內蒙古白音諾爾鉛鋅礦床巖石地球化學特征及地質意義

楊 帆，汪 巖，付俊彧，那幅超，張廣宇，孫 巍，時 溢，張 麗

中國地質調查局沈陽地質調查中心（沈陽地質礦產研究所），遼寧沈陽110034

內蒙古白音諾爾鉛鋅礦床巖石地球化學特征及地質意義

楊 帆，汪 巖，付俊彧，那幅超，張廣宇，孫 巍，時 溢，張 麗

中國地質調查局沈陽地質調查中心（沈陽地質礦產研究所），遼寧沈陽110034

白音諾爾鉛鋅礦床是內蒙古典型的夕卡巖型礦床，但有關該礦床的成礦巖體的地球化學及成礦動力學尚缺乏研究和報道.本文選取了與成礦密切相關的花崗巖類開展相關的研究，結果表明：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），相對虧損高場強元素（HFSE），巖漿起源為富集地幔，成礦作用發生于造山后的伸展拉張環境.

夕卡巖型；鉛鋅礦床；地球化學；白音諾爾；內蒙古

0 引言

白音諾爾鉛鋅礦位于內蒙古赤峰市巴林左旗白音諾爾鎮境內，于20世紀70年代被當地牧民發現. 1989年內蒙古自治區區調二隊和第三地質大隊提交了《內蒙古自治區巴林左旗白音烏拉蘇木白音諾爾鉛鋅礦區詳查普查報告》，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］，現為大興安嶺地區最大的鉛鋅礦床.自20世紀90年代起陸續有學者對該礦進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侵入巖的地球化學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花崗巖類的研究，從而判定其地球化學特征，進而探討其地質意義.

1 區域地質與礦床地質特征

研究區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）.區域內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，區內巖漿活動頻繁，表現為強烈的火山噴發作用和巖漿侵入活動［7］，晚侏羅世—早白堊世火山活動表現為一套北東走向的陸相噴發的中-酸性火山巖系.區域內發育有NE、NW和E-W向斷裂，其中NE向斷裂最為發育，NW向斷裂規模較小，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域地質圖（據文獻［3］）Fig.1 RegionalgeologicalmapofBaiyinnuoerPb-Zndeposit（FromReference［3］）

礦區內出露的地層（圖2）主要為下二疊統黃崗梁組和上侏羅統滿克頭鄂博組.其中黃崗梁組為一套淺變質的海相泥質碳酸鹽巖沉積建造，出露于礦區東南部和中部，是礦區的主要賦礦圍巖；滿克頭鄂博組從上部到下部為凝灰巖、安山巖、凝灰質角礫巖組合，分布于礦區中部西段.礦區內巖漿活動較為強烈，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凝灰熔巖、正長斑巖和石英斑巖.礦區構造較為復雜，礦體受控于褶皺構造［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）：采自礦區露天采坑，坐標為北緯44°26′52.4″，東經118°53′12.8″.斑狀結構，塊狀構造.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%.基質以鉀長石與石英構成的球粒與文象體為主，長英質隱晶集合體充填其間，球粒多呈不規則放射狀，無結晶核心，直徑為0.3～0.5mm.

花崗閃長斑巖樣品（DY13020－b4）：采自礦區露天采坑，坐標為北緯44°26′52.5″，東經118°53′12.7″.斑狀結構，塊狀構造.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，內部熔蝕孔，充填基質成分，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

樣品由沈陽地質礦產研究所實驗室分析，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譜（ICP－MS）法，測定精度優于5%.

3 巖石地球化學特征

3.1 主量元素

礦區花崗質巖石中SiO2為63.3%～75.51%（質量分數），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巖石，屬于高鉀鈣堿性系列；花崗閃長斑巖為鉀質鋁不飽和巖石，屬于高鉀鈣堿性系列；石英斑巖為富鉀過鋁質巖石，屬于鉀玄巖系列；花崗閃長巖為鉀質鋁不飽和巖石，屬于高鉀鈣堿性系列；正長花崗巖為鉀質鋁不飽和巖石，屬于高鉀鈣堿性系列.

圖2 白音諾爾鉛鋅礦床礦區地質簡圖（據文獻［5］）Fig.2 GeologicalsketchmapofBaiyinnuoerPb-Znorefield（FromReference［5］）

圖3 白音諾爾礦區花崗巖類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）顯示花崗質巖石中SiO2與CaO、P2O5、TFeO、MnO、Al2O3、TiO2之間存在一定的線性相關性，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，它們仍主要受巖漿演化程度和結晶分異過程所控制.

3.2 微量元素地球化學特征

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準化微量元素蛛網圖Fig.5 Chondrite-normalized REE distribution patterns and primitive mantle-normalized trace element distribution patterns of granitoids inBaiyinnuoer Pb-Zn deposit

礦區花崗質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，表明斜長石未發生明顯的分離結晶作用.流紋斑巖、石英斑巖、黑云母正長花崗巖δEu為0.07～0.22，具有強烈的Eu負異常，表明斜長石已發生分離結晶作用.

在微量元素蛛網圖（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，相對虧損高場強元素（HFSE）Ta、P、Ti、Nb等.

4 討論

4.1 巖漿源區性質

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

白音諾爾礦區花崗質巖石微量元素中Zr/Hf＝22.12～45.75（平均值為30.00），Nb/Ta＝8.87～23.94（平均值為14.87）.結合前人對由幔源巖漿演化而來的正常花崗巖的研究結果［11-12］：Zr/Hf值為33～40及Nb/Ta值約為11，顯示該區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物.大量研究顯示，興蒙造山帶具有此類地球化學特征的花崗巖均屬后者成因［13］.Nb/La比值與源區物質有關，而與巖漿過程無關，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，且結晶分異不會導致Nb/La比值降低（Nb比La更不相容）［14］，說明地殼混染不是主導因素，應主要由地幔源區受到俯沖流體的交代所致.

據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，區內圍巖的Rb/Sr比值為0.27～6.32，平均值3.07，遠高于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 構造環境與成礦地質背景

在構造環境Rb-（Y+Nb）判別圖解（圖6）中，礦區樣品都落入VAG區域內，即火山島弧花崗巖區.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域內，顯示出島弧花崗巖的特征.綜合前述源區地球化學特征，認為白音諾爾礦區花崗質巖石可能形成于俯沖-消減作用有關的活動大陸邊緣環境，類似于島弧環境的產物.

圖6 白音諾爾鉛鋅礦成礦花崗質巖石的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］，成礦作用發生在三疊紀，與區域內駱駝場巖體的年齡（229±2.5 Ma）［16］、林西地區龍頭山巖體的年齡（241±3.2 Ma）［17］較為接近，同屬于三疊紀構造巖漿活動的產物.研究區古生代至中生代經歷了兩期大地構造演化，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太平洋或陸內伸展構造體制，兩期構造演化均伴隨著強烈的火山活動和花崗巖類侵入［17］.成礦作用發生的三疊紀時期，研究區正處于造山后的伸展拉張環境，在張性狀態下，來自深部軟流圈的地幔物質上涌并伴隨巖漿底侵作用，促使基性下地殼加熱，從而引發了地殼物質的熔融，最終形成礦區成礦巖體.

5 結論

（1）礦區內花崗質巖石的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，輕重稀土分餾較強烈，富集大離子親石元素（LILE），相對虧損高場強元素（HFSE）.

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

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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.編輯：李蘭英.

中國地質調查局項目“東北基礎地質綜合調查與片區總結”（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”（編號12120114021101）.

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