内蒙古东乌旗1017高地银铅锌矿床地质地球化学特征及成因初探

贾丽琼,王治华，徐文艺, 王 梁,李 翾，常春郊

(1. 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京 100083;2. 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京 100083;3. 中国地质科学院矿产资源研究所，国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京 100037;4. 武警黄金地质研究所，河北廊坊 065000；5. 武警黄金第四支队，辽宁辽阳 111000)

内蒙古东乌旗1017高地银铅锌矿床地质地球化学特征及成因初探

贾丽琼1,2,3,王治华1,4，徐文艺3, 王 梁1,4,李 翾5，常春郊4

(1. 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京 100083;2. 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京 100083;3. 中国地质科学院矿产资源研究所，国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京 100037;4. 武警黄金地质研究所，河北廊坊 065000；5. 武警黄金第四支队，辽宁辽阳 111000)

对内蒙古东乌珠穆沁旗1017高地银铅锌矿流体包裹体和同位素地球化学进行了研究。流体包裹体研究显示，从成矿早期到主成矿期，流体温度逐渐降低(从303℃～134℃到247℃～121℃)，盐度也在逐渐降低(从13.2%～7.2%到13.0%～4.5%)，流体密度变化不太大(从0.97 g/cm3～0.81g/cm3到0.99 g/cm3～0.89 g/cm3)，流体压力较低(0.33 MPa～8.19MPa)，表明该矿床具有浅成、中低温、中低盐度热液成矿特征。激光拉曼光谱分析显示包裹体气液相成分主要为H2O。氢、氧同位素组成表明，成矿流体早期以岩浆水为主，晚期可能有大气降水的参与。硫、铅同位素分析表明，成矿物质来源于深源岩浆与地层的混合。铅同位素也反映出成矿金属主要来源于地幔岩浆作用，并有壳源铅的混染，且与围岩阿钦楚鲁岩体具有相似的特征。基于野外地质观察，H、O、S、Pb同位素及成岩成矿年龄的对比，认为矿床的形成与阿钦楚鲁岩体密切相关，阿钦楚鲁岩体提供了成矿的物质和流体来源。1017高地银铅锌矿床为岩浆热液型脉状矿床。

流体包裹体 同位素地球化学 岩浆热液 1017高地 内蒙古

Jia Li-qiong, Wang Zhi-hua, Xu Wen-yi, Wang Liang, Li Xuan, Chang Chun-jiao. Geological and geochemical characteristics and genesis of silver-lead-zinc deposit at 1017 Highland in Dong Ujimqin Banner, Inner Mongolia [J]. Geology and Exploration, 2014, 50(3):0550-0563.

内蒙古东乌珠穆沁旗一带构造位置位于西伯利亚板块南缘的查干敖包-奥尤特-朝不楞早古生代构造岩浆带、大兴安岭成矿带西侧(图1(a))。受华北地台、古蒙古洋壳和西伯利亚板块多期次俯冲、碰撞和对接作用的影响，整个东乌旗地区内古生代火山-沉积岩分布广泛，深大断裂带(层)纵横交错，各类侵入岩十分发育，金属矿床(点)星罗棋布，具有特殊的地质构造背景和有利的成矿环境，历来是地质找矿工作的重点勘查区(聂凤军等, 2007; 张万益等, 2009)。

1017高地银铅锌矿是近年来在东乌旗巴彦霍步尔苏木东北约15km处发现的一处多金属矿床。该矿床是2006年由武警黄金第四支队在进行化探异常检查时发现，近年来对矿区进行的详细矿产普查评价工作取得重大进展，目前共探获资源量(333+334?)金542kg、银348576kg、铅+锌226532t，成为东乌旗地区银铅锌金多金属成矿带中的又一找矿亮点。同时，由于矿体直接产于花岗岩岩体内，与岩浆活动关系密切，类型较为特殊，开展深入的矿床学研究对于推进兴蒙造山带岩浆活动与金属成矿作用的研究也具有重要意义。对流体包裹体及矿床同位素地球化学的研究有助于查明矿床形成时的物理化学条件、成矿物质来源及矿床成因等多方面内容(张文淮等, 1993; 韩吟文等, 2003; 王梁等, 2011)，一直以来都是矿床学研究的重点。然而迄今为止，对该矿区仅有的几例报道多是关于地质背景、矿床特征和物化探特征方面的研究(黄忠军等, 2009,2011；齐立华, 2010；张景云和严昊伟, 2010)，而对于该矿床流体来源、同位素地球化学特征和矿床成因的系统研究工作尚属空白，严重制约着成矿规律的认识和找矿勘查工作的进一步进行。本次研究结合最新的勘查成果，详细介绍了1017高地矿床的地质特征，有针对性地开展了流体包裹体及同位素地球化学的测试分析工作，在此基础上，对矿床成矿流体和成矿物质来源进行了综合研究分析，并且初步探讨了1017高地银铅锌矿床的矿床成因。

