內(nèi)蒙古白乃廟銅多金屬礦床成因問(wèn)題討論

趙澤霖，劉利雙，宋雪龍，黨智財(cái)，唐文龍，付 超

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院研究生院，北京 100037；2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 300170)

內(nèi)蒙古白乃廟銅多金屬礦床成因問(wèn)題討論

趙澤霖1，劉利雙1，宋雪龍1，黨智財(cái)1，唐文龍2，付 超2

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院研究生院，北京 100037；2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 300170)

文章綜合分析了白乃廟銅多金屬礦床的成礦地質(zhì)背景、礦床地質(zhì)特征，以及前人有關(guān)該礦床的年代學(xué)、成礦流體來(lái)源等多方面研究成果，并在此基礎(chǔ)上討論了該礦床的成因問(wèn)題。白乃廟銅多金屬礦床南北成礦帶具有不同的成因機(jī)制，其中南礦帶為幔源流體二次交代熱液礦床，北礦帶為斑巖型礦床。南礦化帶具有2個(gè)礦化期，即礦化發(fā)生在中元古代(1 144～1 354 Ma之間)和早古生代(420～450 Ma之間)，而北礦化帶的礦化發(fā)生在早古生代的加里東運(yùn)動(dòng)過(guò)程中。成礦物質(zhì)來(lái)源方面，南礦帶為幔源，而北礦帶以殼源重融為主。礦化過(guò)程方面，南礦帶初次礦化于中元古代的海相火山地層中，在加里東期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中發(fā)生綠片巖相變質(zhì)作用并被拼貼到華北板塊北緣，并在該期使原礦化元素受到第二次活化富集；北礦帶發(fā)育在加里東期弧構(gòu)造體制下形成的斑巖體內(nèi)，由巖體內(nèi)熱液循環(huán)而成斑巖型礦床。

白乃廟銅多金屬礦；成礦年代；流體來(lái)源；礦床成因；內(nèi)蒙古

0 引言

白乃廟銅多金屬礦床位于內(nèi)蒙古烏蘭察布市四子王旗轄區(qū)內(nèi)，該礦床是我國(guó)東北—內(nèi)蒙地區(qū)最早開(kāi)發(fā)的大型銅礦之一，也是該區(qū)少數(shù)大型銅礦之一[1]。對(duì)此礦床 40 余年的勘查與研究，取得了大量的地質(zhì)資料和研究成果。然而，對(duì)其礦床的成因卻有不同的觀點(diǎn)。概括來(lái)說(shuō)，目前對(duì)白乃廟銅金金屬礦床的成因有以下幾種觀點(diǎn)：①與海底火山作用有關(guān)的黃鐵礦型銅礦床；②與中酸性淺成侵入巖有關(guān)的斑巖型銅鉬礦床[2]；③海相火山沉積(變質(zhì))-熱液疊加(富集)復(fù)成因礦床[3]；④北礦帶屬斑巖型銅鉬礦床，南礦帶屬火山巖噴流型銅礦床[4]；⑤造山型銅礦[1]。可見(jiàn)此礦床的形成經(jīng)歷了復(fù)雜的成礦作用，其礦床成因難以達(dá)成一致意見(jiàn)，對(duì)礦區(qū)地質(zhì)演化的還原帶來(lái)了重重迷霧。因此，總結(jié)并為此礦床提供一個(gè)可靠的、接近事實(shí)的礦床成因模型，不僅為白乃廟地區(qū)同類(lèi)礦床的進(jìn)一步勘查與成礦規(guī)律的研究帶來(lái)便利，同時(shí)可為此區(qū)的構(gòu)造演化提供佐證。本文綜合研究了近年來(lái)有關(guān)對(duì)白乃廟鉛多金屬礦床大量的研究成果，認(rèn)為此礦床不是單一的成礦時(shí)期所形成的，而是在復(fù)雜的地質(zhì)演化歷史中經(jīng)過(guò)初期的礦化到后期的疊加成礦的作用而成。

圖1 白乃廟銅金多金屬礦礦床地質(zhì)圖(據(jù)文獻(xiàn)[9], 略有修改)Fig.1 Geological sketch of Bainaimiao copper multi-metal deposit1.第四系；2.古-中生代地層；3.中元古界白銀都西群；4.白乃廟群第五巖性段；5.白乃廟群第四巖性段；6.白乃廟群第三巖性段；7.白乃廟群第二巖性段；8.白乃廟群第一巖性段；9.白云母花崗巖；10.石英閃長(zhǎng)巖；11.花崗閃長(zhǎng)斑巖；12.石英脈；13.白乃廟斷裂；14.實(shí)測(cè)、推測(cè)的性質(zhì)不明斷烈；15.礦化帶、礦體及礦段編號(hào)；

