[摘要]大興安峙南段銀鉛鋅礦床的礦種組合,主要包括鉛鋅礦、銀鉛鋅礦、銀鉛鋅多金屬礦和銀金礦。其成因類型以巖漿熱流型、陸相火山巖型和矽卡巖型為主,亦有少量的斑巖型和海相火山巖型礦床。銀鉛鋅多金屬礦床形成于華力西晚期、印支期、燕山早期和燕山晚期四個(gè)時(shí)期,主要集中于晚侏羅世-早白堊世,成礦高峰期為早白堊世。由早到晚礦床成礦元素組合逐漸增多,華力西晚期成礦元素以Pb-Zn-(Ag)為主、印支期成礦元素以Pb-Zn為主、燕山早期成礦元素以Cu(Mo)-Ag-Pb-Zn為主、燕山晚期以Sn-Cu-Ag-Pb-Zn為主。前中生代的二疊系可能為成礦提供了部分物質(zhì)來(lái)源,其更重要的是為成礦提供優(yōu)越的成礦空間;中生代地層更多為蓋層而起到成礦圈閉作用。礦床主要受北西、北東和東西向斷裂、侵入體及其與地層接觸帶構(gòu)造控制,部分受火山構(gòu)造控制,其中北西向張性斷裂是最重要的賦礦空間。大興安嶺南段銀鉛鋅礦床元素組合和礦床類型是大地構(gòu)造環(huán)境、巖漿源區(qū)組成和巖漿結(jié)晶分異演化多種因素耦合的結(jié)果。主脊附近的華力西晚期海相火山巖型Pb-Zn-(Ag)礦床形成于古亞洲洋俯沖背景,與海相火山巖有關(guān);東坡西拉木倫斷裂以南的華力西晚期-印支期Pb-Zn-(Ag)礦床形成于古亞洲洋閉合后的后碰撞和造山后伸展環(huán)境,與分異較弱的酸性侵入巖有關(guān);東坡西拉木倫斷裂以北Cu(Mo)-Ag-Pb-Zn礦床主要形成于燕山早期與古太平洋板塊俯沖相關(guān)的弧后伸展環(huán)境,與殼?;煸捶之惓潭容^弱的中酸性侵入巖有關(guān);主脊和西坡Sn-Cu-Ag-Pb-Zn礦床主要形成于燕山晚期與古太平洋俯沖板片回撤有關(guān)的陸內(nèi)伸展環(huán)境,與殼源高分異火山-侵入雜巖有密切的成因聯(lián)系。
[關(guān)鍵詞]銀鉛鋅礦床;成礦作用;成礦模式;成礦規(guī)律;大興安嶺南段
大興安嶺南段處于古亞洲成礦域和濱西太平洋成礦域的交匯部位,該成礦帶的西北界為二連-賀根山斷裂,南以化德-赤峰斷裂與華北克拉通毗鄰,嫩江-八里罕斷裂為其東界,西界大致位于東烏珠穆沁旗-錫林浩特-鑲黃旗一線,是中國(guó)北方最重要的錫銀多金屬成礦帶(武廣等,2021)。截至目前,該區(qū)已發(fā)現(xiàn)銀鉛鋅礦床和與其他礦種共生的鉛鋅銀多金屬礦床173處。前人對(duì)該區(qū)的銀鉛鋅礦床開展了大量的成礦規(guī)律研究,取得了豐碩的研究成果(毛景文等,2013;曾慶棟等,2016;武廣等,2022)。在第一輪全國(guó)十年找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)中(2011-2020年),大興安嶺南段隨著勘探工作的不斷深入,在空白區(qū)以及老礦山深部和邊部連續(xù)取得重大找礦突破,顯示出該區(qū)成礦地質(zhì)條件極為優(yōu)越,找礦潛力巨大。目前新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)已如火如荼地開展(2021-2035年),系統(tǒng)總結(jié)大興安嶺南段銀鉛鋅礦床成礦規(guī)律對(duì)于區(qū)域找礦具有重要的理論與實(shí)際意義。鑒于此,本文基于前人對(duì)區(qū)內(nèi)銀鉛鋅礦床研究成果,系統(tǒng)總結(jié)大興安嶺南段銀鉛鋅礦床的成巖成礦時(shí)代、礦床成因類型、時(shí)空分布規(guī)律及控礦因素,揭示本區(qū)銀鉛鋅礦床成礦規(guī)律并建立成礦模式,旨在為大興安嶺南段銀鉛鋅礦床找礦提供理論支撐。
1區(qū)域地質(zhì)背景
大興安嶺南段錫銀多金屬成礦帶大地構(gòu)造位置位于西伯利亞板塊與華北板塊結(jié)合部位。該區(qū)構(gòu)造演化分別受古生代古亞洲洋構(gòu)造體制、中生代的古太平洋構(gòu)造體制控制(武廣等,2021)。區(qū)域內(nèi)主要出露中元古界錫林郭勒巖群上石炭統(tǒng)本巴圖組、上石炭統(tǒng)阿木山組、下二疊統(tǒng)壽山溝組、下-中二疊統(tǒng)大石寨組、中二疊統(tǒng)哲斯組、上二疊統(tǒng)林西組、上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組、上侏羅統(tǒng)瑪尼吐組、下白堊統(tǒng)白音高老組及第四系。區(qū)域內(nèi)發(fā)育褶皺和斷裂構(gòu)造。褶皺主要形成于華力西晚期,呈北東或北東東向展露;燕山期褶皺較少,且表現(xiàn)為開闊的背斜和向斜。斷裂可分為華力西晚期的北東、北東東和北西向斷裂,燕山期北東、北北東向斷裂,華力西晚期構(gòu)造為巖漿活動(dòng)提供了構(gòu)造條件,由其派生的北西向構(gòu)造破碎帶??刂频V體的形態(tài)、空間分布和產(chǎn)狀(武廣等,2021)。區(qū)域內(nèi)主要發(fā)育華力西期、印支期和燕山期侵入巖,其中燕山期侵入巖最發(fā)育,主要為花崗巖類呈巖株產(chǎn)出,沿北東-北北東向主脊斷裂分布。詳細(xì)的區(qū)域地層,構(gòu)造、巖漿巖特征見武廣等(2024)。
