內(nèi)蒙古白音諾爾鉛鋅礦床巖石地球化學(xué)特征及地質(zhì)意義

楊 帆，汪 巖，付俊彧，那幅超，張廣宇，孫 巍，時 溢，張 麗

中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心（沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所），遼寧沈陽110034

內(nèi)蒙古白音諾爾鉛鋅礦床巖石地球化學(xué)特征及地質(zhì)意義

楊 帆，汪 巖，付俊彧，那幅超，張廣宇，孫 巍，時 溢，張 麗

中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心（沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所），遼寧沈陽110034

白音諾爾鉛鋅礦床是內(nèi)蒙古典型的夕卡巖型礦床，但有關(guān)該礦床的成礦巖體的地球化學(xué)及成礦動力學(xué)尚缺乏研究和報道.本文選取了與成礦密切相關(guān)的花崗巖類開展相關(guān)的研究，結(jié)果表明：巖石整體為高鉀鈣堿性系列，富集輕稀土元素與大離子親石元素（LILE），相對虧損高場強(qiáng)元素（HFSE），巖漿起源為富集地幔，成礦作用發(fā)生于造山后的伸展拉張環(huán)境.

夕卡巖型；鉛鋅礦床；地球化學(xué)；白音諾爾；內(nèi)蒙古

0 引言

白音諾爾鉛鋅礦位于內(nèi)蒙古赤峰市巴林左旗白音諾爾鎮(zhèn)境內(nèi)，于20世紀(jì)70年代被當(dāng)?shù)啬撩癜l(fā)現(xiàn). 1989年內(nèi)蒙古自治區(qū)區(qū)調(diào)二隊和第三地質(zhì)大隊提交了《內(nèi)蒙古自治區(qū)巴林左旗白音烏拉蘇木白音諾爾鉛鋅礦區(qū)詳查普查報告》，探明礦石量3272.87×104t，其中鉛金屬量66.08×104t，鋅金屬量177.94×104t，銀金屬量1026.33 t［1］，現(xiàn)為大興安嶺地區(qū)最大的鉛鋅礦床.自20世紀(jì)90年代起陸續(xù)有學(xué)者對該礦進(jìn)行了大量的研究工作［2-6］，取得了一定的成果，但對礦床成因、成礦時代及與成礦有關(guān)侵入巖的地球化學(xué)特征等方面仍存在一定的分歧.為此，本文通過對與成礦有關(guān)花崗巖類的研究，從而判定其地球化學(xué)特征，進(jìn)而探討其地質(zhì)意義.

1 區(qū)域地質(zhì)與礦床地質(zhì)特征

研究區(qū)位于大興安嶺中南段，錫林浩特-西烏旗-科右中旗島弧巖漿帶（圖1）.區(qū)域內(nèi)出露的地層包括古元古界以及古生界，其中古元古界為變質(zhì)雜巖，由片巖、片麻巖、及混合巖等組成，古生界大面積出露二疊系含碳碎屑巖-碳酸鹽巖和中基性-酸性火山巖建造，奧陶系—石炭系地層則出露較少.晚古生代以來，區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁，表現(xiàn)為強(qiáng)烈的火山噴發(fā)作用和巖漿侵入活動［7］，晚侏羅世—早白堊世火山活動表現(xiàn)為一套北東走向的陸相噴發(fā)的中-酸性火山巖系.區(qū)域內(nèi)發(fā)育有NE、NW和E-W向斷裂，其中NE向斷裂最為發(fā)育，NW向斷裂規(guī)模較小，E-W向斷裂多為基底斷裂的繼承活動.

