为5%～10%。在常温下可见气泡呈小黑点在液体中跳动，气液两相界线清晰。包裹体分布极不均匀，一般在晶形较好的石英晶内，包裹体相对发育。气液包裹体可均一到液相。
塔吾尔别克金矿：矿石中石英晶内包裹体粒径细小，一般小于10μm，多集中在3～5μm之间，包裹体形态多呈滴状、椭圆状等星散分布，数量较多，但其分布无规律性。包裹体以纯液相包裹体为主，气液两相包裹体较少，其气液比多在5%～8%之间变化。
京希金矿床：流体包裹体总的特征和阿希金矿类似，但重晶石脉中包裹体发育，主要为2相气液包裹体和大量1相液体包裹体，包裹体大小多为5～20μm，部分可达30μm 以上。2相气液包裹体中气液比为10%～25%，包裹体呈长条状、圆粒状和纺锤状等。在测试的过程中包裹体冰点多在0℃以上（包裹体呈亚稳定状态?），次生包裹体沿重晶石的解理和裂隙密集成行排列（图5-10）。
图5-9 阿希金矿床流体包裹体特征
图5-10 京希金矿流体包裹体特征
表5-9 阿希金矿石英-碳酸盐阶段包裹体测温结果
续表
续表
2.流体包裹体分析结果及物化参数
对流体包裹体的显微测温是在英国产Linkam Thmsg 600（-198℃～+600℃）冷热台上对其进行了均一法和冷冻法显微测温。该冷热台的测试精度在30℃以下为±0.1℃，在30℃以上为1℃。在测温过程中，为了确定成矿流体的盐度，必须测定H2O-NaCl包裹体的冰点（tmice）和CO2H2 O包裹体中CO2 水合物的溶化温度（tm，clathrate）；还需要知道CO2 固相溶化温度来确定CO2 相的纯度和测定CO2 -H2 O包裹体气 液相CO2 部分均一温度来确定CO2 的密度，最后还需测定包裹体中各相的完全均一温度（th，total）。利用这些测试数据可以估算成矿流体的地球化学特征和物理化学参数。
A.阿希金矿
（1）流体包裹体均一法和冷冻法测温结果：由表5-10和图5-11可以看出，阿希金矿石英-碳酸盐阶段流体包裹体的均一温度变化于127～269℃之间，主要集中于150～230℃之间。总体上看，石英和方解石中流体包裹体的均一温度要低于重晶石中的包裹体均一温度。由冷冻法确定的流体包裹体的盐度值也列于表5-10中，盐度变化于0.18%～11.93%之间，主要集中于0.53%～1.57之间，从流体包裹体均一温度与盐度对应关系图（图5-12）可以看出，随着均一温度的升高，流体包裹体的盐度并无明显的变化规律，此变化规律与贾斌等（2001）对主要成矿阶段金属硫化物石英脉中的流体包裹体的均一温度与盐度的关系基本一致，说明在成矿流体演化的不同阶段中，其盐度变化不大。
（2）流体包裹体的成分：本次研究在中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室完成，对阿希金矿石英-碳酸盐阶段的10件石英样品进行了气相色谱测量，结果列于表5-10。由表5-10可以看出，所有样品中H2O的含量占有绝对优势，含量为98.361～99.373mol%，其次为CO2，在所有样品中均能检测到，含量从0.165～0.854mol%，另外，H2S，CH4，C6H6，N2和Ar有不同比例的含量。据冯娟萍等（2005）和贾斌等（2001）对第二成矿阶段石英中流体包裹体成分激光拉曼光谱分析，阿希金矿床流体包裹体中液相成分也以H2O为主，普遍含有一定量的CO2，CH4；气相中以CO2 和CH4为主，含有较高的SO2 和N2；一些样品中还出现了C2H4，C6H6，C4H6等有机化合物。由于流体包裹体以单液相和2相为主，且气液2相包裹体中气相所占比例很低，所以成矿流体的主要成分为H2O，CO2和CH4。这些成分特征表明，有机质也许在成矿中可能发挥了一定的作用，个别样品中含较多的N2，可能与大气降水参与有关。
图5-11 阿希金矿流体包裹体均一温度直方图
图5-12 阿希金矿流体包裹体均一温度与盐度对应关系图