2銀鉛鋅礦產(chǎn)概況
2.1銀鉛鋅礦產(chǎn)資源稟賦
大興安嶺南段目前已發(fā)現(xiàn)銀鉛鋅礦床以及與其他礦種共生的鉛鋅銀多金屬礦床共173處(圖1、圖2)。其中超大型礦床5處(花敖包特、白音查干東山、雙尖子山、拜仁達(dá)壩、復(fù)興屯)、大型礦床5處(大井、白音諾爾、浩布高、孟恩陶勒蓋、巴彥溫都日)、中型礦床55處(如扎木欽、敖瑙達(dá)巴、張家溝等)、小型銀鉛鋅礦床108處(如查干楚魯、昂格圖、長(zhǎng)春嶺等)。按共生成礦元素組合可將銀鉛鋅礦床和與其他礦種共生的鉛鋅銀多金屬礦床劃分為:銀鉛鋅礦床、銀鉛鋅多金屬礦床(共生Cu、Sn和Mo)、銀礦床(共生Au、Sn、Mo、Mn、Cu)三類,其中以銀鉛鋅礦床為主(105處),次為銀鉛鋅多金屬礦床(52處),銀礦床數(shù)量較少(16處),且均為中-小型。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),區(qū)內(nèi)已探明資源金屬儲(chǔ)量Aggt; 67000 t、Pbgt; 1180X10t、Zngt; 3466x10t,已成為我國(guó)一個(gè)重要的有色金屬和貴金屬生產(chǎn)基地。
2.2銀鉛鋅礦產(chǎn)的礦床類型
大興安嶺南段銀鉛鋅礦床類型可劃分為巖漿熱液脈型、陸相火山巖型、矽卡巖型以及斑巖型和海相火山巖型。其中,巖漿熱液型81處,如超大型的白音查干東山、雙尖子山、拜仁達(dá)壩和大型的孟恩套力蓋礦床;陸相火山巖型65處,如超大型的花敖包特、復(fù)興屯和大型的大井礦床等;矽卡巖型20處,如大型的白音諾爾和浩布高;斑巖型僅4處,分別為東布拉格烏蘭、勞家溝、召呼都格和架子山,礦床規(guī)模均為中-小型;海相火山巖型僅3處,分別為代黃溝、馬場(chǎng)和后卜河,礦床規(guī)模均為中-小型(圖3)。綜上,本區(qū)銀鉛鋅礦床以巖漿熱液型和陸相火山巖型為主,矽卡巖型次之,斑巖型和海相火山巖型礦床較少。從礦種上看,銀礦床以陸相火山巖型為主,次為巖漿熱液型。
2.3銀鉛鋅礦產(chǎn)的成礦時(shí)代
大興安嶺南段銀鉛鋅礦床形成于華力西晚期(早-中二疊世)、印支期(中-晚三疊世)、燕山早期(侏羅紀(jì),包括暫時(shí)無(wú)法精確確定成礦年齡的晚侏羅世-早白堊世礦床)和燕山晚期(早白堊世)四個(gè)時(shí)期。其中,華力西晚期的礦床僅有4處,印支期礦床16處,燕山早期礦床21處,燕山晚期礦床132處。大興安嶺南段銀鉛鋅礦床主要形成于燕山期,尤其是燕山晚期(圖4)。
3典型礦床
鑒于大興安嶺南段已發(fā)現(xiàn)的眾多銀鉛鋅礦床中以巖漿熱液型、陸相火山巖型和矽卡巖型為主,為此我們選擇復(fù)興屯超大型陸相火山巖型銀鉛鋅礦床、白音諾爾大型矽卡巖型鋅鉛礦床、雙尖子山超大型巖漿熱液型銀鉛鋅礦床作為典型礦床代表,其礦床地質(zhì)、礦床地球化學(xué)和成巖成礦年代簡(jiǎn)述如下:
3.1復(fù)興屯陸相火山巖型銀鉛鋅礦床
該礦床位于內(nèi)蒙古自治區(qū)興安盟科爾沁右翼前旗境內(nèi),處于二連浩特-扎蘭屯深大斷裂與北北東向大興安嶺主脊斷裂交匯處附近,主要成礦元素為Ag、Ph、Zn。已探明銀5258t,平均品位198g/t;伴生鋅776x10t,平均品位1.07%;鉛22x10t,平均品位0.4%,為超大型銀多金屬礦床(李海軍等,2023)。如圖5a,礦區(qū)出露地層主要為中生代火山巖及火山碎屑巖;區(qū)內(nèi)巖漿巖見有早白堊世次火山巖及部分脈巖,次火山巖常呈巖枝狀產(chǎn)出,向上侵入到白音高老組之中;礦區(qū)整體為一個(gè)長(zhǎng)軸走向北東的火山構(gòu)造洼地,周圍發(fā)育放射狀斷裂和環(huán)狀斷裂,斷裂構(gòu)造走向以北東向和北西向?yàn)橹?,東西向及南北向次之,其中北西向斷裂為成礦期主要容礦構(gòu)造,北東向與北西向斷裂共同控制了區(qū)內(nèi)火山巖分布,整體呈北東向串珠狀分布。