圖1 白音諾爾鉛鋅礦床區(qū)域地質(zhì)圖（據(jù)文獻(xiàn)［3］）Fig.1 RegionalgeologicalmapofBaiyinnuoerPb-Zndeposit（FromReference［3］）

礦區(qū)內(nèi)出露的地層（圖2）主要為下二疊統(tǒng)黃崗梁組和上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組.其中黃崗梁組為一套淺變質(zhì)的海相泥質(zhì)碳酸鹽巖沉積建造，出露于礦區(qū)東南部和中部，是礦區(qū)的主要賦礦圍巖；滿克頭鄂博組從上部到下部為凝灰?guī)r、安山巖、凝灰質(zhì)角礫巖組合，分布于礦區(qū)中部西段.礦區(qū)內(nèi)巖漿活動較為強(qiáng)烈，主要為印支期的石英二長巖和閃長玢巖以及燕山期的流紋質(zhì)凝灰熔巖、正長斑巖和石英斑巖.礦區(qū)構(gòu)造較為復(fù)雜，礦體受控于褶皺構(gòu)造［8-9］以及NE向斷裂.

2 實驗樣品及分析方法

2.1 樣品采集

流紋斑巖樣品（DY13020－b1）：采自礦區(qū)露天采坑，坐標(biāo)為北緯44°26′52.4″，東經(jīng)118°53′12.8″.斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造.斑晶成分有：石英，他形粒狀，粒徑0.3～1.0 mm，約占2%～3%；鉀長石，半自形板柱狀，成分為條紋長石，含量少于1%；斜長石，半自形板柱狀，聚片雙晶，表面絹云母化，粒徑1.0 mm，含量少于1%.基質(zhì)以鉀長石與石英構(gòu)成的球粒與文象體為主，長英質(zhì)隱晶集合體充填其間，球粒多呈不規(guī)則放射狀，無結(jié)晶核心，直徑為0.3～0.5mm.

花崗閃長斑巖樣品（DY13020－b4）：采自礦區(qū)露天采坑，坐標(biāo)為北緯44°26′52.5″，東經(jīng)118°53′12.7″.斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造.斑晶成分有：鉀長石，微碎裂呈棱角狀，粒徑0.3～0.6 mm，含量少于1%；石英，粒狀，內(nèi)部熔蝕孔，充填基質(zhì)成分，粒徑1.6 mm，含量少于1%；斜長石，寬板狀、板柱狀，聚片雙晶位錯、位移，部分雙晶彎曲，表面模糊絹云母化，粒徑0.8～3.2 mm，約占35%；角閃石，半自形長柱狀，部分被碳酸鹽堆積交代.基質(zhì)成分為斜長石與鉀長石，鉀長石多于斜長石.斜長石，半自形板狀、板柱狀，聚片雙晶帶較寬，部分鉀化，粒徑0.08～0.2 mm；鉀長石，寬板狀，粒徑0.05～0.2 mm.巖石發(fā)生碳酸鹽化、綠泥石化及綠簾石化.

2.2 樣品分析方法

樣品由沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所實驗室分析，主量元素測試采用XRF熒光測試法完成，測試誤差小于2%；稀土和微量元素測試采用等離子體質(zhì)譜（ICP－MS）法，測定精度優(yōu)于5%.

3 巖石地球化學(xué)特征

3.1 主量元素

礦區(qū)花崗質(zhì)巖石中SiO2為63.3%～75.51%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），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之間，除流紋斑巖顯示鋁過飽和，其他巖石均顯示鋁略不飽和.通過K2O-SiO2和Na2O-K2O巖石系列分類圖（圖3），可判斷流紋斑巖為富鉀過鋁質(zhì)巖石，屬于高鉀鈣堿性系列；花崗閃長斑巖為鉀質(zhì)鋁不飽和巖石，屬于高鉀鈣堿性系列；石英斑巖為富鉀過鋁質(zhì)巖石，屬于鉀玄巖系列；花崗閃長巖為鉀質(zhì)鋁不飽和巖石，屬于高鉀鈣堿性系列；正長花崗巖為鉀質(zhì)鋁不飽和巖石，屬于高鉀鈣堿性系列.

