0 引言

大兴安岭南段是中国北方重要的有色金属矿集区之一，该区内发育了一系列不同成因类型的大型—超大型矿床（图1；金浚等，2014；曾庆栋等， 2016；江思宏等，2018）。双尖子山银多金属矿床位于大兴安岭南段黄岗梁—甘珠尔庙成矿带内，其南北两侧分别与著名的白音诺尔铅锌矿床和浩布高锌铁矿床相邻。双尖子山银矿床的发现和评价是中国大兴安岭地区近年来找矿工作取得的重大突破。目前，该矿床的银资源储量规模已经达到超大型，是中国乃至亚洲规模最大的银多金属矿床（王寿成等，2018；左玉山等，2021）。

双尖子山银多金属矿床具有中低温热液脉状热液成因的特点。近年来，围绕该矿床的成因机制与成岩成矿演化过程，前人开展了大量的研究工作，并在同位素地质年代学、稳定同位素地球化学，矿物地球化学以及流体包裹体地球化学等方面取得了一系列的研究成果（王丰翔等，2016；江彪等， 2018，2019；王寿成等，2018；魏巍，2021）。双尖子山矿区内的近矿斑（玢）岩形成于早三叠世，并在后期成矿热液的影响下发生了强烈的蚀变（王承洋等，2022）。研究该岩体在热液蚀变过程中的元素迁移规律，对于探讨矿床的成矿流体性质及其演化特点，以及成矿物质的沉淀机制均具有重要的意义。Isocon法是国内外目前应用最广的计算地质作用过程中物质迁移特征的方法（Grant，2005），其核心是利用质量平衡等式来计算地质作用（包括蚀变、风化等）前后元素组分的变化情况（郭顺等， 2013；弭希风等，2019；宋凯等，2019）。本文在野外地质观察和岩矿鉴定的基础上，对双尖子山矿区的早三叠世蚀变斑岩开展了全岩地球化学分析工作，并运用标准化Isocon法研究了该矿床热液蚀变过程中的元素迁移规律，进一步探讨了该矿床的成矿流体性质与热液蚀变机理。

1 区域及矿区地质特征

1.1 成矿地质背景

双尖子山矿区位于内蒙古自治区东南部。区域范围内，中生代的陆相火山-沉积岩系广泛发育。除了中生代陆相火山-沉积岩系以外，该区发育色日巴彦敖包组、本巴图组、查干诺尔火山岩、阿木山组、寿山沟组、大石寨组、哲斯组和林西组等晚古生代地层单元。区域内晚古生代—早中生代岩浆岩呈北东东向广泛分布在索伦—西拉木伦河蛇绿岩带以北地区，其形成与古亚洲洋演化晚期的板块俯冲碰撞有关。大兴安岭南段多金属成矿作用与晚中生代岩浆作用之间具有密切的成因联系（孙引强等，2019）。该时期岩浆岩总体呈北北东向分布，其形成与太平洋板块向欧亚板块之下的俯冲作用有关（徐巧等，2021；刘建峰等，2022）。

除第四系以外，双尖子山矿区内出露的地层单元包括下二叠统大石寨组、中侏罗统新民组和上侏罗统满克头鄂博组。大石寨组岩性主要为粉砂质板岩、变粉砂岩、蚀变凝灰岩与蚀变安山岩等，是矿区最重要的赋矿地层单元。矿区内断裂构造发育，主要呈北西、北东和近南北走向展布。北西向断裂构造是主要的容矿构造，其早于北东向断裂构造形成。矿区地表未见大面积的侵入体出露，但井下勘探和采矿过程中常可见多种不同岩性的长英质侵入体。已有的年代学研究结果表明，双尖子山矿区内的岩浆作用可以划分为 3期，即 254~239 Ma的中酸性侵入岩、169~159 Ma的火山岩和135~128 Ma的 （隐伏）酸性侵入岩（匡永生等，2014）。其中，早三叠世的侵入体主要出露于矿区外围的乃林坝地区。矿区范围内的早三叠世的侵入体主要以（零星出露的）岩脉形式产出，岩性主要为闪长玢岩或石英二长斑岩，与矿体空间关系密切（图2；崔蒙，2015；王承洋等，2022）。

1—第四系；2—新近系；3—白垩系；4—侏罗系；5—三叠系；6—二叠系；7—石炭系；8—泥盆系；9—志留系；10—奥陶系；11—元古界宝音图群等；12—燕山期侵入岩；13—印支期侵入岩；14—华力西期侵入岩；15—加里东期侵入岩；16—断层；17—双尖子山银多金属矿床

