段明，李志丹，王國明，高智睿，張鋒，魏佳林，謝瑜，閆國強

（中國地質調查局天津地質調查中心，非化石能源礦產實驗室，天津300170）

內蒙古赤峰市白音諾爾鉛鋅礦二長花崗巖地球化學及鋯石U-Pb年代學研究

段明，李志丹*，王國明，高智睿，張鋒，魏佳林，謝瑜，閆國強

（中國地質調查局天津地質調查中心，非化石能源礦產實驗室，天津300170）

內蒙古赤峰市白音諾爾鉛鋅礦床是大興安嶺地區(qū)儲量最大的鉛鋅礦床。該礦床位于白音烏拉火山機構的北部，礦區(qū)范圍內出露二長花崗巖和花崗閃長（斑）巖侵入體，與黃崗梁組大理巖或結晶灰?guī)r接觸帶附近發(fā)育系列矽卡巖，鉛鋅礦體主要產于透輝石矽卡巖中，屬于矽卡巖型礦床。二長花崗巖地球化學顯示富硅（SiO2=68.98%～75.44%），高鋁（Al2O3=12.49%～15.62%）、低鎂（Mg=0.1%～1.25%），富堿（Na2O+K2O=7.73%～8.80%，Na2O/K2O=0.96～1.33）的特點，屬于高鉀鈣堿性系列的準鋁質花崗巖。稀土配分呈輕稀土富集型分布模式，稀土總量變化于127.4×10-6～145.95×10-6之間，存在較弱的正Ce異常和明顯的Eu負異常，微量元素表現為Rb、Th、K等大離子親石元素富集，而Nb、Ta、P、Ti等高場強元素虧損的特征。在Rb-（Y+Nb）、Rb-（Yb+Ta）構造環(huán)境判別圖解中，所有樣品均落入火山弧花崗巖構造環(huán)境中。兩件二長花崗巖鋯石LA-ICP-MS法U-Pb年齡為254.8±1.6 Ma和245.6±3.5 Ma，將巖漿巖侵入及相關的成礦作用限定為古生代末期，推測在晚古生代末期古亞洲洋局部殘留洋盆的俯沖是形成白音諾爾二長花崗巖及成礦的動力學機制。

鉛鋅礦床；二長花崗巖；鋯石U-Pb年代學；巖石地球化學；白音諾爾；內蒙古

內蒙古赤峰市白音諾爾鉛鋅礦床位于大興安嶺成礦帶的中南部［1］，是大興安嶺地區(qū)儲量最大的鉛鋅礦床，伴生可綜合利用的銀、鎘等元素，其與浩布高鉛鋅銅錫礦床和黃崗鐵錫礦床等構成我國北方重要的鉛鋅和錫礦產地。前人對該礦床開展過大量研究工作［1-9］，取得了重要的進展。多數學者認為該礦床為花崗巖類侵入體與黃崗梁組大理巖或結晶灰?guī)r接觸帶形成的矽卡巖型鉛鋅礦床［1-2，8］，但也有少數學者認為是噴流沉積型［3］。關于礦床形成時代，有人認為主成礦期為二疊紀同時有燕山期成礦作用的疊加［3］，但也有人認為印支早期巖漿活動對成礦影響巨大［6-7］，并伴有燕山晚期巖漿熱液成礦作用的疊加［6］。為此，本次工作選擇礦區(qū)與成礦密切相關的二長花崗巖，進行系列巖石學、礦石學、巖石地球化學和LAICP-MS鋯石U-Pb定年，結合礦床地質產狀厘定二長花崗巖與矽卡巖型礦床的內在聯系，以期揭示巖漿作用與礦床形成之間的成因關系，為深入研究區(qū)域成礦規(guī)律提供參考。

1　礦床地質概況

白音諾爾鉛鋅礦床位于內蒙古赤峰市巴林左旗林東鎮(zhèn)北約87 km處，礦床所處的大地構造位置為天山-蒙古-興安造山帶東部，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［6］。