表5-10 阿希金矿床石英流体包裹体气相成分 ρ（B）/mol%
（3）矿石石英中流体包裹体的稀土和微量元素特征：石英流体包裹体中稀土元素和微量元素含量测试是在中国科学院地质与地球物理研究所完成，测试仪器为Finnigan MAT公司生产的ELEMENT型高分辨率等离子体质谱仪（ICP-MS），其分析流程如下：把石英碎至40～60目粒度，在双目镜下仔细挑石英单矿物1～2g（纯度大于99%），用纯度高的HNO3热煮（150℃）6～10h，以溶解石英表面或裂隙中的杂质和去除石英中的次生包裹体；再用二次去离子水清洗数次，直至清洗液的电导率达到二次去离子水的电导率为止，然后烘干样品12h。将处理好的样品放入充满氩气的U型石英管中，加热500～600℃（这一温度可以使绝大多数包裹体被打开）高温爆裂打开流体包裹体15min，待冷却后加入3mL 1×10-9 Rh的5%HNO3溶液，经过超声振荡10min，离心分离提取包裹体中的流体，然后立即用ICP-MS 测定微量元素和稀土含量。
本次分析的样品为阿希金矿床第二成矿阶段中的石英，共10件，其微量元素和REE组成见表5-11。微量元素组成与地球元素丰度（黎彤等，1990）对比图见图5-13。
图5-13 石英流体包裹体微量元素组成与地壳元素丰度对比
由结果可以看出，所有样品中流体包裹体的微量元素组成变化规律基本一致，而且其Cu，Ni，Co，Mo，Zn，Pb，V，Sb，Be和Li等微量元素含量相对较高，与地壳丰度的千分之一相比，有富集的趋势。微量元素研究结果表明，容矿火山岩以K，Rb，Ba和Th等大离子元素富集和Ti，Y，Yb和Sc等的亏损为特征。流体包裹体微量元素总的趋势变化与容矿火山岩类似，说明流体包裹体中的微量元素的来源与火山岩具有一定的继承性。容矿围岩安山岩、近矿蚀变岩和矿石的Cu，Zn，Co，Ni，Bi和Ba等元素的含量均小于地壳克拉克值（毋瑞身等，1995），而流体包裹体微量元素组成显示Cu，Zn，Co，Ni，Bi等元素具有不同程度的富集趋势，可能说明这些元素在水岩反应过程中更容易进入流体当中，之所以在岩石和矿石中的含量较低，可能是在蚀变过程中被流体带出的缘故。
石英中流体包裹体中的∑REE为13825×10-12和149935×10-12，∑LREE/∑HREE为2.63～50.83，δEu为0.70～0.91，表现为Eu的弱亏损。需要说明是，表5-11中REE值是每克石英单矿物中的所有包裹体中流体的REE值，由于没有获得每克石英单矿物中所有流体的总量，表5-11中的REE值不能换算为流体的REE真实浓度，所以其值相对很低。从表5-11和图5-14中可以看出，所有样品的REE具有相同的Eu亏损和相似的右倾斜配分型式。
表5-11 阿希金矿床石英流体包裹体微量元素分析结果
续表
阿希矿区玄武岩的稀土元素总量∑REE的平均值为78.78×10-6，安山玢岩的∑REE平均值为105.21×10-6，安山质角砾熔岩的∑REE值为110.88×10-6。容矿安山岩的稀土元素总量含量中等，从41.59×10-6～135.83×10-6，其中轻稀土含量从29.05×10-6～95.37×10-6，重稀土含量从12.54×10-6～40.46×10-6。轻、重稀土之比值变化于1.35～2.36（沙德鸣等，2005）。稀土元素配分模式总体上基本相似，轻稀土微弱-中等富集，分配曲线右倾。就Eu亏损程度变化规律来看，δEu变化于0.59～1.22，在安山岩和安山质凝灰岩中Eu相对于Sm和Gd表现为富集，而在英安岩中表现为明显的亏损。Eu亏损被认为是由于斜长石从岩浆熔体中结晶析出成为斑晶而造成。表5-11中成矿流体的∑LREE/∑HREE为2.63～50.83，δEu为0.70～0.91。可见成矿流体的REE配分型式与火山岩类似（见图2-20，图5-14），它们具有相同的Eu亏损和右倾配分曲线，这说明成矿流体在演化过程中可能继承了早期火山岩的REE配分特征；但是，成矿流体的∑LREE/∑HREE值比火山岩大，前者的REE配分曲线比后者更加右陡倾斜，这可能由后期变质水和大气降水的混入，成矿流体物质组分发生了变化而造成。