礦床主要賦存于下白堊統(tǒng)白音高老組酸性火山巖中,呈“拱形”產(chǎn)出,礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致(圖5b)。該礦床深部以銅鋅和低品位鋅礦化為主,呈粗脈狀展布,圍巖蝕變以硅化、菱錳礦化和絹云母化為主;向上逐漸過(guò)渡為密集陡立細(xì)脈狀低品位鋅礦化,其主要受水壓裂隙控制,圍巖蝕變礦物絹云母減少,高嶺土化和葉臘石化增強(qiáng),石英粒度變細(xì),菱錳礦化增多;礦床頂部以銀鉛鋅礦化為主,主要受隱爆角礫巖控制,圍巖發(fā)育強(qiáng)高嶺土化和葉臘石化,菱錳礦化亦較為常見,石英多以玉髓形式發(fā)育(陳公正,2021;李海軍等,2023)。礦石礦物主要為閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、黃銅礦、輝銀礦、銀黝銅礦、硫砷銀礦等;脈石礦物主要為石英、玉髓和方解石;成礦階段先后劃分為銅鋅硫化物階段、鉛鋅硫化物階段和銀鋅硫化物階段(陳公正,2021)。陳公正(2021)對(duì)復(fù)興屯銀鉛鋅礦床研究表明,主成礦階段流體具中低溫(124-233℃)、低鹽度(2.1%-8.3%NaCleqv)特征;礦床δD(-142‰-119‰)、δ18O水(-16.0‰-3.0‰)、δ13CPBD(-0.6‰--11.0‰)同位素組成顯示成礦流體為巖漿水與大氣降水的混合流體;礦石的δ34 SCDT(0.0‰-11.2‰)、206Pb/204Pb(18.162-18.465)、207Pb/204Pb(15.479-15.611)、208Pb/204Pb(37.840-38.267)同位素研究表明成礦物質(zhì)主要源于巖漿;礦床成巖年齡(133.0±1.5-137.6±1.8 Ma)與成礦年齡(129.1±5.1 Ma)均為早白堊世;礦床閃鋅礦均為貧鐵閃鋅礦,以富集Cu、Ag、Pb,貧Fe、Cd、Ga、Ge為特征,屬于淺成低溫?zé)嵋旱V床(陳公正,2021)。綜上,該礦床應(yīng)屬與早白堊世次火山巖有關(guān)的陸相火山巖型礦床。
3.2白音諾爾矽卡巖型鋅鉛礦床
白音諾爾礦床位于巴林左旗的北部,處于白音諾爾-景峰北東向斷裂與白音諾爾-罕廟東西向斷裂交匯處。主要成礦元素為Zn和Pb,累計(jì)查明鉛47.13t,鋅138.52t,平均品位:鉛1.77%,鋅5.21%(譚宏利等,2015)。如圖6,礦區(qū)主要出露地層為二疊系哲斯組、上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組及第四系(趙寧,2023);礦區(qū)發(fā)育有花崗斑巖、石英閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖,成巖時(shí)代以侏羅紀(jì)為主,次為二疊紀(jì)(蔣斌斌等,2020;趙寧,2023);礦區(qū)皺構(gòu)造主要為二疊統(tǒng)哲斯組背斜構(gòu)造和上侏羅統(tǒng)向斜構(gòu)造,斷裂構(gòu)造與其相伴產(chǎn)出,礦區(qū)西部為侏羅紀(jì)的火山機(jī)構(gòu),巖性為中酸性熔巖(蔣斌斌等,2020;趙寧,2023)。矽卡巖型的脈狀或囊狀礦體主要沿二疊系哲斯組碳酸鹽巖與花崗閃長(zhǎng)(斑)巖和石英正長(zhǎng)斑巖的北東向接觸帶產(chǎn)出,少量位于侏羅紀(jì)火山巖或二疊紀(jì)淺變質(zhì)砂巖與大理巖接觸帶(江思宏等,2011)。礦化蝕變由礦區(qū)西部的火山機(jī)構(gòu)向北東方向呈現(xiàn)由高中溫組合向中低溫組合的側(cè)向水平分帶現(xiàn)象;垂向上由深到淺依次有鋅銅礦化、鋅礦化、鋅鉛礦化的分帶趨勢(shì)(趙寧,2023)。礦石礦物以閃鋅礦為主,其次為方鉛礦、黃銅礦、磁鐵礦;脈石礦物以透輝石-鈣鐵輝石、石榴子石為主;成礦階段可劃分為石榴子石-透輝石-硅灰石早期矽卡巖階段、綠簾石-陽(yáng)起石-磁鐵礦退化蝕變一氧化物階段和石英-方解石-閃鋅礦-方鉛礦-黃銅礦-黃鐵礦硫化物階段(蔣斌斌等,2020)。主成礦階段流體具有中—低溫(165.9-258.7℃)、低鹽度(0.83%-5.62%NaCleqv)特征(于琪等,2015)。蔣斌斌等(2020)結(jié)合成礦巖體U-Pb測(cè)年和野外地質(zhì)現(xiàn)象認(rèn)為成礦時(shí)代為燕山期的晚侏羅-早白堊世(149.9±2.5-140.3±2.6Ma);王瑞良(2023)獲得矽卡巖中石榴子石U-Pb年齡134.9±4.7 Ma,閃鋅礦Rb-Sr年齡132.7±4.8 Ma,表明成礦時(shí)代為早白堊世。不同階段閃鋅礦和黃鐵礦的δ34S值介于-6.50‰-2.8‰),認(rèn)為硫均來(lái)自巖漿(Shu et al,2013;王瑞良,2023);硫化物的206Pb/204Pb介于18.229-18.372、207Pb/204Pb介于15.468-15.680、208Pb/204Pb介于37.925-38.610,與早白堊世侵入巖鉛同位素組成基本一致,表明早白堊世侵入巖為成礦提供了主要成礦物質(zhì)(江思宏,2011;Shu et al.2013;王瑞良.2023)。