图1 1017高地矿床矿区地质简图(图(a)据聂凤军等，2007，有修改；图(b)据齐力华，2010，有修改)Fig.1 Simplified geological map of 1017 Highland deposit in Inner Mongolia((a) modified from Nie et al., 2007; (b) modified from Qi et al., 2010) 1-第四系；2-安格尔音乌拉组：泥质砂岩；3-海西中期中细粒黑云二长花岗岩；4-海西中期中粗粒黑云二长花岗岩；5-煌斑岩脉；6-矿体及编号；7-地质界线；8-断裂带；9-古板块缝合带；10-前寒武纪变质岩地块；11-锡林浩特前寒武纪中间地块推测边界；12-国界；13-城镇；14-钻孔和勘探线1-Quaternary; 2-Angeeryinwula Formation: argillaceous sandstone; 3-Middle Hercynian medium-fine grained biotite adamellite; 4-Middle Hercynian medium-coarse biotite adamellite; 5-lamprophyre veins; 6-orebody and number; 7-geological boundary; 8-fracture zone; 9-Palaeo plate suture zone; 10-Precambrian metamorphic rock massif; 11-Xilinhaote Precambrian middle land speculation border; 12-national boundaries; 13-cities and towns; 14-driu hole and prospecting line

1 地质背景

1.1 矿区地质概况

1017高地银铅锌矿大地构造位置处于南蒙古国巨大弧形构造带的东南侧、华北板块与西伯利亚板块之间的古生代构造带内(图1(a))。矿区内第四系分布较广，在矿区北部、东部和西部均有分布，主要岩性为灰绿、灰黑、黄绿色砂质淤泥、砂土、粘土和沙砾等。其它地层出露较少，在矿区东南部有小面积上泥盆统安格尔音乌拉组(D3a)出露，该地层为陆相及滨海相砂质斑岩组合，岩性主要为泥质粉砂岩、斑岩、细砂岩以及砂岩(图1(b))。

北东向展布的二连浩特-东乌旗复背斜北翼的阿钦楚鲁复背斜是区内主要的褶皱构造，整个矿区就位于该复背斜之中。控矿断层主构造线方向主要有北东向和北西向两组，都表现出破碎蚀变带特征。其中北东向蚀变破碎带总体走向在50°左右，倾向SE，倾角多大于70°。北西向蚀变破碎带总体走向在310°左右，倾向SW，倾角多集中在60°～70°之间。断裂带内岩石破碎较强，高岭土化、绿泥石化、绿帘石化较强，局部可见铁锰矿化。

研究区侵入岩从海西期至燕山期均有出露，喷出岩不发育。其中以海西中期的花岗岩分布最为广泛，形成1017高地的主要岩体-阿钦楚鲁岩体。岩体主要分布于布敦花脑特-查干楚鲁特一带，沿南西和北东向延伸至矿区外部。根据岩石矿物颗粒大小，岩体可分为中心相和边缘相两个岩相带，两者之间呈渐变过渡。岩体的中心相岩石主要为中粗粒含(巨)斑黑云二长花岗岩，分布于矿区的北东部和中部，呈岩基产出；边缘相为中细粒黑云二长花岗岩，分布于矿区中部。

中粗粒含(巨)斑黑云二长花岗岩，灰色、灰白色，似斑状结构，块状构造。钾长石斑晶含量5%～10%，粒径约为1～3cm，晶体晶型较好，呈柱状。岩石主要由钾长石(40%左右)、石英(25%)、斜长石(20%)、黑云母(≈10%)、白云母(<5%)和暗色矿物(<1%)等组成，副矿物有锆石、磷灰石、钛铁矿等。岩石的边缘相及中心相无明显的分界线，呈渐变过渡。

中细粒黑云二长花岗岩，灰白、灰黄色，粒度较细，为中细粒花岗结构，块状构造，主要由钾长石(45%)、它形石英(30%)和斜长石(25%)等组成，副矿物为锆石、磷灰石等，局部有高岭土化、绿泥石化等蚀变。花岗岩体内发育蚀变破碎带，带内岩石具较强高岭土化、绿泥石化，局部可见少量石膏化、辰砂化。

1.2 矿床地质特征

1017高地银铅锌多金属矿床主要产于海西期的阿钦楚鲁岩体内。目前矿区共发现银铅锌矿(化)体12个，以1、2、3、7、12号矿体发育较好、规模较大，产状基本走向南东，倾向北东(图1(b))。矿体多呈树枝状、细薄脉状、囊状、似层状及扁豆状(图2)，地表一般长150～260m以上，宽1～60m不等，银铅锌矿体宽0.6～10m之间，铅直厚度约1.2～4.5m之间。目前，对1017高地的估算预测资源量(333+334)为金542kg，银348576kg、铅+锌226532t。

图2 1017高地矿区357线剖面图Fig.2 Profile along No.357 prospecting line of 1017 Highland deposit 1-第四系；2-黑云二长花岗岩；3-矿体及编号；4-钻孔位置及编号；5-终孔位置及钻孔深度1-Quaternary; 2-biotite adamellite; 3-orebody and number; 4-drilling position and number; 5-final location of the drilling and drilling depth

矿床矿化类型可分为破碎蚀变岩型以及石英脉型银铅多金属矿化两种，且以前者为主。矿石矿物主要有方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、白铁矿和黄铜矿；脉石矿物以石英、长石、高岭土、绿泥石和绿帘石等为主。矿石结构主要为粒状和碎裂状，构造上多为块状、条带状及浸染状等。岩石受构造作用影响，比较破碎，普遍发育各种蚀变，主要有硅化、绿泥石化、绿帘石化、高岭土化、绢云母化等。

