內(nèi)蒙古東珺鉛鋅銀礦床質(zhì)量平衡計算與圍巖蝕變特征

段天緒，溫守欽，周鵬，朱恩靜，崔顯德，孫家全，趙桐，魏燦坤

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內(nèi)蒙古東珺鉛鋅銀礦床質(zhì)量平衡計算與圍巖蝕變特征

段天緒1，溫守欽1，周鵬2, 3，朱恩靜1，崔顯德1，孫家全1，趙桐1，魏燦坤1

(1. 東北大學 深部金屬礦山安全開采教育部重點實驗室，遼寧 沈陽，110819； 2. 中國海洋大學 海洋地球科學學院，山東 青島，266100；3.國家海洋局第二海洋研究所 海底科學重點實驗室，浙江 杭州，310012)

為研究內(nèi)蒙古東珺鉛鋅銀礦床圍巖蝕變類型與蝕變分帶地球化學特征，將近礦、遠礦蝕變圍巖與紫紅色安山巖進行對比，以Al2O3為惰性組分，利用標準化Isocon圖解法對圍巖蝕變過程中物質(zhì)組分帶入、帶出進行質(zhì)量平衡計算；分析微量元素的遷移機制。研究結(jié)果表明：蝕變的空間位置關(guān)系自內(nèi)向外可以劃分為3個蝕變帶即鉀硅化?絹云母化帶、絹英巖化帶、青磐巖化帶，其中與礦床成礦關(guān)系最為密切的是絹英巖化帶；巖漿熱液沿裂隙侵位交代圍巖，近礦蝕變圍巖中各組分質(zhì)量變化都非常明顯，MgO，P2O5，TFe2O3，CaO和Na2O組分都在蝕變時隨熱液大量遷出，而SiO2和K2O則在熱液對圍巖進行交代過程中保留下來；近礦蝕變圍巖多發(fā)生硅化、鉀化、絹云母化、黑云母化蝕變；近礦蝕變圍巖中明顯減少的組分TFe2O3，MgO和P2O5在遠礦蝕變圍巖中都略有增加，CaO質(zhì)量分數(shù)顯著上升，SiO2質(zhì)量分數(shù)減少；遠礦蝕變多發(fā)生綠簾石化、綠泥石化、碳酸鹽化；近礦蝕變圍巖輕重稀土分餾最強，遠礦蝕變圍巖輕重稀土分餾減弱；近礦蝕變圍巖主要富集U和Th等高場強元素，多強烈虧損Ba和Sr等大離子親石元素，其中La，Ce，Sr，Nd，Zr，Sm和Y元素從近礦圍巖中組分流失而在遠礦圍巖處相對富集，具備火山—次火山熱液礦床地球化學與圍巖蝕變特征。

東珺鉛鋅銀礦床；質(zhì)量平衡；圍巖蝕變；標準化Isocon圖解法

圍巖蝕變是指在熱液成礦過程中，熱液流體或溶液在巖石中流動循環(huán)，導致巖石物理化學性質(zhì)(包括礦物組合、巖石結(jié)構(gòu)等)改變的復雜過程[1]。對礦區(qū)巖石蝕變過程中元素行為的研究可以查明蝕變過程中物質(zhì)的帶入和帶出[2]，是判斷成礦物質(zhì)來源、元素遷移方式和沉淀機制等問題的重要途徑之一。內(nèi)蒙古東珺鉛鋅銀礦床近幾年找礦工作取得重大突破，其中以X號礦帶礦體規(guī)模最大，礦石品位最高。本文作者結(jié)合野外實際地質(zhì)現(xiàn)象與室內(nèi)巖礦鑒定，總結(jié)圍巖蝕變類型、空間蝕變分布規(guī)律；對礦床大面積出露紫紅色安山巖、近礦蝕變圍巖、遠礦蝕變圍巖進行元素測試分析；利用標準化Isocon圖解法[3]進行質(zhì)量平衡計算，以便揭示成礦過程中圍巖所遭受的物理化學變化，為研究該礦的成礦物質(zhì)來源以及為成礦過程提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

內(nèi)蒙古東珺鉛鋅銀礦床位于內(nèi)蒙古自治區(qū)額爾古納市北東方向20 km處，研究區(qū)及其周緣大地構(gòu)造分區(qū)見圖1。地理坐標為E120°17′00″~120°23′00″；N50°21′30″~50°23′00″[4]。區(qū)域性NE向得爾布干深斷裂從本區(qū)的北西側(cè)通過[5?6]，成礦區(qū)隸屬東烏旗—興安成礦帶，西部與得爾布干成礦帶毗鄰[7?8]。該礦床為海拉爾侏羅紀火山斷陷盆地北部的火山—次火山熱液脈型鉛鋅銀礦床。