图5-14 阿希金矿床石英中流体包裹体稀土元素配分模式
流体包裹体物化参数：由前面的表5-9可知，晚阶段流体包裹体的温度为127～269℃，主要集中于150～230℃之间，流体包裹体的盐度变化于0.18%～11.93%之间，主要集中于0.53%～1.57%。结合前人研究资料发现，成矿流体的液相成分中阳离子以K+和Na+为主，而Ca2+和Mg2+等的含量较低。早期成矿流体的氧逸度值为-37～-38.3，晚期为-38～-39。成矿的压力变化范围为73×105 ～218×105 Pa，成矿的深度应在0.40～0.80 km。
B.伊尔曼得金矿
（1）流体包裹体的组成：据毋瑞身等（1995）、贾斌等（2003）和肖龙等（2001）的研究资料，伊尔曼得金矿包裹体成分以水为主，其含量为87.97%～97.72%，包裹体溶液中碱金属离子的含量远大于其他阳离子含量，尤其是K，其含量一般高出其他离子1～2个数量级。
包裹体成分分析结果表明，阴离子中含量最高，占阴离子总量一半以上。气相成分中，还原性气体（CO，CH4，H2 等）的摩尔含量大于氧化气体含量，还原参数多大于1，有利于主要载金矿物黄铁矿、毒砂的形成。
包裹体分析结果表明，其中含有较高的不混溶气体，如气相组分中CO2，CH4，CO含量均较高，分别达到93.71×10-6，95.22×10-6，100.92×10-6，显示矿液为非岩浆水。另外，包裹体中含较高的N2和O2，表明矿液中大气降水占有较大的比例。
（2）成矿物理化学条件：综合前人资料可以发现，伊尔曼得金矿床流体包裹体的均一温度变化范围为80～280℃，且明显可以分为两个区段，即198～250℃和85～101℃，依据包裹体的冰点估算的流体包裹体的盐度分别为0.7%～4.9%和0.4%～1.5%。肖龙等（2001）认为前一阶段的温度代表了矿区热液蚀变和矿化流体的性质，该阶段流体包裹体的盐度随均一温度的升高而降低。而后一阶段的温度代表了晚期与重晶石沉淀有关的流体的温度。肖龙等（2001）依据包裹体的成分估算的氧逸度lgfO值为-42～-32，硫逸度lgfS为-13.5～-9.5。伊尔曼得金矿成矿压力不高，成矿深度较浅，成矿压力大致为59×105Pa，成矿深度为238m。
C.塔吾尔别克金矿
（1）流体包裹体的组成：据毋瑞身等（1995）的研究，塔吾尔别克金矿石的石英晶体内包裹体成分特征表明成矿热液中H2O含量较高，分别为98.9%和99.1%。反映溶液中所含成矿物质浓度小（矿化度2.87～4.36），由冷冻法确定的流体包裹体的盐度值低，为1.05%。
液相成分中，K+，Na+，Cl-等的含量高，而 Ca2+，Mg+和相对比较低（贾斌等，2001），阳离子含量依次为K+，Na+，Ca2+，Mg2+，Na+/K+=0.436～0.818，Ca2+和Mg2+之和远小于Na+和K+含量，表明碱金属离子含量高于碱土金属离子含量，碱金属离子的大量存在，有利于SiO2 大量溶解、迁移、渗透和交代。阴离子，Cl-含量相近，显示与岩浆作用有一定联系。
气相成分中，以CO2含量居首，其次为CO，CH4，H2，N2和O2。塔吾尔别克金矿石中石英包裹体还原参数分别为1.52和1.30，表明成矿介质处于还原状态，有利于还原成S2-和HS-，便于主要载金矿物之一黄铁矿的形成。
（2）成矿的物化条件：塔吾尔别克金矿石中石英包裹体的均一温度为91～138℃，平均为120℃。考虑到矿石中石英结晶较细，有时出现玉髓等矿物，表明该金矿床成矿温度属低温热液金矿床。金矿成矿压力在55×105～89×105Pa，平均为77×105Pa，成矿深度仅200～350m，平均300m。