根据矿石矿物组合、围岩蚀变及脉体穿插关系等特点，将1017高地矿床的成矿作用划分为3个成矿阶段：(1) 代表早期热液活动的石英-黄铁矿-绢云母-绿泥石阶段(图3(a))；(2) 代表热液活动和金属矿化主要阶段的石英-多金属硫化物阶段，该阶段主要矿物组合为石英、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿(图3(b))；(3) 代表晚期热液活动的石英-碳酸盐阶段，主要矿物组合为黄铁矿、石英、方解石。

图3 1017高地矿区典型矿石镜下照片Fig.3 Microscope photos of typical ores from 1017 Highland deposit a-石英-黄铁矿-绢云母-绿泥石阶段；b-石英-多金属硫化物阶段；Qtz-石英，Py-黄铁矿，Gn-方铅矿，Sp-闪锌矿a-quartz-pyrite-sericite-chlorite stage; b-quartz-polymetallic sulfide stage；Qtz-quartz，Py-pyrite，Gn-galena,Sp-sphalerite

2 样品及测试方法

用于测温的测试样品分别为采自地表及岩心中的含矿石英脉。其中样品DW-66、DW-68采自石英-黄铁矿-绢云母化-绿泥石化阶段，代表成矿早期；样品DW-63、DW-63a、DW-67、DW-67a和DW-82为石英-多金属硫化物阶段，代表主成矿阶段。早期矿化石英脉较为白净，含少量的星点状黄铁矿；主矿化阶段的石英脉多呈烟灰色，含有大量的金属硫化物，如黄铁矿、方铅矿、闪锌矿和白铁矿等。

流体包裹体显微测温实验在中国地质大学(北京)流体包裹体实验室进行，实验仪器为Linkam-THMSG600型冷-热台，仪器测定的温度范围为-196℃～600℃，测温精度在±1℃左右，冷冻法的精度在±0.1℃。

流体包裹体激光拉曼分析在中国地质科学院矿产资源研究所激光拉曼实验室进行。激光拉曼光谱仪为英国Renishaw公司生产的RM-2000型显微共聚焦激光拉曼光谱仪，光源为Ar离子激光器，激光波长为514.5nm,激光功率20 mW,光谱测试范围100 cm-1～4 000cm-1，光谱分辨率为1 cm-1。

石英的氢、氧同位素在中国地质科学院矿产资源研究所同位素地质开放研究实验室完成。氢同位素组成分析的对象是石英内捕获的流体包裹体。将挑选出的石英单矿物样品进行低温烘烤，去除表面的吸附水；然后，用爆裂法释放出流体包裹体中的水，测试过程为：加热石英包裹体样品使其爆裂，释放出挥发份，提取水蒸气，然后在400℃的条件下使水与锌发生还原反应产生氢气，再使用液氮冷冻，收集到有活性炭的样品瓶中；最后在Finnigan MAT-251质谱仪上分析其H同位素组成。氢同位素采用

的国际标准为V-SMOW，分析精度为±2‰。氧同位素分析方法采用BrF5法。首先将纯净的12mg石英样品与BrF5在真空和高温条件下反应15h，萃取氧；然后将分离出的氧与温度达700℃的灼热电阻-石墨棒燃烧转化提取CO2气体；最后在FinniganMAT-251质谱仪上分析其O同位素组成。氧同位素采用的国际标准为V-SMOW，分析精度为±0.2‰。

硫同位素测试在中国地质科学院矿产资源研究所同位素地质开放研究实验室完成。将硫同位素分析样品研磨至200目，称量10mg，采用CuO氧化方法，在真空系统和高温条件下，硫化物与CuO反应，硫全部转化为纯净的SO2气体，使用德国Finnigan公司生产的MAT253型稳定同位素质谱仪，测定其34S的比值，测试结果采用国际标准CDT表达，分析精度优于±0.2‰。

铅同位素分析在中国地质科学院地质研究所同位素实验室完成。铅同位素比值用多接受器等离子体质谱法(MC-ICPMS)测定，所用仪器为英国Nu Plasma HR，仪器的质量分馏以Tl同位素外标校正(何学贤等，2005)，样品中Tl的加入量约为铅含量的1/2。采用NBS 981 长期重复测定的统计结果为：208Pb/206Pb =2.16736±0.00066，207Pb/206Pb =0.91488±0.00028,206Pb/204Pb=16.9386±0.0131，207Pb/204Pb= 15.4968±0.0107，208Pb/204Pb= 36.7119±0.0331 (±2σ)。

3 矿床地球化学

3.1 流体包裹体

3.1.1 流体包裹体岩相学

显微镜下观察发现，矿区石英脉中原生流体包裹体较为发育，绝大多数包裹体呈规则形状分布。根据Rodder(1984)和卢焕章等(2004)所提出的流体包裹体在室温下的相态分类准则，1017高地银铅锌矿包裹体主要分为两类，即气液两相包裹体(Ⅰ型)和含子矿物的多相包裹体(Ⅱ型)(图4)。气液两相包裹体(Ⅰ型)在样品中最为发育，约占包裹体总量90%以上。根据包裹体的物理状态，又可将气液两相包裹体划分为富液相包裹体(IA型)和富气相包裹体(IB型)。现将成矿早期和主成矿期的包裹体特征介绍如下：

成矿早期(石英-黄铁矿-绢云母-绿泥石化阶段)：该阶段的流体包裹体主要以富液相包裹体(IA型)为主，包裹体多呈椭圆形、长条状和负晶形等，大小约为2μm～10μm不等，包裹体的气液两相之比为5%～25%，以10%多见。均一至液相。

