趙家齊，周振華**，歐陽荷根，陳寶全，劉文杰，楊 帆

(1中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，北京 100037；2內(nèi)蒙古黃崗礦業(yè)有限責任公司，內(nèi)蒙古赤峰 025350；3中國國際工程咨詢有限公司，北京 100048)

大興安嶺南段是中國北方最重要的錫-銀-鉛-鋅多金屬成礦帶，該帶呈北東向延伸約600 km（周振華等，2022），受北東向斷裂構造控制明顯，絕大多數(shù)礦床都夾持于二連-賀根山、黃崗-甘珠爾廟、西拉沐倫深大斷裂帶之間（圖1a）。該成礦帶早在20世紀80年代就已發(fā)現(xiàn)一批大中型錫礦床，近年來隨著找礦勘察工作的不斷深入，在火山巖覆蓋區(qū)內(nèi)脈狀鉛鋅銀深部或邊部又陸續(xù)探明了多個大型、超大型錫礦，例如維拉斯托、白音查干（圖1b）等，礦化產(chǎn)于早古生代錫林郭勒雜巖和/或二疊紀火山/火山碎屑巖圍巖或隱爆角礫巖中，并呈現(xiàn)出明顯的水平和垂向分帶性。Mao等(2018)提出大興安嶺南段錫礦成礦特點與世界著名的南美玻利維亞火山-次火山巖錫-銀礦帶類似，在一些大型脈狀銀鉛鋅礦床的深邊部具有尋找錫礦化的潛力。

圖1 大興安嶺南段大地構造位置（a）和地質(zhì)礦產(chǎn)分布圖（b）（據(jù)周振華等，2022修改）1—新生代地層；2—中生代火山-沉積巖；3—古生代變質(zhì)核雜巖；4—顯生宙花崗巖；5—新生代玄武巖；6—二疊紀火山-沉積；7—古生代蛇綠巖；8—主要斷裂；9—主要城市；10—Sn多金屬礦床大型；11—Sn多金屬礦床中型；12—Sn多金屬礦床小型Fig.1 Tectonicposition(a)and geologicmap(b)of thesouthern Great Xing’an Range(modified after Zhouetal.,2021)1—Cenozoic stratigraphy;2—Mesozoic volcano-deposition;3—Paleozoic metamorphic core complex;4—Phanerozoic granite;5—Cenozoic basalt;6—Permian volcanic-sedimentary;7—Paleozoic ophiolite;8—Main fracture;9—City;10—Sn-polymetallic deposit(largesize);11—Sn-polymetal‐lic deposit(medium size);12—Sn-polymetallic deposit(small size)

值得關注的是，大興安嶺南段最近又連續(xù)探明了雙尖子山、復興屯等超大型銀鉛鋅礦床，引發(fā)了國內(nèi)外學者的廣泛關注（Zhai et al.,2020;Liu et al.,2016;Wang et al.,2019;歐陽荷根等，2016）。其中，以雙尖子山礦床最具代表，該礦床是目前亞洲規(guī)模最大的銀多金屬礦床，已探明銀金屬量21 700 t，平均品位128 g/t，鉛、鋅金屬量分別為3.30 Mt和1.10 Mt，平均品位1.2%（匡永生等，2014）。前人對該礦床開展了大量研究工作，包括礦床地質(zhì)特征（王豐翔等，2016；匡永生等，2014）、年代學和巖石地球化學（Zhai et al.,2020;Liu et al.,2016;Wang et al.,2019;歐陽荷根等，2016；顧玉超等，2017；王祥東，2017；崔蒙，2015；張志強，2018；吳冠斌等，2013）、成礦元素賦存狀態(tài)（吳冠斌等，2014；權曉瑩等，2019）和成礦流體及成礦物質(zhì)來源等（江彪等，2019；Zhang et al.,2019;Zhai et al.,2020）。但是，已有的研究主要集中在對銀鉛鋅的成因機制的研究，而對于礦區(qū)深/邊部是否存在錫礦成礦潛力尚未開展系統(tǒng)研究，嚴重制約了礦區(qū)進一步找礦勘查的進展。最近，在雙尖子山興隆山礦段深部鉆探工作中發(fā)現(xiàn)了大量銅、錫礦化，以錫石-硫化物為主（吳曉林等，2021），且鉆孔在礦區(qū)內(nèi)揭露了多種類型的隱伏花崗巖體，因此，雙尖子山礦區(qū)深部是否存在大規(guī)模錫（銅）礦化的成礦潛力是一個亟待解決的重要科學問題。本次研究以鉆孔ZK12-37新揭露的含礦石英正長斑巖為主要研究對象，結(jié)合前人的研究，詳細探討了雙尖子山礦區(qū)巖漿-成礦作用過程及錫礦化成礦潛力，以期提高區(qū)域成礦規(guī)律的認識，為錫礦找礦勘查提供科學依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于興蒙造山帶東段大興安嶺南段晚古生代增生造山帶（圖1a），古生代期間受古亞洲洋構造體系控制，中生代期間被蒙古-鄂霍茨克洋構造體系和環(huán)太平洋構造體系疊加和改造（?eng?r et al.,1993;Xiao et al.,2009;2018）。區(qū)域斷裂構造極其發(fā)育，主要斷裂呈北東向，控制主要巖體和礦床的展布方向，而后期疊加的北西-北東東向和北北東向次級斷裂為成礦提供了良好的容礦-導礦空間。區(qū)內(nèi)由大面積的古生代和中生代火山-沉積蓋層出露為主要特點，前者由二疊系組成，主要由淺海相火山巖-火山碎屑巖組成（圖1b）。二疊系是研究區(qū)最為重要的賦礦層位，具有較高的多金屬元素豐度值，超過80%的礦床都產(chǎn)于其中（任耀武，1994）。中生代火山-沉積蓋層主要以中酸性火山碎屑巖為主，包括流紋巖、凝灰?guī)r及英安巖等。區(qū)域巖漿活動強烈，以晚中生代為主（早中侏羅世—早白堊世），古生代花崗巖體較少出現(xiàn)，巖石組合為花崗閃長巖-二長花崗巖-堿長花崗巖。從早中侏羅世至晚侏羅世最后到早白堊世，巖石組合從花崗閃長巖+花崗巖，至少量花崗閃長巖+花崗巖，最后為花崗巖（Wu et al.,2011）。區(qū)域火山作用可分為6期（Xu et al.,2013），即晚三疊世（228～200 Ma）A型流紋巖和雙峰式火山巖、早中侏羅世（190～173 Ma）鈣堿性和雙峰式火山巖組合、中晚侏羅世（166～158 Ma）堿性-亞堿性的過渡系列、早白堊世早期（145～138 Ma）A型流紋巖或堿性流紋巖、早白堊世晚期（133～106 Ma）鈣堿性和雙峰式火山巖和晚白堊世（97～88 Ma）鈣堿性火山巖和堿性玄武巖組合，分別代表了后碰撞伸展、洋殼俯沖、弧后伸展/巖石圈拆沉等不同的構造背景。

