内蒙古白音诺尔铅锌矿床岩石地球化学特征及地质意义

杨 帆，汪 岩，付俊彧，那幅超，张广宇，孙 巍，时 溢，张 丽

中国地质调查局沈阳地质调查中心（沈阳地质矿产研究所），辽宁沈阳110034

内蒙古白音诺尔铅锌矿床岩石地球化学特征及地质意义

杨 帆，汪 岩，付俊彧，那幅超，张广宇，孙 巍，时 溢，张 丽

中国地质调查局沈阳地质调查中心（沈阳地质矿产研究所），辽宁沈阳110034

白音诺尔铅锌矿床是内蒙古典型的夕卡岩型矿床，但有关该矿床的成矿岩体的地球化学及成矿动力学尚缺乏研究和报道.本文选取了与成矿密切相关的花岗岩类开展相关的研究，结果表明：岩石整体为高钾钙碱性系列，富集轻稀土元素与大离子亲石元素（LILE），相对亏损高场强元素（HFSE），岩浆起源为富集地幔，成矿作用发生于造山后的伸展拉张环境.

夕卡岩型；铅锌矿床；地球化学；白音诺尔；内蒙古

0 引言

白音诺尔铅锌矿位于内蒙古赤峰市巴林左旗白音诺尔镇境内，于20世纪70年代被当地牧民发现. 1989年内蒙古自治区区调二队和第三地质大队提交了《内蒙古自治区巴林左旗白音乌拉苏木白音诺尔铅锌矿区详查普查报告》，探明矿石量3272.87×104t，其中铅金属量66.08×104t，锌金属量177.94×104t，银金属量1026.33 t［1］，现为大兴安岭地区最大的铅锌矿床.自20世纪90年代起陆续有学者对该矿进行了大量的研究工作［2-6］，取得了一定的成果，但对矿床成因、成矿时代及与成矿有关侵入岩的地球化学特征等方面仍存在一定的分歧.为此，本文通过对与成矿有关花岗岩类的研究，从而判定其地球化学特征，进而探讨其地质意义.

1 区域地质与矿床地质特征

研究区位于大兴安岭中南段，锡林浩特-西乌旗-科右中旗岛弧岩浆带（图1）.区域内出露的地层包括古元古界以及古生界，其中古元古界为变质杂岩，由片岩、片麻岩、及混合岩等组成，古生界大面积出露二叠系含碳碎屑岩-碳酸盐岩和中基性-酸性火山岩建造，奥陶系—石炭系地层则出露较少.晚古生代以来，区内岩浆活动频繁，表现为强烈的火山喷发作用和岩浆侵入活动［7］，晚侏罗世—早白垩世火山活动表现为一套北东走向的陆相喷发的中-酸性火山岩系.区域内发育有NE、NW和E-W向断裂，其中NE向断裂最为发育，NW向断裂规模较小，E-W向断裂多为基底断裂的继承活动.

图1 白音诺尔铅锌矿床区域地质图（据文献［3］）Fig.1 RegionalgeologicalmapofBaiyinnuoerPb-Zndeposit（FromReference［3］）

矿区内出露的地层（图2）主要为下二叠统黄岗梁组和上侏罗统满克头鄂博组.其中黄岗梁组为一套浅变质的海相泥质碳酸盐岩沉积建造，出露于矿区东南部和中部，是矿区的主要赋矿围岩；满克头鄂博组从上部到下部为凝灰岩、安山岩、凝灰质角砾岩组合，分布于矿区中部西段.矿区内岩浆活动较为强烈，主要为印支期的石英二长岩和闪长玢岩以及燕山期的流纹质凝灰熔岩、正长斑岩和石英斑岩.矿区构造较为复杂，矿体受控于褶皱构造［8-9］以及NE向断裂.

2 实验样品及分析方法

2.1 样品采集

流纹斑岩样品（DY13020－b1）：采自矿区露天采坑，坐标为北纬44°26′52.4″，东经118°53′12.8″.斑状结构，块状构造.斑晶成分有：石英，他形粒状，粒径0.3～1.0 mm，约占2%～3%；钾长石，半自形板柱状，成分为条纹长石，含量少于1%；斜长石，半自形板柱状，聚片双晶，表面绢云母化，粒径1.0 mm，含量少于1%.基质以钾长石与石英构成的球粒与文象体为主，长英质隐晶集合体充填其间，球粒多呈不规则放射状，无结晶核心，直径为0.3～0.5mm.