礦區(qū)位于白音烏拉火山機構的北部，地層主要出露下二疊統(tǒng)黃崗梁組和上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組。前者為一套淺變質的海相砂泥質-碳酸鹽巖建造，由下至上可劃分粉砂泥質板巖、大理巖和結晶灰?guī)r、泥質板巖三個巖性段。后者以角度不整合覆蓋于黃崗梁組之上，底部為凝灰質角礫巖夾凝灰?guī)r，上部為熔結凝灰?guī)r及安山巖。下二疊統(tǒng)黃崗梁組的大理巖和結晶灰?guī)r是主要的容礦圍巖。

礦區(qū)巖漿巖分布廣泛，主要有呈巖枝、巖脈產出的花崗閃長巖、二長花崗巖、石英斑巖、安山玢巖、正長斑巖等。巖漿巖與成礦關系密切。

礦區(qū)構造形態(tài)復雜，白音諾爾背斜是主要控礦構造，其核部為泥質板巖，兩翼為大理巖，控制礦區(qū)南北礦帶。斷裂廣泛發(fā)育，多為成礦后斷裂，以NE向為主，其次為NE向，EW向和近SN向，常見礦體被斷裂切割（圖1）。

礦區(qū)內礦體數量較多、形態(tài)復雜、常成群（或帶）分布。主要賦存在花崗閃長（斑）巖、二長花崗巖與黃崗梁組大理巖或結晶灰?guī)r接觸帶附近，構成外矽卡巖帶［2］，主要包括輝石矽卡巖、石榴石矽卡巖、石榴石-輝石矽卡巖和輝石-石榴石矽卡巖的類型。其中，礦床西部以石榴石矽卡巖為主，東部主要為輝石矽卡巖［6］，鉛鋅工業(yè)礦體多發(fā)育于透輝石矽卡巖中。

目前共發(fā)現工業(yè)礦體162個，以NE向褶皺軸為界，分南、北兩個礦帶。其中北礦帶包括礦體54個，南礦帶包括108個。單個礦體常呈透鏡狀、鞍狀和脈狀產出于層間破碎帶的矽卡巖內，多個礦體構成和層面近于協(xié)調或斜交的似層狀礦體。礦石中主要金屬礦物為方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦和黃銅礦，其次為黃鐵礦、毒砂和磁鐵礦［2］。

2　樣品及實驗測試

用于測年及巖石地球化學分析的二長花崗巖樣品采自白音諾爾鉛鋅礦南礦帶露天采坑，所有樣品均經過手標本和顯微鏡觀察，挑選的無蝕變或蝕變甚弱的樣品。

主量元素在天津地質調查中心運用PW4400/40 X射線熒光光譜法開展測試，其中FeO采用氫氟酸-硫酸溶樣、重鉻酸鉀滴定的容量法，分析偏差優(yōu)于2%；微量元素使用X SeriesⅡ等離子體質譜儀測試。當元素含量大于10×10-6時，分析偏差優(yōu)于5%，當元素含量＜10×10-6時，其分析偏差優(yōu)于10%。分析結果見表1。

圖1　白音諾爾鉛鋅礦床地質簡圖（據參考文獻［6］）Fig.1 Simplified geological map of the Baiyinnuoer Pb-Zn deposit（after Jiang et al.，2011）上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組：1.流紋質熔結凝灰?guī)r；2.安山巖；3.流紋質凝灰?guī)r；4.凝灰質礫巖；5.流紋質凝灰熔巖；6.流紋質角礫熔巖；下二疊統(tǒng)黃崗梁組：7.泥質板巖；8.大理巖；9.粉砂泥質板巖；燕山期火山巖：10.安山玢巖；11.石英斑巖；12.正長斑巖；13.花崗閃長巖；14.鉛鋅礦體；15.矽卡巖；16.角巖；17.實測/推測斷層；18.背斜軸

