內(nèi)蒙古白音諾爾鉛鋅礦鉛同位素研究

江思宏，聶鳳軍，白大明，牛樹銀，王寶德，劉翼飛，劉 妍

（1.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所國土資源部成礦作用與資源評價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100037；2.石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院資源學(xué)院，河北石家莊050031）

0 引言

白音諾爾鉛鋅礦是中國北方地區(qū)的一個(gè)大型鉛鋅礦床，發(fā)現(xiàn)于1970年，1971—1989年分別由內(nèi)蒙古自治區(qū)區(qū)調(diào)二隊(duì)及內(nèi)蒙古自治區(qū)第三地質(zhì)大隊(duì)二分隊(duì)進(jìn)行普查，于1989年底提交了詳細(xì)普查報(bào)告，探明礦石儲量3 272.87×104t，鉛金屬量66.08× 104t，鋅金屬量177.94×104t，銀金屬量1 026.33 t［1］。隨后，前人對該礦陸續(xù)開展了大量研究工作［2－7］，取得了許多成果。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為該礦屬于典型的矽卡巖型礦床［3－4，7］，成礦時(shí)代為燕山期；只有少數(shù)學(xué)者認(rèn)為是噴流沉積型，其主成礦時(shí)代為二疊紀(jì)，并有燕山期成礦作用的疊加［5］。而筆者對礦區(qū)內(nèi)與成礦有關(guān)的花崗閃長（斑）巖的鋯石LA－MC－ICPMS測年結(jié)果表明，其形成年齡為（244.5±0.9）Ma（加權(quán)均方偏差值為0.85）［7］，這表明白音諾爾鉛鋅礦的成礦時(shí)代為印支早期。為了進(jìn)一步查明成礦物質(zhì)來源，筆者對礦區(qū)內(nèi)礦石中的硫化物與圍巖（大理巖、花崗閃長（斑）巖、安山玢巖脈和石英斑巖）以及礦區(qū)外圍的黑云母正長花崗巖開展了鉛同位素示蹤研究。

1 區(qū)域地質(zhì)與礦床地質(zhì)概況

白音諾爾大型鉛鋅礦床地處天山—蒙古—興安造山帶東部、大興安嶺中南段巴林左旗的北部，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［2－4］。礦區(qū)及外圍地層走向北東，受北東向斷裂與褶皺控制。礦區(qū)北部產(chǎn)出有白音烏拉火山機(jī)構(gòu)，西部和東部均為晚侏羅世陸相火山巖盆地。礦區(qū)內(nèi)侵入巖發(fā)育，主要有花崗閃長（斑）巖小巖株、巖脈、石英正長斑巖小巖株、安山玢巖脈和石英斑巖脈（圖1）。其中花崗閃長（斑）巖和石英正長斑巖形成時(shí)間較早，被后期貫入的安山玢巖脈和石英斑巖脈所穿切。另外，在礦區(qū)東北部出露一個(gè)面積達(dá)數(shù)百平方千米的黑云母正長花崗巖基。鉛鋅礦體主要沿二疊系黃崗梁組碳酸鹽巖與花崗閃長（斑）巖的接觸帶產(chǎn)出，少量沿碳酸鹽巖與石英正長斑巖接觸帶產(chǎn)出，并多賦存于背斜兩翼的層間滑脫帶和褶曲頂部虛脫帶內(nèi)。

白音諾爾鉛鋅礦區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)工業(yè)礦體162個(gè)，其總體特征可概述為礦體數(shù)量多、形態(tài)復(fù)雜、產(chǎn)狀及厚度和品位變化大、礦體成群（或帶）分布。以礦區(qū)中心地帶北東向褶皺軸為界，可將該礦床劃分為南、北兩個(gè)礦帶（圖1），其中南礦帶有礦體54個(gè)，主要礦體有1、2、3號及3－4號等；北礦帶有礦體108個(gè)，主要礦體有4－8號，17、18、19號及19－4號等。單個(gè)礦體大多在層間破碎帶的矽卡巖內(nèi)呈透鏡狀、鞍狀和脈狀產(chǎn)出，多個(gè)礦體構(gòu)成層面近于協(xié)調(diào)或斜交的似層狀礦體。一般來講，礦體大多在矽卡巖中產(chǎn)出，走向一般為20°～40°，傾向南東或北西，傾角一般約60°，長度為100～450m，延深約250m，最大傾斜延深大于400m。礦體厚度一般為3～10m。