區(qū)域成礦類型多樣，成礦具有多期次，晚中生代（180～100 Ma）為成礦高峰期，產(chǎn)出有一系列重要的銅、金、錫、鎢、鉬、鉛鋅、銀和稀土礦床（圖1b）。其中，鉛鋅銀礦床多表現(xiàn)為脈狀礦化，以拜仁達壩、雙尖子山、復興屯等大型-超大型礦床為代表。此外，還發(fā)育有多個大型矽卡巖型鉛鋅銀礦床，如白音諾爾、浩布高等。錫礦化以黃崗、維拉斯托、白音查干、邊家大院、毛登、小孤山等為主要代表，礦化類型包括熱液脈型和矽卡巖型。已有的年代學研究結(jié)果顯示，錫-銀-鉛-鋅成巖成礦時代都集中在130～140 Ma之間（Mao et al.,2019），深部錫礦化與外圍脈狀鉛鋅銀礦化為同一成礦系統(tǒng)（Gao et al.,2019;周振華等，2019）。

2 礦床地質(zhì)特征

雙尖子山礦床位于內(nèi)蒙古赤峰市巴林左旗富河鎮(zhèn)西北約20 km處，地理坐標為：119°03′30″～119°10′00″E；44°29′30″～44°31′30″N。礦區(qū)出露地層有下二疊統(tǒng)大石寨組粉砂質(zhì)板巖夾凝灰?guī)r、蝕變安山質(zhì)凝灰?guī)r等，為主要的賦礦地層；中侏羅統(tǒng)新民組凝灰質(zhì)砂礫巖、砂礫巖和流紋質(zhì)角礫凝灰?guī)r等；上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組凝灰質(zhì)砂巖、流紋質(zhì)角礫凝灰?guī)r等及第四系沖積物（圖2a）。斷裂構造發(fā)育，主要為北西向、北東向及近南北向斷裂，均為重要的容礦構造，控制了礦體的展布。地表出露的巖漿巖主要為少量的閃長玢巖脈和花崗巖脈，深部鉆孔揭露的隱伏花崗巖體巖石組合包括黑云母花崗巖、花崗斑巖、正長花崗巖、石英正長斑巖及花崗巖等（圖2c，圖3a～c）?；◢弾r體邊緣與地層接觸帶附近發(fā)育大量隱爆角礫巖，角礫主要為花崗巖，膠結(jié)物為凝灰質(zhì)粉砂巖和少量硫化物（圖3d～e）。

圖2 雙尖子山礦區(qū)興隆山礦段地質(zhì)簡圖（a）、勘探線剖面圖（b）和ZK12-37鉆孔剖面圖（c）（據(jù)Zhaietal.,2019;張志強，2018修改）1—第四系；2—花崗巖；3—隱伏花崗巖體；4—閃長巖；5—英安巖；6—早二疊紀板巖；7—礦體；8—斷裂；9—鉆孔位置；10—鉆孔深度Fig.2 Schematic geological map of the Shuangjianzishan deposit(a),a vertical section through the ore deposit(b),drill core profile(c)(modified after Zhaiet al.,2020;Zhang,2018)1—Quaternary;2—Granite;3—Concealed granite body;4—Diorite;5—Dacite;6—Early Permian slate;7—Ore bodies;8—Fault;9—Borehole;10—Drilling depth

圖3 雙尖子山礦區(qū)典型礦石照片a.早三疊世石英斑巖，含細脈狀黃鐵礦和閃鋅礦；b.早白堊世正長花崗巖；c.早白堊世石英正長斑巖；d、e.隱爆角礫巖，角礫為石英正長斑巖，膠結(jié)物為圍巖；f.產(chǎn)于綠泥石化碳質(zhì)板巖中的浸染狀方鉛礦礦石；g.板巖中浸染狀黃鐵礦-黃銅礦和細脈狀石英-黃鐵礦-黃銅礦脈；h.方解石脈與圍巖接觸帶部位的細脈狀方鉛礦-黃銅礦脈；i.石英脈型黃銅礦與浸染狀閃鋅礦同生Ch—綠泥石；Gn—方鉛礦；Qtz—石英；Ccp—黃銅礦；Py—黃鐵礦；Sp—閃鋅礦；Cc—方解石Fig.3 Photographs of the typical ores from the Shuangjianzishan deposit a.Early Triassic quartz porphyry with veined pyrite and sphalerite;b.Early Cretaceous syenite granite;c.Early Cretaceous syenite porphyry;d,e.Cryptoexplosivebreccia,brecciaisquartz syenite porphyry,and thecementsaresurrounding rocks;f.Disseminated galenain chloritized carbonaceous slate;g.Disseminated pyrite-chalcopyriteand veinlet quartz-pyrite-chalcopyritein slate;h.Finevein galena-chalcopyrite in contact zonebetween calciteveinsand thehost rock;i.Intergrowth of quartz-chalcopyrite vein and disseminated sphalerite Ch—Chlorite;Gn—Galena;Qtz—Quartz;Ccp—Chalcopyrite;Py—Pyrite;Sp—Sphalerite;Cc—Calcite