1 成礦地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

白乃廟銅多金屬礦床地處白乃廟—正蘭旗銅鉬金成礦帶的西部[5]，此成礦帶內(nèi)發(fā)育有白乃廟大型銅多金屬礦床、白乃廟金礦床、谷那烏蘇銅礦、別魯烏圖銅礦，以及一些銅礦點(diǎn)；其大地構(gòu)造位于西伯利亞板塊與華北板塊之間的蒙古-興安嶺造山帶的溫都爾廟增生帶內(nèi)[6]。白乃廟礦區(qū)的北部(由北往南)發(fā)育有古亞洲洋最終縫合帶——二連浩特—賀根山縫合帶[7-8]、溫都爾廟—西拉木倫斷裂，其南側(cè)有赤峰—康保斷裂帶(圖1)。此區(qū)曾經(jīng)歷過(guò)陸殼裂解、洋殼擴(kuò)張、陸殼增生、板內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)等構(gòu)造演化階段，構(gòu)造巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈[1]。

白乃廟銅多金屬礦區(qū)內(nèi)岀露地層有元古宇、古生界、中生界、新生界，包括中元古界白銀都西群、溫都爾廟群、白乃廟組(群)，上志留統(tǒng)西別河組、上石炭統(tǒng)阿木山組、下二疊統(tǒng)三面井組、上侏羅統(tǒng)大青山組以及第四系等。區(qū)內(nèi)分布最廣的地層是白乃廟群，呈近EW向分布；區(qū)域上劃分為五個(gè)巖性段[9](Pt2b1—Pt2b5)。礦區(qū)內(nèi)的白乃廟群可分為3個(gè)巖性段[10]，下部(Pt2b3)為斜長(zhǎng)角閃片巖、陽(yáng)起斜長(zhǎng)片巖和綠泥斜長(zhǎng)片巖段，中部(Pt2b4)為長(zhǎng)英片巖和變質(zhì)流紋英安巖段，上部(Pt2b5)為陽(yáng)起斜長(zhǎng)片巖、變質(zhì)安山質(zhì)熔巖和綠泥斜長(zhǎng)片巖段。其中，綠片巖的原巖為中元古代海相中基性火山巖[11]。根據(jù)白乃廟群巖性的全巖和鋯石U-Pb同位素定年研究，基本可以確定其原巖海相火山巖的形成年齡為中元古代(全巖Sr-Nd同位素年齡為1 107 Ma±28 Ma[12]，鋯石U-Pb年齡為1 130 Ma±16 Ma[10])。

礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造相對(duì)單一，斷裂整體走向以NE向?yàn)橹?，傾向S[9]。區(qū)域性的EW向斷裂是區(qū)內(nèi)主要的導(dǎo)礦構(gòu)造，對(duì)區(qū)內(nèi)巖漿巖的運(yùn)移及成礦作用形成重要的影響。礦區(qū)內(nèi)發(fā)育的NW向的斷裂構(gòu)造是僅次于EW向的重要構(gòu)造，其對(duì)礦體有改造作用[6]。礦區(qū)內(nèi)最大的NE向構(gòu)造為白乃廟斷裂，它斜切礦區(qū)中部，部分?jǐn)嗔褞е邪l(fā)育石英脈型或蝕變巖型金礦化[13]。

礦區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，除了已測(cè)定原巖為中元古代海相火山巖的綠片巖相變質(zhì)巖外，此區(qū)發(fā)育顯生宙巖漿侵入作用。侵入巖體多為花崗巖，侵入時(shí)間為加里東-海西期(古生代巖漿作用)和印支-燕山期，巖性主要為石英閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)斑巖?；◢忛W長(zhǎng)斑巖與成礦具有密切關(guān)系，對(duì)其形成時(shí)間，聶風(fēng)軍[12]通過(guò)測(cè)定全巖Sr-Nd同位素得出440 Ma±40 Ma的年齡，為加里東期巖漿活動(dòng)產(chǎn)物。