表1　白音諾爾鉛鋅礦二長花崗巖主量元素（wB/%）、微量元素（wB/10-6）分析結果Tab.1 Major（wB/%）andtrace（wB/10-6）elementcontents for monzoniticgranitein Baiyinnuoer lead-zinc deposit

用于鋯石定年的ZR1/BYN3樣品顯微鏡下鑒定顯示，巖石具有花崗結構，主要礦物成分為石英、斜長石、鉀長石以及少量蝕變礦物綠泥石、綠簾石。其中，石英粒度為0.1～1.5 mm，含量20%～25%，部分與鉀長石共生，構成文象結構，少量與斜長石共生呈文象結構；斜長石呈半自形板狀，聚片雙晶，粒度為0.15×0.4 mm～2×6 mm，含量30%～35%；鉀長石呈他形板狀，粒度為0.25～1.25 mm，含量20%～25%；綠簾石及綠泥石含量10%～15%。

用于鋯石定年的ZR2/BYN3樣品顯微鑒定顯示，巖石主要礦物成分為石英、斜長石、鉀長石，少量蝕變礦物綠泥石、綠簾石。其中，石英呈他形粒狀，局部可見石英與鉀長石共結成文象結構，粒度為0.1～1.5 mm，含量25～30%；斜長石呈半自形板狀，聚片雙晶，具有較強粘土化，絹云母化，粒度為0.15×0.25 mm～1.5×3 mm，含量40%；鉀長石半自形板狀，以條紋長石為主，具較強的高嶺土化，可見兩組近直交解理，粒度0.2～1.0 mm，含量25%；綠泥石及綠簾石含量5%～10%。

鋯石測年樣品（ZR1/BYN3、ZR2/BYN3）經碎樣、分選后，在雙目鏡下挑選晶形完好，透明度好、無明顯裂隙的鋯石顆粒，在環(huán)氧樹脂中固定，拋光后進行透反射、陰極發(fā)光（CL）圖像顯微結構分析，選取U-Pb定年測試的最佳區(qū)域。本文的鋯石分選工作在河北省誠信地質服務有限公司完成。鋯石制靶在北京鋯年領航科技公司完成，陰極發(fā)光（CL）、透反射圖像在天津地質調查中心實驗室完成。鋯石U-Pb測試在中國地質調查局天津地質調查中心實驗測試室的激光剝蝕多接收器電感耦合等離子體質譜（LA-MC-ICP-MS）儀器上完成。采用標準鋯石GJ-1作為外標進行儀器U、Pb分餾校正，采用208Pb校正法對普通鉛進行校正，以NIST SRM610玻璃標樣作為外標計算鋯石樣品中的U、Pb、Th含量。年齡數據處理采用ICPMSDataCal程序［10］，年齡加權平均值計算及諧和圖繪制采用Isoplot［11］程序，測試數據誤差為1 σ，實驗分析結果見表2。

3　分析結果

3.1巖石地球化學特征

白音諾爾礦區(qū)二長花崗巖的主量元素、微量元素分析結果及其相關參數列于表1。二長花崗巖的SiO2含量變化于68.98%～75.44%之間，具有高Al2O3（12.49%～15.62%）、低MgO（0.1%～1.25%），富堿（Na2O=3.32%～4.4%，K2O=4.11%～4.52%，Na2O+ K2O=7.73%～8.80%，Na2O/K2O=0.96～1.33）的特點。里特曼指數介于1.83～2.95之間；在SiO2-K2O圖解中，所有樣品均落入高鉀鈣堿性系列區(qū)域內（圖2A），在A/CN-A/CNK圖解中，樣品表現為準鋁質特征（圖2B）。

表2　內蒙古白音諾爾鉛鋅礦二長花崗巖LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb分析結果Tab.2 LA-MC-ICP-MS zircon U-Pb analytical data of monzoniticgranite in Bayandulan copper deposit，Inner Mongolia