依據(jù)地形、地質(zhì)因素及勘查工程分布特征劃分為東、西2個礦段，兩者相距約3 km：①雙尖子山礦段（西礦段），工作程度較低，探明礦體數(shù)量較少，以1#礦脈最為典型，礦體總體走向30°～34°，傾角60°～68°，控制長度230 m，最大延深205 m，主要呈似層狀、脈狀產(chǎn)出于大石寨組中，銀的平均品位108 g/t（王豐翔等，2016）；②興隆山礦段（東礦段），礦體規(guī)模大、礦化較強，工程控制程度高，已發(fā)現(xiàn)礦體45個，總體走向312°，主要分布在北西向韌性剪切帶中，走向延伸大于1800 m，呈斜列式脈狀平行展布，產(chǎn)于大石寨組泥質(zhì)、粉砂質(zhì)板巖中（圖2b）。

礦床圍巖蝕變以硅化、絹云母化、綠泥石化和碳酸鹽化為主。礦石類型主要有銀-鉛礦石、鋅礦石、銀-鉛-鋅（銅）多金屬礦石等（圖3f～l）。礦石構造主要為塊狀構造、稠密浸染狀構造、脈狀-網(wǎng)脈狀構造、條帶狀構造、角礫狀構造等。結(jié)構主要為半自形-他形粒狀結(jié)構，次為交代結(jié)構、包含結(jié)構、乳滴狀結(jié)構、殘余結(jié)構等（權曉瑩等，2019）。主要金屬礦物有輝銀礦、深紅銀礦、硫銀錫礦、輝硒銀礦、黝銻銀礦、輝銻銀礦、硫鉍錫礦、金銀礦、自然銀、黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、毒砂、磁黃鐵礦、錫石等。脈石礦物主要有石英、方解石、綠簾石等。礦化總體可分為熱液期和表生期，其中熱液期又可分為4個成礦階段，即：石英-閃鋅礦階段、方鉛礦-閃鋅礦-銀礦物階段、石英-銀礦物階段、黃鐵礦-碳酸鹽階段等（吳冠斌等，2014）。

3 樣品描述及分析測試方法

本次研究所采用的石英正長斑巖樣品采自雙尖子山礦床興隆山礦段ZK12-37鉆孔750～800 m處，共7件石英正長斑巖樣品用于主、微量分析測試，其中1件樣品（NS-17）用于LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年和原位Hf同位素分析。樣品新鮮，蝕變較弱，僅見局部輕微高嶺土化和閃鋅礦化（圖2c，圖3c）。手標本呈肉紅色，斑狀結(jié)構，塊狀構造。斑晶含量約30%～40%，主要為鉀長石和石英（圖3c），長石斑晶呈半自形板狀或他形，大小10～15 mm；石英斑晶多呈渾圓形顆粒狀，具六方雙錐體，少量為渾圓狀，大小1～3 mm，部分石英斑晶有破碎現(xiàn)象。基質(zhì)含量60%～70%，為堿性長英質(zhì)組分，具隱晶質(zhì)結(jié)構。主要礦物組成為石英（25%～30%）、鉀長石（30%～40%）、鈉長石（15%～20%）、角閃石（5%）和黑云母（5%）?？梢娚倭块W鋅礦呈浸染狀散布于基質(zhì)中，多為他形粒狀，少量為自形立方晶體，含量約1%，偶見他形細粒狀黃鐵礦。

3.1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年

LA-ICP-MS鋯石U-Pb測試在中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所LA-ICP-MS實驗室進行，儀器型號為Finnigan Neptune型MC-ICP-MS和New Wave UP213激光剝蝕系統(tǒng)，激光剝蝕所用直徑為25μm，頻率為10 Hz，能量密度為25 J/cm2，以He為載氣。信號較小的207Pb、206Pb、204Pb（+204Hg）、202Hg用離子計數(shù)器（multi-ion-counters）接收；208Pb、232Th、238U信號用法拉第杯接收，該方法實現(xiàn)了所有目標同位素信號的同時接收并且不同質(zhì)量數(shù)的峰基本上都是平坦的，進而可以獲得高精度的數(shù)據(jù)，均勻鋯石顆粒207Pb/206Pb，206Pb/238U，207Pb/235U的測試精度（2s）均為2%左右，對鋯石標準的定年精度和準確度在1%（2s）左右。LA-MC-ICP-MS激光剝蝕采樣采用單點剝蝕的方式，數(shù)據(jù)分析前用鋯石GJ-1進行調(diào)試儀器，使之達到最優(yōu)狀態(tài)，鋯石U-Pb定年以鋯石GJ-1為外標，U、Th含量以鋯石M127w（U）：923×10-6；

w（Th）：439×10-6；Th/U：0.475；Nasdala et al.,2008）為外標進行校正。

測試過程中在每測定5～7個樣品前后重復測定2個鋯石GJ1對樣品進行校正，并測量1個鋯石Ple‐sovice，觀察儀器的狀態(tài)以保證測試的精確度。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal程序（Liu et al.,2009），測量過程中絕大多數(shù)分析點206Pb/204Pb大于1000，未進行普通鉛校正，204Pb由離子計數(shù)器檢測，204Pb含量異常高的分析點可能受包體等普通Pb的影響，對204Pb含量異常高的分析點在計算時剔除，鋯石年齡諧和圖用Isoplot 8.0程序獲得。詳細實驗測試過程可參見侯可軍等（2009）。樣品分析過程中，Plesovice標樣作為未知樣品的分析結(jié)果為(337.3±2.5)Ma（n=4,2σ），對應的年齡推薦值為(337.1±0.4)Ma(2σ)（Slàma et al.,2008），兩者在誤差范圍內(nèi)完全一致。

3.2 鋯石Lu-Hf同位素分析

鋯石Hf同位素測試的激光束直徑為55μm，激光頻率20 Hz，能量密度約15 J/cm2，采用鋯石國際標樣GJ1作為參考物質(zhì)，在U-Pb定年的原分析點上測定Hf同位素組成。

具體儀器運行條件及詳細分析流程見侯可軍等（2007）。分析過程中鋯石標準GJ1的176Hf/177Hf測試加權平均值為0.282 015±28（2SD，n=10），與文獻報道值（Elhlou et al.,2006）在誤差范圍內(nèi)一致。