花岗闪长斑岩样品（DY13020－b4）：采自矿区露天采坑，坐标为北纬44°26′52.5″，东经118°53′12.7″.斑状结构，块状构造.斑晶成分有：钾长石，微碎裂呈棱角状，粒径0.3～0.6 mm，含量少于1%；石英，粒状，内部熔蚀孔，充填基质成分，粒径1.6 mm，含量少于1%；斜长石，宽板状、板柱状，聚片双晶位错、位移，部分双晶弯曲，表面模糊绢云母化，粒径0.8～3.2 mm，约占35%；角闪石，半自形长柱状，部分被碳酸盐堆积交代.基质成分为斜长石与钾长石，钾长石多于斜长石.斜长石，半自形板状、板柱状，聚片双晶带较宽，部分钾化，粒径0.08～0.2 mm；钾长石，宽板状，粒径0.05～0.2 mm.岩石发生碳酸盐化、绿泥石化及绿帘石化.

2.2 样品分析方法

样品由沈阳地质矿产研究所实验室分析，主量元素测试采用XRF荧光测试法完成，测试误差小于2%；稀土和微量元素测试采用等离子体质谱（ICP－MS）法，测定精度优于5%.

3 岩石地球化学特征

3.1 主量元素

矿区花岗质岩石中SiO2为63.3%～75.51%（质量分数），Al2O310.69%～15.44%，K2O 2.02%～5.86%，Na2O 1.04%～4.49%（表1）.A/CNK值介于0.78～1.40之间，除流纹斑岩显示铝过饱和，其他岩石均显示铝略不饱和.通过K2O-SiO2和Na2O-K2O岩石系列分类图（图3），可判断流纹斑岩为富钾过铝质岩石，属于高钾钙碱性系列；花岗闪长斑岩为钾质铝不饱和岩石，属于高钾钙碱性系列；石英斑岩为富钾过铝质岩石，属于钾玄岩系列；花岗闪长岩为钾质铝不饱和岩石，属于高钾钙碱性系列；正长花岗岩为钾质铝不饱和岩石，属于高钾钙碱性系列.

图2 白音诺尔铅锌矿床矿区地质简图（据文献［5］）Fig.2 GeologicalsketchmapofBaiyinnuoerPb-Znorefield（FromReference［5］）

图3 白音诺尔矿区花岗岩类K2O-SiO2和Na2O-K2O岩石系列分类图解Fig.3 The K2O-SiO2and Na2O-K2Odiagrams for granitoids in Baiyinnuoer Pb-Zn deposit

表1 白音诺尔铅锌矿花岗岩类主量元素、稀土元素及微量元素含量表Table1 Contentsofmajor，traceandrareearthelementsofgranitoidsinBaiyinnuoerPb-Zndeposit

样品哈克（Harker）图解（图4）显示花岗质岩石中SiO2与CaO、P2O5、TFeO、MnO、Al2O3、TiO2之间存在一定的线性相关性，随着SiO2含量的增高，CaO、P2O5、 TFeO、MnO、Al2O3、TiO2含量具有降低的趋势，反映了这些组分在热液蚀变过程中的活动性并不强，它们仍主要受岩浆演化程度和结晶分异过程所控制.

3.2 微量元素地球化学特征

图4 白音诺尔铅锌矿花岗岩类的Harker图解Fig.4 The Harker diagram for granitoids of Baiyinnuoer Pb-Zn deposit

图5 白音诺尔铅锌矿花岗岩类稀土元素配分曲线图及原始地幔标准化微量元素蛛网图Fig.5 Chondrite-normalized REE distribution patterns and primitive mantle-normalized trace element distribution patterns of granitoids inBaiyinnuoer Pb-Zn deposit

矿区花岗质岩石稀土元素配分曲线为右倾式（图5），轻稀土元素富集，稀土元素配分曲线较为相似，暗示它们具有相同的物质来源.∑REE为122.39～204.37，LREE/HREE5.82～10.33，（La/Yb）N4.87～10.68，说明该岩石轻重稀土分馏较强烈.δEu为0.07～0.92，其中花岗闪长岩、花岗闪长斑岩的δEu为0.58～0.92，弱异常，表明斜长石未发生明显的分离结晶作用.流纹斑岩、石英斑岩、黑云母正长花岗岩δEu为0.07～0.22，具有强烈的Eu负异常，表明斜长石已发生分离结晶作用.

在微量元素蛛网图（图5）上，明显富集大离子亲石元素（LILE），其中相对富集Rb、K、Sr、U，相对亏损高场强元素（HFSE）Ta、P、Ti、Nb等.

4 讨论

4.1 岩浆源区性质

白音诺尔矿区花岗质岩石富集大离子亲石元素（LILE），如Rb、K、Sr、U等元素表现出明显的正异常；亏损高场强元素（HFSE），如Ta、P、Ti、Nb等元素表现明显的负异常，其中亏损Ti、P元素的特征与俯冲带岩浆地球化学特征相似［10］.另外，一些微量元素比值也较好地反映了源区特点.