研究區(qū)內(nèi)大面積分布侏羅系中統(tǒng)塔木蘭溝組地層，以中基性火山巖為主，其巖性以安山巖、粗安巖、凝灰?guī)r與沉凝灰?guī)r為主[9]。同時出露小面積侏羅系上統(tǒng)滿克頭鄂博組地層，其主要巖性為角礫熔巖、安山質(zhì)晶屑巖屑角礫巖、晶屑凝灰?guī)r與集塊巖等。礦床周邊構(gòu)造以線性構(gòu)造為主，多與NEE向的根河大斷裂有關(guān)。礦區(qū)位于根河大斷裂的北側(cè)。

研究區(qū)燕山期的構(gòu)造巖漿活動強烈，與之相關(guān)的內(nèi)生有色金屬礦產(chǎn)豐富，礦床常呈帶狀分布。

2 礦床地質(zhì)特征

東珺礦區(qū)先后發(fā)現(xiàn)10條礦化帶(編號分別為I，II，III，IV，V，VI，VII，VIII，IX和X)，近幾年發(fā)現(xiàn)的X礦帶礦體規(guī)模最大，礦石品位最高。東珺鉛鋅銀礦床地質(zhì)簡圖見圖2。所發(fā)現(xiàn)礦體均賦存于侏羅統(tǒng)塔木蘭溝組火山巖中，其中與蝕變安山巖及沉凝灰?guī)r關(guān)系最為密切。除侏羅系塔木蘭溝組火山巖外，侵入巖不甚發(fā)育，已圈定礦體可達80多條，多被殘坡積物覆蓋，為隱伏—半隱伏礦體。

礦區(qū)發(fā)育NW和NE向2組斷裂構(gòu)造，其中以NW向斷裂構(gòu)造為主，也是重要的控礦和容礦構(gòu)造[10]。礦體產(chǎn)狀多受NW向構(gòu)造影響，礦體總體呈NWW走向，局部走向為NE，傾向多為SW，傾角為60°~80°。

礦體長度及厚度差別較大，礦體長度大多為50~500 m，厚度則幾米至幾十米不等。礦體多呈脈狀、網(wǎng)脈狀與透鏡狀，局部呈囊狀、似層狀。

礦石中金屬元素多以硫化物形式存在，主要礦石礦物為黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦，其次為黃銅礦、毒砂、磁黃鐵礦、銀銻黝銅礦、硫銻銅銀礦等。脈石礦物主要為石英、長石、絹云母、方解石等。礦石結(jié)構(gòu)有半自形?它形粒狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、交代溶蝕結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造以塊狀、浸染狀、細(網(wǎng))脈狀構(gòu)造為主。

1—主要斷裂及編號；2—額爾古納地塊；3—鄂倫春晚華力西褶皺帶；4—東烏旗早華力西褶皺帶； 5—東烏旗南晚華力西褶皺帶；6—海拉爾—拉布大林中生代火山巖盆地；7—根河中生代火山巖盆地；8—城鎮(zhèn)。 主要斷裂帶：①—呼倫湖西—額爾古納河斷裂；②—得爾布干斷裂；③—鄂倫春—頭道橋斷裂； ④—大興安嶺主脊斷裂；⑤—嫩江斷裂；⑥—阿榮旗斷裂

圖2 東珺鉛鋅銀礦床地質(zhì)簡圖

3 圍巖蝕變特征

3.1 圍巖蝕變類型

礦區(qū)圍巖蝕變發(fā)育，可見硅化、絹云母化、碳酸鹽化、黏土化、綠泥石化、綠簾石化、鉀化等，東珺礦區(qū)圍巖蝕變類型鏡下顯微照片見圖3。

1) 硅化。在工作區(qū)內(nèi)十分常見，與礦化關(guān)系十分密切。表現(xiàn)為細粒石英集合體呈脈狀或團粒狀集合體交代巖石，或沿巖石裂隙充填交代巖石。硅化后使巖石顏色變淺、硬度變大。硅化強烈時，可見幾乎全由石英構(gòu)成的硅化脈，經(jīng)常可見其與碳酸鹽化、絹云母化等蝕變共同出現(xiàn)(見圖3(a))。

