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额仁陶勒盖大型银矿是得尔布干成矿带典型矿床之一,得尔布干成矿带成矿作用与蒙古-鄂霍茨克造山带演化关系密切,近年来随着对蒙古-鄂霍茨克洋和造山带的深入研究(Wang et al.,2015;Yang et al.,2016),与造山过程有关的强烈而集中的金属成矿作用得到了矿床学家的广泛关注(佘宏全等,2009;武广等,2010;毛景文等,2013;黄始琪等,2016)。自20世纪90年代以来,前人对额仁陶勒盖银矿就开展了不同方面的工作,对矿体围岩(陈祥等,1997)、物质成分、成矿条件、矿物学(吕志成等,1998;2000b;2001a;2001b;2002)、矿床地球化学(张乾等,1996;陈祥等,1999;2000a)、成矿流体(张理刚,1994)、矿床成因(陈祥等,1996;吕志成等,2000a;武广等,2010)和找矿标志(郝立波等,1994;吴国学等,1996)等方面进行了详细探讨和研究工作,对成岩成矿模式进行了初步总结(陈祥,2000b),目前认为该矿床为浅成斑岩体或与次火山热液有关的浅成中温热液成因(郝立波等,1994;吕志成等,2000a),或与断裂有关的热液脉型矿床(孙恩守,1995)。
本文通过1∶5万区域地质矿产调查工作获得矿区及区域大量基础地质资料(赵胜金等,2018a;Li et al.,2021),并开展了矿床地质及矿床地球化学等方面研究,探讨额仁陶勒盖银矿矿床成因及形成机制,在区域地质背景新认识的基础上,结合矿床学相关研究,进一步完善额仁陶勒盖大型银矿矿床成矿模式,以指导矿区深部及外围勘查找矿工作。
1区域成矿地质背景额仁陶勒盖大型银矿位于得尔布干成矿带南西段,位于蒙古-鄂霍茨克造山带和得尔布干断裂之间(王喜臣等,2000;朱群等,2001;李进文等,2006;杨祖龙等,2009),是得尔布干成矿带重要的大型银矿(图1a)。得尔布干成矿带南西段矿床类型发育,目前产出多个重要的银多金属矿、铜钼矿床,其演化过程主要受蒙古-鄂霍茨克构造域影响(许文良等,2013;Guo et al.,2016;Ren et al.,2016;Yang et al.,2016;Mi et al.,2017;Li et al.,2021)。
区内地层发育,覆盖范围约占区内总面积的65%,主要有中生界下三叠统哈达陶勒盖组(T1hd)(申亮等,2020)、下侏罗统柴河组(J1c)(赵胜金等,2018d)、中侏罗统塔木兰沟组(J2tm)、上侏罗统满克头鄂博组上段(J3m1)、上侏罗统满克头鄂博组下段(J3m2)、玛尼吐组(J3mn)、哈日陶勒盖玄武岩(J3h)(赵胜金等,2018c);下白垩统白音高老组(K1b)、梅勒图组(K1ml)、大磨拐河组(K1d);新近系中新统呼查山组(N1hc)及第四系(赵胜金等,2018a),其中以晚中生代火山岩为主,大面积分布中侏罗统塔木兰沟组粗安质火山岩、上侏罗统满克头鄂博组酸性火山岩。侵入岩发育一般,主要为早三叠世(糜棱岩化)花岗闪长岩和中二叠世(压碎)细中粒二长花岗岩及晚三叠世细微粒斑状二长花岗岩和晚三叠世细粒黑云母二长花岗岩,后两者构成了额仁陶勒盖岩体,另外发育一些次火山岩。构造主要以NE向深大断裂和NW向断裂为主,NE向得尔布干深大断裂带从研究区南部通过,是区域控岩控矿的主导因素,形成了闻名的得尔布干成矿带,而额仁陶勒盖大型银矿是该带典型矿床之一。
2矿床地质特征2.1额仁陶勒盖银矿地质特征矿区出露地层主要为玛尼吐组(J3mn)安山岩,钻孔及外围所见为满克头鄂博组(J3m)流纹岩及火山碎屑岩、塔木兰沟组(J2tm)粗安岩(图1b)。火山岩地层是银金矿化带的有利围岩。矿区西部出露晚三叠世细粒黑云母二长花岗岩(ηγβT3)及细微粒斑状二长花岗岩(πηγT3)(Li et al.,2021)。矿区内的脉岩有花岗细晶岩、花岗斑岩、石英斑岩、闪长岩脉等。区内构造以断裂为主。矿区断裂总体呈NE走向,延长均在千米以上,系得尔布干断裂带的组成部分,次一级的NE、NW向断裂呈等距离的网格状分布,并直接控制着矿区银矿体的分布(图1b)。
图1额仁陶勒盖银矿床大地构造位置图(a,据刘勃然等,2016修改)及矿区地质略图(b,据田京等,2014修改)
1—第四系残坡积;2—玛尼吐组;3—满克头鄂博组;4—塔木兰沟组;5—晚三叠世细微粒斑状二长花岗岩;6—石英脉;7—石英斑岩脉;8—石英长石斑岩脉;9—矿段与编号;10—断层及编号
F1—蒙古鄂霍茨克缝合带;F2—得尔布干断裂;F3—头道桥-鄂伦春缝合带;F4—贺根山-扎兰屯缝合带;F5—达青牧场俯冲增生杂岩带;F6—西拉木伦缝合带;F7—佳木斯-伊通断裂;F8—敦化-密山断裂
Fig. 1 The tectonic location (a, modified after Liu et al., 2016) and sketch geological map (b, modified after Tian et al., 2014) of the Erentaolegai silver deposit