主成矿期(石英-多金属硫化物阶段)：该阶段流体包裹体中出现了气液两相包裹体(Ⅰ型)和含子矿物的多相包裹体(Ⅱ型)。

(1) 气液两相包裹体(Ⅰ型)：根据包裹体的物理状态，该阶段又可划分为富液相包裹体(IA型)和富气相包裹体(IB型)。

富液相包裹体(IA型)(图4(a))多呈圆形、椭圆形、长条状、不规则状、负晶形等，大小约为3μm～12μm不等，密集成群分布。包裹体的气液两相之比为5%～30%，以10%多见。均一至液相。

富气相包裹体(IB型)(图4(b))多呈椭圆状、不规则状。分布较少，仅在样品DW-68中观察到极少量。孤立产出，大小约为7μm～12μm，气相百分比在60%以上。均一至气相。

(2) 含子矿物的多相包裹体(Ⅱ型)(图4(c))：该类型包裹体在样品中发育较少，仅在DW-63中观察到一个。包裹体为负晶形，呈孤立状产出，大小约为5μm～7μm。包裹体气液两相之比为10%～15%。均一至液相。

3.1.2 流体包裹体温度和盐度

由于富气相两相包裹体(IB型)(仅在样品DW-68中观测到一个)和含子矿物的三相包裹体(II型)数量非常少(仅在样品DW-63中观测到一个)，为研究方便，此次主要测定了前述5件样品(DW-68、DW-63、DW-63a、DW-67、DW-67a)中富液相的两相包裹体(IA型)的均一温度和冰点。均一法测温结果、冰点及流体包裹体的盐度列于表1。

从表中数据看出，富液相的气液两相(IA型)包裹体的均一温度变化范围较大，介于121℃～303℃之间，峰值集中在140℃～210℃之间(图5(a))，平均温度为195℃。其中，成矿早阶段石英包裹体的均一温度变化于134℃～303℃，平均231℃，峰值集中于260℃～300℃，反映成矿早期温度为260℃～300℃(图5(b))；主成矿阶段石英包裹体的均一温度变化于121℃～247℃，平均186℃，峰值集中在150℃～210℃之间(图5(c))。

图4 1017高地矿床石英脉中的流体包裹体Fig.4 Fluid inclusions of quartz vein from 1017 highland deposit (a)-富液相气液两相包裹体(IA型)；(b)-富气相气液两相包裹体(IB型)；(c)-多相包裹体(Ⅱ型)V-包裹体气相；L-包裹体液相；S-包裹体固相(a)-liguid rich vaper-liguid fluid inclusions (IA); (b)-vapor rich vapor-liguid fluid inclusions (IB); (c)-polyphase inclusions (II)V-gas of fluid inclusions; L-liquid of fluid inclusions; S-solid of fluid inclusions

样品号主矿物成矿阶段大小(μm)气相百分数(%)均一温度(℃)冰点(℃)盐度(%)范围(个数)平均范围(个数)平均范围平均DW-68石英成矿早期3～105～30134～303(15)231-9.3～-4.5(15)-7.27.2～13.210.7DW-63石英DW-63a石英DW-67石英DW-67a石英主成矿阶段4～105～10121～225(14)177-9.0～-5.8(11)-6.99.0～12.610.43～65～20136～236(15)183-6.9～-2.7(14)-5.24.5～10.48.12～85～10135～222(15)183-5.6～-4.0(14)-4.86.5～8.57.52～55～30151～247(12)203-9.1～-6.8(12)-7.810.2～13.011.5

图5 1017高地矿床流体包裹体均一温度直方图Fig.5 Histograms showing homogenization temperatures of the fluid inclusions of 1017 highland deposit a-全部流体包裹体均一温度直方图；b-成矿早期(早期石英脉)流体包裹体均一温度；c-主成矿阶段(石英-金属硫化物期)流体包裹体均一温度a-histogram showing homogenization temperatures of the all fluid inclusions; b-histogram showing homogenization temperatures of the early mineralization stage(the early quartz veins); c-histogram showing homogenization temperatures of the main mineralization stage (the quartz-metal sulfides stage)

本次研究除了在DW-63中发现了1个含子矿物的三相流体包裹体，其他样品中均未观察到含盐类子矿物的多相流体包裹体，这表明铅锌矿床是在中-低盐度的流体中沉淀成矿的(黄惠兰等，2004)。根据NaCl-H2O型包裹体的冰点温度，在流体包裹体冷冻法冰点与盐度关系表中可以查得盐度(Bodnar，1983)。1017高地银铅锌矿中气液两相(IA型)包裹体的冰点温度为-9.3℃～-2.7℃，对应盐度(NaCleq)范围为4.5%～13.2%，平均9.5%NaCleq，峰值7.0%～11.6% NaCleq。其中，早期石英包裹体的冰点温度为-9.3℃～-4.5℃，对应盐度7.2%～13.2%NaCleqv，平均10.7%NaCleq，峰值9.9%～10.7% NaCleqv；主成矿阶段石英包裹体的冰点温度为-9.1℃～-2.7℃，对应盐度4.5%～13.0% NaCleq，平均为9.2% NaCleq，峰值为7.0%～11.9% NaCleq(表1，图6)。

