尼日利亚贝努埃凹陷地区与不整合相关的萤石-重晶石-基金属矿化作用：这一现象源于盘古大陆分裂所引发的多流体作用

　　氟石-钡石脉型矿床的形成机制及流体混合作用研究——以尼日利亚本韦尤裂谷为例。通过流体包裹体测温、显微拉曼光谱和 crush-leach 分析，揭示了深部高盐卤水（NaCl+CaCl2）与浅层 connate 流体（Ca/SO4）的混合过程，证实烃类流体（含 CH4 和 H2S）的还原作用是基金属（Pb、Zn）沉淀的关键。研究证实矿床形成与泛大陆分裂引发的裂谷活动密切相关，提出“流体不整合”模型解释了 Nigerian 矿床的分布规律。

　　
本研究聚焦尼日利亚本韦乌裂谷带中五处重要矿区的氟石-重晶石脉状矿床，通过流体包裹体系统分析、压碎萃取实验和显微拉曼光谱技术，揭示了该地区成矿流体的混合机制及其与区域构造演化的关联。研究涉及的矿区包括恩尼吉巴、阿梅塔、乌布鲁-阿巴卡尔利基和奥蒂姆兰地区，采样工作于2022和2024年实施，样本涵盖脉状矿床的岩矿特征。

### 一、地质背景与成矿模式
尼日利亚本韦乌裂谷带作为泛大陆解体的重要构造单元，发育于早白垩世（约120百万年前）的裂谷活动。该区域基底岩石由 migmatite-gneiss复杂体、元古宙 schist带、潘葛亚期花岗岩体及钾长花岗岩等组成，覆盖层则为阿尔比安-土伦尼期的页岩、砂岩和石灰岩组合。这种不整合接触带为热液脉状矿床的形成提供了理想空间。

研究团队发现，成矿流体具有双重来源特征：其一为深部结晶基底岩石流体，其特征表现为高盐度（18.3-24% NaCl+CaCl?）、高温（99-375℃）和低Cl/Br比值（与海水值288相比显著偏低）；其二为地表蒸发岩溶解形成的卤水，具有高Cl/Br比值（>288）和硫酸盐富集特征。两种流体在裂谷活动引发的构造断裂中混合，形成复杂的成矿流体系统。

### 二、关键分析技术与数据解读
1. **流体包裹体微热力学分析**（11个样本）
- 包裹体类型涵盖原生（p）、次生（s）和假次生（ps）流体组合
- 水均温介于99-190℃，盐度范围18.3-24% NaCl当量
- Enyigba矿区包裹体显示异常高温（375-355℃），可能反映深部热液活动特征

2. **压碎萃取地球化学分析**
- 揭示流体混合特征：Cl/Br比值呈现显著分异（1740-195）
- Rb/Cs比值（3.6-21.6）指示流体与黏土矿物相互作用
- Enyigba矿区样本显示异常低Cl/Br（195-208），可能源于基底岩石脱水作用

3. **显微拉曼光谱技术**
- 在方铅矿和氟石包裹体中发现CO?（2355 cm?1）、SO?（1072 cm?1）及CH?/CH?特征峰
- 证实流体中存在烃类物质，支持还原条件假说
- 氟石包裹体中检测到C-H伸缩振动（1152 cm?1），暗示有机质参与

### 三、成矿流体演化机制
研究提出"三阶段流体混合模型"：
1. **深部流体形成**（基底岩石脱水）
- 潘葛亚期花岗岩体（约110-90 Ma）经历绿片岩相变质作用
- 基底岩石中氟化物和重晶石以类质同象形式存在，流体以高盐度（22% NaCl+CaCl?）为特征
- 微热力学数据证实流体温度可达350℃，但地表观测无法直接获取

2. **地表卤水演化**
- 阿尔比安期沉积层（约113-89 Ma）中蒸发岩溶解形成高Cl/Br比值卤水
- 地表水通过裂隙系统向下渗透，与深部流体发生混合
- 压碎萃取显示流体中SO?2?与F?存在竞争性沉淀过程

3. **混合成矿作用**
- 流体混合发生在裂谷活动引发的断裂网络中（NE-SW向主断裂）
- 硫酸盐还原机制（SRB）需油气系统提供的CH?和H?S
- 混合比例控制矿物组合：当F?/SO?2?达到1:1时促进重晶石沉淀，F?富集则有利于氟石形成

### 四、区域成矿规律
1. **空间分布特征**
- 高纯度重晶石-氟石脉（>90%基质）主要分布在裂谷东北端（恩尼吉巴、阿梅塔）
- 金属硫化物富集区（锌-铅矿化）与油气田空间相关，乌布鲁矿区Cl/Br比值最高（3790）与尼日尔三角洲油气田位置吻合

2. **时间演化序列**
- 成矿流体混合作用持续约2百万年（早白垩世晚期至新生代）
- 氟石-重晶石主阶段沉淀于裂谷形成初期（约110 Ma）
- 硫化物叠加阶段发生在油气系统活跃期（约80-50 Ma）

3. **构造控制机制**
- 主断裂（NE-SW向）控制脉体展布，次级N-S向断裂影响流体运移路径
- 破裂带深度可达5-8 km，满足"脆-塑性转换带"成矿要求
- 实验室模拟显示，流体冷却速率每降低1℃，成矿元素运移距离增加2.3倍

### 五、找矿意义与工业价值
1. **资源潜力评估**
- 据样本计算，氟石平均品位达87.3%，重晶石86.5%，锌铅矿化带平均品位锌1.2%、铅3.8%
- 矿带延伸达2-3 km，垂向厚度2-5 m，经济可采厚度1.5 m

2. **勘探方向**
- 优先选择NE-SW向断裂与N-S向次级断裂交汇处
- 油气田上方10-15 km范围内存在基底流体运移通道
- 地表蚀变标志（高岭石化、硅化）与深部地球物理异常（重力梯度带、磁异常）结合最具找矿潜力

3. **工业应用建议**
- 氟石-重晶石共生矿床开发需考虑矿物分离工艺（浮选回收率氟石92%，重晶石88%）
- 金属硫化物带伴生方铅矿（PbS）回收率可达75%，但需注意硫铁矿化对铅精矿品质的影响

### 六、理论创新与学术贡献
1. **成矿流体分类学突破**
- 提出"深部卤水（D）-沉积卤水（S）-油气还原剂（R）"三端元混合模型
- 首次将Rb/Cs比值（>5为次生流体标志）引入本区流体研究

2. **流体动力学新见解**
- 计算显示裂谷活动期间地热梯度达80-100℃/km
- 混合流体pH值动态变化（5.2-6.8）控制矿物沉淀顺序

3. **成矿时代再界定**
- 结合包裹体同位素（δ1?O=-5.3%至-6.1%）与区域沉积序列
- 确定主要成矿期在112-95 Ma（阿尔比安期晚期），次要活动于新生代

### 七、后续研究方向
1. **同位素年代学**：建立矿物包裹体铀铅定年与裂谷期火成岩年代学对比
2. **数值模拟**：构建3D流体混合动力学模型，预测不同构造背景下成矿元素分布
3. **环境地球化学**：研究成矿流体对沉积层氧化还原状态的影响机制
4. **技术革新**：开发适用于热带高湿度环境的便携式流体地球化学分析仪

本研究为泛非裂谷带成矿规律提供了新的理论框架，特别揭示了油气田与金属矿床的时空耦合关系，对西非同类构造区找矿具有重要指导意义。未来研究需结合大地电磁测深与机载激光雷达技术，建立三维成矿模型，完善区域成矿预测体系。