1—Quaternary residual sediments; 2—Manitu Group; 3—Maketouebo Group; 4—Tamulangou Group; 5—Late Triassic fine-grained, porphyritic monzogranite; 6—Quartz vein; 7—Quartz porphyry vein; 8—Quartz feldspar porphyry vein; 9—Mineralized zone and corresponding number; 10—Fault and its serial number F1—Mongol-Okhotsk suture zone; F2—Deerbugan fault; F3—Toudaoqiao-Elunchun suture zone; F4—Hegenshan-Zhalantun suture zone; F5—Daqing pasture subduction-accretion complex; F6—Xilamulun suture zone; F7—Kiamusze-Yitong fault; F8—Dunhua-Mishan fault
图2额仁陶勒盖银矿手标本及矿石组构照片
a.石英大脉构造,其中主成矿阶段脉体呈细脉-网脉状穿插;b.围岩角砾被硅化石英或碳酸盐矿物胶结形成角砾状构造;c.晶洞、晶簇构造矿石;d.对生梳状构造矿石;e.格架状构造矿石;f.碎裂状构造矿石;g.第一世代黄铜矿乳滴状分布于闪锌矿中,闪锌矿局部尖角状交代黄铁矿;
h.他形粒状方铅矿交代闪锌矿;i.硫锑铅矿星散状分布主要产于碳酸盐脉中,局部尖角状交代闪锌矿,见有自然金颗粒;j.铜蓝交代辉铜矿;
k.辉铜矿他形粒状沿黄铜矿边部交代;l.含锰褐铁矿隐晶状似脉状、网脉状分布在石英集合体中
Sp—闪锌矿;Gn—方铅矿;Py—黄铁矿;Cp—黄铜矿;Cc—辉铜矿;Cov—铜蓝;Pyr—硫锑铅矿(硫锑银矿);Lm—褐铁矿;Au—自然金
Fig. 2 Representative hand specimen and photomicrographs illustrating the petrographic characteristics of ores of the Erentaolegai silver deposit
a. Mineralized quartz veins occur as stringer veins and stockworks; b. Wall rock breccia is cemented by silicified quartz or carbonate minerals; c. Ore with miarolitic structure; d. Ore with comb structure; e. Ore with xcreenwork structure; f. Ore with cataclastic structure; g. Chalcopyrite emulsion droplet occurs as inclusion in sphalerite, which locally replaces pyrite; h. Sphalerite is replaced by anhedral galena; i. Carbonate vein contains disseminated boulangerite, which locally replaces sphalerite, and a native gold grain is also observed; j. Chalcocite is replaced by covellite; k. Chalcopyrite is replaced by anhedral chalcocite; l. Cryptocrystalline Mn-bearing limonites occur as veins and stockworks in quartz aggregation Sp—Sphalerite; Gn—Galena; Py—Pyrite; Cp—Chalcopyrite; Cc—Chalcocite; Cov—Covellite; Pyr—Boulangerite (pyrargyrite); Lm—Limonite; Au—Native gold