1.2 礦床地質(zhì)特征

白乃廟銅多金屬礦床是一個(gè)以銅為主兼含金、鉬、鋅、銀和硫的多金屬礦床。礦床分為南北兩個(gè)礦帶，12個(gè)礦段和百余個(gè)礦體[1-2,4,13]；南礦帶包含Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅹ、Ⅺ等8個(gè)礦段，北礦帶則由Ⅷ、Ⅸ、Ⅻ、ⅩⅢ等4個(gè)礦段組成。南、北礦帶在礦體形態(tài)、賦存圍巖、礦體規(guī)模等方面具有顯著的差異。南礦帶的礦體主要賦存在綠片巖內(nèi)，產(chǎn)狀與圍巖一致，呈層狀、透鏡狀或似層狀分布，礦體的延伸深度均大于走向長(zhǎng)度，部分礦體在700 m深處仍無(wú)收斂和尖滅之勢(shì)[4]。北礦帶各礦體大都賦存于加里東期花崗閃長(zhǎng)斑巖內(nèi)部或其與綠片巖接觸帶部位產(chǎn)出，相對(duì)于南部礦帶礦體形態(tài)不規(guī)則，呈不連續(xù)透鏡體狀產(chǎn)出，且在走向和傾向延伸范圍有限；礦體整體上呈單斜疊瓦狀或雁行狀排列，礦體的規(guī)模相對(duì)較小、品位相對(duì)較低。在南礦帶和北礦帶重要礦體的上部，均見(jiàn)有風(fēng)化淋濾形成的氧化帶[4]。

礦石類(lèi)型可分為斑巖型和綠片巖型兩種，南礦帶以綠片巖型為主，北礦帶以斑巖型為主。南礦帶銅(金)礦石構(gòu)造表現(xiàn)為條帶狀、塊狀和細(xì)脈浸染狀，顯示同沉積特征；北礦帶礦石構(gòu)造為細(xì)脈浸染狀、網(wǎng)脈狀、脈狀和膠狀。交代溶蝕、壓碎和揉皺構(gòu)造在南、北礦帶各礦體中也均可見(jiàn)及[4]。兩種類(lèi)型礦石的礦物組成大致相同，主要的金屬礦物有黃鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦和磁鐵礦，次要礦物為磁黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、斑銅礦、輝鈷礦和自然金，孔雀石、褐鐵礦和自然銅出現(xiàn)在部分礦石中。脈石礦物以石英、方解石和黑云母為主，其次絹云母、綠泥石和綠簾石等也有少量發(fā)育。

礦床內(nèi)發(fā)育大量的圍巖蝕變。蝕變類(lèi)型以石英-鉀長(zhǎng)石化、黑云母化、絹云母化、綠簾石化、綠泥石化、碳酸鹽化、泥化等為主。南礦帶以黑云母化和硅化為主，北礦帶主要以石英-鉀長(zhǎng)石化和石英-絹云母化為主，其中鉀長(zhǎng)石化、硅化和黑云母化跟成礦關(guān)系密切。蝕變分帶在南北兩礦帶表現(xiàn)為不同的分帶形式：南礦帶從礦體向外，依次為硅化帶→綠泥石-綠簾石化帶→碳酸鹽化帶→綠片巖；北礦帶從礦體向外，依次為黑云母化帶→硅化-絹云母化-綠泥石-綠簾石化帶→碳酸鹽化帶→花崗閃長(zhǎng)斑巖[4]。

2 礦床成因分析

2.1 成礦時(shí)代分析

白乃廟銅多金屬礦床的南礦帶主要賦存在中元古界綠片巖中，而北礦帶賦存在加里東期花崗閃長(zhǎng)斑巖或其與綠片巖變質(zhì)帶的接觸帶部位。對(duì)礦床的不同成因認(rèn)識(shí)來(lái)源于對(duì)成礦時(shí)代的不同看法，認(rèn)為礦床形成于海底火山作用必定認(rèn)為該礦床形成于中元古代，而持有礦床形成于斑巖系統(tǒng)的學(xué)者必定認(rèn)為礦床形成于加里東期。越來(lái)越多的研究[2,4,13]成果反映，不能統(tǒng)一地將白乃廟礦床理解為單一的某次礦化的結(jié)果，此礦床的南北礦帶具有不同的礦化過(guò)程。