3.3 全巖主、微量元素分析

全巖主、微量元素組成分析在國家地質(zhì)實驗測試中心完成。主量元素分析采用X射線熒光光譜法，儀器型號為Philips PW2404光譜儀。分析結(jié)果的精度優(yōu)于1%。

鐵和亞鐵的測定是用濕化學法進行的分析(滴定)。標準礦物(GSR-1，GSR-3)的主要氧化物的測試誤差相對百分比為±0.01%～±0.20%。微量元素測定采用ICP-MS進行。全巖粉末(50 mg)溶于1 ml蒸餾HF(1.5 g/ml)和0.5 ml的HNO3(1.41 g/ml)在特氟綸內(nèi)襯不銹鋼釜。密封將不銹鋼釜加熱到190℃并保持24 h。冷卻后，不銹鋼釜被放置在熱板（200℃）上以使其蒸發(fā)至干燥。殘留物加入硝酸溶液溶解后重新密封并加熱至130℃加熱3 h，然后轉(zhuǎn)入塑料燒杯并稀釋后進行分析。2個標準礦物（花崗巖GSR-1、玄武巖GSR-3）用于監(jiān)測分析數(shù)據(jù)的質(zhì)量。微量元素分析精度優(yōu)于10%。

4 分析結(jié)果

4.1 全巖地球化學組成

雙尖子山礦區(qū)石英正長斑巖的主量、微量元素地球化學組成分析結(jié)果見表1。在主量元素組成上，樣品具有較高的w(SiO2)(68.91%～75.50%)、w(K2O)(3.84%～5.51%)和w(CaO)(0.41%～2.03%)，而w(Al2O3)(12.12%～15.03%)、w(FeO)(0.89%～2.11%)、w(Fe2O3)(0.59%～1.10%)及Fe3+/Fe2+比值較低。巖石的A/CNK值為0.97～1.05，屬于準鋁質(zhì)-弱過鋁系列（圖4a）。在SiO2-K2O圖解（圖4b）中，樣品都落到高鉀鈣堿性系列范圍內(nèi)。樣品的分異指數(shù)（DI）在91～95之間，平均93，顯示巖漿分異程度較高。

圖4 雙尖子山礦區(qū)花崗質(zhì)巖石的A/NK-A/CNK(a)和SiO2-K 2O(b)圖解（數(shù)據(jù)來源：本文；Liu et al.,2016;張志強，2018；王祥東，2017；Zhaiet al.,2020;顧玉超等，2017）Fig.4 A/CNK-A/NK(a)and SiO2-K 2O(b)diagrams of the granites from the Shuangjianzishan mining area(data sources:this study;Liu et al.,2016;Zhang,2018;Wang,2017;Zhaiet al.,2020;Gu et al.,2017)

表1 雙尖子山石英正長斑巖主（w(B)/%）、微量元素（w(B)/10-6）組成分析結(jié)果Table1 Major(w(B)/%)and traceelement(w(B)/10-6)compositionsof quartzsyeniteporphyry in the Shuangjianzishan deposit

微量元素原始地幔標準化配分曲線具有富集大離子親石元素（LILE）Rb、Th、U、Pb等，虧損高場強元素（HFSE）Sr、P、Ti等特征（圖5a）。高Rb、低Sr、Ba的微量元素特征反映可能發(fā)生了鉀長石和斜長石的分離結(jié)晶作用。巖石的ΣREE為（151～184）×10-6，平均為169×10-6，LREE/HREE為6.11～8.29，(La/Yb)N為4.86～6.92，輕、重稀土元素分餾明顯（圖5b）。樣品的δEu=0.15～0.32，平均為0.23，顯示強烈的Eu負異常。

圖5 雙尖子山石英正長斑巖微量元素蛛網(wǎng)圖（a）和稀土元素配分圖（b）（球粒隕石和原始地幔標準化數(shù)據(jù)據(jù)Sun et al.,1989；數(shù)據(jù)來源同圖4）Fig.5 Primitive mantle-normalized spider diagram(a)and chondrite-normalized REEpattern(b)of quartz syenite porphyry in the Shuangjianzishan deposit(chondrite and primitive mantle values after Sun et al.,1989;data source are same as Fig.4)

4.2 鋯石U-Pb測年

石英正長斑巖樣品中鋯石結(jié)晶較好，呈典型的自形長柱狀晶形，具有典型的巖漿震蕩環(huán)帶（圖6a），指示其主體為巖漿結(jié)晶的產(chǎn)物。對1件石英正長斑巖樣品（NS-17）進行了30個點的測試，其中，9個樣品點由于U含量或普通Pb含量較高，未獲得有效年齡，在計算U-Pb加權年齡值已剔除。

鋯石U-Pb有效分析結(jié)果列于表2，諧和圖見圖6b。鋯石樣品中的w（U）和w（Th）較高，分別為（244～1328）×10-6和（87～393）×10-6，Th/U比值為0.22～0.55。21個測點的206Pb/238U年齡變化范圍為127.1～135.6 Ma，其加權平均年齡值為(131.4±1.1)Ma(MSWD=0.74)（圖6c），代表了石英正長斑巖的巖漿結(jié)晶年齡。

圖6 雙尖子山石英正長斑巖鋯石CL照片（a）、U-Pb年齡（b）和協(xié)和圖（c）Fig.6 Cathodoluminescence(CL)images(a),zircon U-Pb age(b)and the Concordia diagram(c)of the quartz syenite porphyry from the Shuangjianzishan deposit

表2 雙尖子山礦床石英正長斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb分析結(jié)果Table 2 LA-ICP-MSU-Pb dating results of zircons from the quartz syenite porphyry in the Shuangjianzishan deposit

4.3 Hf同位素

鋯石Hf同位素分析結(jié)果見表3和圖7。21個分析點中除1個點（NS-17-18）的176Lu/177Hf比值稍大于0.002，其余樣品的176Lu/177Hf比值均小于0.002，這表明鋯石在形成以后基本沒有明顯的放射性成因Hf的積累，所測樣品的176Lu/177Hf基本代表了其形成時體系的Hf同位素組成（Amelin et al.,1999;Patchett et al.,1981;Knudsen et al.,2001）。