2) 絹云母化。蝕變作用普遍，主要表現(xiàn)為巖石中的長石蝕變?yōu)榻佋颇?，絹云母呈細小鱗片狀定向排列(見圖3(b))。經(jīng)常與硅化和黏土化相伴生。

3) 碳酸鹽化。主要表現(xiàn)為方解石等碳酸鹽類礦物呈粒狀集合體或浸染狀交代安山巖等火山巖中的角閃石、輝石和斜長石礦物(見圖3(c))；或呈脈狀交代巖石。蝕變強烈時方解石脈較寬，在礦帶內(nèi)經(jīng)?？梢娞妓猁}類礦物組成的脈和硅化脈與礦石礦物伴生，碳酸鹽化與礦化關(guān)系十分密切。

4) 黏土化。工作區(qū)內(nèi)普遍存在，主要表現(xiàn)為巖石中長石蝕變成黏土礦物組合，蝕變后巖石呈土狀，鏡下礦物表現(xiàn)較臟，其經(jīng)常與絹云母化伴生，黏土化之后難以辨別原巖礦物。

5) 綠泥石化。工作區(qū)內(nèi)較為普遍，主要表現(xiàn)為巖石中的角閃石、輝石等暗色礦物蝕變成綠泥石(見圖3(d))，綠泥石呈脈狀、浸染狀分布，或與硅質(zhì)、碳酸鹽礦物等充填在火山巖氣孔中形成杏仁構(gòu)造。

6) 綠簾石化。在工作區(qū)內(nèi)較為常見，表現(xiàn)為巖石中角閃石、輝石等蝕變成綠簾石(見圖3(e))，蝕變后巖石顏色變淺綠色，部分蝕變強烈的巖石，幾乎全由綠簾石組成，新鮮面呈嫩綠色。

7) 鉀化。鉀化(見圖3(f))是礦區(qū)內(nèi)深部、近礦蝕變類型，處于含礦巖體的中心部位。鉀化巖石中常伴有較強的浸染狀及細脈狀硫化物礦化。鉀化主要表現(xiàn)為新生成的呈細斑狀集合體的正長石交代斜長石斑晶和基質(zhì)。與硅化關(guān)系最為密切，巖石中次生鉀長石和石英多呈不均勻團塊分布，或呈他形晶充填于石英顆粒間，或次生鉀長石和碳酸鹽等礦物一起呈脈狀分布。

(a) 硅化(+)；(b) 絹云母化(+)；(c) 碳酸鹽化(+)；(d) 綠泥石化(+)；(e) 綠簾石化(+)；(f) 鉀化(+)

3.2 圍巖蝕變組合及分帶

東珺鉛鋅銀礦床圍巖蝕變強烈，在空間分布上具有明顯的分帶性，見表1。東珺礦區(qū)X號帶地表及P剖面蝕變簡圖分別見圖4和圖5。通過對東珺礦區(qū)X號帶縱向(1 500 m深鉆孔)和橫向(地表)系統(tǒng)采樣和綜合研究發(fā)現(xiàn)(見圖3)，從深部到淺部，從近礦到遠礦方向，圍巖蝕變依次可以分為鉀硅化—絹云母化帶、絹英巖化帶和青磐巖化帶(見圖4)。

3.2.1 鉀硅化—絹云母化帶

該蝕變帶中，其主要蝕變類型包括鉀化、硅化、絹云母化、黑云母化。該蝕變帶在地表不可見，多發(fā)育在礦床深部，為近礦蝕變。原巖主要為安山巖或安山質(zhì)的火山碎屑巖，金屬礦物主要有輝鉬礦、黃鐵礦、黃銅礦，同時還有少量金紅石、磁鐵礦、毒砂、鈦鐵礦等。蝕變巖一般呈青灰色，塊狀構(gòu)造，石英?黃鐵礦脈較發(fā)育，但該蝕變帶內(nèi)礦石品位低。

鉀硅化—絹云母化帶在鉆孔中主要位于鉆孔 650 m以下位置。該蝕變帶的劃分主要以黑云母的出現(xiàn)及鉀化的發(fā)育為標志而區(qū)別于絹英巖化帶，通常伴隨有脈狀的硅化、鉀長石化以及比較大范圍的絹云母化。

其蝕變帶形成主要為2個階段。第1階段巖漿熱液上涌，其中的臨界?超臨界流體在冷凝過程中必然與圍巖發(fā)生反應，此時主要發(fā)生鉀交代作用。

(Ca，Na)Al2Si2O8+2K++4SiO2→2KAlSi3O8+(Ca，Na)2+；(鈣長石) (石英) (鉀長石) (1)