北礦帶主要賦存在花崗閃長(zhǎng)斑巖中，對(duì)巖體進(jìn)行的同位素年代測(cè)定顯示含礦花崗閃長(zhǎng)斑巖中的鋯石U-Pb年齡為466 Ma[14]、綠片巖的Rb-Sr等時(shí)線年齡為427 Ma±17 Ma(王東方等, 1983)、白云母花崗巖的K-Ar年齡為430 Ma[14]，花崗閃長(zhǎng)斑巖的Sm-Nd等時(shí)線年齡為440 Ma±40 Ma[4]。聶風(fēng)軍[4]對(duì)此礦床礦石的Sr-Nd同位素研究發(fā)現(xiàn)，北礦帶和南礦帶的N(147Sm)/N(144Nd)和N(143Nd)/N(144Nd)值均不具有線性關(guān)系，即無(wú)法通過(guò)礦石Sr-Nd同位素獲得礦石的形成年齡，說(shuō)明礦床在形成后發(fā)生過(guò)復(fù)雜的熱液蝕變作用，改變了成礦后期礦石系統(tǒng)內(nèi)Sr/Nd同位素的封閉性。基于北礦帶的成礦物質(zhì)來(lái)源為斑巖巖漿系統(tǒng)的推論，認(rèn)為北礦帶的礦石形成年齡與其賦礦的圍巖(花崗閃長(zhǎng)斑巖)的形成時(shí)代440 Ma±40 Ma應(yīng)該一致；假如北礦帶形成于斑巖系統(tǒng)并視為斑巖型礦床的觀點(diǎn)正確，斑巖型礦化發(fā)生晚于斑巖體侵位后的熱液蝕變作用，即北礦帶的形成應(yīng)晚于花崗閃長(zhǎng)斑巖。

輝鉬礦的Re-Os同位素測(cè)定為礦床的形成年代研究提供極大方便。趙云等[13]對(duì)采集于北礦帶的4件樣品和采集于南礦帶的3件樣品進(jìn)行了Re-Os同位素的測(cè)定研究工作，分析結(jié)果表明，Re-Os同位素模式年齡變化范圍為(439.6±6.4)Ma～(450.5±6.6)Ma，加權(quán)平均值年齡值446.5 Ma±3.5 Ma；經(jīng)過(guò)Isoplot軟件擬合后得出的等時(shí)線年齡為451.2 Ma±3.5 Ma，MSWD值為1.3(參見(jiàn)圖2)。

圖2 白乃廟銅礦床Re-Os同位素等時(shí)線年齡(據(jù)文獻(xiàn)[13], 略有修改)Fig.2 Re-Or isochron age of molybdenites from Bainaimiao copper deposit

理論上，輝鉬礦產(chǎn)在石英脈中，而脈中的其他造巖礦物應(yīng)該與輝鉬礦礦化(黃銅礦礦化)為同期產(chǎn)物。據(jù)此，李文博等[1]對(duì)石英脈中黑云母和白云母礦物進(jìn)行了高精度單顆粒激光熔融氬氬法測(cè)定其結(jié)晶年齡，結(jié)果獲得黑云母樣品22點(diǎn)的40Ar-39Ar等時(shí)線年齡為396 Ma±2 Ma(MSWD=20)，白云母樣品23點(diǎn)的40Ar-39Ar等時(shí)線年齡為358 Ma±2 Ma(MSWD=11)，反映其形成時(shí)限為泥盆紀(jì)向石炭紀(jì)過(guò)度期間，此形成年齡要比輝鉬礦所測(cè)礦化年齡要晚許多。

仔細(xì)分析不難發(fā)現(xiàn)，黑云母和白云母測(cè)得的成巖年齡可以作為精確礦化年齡為稍晚于斑巖形成年齡的一個(gè)佐證。需要說(shuō)明的是雖然黑云母和白云母是理想的測(cè)定40Ar-39Ar等時(shí)線年齡的礦物，而且現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)相比上世紀(jì)達(dá)到了相當(dāng)高的程度，但由于云母是易風(fēng)化礦物且封閉溫度較低，其在后期的地質(zhì)歷史中發(fā)生Ar的丟失是很可能發(fā)生的事，往往造成測(cè)定年齡數(shù)值要低于實(shí)際年齡。另外，野外地質(zhì)證據(jù)以及巖石薄片觀察表明該石英脈同時(shí)穿插到北礦帶中的花崗閃長(zhǎng)斑巖中，說(shuō)明發(fā)育在南北兩礦帶的石英脈是在花崗閃長(zhǎng)斑巖的成巖侵位后期的熱液活動(dòng)的產(chǎn)物并且與礦化相關(guān)。因此，與礦化有關(guān)的泥盆紀(jì)脈體發(fā)育年齡與巖漿侵位年齡相差太大；相比之下，451.2 Ma±3.5 Ma的年齡與區(qū)內(nèi)花崗閃長(zhǎng)巖的侵位年齡相差無(wú)幾，應(yīng)該是比較接近事實(shí)的礦化年齡。綜上，基本可以確定白乃廟銅多金屬礦床的礦化年齡為加里東期，并很可能與該區(qū)的斑巖有關(guān)，而且要晚于斑巖的形成時(shí)代。