圖7 雙尖子山礦床石英正長斑巖鋯石εHf(t)-t圖解（a）和Hf同位素二階段模式年齡（T DM 2）直方圖（b）(數(shù)據(jù)來源：本文；Liu et al.,2016;王祥東，2017；王豐翔，2017)Fig.7 ZirconεHf(t)-t diagram(a)and Hf isotopic(T DM 2)ages histogram(b)of the quartz syenite porphyry from the Shuangjianzis‐han Pb-Zn-Ag deposit(data source:this study;Liu et al.,2016;Wang et al.,2017;Wang,2017)

表3 雙尖子山礦床石英正長斑巖Lu-Hf同位素測試結(jié)果Table 3 Lu-Hf isotopic compositions of quartz syenite porphyry from the Shuangjianzishan deposit

樣品NS-17的176Hf/177Hf比值為0.282 786～0.282 863，εHf(t)值為2.18～5.84，平均為4.35，兩階段Hf模式年齡(TDM2)變化范圍為811～1002 Ma，平均為896 Ma。

5 討論

5.1 分離結(jié)晶作用控制的成巖過程

雙尖子山礦區(qū)花崗巖以早白堊世花崗巖類為主，晚二疊世—早三疊世花崗巖脈較少，巖體具有高Si、Al、Na、K，貧Mg、Fe、P的特征，具有較高的FeOT/(FeOT+MgO)（0.78～0.87）、FeOT/MgO（3.56～6.46）和10000×Ga/Al（2.99～3.61）比值，以及巖漿結(jié)晶溫度（TZr=756～808℃），與典型的A型花崗巖的地球化學特征相似（Collins et al.,2020）。研究表明，隨著巖漿分離結(jié)晶作用的進行，當巖漿演變成高硅體系，礦物組成和元素地球化學行為會發(fā)生改變，如：①主要造巖礦物相溶解度的改變；②微量元素分配系數(shù)的變化以及稀土元素四分組效應的出現(xiàn)；③副礦物溶解行為的變化；④鈉長花崗巖的出現(xiàn)；⑤高Hf鋯石、電氣石和富集稀有金屬的綠柱石、鈮鐵礦等（高利娥等，2021及其引文）。

圖8和圖9顯示了雙尖子山礦區(qū)早白堊世花崗巖中重要主微量元素的變化趨勢和相互關系。在花崗質(zhì)巖漿分離結(jié)晶過程中，Sr傾向于進入斜長石，斜長石的分離結(jié)晶導致殘余巖漿中w(Sr)降低，Ba/Sr比值升高（Bea,1996）。雙尖子山礦區(qū)早白堊世花崗巖具有較低的Sr、Ba，和顯著的Eu負異常，并且Eu異常與w(Sr)呈正相關關系（圖8a），表明巖漿經(jīng)歷了不同程度的斜長石分離結(jié)晶作用。Zr和Hf具有相似的地球化學性質(zhì)，巖漿演化過程中Zr/Hf比值應保持一致，但在高演化的高硅花崗巖中，往往具有較低的Zr/Hf比值，其可能的原因包括2種：①鋯石的分離結(jié)晶作用（Watson et al.,1983;Claiborne et al.,2006）；②花崗巖熔體結(jié)構的變化（Linnen et al.,2002）。鋯石中Zr的溶解度是Hf的5倍（Linnen et al.,2002），因此，鋯石的分離結(jié)晶作用可以降低花崗質(zhì)熔體的Zr/Hf比值，同時降低殘余熔體的Zr和Hf的含量。當熔體的Zr/Hf比值降低到20以下時，花崗質(zhì)巖漿的結(jié)構將發(fā)生改變，鋯石和鉿石的溶解度發(fā)生變化，Hf的溶解度將明顯高于Zr的溶解度（Lin‐nen et al.,2002;Gao et al.,2021）。雙尖子山早白堊世花崗巖中，Zr與A/NK呈正相關（圖8b），但Zr/Hf比值基本都在20以上（圖9a、b），表明鋯石發(fā)生了分離結(jié)晶作用，但花崗質(zhì)熔體的結(jié)構并未發(fā)生明顯改變。另外，Nb和Ta也具有相似的地球化學性質(zhì)，在大多數(shù)情況下并不發(fā)生明顯的分餾。Stepanov等(2014)提出Nb和Ta易溶于云母和富Ti的礦物相中，在金紅石和鈦鐵礦中DTa＞DNb，而在云母中DTa＜DNb（Klemme et al.,2005;Stepanov et al.,2014）。TiO2與Ta/Nb和Ta與Ta/Nb的相關性圖解（圖8c、d）顯示，雙尖子山花崗巖經(jīng)歷了云母的分離結(jié)晶作用。Nb/Ta＞5（圖9c、d）也顯示花崗質(zhì)熔體結(jié)構未發(fā)生改變（高利娥等，2021）。

圖9 雙尖子山早白堊世花崗巖的高場強元素特征（數(shù)據(jù)來源和圖例同圖4）a.Zr-Zr/Hf；b.Hf-Zr/Hf；c.Nb-Nb/Ta；d.Ta-Nb/TaFig.9 High field strength element concentrations and ratios for the Early Cretaceous granites from the Shuangjianzishan deposit(data source and symbols same as Fig.4)a.Zr-Zr/Hf;b.Hf-Zr/Hf;c.Nb-Nb/Ta;d.Ta-Nb/Ta

此外，雙尖子山早白堊世花崗巖大多具有明顯的Nd負異常（圖5b，圖8e、f）。在高分異淡色花崗巖中，稀土元素通常賦存在獨居石和磷灰石中（高利娥等，2021）。本次研究的花崗巖中Nd/Nd*與ΣLREE和P2O5均表現(xiàn)出正相關關系（圖8e、f），表明巖石經(jīng)歷獨居石和磷灰石的分離結(jié)晶作用。上述研究表明，雙尖子山早白堊世花崗巖為A型花崗巖，成巖過程中經(jīng)歷了斜長石、鋯石、云母、獨居石和磷灰石等的分離結(jié)晶作用。