隨熱液上涌地下水混入，圍巖斑晶、基質(zhì)中的斜長石普遍遭受絹云母化、硅化。該過程中仍舊是K進入圍巖當中，Ca被置換出來，形成鉀硅化?絹云母化帶。

Ca2(Fe，Mg)4Al2Si7O22(OH)2+2H2O+2KCl+2(Fe2+，(角閃石)

Mg2+)→2K(Fe2+，Mg2+)3AlSi3O10(OH)2+2HCl+2Ca2+；(黑云母) (2)

交代作用結(jié)束之后，由于地下水的循環(huán)流動使研究區(qū)發(fā)生廣泛水解作用，在晚期階段黑云母、斜長石等被分解形成一系列含羥基的鱗片狀礦物如綠泥石以及各類云母等。

2K(Fe2+,Mg2+)3AlSi3O10(OH)2+Ca2++4H++H2→(黑云母)

(Fe,Mg,Ca)5Al2Si3O10(OH)8+2(Fe,Mg)2++2K+(綠泥石) (3)

3.2.2 絹英巖化帶

熱液經(jīng)過鉀化蝕變改造后，在壓力的作用下熱液繼續(xù)沿裂隙向上運移、擴散，密度的差異使上升熱液中更加富含硫和金屬氯化物絡合離子，當溫度、壓力降低到一定程度時，氣體(H2S等)、水分大量溢出，圍巖中的成礦物質(zhì)在地表水的淋濾作用下不斷在熱液中富集，熱液中金屬礦物的濃度、熱液pH都有所升高，絹英巖化發(fā)生，大量金屬離子以硫化物(PbS，ZnS，F(xiàn)eS和CuS等)的形式發(fā)生沉淀。

表1 東珺礦床圍巖蝕變帶

圖4 東珺礦區(qū)X號帶地表蝕變簡圖

圖5 東珺礦區(qū)X號帶P1剖面蝕變帶簡圖

該蝕變帶的形成與礦體關(guān)系最為密切，礦體往往產(chǎn)生于該蝕變帶內(nèi)，在宏觀上主要表現(xiàn)為褪色蝕變，蝕變巖石呈白色、黃白色的淺色調(diào)。在空間上該蝕變帶位于鉀硅化?絹云母化帶外圍，在縱向上鉆孔顯示主要位于孔深298~650 m處。該蝕變帶的形成指示進入了氫交代階段。

鉀交代基本完結(jié)，原巖中的礦物成分如斜長石、角閃石、黑云母等均遭受了強烈的蝕變作用改造。絹云母化主要表現(xiàn)為呈細小粒狀集合體大面積的交代斑晶、基質(zhì)中的斜長石，硅化主要表現(xiàn)為巖石裂隙中與礦體共生的寬大的石英脈以及基質(zhì)中形成的一些細小的次生石英顆粒。在早期的絹英巖化過程中黃鐵礦、毒砂、方鉛礦、閃鋅礦、黝銅礦、黃銅礦等集中沉淀，構(gòu)成了礦區(qū)的主礦體。

3.2.3 青磐巖化帶

完成絹英巖化蝕變后，被改造的熱液繼續(xù)沿地表的巖石裂隙向外運移、滲透，產(chǎn)生了大范圍的青磐巖化帶，在蝕變組合上主要表現(xiàn)為綠簾石化、綠泥石化、硅化、碳酸鹽化。在空間上該蝕變帶位于最外側(cè)，同時也是研究區(qū)內(nèi)分布最廣的蝕變帶，在鉆孔內(nèi)主要分布于0~?298 m范圍內(nèi)。

該蝕變帶內(nèi)原巖主要為安山巖及粗安巖，富含Ca質(zhì)的熱液首先在靠近絹英巖化的部位造成了強烈的綠簾石化，將原巖改造為綠簾石巖，整體都為嫩綠色，或在圍巖裂隙中形成粗大的綠簾石脈體，部分杏仁構(gòu)造內(nèi)充填有晶體顆粒較大的綠簾石。

2Ca2++3(Ca，Na)Al2Si2O8+2H2O→(斜長石)

2Ca2(Fe，Al)Al2Si3O12(OH)+2H++2Na+(綠簾石)(5)

熱液中的Na質(zhì)在綠簾石化的過程中再次富集，并進入外側(cè)圍巖的綠泥石化帶中。最后流體中的Mg質(zhì)參與到廣泛的碳酸鹽蝕變帶中，此時，熱液引起的圍巖蝕變結(jié)束，形成蝕變范圍最廣的青磐巖化帶。該蝕變帶能指示礦體大致范圍，對找礦具有一定實踐 意義。