該礦區(qū)內(nèi)矽卡巖大多沿花崗閃長（斑）巖與下二疊統(tǒng)大理巖或結(jié)晶灰?guī)r接觸帶分布，部分沿石英正長斑巖、石英斑巖與大理巖接觸帶產(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［3］。外矽卡巖帶相對較為發(fā)育，矽卡巖類型有輝石矽卡巖、石榴石矽卡巖、石榴石－輝石矽卡巖和輝石－石榴石矽卡巖，其中礦床西部以石榴石矽卡巖為主，東部則主要是輝石矽卡巖。從巖體到大理巖，變質(zhì)交代巖具有明顯的分帶，它們分別為透輝石－石榴石矽卡巖→石榴石－透輝石矽卡巖→透輝石矽卡巖（含退化蝕變礦物）→大理巖，其中透輝石矽卡巖和石榴石－透輝石矽卡巖是鉛－鋅礦體的直接容礦圍巖［3］。

礦石中的金屬礦物以閃鋅礦、方鉛礦、磁黃鐵礦和黃銅礦為主，其次是黃鐵礦、毒砂和磁鐵礦。綜合研究結(jié)果表明，白音諾爾鉛鋅礦床的早期成礦作用與花崗閃長（斑）巖侵位活動(dòng)有關(guān)，沿花崗閃長（斑）巖體和大理巖接觸帶形成矽卡巖型鉛－鋅礦體；晚期成礦作用與石英正長斑巖侵位活動(dòng)有關(guān)，沿石英正長斑巖體和大理巖接觸帶也形成矽卡巖型鉛鋅礦體［3］。每期成礦作用大致有3個(gè)不同的成礦階段：①矽卡巖階段，形成鈣鋁－鈣鐵餾石和透輝石－次透輝石－鈣鐵輝石－錳鈣輝石等矽卡巖礦物組合；②石英－硫化物階段，是鉛鋅的主要成礦階段，據(jù)礦物先后順序分成3個(gè)亞階段，分別為早期方鉛礦－閃鋅礦亞階段、閃鋅礦－方鉛礦－黃銅礦亞階段和晚期方鉛礦－閃鋅礦亞階段；③硫化物－硫鹽階段，鉛鋅礦化微弱，是銀的主要成礦階段［3］。

圖1 白音諾爾鉛鋅礦床地質(zhì)簡圖Fig.1 Simplified Geological Map of Baiyinnuoer Pb－Zn Deposit

2 樣品采集與分析方法

2.1 樣品采集

本次研究采集了礦區(qū)內(nèi)及外圍的主要巖體和地層樣品以及礦區(qū)內(nèi)的礦石樣品，所有樣品的采樣位置見表1。對于巖石樣品，盡量采集相對比較新鮮、蝕變較弱的巖石。

2.2 樣品分析方法

巖石樣品的U、Th、Pb含量分析采用ICP－MS，分析測試工作在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心完成。測試精度：相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于10%。

Pb同位素分析也是在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心完成的。對于巖體和地層樣品，進(jìn)行全巖鉛同位素分析；對于礦石樣品，挑選出單礦物（硫化物）進(jìn)行鉛同位素分析。Pb同位素分析流程詳見文獻(xiàn)［9］。

3 分析結(jié)果

該礦區(qū)礦石中13件金屬硫化物（閃鋅礦、毒砂、方鉛礦）的N（206Pb）／N（204Pb）為18.266～18.372，平均值18.296，N（207Pb）／N（204Pb）為15.501～15.579，平均值15.536，N（208Pb）／N（204Pb）為38.016～38.339，平均值38.138（表1）。