图6 1017高地银铅锌矿流体包裹体盐度直方图Fig.6 Histograms showing salinities of the fluid inclusions of 1017 highland deposit a-全部流体包裹体盐度直方图；b-成矿早期(早期石英脉)流体包裹体盐度；c-主成矿阶段(石英-金属硫化物期)流体包裹体盐度a-histogram showing salinities of the all fluid inclusions; b-histogram showing salinities of the early mineralization stage(the early quartz veins); c-histogram showing salinities of the main mineralization stage (the quartz-metal sulfides stage)

3.1.3 成矿流体的密度和压力

流体密度根据刘斌和段光贤(1987)NaCl-H2O液相包裹体的密度式计算。计算结果表明(表2)，5件样品的密度非常接近，范围为0.81 g/cm3～0.99g/cm3，平均值范围为0.89 g/cm3～0.96 g/cm3，所有样品密度的平均值为0.93 g/cm3。这一计算结果与在Bischoff(1991)的NaCl-H2O体系的t-ρ相图(图7(a))和Bodnar(1983)的NaCl-H2O体系的t-w(NaCleqv)-ρ相图(图7(b))中投点得到的密度范围(0.83 g/cm3～0.97 g/cm3)是基本一致的。

本文对流体包裹体形成压力的估算采用Haas(1976)推导的用来计算NaCl水溶液包裹体均一压力的公式，具体公式和相关参数可参看刘斌和沈昆(1999)的相关内容。利用该公式计算出1017高地银铅锌多金属矿成矿流体的形成压力在0.33MPa～8.19MPa之间(表2)，计算结果与采用Bischoff(1991)的NaCl-H2O体系的t-ρ相图投点得出的结果一致(图7(a))。

3.1.4 单个流体包裹体激光拉曼分析

本次测试主要对主成矿阶段石英脉中的气液两相包裹体进行了气液相成分的激光拉曼分析，部分图谱如图8所示。测试结果表明， 拉曼能谱图中除主矿物石英的峰值外，测试的流体包裹体的气相和液相成分主要以水和水蒸气为主，与显微镜下观察结果相同，未检测出CO2气体，故认为此次所测流体属于NaCl-H2O体系(卢焕章等，2004)。

表2 1017高地矿床成矿流体密度和压力计算结果Table 2 Calculated density and pressure of ore-forming fluid in 1017 Highland deposit

图7 1017高地矿床流体包裹体NaCl-H2O体系的t-ρ(a)和t-w(NaCleq)-ρ(b)相图(底图转引自卢焕章等，2004)Fig.7 Phase diagram of t-ρ(a) and t-w(NaCleq)-ρ(b) for the NaCl-H2O system of fluid inclusions from 1017 Highland deposit (from Lu et al., 2004)

3.2 氢、氧同位素

1017高地银铅锌多金属矿床中石英的氢、氧同位素组成分析结果见表3。样品中石英的δ18OV-SMOW的变化范围为6.9‰～13.9‰，平均为10.6‰，极差为7.0‰；δDV-SMOW的值介于-125‰～-103‰，平均为-112‰，极差为22‰(表3)。与矿物平衡的水的氧同位素分馏按照如下公式计算获得：1 000 lnα石英-水= 3.34×106×T-2-2.90(Matsobisa, 1979)。样品DW-63、DW-67和DW-68已进行包裹体测温工作，计算时样品DW-63、DW-67和DW-68的温度采用其包裹体测温的均一温度平均值；样品DW-66为成矿早阶段样品，采用早阶段石英脉的均一温度均值；样品DW-82为主成矿阶段的石英，采用主成矿阶段均一温度的平均值。计算后，与石英氧同位素交换平衡时流体包裹体水的δ18OH2O值为-5.24‰～1.97‰，均值为-1.31‰，极差为7.21‰(表3)。

图8 1017高地矿床流体包裹体激光拉曼图谱Fig.8 Laser Raman spectra of fluid inclusions from 1017 Highland deposit

表3 1017高地矿床氢、氧同位素测试结果Table 3 Measured hydrogen and oxygen isotope composition of 1017 Highland deposit

3.3 硫同位素

本次工作对采自钻孔岩心的六件金属硫化物进行了硫同位素地球化学分析，其中黄铁矿样品三件，方铅矿样品两件，闪锌矿样品一件，分析结果见表4。从表中数据可以看出，六件样品的δ34SV-CDT‰为5.7‰～8.0‰，平均6.9‰，极差2.3‰。金属硫化物的硫同位素变化范围较窄，组成相对均一，且表现出相对富集34S的同位素特点。

表4 1017高地矿床硫同位素分析结果Table 4 Measured composition of sulfur isotope in the 1017 Highland deposit

3.4 铅同位素

从表5中可以看出，矿石硫化物的206Pb/204Pb比值为18.2859～18.3996，平均18.3587；207Pb/204Pb的比值范围为15.5399～15.5616，平均15.5531；208Pb/204Pb比值范围为38.0363～38.1772，平均38.1233，比值均低于39.0000，显示微弱的钍铅亏损。围岩阿钦楚鲁岩体的206Pb/204Pb比值为18.143～18.199，平均为18.173；207Pb/204Pb的比值范围为15.495～15.512，平均为15.504；208Pb/204Pb比值范围为37.830～37.865，平均为37.849。矿石硫化物的μ值变化范围小，介于9.36～9.39之间，平均为9.38；ω则介于34.99～35.17，同样变化范围小，平均为35.09。矿床的ω值为34.99～35.17，均值为35.09。