2.2 成礦物質(zhì)來(lái)源分析

Re-Os同位素體系不僅可以精確地確定硫化物礦床形成的時(shí)間，同時(shí)可以示蹤成礦物質(zhì)來(lái)源以及指示成礦過(guò)程中不同來(lái)源物質(zhì)混入的程度，一般可通過(guò)金屬硫化物礦床輝鉬礦的Re含量來(lái)示蹤其來(lái)源[14]。毛景文等[15]認(rèn)為成礦物質(zhì)來(lái)源于地幔的斑巖型—矽卡巖型礦床中的輝鉬礦含Re較高，比如山西黃龍鋪鉬(鉛)礦床，其成礦物質(zhì)被認(rèn)為來(lái)源于地幔，Re含量為w(Re)=283.5×10-6～633.1×10-6[16]；與鈦鐵礦系列花崗巖(S型花崗巖)有關(guān)的鎢錫礦床其輝鉬礦的Re含量最低，比如石竹苑W-Sn-Mo-Bi礦床中的輝鉬礦Re含量為w(Re)=1.04×10-6～1.34×10-6[17]；與磁鐵礦系列花崗巖(I型)有關(guān)的鉬礦或銅鉬礦床其輝鉬礦中Re含量介于上述二者中間。概括地說(shuō)，從地幔到殼?；煸丛俚降貧?從幔源到I型再到S型花崗巖)，礦石中的輝鉬礦的w(Re)變化規(guī)律為n×10-4、n×10-5、n×10-6。趙云等[13]測(cè)得白乃廟銅多金屬礦床輝鉬礦w(Re)=229.5×10-6～746.0×10-6，表明此礦床的成礦物質(zhì)來(lái)源于地幔，或與地幔有直接成因聯(lián)系的地球化學(xué)場(chǎng)。

元素Sm和Nd具有獨(dú)特的地球化學(xué)性質(zhì)，Sm-Nd體系在探討地幔、地殼演化、殼幔交換、巖石成因和物質(zhì)來(lái)源方面具有十分重要的意義[18]。聶風(fēng)軍等[4]對(duì)南北礦帶礦石的Sm-Nd同位素特征研究顯示，南礦帶7件礦石樣品εNd均為正值，變化范圍2.3～5.2，介于白乃廟群綠片巖與古陸殼片麻巖Nd演化線之間(圖3)；虧損地幔計(jì)算的礦石釹模式年齡tDM=1 144 Ma～1 354 Ma，大于綠片巖形成時(shí)代1 130 Ma，樣品數(shù)據(jù)點(diǎn)均不同程度偏離了虧損地幔演化線和綠片巖Nd線(見(jiàn)圖3)。因此，聶風(fēng)軍等認(rèn)為來(lái)源于地幔的成礦流體在演化與沉淀過(guò)程中受到了地殼物質(zhì)不同程度的混染[12]。

圖3 白乃廟銅(金)和金礦石εNd(t)—T圖(據(jù)文獻(xiàn)[4], 略改)Fig.3 εNd(t) versus T plot of ores from theBainaimiao copper(gold) deposit, Imner Mongolia1.南礦帶銅(金)礦石；2.北礦帶銅(金)礦石；3.白乃廟金礦床金礦石；4.太古宙—早元古代片麻巖；5.早古生代花崗閃長(zhǎng)斑巖；6.白乃廟群綠片巖

北礦帶5件礦石樣品的εNd(440 Ma)變化范圍為-6.8～-4.2，明顯低于花崗閃長(zhǎng)斑巖(εNd(t)=-3.19)，而高于本區(qū)古陸殼值(εNd(t)=-8.82～-6.99)。有研究者[4]認(rèn)為，出現(xiàn)上述現(xiàn)象屬于中元古代的綠片巖同古陸殼巖層混合后發(fā)生重融并經(jīng)歷了巖漿結(jié)晶分異過(guò)程，含礦巖漿熱流體同圍巖相互作用造成了礦石樣品εNd(t)值的降低和釹模式年齡的增高。