通过详查地质工作,矿区可划分为Ⅰ~Ⅹ10个矿段,分别由F1-F10断裂构造控制,共圈定31条工业矿体,均呈脉状产出,呈NE向或NW向展布,个别SN向展布。其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅶ、Ⅷ号5个矿段规模较大,共赋存20多条工业矿体。矿体主要赋存于中、上侏罗统火山岩中,矿体受NW、NE向次级格子状断裂控制明显,呈雁行式近平行展布,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅸ号矿段的各矿体呈NW、NNW方向展布,Ⅳ号及Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ矿段的各矿体呈NE向、NNE向展布,Ⅲ号矿段的各矿体近SN走向,各矿段矿体倾向均为西向倾斜,倾角主要在40°~60°。Ⅱ号矿段为主矿段。矿石可分为银矿石和银锰矿石。
矿石构造主要有块状构造、脉状-网脉状构造、浸染状构造、角砾状构造、晶洞-晶簇构造、对生梳状构造、胶状构造、肾状构造、格架状构造、碎裂状构造等(图2a~f)。矿石结构主要有粒状结构、固溶体分离结构、碎裂结构、交代结构、共生结构、隐晶结构等(图2g~l)。
矿区围岩蚀变较强,种类多,多呈带状分布,与热液矿床在成因、时间和空间上密切相关。最重要的为硅化,其他主要的方解石化、绢云母化、绿泥石化、黄铁矿化,次为白云石化、绿帘石化、高岭土化、冰长石、菱锰矿化。蚀变程度随距离矿体产出部位而变化,近矿则蚀变较强,种类较多;远离矿体蚀变变弱,种类减少。硅化多阶段叠加及伴随银锰矿化、铅锌矿化使银更进一步富集,形成主要的工业矿体。总体来看,围岩蚀变由矿体到围岩的带状分布大致为:硅化-锰碳酸盐化-碳酸盐化→高岭土化-绢云母化→绿帘石-绿泥石化→黄铁矿化带。
2.2成矿期次、阶段划分根据野外宏观调查并通过光薄片中矿物的微观分析,包括矿石的结构构造、含金属矿脉、石英脉切割、矿物共生组合和矿物组构等,综合前人对该矿床的研究(郝立波等,1994;吕志成等,1998;2000b;陈祥,2000b;田京,2015),可以将本矿床成矿作用划分为热液成矿期及表生作用期2期(图3),其中热液成矿期划分3个成矿阶段。
(1)热液成矿期:可以进一步划分为3个阶段,即石英-黄铁矿阶段、石英-硫化物阶段及石英-锰碳酸盐阶段。石英-黄铁矿阶段多表现为乳白色石英大脉,以发育自形-半自形立方体状黄铁矿为主要特征,含银很低;石英-硫化物阶段表现为强硅化、多金属硫化物矿化,为银的主成矿阶段,形成多种银的主要矿物及多种硫化物;石英-锰碳酸盐阶段为银的另一成矿阶段,表现为石英-锰碳酸盐细脉、网脉,辉银矿及少量含银黝铜矿赋存在菱锰矿或石英矿物中,偶见少量金属硫化物。
(2)表生作用期:为原生银锰矿石的氧化产物,主要矿物为硬锰矿,其次为褐铁矿、水锰矿及软锰矿,偶见孔雀石,银矿物主要为银的卤化物及辉银矿。
3矿床地球化学特征3.1样品和实验方法实验样品主要采自主矿段-Ⅱ号矿体,笔者对其空间分布的各中段及各穿脉系统采取矿石样品。通过详细的岩相学研究,选取具有代表性的样品进行包裹体测温、石英H-O同位素、硫化物S-Pb同位素测试分析。测试分析均在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成,包裹体制片及单矿物分选在廊坊市峰泽源岩矿检测技术有限公司完成,挑选粒度为20~40目。
流体包裹体测温、H-O同位素测试的具体方法和过程参见文献(曹晓峰等,2009;刘洪等,2021;李浩等,2020)。S-Pb同位素测试的具体方法和过程参见文献(展恩鹏等,2019)。
3.2流体包裹体特征通过流体包裹体的岩相学观察发现,各成矿阶段均发育一定数量的流体包裹体。流体包裹体主要为成群分布,部分为成带状分布,主要为气液两相包裹体(图4a~f),其次为呈透明无色的纯液体包裹体(图4f),局部发育呈深灰色的纯气体包裹,偶尔可见含子晶包裹体(田京,2015),均为原生包裹体。气液两相包裹体占包裹体总数的85%以上,由水(气相)及盐水溶液(液相)组成,主要为富液相包裹体,气相分数为10%~35%之间,成群分布为主,少部分为带状、孤立状分布,形态多呈不规则状、椭圆状、长条形、卡脖子形等,大小不一,一般介于5~15μm之间,最大可达25μm。
图3额仁陶勒盖银矿床成矿阶段及矿物生成顺序划分图
Fig. 3 Mineralization stage and paragenetic sequence of mineral growth in the Erentaolegai silver deposit
对不同成矿阶段的样品的流体包裹体进行冰点温度及均一温度测试,发现3个成矿阶段包裹体的均一温度可明显分为中高温、中温及低温3类。
中高温包裹体样品采自石英-黄铁矿阶段(第Ⅰ阶段),中温类包裹体样品采自石英-黄铁矿阶段(第Ⅰ阶段)及石英-硫化物阶段(Ⅱ阶段),低温类包裹体样品采自石英-锰碳酸盐阶段(Ⅲ阶段)。中高温包裹体数量为5个,均一温度范围为398~423℃,温度峰值为412~415℃,盐度w(NaCleq)为15.2%~15.31%(图5a、b)。中温包裹体数量为291个,均一温度范围为200~365℃,温度峰值为280~300℃,盐度w(NaCleq)分为2个区间,1个为0.18~8.14%%,盐度w(NaCleq)峰值为0.88%~2.57%;另一个为13.82%~16.05%,另一个数据为23.18%,盐度w(NaCleq)峰值为14.41%~15.42%(图5c、d),盐度大致分别对应石英-黄铁矿阶段(第Ⅰ阶段)及石英-硫化物阶段(Ⅱ阶段)。低温包裹体数量为70个,均一温度范围为124~245℃,温度峰值为180~200℃,盐度w(NaCleq)为0.18%~15.42%,另有4个数据为23.18%,盐度w(NaCleq)峰值为2.9%~3.39%及14.41%~14.87%(表1)(图5e、f)。