4 蝕變過程質(zhì)量平衡計算

4.1 計算方法選擇

研究圍巖蝕變最主要的方法是通過質(zhì)量平衡計算來推斷蝕變過程中不同組分的遷移規(guī)律[11]。為了計算出蝕變過程中巖石和流體之間物質(zhì)傳遞的信息，須校正巖體總質(zhì)量改變后的全巖地球化學數(shù)據(jù)。因此，質(zhì)量平衡計算的根本目的就是為了消除總質(zhì)量變化帶來的影響[12]。此前，人們主要采用成分－體積圖解法[13]和Isocon圖解法來[14]進行蝕變過程中的質(zhì)量平衡 計算。

采用成分?體積圖解法計算時，需分別測定原巖和蝕變巖的質(zhì)量、體積、密度和成分，然后根據(jù)不活潑元素計算出體積因子，之后才能計算物質(zhì)遷移量，這大大增加了工作難度和工作量。

Isocon圖解法放棄“體積因子”轉(zhuǎn)而通過擬合“質(zhì)量因子”對物質(zhì)的遷移量進行計算，在數(shù)據(jù)測量上比較簡單，但它只適合于2個樣品之間的物質(zhì)遷移計算，并不適用于實際中復雜得多的組分遷移計算。

標準化Isocon圖解法[14]可以克服上述方法的缺陷。該方法可以將多個樣品的Isocon線整合到1個圖解中，在標準化過程中，可以在各獨立樣品之間建立1個可直接對比的共同參照[15]。已有研究表明，這種方法非常適合于熱液交代作用過程中所產(chǎn)生的圍巖蝕變[16]。通常認為圍巖蝕變過程中的惰性礦物主要有P2O5，TiO2，MnO和Al2O3等[17]，其中常用的有Al2O3和TiO2[18?19]。本次測試中P2O5，TiO2和MnO的質(zhì)量分數(shù)較低，測試誤差對實驗結(jié)果影響較大?？紤]到蝕變過程中蝕變圍巖總體質(zhì)量可能發(fā)生變化，為了精確評價蝕變過程中圍巖組分的帶入、帶出情況，選取Al2O3作為惰性礦物進行計算。

4.2 計算結(jié)果分析

元素分析測試工作在澳實礦物分析檢測(廣州)有限公司完成。主量元素采用硼酸鋰熔融，X線熒光光譜分析法測定，檢出限為0.01%。不同巖層主量元素質(zhì)量分數(shù)測試結(jié)果見表2。微量元素采用四酸消解，質(zhì)譜/光譜儀綜合分析法測定，檢出限為0.01 μg/g。不同巖層微量元素質(zhì)量分數(shù)測試結(jié)果見表3。稀土元素采用硼酸鋰熔融，采用等離子質(zhì)譜定量法測定，檢出限為0.01 μg/g。不同巖層稀土元素質(zhì)量分數(shù)測試結(jié)果見表4。

為了研究東珺礦區(qū)安山巖與蝕變圍巖物質(zhì)轉(zhuǎn)移量，主要對研究區(qū)大面積出露塔木蘭溝組紫紅色安山巖、近礦圍巖與遠礦圍巖建立標準化Isocon圖解。為保證對比具有針對性，其中所選取近礦、遠礦蝕變圍巖均由安山巖蝕變而來。各巖層主量元素平均質(zhì)量分數(shù)見表5。

惰性組分的Isocon線斜率計算公式如下：

k=O/A=CA/CO

式中：k為惰性組分的Isocon線斜率；O為原巖總質(zhì)量；A為蝕變巖總質(zhì)量；CA為惰性組分在蝕變巖中的質(zhì)量分數(shù)；CO為惰性組分在原巖中的質(zhì)量分數(shù)。

將遠礦蝕變圍巖和紫紅色安山巖的Isocon線按比例調(diào)整到與近礦蝕變圍巖和紫紅色安山巖的Isocon線重合，并按調(diào)整比例相應調(diào)整對應的活動組分，這樣就得到1條標準化Isocon線。

近礦蝕變圍巖選Al2O3為不活潑組分，通過計算可得Al的Isocon線斜率為0.744 0。為了精確評價蝕變過程中圍巖組分的帶入、帶出情況，須先對選定的惰性組分Al2O3質(zhì)量分數(shù)進行校正。