從白音諾爾鉛鋅礦二長花崗巖的稀土元素球粒隕石標準化分布圖（圖3A）中可以看出，稀土配分曲線均向右傾斜，為富集輕稀土型分布模式，稀土總量變化于127.4×10-6～145.95×10-6之間，平均為137.44×10-6，LREE/HREE=9.59～10.6，（La/Yb）N=9.52～12.38，LREE明顯富集。δCe介于1.11～1.34之間；δEu介于0.08～0.58之間，指示存在較弱的正Ce異常和明顯的Eu負異常。

在微量元素原始地幔標準化圖解中（圖3B），白音諾爾鉛鋅礦二長花崗巖表現為Rb、Th、K等大離子親石元素（LILE）富集，而Nb、Ta、P、Ti等高場強元素（HFSE）虧損的特征。

3.2鋯石U-Pb年齡

白音諾爾鉛鋅礦二長花崗巖鋯石陰極發(fā)光（CL）圖像及分析點位見圖4。兩件樣品（ZR1/BYN3、ZR2/ BYN3）的鋯石形態(tài)較為相似，鋯石整體呈短柱狀或長柱狀自形-半自形晶，顆粒長100～150 μm，長寬比大多在2/1～1/1之間，在陰極發(fā)光圖像中可見清晰的生長韻律（震蕩環(huán)帶），明顯具有巖漿鋯石特征。對ZR1/BYN3樣品的30粒鋯石進行了LA-MCICP-MS U-Pb定年（表1），鋯石U-Pb年齡在誤差范圍內諧和（圖5），206Pb/238U年齡加權平均值為254.8±1.6 Ma（n=30，MSWD=3.0）。對ZR2/BYN3樣品的13粒鋯石進行了LA-MC-ICP-MS U-Pb定年，鋯石U-Pb年齡在誤差范圍內諧和（圖6），206Pb/238U年齡加權平均值為245.6±3.5 Ma（n=13，MSWD=5.9）。

4　討論

4.1成巖成礦時代

白音諾爾鉛鋅礦區(qū)南礦帶兩件二長花崗巖樣品的鋯石U-Pb年齡分別為254.8±1.6 Ma（MSWD=3.0，n=30）和245.6±3.5 Ma（MSWD=5.9，n=13），兩個樣品的年齡在誤差范圍內接近，限定該礦區(qū)二長花崗巖是晚二疊世-早三疊世巖漿活動的產物。

圖2　白音諾爾鉛鋅礦二長花崗巖的SiO2-K2O圖（A，實線據文獻［12］；虛線據文獻［13］）和含鋁指數圖（B，據文獻［14］）Fig.2 SiO2vs.K2O diagram（A，solid line after reference［12］；dotted line after reference［13］）and aluminous index diagrams（B，after reference［14］）for monzoniticgranite in Baiyinnuoer lead-zinc deposit

圖3　白音諾爾鉛鋅礦二長花崗巖稀土元素球粒隕石標準化配分曲線（A）及微量元素原始地幔標準化蛛網圖（B）（標準化數值據文獻［15］）Fig.3 Chondrite-normalized REE patterns（A）and primitive mantle-normalized trace element patterns（B）for monzoniticgranite in Baiyinnuoer lead-zinc deposit（normalized data after reference［15］）

圖4　白音諾爾鉛鋅礦二長花崗巖鋯石CL圖像及測點年齡Fig.4 CL images and analytical ages of zircons for monzoniticgranite in Baiyinnuoer lead-zinc deposit

圖5　白音諾爾鉛鋅礦二長花崗巖ZR1/BYN3樣品鋯石U-Pb諧和圖和206Pb/238U年齡加權平均值計算圖Fig.5 Zircon U-Pb age and its concordia diagram of sample ZR1/BYN3 from monzoniticgranite in Baiyinnuoer lead-zinc deposit

