內蒙古霍各乞Cu-Pb-Zn礦床的剪切帶與巖性控礦特征及意義*

鐘日晨　李文博　陳衍景　皮橋輝

1.北京科技大學土木與環(huán)境工程學院，北京　1000832.北京大學造山帶與地殼演化教育部重點實驗室，北京　1008713.桂林理工大學地球科學學院，桂林　5410041.

霍各乞(又稱“獲各琦”)大型Cu-Pb-Zn多金屬礦床位于內蒙古西部烏拉特后旗境內，是狼山-渣爾泰山成礦帶的典型礦床，為華北北緣重要的銅資源產(chǎn)地。目前對該礦成因還存有爭論，多數(shù)研究者認為該礦為中元古代噴流沉積礦床(余金杰等，1993；耿明山，1997；金章東等，1997；費紅彩等，2004；彭潤民等，2006,2007)，其依據(jù)主要為礦床的宏觀特征，如礦體呈層狀、圍巖巖性對礦化類型有明顯控制作用、礦石具紋層狀、條帶狀組構，礦區(qū)可見富重晶石、電氣石層位等。此外，賦礦的變質沉積巖中偶見基性變質火山巖夾層，其出現(xiàn)被認為有利于噴流沉積成礦系統(tǒng)的發(fā)育(黃崇軻等，2001；彭潤民等，2007)。然而，部分學者發(fā)現(xiàn)圍巖構造變形對成礦有控制作用，提出該礦為受構造控制的后生熱液礦床(牛樹銀等,1991; 任愛軍等,1992; 楊福新,1998; 張明華和王春增,2002; Zhongetal.,2012)?；舾髌虻V床位于角閃巖相變質區(qū)，圍巖變質變形強烈。區(qū)分變質巖區(qū)內受變質改造的礦床(metamorphosed deposit)和變質熱液礦床(metamorphic deposit)是極為重要的基本問題，但又是礦床學研究的難題。區(qū)分二者的關鍵在于厘清成礦、區(qū)域變質、圍巖構造變形間的時序，而達成這一目的的最有效手段是對礦石組構和礦物組合系統(tǒng)的顯微觀察(Cartwright and Oliver,2000; Marshalletal.,2000)。本文基于顯微巖相學證據(jù)，結合熱力學模擬，系統(tǒng)提出了霍各乞礦化受剪切帶和圍巖巖性控制的后生熱液礦化模式。

1　區(qū)域地質

圖1　狼山地區(qū)區(qū)域地質圖(據(jù)彭潤民等，2007修改)Fig.1　Regional geological map of the Langshan district (after Peng et al.,2007)

霍各乞大型Cu-Pb-Zn礦床位于內蒙古西部狼山地區(qū)。該區(qū)為著名的Cu-Pb-Zn多金屬礦化帶，產(chǎn)出霍各乞、東升廟、炭窯口等大型-超大型Cu-Pb-Zn多金屬礦床，及十余個中型礦床(圖1)。狼山地區(qū)屬華北克拉通北緣西段，區(qū)內出露華北克拉通太古宙基底烏拉山群(翟裕生等，2008；圖1)，其上覆蓋中元古代狼山群，為一套經(jīng)歷綠片巖至角閃巖相變質的裂谷沉積(翟裕生等，2008；圖1)。古生代時該區(qū)除少量石炭-二疊紀海相沉積外，普遍缺沉積地層(圖1)。至侏羅-白堊紀，區(qū)內大量沉積陸相紅層砂礫巖，不整合覆蓋于下伏地層之上(圖1)。Darby and Ritts (2002)認為該套紅層砂礫巖為陸內造山帶環(huán)境的前陸盆地、山間盆地沉積。狼山地區(qū)出露的巖漿巖主要為晚古生代中酸性侵入巖，及少量元古代、早古生代、中生代巖體(圖1)。狼山地區(qū)構造活動強烈，普遍發(fā)育北東走向斷層(圖1)，及多條韌性剪切帶。楊福新(1998)在狼山地區(qū)識別出3條北東走向韌性剪切帶。每條韌性剪切帶延伸數(shù)十千米，寬數(shù)千米，剪切帶中的狼山群變質巖及晚古生代花崗巖變形強烈，形成糜棱巖、千糜巖，區(qū)內大型-超大型礦床均位于韌性剪切帶范圍內。