以近礦蝕變圍巖中Al2O3為基準，將遠礦蝕變圍巖中Al2O3質(zhì)量分數(shù)乘以近礦、遠礦蝕變圍巖中惰性元素Al的Isocon線斜率之比，得到0.754 4，從而得到與近礦蝕變圍巖一致的Al2O3質(zhì)量分數(shù)標準化值。同理，將紫紅色安山巖也轉(zhuǎn)化為與近礦蝕變圍巖一致的Al2O3質(zhì)量分數(shù)標準化值。不同巖層主量元素平均質(zhì)量分數(shù)標準化值見表6。

表2 不同巖層主量元素質(zhì)量分數(shù)

表3 不同巖層微量元素質(zhì)量分數(shù)

表4 不同巖層稀土元素質(zhì)量分數(shù)

注：Σ(REE)為稀土元素總質(zhì)量分數(shù)；Σ(LREE)為輕稀土元素總質(zhì)量分數(shù)；Σ(HREE)為重稀土元素總質(zhì)量分數(shù)；(LaN)和(YbN)為鑭元素和釔元素球粒隕石[20]標準化后的比值；δ(·)為元素異常。

表5 不同巖層主量元素平均質(zhì)量分數(shù)

表6 不同巖層主量元素平均質(zhì)量分數(shù)標準化值

4.2.1 主量元素

利用一致的Al2O3質(zhì)量分數(shù)標準化值繪制標準化Isocon圖解，蝕變圍巖主量元素遷移的標準化Isocon圖解見圖6(其中，橫坐標O為原巖標準化后的主量元素平均質(zhì)量分數(shù)，縱坐標A為蝕變巖中標準化后的主量元素平均質(zhì)量分數(shù))。

蝕變圍巖主量元素遷移定量計算結(jié)果見表7。由表7可知：近礦蝕變圍巖中各組分質(zhì)量變化都非常明顯，MgO，P2O5，TFe2O3，CaO和Na2O組分都在蝕變時隨熱液大量遷出，而SiO2和K2O組分在熱液對圍巖進行交代過程中保留下來，其質(zhì)量分數(shù)有所增加，顯示流體富鉀和硅。結(jié)合礦脈、近礦褪色蝕變巖的礦物特征(礦脈中主要金屬礦物種類為黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦、毒砂等硫化物，非金屬礦物主要為石英、碳酸鹽以及發(fā)生了比較徹底的絹云母化的斜長石；圍巖中主要礦物為石英、碳酸鹽、發(fā)生了比較徹底的絹云母化的斜長石以及少量金屬硫化物)可知：熱液中的鐵、鎂、鉛、鋅等金屬元素的在礦脈中以金屬硫化物的形式沉淀，而在熱液交代圍巖過程中富含F(xiàn)e和Mg的角閃石、輝石，以及富Ca和Na的斜長石均發(fā)生強烈的蝕變，其中所富含的元素嚴重流失，P元素也由于磷灰石的蝕變作用進入流體中流失，而硅化、絹云母化的發(fā)生，則使巖石的SiO2和K質(zhì)量分數(shù)明顯上升。

圖6 蝕變圍巖主量元素遷移的標準化Isocon圖解

熱液繼續(xù)向外運移交代外部圍巖，產(chǎn)生了大面積的青磐巖化安山巖，遠礦蝕變圍巖發(fā)生的蝕變范圍廣泛，發(fā)生的蝕變強度相對較弱，在近礦蝕變圍巖中明顯減少的組分即TFe2O3，MgO，P2O5和TiO2在遠礦蝕變巖中都略有增加，CaO質(zhì)量分數(shù)顯著上升，SiO2質(zhì)量分數(shù)減少。由于遠礦蝕變過程中原巖中的斜長石普遍發(fā)生了較強的綠簾石化，前期蝕變過程中置換出的Ca質(zhì)、Fe質(zhì)等在該蝕變帶內(nèi)沉積，故Ca和Fe富集而Na和K元素虧損。可見在早期近礦圍巖蝕變過程中已經(jīng)充分析出的組分多在晚期蝕變帶富集，Mg隨熱液進入青磐巖化帶外圍巖石中可引起廣泛的綠泥石化及碳酸鹽化。

4.2.2 稀土元素

3類巖石的稀土元素數(shù)據(jù)顯示，稀土總量在遠礦蝕變圍巖最高，在近礦蝕變圍巖最低，近礦蝕變圍巖輕重稀土分餾最強，其次為遠礦蝕變圍巖，紫紅色安山巖稀土元素分餾相對較弱。Eu異常只發(fā)生在近礦蝕變圍巖中。