圖6　白音諾爾鉛鋅礦二長花崗巖ZR2/BYN3樣品鋯石U-Pb諧和圖和206Pb/238U年齡加權平均值計算圖Fig.6 Zircon U-Pb age and its concordia diagram of sample ZR2/BYN3 from monzoniticgranite in Baiyinnuoer lead-zinc deposit

野外地質現象顯示，礦區(qū)內巖漿巖深成相為粗粒石英閃長巖，中淺成相為花崗閃長巖、二長花崗巖、細粒石英閃長巖及閃長玢巖，這些巖石沿斷裂帶層間裂隙侵入或充填于背斜軸部的虛脫空間呈脈狀或巖瘤。在礦區(qū)內花崗閃長巖、二長花崗巖、閃長玢巖及石英斑巖等常與大理巖或灰?guī)r直接接觸，并交代碳酸鹽巖形成賦礦矽卡巖。白音諾爾鉛鋅成礦與花崗閃長巖及二長花崗巖時空相關，另外依據前人對鋅礦鉛同位素研究表明礦石中硫化物的Pb同位素比值與大理巖和花崗閃長（斑）巖非常相似，說明成礦物質也主要來自這兩類巖石，進一步證明了白音諾爾鉛鋅礦床的成礦與花崗閃長（斑）巖和大理巖關系密切［21］，而該二長花崗巖的形成時代及地球化學特征與礦區(qū)內花崗閃長巖一致［6］，空間上共生，說明二長花崗巖與花崗閃長巖為同一巖漿事件的產物，均與成礦關系密切，因此礦區(qū)二長花崗巖的年齡表明白音諾爾鉛鋅礦是印支早期構造巖漿活動的產物。

4.2構造背景

白音諾爾二長花崗巖的∑REE介于127.4×10-6～145.95×10-6之間，平均為137.44×10-6，明顯低于地殼中性巖和地殼酸性巖，負Eu異常明顯，中稀土元素相對虧損（圖3A），表明有斜長石、角閃石相的分離結晶或在源區(qū)殘留程度較高［16-17］。在微量元素蛛網圖上，白音諾爾二長花崗巖具有富集LREE以及K、Rb、Th等大離子親石元素（LILE）和Nb、Ta、Ti、P等高場強元素（HFSE）相對虧損的俯沖帶巖漿組分特征［18］。一般與大洋俯沖有關的流體交代作用常表現出Nb、Ta虧損，Zr、Hf則相對REE虧損不明顯的特征［19］，這表明白音諾爾二長花崗巖曾受過大洋板塊流體的交代作用。Nb、Ta、Ti、P等高場強元素（HFSE）相對虧損表明板塊俯沖過程中有金紅石、榍石、磷灰石和角閃石相的殘留分離。在Rb-（Y+Nb）、Rb-（Yb+Ta）構造環(huán)境判別圖解中，所有樣品均落入火山弧花崗巖構造環(huán)境中（圖7）。推測在晚古生代晚期-印支早期由于局部殘留洋盆俯沖形成了白音諾爾高鉀鈣堿性準鋁質二長花崗巖。

圖7　白音諾爾鉛鋅礦二長花崗巖構造環(huán)境判別圖解（底圖據文獻［20］）Syn-COLG.同碰撞花崗巖；Post-COLG.后碰撞花崗巖；VAG.火山弧花崗巖；ORG.洋脊花崗巖；WPG.板內花崗巖Fig.7 Discrimination diagrams of tectonic setting for monzoniticgranite in Baiyinnuoer lead-zinc deposit（Base map after reference［20］）

5　結論

內蒙古赤峰市白音諾爾鉛鋅礦床位于天山-蒙古-興安造山帶東部，區(qū)域上位于白音烏拉火山機構的北部，礦體賦存于花崗閃長（斑）巖、二長花崗巖與黃崗梁組大理巖或結晶灰?guī)r接觸帶附近的透輝石矽卡巖中，鉛鋅礦體數量較多、形態(tài)復雜、常成群成帶分布。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，其次為黃鐵礦、毒砂和磁鐵礦。