图4额仁陶勒盖银矿床典型流体包裹体显微照片 a~f.气液两相包裹体(图4f可见纯液体包裹体)VH2O—气相包裹体;LH2O—液相包裹体
Fig. 4 Microphotographs of typical fluid inclusions from the Erentaolegai silver deposit a~f. Gas-liquid two-phase inclusions (pure liquid inclusions are visible in Fig.4f) VH2O—Vapor phase inclusions; LH2O—Liquid phase inclusions
根据刘斌(1987)利用数据模型拟合得到的计算密度公式来计算流体密度,利用邵洁涟(1988)提出的经验公式估算压力,分别统计于表1。
图5额仁陶勒盖银矿床不同成矿阶段流体包裹体均一温度(a、c、e)和盐度(b、d、f)直方图
Fig. 5 Histograms of homogeneous temperature (a, c, e) and salinity (b, d, f) of fluid inclusions from different mineralization
stages in the Erentaolegai silver deposit
3.3 H-O同位素特征笔者测得额仁陶勒盖银矿床9件矿石中的石英H-O同位素数据(表2),其δ18O为+0.7‰~+3.5‰。热液流体中O同位素组成根据矿物-水氧同位素平衡交换分馏方程:1000 lnα石英−水=3.38×106T−2−3.40(Clayton et al.,1972)计算获得。
由测试及换算结果可知(表2),成矿流体的δ18Ofluid=-11.57‰~-5.55‰,δDfluid=-115.8‰~-98.2‰。在δD-δ18OH2O图(图6)中,所有数据均落入雨水线与原生岩浆水之间。
表1内蒙古额仁陶勒盖银矿成矿流体计算参数统计表
Table 1 Statistical results of ore-forming fluid Calculation parameters in the Erentaolegai silver deposit, Inner Mongolia
成矿阶段
类型
均一温度/℃
盐度w(NaCleq)/%
密度/g/cm3
压力/MPa
深度/km
中高温
VL
398~423
15.2~15.31
0.70~0.74,平均0.72
47.8~50.9
1.59~1.70;平均1.65
中温
VL
200~365
0.18~16.05,1个23.18
0.60~0.98,平均0.77
14.0~42.39
0.48~1.41;平均0.76
低温
VL
145~185
0.18~15.42,4个23.18
0.86~1.10,平均0.94
8.6~18.2;21.6~29.5
0.29~0.61;0.72~0.98.平均0.63
表2内蒙古额仁陶勒盖银床石英H-O同位素测试数据
Table 2 Hydrogen and oxygen isotopic composition of quartz from the Erentaolegai silver deposit, Inner Mongolia
序号
样品编号
矿物
δDV-SMOW/‰
δ18OV-SMOW/‰
δ18OH2O/‰
温度/℃
阶段
数据来源
1
2411-B3-2a
石英
-103.4
1.3
-5.55
301
Ⅱ
本文
2
1408-j-2a
石英
-107.4
0.8
-7.22
271
Ⅱ
3
1408-J-4
石英
-102.8
0.7
-6.19
300
Ⅱ
4
2305-J-1
石英
-106.4
1.9
-7.59
239
Ⅱ
5
2408-J-1
石英
-113.9
2.8
-11.57
163
Ⅲ
6
2411-C3-1b
石英
-98.2
0.7
-6.99
279
Ⅱ
7
2407-j-3
石英
-115.8
1.9
-5.75
280
Ⅱ
8
2402-j-1
石英
-108.2
1.4
-5.60
297
Ⅱ
9
2411-B3-2a
石英
-106.9
3.5
-6.29
233
Ⅱ
10
ER714
石英
-106
0.1
-6.28
314.85
Ⅱ
田京,2015
11
ER745
石英
-124
-2.8
-9.18