對3類巖石各稀土元素質(zhì)量分數(shù)求平均值以探討稀土元素遷移結(jié)果，見表8。從表8可以看出：熱液交代過程給圍巖帶來了大量的稀土元素組分的遷入與遷出，總體表現(xiàn)為近礦蝕變圍巖輕稀土虧損、重稀土富集；遠礦蝕變圍巖輕稀土富集，重稀土 虧損。

近礦蝕變圍巖輕稀土元素發(fā)生明顯流失。Eu元素易賦存在斜長石中，交代過程中斜長石遭到破壞，故其中的Eu元素發(fā)生流失；Eu元素流失說明了流體具有低pH、低氧逸度的特征。而Pr，Nd，Sm和Gd易賦存于褐簾石、磷灰石、榍石等副礦物中，這些元素的流失說明在交代過程中這些褐簾石、磷灰石、榍石等副礦物也遭受到了不同程度的破壞。近礦蝕變圍巖中其礦物以石英和絹云母為主，石英具有穩(wěn)定的晶體格架，微量元素不能以類質(zhì)同象的形式進入晶格中，只能殘留在石英包裹體內(nèi)部；絹云母的層間可以容納稀土元素，但其穩(wěn)定性遠不如褐簾石、磷灰石、榍石等副礦物，故造成輕稀土元素普遍流失。近礦蝕變圍巖中流失的這些元素多進入遠礦蝕變圍巖中富集并堆積下來，造成其質(zhì)量分數(shù)普遍升高。由此可見，成礦熱液交代近礦圍巖將輕稀土元素帶入而將重稀土元素帶出，同時推動輕稀土元素向外圍擴散，輕重稀土元素分異對找礦具有指示意義。

4.2.3 微量元素

蝕變圍巖微量元素遷移定量計算結(jié)果見表9。從表9可以看出：近礦蝕變圍巖主要富集Rb，U，Th，Ta和Nb元素，強烈虧損Ba，Ce，Sr，Nd和Zr元素；蝕變引起的差異反映了熱流體的微量元素特征。巖漿熱液既有殼源物質(zhì)又有幔源物質(zhì)。在巖漿演化過程中，U，Th，Ta和Nb高場強元素多在近礦圍巖富集，Ba元素在蝕變過程易溶于巖漿熱液，組分主要從圍巖中帶出，顯示強烈虧損。Rb與K地球化學性質(zhì)相近，因而參與到鉀礦物的晶格中，一般含在云母與長石中，在近礦圍巖富集。Sr元素與Eu性質(zhì)相似，易進入斜長石晶體中，近礦圍巖斜長石多發(fā)生絹云母化，Sr受巖漿熱液交代作用組分大量帶出并在遠礦蝕變圍巖富集，故近礦圍巖富集Rb，U和Th而貧Ba和Sr。另外，蝕變過程中絹英巖化帶的斜長石等礦物都遭到了較嚴重的破壞，其中La，Ce，Sr，Nd，Zr，Sm和Y元素組分從近礦圍巖中流失而在遠礦圍巖處相對 富集。

通過微量元素分析可以發(fā)現(xiàn)：隨著成礦熱液交代圍巖，高場強元素由于性質(zhì)穩(wěn)定多在近礦圍巖富集，而大離子親石元素由于性質(zhì)活潑多被帶入成礦熱液或運移至遠礦圍巖。微量元素組分遷移受成礦熱液活動影響，與成礦關(guān)系密切。

表7 蝕變圍巖主量元素遷移定量計算結(jié)果

注：正值表示主量元素質(zhì)量分數(shù)增加；負值表示主量元素質(zhì)量分數(shù)減少。

表8 蝕變圍巖稀土元素遷移定量計算結(jié)果

注：正值表示主量元素質(zhì)量分數(shù)增加；負值表示主量元素質(zhì)量分數(shù)減少。

表9 蝕變圍巖微量元素遷移定量計算結(jié)果

注：正值表示主量元素質(zhì)量分數(shù)增加；負值表示主量元素質(zhì)量分數(shù)減少。

5 結(jié)論

1) 按照蝕變的空間位置關(guān)系，自內(nèi)向外可以將礦區(qū)劃分為3個蝕變帶即鉀硅化—絹云母化帶、絹英巖化帶、青磐巖化帶。絹英巖化帶與礦床成礦關(guān)系最為密切；鉀硅化?絹云母化帶能見一定輝鉬礦化，但不成規(guī)模；青磐巖化帶沒有明顯礦化現(xiàn)象，但可以圈定礦體大致范圍。