3件黑云母正長花崗巖樣品的N（206Pb）／N（204Pb）為18.622～18.957，平均值18.828；N（207Pb）／N（204Pb）為15.548～15.558，平均值15.552；N（208Pb）／N（204Pb）為38.421～38.730，平均值38.619（表1）。7件花崗閃長（斑）巖樣品的N（206Pb）／N（204Pb）為18.307～18.450，平均值18.363；N（207Pb）／N（204Pb）為15.505～15.530，平均值15.515；N（208Pb）／N（204Pb）為38.071～38.200，平均值38.131（表1）。3件大理巖的N（206Pb）／N（204Pb）為18.283～18.355，平均值18.322；N（207Pb）／N（204Pb）為15.515～15.542，平均值15.525；N（208Pb）／N（204Pb）值為38.050～38.156，平均值38.094（表1）。1件石英斑巖和1件安山玢巖的N（206Pb）／N（204Pb）分別為18.504和18.288；N（207Pb）／N（204Pb）分別為15.896和15.916，N（208Pb）／N（204Pb）分別為38.300和38.100（表1）。

4 討論

4.1 白音諾爾鉛鋅礦鉛同位素示蹤

從上述分析數(shù)據(jù)可以看出，黑云母正長花崗巖的放射性鉛含量較高，而礦石中硫化物的放射性鉛含量較低。

鋯石LA－MC－ICP－MS測年結(jié)果表明，礦區(qū)內(nèi)花崗閃長（斑）巖的形成年齡為（244.5±0.9）Ma，礦區(qū)外圍黑云母正長花崗巖和礦區(qū)內(nèi)石英斑巖的形成年齡分別為（134.8±1.2）Ma和（129.2±1.4）Ma，礦區(qū)內(nèi)安山玢巖的年齡約為135Ma［7］。為了探討礦石鉛的來源，對礦區(qū)內(nèi)的黑云母正長花崗巖、花崗閃長（斑）巖、石英斑巖、安山玢巖和大理巖利用分析的全巖Pb同位素組成和U、Th、Pb含量及形成年齡（分別取244Ma代表花崗閃長（斑）巖的形成年齡，130Ma代表黑云母正長花崗巖、石英斑巖和安山玢巖的形成年齡）計(jì)算這些巖石的初始Pb同位素比值（表1），并與礦石Pb同位素組成進(jìn)行對比。結(jié)果表明，在形成年齡為244Ma時(shí)，礦石中硫化物的鉛同位素投點(diǎn)非常靠近大理巖和花崗閃長（斑）巖（圖2），表明礦石鉛可能主要來自大理巖和花崗閃長（斑）巖。在形成年齡為130Ma時(shí)，礦石中硫化物的鉛同位素投點(diǎn)依然非?？拷蛘吲c大理巖和花崗閃長（斑）巖的投點(diǎn)幾乎在同一個(gè)范圍（圖3），而與黑云母正長花崗巖、石英斑巖和安山玢巖的投點(diǎn)范圍差別較大，進(jìn)一步表明礦石中的鉛不太可能來自后面這三類巖石，也進(jìn)一步佐證了成礦確實(shí)與花崗閃長（斑）巖和大理巖有關(guān)，屬于矽卡巖型礦床，與噴流沉積型和火山巖塊狀硫化物礦床有明顯的差別［10－11］。

圖2 在形成年齡為244Ma時(shí)白音諾爾鉛鋅礦N（207Pb）／N（204Pb）以及N（208Pb）／N（204Pb）與N（206Pb）／N（204Pb）的關(guān)系Fig.2 Diagrams of N（207Pb）／N（204Pb）Vs.N（206Pb）／N（204Pb），N（208Pb）／N（204Pb）Vs.N（206Pb）／N（204Pb）of Baiyinnuoer Pb－Zn Deposit When the Formation Age was 244Ma