圖2 白音諾爾鉛鋅礦床礦區(qū)地質(zhì)簡圖（據(jù)文獻(xiàn)［5］）Fig.2 GeologicalsketchmapofBaiyinnuoerPb-Znorefield（FromReference［5］）

圖3 白音諾爾礦區(qū)花崗巖類K2O-SiO2和Na2O-K2O巖石系列分類圖解Fig.3 The K2O-SiO2and Na2O-K2Odiagrams for granitoids in Baiyinnuoer Pb-Zn deposit

表1 白音諾爾鉛鋅礦花崗巖類主量元素、稀土元素及微量元素含量表Table1 Contentsofmajor，traceandrareearthelementsofgranitoidsinBaiyinnuoerPb-Zndeposit

樣品哈克（Harker）圖解（圖4）顯示花崗質(zhì)巖石中SiO2與CaO、P2O5、TFeO、MnO、Al2O3、TiO2之間存在一定的線性相關(guān)性，隨著SiO2含量的增高，CaO、P2O5、 TFeO、MnO、Al2O3、TiO2含量具有降低的趨勢，反映了這些組分在熱液蝕變過程中的活動性并不強(qiáng)，它們?nèi)灾饕軒r漿演化程度和結(jié)晶分異過程所控制.

3.2 微量元素地球化學(xué)特征

圖4 白音諾爾鉛鋅礦花崗巖類的Harker圖解Fig.4 The Harker diagram for granitoids of Baiyinnuoer Pb-Zn deposit

圖5 白音諾爾鉛鋅礦花崗巖類稀土元素配分曲線圖及原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.5 Chondrite-normalized REE distribution patterns and primitive mantle-normalized trace element distribution patterns of granitoids inBaiyinnuoer Pb-Zn deposit

礦區(qū)花崗質(zhì)巖石稀土元素配分曲線為右傾式（圖5），輕稀土元素富集，稀土元素配分曲線較為相似，暗示它們具有相同的物質(zhì)來源.∑REE為122.39～204.37，LREE/HREE5.82～10.33，（La/Yb）N4.87～10.68，說明該巖石輕重稀土分餾較強(qiáng)烈.δEu為0.07～0.92，其中花崗閃長巖、花崗閃長斑巖的δEu為0.58～0.92，弱異常，表明斜長石未發(fā)生明顯的分離結(jié)晶作用.流紋斑巖、石英斑巖、黑云母正長花崗巖δEu為0.07～0.22，具有強(qiáng)烈的Eu負(fù)異常，表明斜長石已發(fā)生分離結(jié)晶作用.

在微量元素蛛網(wǎng)圖（圖5）上，明顯富集大離子親石元素（LILE），其中相對富集Rb、K、Sr、U，相對虧損高場強(qiáng)元素（HFSE）Ta、P、Ti、Nb等.

4 討論

4.1 巖漿源區(qū)性質(zhì)

白音諾爾礦區(qū)花崗質(zhì)巖石富集大離子親石元素（LILE），如Rb、K、Sr、U等元素表現(xiàn)出明顯的正異常；虧損高場強(qiáng)元素（HFSE），如Ta、P、Ti、Nb等元素表現(xiàn)明顯的負(fù)異常，其中虧損Ti、P元素的特征與俯沖帶巖漿地球化學(xué)特征相似［10］.另外，一些微量元素比值也較好地反映了源區(qū)特點.

白音諾爾礦區(qū)花崗質(zhì)巖石微量元素中Zr/Hf＝22.12～45.75（平均值為30.00），Nb/Ta＝8.87～23.94（平均值為14.87）.結(jié)合前人對由幔源巖漿演化而來的正?；◢弾r的研究結(jié)果［11-12］：Zr/Hf值為33～40及Nb/Ta值約為11，顯示該區(qū)花崗巖具有幔源巖漿特征，分析其可能是幔源巖漿直接分異演化而來，也可能是形成于下地殼中新生的幔源基性巖石再熔融的產(chǎn)物.大量研究顯示，興蒙造山帶具有此類地球化學(xué)特征的花崗巖均屬后者成因［13］.Nb/La比值與源區(qū)物質(zhì)有關(guān)，而與巖漿過程無關(guān)，原始地幔和MORB的Nb/La比值大于1.0，而大陸地殼平均值Nb/La為0.7左右.樣品的Nb/ La比值為0.25～0.58，低于大陸地殼平均值，且結(jié)晶分異不會導(dǎo)致Nb/La比值降低（Nb比La更不相容）［14］，說明地殼混染不是主導(dǎo)因素，應(yīng)主要由地幔源區(qū)受到俯沖流體的交代所致.