南礦帶礦床的流體包裹體研究結(jié)果表明，成礦流體以低鹽度、低密度、富CO2為特征[8]；孫風(fēng)月等[19]稱(chēng)這種富含CO2的流體為C—H—O流體，并認(rèn)為是地幔流體的標(biāo)志。

綜上所述，白乃廟銅多金屬礦南礦帶的綠片巖以及礦石的Nd同位素特征呈現(xiàn)幔源來(lái)源特征，而北礦帶的花崗閃長(zhǎng)斑巖及礦石的Nd同位素特征顯示其更具有殼源特征。據(jù)此認(rèn)為，此礦床的形成是由兩個(gè)不同起源的熱液系統(tǒng)在不同的時(shí)空范圍內(nèi)同先期侵位的海底火山物質(zhì)和花崗閃長(zhǎng)斑巖互相作用的結(jié)果。

2.3 礦床成因推斷

南北礦帶具不同類(lèi)型的礦石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征，明顯的說(shuō)明兩個(gè)礦帶形成于不同的成礦地質(zhì)過(guò)程。南礦帶礦體呈似層狀、脈狀、透鏡狀產(chǎn)于綠片巖中，礦體產(chǎn)狀和容礦圍巖產(chǎn)狀基本一致，礦石具層紋狀、條帶狀、浸染狀、脈狀構(gòu)造。這種礦體與礦石的構(gòu)造特征具有明顯同沉積特征，受層控制作用顯著。聶風(fēng)軍等[4]結(jié)合礦化年齡為中元古代，推斷該礦床形成于海底火山巖噴出期同期的熱液交代作用，并將其歸為海底火山塊狀硫化物礦床。然而，根據(jù)Herzig和Hannington[20]對(duì)VMS成礦模型的經(jīng)典描述認(rèn)為，成礦熱液來(lái)源于海水向下滲透并萃取海底火山巖成礦元素后對(duì)流循環(huán)到大洋底部，在反向循環(huán)到大洋過(guò)程中攜帶大量成礦元素的熱液在有利部位沉淀富集。顯然VMS礦床的成礦熱液為陸源性質(zhì)，其εNd(t)必定小于零，這與聶風(fēng)軍等[4]獲得的εNd(t)變化于2.3～5.2之間相矛盾。輝鉬礦中Re的含量也將成礦物質(zhì)來(lái)源指向于幔源[9]，進(jìn)一步否定成礦物質(zhì)來(lái)源于海水萃取火山巖成礦元素而成的熱液來(lái)源。

本次研究認(rèn)為，白乃廟銅多金屬礦南礦帶礦床首先形成于地殼深部或者地幔來(lái)源流體在中元古代基性海相火山巖就位后一段時(shí)間內(nèi)對(duì)其交代，形成初次礦化。在后來(lái)的加里東期的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)背景中，伴隨著侵入的斑巖，可能有與斑巖體巖漿為同源的成礦流體組分再次對(duì)初次礦化的礦化層進(jìn)行二次交代，從而形成了白乃廟銅多金屬礦南礦帶的高品位礦體。此觀點(diǎn)吻合由硫、鉛同位素，以及Re總量、εNd(t)特征值所確定的成礦流體地幔來(lái)源說(shuō)。聶風(fēng)軍等[4]根據(jù)虧損地幔計(jì)算的礦石礦化年齡為1 144 Ma～1 354 Ma，可知礦化形成與圍巖海相基性巖的形成年齡大致為同期產(chǎn)物。同時(shí)，地幔流體對(duì)賦礦巖層的二次交代也吻合了礦體的形態(tài)及其同圍巖的接觸關(guān)系等礦床地質(zhì)特征。