2　礦區(qū)地質

中元古代狼山群是霍各乞礦區(qū)內唯一出露的地層，也是直接賦礦圍巖，其巖性主要包括云母片巖、變質石英巖、碳質千枚巖、含透輝石、透閃石的大理巖及綠片巖等(圖2)，變質程度達到角閃巖相(約600～650℃)。礦區(qū)內出露的巖漿巖包括中元古代角閃巖和晚古生代花崗巖、閃長巖(圖2)。

圖2　霍各乞礦區(qū)地質圖及圍巖片理走向(據(jù)黃崇軻等，2001；張明華和王春增，2002繪制)Fig.2　Geologyof the Huogeqi deposit,also showing the orientations of host rock foliations (modified after Huang et al.,2001; Zhang and Wang,2002)

霍各乞礦區(qū)處于一條寬約3km的大型區(qū)域性剪切帶之內，該剪切帶整體走向50°～60°，沿霍各乞至那仁寶力格一線斷續(xù)出露，產(chǎn)狀陡立(黃崇軻等，2001)。礦區(qū)內狼山群普遍遭受糜棱巖化，呈現(xiàn)出“紋層狀”外觀，糜棱巖片理一致南傾(王春增等，1996)。張明華和王春增(2002)指出礦區(qū)內圍巖片理多數(shù)為糜棱巖片理，并對片理走向進行填圖，勾勒出了礦區(qū)內剪切帶的產(chǎn)狀(圖2)。礦區(qū)內剪切帶順沉積層理發(fā)育(順層韌性剪切帶)，其產(chǎn)狀與地層界線大體一致(張明華和王春增，2002)。

霍各乞是以Cu為主的大型Cu-Pb-Zn多金屬礦床，礦石礦物主要包括黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦和黃鐵礦。此外含有少量的毒砂、紅銻鎳礦、硫銻鈷礦、硫銻鐵礦、自然鉍等。該礦Cu金屬量71.73萬噸，平均品位1.35%；Pb 97.32萬噸，品位1.49%，Zn 78.16萬噸，品位1.46%(黃崇軻等，2001)。此外，狼山群中部分鐵建造被作為一小型鐵礦開采。Cu-Pb-Zn礦體多呈板狀、似層狀產(chǎn)出(圖3、圖4a)，少數(shù)呈透鏡狀、分枝狀、脈狀(圖3、圖4b；黃崇軻等，2001)。礦體集中分布于三個礦帶(圖2)，其中1號礦帶最具代表性和經(jīng)濟價值。該礦帶東西走向，長約1.5km(圖2)，其中礦體大致彼此平行，全部向南陡傾，傾角65°～80°(內蒙古巴盟嶺原地質礦產(chǎn)勘查有限責任公司,2002*內蒙古巴盟嶺原地質礦產(chǎn)勘查有限責任公司.2002.內蒙古自治區(qū)烏拉特后旗霍各乞及外圍銅多金屬礦普查地質報告)，在剖面圖上呈現(xiàn)為舒緩的Z字形(圖3)。本次研究樣品采自1號礦帶，地理坐標41.2705°N，106.6668°E。

礦體具有較為明顯的巖控特征，礦化類型與圍巖巖性關系密切。由底板至頂板，賦礦圍巖依次為碳質千枚巖、石英巖夾云母片巖、富含透輝石的大理巖、石英巖夾云母片巖。其中石英巖、云母片巖層位主要賦存Cu礦體(圖4c-e)，而碳質千枚巖為Pb-Zn礦體的主要賦礦層位(圖4g)。盡管多數(shù)礦體受圍巖巖性控制，但局部可見同一礦體穿過不同巖性層(有色內蒙古地勘局第1隊,1992*有色內蒙古地勘局第1隊.1992.內蒙古烏拉特后旗霍各乞銅多金屬礦區(qū)1號礦床3～16線(1630米標高以上)勘探地質報告)。