4 讨论

4.1 成矿流体特征

均一温度显微测温表明，在1017高地银铅锌矿床的成矿早阶段，成矿流体为中高温流体(134℃～303℃)；随着成矿作用进行，到主矿化阶段，流体的温度有较为明显的下降趋势，此时为中-低温流体(121℃～247℃)。从成矿早期到晚期阶段，均一温度有重合的区间(图5)，这反映成矿流体是一个连续演化的过程。成矿早期石英中流体包裹体为中等盐度(7.2%～13.2%NaCleqv)，至主成矿期盐度逐渐降低(4.5%～13.0% NaCleqv)(表1，图6)。表明1017高地银铅锌矿床的成矿流体为中低温、中低盐度流体。在流体包裹体均一温度-盐度协变图(图9(a))上，随着均一温度降低，盐度相应降低，大致显示出正相关关系，可能说明成矿流体从早到晚整体趋势为自然冷却的过程，但不排除大气降水混入的可能性。1017高地银铅锌多金属矿的流体压力范围为0.33 MPa～8.19MPa，表明1017高地银铅锌矿的成矿压力低。

表5 1017高地矿床铅同位素分析结果Table 5 Composition of lead isotope in the 1017 Highland deposit

μ=238U/204Pb;ω=232Th/204Pb;Δγ=(γ/γM(t)-1)×1000;Δβ=(β/βM(t)-1)×1000;γM(t),βM(t)为t时的地幔值。

图9 1017高地矿床流体包裹体均一温度-盐度(a)和均一温度-密度协变图(b)Fig.9 Covariograms of homogenization temperature-salinity (a) and homogenization temperature-density(b) of fluid inclusions from 1017 Highland deposit

结合1017高地银铅锌矿中流体包裹体的类型和产出特征的分析情况可知，矿床的成矿流体是均一的NaCl-H2O体系溶液，具有中低温度、中低盐度、密度较高、成矿流体压力较小等特点。

图10 1017高地矿床成矿流体δD-δ18OH2O图解(底图据Taylor, 1979)Fig.10 Plot of δD versus δ18OH2O values of ore-forming fluids in 1017 Highland deposit(base plot from Taylor, 1979)

4.2 成矿流体来源

对流体包裹体进行氢、氧同位素示踪研究能够很好地解决成矿物质中水的来源问题(王梁等，2011)。将石英流体包裹体中水的δDV-SMOW值和计算获得的δ18OH2O值投影到Taylor(1979)的δD-δ18OH2O关系图解中(图10)。从图中可以看出，1017高地银铅锌矿的成矿流体投影点主要落在大气降水线的右下侧区域内，比较靠近岩浆水区域，相对远离变质水的氢氧同位素组成区域，表明成矿流体来源于岩浆水，并有部分大气降水的混合，推测岩浆热液自深部上升的过程中，不断与围岩中的大气降水发生同位素交换反应，使得含矿热液中的δD和δ18O发生了一定程度的漂移(肖晓牛等，2008)。

另外，本次所有样品的流体密度据计算在0.81 g/cm3～0.99 g/cm3之间，均小于1.00 g/cm3(图9(b))。Roedder(1976)综合以往研究资料认为，大多数岩浆热液流体密度<1.00 g/cm3，这也说明1017高地在成矿过程中，与岩浆热液有密切的关系。

4.3 成矿物质来源

4.3.1 硫同位素示踪

硫是Cu、Pb、Zn等亲硫元素沉淀形成硫化物矿床的主要矿化剂，硫同位素组成是推断成矿物质来源和成矿过程的主要依据之一(陈永清等，2009)。热液矿床中硫来源问题的研究，应该根据成矿热液沉淀硫化物时总的硫同位素组成来判断。只有特定的fO2和t的条件下形成的硫化物δ34S值才为热液总硫δ34S。在矿物组合简单且缺乏硫酸盐矿物的情况下，硫化物δ34S值的平均值可大致代表热液的总硫同位素组成(Ohmoto and Rye, 1979; Ohmoto, 1986)。1017高地矿床中的主要硫化物为黄铁矿、方铅矿、闪锌矿，缺少重晶石和石膏等反映强氧化环境和磁黄铁矿等反映强还原环境的矿物，所以可以认为黄铁矿、方铅矿及闪锌矿的硫同位素组成可以代表成矿热液的δ34S∑s。从表4可以看出，1017高地银铅锌矿床矿石中的硫化物δ34S的平均值为6.9‰，即总硫的δ34S值约为7‰。

与硫同位素储库相比(Ohmoto, 1972; Ohmoto and Rye, 1979)，无论是与总硫组成接近的黄铁矿，还是方铅矿和闪锌矿的硫同位素组成，均高于深部岩浆硫(δ34S=0±5‰)，同时又低于围岩地层同时期海水的硫同位素值(寒武纪海水的δ34S下限值为15‰)。由此推测，矿床中成矿热液的硫来源可能是深源岩浆和地层硫的混合。将本文1017高地银铅锌多金属矿与离1017高地较近的吉林宝力格银-金矿床的硫同位素(张万益等, 2009)进行对比(图11)可以发现， 1017高地银铅锌矿床与吉林宝力格矿床相比，硫同位素稍高但很接近且有部分重合。张万益等(2009)认为吉林宝力格矿床的硫同位素可能来源于沉积岩与岩浆硫或地幔硫的混合、平衡作用。因此，笔者认为1017高地矿床的硫同位素来源于岩浆硫与部分地层硫的混合。