3.3雙尖子山巖漿熱液型銀鉛鋅礦床
雙尖子山礦床位于內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市巴林左旗富河鎮(zhèn)西北約20 km處,主要成礦元素為Ag、Pb、Zn,累計(jì)查明銀15214t、鉛39.22X10t、鋅152.30x10t,平均品位:銀139.3g/t、鉛1.03%、鋅1.46%,屬超大型,被認(rèn)為是迄今為止亞洲最大的銀礦床(Shi et al,2024)。雙尖子山礦區(qū)出露地層有下-中二疊統(tǒng)大石寨組、中侏羅統(tǒng)新民組、上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組及第四系沖積物(圖7a)。地表出露的巖漿巖為閃長(zhǎng)玢巖脈和花崗斑巖脈,鉆孔揭露深部存在隱伏花崗巖體(Shi et al,2024)。礦區(qū)的構(gòu)造主要表現(xiàn)為興隆山斷裂構(gòu)造帶,區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育,主要為北西向、北東向及近南北向斷裂。礦體主要賦存于大石寨組,少量產(chǎn)于新民組的角礫晶屑凝灰?guī)r中,受北西向斷裂蝕變帶和北東向斷裂破碎帶控制,其中,北西向礦體的規(guī)模較大,連續(xù)性較好,呈張性,北東向礦體規(guī)模相對(duì)較小,呈壓扭性,礦體主要呈似層狀、脈狀、透鏡狀產(chǎn)出(圖7b)。礦化主要以浸染狀細(xì)脈、礦脈和角礫巖形式出現(xiàn)在斷裂中;礦石礦物主要有輝銀礦、深紅銀礦、硫銀錫礦等銀礦物以及黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、毒砂等。脈石礦物主要有石英、方解石、綠簾石等。成礦階段大體可分為石英-閃鋅礦-毒砂-黃鐵礦-黃銅礦階段、石英-方鉛礦-閃鋅礦-黃鐵礦-銀礦物階段、石英-方解石-方鉛礦-閃鋅礦-銀礦物階段、黃鐵礦-碳酸鹽階段等(Shi et al,2024)。成礦流體具有中低溫(288-192℃)、低鹽度特征(7.2-1.2 NaCleqv)、δ18O(-13.9‰-7.4‰)、δD(-145‰-65‰)、δ13 Cv-PDB(-11.0‰-7.9‰)同位素研究表明成礦流體源自巖漿水和大氣水的混合(Shi et al,2024)。區(qū)內(nèi)花崗巖鋯石U-Pb年齡140-135 Ma(王豐翔等,2016;Shi et al,2024);礦體中絹云母40Ar/39Ar年齡為146.9±1.9 Ma(王豐翔等,2016),閃鋅礦Rh-Sr年齡為132.7±3.9 Ma(吳冠斌等,2013),成礦時(shí)代與成巖時(shí)代一致。礦石206Pb/204Pb介于18.267-18.361、207Pb/204Pb介于15.530-15.634、208Pb/204Pb介于38.087-38.448(吳冠斌等,2013;Shi et al,2024),表明成礦物質(zhì)來(lái)源于虧損地幔和地殼部分熔融的混合巖漿(Shi et al,2024)。Slu et al.(2024)通過(guò)礦床地質(zhì)和巖石顯微組構(gòu)研究認(rèn)為興隆山礦段是與正長(zhǎng)花崗巖有關(guān)的巖漿熱液型礦床,雙尖子山礦段是與早白堊世次火山巖有關(guān)的淺成低溫?zé)嵋盒偷V床。
4區(qū)域成礦規(guī)律
4.1時(shí)間分布規(guī)律