3　剪切帶控礦特征

Cu礦體多賦存于糜棱巖化的石英巖中，圍巖石英定向拉長且發(fā)生動態(tài)重結晶，邊緣細?；?圖4c)。黃銅礦等硫化物多平行于糜棱巖組構分布(圖4c,d)， 但局部交代溶蝕圍巖中韌性變形的石英顆粒(如圖4c、d右下角黃銅礦顆粒)。常見黃銅礦細脈切穿圍巖糜棱巖組構，且細脈兩側圍巖向不同方向彎折，呈拖曳構造(圖4e)。黃銅礦整體平行、但又局部切穿糜棱巖組構(圖4c-e)，表明Cu礦化受剪切帶控制，但礦化發(fā)生于剪切變形的晚期，滯后于圍巖韌性變形。含礦裂隙的拖曳構造也表明含礦構造形成于剪切應力之下(圖4e)。含礦構造兼具脆性(含礦細脈的存在表明圍巖發(fā)生破裂；圖4e)和韌性變形(拖曳構造表明細脈兩側圍巖石英發(fā)生塑性變形；圖4e)的特征，表明成礦事件發(fā)生于脆韌性轉換帶深度，其溫壓范圍相當于綠片巖相變質條件，此類現(xiàn)象在剪切帶控制的熱液礦床中非常常見(McCuaig and Kerrich,1998; Sibsonetal.,1988)。含礦細脈中可見熱液石英伴隨硫化物沉淀(圖4e)，表明硫化物是從熱液流體中沉淀出的。在流體通量較大，含礦空間較大處，可形成石英脈型礦體(圖4b)。如前文所述，圍巖峰期變質條件達到角閃巖相，石英巖發(fā)生韌性變形；而成礦過程發(fā)生于綠片巖相溫壓條件，成礦期構造具有脆韌性變形特征，這也表明成礦發(fā)生圍巖抬升降溫、退變質階段。

圖3　霍各乞1號礦帶剖面圖(據(jù)西部礦業(yè),私人通訊提供資料繪制)Fig.3　Cross section of the No.1 ore belt of the Huogeqi deposit

在糜棱巖化的石榴石黑云母片巖中，石榴石(峰期變質礦物)變斑晶呈眼球狀，其中的石英包體呈S型排列(圖4f)，表明石榴石變斑晶的生長同步于圍巖剪切變形。硫化物及熱液脈石礦物沿糜棱巖片理方向沉淀，且局部交代溶蝕石榴石變斑晶(圖4f)，表明礦化受剪切帶控制，但晚于圍巖峰期變質。

Pb-Zn礦體主要賦存于碳質千枚巖。圍巖遭受剪切變形，絹云母、石英細?；⒍ㄏ蚺帕校纬商假|千糜巖(圖4g)。碳質千糜巖富含絹云母等片狀礦物，在剪切變形晚期優(yōu)先沿片理方向破裂并沉淀硫化物及熱液脈石礦物，形成紋層狀礦石(圖4g)。相比于圍巖中強烈變形的絹云母和石英，熱液脈石礦物和硫化物變形微弱，僅見部分石英波狀消光，表明熱液成礦過程發(fā)生于圍巖剪切變形的晚期，熱液礦物沉淀之后僅遭受了微弱的遞進剪切變形。