相對(duì)而言，白乃廟銅多金屬礦北礦帶成因爭(zhēng)議較少。大量研究已證實(shí)作為該礦帶圍巖的花崗閃長(zhǎng)斑巖為加里東期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)物。聶風(fēng)軍等測(cè)定該帶花崗閃長(zhǎng)斑巖全巖Sm-Nd同位素年齡為440 Ma±40 Ma[12]。唐克東測(cè)得巖體鋯石U-Pb年齡為466 Ma[14]，王東方等(1983)測(cè)得Rb-Sr等時(shí)線年齡為427 Ma±17 Ma，白云母花崗巖的K-Ar年齡為430 Ma[14]。趙云等[13]測(cè)得輝鉬礦模式年齡為446.5 Ma±3.5 Ma，等時(shí)線年齡為451.2 Ma±3.5 Ma。這些年齡的吻合較好，充分說(shuō)明輝鉬礦礦化(黃銅礦化同期)與該巖體的侵入為同期產(chǎn)物。因此，白乃廟銅多金屬礦床北礦帶應(yīng)該為與陸殼同融型花崗閃長(zhǎng)斑巖有關(guān)的斑巖型礦床。此外，上述已提及與該期礦化有關(guān)的流體內(nèi)的成礦物質(zhì)來(lái)源具有殼源特征，該期礦化的流體同時(shí)對(duì)南礦帶的二次礦化起關(guān)鍵作用。產(chǎn)出在南礦帶綠片巖接觸帶的礦體很可能是該斑巖體與在元古宙已初步發(fā)生礦化的海相基性火山巖發(fā)生交代作用下進(jìn)一步礦化富集而形成。

3 礦化過(guò)程與動(dòng)力學(xué)背景探討

前人的研究工作已證實(shí)，發(fā)育于白乃廟銅多金屬礦區(qū)的白乃廟群綠片巖相變質(zhì)巖系原巖為海相基性火山巖，噴出年齡為1 107 Ma±28 Ma[12]或1 130 Ma±16 Ma[10]，屬中元古界。產(chǎn)在華北板塊北緣的白乃廟群顯然同華北板塊基底地層不能對(duì)比協(xié)調(diào)，這說(shuō)明該區(qū)塊體為外來(lái)地體[11]，并于中奧陶世—早志留世拼貼到華北板塊北緣[22]。前人對(duì)興蒙造山帶內(nèi)古生代沉積記錄研究發(fā)現(xiàn)，興蒙造山帶內(nèi)沉積巖碎屑鋯石Nd模式年齡為中元古代晚期到新元古代之間；白乃廟地區(qū)的εNd(t)演化也有類(lèi)似于興蒙造山帶內(nèi)的巖漿演化特征，暗示白乃廟地區(qū)在古地理上屬于蒙古塊體而與華北板塊關(guān)系不大[23]。沿著洋底裂谷噴出的基性火山巖形成白乃廟群原始的噴流沉積巖系，并且在噴發(fā)過(guò)程中有伴隨的成礦熱液在巖層間穿梭往來(lái)形成最初的銅礦化，礦化年齡約為1 144 Ma～1 354 Ma；成礦大概與該套海底基性火山巖同期，最初的礦化層具有同火山噴發(fā)的似層狀、透鏡狀等特征。

隨著西伯利亞板塊持續(xù)沿著東歐板塊進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)[24]，西伯利亞板塊于早古生代逐步向南同華北板塊靠攏，導(dǎo)致西伯利亞板塊、蒙古復(fù)雜構(gòu)造單元同中國(guó)華北板塊之間發(fā)生持續(xù)大規(guī)模的古生代和中生代的擠壓俯沖作用。在此期間位于蒙古洋殼內(nèi)部的海相地層被拼貼到華北板塊北緣，并在南北方向的構(gòu)造應(yīng)力的作用下發(fā)生綠片巖相變質(zhì)作用，形成白乃廟群。并同時(shí)伴有溫度爾廟弧構(gòu)造單元的存在。在俯沖背景島弧構(gòu)造體制下，起始于殼體重融的巖漿作用造成了花崗閃長(zhǎng)斑巖和石英閃長(zhǎng)巖的侵位。在俯沖環(huán)境下的島弧構(gòu)造體制內(nèi)，形成了白乃廟礦床北礦帶的斑巖型礦床。加里東期的弧構(gòu)造體制的動(dòng)力背景同時(shí)對(duì)早期形成的白乃廟群中的礦化產(chǎn)生進(jìn)一步的活化富集作用，體現(xiàn)在白乃廟群內(nèi)發(fā)育的含礦脈體。