2) 巖漿沿裂隙侵位交代圍巖，以Al2O3為惰性組分進行質(zhì)量平衡計算發(fā)現(xiàn)，近礦蝕變圍巖中各組分質(zhì)量的變化都非常明顯，MgO，P2O5，TFe2O3，CaO和Na2O組分都在蝕變時隨熱液大量遷出，而SiO2和K2O在熱液對圍巖進行交代過程中保留下來，所以，近礦圍巖多發(fā)生硅化、鉀化、絹云母化、黑云母化蝕變。近礦蝕變圍巖中明顯減少的組分TFe2O3，MgO和P2O5在遠礦蝕變圍巖中都略有增加，CaO質(zhì)量分數(shù)顯著上升，SiO2質(zhì)量分數(shù)減少，遠礦蝕變多為綠簾石化、綠泥石化、碳酸鹽化。

3) 近礦蝕變圍巖輕重稀土分餾最強，其次為遠礦蝕變圍巖，紫紅色安山巖稀土元素分餾相對較弱；Eu異常只發(fā)生在近礦蝕變圍巖中。總體表現(xiàn)為近礦蝕變圍巖輕稀土虧損、重稀土富集。遠礦蝕變圍巖輕稀土富集、重稀土虧損。近礦蝕變圍巖主要富集Rb，U，Th，Ta和Nb元素，強烈虧損Ba，Ce，Sr，Nd和Zr元素，其中的La，Ce，Sr，Nd，Zr，Sm和Y元素從近礦圍巖中組分流失而在遠礦圍巖處相對富集。

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(編輯 伍錦花)

Wall rock alteration characteristics and mass balance calculation ofDongjun Pb-Zn-Ag deposit in Inner Mongolia

DUAN Tianxu1, WEN Shouqin1, ZHOU Peng2, 3, ZHU Enjing1, CUI Xiande1, SUN Jiaquan1, ZHAO Tong1, WEI Cankun1

(1. Key Laboratory of Ministry of Education on Safe Mining of Deep Metal Mines, Northeastern University, Shenyang 110819, China; 2. School of Marine Geosciences, Ocean University of China, Qingdao 266100, China; 3. Key Laboratory of Submarine Geosciences, Second Institute of Oceanography, State Oceanic Administration, Hangzhou 310012, China)

To study the types and geochemical characteristics of wallrock alternation in Dongjun Pb-Zn-Ag deposit, Inner Mongolia, altered near-ore or far-ore wallrock and purplish red andesite were compared. Al2O3was used as the inert component, and mass transfer in the process of wallrock alteration was calculated by normalized Isocon diagram method. In addition, migration mechanism of trace elements was analyzed. The results show that there exist three alteration zones from the inside to the outside, i.e., K-silication-sericitization zone, phyllic alteration zone and propylitization zone. The phyllic alternation zone displays the closest relationships with mineralization. The components in the altered near-ore wallrock fluctuate obviously. A great amount of MgO, P2O5, TFe2O3, CaO and Na2O move out along with hydrotherm during alternation, while SiO2and K2O are preserved in the process of metasomatism of magmatic hydrothermal along fracture emplacement. Potassic, silicified, sericite and biotite alterations are common in the altered near-ore wallrock. Contents of TFe2O3, MgO and P2O5increase slightly in altered far-ore wallrock, which all reduce dramatically in altered near-ore wallrock. There is an obvious increase in CaO mass fraction, but a decrease in SiO2mass fraction in far-ore alternation zone in which epidotization, chloritization and carbonatization are easy to be found. Rare earth elements(REE) fractionation of altered near-ore wallrock is the strongest, and REE fractionation of altered far-ore wallrock is weakened. High field strength elements (e.g. U, Th) are enriched in altered near-ore wall rock, while large ion lithophile elements (e.g. Ba, Sr) are depleted. Elements (e.g. La, Ce, Sr, Nd, Zr, Sm, Y) run from near-ore wallrock and relatively enrich in far-ore wallrock, which shows the geochemical and wallrock alternation characteristics of volcanic?subvolcanic hydrothermal deposit.

Dongjun Pb-Zn-Ag deposit; mass balance; wallrock alteration; standardized Isocon diagram method

P594.1

A

1672?7207(2018)08?1991?12

2017?08?13；

2017?09?29

國家自然科學基金資助項目(41372098)(Project(41372098) supported by the National Natural Science Foundation of China)

溫守欽，博士，副教授，從事礦床地球化學研究；E-mail：wensq1963@sina.com

10.11817/j.issn.1672?7207.2018.08.020