白音諾爾鉛鋅礦二長花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為254.8±1.6 Ma和245.6±3.5 Ma，鉛鋅成礦與二長花崗巖時空相關，限定白音諾爾鉛鋅礦是海西晚期-印支早期構造巖漿活動的產物。

二長花崗巖高Al2O3、低MgO，富堿，屬高鉀鈣堿性系列、具準鋁質特征。稀土配分曲線顯示富集輕稀土型分布模式，發(fā)育明顯的Eu負異常，微量元素表現為Rb、Th、K等大離子親石元素（LILE）富集，而Nb、Ta、P、Ti等高場強元素（HFSE）虧損的特征，構造判別圖解顯示火山弧花崗巖構造環(huán)境。推測在晚古生代晚期-印支早期由于局部殘留洋盆俯沖形成了白音諾爾高鉀鈣堿性準鋁質二長花崗巖。

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Zircon LA-ICP-MS U-Pb ages and geochemical characteristics of monzonitic granite from Baiyinnuoer Pb-Zn deposit，Chifeng city，Inner Mongolia

DUAN Ming，LI Zhi-dan*，WANG Guo-ming，GAO Zhi-rui，ZHANG Feng，WEI Jia-lin，XIE Yu，YAN Guo-qiang

The Baiyinnuoer ore deposit in Inner Mongolia is the largest Pb-Zn deposit in Da Hinggan Mountains metallogenic belt.It located in the northern part of Baiyinwula volcanic agencies，Pb-Zn orebodies mainly occur along the contact zone between the gradiorite and the carbonate rock.The authors dated the zircons of two samples from the granodiorites using the LA-MC-ICP-MS method.Two reliable weighted mean206Pb/238U ages are（254.8±1.6）Ma（MSWD=3.0，n=29）and（245.6±3.5）Ma（MSWD=5.9，n=13）.Lead-zinc mineralization was spatio-temporal correlation with granodiorites，suggesting that Baiyinnuoer Lead-zinc Deposit was the product of late Hercynian to early Indosinian tectonic magmatic activity.The granodiorites have a SiO2range of 68.98 to 75.44wt%，with relatively high Al2O3（15.52%～15.26 wt%）and low MaO（0.1～1.25wt%）content，and characterized by extremely rich alkali（Na2O=4.04%～4.36%，K2O=3.98%～4.05wt%，Na2O+K2O=7.73%～8.80wt%，

Pb-Zn deposit；monzonitic granite；Zircon LA-ICP-MS U-Pb ages；geochemical characteristics；Baiyinnuoer；Inner Mongolia

P597+.3

A

1672-4135（2016）03-0161-08

2016-06-01

中國地質調查項目“內蒙古錫林浩特地區(qū)1/5萬航磁異常篩選與評價12120113057100，陰山地區(qū)成礦規(guī)律與找礦方向研究12120113057300）”聯合資助

段明（1983-），男，2009年畢業(yè)于吉林大學，獲碩士學位，工程師，從事礦產勘查與研究工作。*通訊作者：李志丹（1986-），男，工程師，從事礦床學研究工作，E-mail：cugcug@qq.com。

Na2O/K2O=0.96～1.33）.All samples fall into the high K calk-alkali series region and have metaluminous characteristics.The distribution of REE characterized by enrichment in LREE，and total amount of rare earth varied from 127.4～145.95 ppm.The REE are weak positive Ce anomalies（δCe=1.11～1.34）and significant negative Eu anomalies（δEu=0.08～0.58），trace elements characterized enrichment Rb，Th，K，LILE，loss Nb，Ta，P，Ti and other high field strength element（HFSE）.In the Rb-（Y+Nb）and Rb-（Yb+Ta）tectonic environment discrimination diagrams，all samples fall into the tectonic setting of volcanic arc，suggesting that local remnant basin subduction in the late stage of the Late Paleozoic to Early Indosinian formed the high-K calc alkaline and metaluminous granodiorite in Baiyinnuoer.