大興安嶺南段銀鉛鋅多金屬礦床形成于華力西晚期、印支期、燕山早期和燕山晚期四個(gè)時(shí)期,主要集中于燕山期(圖4)。華力西晚期礦床類型以海相火山巖型為主,礦床數(shù)量較少(4處),礦床規(guī)模以小型為主,成礦元素以Ag-Pb-Zn為主,其與古亞洲洋的洋殼俯沖有關(guān);印支期礦床類型以巖漿熱液型為主,少量為斑巖型,相比華力西晚期,印支期礦床數(shù)量和規(guī)模明顯增多(16處),礦床規(guī)模均為中-小型,成礦元素以Pb-Zn為主,個(gè)別共生有Ag、Cu或Mo,這些礦床主要分布在大興安嶺東坡南部的西拉木倫深斷裂與化德-赤峰斷裂之間,它們與古亞洲洋閉合后的后碰撞和后造山演化有關(guān)(Wu et al,2011);燕山早期巖漿熱液型、陸相火山巖型、矽卡巖型礦床均有發(fā)育(21處),成礦元素組合有Ag-Pb-Zn、Ag-Pb-Zn-Cu-(Mo)以及Ag-(Au、Mn),主要分布在大興安嶺東坡,礦床規(guī)模除孟恩套力蓋為大型外,其他均為中-小型,它們主要形成于古太平洋板塊北西向俯沖背景(Xu et al,2013);燕山晚期礦床類型以陸相火山巖型和巖漿熱液型為主,次為矽卡巖型,這一時(shí)期的銀鉛鋅多金屬礦床最為發(fā)育,呈爆發(fā)式產(chǎn)出(132處),占大興安嶺南段銀鉛鋅礦床總數(shù)的76%,且所發(fā)現(xiàn)的所有超大型和絕大多數(shù)大型礦床均形成于該時(shí)期,成礦元素組合Ag-Pb-Zn、Ag-Pb-Zn-Cu- (Sn、Mo)、Ag-(Sn、Mo)三類均有發(fā)育,它們主要與古太平洋俯沖板塊的回撤有關(guān)(Xu et al,2013)??傮w而言,由華力西晚期至燕山期,大興安嶺南段形成的銀鉛鋅多金屬礦床規(guī)模逐漸增大,礦床類型逐漸增多,成礦元素組合變得復(fù)雜(圖4)。
此外,本文統(tǒng)計(jì)的173處礦床中,除東不拉格烏蘭Mo-Pb-Zn礦床、布嘎特烏蘭Zn-Cu礦床、沙布楞山Cu-Zn-Mo礦床形成于晚侏羅世的礦床位于大興安嶺南段西北坡外,其他38處形成于晚侏羅世及之前的礦床均分布在大興安嶺南段東南坡嫩江斷裂西側(cè)及主脊,盡管主脊和東南坡也大量存在形成于早白堊世的銀鉛鋅礦床,但仍顯示出由東南坡至西北坡,成礦時(shí)代漸新的趨勢(shì)。
4.2空間分布規(guī)律
4.2.1區(qū)域尺度分布規(guī)律
區(qū)域尺度上,前人將大興安嶺南段劃分為三個(gè)礦帶(王長(zhǎng)明等,2006;毛景文等,2013):
(1)東坡銀鉛鋅礦帶處于嫩江斷裂西側(cè),該礦帶的礦床多共伴生Cu和Mo,礦床類型主要為斑巖型、巖漿熱液脈型和陸相火山巖型,礦床規(guī)模多為中小型,如蓮花山Cu-Ag礦床、東五棵樹Ag-Cu-Zn礦床、孟恩套力蓋Ag-Pb-Zn礦床、潘家段Zn-Pb-Cu礦床等,成礦時(shí)代以晚侏羅世為主,而該帶位于西拉木倫斷裂與化德-赤峰斷裂之間的翁牛特和松山區(qū),除產(chǎn)有侏羅紀(jì)Pb-Zn礦床外,仍產(chǎn)出有侏羅紀(jì)Ag-(Au、Mn)礦床(如青山Ag-Au礦床)和中-晚三疊世的Zn-Pb-(Cu)礦床(如炮手營(yíng)子Ag-Ph-Zn礦床),礦床類型主要為巖漿熱液型和陸相火山巖型,而且Ag-(Au、Mn)礦床更靠近南部的化德-赤峰斷裂而毗鄰華北克拉通。
(2)主脊銀鉛鋅礦帶沿大興安嶺南段主脊呈北東向展布,位于黃崗-音德爾斷隆帶及其北西側(cè)的斷陷帶,寬達(dá)20 km左右。該礦帶的礦床多共伴生Sn和Cu,產(chǎn)有大井Sn-Ag-Cu-Pb-Zn礦床、白音諾爾Pb-Zn-Ag-Sn礦床、雙尖子山Ag-Pb-Zn礦床、浩布高Pb-Zn-Cu-Fe礦床等,礦床規(guī)模多為大型-超大型,礦床成因類型主要為矽卡巖型、巖漿熱液型和陸相火山巖型,少量斑巖型,成礦時(shí)代以早白堊世為主。該帶西拉木倫斷裂與化德-赤峰斷裂之間的克什克騰旗南部和翁牛特旗北西部的礦床成礦元素主要為Pb-Zn- (Ag),礦床規(guī)模以中-小型為主,成因類型以陸相火山巖型為主,成礦時(shí)代也為早白堊世,如二道溝Pb-Zn礦床、大座子山Pb-Zn礦床、炮手營(yíng)子Ag-Pb-Zn礦床。
(3)西坡銀鉛鋅礦帶從赤峰克什克騰旗的拜仁達(dá)壩到錫林郭勒盟西烏珠穆沁旗的白音查干東山,超大-大-中型礦床以及礦點(diǎn)綿延分布,成礦元素組合與主脊相似,已發(fā)現(xiàn)有白音查干東山Sn-Ag-Pb-Zn-Cu礦床、毛登-小孤山Sn-Cu-Zn礦床、道倫達(dá)壩Cu-Sn-W礦床、沙布楞山Cu-Zn-Mo礦床、維拉斯托Li-Sn-Pb-Zn-Cu礦床、拜仁達(dá)壩Ag-Pb-Zn-Cu礦床、花敖包特Ag-Pb-Zn-Cu-Sn礦床、復(fù)興屯Ag-Pb-Zn礦床等。該帶礦床成因類型主要為陸相火山巖型和巖漿熱液型,成礦時(shí)代也以早白堊世為主。此外,該帶位于西拉木倫斷裂與化德-赤峰斷裂之間的正鑲白旗和鑲黃旗地區(qū)產(chǎn)出有以Pb-Zn-(Ag)組合為主的礦床,礦床規(guī)模均為中-小型,成因類型以陸相火山巖型為主,成礦時(shí)代均為早白堊世,如三面井Ag-Pb-Zn礦床和東胡Ag-Pb-Zn礦床。