綜上所述，成礦受剪切帶控制，但發(fā)生于圍巖剪切變形的晚期，滯后于圍巖的峰期變質和韌性變形。當圍巖由深部韌性域(相當于角閃巖相溫壓范圍)抬升至脆韌性轉換帶(相當于綠片巖相溫壓范圍)深度時，在剪切應力下發(fā)生脆韌性破裂，成礦流體注入這些微裂隙中成礦。伴隨硫化物沉淀的熱液脈石礦物包括錳鋁榴石、綠色透閃石、綠簾石、綠泥石、鐵滑石、黑云母、白云母、水黑云母、磷灰石、石英、方解石等(圖4h)。該礦物組合與變質巖中低綠片巖相(約300～500℃，2～4kbar)礦物組合相一致(Miyashiro,1994)。利用綠泥石溫度計和閃鋅礦壓力計計算礦化溫度為334～420℃，平均362±26℃(1σ，n=9)，壓力3.4～3.9kbar(Zhongetal.,2012,2013)。流體包裹體顯微測溫結果顯示成礦溫度為310～370℃(利用兩種包裹體等容線相交)或364±41℃(1σ，n=57，利用水溶液包裹體壓力校正)，成礦深度10～12km(Zhongetal.,2013)。上述成礦溫壓條件均與低綠片巖相溫壓條件和地殼深度一致，低于圍巖峰期變質，進一步證明礦化發(fā)生于圍巖退變質抬升階段。

宏觀上，礦體多呈似層狀、條帶狀(圖4a)，其“層面”實際多為糜棱巖的片理面，而非沉積層理。井下礦體可見剝露出的片理面，其上可見擦痕、階步等指示剪切變形的構造，而硫化物則平行于這些片理面產(chǎn)出，表明成礦過程受圍巖剪切變形控制(圖4a)。對圍巖片理面走向的填圖也顯示礦體的空間分布與剪切帶產(chǎn)狀協(xié)調(圖2)，且礦體與剪切帶產(chǎn)狀一致，都向南陡傾。在礦體南側存在一條與礦體和剪切帶產(chǎn)狀相同的脆性破碎帶(圖3)，表明圍巖在由深部抬升至淺部的過程中一直伴隨著剪切帶活動，使脆性剪切變形疊加在韌性剪切變形之上。

(a)-井下礦體露頭，可見階步；(b)-石英脈型礦體；(c)-賦存于糜棱巖化石英巖的Cu礦石，正交偏光；(d)與圖4c同一視域，反射光；(e)-石英-硫化物細脈切穿圍巖糜棱巖組構,細脈兩側呈拖曳構造，正交偏光；(f)-發(fā)生剪切變形石榴石黑云母片巖中，硫化物平行于糜棱巖片理方向沉淀并溶蝕交代石榴石變斑晶，單偏光；(g)-賦存于碳質千糜巖中的紋層狀Pb-Zn礦石，硫化物沿剪切片理沉淀，單偏光；(h)-透閃石、綠簾石、綠泥石與硫化物共生，可見綠簾石-綠泥石-硫化物組合交代透閃石-硫化物組合，電子背散射圖像
Fig.4Ore fabrics of the Huogeqi deposits
(a)-outcrop of banded orebody; (b)-vein-type ore; (c)-mylonite-hosted Cu ore (+); (d)-the same filed of view as for Fig.4c,but in reflected light; (e)-a quartz-sulfide veinlet cut cross mylonite fabrics of the host rock,showing dragging structure (+); (f)-sulfides were precipitated along mylonite foliation of a shear-deformed garnet biotite schist,and locally replace garnet porphyroblasts (-); (g)-a carbonic shale-hosted Pb-Zn ore.The carbonic shale was mylonitized and sulfides were precipitated parallel to the mylonite foliation (-); (h)-tremolite was replaced by epidote-chlorite assemblages,and all these minerals are coeval with sulfide (backscatter electron image)

4　巖性控礦特征

霍各乞礦床具有較為明顯的巖性控礦特征，Cu礦體主要賦存于變質石英巖、云母片巖層位，而Pb-Zn礦體主要賦存于碳質千枚巖中。礦體的巖控特征曾被認為是霍各乞礦床同生沉積的證據(jù)之一，但該現(xiàn)象亦可通過圍巖化學性質的差異和Cu與Pb-Zn在流體中不同的行為加以解釋。