314.85
Ⅱ
12
ER754
石英
-126
-2.2
-8.58
314.85
Ⅱ
13
ER759
石英
-115
-3.4
-9.78
314.85
Ⅱ
14
ER769
石英
-126
-2.1
-8.48
314.85
Ⅱ
3.4硫同位素本次研究中共完成7件黄铁矿的硫同位素测试分析,并收集方铅矿、闪锌矿等硫化物的硫同位素数据14件,具体结果见表3。
图6额仁陶勒盖银矿床石英δD-δ18OH2O图(底图据Hedenquist et al., 1994)
Fig. 6 Hydrogen and oxygen isotopic composition of quartz from the Erentaolegai silver deposit (base map after Hedenquist et al., 1994)
由表3可知,额仁陶勒盖银矿床中硫化物的δ34S值分布于-4.0‰~4.5‰之间,平均值为2.3‰。其中,黄铁矿的δ34S值分布于1.2‰~4.5‰之间,平均值为2.8‰;方铅矿的δ34S值分布于-4.0‰~1.9‰之间,平均值为0.8‰;闪锌矿的δ34S值分布于1.3‰~4.1‰之间,平均值为2.9‰。总的来看,绝大多数处于零值附近,且呈塔式分布,反映了以单一的深源为主(陈祥,2000a)。
3.5铅同位素本次研究重点对矿区黄铁矿开展了铅同位素分析,并收集了已发表的方铅矿的铅同位素数据,具体见表4。
由表4可知,额仁陶勒盖银矿矿石中的黄铁矿的206Pb/204Pb值在18.336~18.360之间,方铅矿的206Pb/204Pb值在18.4234~18.5676之间;黄铁矿的207Pb/204Pb值在15.567~15.590之间,方铅矿的207Pb/204Pb值在15.5676~15.8853之间;黄铁矿的208Pb/204Pb值在38.193~38.293之间,方铅矿的208Pb/204Pb值在38.3944~39.1587之间。总的来看,额仁陶勒盖银矿矿石的铅同位素组成均一,变化幅度较小,说明成矿物质来源稳定,具有同源属性,为正常铅,具同一演化模式(图7)。
表3内蒙古额仁陶勒盖银矿床硫化物S同位素组成
Table 3 Sulfur isotopic composition of sulfide minerals from the Erentaolegai silver deposit, Inner Mongolia
样号
矿物
δ34SV-CDT/‰
数据来源
样号
矿物
δ34SV-CDT/‰
数据来源
1405-J-1
黄铁矿
2.9
本文
CXS6
闪锌矿
1.3
陈祥,2000a
2411-C3-16
黄铁矿
2.4
CXS8
闪锌矿
3.0
2408-J-1
黄铁矿
3.4
CXS2
方铅矿
1.9
2407-J-1
黄铁矿
2.3
CXS4
方铅矿
1.7
2305-J-1
黄铁矿
3.2
CXS6
方铅矿
-4.0
2300-J-6C
黄铁矿
1.3
CXS8
方铅矿
1.1
2411-B3-1
黄铁矿
1.2
CXS4
黄铁矿
3.0
CXS1
闪锌矿
4.1
陈祥,
2000a
CXS5
黄铁矿
4.5
CXS2
闪锌矿
3.0
CXS6
黄铁矿
3.3
CXS3
闪锌矿
3.7
CXS7
黄铁矿
3.5
CXS4
闪锌矿
2.5
表4内蒙古额仁陶勒盖银矿床Pb同位素组成
Table 4 Lead isotopic composition of sulfide minerals from the Erentaolegai silver deposit, Inner Mongolia
样号
矿物
206Pb/204Pb
2σ
207Pb/204Pb
2σ
208Pb/204Pb
2σ
数据来源
2300-J-6C
黄铁矿
18.336
0.002
15.567
0.002
38.215
0.004
本文
1405-J-1
黄铁矿
18.346
0.002
15.576
0.003
38.244
0.009
2411-C3-16
黄铁矿
18.356
0.003
15.576
0.003
38.257
0.009
2408-J-1
黄铁矿
18.352
0.001
15.582
0.002
38.264
0.005
2407-J-1
黄铁矿
18.351
0.002
15.568
0.001
38.193
0.003
2305-J-1
黄铁矿
18.360
0.004
15.590
0.004
38.293
0.018
ZK36S1
方铅矿
18.4234
15.6678
38.5315
陈祥,2000a
ZK11S1
方铅矿
18.5548
15.8853
39.1587
ZK11S2
方铅矿
18.5676
15.5676
38.3944
注:比值单位为1。
图7额仁陶勒盖银矿矿石和岩石铅同位素组成图解(底图据Hedenquist et al.,1994)