綜上,大興安嶺南段西拉木倫斷裂南、北兩側(cè)的礦床,由東坡至西坡均具有漸新變化趨勢(shì)。區(qū)別的是,西拉木倫斷裂南側(cè)地區(qū)成礦元素組合主要為Pb-Zn-(Ag)和Ag-(Au),缺少Sn-Cu組合,且礦床規(guī)模相對(duì)較小,成因類型以陸相火山巖為主,次為巖漿熱液型。此外,西拉木倫斷裂南側(cè)翁牛特地區(qū)還產(chǎn)有中-晚三疊世的巖漿熱液型Zn-Pb-(Cu)礦床,它們與古亞洲洋閉合后的后碰撞和后造山演化有關(guān),而東部正鑲白旗和鑲黃旗地區(qū)主要為早白堊世陸相火山巖型Pb-Zn-(Ag)礦床。
4.2.2礦床尺度分布規(guī)律
從礦床尺度上,大興安嶺南段銀鉛鋅多金屬礦床礦化蝕變?cè)诳臻g上多具明顯的分帶現(xiàn)象。礦化垂向上由下向上,平面上圍繞成礦巖體由內(nèi)向外,依次為Sn (W、Li-Nb-Ta)→Sn-Cu-Zn-Ag→Zn-Cu→Ag-Pb-Zn→Ag-Sb-Ph,深部為獨(dú)立的Sn(W、Li-Nb-Ta)礦體,中部為Sn-Cu-Zn-Ag復(fù)合礦體,到淺部為Zn-Pb-Ag礦體,在外圍有時(shí)可見Ag-Sb(Hg)礦體。相應(yīng)地,蝕變從深部向淺部依次為石英-電氣石化帶,云英巖帶、絹云母化帶、綠泥化帶及(鐵錳)碳酸鹽化帶。如本文介紹的復(fù)興屯和白音諾爾典型礦床,它們?cè)诘V床尺度上均表現(xiàn)出明顯的礦化蝕變分帶現(xiàn)象。再如在維拉斯托、白音查干東山、花敖包特、邊家大院、浩布高等礦床,最初以Ag-Pb-Zn為主要勘探對(duì)象,近年來(lái)在銀鉛鋅礦區(qū),礦田深部或附近發(fā)現(xiàn)Cu-Sn-(Li-Nb-Ta)礦。礦床的上述分帶規(guī)律預(yù)示大興安嶺南段已發(fā)現(xiàn)的銀鉛鋅礦床的深部存在巨大的Cu-Sn成礦潛力。
4.3控礦因素
4.3.1地層對(duì)成礦的控制作用
大興安嶺南段賦礦地質(zhì)單元主要為中元古界錫林郭勒巖群和石炭紀(jì)、二疊紀(jì)、三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)以及白堊紀(jì)的地質(zhì)體。所統(tǒng)計(jì)的159處銀鉛鋅礦床中,11處(約7%)賦存于二疊紀(jì)以前的地質(zhì)體中;101處(約64%)賦存于二疊系及其與燕山期侵入巖或火山巖接觸帶部位(圖8),且90%的大型-超大型礦床均賦存于前中生代地質(zhì)體內(nèi);賦存于晚侏羅世至早白堊世地質(zhì)體中(以火山碎屑巖為主,少量為侵入巖和次火山巖)的礦床43處(約27%);賦存于三疊紀(jì)地層或侵入巖中的礦床僅2處,分別為孟恩套力蓋和查干楚魯。
在整個(gè)大興安嶺南段,區(qū)域巖石和土壤地球化學(xué)數(shù)據(jù)顯示,二疊系A(chǔ)g、Pb、Zn等元素的豐度均較高,且與礦床的成礦元素組合相對(duì)應(yīng),表明二疊系可能為銀鉛鋅多金屬礦床的形成提供了部分物質(zhì)來(lái)源,部分碳酸鹽和碳質(zhì)地層與成礦流體發(fā)生水巖反應(yīng)促使礦質(zhì)富集沉淀(王長(zhǎng)明等,2006)。此外,前中生代地質(zhì)體(特別是二疊系)經(jīng)多期次的構(gòu)造作用,其成礦構(gòu)造更為發(fā)育(詳見下文),這也是為什么二疊系為大興安嶺南段最主要賦礦圍巖的重要原因,而中生代地層更多呈蓋層而起到成礦圈閉作用??傊?,前中生代地層不僅為成礦提供了部分成礦物質(zhì),更重要的是為成礦提供優(yōu)越的成礦空間。
4.3.2構(gòu)造對(duì)成礦的控制作用
大興安嶺南段銀鉛鋅礦床在空間上受區(qū)域構(gòu)造格架控制,區(qū)域礦床總體具有北北東—北東向呈帶狀,北西向略呈串狀的分布特征。如圖9,礦床控礦構(gòu)造以受北西、北東及近東西向?yàn)橹鳎?0%),少量受南北、北西西、北東東、北北西、北北東、環(huán)狀和放射狀構(gòu)造控制(10%)。與成礦有關(guān)的中生代巖漿巖主要受北東或北北東向構(gòu)造控制。其中礦床受北西向構(gòu)造控制占優(yōu),約占礦床總數(shù)的42%;其次為北東向控礦構(gòu)造,約占礦床總數(shù)的31%;再次為東西向控礦構(gòu)造,約占礦床總數(shù)的16%;此外,29%的礦床同時(shí)受北西、東西、北東等多組斷裂控制。