4.1　熱力學模擬

為定量驗證圍巖化學性質對于成礦的控制作用，我們利用HCh軟件(Bastrakov,1999)對霍各乞礦床的成礦過程進行熱力學模擬。HCh軟件采用最小自由能方法，可以在廣大溫壓范圍內(0～1000℃、0～5kbar)計算復雜多相體系的相平衡，特別適用于水巖平衡的計算。模擬采用HCh軟件內置的Unitherm熱力學數(shù)據(jù)庫，并將新近發(fā)表的金屬絡合物熱力學數(shù)據(jù)(Akinfiev and Zotov,2010)整合其中。

如圖5a所示，我們模擬霍各乞礦區(qū)的圍巖層序建立巖石柱子，底部為碳質千枚巖，上部為石英二云母片巖(化學性質穩(wěn)定，模擬變質石英巖和云母片巖層位)夾一層磁鐵石英巖(模擬富鐵層位，如鐵建造和富透輝石層)。初始成礦流體為與石英二云母片巖平衡的硫化物飽和溶液(設定流體含4.5% NaCl，與霍各乞成礦流體鹽度接近；Zhongetal.,2013)。當硫化物飽和時，初始成礦流體中含2.6×10-6Cu、0.9×10-6Zn、1.4×10-6Pb。為限定體系自由度，初始成礦流體受黃鐵礦-磁黃鐵礦-磁鐵礦三相點控制，但實際自然界成礦體系中H2S(aq)活度通常高于此三相點，因此上述體Cu、Pb、Zn溶解度實際代表了自然界成礦流體的金屬含量下限。令初始含礦流體從下至上流過巖石柱子，并不斷降溫。含礦流體流經(jīng)巖石柱子時，由于流體降溫和水巖反應，硫化物會不斷從流體中沉淀成礦。

模擬初始階段，當初始含礦流體流入碳質千枚巖層位時，流體被圍巖中的石墨還原，引發(fā)兩個重要變化：首先是流體氧逸度顯著降低(logfO2降低約3.5個單位)，其次是流體中部分的氧化性硫轉變?yōu)檫€原性硫，導致H2S活度升高(logaH2S升高約0.3個單位)。模擬顯示Cu、Pb、Zn在流體中都是以硫氫化合物為主要存在形式，因而流體的還原性硫(包括S2-、HS-和H2S(aq))含量對于礦物搬運具有重要意義(圖5b)。

對Cu而言，其主要存在形式為CuHS(aq)，控制其溶解度反應為：

CuFeS2(黃銅礦)+0.5H2O=CuHS(aq)+

FeS(磁黃鐵礦)+0.25O2(g)，

其溶解度受流體氧逸度控制，氧逸度降低將導致Cu溶解度顯著升高。對Pb和Zn而言，其在流體中主要以Pb(HS)2(aq)和Zn(HS)2(aq)形式存在，控制其溶解度的反應為：

PbS(方鉛礦)+H2S(aq)=Pb(HS)2(aq)

和ZnS(方鉛礦)+H2S(aq)=Zn(HS)2(aq)。

從反應方程看，流體氧逸度變化對其溶解度無直接影響，僅能通過改變流體中H2S(aq)活度間接影響Pb、Zn溶解度。由于流體氧逸度變化的幅度遠大于H2S活度變化，水巖反應所導致的Cu溶解度提升遠比Pb、Zn溶解度提升顯著。因此，初始的Cu、Pb、Zn飽和含礦流體與碳質千枚巖水巖反應的最終結果是使流體轉化為Cu強烈不飽和，而Pb、Zn微弱不飽和的還原性流體。