圖8 雙尖子山早白堊世花崗巖的重要主量和微量元素特征判別圖（數(shù)據(jù)來源和圖例同圖4）a.Eu/Eu*-Sr；b.Zr-A/NK；c.TiO2-Ta/Nb；d.Ta-Ta/Nb；e.Nd/Nd*-P2O5；f.Nd/Nd*-LREEFig.8 Selected major and trace element concentrations and ratios for the Early Cretaceous granites from the Shuangjianzishan deposit(data source and symbols are same as Fig.4)a.Eu/Eu*-Sr;b.Zr-A/NK;c.TiO2-Ta/Nb;d.Ta-Ta/Nb;e.Nd/Nd*-P2O5;f.Nd/Nd*-LREE

5.2 巖漿源區(qū)特征與地殼增生

本次研究獲得雙尖子山礦區(qū)石英正長斑巖鋯石中176Hf/177Hf介 于0.282 796～0.282 954，εHf(t)值為+2.18～+5.84，在εHf(t)-t圖解（圖7）中，落在球粒隕石和球粒隕石演化線之間，顯示其巖漿主要來源于源自虧損地幔的新生地殼物質(zhì)的部分熔融。王祥東（2017）對雙尖子山礦區(qū)早白堊世花崗斑巖（(130.9±0.7)Ma）開展的Sr-Nd-Hf同位素分析結(jié)果顯示，巖石具有低(87Sr/86Sr)i值（0.7054～0.7055）、正的εNd(t)值（0.71～0.88）和εHf(t)值（4.9～7.1），同樣顯示了虧損地幔來源的巖漿源區(qū)特征。另外，石英正長斑巖鋯石兩階段Hf模式年齡(TDM2)變化范圍為811～1002 Ma，稍早于興安地塊（0.50～0.80 Ga）而明顯晚于額爾古納板塊的Hf同位素模式年齡（1.20～1.40 Ga）變化范圍（周振華等，2012），但與王祥東（2017）獲得的花崗斑巖二階段Nd-Hf同位素模式年齡（TDM2分別為668～778 Ma和850～864 Ma）基本一致（圖7b），代表了大興安嶺南段新元古代一次重要的地殼增生事件。

與早白堊世花崗巖體明顯不同，雙尖子山礦區(qū)晚二疊世斑狀花崗閃長巖的鋯石εNd(t)值和TDM2分別為-11.34～-1.41和1275～1901 Ma，表明其巖漿主要為源自古老下地殼物質(zhì)的部分熔融（Liu et al.,2016）。中侏羅世流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r（(169±3)Ma）的εNd(t)值和TDM2分別為7.57～16.23和177～733 Ma，而與早白堊世（(130±6)Ma）含礦斑狀花崗閃長巖的εNd(t)值（10.18～15.96）和TDM2（257～632 Ma）值基本一致（圖7）（Liu et al.,2016），與本次研究和王祥東（2017）獲得的早白堊世成礦巖體相比，具有相對更高的εNd(t)和較低的TDM2，顯示出一定的巖漿來源差異。另外，礦區(qū)內(nèi)早白堊世斑狀花崗閃長巖具有高w(Sr)（＞300×10-6）及Sr/Y（73～90）和(La/Yb)N（9～17）比值，低w(Y)（4.06×10-6～4.66×10-6）和w(Yb)（0.35×10-6～0.40×10-6），無明顯Eu異常（δEu=0.80～1.02）（Liu et al.,2016），顯示出埃達克巖的地球化學組成特征（圖10）（Defant et al.,1990）。與之明顯不同，其余早白堊世花崗巖體具有低w（Sr）（＜300×10-6）、Sr/Y（1.91～7.16）和(La/Yb)N（1～18）比 值 和 高w（Y）（31.3×10-6～40.1×10-6）（圖10），Eu負異常明顯（δEu=0.15～0.32）（圖4b）（本次研究；Zhai et al.,2020;張志強，2018；王祥東，2017）?？傮w而言，地球化學組成和同位素示蹤結(jié)果反映出雙尖子山礦區(qū)多期巖漿巖并非來自同一巖漿體系的分異演化，而是不同時期多板塊（古亞洲洋、蒙古-鄂霍茨克洋和古太平洋板塊）俯沖-碰撞過程的產(chǎn)物（Xiao et al.,2009;2018;Ei‐zenh?fer etal.,2018;Wilde,2015;Zhou et al.,2021）。

圖10 雙尖子山礦區(qū)花崗巖地球化學圖解：Y-Sr/Y(a)和YbN-(La/Yb)N(b)(底圖據(jù)Defant and Drummond,1990；數(shù)據(jù)來源同圖4）Fig.10 Chemical diagrams of the granites in Shuangjianzishan deposit:Y-Sr/Y(a)and YbN-(La/Yb)N(b)(after Defant and Drummond,1990;data source same as Fig.4)

5.3 多期巖漿-成礦作用及其啟示

研究表明，大型-超大型礦床通常都發(fā)育多期次成巖-成礦作用，例如，德國西南部Schwarzwald脈狀Pb-Zn-Ag礦區(qū)經(jīng)歷了自三疊世開始至新生代的多期巖漿-流體混合和成礦作用（Walter et al.,2018）；華南黃沙坪W-Mo-Pb-Zn-Fe-Cu多金屬礦區(qū)也同樣發(fā)育三疊紀—早中侏羅世多期巖漿作用和礦化（Jiang et al.,2020）。由此可見，多期巖漿-流體疊加可能是形成大型-超大型礦床的有利因素之一。本次研究的雙尖子山超大型Pb-Zn-Ag礦區(qū)發(fā)育了強烈的巖漿活動，已有的年代學結(jié)果表明，礦區(qū)最早的巖漿活動發(fā)生在晚二疊世-早三疊世，主要以長英質(zhì)脈巖為主，包括斑狀二長花崗巖（252～254 Ma;Liu et al.,2016）、斑狀閃長巖脈（(246±2)Ma;Wang et al.,2019）、石英斑巖脈（(239±1)Ma;吳冠斌等，2013）和閃長玢巖脈（239～246 Ma;王豐翔，2019）和閃長巖脈（(249.1±1.9)Ma；Zhai et al.,2020）（圖11）。野外觀察發(fā)現(xiàn)這些脈巖通常被晚期脈狀Pb-Zn-Ag礦體所穿切，表明其為可能為成礦前的巖漿活動產(chǎn)物（Zhai et al.,2020）。然而，值得注意的是，雙尖子山礦區(qū)東側(cè)5 km處出露與Pb-Zn-Ag有關的乃林壩花崗巖體（花崗閃長巖-二長花崗巖為主），其鋯石U-Pb年齡結(jié)果為239～262 Ma（王豐翔，2019），與雙尖子山礦區(qū)二長花崗巖-閃長巖脈的年齡基本一致。然而，目前成礦年代學的研究結(jié)果顯示礦區(qū)范圍內(nèi)還未發(fā)現(xiàn)有同時代的礦化，且前述分析已表明其與早白堊世花崗巖的巖漿源區(qū)明顯不同，盡管這些脈巖周邊可能出現(xiàn)少量礦化，但筆者認為其最可能為成礦前的巖漿活動，與大規(guī)模Pb-Zn-Ag成礦關系并不密切。