綜上所述，白乃廟礦床南北兩礦帶形成于不同的構(gòu)造背景和成礦機(jī)制下。南礦帶最初礦化于海底基性火山巖的噴發(fā)作用，成礦機(jī)制初步定為幔源流體的二次交代富集成礦，礦化時(shí)代為中元古宙和加里東期。該礦帶連同圍巖在加里東期被拼貼到華北板塊北緣，并在弧構(gòu)造背景下發(fā)生成礦元素的活化富集作用。北礦帶形成于加里東期弧構(gòu)造體制下的斑巖系統(tǒng)，是典型的斑巖型礦床。即白乃廟銅多金屬礦床在中元古代的初次礦化以幔源流體交代為主，加里東期的再次礦化以伴隨斑巖形成的具有殼源性質(zhì)的流體同先期礦化層或斑巖體發(fā)生作用而成。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)綜合分析前人對(duì)區(qū)域構(gòu)造演化、礦床地質(zhì)的勘查、以及礦床成因方面的研究成果，本文通過(guò)分析白乃廟礦床的地質(zhì)背景、礦床特征以及南北礦帶的礦化時(shí)間、成礦流體來(lái)源，針對(duì)白乃廟礦床具有爭(zhēng)議的成因問(wèn)題獲得以下認(rèn)識(shí)：

(1)白乃廟銅多金屬礦床南北成礦帶具有不同的成因機(jī)制。南礦帶為幔源流體的二次交代富集成礦，而非海相火山塊狀硫化物礦床；北礦帶為斑巖型礦床。

(2)南北礦化帶的礦化年齡存在差異。南礦帶的礦化分為兩個(gè)礦化期：中元古代(1 144～1 354 Ma之間)和晚古生代(420～450 Ma之間)；北礦帶的礦化發(fā)生在早古生代的加里東運(yùn)動(dòng)過(guò)程中。

(3)成礦物質(zhì)來(lái)源南北礦帶存在差異。南礦帶為幔源，而北礦帶以殼源重融為主。

(4)礦化過(guò)程方面，南礦帶存在兩個(gè)礦化期，而北礦帶僅一個(gè)礦化期。南礦帶初次礦化于中元古代的海相火山地層中，在加里東期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中發(fā)生綠片巖的變質(zhì)作用并被拼貼到華北板塊北緣，在該期原礦化元素受到第二期的活化富集；北礦帶在加里東期弧構(gòu)造體制下發(fā)育的斑巖體內(nèi)，由巖體內(nèi)熱液循環(huán)而成斑巖型礦床。

致謝：本文是在李俊建老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在此表示感謝。

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Genetic discussion about the Bainaimiao copper-polymetal deposit，Inner Mongolia

ZHAO Zelin1，LIU Lishuang1，SONG Xuelong1， DANG Zhicai1，TANG Wenlong2，F(xiàn)U Chao2

(1.GraduateDepartmentofChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100037,China; 2.TianjinInstituteofGeologyandMineralResources,ChinaGeologicalSurvey,Tianjin300170,China)

The paper analyzes metallogenic and geological background, geological characteristics, data of the former chronologicy and ore material source of Bainaimiao copper-polymetal deposit. Based on the analysis genesis of the deposit is discussed. Genetically, the ore belt in south of the deposit differs from the ore belt in the north. In the south ore belt is the secondary replacement hydrothermal deposit but in the north ore belt porphyry deposit. There are two metallogenic periods in the south belt. The first is in interval of 1 144～1 354 Ma in the Middle Proterozoic era, the second 420～450 Ma in Early Paleozioic era. Mineralization in the north belt took place during the Early Paleozoic Caledonian movement. Ore materials of the the south belt are of mantle source. Ore materials of the north belt are dominated by the remelting crustal material. The primary mineralization in the south belt occurs in the Middle Proterozoic marine volcanic strata which were exposed to green schist facies metamorphism and collaged to north margin of the north China plate and contemporal seconary activation and enrichment of ore elements of the primary mineralization took place. Mineralization in the north belt occurs in porphyry body developed undere Caledonian arc regime belonging to porphyry deposit resulted from hydrohermal fluiid circulation.

Bainaimiao copper polymetal deposit; deposit genesis; metallogenic age; ore material source; Inner Mongolia

2014-09-26； 責(zé)任編輯： 王傳泰

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(編號(hào)：1212010561510、1212011120330)、科技部公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)(編號(hào)：200811010)和國(guó)際科技合作項(xiàng)目(編號(hào)：2012DFB20220)聯(lián)合資助。

趙澤霖(1990—)，男，碩士研究生，區(qū)域成礦專(zhuān)業(yè)。通信地址：天津市河?xùn)|區(qū)大直沽8號(hào)路4號(hào)；郵政編碼：300170；E-mail：tishan_yue@163.com

10.6053/j.issn.1001-1412.2015.04.003

P611，P618.41

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