塔吾尔别克金矿床矿石流体包裹体的离子组分特点应与岩浆热液离子组分相似或一致，但是岩浆热液的流体包裹体的组分Ca2+，Mg2+，，F-的含量高，Na+，K+和Cl-低。而矿石流体包裹体组分Na+，K+，Cl-含量较高，Ca2+，Mg+和含量相对比较低，表明成矿热液主要为大气降水组成的地下循环水。但根据氢、氧同位素的资料，成矿热液中有一定量的岩浆热液混入，说明本区的成矿热液受到岩浆热液的影响，但主体还是以大气降水为主的地下热循环水。
D.京希金矿床
京希金矿成矿晚阶段重晶石脉中包裹体极为发育，但在测试的过程中包裹体冰点多在0℃以上（包裹体呈亚稳定状态?），因此只获得了一件包裹体的盐度。
由表5-12可知，重晶石中流体包裹体的均一温度变化范围较大，从138～313℃，在均一温度直方图上（图5-15）没有明显的规律。据冯娟萍等（2005）对流体包裹体成分的激光拉曼光谱分析，京希金矿床流体包裹体中液相成分以H2O为主，含有一定量的CO2，CH4和SO2。结合流体包裹体常温下的相态，可以认为成矿流体的主要成分为H2O，CO2和CH4。
表5-12 京希金矿重晶石中流体包裹体测温结果
图5-15 京希金矿石英-碳酸盐阶段流体包裹体均一温度直方图
3.小结
综合区内各金矿床可以发现，大多数矿石比较致密，主要的矿物石英粒度非常细小，流体包裹体在早期形成的透明矿物中不是很发育，而且不易观察和分析。在中晚阶段的石英和方解石以及重晶石等矿物中包裹体相对发育，所观察到的包裹体一般都比较细小，气液比也比较小，在常温下以气液两相和单液相形式存在。
根据本次研究获得的流体包裹体地球化学参数，结合前人的资料，以及吐拉苏火山断陷盆地中的阿希、京希、伊尔曼得和塔吾尔别克等的分析结果，这些金矿与世界上其他地区的与陆相火山岩有关的浅成低温热液金矿床（Sander et al.，1990；Thouruot et al.，1996；Simon et al.，1999；Lattanzip，1999；Wang et al.，1999）相比，成矿温度基本一致。该地区金矿总体上成矿温度较低（小于300℃），且不同矿化阶段成矿流体的温度呈规律性降低，从成矿作用早期的300～200℃到第二成矿阶段的240～130℃，再到晚阶段的140～90℃，变化范围较大，反映了此阶段成矿流体活动较为缓慢且持续时间较长。流体包裹体的分析结果表明阿希、京希、伊尔曼得金矿床的流体包裹体中液相成分以H2O为主，普遍含有一定量的CO2和CH4，气相中以CO2和CH4，部分可见SO2，O2和N2，极少数样品中还含有C2H4，C6H6和C4H6等有机气体。由于流体包裹体以单液相和两相为主，且气液两相包裹体中气相所占比例很低，所以成矿流体的主要成分为H2O，CO2 和CH4。阿希金矿石英的氢、氧同位素组成为-9‰～-2‰，为-115‰～-59‰，沙德铭等，2005）显示成矿流体以大气降水为主，矿石黄铁矿的稀有气体同位素组成测试结果反映出阿希金矿成矿液体为循环的大气降水（翟伟等，2006），流体包裹体中有大气Ar的参与，因此石英包裹体个别样品中含较多的N2 ，估计也与大气降水参与有关。阿希金矿矿石方解石的碳同位素组成 δ13 C变化范围为1.7‰～2.9‰（本书；毋瑞身等，1995），平均值为1.9‰，与海相碳酸盐岩（-1‰～2‰）比较接近，而与地幔碳酸岩-5.1‰±1.4‰相差较大（Hugh，1993）表明矿石碳的来源可能以地层为主。因此流体包裹体成分中出现的C2H4，C6H6 和C4H6 这些有机合物可能并非深部或地幔来源。
总体上盐度很低，多数都在5%以下。成矿流体盐度总体较低并随成矿作用的演化从早期到晚期有降低的趋势，这使金的成矿强度明显降低，可能是由于成矿晚期阶段流体中大气降水逐渐增加的缘故。估算的成矿深度在0.40～0.80km，具有典型的浅成低温热液型金矿床的特征。