大興安嶺南段在元古宙-中三疊世末期屬華北板塊與西伯利亞板塊之間古亞洲洋構(gòu)造域,受北北西-南南東向持續(xù)擠壓,使前中生代地層(主要賦礦地層)發(fā)生北東東向褶皺,并相伴發(fā)育了大量走向近北北東-北西的共軛張剪性節(jié)理-斷裂,為后期的銀鉛鋅成礦提供了構(gòu)造空間。晚三疊世以來(lái)本區(qū)又疊加了濱太平洋構(gòu)造域,期間主要受古太平洋板塊向北西俯沖、擠壓和回撤伸展影響,使北西和東西向節(jié)理-斷裂復(fù)活并加強(qiáng),并促進(jìn)北東向構(gòu)造發(fā)育。早-中侏羅世,該區(qū)處于與古太平洋板塊北西向俯沖相關(guān)的陸內(nèi)弧后伸展環(huán)境,形成了大興安嶺北東-北北東向主脊斷裂和嫩江-八里罕斷裂以及北東向分布的花崗巖帶(Xu et al,2013),北東-北北東向斷裂不僅對(duì)區(qū)域盆嶺展布,而且對(duì)火山構(gòu)造、巖漿活動(dòng)、礦產(chǎn)的形成均起明顯控制作用,如圖10a。晚侏羅世-早白堊世期間,古太平洋板塊俯沖方向轉(zhuǎn)為北北西向,并于早白堊世發(fā)生俯沖板片回撤,大興安嶺南段處于左旋伸展背景,此期間北西向斷裂表現(xiàn)為張性,而北東和東西向斷裂主要表現(xiàn)為左行-壓剪性質(zhì)(圖10b),晚侏羅世-早白堊世深部巖漿或次火山巖分異出的含礦熱液優(yōu)先向優(yōu)勢(shì)斷裂構(gòu)造充填,并切穿早期巖漿巖。因此,該時(shí)期的北西向(42%)張性斷裂相比北東向(31%)和近東西向(16%)壓剪性斷裂對(duì)成礦更為有利,該構(gòu)造控礦規(guī)律在雙尖子山和花敖包特礦床中表現(xiàn)尤為明顯。
如上文所述,前中生代地層經(jīng)歷多期構(gòu)造作用,褶皺和斷裂較為發(fā)育,為中生代成礦提供了以北西、東西和近南北向?yàn)橹鞯臉?gòu)造空間,中生代構(gòu)造行跡主要以北西、北東、北北東和東西向?yàn)橹?,其更多繼承-改造前中生代構(gòu)造(如北西和東西向構(gòu)造),且中生代還形成了與巖漿活動(dòng)有關(guān)的火山構(gòu)造和侵入構(gòu)造系統(tǒng)。因此,(1)經(jīng)歷多期構(gòu)造作用的前中生代地質(zhì)體中斷裂構(gòu)造更為發(fā)育,對(duì)成礦更為有利,其賦存了超過(guò)70%的礦床;(2)從礦床類型上,絕大多數(shù)與侵入巖直接相關(guān)的矽卡巖型(如黃崗、白音諾爾、浩布高等)和斑巖型礦床(如勞家溝、召呼都格、架子山等)主要受北東或北北東向構(gòu)造控制,其與大興安嶺南段侵入巖展布方向一致;(3)巖漿熱液型和陸相火山巖型礦床,宏觀上受區(qū)域性巖漿巖帶控制,而礦床的具體定位通常受北西以及北東、東西或多組構(gòu)造控制,不同方向斷裂構(gòu)造復(fù)合部位為重要的容礦空間,特別是北西與北東向斷裂或北東向巖漿巖交匯處,且北西向成礦規(guī)模通常優(yōu)于北東和東西向;(4)賦存于中生代地層的陸相火山巖型礦床則多受放射狀或環(huán)狀火山機(jī)構(gòu)控制,如科爾沁右翼前旗的復(fù)興屯和松山區(qū)的官地。
4.3.3巖漿巖對(duì)成礦的控制作用
(1)巖漿源區(qū)組成
前人研究表明,大興安嶺南段東坡形成于早侏羅世晚期至中侏羅世(185-160 Ma)的Ag-Pb-Zn-Cu多金屬礦床成礦巖體以深源的I型花崗巖為主,具俯沖板片,沉積物或下地殼熔融特性,形成于擠壓環(huán)境(呂志成等,2003)。主脊和西坡形成于晚侏羅世-早白堊世(150-120 Ma)的Ag-Pb-Zn-Cu-Sn多金屬礦床與起源于新生下地殼和地幔部分熔融混源巖漿有關(guān),顯示出強(qiáng)烈的地幔流體參與,而且不同元素組合礦床的成礦巖漿源區(qū)還受古老地殼物質(zhì)(如錫林郭勒巖群)參與程度影響。如白音查干東山Sn-Ag-Pb-Zn礦床(姚磊等,2017)和雙尖子山Ag-Pb-Zn礦床(Wei et al,2020)均與新生下地殼部分熔融和地幔源巖漿有關(guān)。而出現(xiàn)W的Sn-W-Cu-Ag多金屬礦床成礦巖漿源區(qū)為新生下地殼和古老地殼共同參與,如邊家大院Ag-Pb-Zn礦床和維拉斯托Li-Sn-Zn-Pb-Cu-W-Mo礦床(Wang et al,2017)。Yuan et al(2024)通過(guò)對(duì)大興安嶺南段早白堊世花崗巖Hf同位素研究表明,位于東部和北部富Cu多金屬礦床成礦花崗巖具有較高εHf值(7-10),其來(lái)源于新生地殼部分熔融,古老地殼物質(zhì)參與比例較少;而位于西部和南部以Mo、Sn、W、Pb、Zn、Ag和Au為主的多金屬礦床成礦花崗巖具相對(duì)低的εHf值(2-6),也主要來(lái)源新生地殼部分熔融,但古老地殼物質(zhì)參與比例較多。