由于流體Cu、Pb、Zn不飽和，流體流經(jīng)碳質千枚巖的初期沒有發(fā)生礦化，僅有磁黃鐵礦的沉淀(圖5b,c)。隨著流體溫度降低和還原性硫含量逐漸降低，Pb、Zn很快達到飽和，閃鋅礦、方鉛礦沉淀(圖5c)。但是由于流體中Cu高度不飽和，在流經(jīng)碳質千枚巖層位始終無Cu礦化，形成Pb-Zn礦石(圖5c)。

圖5　霍各乞礦床水巖反應熱力學模擬，計算壓力3kbar(a)-水巖反應模型，初始含礦流體由碳質千枚巖、石英二云母片巖和磁鐵石英巖構成的地層柱子，溫度逐漸降溫；(b)-流體中還原性硫含量和不同巖性層中磁黃鐵礦沉淀量；(c)-礦石礦物在不同巖性層中沉淀量Fig.5　Thermodynamic modeling the interaction between ore-fluids and host rocks under 3kbar(a)-sequence of rock types used for water-rock interaction modeling; (b)-concentration of reduced sulfur in ore-fluids and pyrrhotite deposited from the ore-fluid; (c)-ore minerals deposited from the ore-fluid

當流體流經(jīng)石英二云母片巖層位時，圍巖化學性質穩(wěn)定，無顯著的水巖反應發(fā)生。流體溫度繼續(xù)下降，Cu最終達到飽和，黃銅礦開始大量沉淀。與此同時少量閃鋅礦、方鉛礦繼續(xù)沉淀，形成以Cu為主的礦化層位(圖5c)。

當流體流經(jīng)磁鐵石英巖層位時，發(fā)生圍巖硫化作用，流體中還原性硫含量陡降(圖5b)，與此同時伴隨大量磁黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦沉淀，形成高品位礦石(圖5c)。

4.2　巖礦相學證據(jù)

熱力學模擬的結果顯示Pb-Zn礦體賦存于碳質千枚巖層位，Cu賦存于石英巖及云母片巖層位，而富鐵層位形成高品位礦石，這與霍各乞礦床的地質事實擬合較好。

礦區(qū)內狼山群中存在由磁鐵礦和菱鐵礦構成的鐵建造。部分鐵建造強烈剪切變形，磁鐵礦變斑晶呈眼球狀且定向排列，基質由細?；摹⒍ㄏ蚺帕械牧忤F礦構成。伴隨剪切變形發(fā)生同構造流體活動，形成平行于剪切方向的熱液脈(圖6a)。熱液脈附近，鐵建造發(fā)生蝕變，基質菱鐵礦重結晶(圖6a)，磁鐵礦變斑晶部分或全部被黃鐵礦、磁黃鐵礦交代(圖6b)；遠離熱液脈的部分則未發(fā)生蝕變，仍由磁鐵礦變斑晶和細粒菱鐵礦基質構成(圖6b)。這表明同構造流體流經(jīng)富鐵圍巖時流體中的S與圍巖中的Fe反應，生成磁黃鐵礦、黃鐵礦，發(fā)生圍巖硫化蝕變，這與熱力學模擬結果相吻合(圖5b)。

熱力學模擬結果顯示Cu、Pb、Zn在流體中以硫氫化合物形式搬運，富鐵圍巖的硫化作用會導致流體中S含量的降低，引發(fā)閃鋅礦等硫化物沉淀。在由互層的透輝石(富鐵礦物)與石英構成的圍巖中，硫化物優(yōu)先在透輝石晶體的微裂隙或晶間沉淀，而在以石英為主的圍巖中礦化微弱(圖6c，d)，宏觀上形成條紋狀礦石。上述現(xiàn)象說明富鐵圍巖確為礦化的有利圍巖，與熱力學模擬結果一致。值得注意的是圖6c，d所示圍巖中石英定向排列，且石英晶體長軸與石英排列方向呈一定角度，顯示出糜棱巖的S-C組構(圖6d)。這表明圍巖經(jīng)歷了剪切變形和片理置換，其中的“層”早已不是原生的沉積層理。