4.2 區(qū)域鉛同位素特征

大興安嶺是中國16個(gè)重點(diǎn)成礦區(qū)帶之一，其中南段地區(qū)以銀多金屬礦床集中產(chǎn)出為特征，規(guī)模較大的有孟恩陶勒蓋、拜仁達(dá)壩、維拉斯托、白音查干、花敖包特、阿爾哈達(dá)、浩布高、白音諾爾、敖瑙達(dá)壩和大井等，礦床類型以熱液脈型為主［4，12－14］，其次是矽卡巖型［3－4，7，15］，其成礦時(shí)代主要為燕山期［15－17］，其次是印支期［7］。將本文新獲數(shù)據(jù)與前人在拜仁達(dá)壩、維拉斯托、大井、阿爾哈達(dá)和孟恩陶勒蓋礦床獲得的鉛同位素?cái)?shù)據(jù)［9，13，18－20］（表2、圖4）進(jìn)行對比可以看出，白音諾爾鉛鋅礦中的礦石鉛明顯變化范圍更小，相對也更為集中，這表明白音諾爾鉛鋅礦的鉛來源相對簡單，而拜仁達(dá)壩、維拉斯托、大井、阿爾哈達(dá)和孟恩陶勒蓋礦床的鉛同位素組成變化范圍較大，反映了其鉛的來源相對較為復(fù)雜。但是這些礦床的鉛同位素投點(diǎn)均呈線狀分布，表明這些礦床的礦石鉛均為混合鉛。從圖4還可以看出，盡管這些銀多金屬礦床的形成時(shí)代和礦床類型可能有所不同，但是它們的鉛同位素組成卻非常相似，其組成范圍多有重疊（表2、圖4），暗示這些礦床礦石鉛的來源也非常相似。這種區(qū)域礦石鉛同位素組成的高度相似性表明，本區(qū)可能存在一個(gè)富銀的基底巖石或地層，它為成礦提供了主要的物質(zhì)來源。

表2 大興安嶺中南段銀多金屬礦床礦石中硫化物的Pb同位素組成特征Tab.2 Pb Isotopic Compositions of the Sulfides from the Ores of the Ag－polymetallic Deposits Occurring in Central－southern Part of Da Hinggan Mountains

圖3 在形成年齡為130Ma時(shí)白音諾爾鉛鋅礦N（207Pb）／N（204Pb）以及N（208Pb）／N（204Pb）與N（206Pb）／N（204Pb）的關(guān)系Fig.3 Diagrams of N（207Pb）／N（204Pb）Vs.N（206Pb）／N（204Pb），N（208Pb）／N（204Pb）Vs.N（206Pb）／N（204Pb）of Baiyinnuoer Pb－Zn Deposit When the Formation Age was 130Ma

圖4 大興安嶺中南段地區(qū)主要鉛鋅銀多金屬礦床N（207Pb）／N（204Pb）以及N（208Pb）／N（204Pb）與N（206Pb）／N（204Pb）的關(guān)系Fig.4 Diagrams of N（207Pb）／N（204Pb）Vs.N（206Pb）／N（204Pb），N（208Pb）／N（204Pb）Vs.N（206Pb）／N（204Pb）of the Main Pb－Zn－Ag Polymetallic Deposits Occurring in Central－southern Part of Da Hinggan Mountains

5 結(jié)語

（1）白音諾爾鉛鋅礦床鉛同位素研究結(jié)果表明，礦石鉛組成與礦區(qū)內(nèi)的花崗閃長（斑）巖和大理巖接近，說明礦石鉛主要來自這兩類巖石，成礦也主要與其有關(guān)，而與黑云母正長花崗巖、石英斑巖和安山玢巖關(guān)系不大，也進(jìn)一步證明了白音諾爾鉛鋅礦床的成礦與花崗閃長（斑）巖和大理巖有關(guān)，屬于矽卡巖型礦床，與噴流沉積型和火山巖塊狀硫化物礦床有明顯的差別。

（2）區(qū)域?qū)Ρ妊芯堪l(fā)現(xiàn)，大興安嶺中南段地區(qū)銀多金屬礦床的鉛同位素組成相近，其組成范圍多有重疊，暗示這些礦床礦石鉛的來源也非常相似，可能說明本區(qū)存在一個(gè)富銀的基底巖石或地層，它為成礦提供了主要的物質(zhì)來源。

野外地質(zhì)工作得到了內(nèi)蒙古白音諾爾鉛鋅礦于峰副總經(jīng)理和魏良民工程師以及赤峰市國土資源局張躍副局長和傅國立科長的大力支持與協(xié)助，在此一并致謝。

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