(2)巖漿結(jié)晶分異
大興安嶺南段銀鉛鋅礦床大多共伴生有Cu和Sn等元素,越來(lái)越多的證據(jù)表明Sn-(Cu)礦化與Ag-Pb-Zn-Cu礦化具有密切的成因聯(lián)系(李真真等,2020;楊飛等,2023;Yang et al,2024)。前人研究表明,大興安嶺南段東坡共伴生Cu的銀鉛鋅礦床成礦與花崗閃長(zhǎng)巖斑巖、斜長(zhǎng)花崗斑巖、閃長(zhǎng)玢巖等中酸性巖有關(guān);主脊和西坡共伴生Sn和Cu的銀鉛鋅礦床成礦與高分異花崗巖有關(guān)(武廣等,2021);稀有稀土成礦與堿性花崗巖有關(guān)(如巴爾哲)(毛景文等,2013。武廣等(2021,2022)通過(guò)對(duì)大興安嶺南段礦床成礦巖體的Nb/Ta比值和稀土元素四分組效應(yīng)總結(jié)研究表明錫多金屬礦床元素組合明顯受巖漿結(jié)晶分異程度控制,隨著巖漿演化,先后出現(xiàn)Cu-Ag-Pb-Zn礦床、Sn-Cu-Ag-Pb-Zn礦床、Sn-W-Cu-Ag-Pb-Zn礦床、Li-Rb-Nb-Ta-Sn-Cu-Pb-Zn礦床,構(gòu)成大興安嶺南段與燕山晚期火山-侵入雜巖有關(guān)的錫鎢銅銀鉛鋅(鋰鈹銣鈮鉭銻)礦床成礦系列。
4.4成礦模式
綜合上述大興安嶺南段銀鉛鋅多金屬礦床時(shí)空演化規(guī)律和控礦因素,我們建立了大興安嶺南段構(gòu)造演化與銀鉛鋅多金屬礦床成礦模式(圖11)和大興安嶺南段燕山期銀鉛鋅多金屬礦床成礦模式(圖12)。二疊紀(jì)大興安嶺南段受古亞洲洋俯沖影響,俯沖板片、沉積物或下地殼發(fā)生部分熔融,形成Ag-Pb-Zn-Cu礦床(圖11a)。三疊紀(jì)古亞洲洋閉合的后碰撞和造山后伸展環(huán)境,觸發(fā)下地殼發(fā)生部分熔融,形成Ag-Pb-Zn礦床(圖11b)。早侏羅世晚期-中侏羅世大興安嶺南段東坡處于陸內(nèi)弧后伸展環(huán)境,俯沖板片、沉積物或下地殼發(fā)生部分熔融,形成Ag-Pb-Zn-Cu礦床(圖11c)。晚侏羅世-早白堊世,大興安嶺南段受左行張扭性應(yīng)力場(chǎng)控制,總體處于陸內(nèi)伸展環(huán)境,伸展觸發(fā)軟流圈地幔上涌,幔源玄武質(zhì)巖漿底侵于下地殼之下,觸發(fā)新元古代期間形成的下地殼和俯沖于中-下地殼的中元古界錫林郭勒巖群發(fā)生部分熔融,發(fā)生廣泛的巖漿活動(dòng),巖漿源區(qū)組成和巖漿結(jié)晶分異程度的差異控制了不同元素組合礦床的形成,如維拉斯托Li-Sn-Zn-Pb-Cu-W-Mo礦床、白音查干東山Ag-Sn-Pb-Zn-Cu礦床、花敖包特Ag-Ph-Zn-Cu-Sn礦床、大井Zn-Sn-Pb-Ag-Cu礦床、雙尖子山和復(fù)興屯Ag-Pb-Zn礦床(圖lld和圖12)。晚侏羅世-早白堊世火山巖與侵入巖具有共同的巖漿房,兩者的形成時(shí)代一致。
5結(jié)論
(1)大興安嶺南段銀鉛鋅及與其他礦種共生的銀鉛鋅多金屬礦床的成因類型主要為巖漿熱液型、陸相火山巖型和矽卡巖型,亦有少量的斑巖型和海相火山巖型。
(2)銀鉛鋅多金屬礦床形成于華力西晚期、印支期、燕山早期和燕山晚期四個(gè)時(shí)期,主要集中于中生代的晚侏羅世-早白堊世,并以早白堊世最為發(fā)育,且由早到晚,礦床規(guī)模逐漸增大,礦床類型和成礦元素組合也隨之逐漸增多。
(3)華力西晚期成礦元素以Pb-Zn-(Ag)為主、印支期成礦元素以Pb-Zn為主、燕山早期成礦元素以Cu(Mo)-Ag-Pb-Zn為主、燕山晚期以Sn-Cu-Ag-Pb-Zn為主。
(4)前中生代的二疊系不僅為成礦提供了部分物質(zhì)來(lái)源,更重要的是為成礦提供優(yōu)越的成礦空間;中生代地層更多為蓋層而起到成礦圈閉作用。礦床主要受北西、北東和東西向斷裂、中生代侵入巖及其與地層接觸帶控制,部分礦床受火山構(gòu)造控制。
(5)大興安嶺南段銀鉛鋅多金屬礦床的成礦元素組合和礦床類型是大地構(gòu)造環(huán)境、巖漿源區(qū)組成和巖漿結(jié)晶分異演化多種因素耦合的結(jié)果。
致謝 本文的野外工作得到了內(nèi)蒙古玉龍礦業(yè)股份有限公司領(lǐng)導(dǎo)的大力支持,審稿人提出了詳細(xì)的修改意見及建議,在此一并致以誠(chéng)摯的感謝。文中,除了我們多年實(shí)踐工作認(rèn)識(shí),也包括了大量國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究成果,因版面有限參考文獻(xiàn)未能逐一引用。