圖6　霍各乞礦床富鐵圍巖控礦特征(a)-發(fā)生剪切變形的鐵礦石，由眼球狀磁鐵礦變斑晶和菱鐵礦基質構成，平行于剪切方向發(fā)育同構造熱液脈.靠近熱液脈的鐵礦石發(fā)生蝕變，菱鐵礦晶體重結晶加粗；遠離熱液脈的鐵礦石未蝕變，由細粒菱鐵礦和磁鐵礦變斑晶構成(正交偏光)；(b)-蝕變帶中磁鐵礦變斑晶被黃鐵礦、磁黃鐵礦交代，而未蝕變部分仍未磁鐵礦變斑晶 (反射光，圖6a矩形區(qū)域放大)；(c)-在透輝石、石英互層的圍巖中，硫化物優(yōu)先在富鐵的透輝石層中沉淀，透射光；(d)與圖6c同一視域，注意圍巖石英定向排列，構成S-C組構，正交偏光Fig.6　Role of iron-rich host rock in mineralization(a)-a hydrothermal vein was developed parallel to mylonite foliation of a mylonitized iron ore.Iron ore adjacent to the vein was altered (crossed polars); (b)-the magnetite porphyroblasts were totally or partly replaced by pyrite or pyrrhotites (magnification of the box area in Fig.6a,reflected light); (c)-in a host rock composed of interlayered diopside and quartz,sulfides were preferentially deposited in diopside-domains of the host rock (plane-polarized light); (d)-the same filed of view as for Fig.6c,but in crossed polars

熱力學模擬結果顯示，流體冷卻是導致硫化物沉淀的主要機制之一，這與礦相學觀察一致。在礦石中常見透閃石等相對高溫的熱液礦物被綠泥石-綠簾石或綠泥石-白云母等相對低溫的熱液礦物組合交代，且二者都與硫化物共生(圖4g)。這表明硫化物沉淀過程伴隨著流體溫度的降低，流體冷卻是礦質沉淀的機制之一。

熱力學模擬及巖礦相學觀察說明后生含礦流體與圍巖的水巖反應可以形成具有層控、巖控特征的后生熱液礦床，而層控、巖控特征也未必是同生沉積成礦的鐵證。此外，礦區(qū)內剪切帶順沉積層理和巖性界線發(fā)育(張明華和王春增，2002)，也導致了礦體的層控特征。

5　討論與結論

5.1　變質流體形成Cu-Pb-Zn礦化的可能性

區(qū)域變質流體被多數(shù)學者認為是造山型金礦的成礦流體，但對于其是否可以形成賤金屬(Cu、Pb、Zn)礦床，許多學者持懷疑態(tài)度。部分學者認為賤金屬在成礦流體中主要以氯化合物形式搬運，而變質流體的低鹽度特征決定了它搬運賤金屬的能力非常有限(Cartwright and Oliver,2000; Phillips and Powell,2010)。相反，Au主要以硫氫化合物的形式存在，在富含還原性硫的變質流體中可以大量溶解(Phillips and Evans,2004; Goldfarbetal.,2005)。然而，新近的實驗地球化學工作表明Cu等賤金屬的硫氫化合物在高溫下具有很好的穩(wěn)定性(Etschmannetal.,2010)，暗示賤金屬同樣具有以硫氫化合物搬運的潛力。我們利用新近發(fā)表的熱力學數(shù)據(jù)進行熱力學模擬，表明在霍各乞成礦條件下Cu、Pb、Zn主要以硫氫化合物搬運，而非氯絡合物(與Au類似)，因此變質流體的低鹽度特征不成為其搬運賤金屬的障礙。這暗示通過區(qū)域變質脫水有可能形成具有經(jīng)濟價值的Cu-Pb-Zn礦床。我們對區(qū)域變質過程中金屬的萃取過程進行了更為具體的熱力學模擬，結果將另文發(fā)表。