Fig. 7 Lead isotopic composition of sulfide minerals from the Erentaolegai silver deposit (basemap after Hedenquist et al., 1994)
4讨论4.1成矿物质与成矿流体来源铅同位素作为成矿金属来源的有效示踪剂被广泛的应用于矿床成因研究。数据分析结果(表4)显示,额仁陶勒盖银矿床硫化物铅同位素组成相对较为集中,表明额仁陶勒盖银矿床成矿物质来源单一或均一化程度很高。在207Pb/204Pb-206Pb/204Pb图解(图7)中,额仁陶勒盖银矿中硫化物的铅同位素数据投影于地幔和上地壳演化线之间,大致呈线性分布,但也具有局部集中分布的特征,暗示成矿物质来源主要来自地壳深处或地幔。
硫同位素是大多数矿床中最重要的元素之一,同时硫同位素也是一种非常有效的成因示踪剂,常被用于成矿物质来源的示踪。在硫酸盐-硫化物体系中,34S在硫酸盐中强富集,在硫化物中弱富集。当矿床中的S主要来源于岩浆时,δ34S∑S值近似为0。额仁陶勒盖银矿床矿石矿物组合简单,主要为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿,未发现硫酸盐岩矿物。因此,硫化物(特别是黄铁矿)的34S值可近似代表成矿流体的δ34S∑S值。本次研究及收集的S同位素样品δ34S值皆分布于-4.0‰~4.5‰之间,平均值为2.3‰,与幔源岩浆硫的δ34S值(0±3‰)相近,暗示矿床中的S主要来源于岩浆系统。
流体包裹体是矿物生长过程中圈闭的古流体,保存了古流体的各种地质地球化学信息,是示踪流体来源与演化最直接的素材(Roedder,1984;卢焕章等,2004)。不同来源的流体通常具有不同的温度和盐度特征。岩浆流体通常显示出高温、高盐度的特征,大气降水为低温、低盐度特征,而地层热卤水以低温、高盐度为特征(陈衍景等,2007)。额仁陶勒盖银矿床石英-黄铁矿阶段和石英-硫化物阶段包裹体以富液的气液两相包裹体为主,均一温度集中分布于280~415℃之间,盐度w(NaCleq)集中分布于0.18%~15.42%,显示出中高温、中低盐度的特征,与岩浆热液与大气降水混合热液特征相近。在δD-δ18OH2O图(图6)中,额仁陶勒盖银矿床成矿流体的H-O同位素组成位于雨水线与原生岩浆水之间,且晚阶段样品更靠近雨水线。以上特征表明,额仁陶勒盖银矿床成矿流体可能是岩浆水与大气降水组成的混合流体,且成矿晚期大气降水含量逐渐增加。
图8额仁陶勒盖银矿流体包裹体均一温度-盐度图
Fig. 8 Plot of homogenization temperatures versus salinities of fluid inclusions for the Erentaolegai silver deposit
4.2矿床成因额仁陶勒盖银矿床的近矿围岩主要为中生代中性火山岩,成矿年龄与矿区次火山岩(石英斑岩,许立权等,2014)年龄基本一致。硫铅同位素数据表明,成矿物质主要来源于岩浆系统。氢氧同位素数据表明,成矿流体为岩浆水和大气降水组成的混合流体。以上资料综合表明,额仁陶勒盖银矿床在时间上、空间上和物源上均与区内次火山岩密切相关,可能为一次火山热液型银矿床。已有资料研究表明,这类次火山热液型银矿床与板块内部活动有关(毛景文等,2012;丁帅,2017)。
吕志成等(2000b)根据额仁陶勒盖银矿床石英中包裹体的成分,采用T=473K,p=152×105Pa(王真光等,1991),计算了矿床成矿溶液的主要物理化学参数Eh、pH、f(O2)和f(CO2)。结果表明,成矿热液的pH值在5.33~6.14之间,平均为5.67,呈现弱酸性-弱碱性溶液特征;Eh值在-0.46 V~-0.52 V之间,为还原环境;lgf(O2)为-40.68~-40.86,lgf(CO2)分别为0.15、0.90、0.78和0.45。上述特征表明,该矿床中的银矿物主要形成于浅成、中低温、弱酸性-弱碱性的还原环境。
本文测温结果(表1)表明,从石英-黄铁矿阶段(第Ⅰ阶段)到石英-锰碳酸盐阶段(Ⅲ阶段)矿床成矿温度逐渐降低,结合同位素资料表明,该矿床成矿流体经历过混合作用。由均一温度-盐度关系图(图8)可见,主成矿阶段(石英-硫化物阶段)出现了高盐度包裹体和低盐度包裹体共存现象,表明该阶段流体经历了沸腾作用。已有研究表明,流体混合和流体沸腾均可导致流体成分,pH值和氧逸度等参数的改变,进而诱发成矿元素的沉淀。由上可见,流体混合和沸腾作用可能是导致成矿元素(Ag)的主要沉淀机制。
在以上资料的基础上,并结合前人研究资料,笔者建立以下矿床成因模型(图9)∶在早白垩世蒙古-鄂霍茨克洋闭合后的碰撞后伸展构造环境下,区域性断裂—得尔布干断裂及额尔古纳-呼伦湖断裂等发生强烈的构造活动,区域上岩浆侵入及火山喷发活动强烈,并受区域性断裂控制,形成NW向与NE向断裂交汇及次级断裂控制着火山构造(火山盆地中的基底隆起及火山拗陷、次级的火山机构)、矿田和矿床的分布和就位。在中—上侏罗统火山盆地(主要由中侏罗统塔木兰沟组中基性火山岩和上侏罗统满克头鄂博组酸性火山岩、玛尼吐组中性火山岩)中,早白垩世白音高老期次火山岩浆发生脱挥发分作用形成岩浆热液并携带部分成矿物质。这些热液在运移过程中可能萃取了中生代火山岩中的部分成矿物质,并与大气降水混合,并发生沸腾作用,最终在NW、NE向次级格子状等有利构造部位卸载成矿物质,形成银矿体。