歐陽荷根等（2016）獲得興隆山礦段中部ZK09-07鉆孔320 m處斑狀花崗巖的鋯石U-Pb年齡為(159.3±2.3)Ma，該年齡晚于Liu等(2016)測得的流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r的鋯石U-Pb年齡(169±3)Ma，但與王豐翔等（2016）獲得的輝鉬礦模式年齡(162.6±2.6)Ma及Liu等(2016)測得的黃鐵礦Re-Os等時線年齡(165±7)Ma在誤差范圍內(nèi)基本一致（圖11）。此外，Wang等(2019)報道了含礦石英脈中熱液鋯石、白云母和絹云母的U-Pb和Ar-Ar坪年齡分別為(148±1)Ma、(147±2)Ma和(146.9±1.9)Ma。目前來看，盡管晚侏羅世巖漿活動伴隨了零星的礦化，但總體上礦化強度不大，主要體現(xiàn)為巖體中浸染狀方鉛礦化、巖體邊部少量礦化的隱爆角礫巖（歐陽荷根等，2016），并未構成礦化的主體。

研究區(qū)早白堊世花崗巖的巖石類型多樣，包括黑云母花崗巖、花崗斑巖、正長花崗巖、石英正長斑巖及花崗巖等，形成時代主要集中在130～135 Ma（Zhai et al.,2020;張志強，2018；顧玉超等，2017；吳冠斌，2014）（圖11）。本次研究新識別出的石英正長斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(131.4±0.5)Ma，與前人研究獲得的早白堊世花崗巖時代一致。白堊世成礦巖體的時代也與Zhai等(2020)獲得的黃鐵礦和輝鉬礦的Re-Os模式年齡平均值（分別為(135.0±0.6)Ma和(134.9±3.4)Ma）以及吳冠斌等（2013）獲得的閃鋅礦Rb-Sr等時線年齡(132.7±3.9)Ma在誤差范圍內(nèi)一致，表明早白堊世是雙尖子山礦區(qū)重要的成礦時期，脈狀Pb-Zn-Ag礦化與花崗質(zhì)巖漿活動密切相關。地球物理資料也顯示，興隆山礦段西北側(cè)存在明顯的大面積三維電性結(jié)構的高阻體（＞8000Ωm），為深部早白堊世高侵位花崗巖的反映（吳懿豪等，2021），該套巖體也是雙尖子山礦區(qū)重要的成礦物質(zhì)來源。因此，筆者認為雙尖子山礦床成巖-成礦作用主體都發(fā)生在早白堊世，對應于區(qū)域大規(guī)模構造-巖漿活動的峰期（Zhou et al.,2012）。

圖11 雙尖子山礦區(qū)成巖-成礦年代學格架圖Fig.11 Diagenetic and metallogenic chronology framework of the Shuangjianzishan deposit

更為重要的是，在大興安嶺南段多個熱液脈型鉛鋅銀礦深邊部都發(fā)現(xiàn)了大規(guī)模的錫（鎢-鈮-鉭-鋰）礦化，如維拉斯托、白音查干、邊家大院等（周振華等，2022），其成巖成礦時代集中在130～140 Ma（Mao et al.,2019及其引文），雙尖子山礦床與這些Pb-Zn-Ag-Sn礦床具有相似的地質(zhì)和構造背景，顯示雙尖子山礦床具有尋找錫礦的巨大潛力。事實上，雙尖子山礦床附近的白音諾、浩布高等大型矽卡巖型鉛鋅銀礦床深部和外圍的錫礦找礦勘察陸續(xù)取得了重要突破，其中，在白音諾礦田深部找礦實現(xiàn)了資源儲量翻番，外圍探礦發(fā)現(xiàn)了哈力黑壩錫礦、腰爾壓錫礦等，在浩布高礦田外圍圈定了青松溝和額吉錫盛2處找礦靶區(qū)（張平發(fā)等，2020；徐巧等，2020）。另外，白音諾、浩布高礦區(qū)同樣發(fā)育多期次巖漿活動（主要以中三疊世和早白堊世為主），但成礦主體都被認為是早白堊世。本次研究將在下一章節(jié)詳細討論雙尖子山礦區(qū)錫礦成礦潛力。

5.4 雙尖子山礦區(qū)錫礦成礦潛力

前已述及，在大興安嶺南段多個脈狀鉛鋅銀礦床中都已發(fā)現(xiàn)大規(guī)模錫礦化，無獨有偶，雙尖子山礦區(qū)主要礦石礦物包括硫銀錫礦（Ag8SnS6）、硫鉍錫礦（Bi8SnS6）等富錫礦物，硫化物中w(Sn)和w(Cu)較高，且在礦區(qū)北西走向和北東走向兩組斷裂控制的礦體內(nèi)可見大量錫石，顯微觀察顯示其為成礦早期礦物（江彪等，2018）。重要的是，硫銀錫礦通常出現(xiàn)在一些的錫（銀鉛鋅）多金屬礦中，例如南美安底斯Potosi錫銀礦（Penfield,1984），是一種潛在的錫礦化指示標志。最近，在興隆山礦段井下625中段的北西向銀多金屬脈體，以及最新深部鉆探工程ZK-X鉆孔揭示出了大量銅-錫礦化，以硫銀錫礦和錫石為主，伴生有黃銅礦、毒砂和黑鎢礦等中高溫礦物組合（吳曉林等，2021）。富硒硫銀錫礦與閃鋅礦和方鉛礦共生，錫石主要呈細粒狀或細柱狀集合體產(chǎn)出，常被閃鋅礦、黃銅礦和方鉛礦包裹，或與石英構成錫石-石英脈，局部可見錫石-毒砂共生組合，銅、錫品位最高可分別達到12.98%和4.75%（吳曉林等，2021）。以上研究表明，雙尖子山銀多金屬礦床的深部和外圍具有較好的錫資源找礦潛力。