據(jù)Taylor and Mclennan（1985）的資料計算，上部陸殼的Rb/Sr值大約為0.32，大陸殼Rb/Sr平均為0.24，區(qū)內(nèi)圍巖的Rb/Sr比值為0.27～6.32，平均值3.07，遠(yuǎn)高于0.24，表明巖漿演化的程度高，不相容元素Rb在演化程度高的巖漿中富集所造成［15］.

4.2 構(gòu)造環(huán)境與成礦地質(zhì)背景

在構(gòu)造環(huán)境Rb-（Y+Nb）判別圖解（圖6）中，礦區(qū)樣品都落入VAG區(qū)域內(nèi)，即火山島弧花崗巖區(qū).在Nb-Y判別圖解中投入的點都落入火山島弧和同碰撞花崗巖區(qū)域內(nèi)，顯示出島弧花崗巖的特征.綜合前述源區(qū)地球化學(xué)特征，認(rèn)為白音諾爾礦區(qū)花崗質(zhì)巖石可能形成于俯沖-消減作用有關(guān)的活動大陸邊緣環(huán)境，類似于島弧環(huán)境的產(chǎn)物.

圖6 白音諾爾鉛鋅礦成礦花崗質(zhì)巖石的Rb-（Y+Nb）圖解和Nb-Y圖解Fig.6 The Rb-（Y+Nb）and Nb-Ydiagrams ofgranitoids in Baiyinnuoer Pb-Zn deposit

成礦巖體的成巖年齡為242.3±3.6 Ma［6］，成礦作用發(fā)生在三疊紀(jì)，與區(qū)域內(nèi)駱駝場巖體的年齡（229±2.5 Ma）［16］、林西地區(qū)龍頭山巖體的年齡（241±3.2 Ma）［17］較為接近，同屬于三疊紀(jì)構(gòu)造巖漿活動的產(chǎn)物.研究區(qū)古生代至中生代經(jīng)歷了兩期大地構(gòu)造演化，一期為古生代到早侏羅世處于中亞造山帶東段，一期為中侏羅世到早白堊世的環(huán)太平洋或陸內(nèi)伸展構(gòu)造體制，兩期構(gòu)造演化均伴隨著強(qiáng)烈的火山活動和花崗巖類侵入［17］.成礦作用發(fā)生的三疊紀(jì)時期，研究區(qū)正處于造山后的伸展拉張環(huán)境，在張性狀態(tài)下，來自深部軟流圈的地幔物質(zhì)上涌并伴隨巖漿底侵作用，促使基性下地殼加熱，從而引發(fā)了地殼物質(zhì)的熔融，最終形成礦區(qū)成礦巖體.

5 結(jié)論

（1）礦區(qū)內(nèi)花崗質(zhì)巖石的SiO2為63.3%～75.51%，整體顯示鋁略不飽和，屬于高鉀鈣堿性系列.輕稀土元素富集，輕重稀土分餾較強(qiáng)烈，富集大離子親石元素（LILE），相對虧損高場強(qiáng)元素（HFSE）.

（2）該區(qū)花崗質(zhì)巖石具有幔源巖漿特征，可能形成于俯沖-消減作用有關(guān)的活動大陸邊緣環(huán)境，成礦作用發(fā)生于造山后的伸展拉張環(huán)境.

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

YANG Fan，WANG Yan，F(xiàn)U 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.編輯：李蘭英.

中國地質(zhì)調(diào)查局項目“東北基礎(chǔ)地質(zhì)綜合調(diào)查與片區(qū)總結(jié)”（編號1212011220435）和“大興安嶺中南部古生代以來巖漿演化與多金屬成礦響應(yīng)”（編號12120114021101）.

楊帆（1987—），男，碩士，主要從事區(qū)域地質(zhì)、礦產(chǎn)地質(zhì)研究，通信地址遼寧省沈陽市皇姑區(qū)黃河北大街280號，E-mail//541810741@qq.com.