图9额仁陶勒盖式浅成低温热液型银矿床成矿模式图
1—白音高老组;2—玛尼吐组;3—满克头鄂博组;4—塔木兰沟组;5—晚三叠世黑云母二长花岗岩;6—晚三叠世细微粒斑状二长花岗岩;
7—花岗斑岩;8—流纹斑岩;9—塔木兰沟期次粗安岩;10—含银石英脉(矿体);11—断裂;12—热液循环系统
Fig. 9 Schematic illustration of mineralization of the Erentaolegai epithermal silver deposit
1—Baiyingaolao Group; 2—Manitu Group; 3—Manketouebo Group; 4—Tamulangou Group; 5—Late Triassic biotite monzogranite; 6—Late
Triassic fine-grained porphyritic monzogranite; 7—Granite porphyry; 8—Rhyolite porphyry; 9—Trachyandensite; 10—Silver-bearing
quartz vein(ore); 11—Fault; 12—Hydrothermal circulation system
笔者运用该模型在该区指导寻找额仁陶勒盖式矿床起到一定作用。对位于额仁陶勒盖大型银矿外围东部的1∶5万霍06Ht-14甲1化探异常进行重点调查,在地质填图中发现该化探异常中存在的残坡积矿化岩石。因该区地表整体较为平坦、草原覆盖,对比额仁陶勒盖矿体产状及化探异常走向,部署1∶5000地质、激电、高磁、土壤剖面测量、槽探工作手段进行了详细检查,发现了一处规模较大的连续高极化高电阻率异常带,综合判断为矿致异常,异常带走向大体为NE20°,槽探揭露矿(化)体产状与物探推测一致,并控制有矿体、矿化体,新发现布日罕特金银多金属矿点,另外在矿区外南部也发现钼、金、银矿(化)点,显示额仁陶勒盖大型银矿外围仍有找矿前景(赵胜金等,2018b)。
5结论(1)根据穿插及交代关系将额仁陶勒盖银矿床成矿过程划分为石英-黄铁矿、石英-硫化物及石英-锰碳酸盐3个阶段;显微测温结果显示,前两阶段包裹体均一温度范围为200~365℃,盐度大致对应2组,一组为13.82%~16.05%,另一组为0.18%~8.14%;石英-锰碳酸盐阶段均一温度范围为124~245℃,盐度为0.18%~15.42%,总体显示从早到晚阶段温度降低、盐度降低的趋势;主成矿阶段对应成矿深度0.48~1.41 km,平均值为0.76 km。
(2)成矿流体的δ18OHO值为-11.57‰~-5.55‰,表明成矿流体可能是岩浆水与大气降水的混合,且成矿中晚期以大气降水为主;硫同位素样品测试结果δ34S值皆分布于-3.96‰~4.451‰之间,偏离零值不大,呈塔式分布,反映了硫主要来自幔源;铅同位素组成反映了成矿物质主要来自地壳深部或上地幔。根据同位素的测定结果,推测成矿早期流体为岩浆水与大气降水的混合流体,而晚期流体则以大气降水为主,成矿物质具幔源或下地壳的深源特点。
(3)综合分析,笔者认为该矿床是一个与火山-次火山活动有关的浅成低温热液型银矿床,进一步完善了额仁陶勒盖式浅成低温热液型矿床成矿模式图。运用该成矿模式,通过地质填图、地物化综合工作方法,在额仁陶勒盖大型银矿东部新发现布日罕特银多金属矿点。
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参考文献
摘要
内蒙古额仁陶勒盖银矿是得尔布干成矿带南西段的大型银矿床,位于蒙古-鄂霍茨克造山带和得尔布干断裂之间。该矿床热液成矿过程划分为石英-黄铁矿、石英-硫化物及石英-锰碳酸盐3个阶段。文章对不同成矿阶段的流体包裹体测温及采用氢氧同位素和硫同位素示踪成矿流体特征和来源,结果显示:前两阶段包裹体均一温度为200~423℃,盐度w(NaCleq)可分为2组,一组盐度w(NaCleq)为13.82%~16.05%,另一组盐度w(NaCleq)为0.18%~8.14%;石英-锰碳酸盐阶段均一温度范围为124~245℃,盐度w(NaCleq)为0.18%~15.42%,从早到晚阶段总体显示随温度降低、盐度降低的趋势;主成矿阶段对应成矿深度0.48~1.41 km,平均值为0.76 km;成矿流体氢、氧同位素组成 (δ18OH2O值为-11.6‰~-3.3‰)位于原生岩浆水的左下方靠近雨水线位置,表明成矿流体可能是岩浆水与大气降水的混合流体,且成矿的中晚期以大气降水为主。硫同位素测试结果显示,δ34S值皆分布于-4.0‰~+4.5‰之间,呈塔式分布,反映了硫主要来自幔源。铅同位素组成反映了成矿物质主要来自地壳深部或上地幔。综合分析认为,该矿床是一个与火山-次火山活动有关的浅成低温热液型银矿床。通过矿床地质及矿床地球化学研究,笔者进一步完善了额仁陶勒盖式浅成低温热液型矿床成矿模式,用该模式指导矿床外围新发现多个金、银、钼多金属矿(化)点。