白音诺尔矿区花岗质岩石微量元素中Zr/Hf＝22.12～45.75（平均值为30.00），Nb/Ta＝8.87～23.94（平均值为14.87）.结合前人对由幔源岩浆演化而来的正常花岗岩的研究结果［11-12］：Zr/Hf值为33～40及Nb/Ta值约为11，显示该区花岗岩具有幔源岩浆特征，分析其可能是幔源岩浆直接分异演化而来，也可能是形成于下地壳中新生的幔源基性岩石再熔融的产物.大量研究显示，兴蒙造山带具有此类地球化学特征的花岗岩均属后者成因［13］.Nb/La比值与源区物质有关，而与岩浆过程无关，原始地幔和MORB的Nb/La比值大于1.0，而大陆地壳平均值Nb/La为0.7左右.样品的Nb/ La比值为0.25～0.58，低于大陆地壳平均值，且结晶分异不会导致Nb/La比值降低（Nb比La更不相容）［14］，说明地壳混染不是主导因素，应主要由地幔源区受到俯冲流体的交代所致.

据Taylor and Mclennan（1985）的资料计算，上部陆壳的Rb/Sr值大约为0.32，大陆壳Rb/Sr平均为0.24，区内围岩的Rb/Sr比值为0.27～6.32，平均值3.07，远高于0.24，表明岩浆演化的程度高，不相容元素Rb在演化程度高的岩浆中富集所造成［15］.

4.2 构造环境与成矿地质背景

在构造环境Rb-（Y+Nb）判别图解（图6）中，矿区样品都落入VAG区域内，即火山岛弧花岗岩区.在Nb-Y判别图解中投入的点都落入火山岛弧和同碰撞花岗岩区域内，显示出岛弧花岗岩的特征.综合前述源区地球化学特征，认为白音诺尔矿区花岗质岩石可能形成于俯冲-消减作用有关的活动大陆边缘环境，类似于岛弧环境的产物.

图6 白音诺尔铅锌矿成矿花岗质岩石的Rb-（Y+Nb）图解和Nb-Y图解Fig.6 The Rb-（Y+Nb）and Nb-Ydiagrams ofgranitoids in Baiyinnuoer Pb-Zn deposit

成矿岩体的成岩年龄为242.3±3.6 Ma［6］，成矿作用发生在三叠纪，与区域内骆驼场岩体的年龄（229±2.5 Ma）［16］、林西地区龙头山岩体的年龄（241±3.2 Ma）［17］较为接近，同属于三叠纪构造岩浆活动的产物.研究区古生代至中生代经历了两期大地构造演化，一期为古生代到早侏罗世处于中亚造山带东段，一期为中侏罗世到早白垩世的环太平洋或陆内伸展构造体制，两期构造演化均伴随着强烈的火山活动和花岗岩类侵入［17］.成矿作用发生的三叠纪时期，研究区正处于造山后的伸展拉张环境，在张性状态下，来自深部软流圈的地幔物质上涌并伴随岩浆底侵作用，促使基性下地壳加热，从而引发了地壳物质的熔融，最终形成矿区成矿岩体.

5 结论

（1）矿区内花岗质岩石的SiO2为63.3%～75.51%，整体显示铝略不饱和，属于高钾钙碱性系列.轻稀土元素富集，轻重稀土分馏较强烈，富集大离子亲石元素（LILE），相对亏损高场强元素（HFSE）.

（2）该区花岗质岩石具有幔源岩浆特征，可能形成于俯冲-消减作用有关的活动大陆边缘环境，成矿作用发生于造山后的伸展拉张环境.

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GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS AND GEOLOGICAL IMPLICATION OF THE BAIYINNUOER Pb-Zn DEPOSIT IN INNER MONGOLIA

YANG Fan，WANG Yan，FU Jun-yu，NA Fu-chao，ZHANG Guang-yu，SUN Wei，SHI Yi，ZHANG Li
Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources，CGS，Shenyang 110034，China

The Baiyinnuoer Pb-Zn deposit in Inner Mongolia is a typical skarn type deposit.However，there is little research concerned with geochemistry and metallogenic dynamics of the ore-forming body.The granitoid rocks that related to mineralization are studied in this article.The results show that the granitoids are high-K calc-alkaline series with enriched LREE and large-ion lithophile elements（LILE）and depleted high field strength elements（HFSE）.The origin of magma is the enriched mantle.The mineralization occurred in the post-orogenic extension environment.

skarn type；Pb-Zn deposit；geochemistry；Baiyinnuoer；Inner Mongolia

1671-1947（2016）03-0254-07

P595

A

2014－04－28；

2016-03-07.编辑：李兰英.

中国地质调查局项目“东北基础地质综合调查与片区总结”（编号1212011220435）和“大兴安岭中南部古生代以来岩浆演化与多金属成矿响应”（编号12120114021101）.

杨帆（1987—），男，硕士，主要从事区域地质、矿产地质研究，通信地址辽宁省沈阳市皇姑区黄河北大街280号，E-mail//541810741@qq.com.