除霍各乞外，國內外大量的礦床典例研究已經(jīng)揭示了變質熱液Cu-Pb-Zn礦床的存在，部分學者稱其為造山型礦床(陳衍景,2006; Bierleinetal.,2009; Pirajno,2009)，如美國Coeur d’Alene Ag-Pb-Zn-Cu-Au礦(Leachetal.,1988)， 挪威Kautokein綠巖帶中的Au-Cu礦(Ettneretal.,1993)，澳大利亞Cobar盆地中的CSA Cu-Pb-Zn礦(Giles and Marshall,2004)和 Elura Ag-Pb-Zn礦(De Roo,1989)，納米比亞Omitiomire Cu礦(未發(fā)表，具體資料見http://www.interbasemetals.com)；國內的鐵爐坪Ag-Pb礦(Chenetal.,2004)，白乃廟Cu-Au礦(李文博等，2007，2008)，鐵木爾特Pb-Zn-Cu礦(Zhangetal.,2012),烏拉斯溝Cu礦等(Zhengetal.,2012)。上述礦床具有和造山型金礦類似的礦床地質和成礦流體特征，表明變質熱液確實是具有Cu-Pb-Zn礦化潛力的。

5.2　霍各乞Cu-Pb-Zn礦化模式

狼山地區(qū)經(jīng)歷角閃巖相區(qū)域變質之時，區(qū)內發(fā)育韌性剪切帶。流體包裹體工作顯示霍各乞成礦流體具有中溫、低鹽度、富CH4特征，為深源變質流體與碳質千枚巖水巖反應的產(chǎn)物(Zhongetal.,2013)。含礦變質流體沿韌性剪切帶向地殼淺部運移，當流體運移至脆韌性轉換帶深度(10～12km)時，由于流體冷卻與H2S活度降低，礦質在脆韌性剪切裂隙中沉淀成礦。礦化發(fā)生于圍巖退變質抬升階段，其溫壓條件與低綠片巖相變質相當。在碳質千枚巖層位，流體還原性較強，Cu強烈不飽和，發(fā)生Pb-Zn礦化；而在石英巖和云母片巖層位，Cu由于流體冷卻而大量沉淀，形成Cu礦石；在富鐵層位，發(fā)生圍巖硫化作用，流體中的H2S含量大幅度降低，促使金屬大量沉淀，形成富礦石。

霍各乞Cu-Pb-Zn為后生熱液礦化，但是否有可能在圍巖沉積成巖過程中發(fā)生了Cu-Pb-Zn同生礦化，而后區(qū)域變質過程中Cu-Pb-Zn再活化形成新礦體呢？如前文所述，Cu-Pb-Zn礦化發(fā)生于圍巖退變質抬升階段，此階段圍巖不可能產(chǎn)生變質流體，因此霍各乞的Cu-Pb-Zn礦化不太可能是成礦物質原地再活化遷移的產(chǎn)物。然而，在深部的變質流體源區(qū)很有可能發(fā)生了同生沉積期Cu、Pb、Zn預富集，而后在區(qū)域變質過程中成礦物質的再次活化遷移，在地殼淺部重新富集成礦。前人(李兆龍等，1986；余金杰等，1993)對霍各乞礦床硫化物的鉛同位素研究表明其虧損放射性成因鉛，具有元古代的兩階段鉛模式年齡，表明成礦物質最初很可能來自元古代的同生沉積預富集。此外，礦區(qū)內存在同生Fe礦化，形成狼山群中的鐵建造。伴隨這次同生Fe礦化，可能存在海底熱液活動，形成了礦區(qū)內含電氣石、重晶石、硅質巖層位。

致謝巴彥淖爾西部銅業(yè)有限公司支持野外考察并提供部分圖件，楊永飛、曾亮博士，霍洪亮、岳德臣、鐘世杰工程師協(xié)助了野外工作；研究工作得到了魏春景、肖文交、劉樹文、宋述光、許成、祝新友等老師的指點；電子探針測試得到舒桂明老師幫助、激光拉曼測試得到任景秋老師幫助；在此一并表示感謝！

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