Abstract
The Erentaolegai silver deposit in Inner Mongolia is a large-scale silver deposit in the southwestern part of the Derbugan metallogenic belt, and is located between the Mongolia-Okhotsk orogenic belt and the Derbugan fault. This study shows that ore-forming process of the E'rentaolegai silver deposit can be divided into three stages, including quartz-pyrite stage (stageⅠ), quartz-sulfide stage (stageⅡ), and quartz-manganese carbonate stage (stageⅢ). Microthermometric data indicate homogenization temperatures of fluid inclusions ranging mainly from 200℃ to 365℃ in the first two stages with salinities of 13.82%~16.05% and 0.18%~8.14% NaCl equivalent, respecively and those of fluid inclusions ranging from 124℃ to 245℃ in the third stage, with salinities of 0.18%~15.42% NaCl equivalent. The temperature and salinity from early to late stage decrease gradually. The metallogenic depth of the main metallogenic stage is estimated to be about 0.48~1.41km, with an average of 0.76 km. The hydrogen (δ18OH2O=-11.6‰ to-3.3‰) and oxygen isotopic composition is located at the lower left of range of primary magmatic water but close to that of meteoric water, indicating that the ore-forming fluid was derived originally from a mixture of primary magmatic water and meteoric water, with dominant meteoric water in later stages. Theδ34S values of sulfide minerals in the deposit range from-4.0‰ to 4.5‰, implying a mantle sulfur contribution. Lead isotope data of sulfide minerals indicate that the ore-forming materials derived mainly from the deep crust or upper mantle. Integrating geological and geochemical characteristics, the Erentaolegai silver deposit can be interpreted as an epithermal silver deposit related to volcanic-subvolcanic activity. Furthermore, we put forward a new genetic model for mineralization of the deposit, and discovered a number of gold, silver and molybdenum polymetallic ore (mineralization) points in the periphery of the deposit.