图11 1017高地矿床硫同位素分布直方图Fig.11 Sulfur isotope histograms of 1017 Highland deposit 吉林宝力格数据引自张万益等(2009)The date of Jilinbaolige from Zhang et al., 2009

4.3.2 铅同位素示踪

从前文和表5可知，1017高地矿区的矿石硫化物和围岩阿钦楚鲁岩体都富含放射性成因铅且组成稳定，阿钦楚鲁岩体的铅同位素组成接近矿石硫化物，推测矿石中的铅同位素与围岩有一定的成因联系。通常而言，μ值介于7.86～7.94之间，代表铅来源于地幔或下地壳(Chase, 1981)，若μ值为9.81则为上地壳来源的铅(Stacey and Kramers,1975)。1017高地矿床的μ值(均值9.38)介于两者之间，显示出地幔铅或下地壳铅与上地壳铅的混合来源特征。矿床的ω均值为35.09，低于平均地壳(平均地壳铅的ω值为36.84)，显示出幔源铅的特征。1017高地矿床具有较低的μ值和ω值，总体显示出地幔铅的来源特征(Kamonaetal.,1999；吴开兴等，2002)，并混有少量地壳物质。

图12 1017高地矿床矿石铅同位素构造环境演化图解(底图据Zartman and Doe, 1981)Fig.12 Diagram showing evolutionary tectonic settings of Pb isotope from the 1017 Highland deposit (base plot after Zartman and Doe, 1981) A-地幔; B-造山带; C-上地壳; D-下地壳A-Mantle; B-Orogenic belt; C-Upper crust; D-Lower crust

将1017高地金属硫化物和围岩阿钦楚鲁岩体的铅同位素投影到Zartman and Doe (1981)的铅同位素构造环境演化图解中(图12)。从图中可以看出，矿石和围岩的铅同位素投影点相近，在207Pb /204Pb-206Pb /204Pb图解(12a)中，矿石和岩体的样品点均位于地幔与造山带之间；在208Pb /204Pb-206Pb /204Pb图解(12b)中，样品点位于造山带演化线的附近，反映铅来源于与造山作用有关的深源物质。造山作用过程中本身会有地壳物质的参与，据此推测1017高地矿区的铅同位素主要来源于地幔，且有壳源铅的混染。采用路远发(2004)的Geokit软件计算获得1017高地矿石铅与同时代地幔铅的相对偏差△β、△γ，并投影到朱炳泉(1998)△β-△γ成因分类图解中(图13)。从图中可以看出，1017高地的矿石铅均位于上地壳与地幔混合的俯冲带铅范围内，并且靠近岩浆作用成因铅的范围内。从表5中可以看出，1017高地矿床的矿石和阿钦楚鲁岩体的铅同位素组成非常接近，在图解中也位于相同的区域(图12，图13)，表明金属硫化物与围岩阿钦楚鲁岩体有密切的关系。以上结论均表明1017高地矿床中金属硫化物的铅源具有壳幔混合的特点，矿石铅主要来源于深部岩浆源区，混入了部分上地壳物质，围岩地层也为成矿提供了部分铅。

图13 1017高地矿床矿石铅同位素的△β-△γ成因分类图解(底图据朱炳泉，1998)Fig.13 △β-△γ diagram of genetic classification of ore lead isotopes from 1017 Highland deposit( base plot after Zhu,1998) 1-地幔源铅; 2-上地壳铅; 3-上地壳与地幔混合的俯冲带铅(3a. 岩浆作用; 3b. 沉积作用); 4-化学沉积型铅; 5-海底热水作用铅; 6-中深变质作用铅; 7-深变质作用下地壳铅; 8-造山 带铅; 9-古老页岩上地壳铅; 10-退变质铅1-mantle-derived lead; 2-upper crust lead; 3-mixed lead of the upper crust and mantle subduction zones(3a.magmatism; 3b.sedimentation); 4-chemical sedimentary lead; 5-submarine hydrothermal lead; 6-medium-high grade metamorphism lead; 7-lower crust lead of high grade metamorphism; 8-orogenic belt lead; 9-upper crust lead of ancient shale; 10-retrograde metamorphism lead

4.4 1017高地矿床成因初探

野外地质调查表明，1017高地银铅锌矿床主要赋存于阿钦楚鲁岩体内，从岩体内部向外矿化类型从细脉、网脉状矿化向受构造破碎带控制的蚀变岩型矿化转变，品位呈现出降低的特征，反映矿床与岩体具有密切的空间关系。一般认为，与花岗岩类有密切成因联系的矿床，成矿热液主要来自花岗质岩浆演化后期的挥发组分聚集，因此，花岗岩成岩与成矿应该同时或略早于成矿。张万益等(2009)利用高精度的锆石SHRIMP U-Pb定年测得1017高地含矿花岗岩(阿钦楚鲁岩体)的锆石U-Pb年龄为299±5Ma。而对于矿脉旁侧蚀变岩中绢云母测得40Ar/39Ar 坪年龄为301.2±1.8 Ma(王治华未发表数据)，可代表成矿年龄。成岩年龄和成矿年龄在误差范围内一致，充分说明1017高地矿床主要成矿作用发生于花岗岩成岩过程中，成岩与成矿是一个连续的过程。因此，无论从空间还是时间上都可以看出，阿钦楚鲁岩体与1017高地矿床有着密切的成因关系。