通常認為，錫礦化與高分異的準鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)、富揮發(fā)份的還原性或鈦鐵礦系列花崗巖有關（Lehmann,1990;Linnen et al.,2012;Mao et al.,2013;2019）。雙尖子山礦區(qū)早白堊世花崗巖體表現(xiàn)出高w（SiO2）和Rb/Sr比值，低的Fe2O3/FeO和K/Rb比值，顯示其為一套高分異、低氧逸度的花崗巖石組合（圖12），樣品點基本都落在與錫礦化有關的花崗巖范圍內(nèi)。此外，該巖體的Y/Ho、Zr/Hf和Nb/Ta比值分別為25.2～41.3、16.6～36.3和2.7～13.1（表1），與硫化物礦石（閃鋅礦、黃鐵礦、毒砂、方鉛礦等）的微量元素比值相近（26.8～56.4、36.7～49.7和2.6～7.3）（江彪等，2018），表明了早白堊世巖體與多金屬礦化的密切關系。更為重要的是，在閃鋅礦、方鉛礦和毒砂中w(Sn)較高，最高可達1093×10-6，進一步說明本區(qū)具有尋找錫礦化的良好潛力。雙尖子山賦礦地層早二疊系大石寨組具有較高的成礦元素背景值，其中Sn、W和Ag為克拉克值的3～10倍，Pb、Zn為克拉克值的1.5～5.0倍，礦化與地層豐度之間顯示良好的耦合關系（周振華等，2022），是形成錫礦有利的初始富集源區(qū)。同時，流體包裹體研究結(jié)果顯示，水-巖反應和流體混合是雙尖子山巨量金屬富集成礦的主要原因（Zhang et al.,2019）。因此，高演化、還原性花崗質(zhì)巖漿和初始富集源區(qū)是雙尖子山礦區(qū)錫礦化的有利條件。

圖12 雙尖子山礦區(qū)早白堊世花崗巖FeO*與log10Fe2O3/FeO(a,底圖據(jù)Blevin,2004),SiO2與Fe2O3/FeO(b),SiO2與K/Rb(c，底圖據(jù)Blevin,2004)和SiO2與Rb/Sr(d，底圖據(jù)Blevin et al.,1995)圖解SO—強氧化；MO—中等氧化；MR—中等還原；SR—強還原Fig.12 FeO*vs.log10Fe2O3/FeOdiagram(a,base map after Blevin,2004),SiO2 vs.Fe2O3/FeO(b),SiO2 vs.K/Rb(c,base map after Blevin,2004)and SiO2 vs.Rb/Sr(d,base map after Blevin et al.,1995)diagramsof the Early Cretaceousgranites from the Shuangjianzishan mining area SO—Strong oxidized;MO—Medium oxidized;MR—Medium reduced;SR—Strong reduced

另外，雙尖子山花崗巖體以A型花崗巖為主，具有較高的巖漿結(jié)晶溫度（鋯石飽和溫度TZr=756～808℃）（表1），且?guī)r漿來源主要表現(xiàn)為虧損地幔源區(qū)性質(zhì)，高溫部分熔融作用可以使黑云母、榍石、磁鐵礦、金紅石等富錫礦物發(fā)生分解，從而使錫釋放進入熔體（Wolf et al.,2018）。早白堊世時期，大興安嶺南段處在古太平洋板塊低角度俯沖下的大陸邊緣弧后伸展背景（Zhou et al.,2012;Zhao et al.,2018;許文良等，2019；周振華等，2022），在巖石圈伸展減薄環(huán)境下，殘余巖漿具有高硅高分異的特征，并且主要存在于相對還原的環(huán)境（Farner et al.,2017），有利于稀有金屬礦化的形成。由于錫礦化的形成溫度大多在300～400℃（Korges et al.,2018），Sn的卸載、沉淀通常都發(fā)生在巖漿演化的晚期或巖漿-熱液轉(zhuǎn)換過程（Heinrich et al.,1999;2004;Audetat et al.,1998;2000），因此，Sn并不能像Ag、Pb、Zn等金屬元素一樣遷移至較遠位置，而往往形成于巖體周邊的斷裂構造或裂隙的成礦有利空間內(nèi)，以錫石-硫化物礦脈形式存在。上述研究結(jié)果表明，雙尖子山礦床深部隱伏早白堊世花崗巖體與圍巖接觸帶部位是尋找錫礦化的有利部位。

6 結(jié)論

（1）雙尖子山礦區(qū)石英正長斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(131.4±0.5)Ma（MSWD=1.1），為早白堊世巖漿活動的產(chǎn)物。雙尖子山Pb-Zn-Ag(Sn)礦床經(jīng)歷了自晚二疊世至早白堊世期間的多期巖漿活動，而成礦主要與早白堊世花崗巖體密切相關。

（2）雙尖子山早白堊世花崗巖主要為A型花崗巖，成巖過程中經(jīng)歷了斜長石、鋯石、云母、獨居石和磷灰石等礦物的分離結(jié)晶作用。

（3）Hf同位素組成特征表明石英正長斑巖具有高的176Hf/177Hf比值（0.282 786～0.282 863）和εHf(t)值（2.18～5.84），顯示其巖漿主要來源于源自虧損地幔的新生地殼物質(zhì)的部分熔融。鋯石TDM2（811～1002 Ma）表明新元古代時期為大興安嶺南段地殼增生的重要時限。

（4）雙尖子山早白堊世花崗巖形成于高溫、低壓的伸展背景，具有低氧逸度、高演化的特點，在雙尖子山深部和外圍具有錫礦勘查的良好潛力。