同位素地球化学研究则更进一步印证了两者之间的联系。1017高地矿床的H、O同位素研究表明，成矿流体中岩浆热液在成矿阶段中起主导作用。且含矿石英脉的δ18OV-SMOW介于6.9‰～13.9‰，在花岗岩类的δ18OV-SMOW‰的变化范围之内(+7‰～+13‰)(郎殿有等，1994)，说明成矿流体和花岗质岩浆活动存在成因上的联系。王治华等(2013)对1017矿床含矿岩体同位素地球化学的研究表明，岩石具有相对较低的87Sr/86Sr初始比值(0.673 401～0.704 236)和正的εNd(t)值(0.4～4.6)，反映其物质来源可能主要是以幔源岩浆底侵为主的新生大陆地壳。这与矿石S、Pb同位素所显示的成矿物质主要来源于地幔特征完全符合，暗示该区出露的含矿岩体阿钦楚鲁岩体即为1017高地矿床的成矿母岩。

综上，基于地质观测、H、O、S、Pb同位素及成岩成矿年代学这几方面的证据，笔者认为1017高地矿床的形成与阿钦楚鲁花岗岩体有密切联系。海西期富含成矿元素的阿钦楚鲁岩体在上升侵位过程中一方面自身发生结晶分异，另一方面遭受到围岩的同化混染，从而使得岩体进一步富集成矿物质。在上升到地壳浅部时，物理-化学条件的改变致使流体与岩浆发生分离。同时随着成矿作用的进行，由于岩浆体系造成的负压环境，引起了大气降水参与对流循环，从而使含矿流体具有混合流体的特征。而区域上先存的大断裂的次级构造、岩浆的上侵活动使围岩产生大量与上侵作用力相关的裂隙以及岩体静岩压力和热液系统的静水压力的交替变换在岩体中形成的网状裂隙，则为含矿热液中金属元素的运移和沉淀提供了通道和空间。

5 结论

(1) 流体包裹体显微测温分析结果表明，1017高地银铅锌矿床的成矿流体是均一的NaCl-H2O体系溶液，具有中低温度、中低盐度、密度较高、成矿流体压力较小等特点。氢、氧同位素分析结果表明，矿床中的成矿流体主要来源于岩浆水，在上升过程中与大气降水有一定程度的混合。

(2) 硫、铅同位素分析表明，1017高地矿床中的成矿物质主要来源于深部岩浆作用，同时地层也提供了部分成矿物质；铅同位素还反映出成矿金属主要来源于地幔岩浆作用，并有壳源铅的混染，且与围岩阿钦楚鲁岩体具有相似的特征。

(3) 1017高地银铅锌多金属矿为中低温度、中低盐度的岩浆热液型脉状矿床，海西期阿钦楚鲁岩体为成矿提供了必要的热能和物质来源，区内广泛发育的褶皱、断裂和构造破碎带为成矿提供运移和赋存空间。

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JIA Li-qiong1,2,3, WANG Zhi-hua1,4,XU Wen-yi3, WANG Liang1,4, LI Xuan5, CHANG Chun-jiao4

(1. School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083;2. State Key Laboratory of Geologyical Processes and Mineral Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083;3. MRL Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment, Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037;4. Gold Geology Institute of Chinese Armed Police Force, Langfang,Hebei 0650005. 4thGold Team of Chinese Armed Police Force, Liaoyang,Liaoning 111000)

This work focuses on fluid inclusions and isotope geochemistry analysis of the silver-lead-zinc ore deposit at 1017 highland in Dongwuqi, Inner Mongolia. Fluid inclusion analysis indicates that the temperature and salinity of ore-forming fluid decreased gradually(temperature from 303℃～134℃ to 247℃～121℃, salinity from 13.2%～7.2% to 13.0%～4.5%) from the early to the main mineralization stage while the density kept constant basically(0.97 g/cm3～0.81g/cm3to 0.99 g/cm3～0.89 g/cm3) and the ore-forming pressure was low(0.33 MPa～8.19MPa). It is thus determined that low-and-medium temperature, low-and-medium salinity, and low pressure characterize the deposit. The Laser Raman data of the ore-forming fluid inclusions shows that it is rich in H2O in gas phase and liquid phase. Hydrogen and oxygen isotope analysis suggests that the ore-forming fluid was dominated by magmatic water in the early stage and could be mixed with meteoric water in the late stage. The compositions of sulfur isotope and lead isotope imply that the metallogenic materials of the deposit derived from the deep magma mixing with strata. The composition of lead isotope also shows that the lead of the deposit derived from the mantle magmatism with contaminated crust-source lead, and it is similar to its wall rocks, Aqinchulu granite. Based on the field geological investigation and comparing with hydrogen, oxygen, sulfur, lead isotope and ages of ore-forming and rock-forming, it is concluded that the formation of this deposit has a close relationship with Aqinchulu granite and the intrusion offered the ore-forming fluid and materials. The 1017 highland silver-lead-zinc ore deposit is a magmatic hydrothermal vein type of deposits.

fluid inclusion, isotope geochemistry, hydrothermal fluid, 1017 highland, Inner Mongolia

2013-08-05；

2013-12-25；[责任编辑]郝情情。

中国地质调查局矿产资源远景调查评价项目(编号1212011085263、1212011120292)联合资助。

贾丽琼(1987年-)，女，在读博士生，现主要从事矿物学、岩石学、矿床学的研究工作。E-mail:jialiqiong@126.com

P618.42;P618.43

A

0495-5331(2014)03-0550-14