1.2 矿床地质特征

双尖子山矿区内共圈定了 280 条银多金属矿体，其中，单个矿体规模达到大型的有 39 条。二叠系地层、断裂构造以及中生代岩浆作用共同控制了矿体的形成（蔡厚安等，2021）。矿区内银多金属矿体主要产于大石寨组泥质板岩、粉砂质板岩及变质粉砂岩中。受北西向断裂蚀变带和北东向断裂破碎的影响与控制，矿区内矿体可以划分为北东向矿体、北西向矿体两组。其中，北西向矿体的规模较大，连续性较好（图2b；权晓莹，2019）。双尖子山矿床中的矿石类型主要有银-铅矿石、锌矿石、银-铅-锌（铜）多金属矿石3类。矿石中的金属矿物主要包括闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、磁黄铁矿以及硫银锡矿、辉（硒）银矿、淡红银矿、硫锑铜银矿、银黝铜矿等含银矿物。除了银、铅、锌等主要有用元素以外，矿石中还含有金、铜、锡等伴生有用组分。矿石结构主要包括自形—半自形结晶结构、他形结构、包含结构和固溶体分离结构、交代残余结构以及压碎结构。常见的矿石构造类型包括块状构造、浸染状构造、条带状构造、脉状构造、斑杂状构造等。硅化、绿泥石化、黄铁矿化、碳酸盐化、绢云母化以及高岭土化等是常见的近矿围岩蚀变类型（王寿成等，2018；蔡厚安等，2021）。

2 样品地质特征与测试方法

本次研究样品主要采集于坑道和矿石堆，岩性为花岗闪长玢岩样品手标本呈灰白—灰绿色，具斑状结构，块状构造。斑晶矿物主要为钾长石、斜长石和少量的石英。岩石中矿物斑晶含量约占 20%，大部分长石斑晶自形程度较好，呈长板状，长轴粒径 2~10 mm，可见强烈的绢云母化。石英斑晶一般被熔蚀成浑圆状，自形程度较差，含量较低。此外，蚀变斑岩内偶见呈细脉状产出的石英集合体，石英颗粒沿脉壁向中心生长，自形程度较高，粒径大多在0.5~2. 0 mm之间。此外，岩石中还可见少量的不透明矿物，主要为自形的黄铁矿、方铅矿等（图3）。

岩石的全岩主微量元素地球化学分析在北京燕都中实测试技术有限公司完成。测试前，将采集到的岩石样品破碎、烘干，并粉碎至200目。主量元素含量测定使用XRF法进行，测试数据的误差小于 1%。稀土、微量元素测试使用ICP-MS完成，测数据误差小于 5%。主量元素测试前，先将粉末样品与助熔剂混合，并使用融样机使其在金铂坩埚中熔融成均一玻璃片体，以供测试。稀土、微量元素测试前，先将粉末样品置放入聚四氟乙烯溶样罐并加入HF+HNO₃，然后在干燥箱中放置一段时间（190℃温度，72 h）。样品取出后经过赶酸并将溶液定容为稀溶液，以供测试。

a、b—正交偏光下蚀变斜长石；c、d—单偏光下蚀变斜长石，斜长石边部和可见绿帘石和金属矿物；e、f—蚀变岩中的石英-方解石细脉； Pl—斜长石；Q—石英；Cal—方解石；S—金属矿物；Chl—绿泥石

3 实验结果

双尖子山矿区早三叠世蚀变花岗闪长玢岩的主微量元素分析结果见表1、表2和表3。该蚀变岩的 SiO₂的平均含量为 66.85%，Al₂O₃的平均含量为 15.97%，CaO 的平均含量为 0.35%~1.24%，K₂O 的含量为 3.41%~5.50%。 Na₂O+K₂O 的平均值为 7. 03%，Na₂O/K₂O 的平均值为 0.80，CaO+Na₂O+K₂O 的平均含量为 7.75%。相对于同时期形成的新鲜未蚀变岩石，该蚀变岩中SiO₂、Al₂O₃和K₂O含量有所升高，Na₂O 的含量明显降低，CaO 和 MgO 的含量也都有不同程度的降低。蚀变花岗闪长玢岩的 MnO 和 P₂O₅的含量分别为 0.17% 和 0.21%，TFe₂O₃含量为 4.17%，略高于新鲜未蚀变岩石；蚀变花岗闪长玢岩的 LOI（烧失量）为 2.46%，明显高于同时期形成的未蚀变岩石。

双尖子山矿区早三叠世蚀变花岗闪长玢岩的稀土元素分布曲线表现为轻稀土富集、重稀土亏损的“右倾型”（图4b）。轻重稀土元素分馏稍强，（La/ Yb）_N值变化于 8.58~17.55。Eu 总体具弱负异常， δEu 值变化于 0.83~1.14。Ce 表现为不明显的负异常，δCe值变化于 0.86~0.88。如图4b所示，与同时代形成的未蚀变岩石相比，矿区内早三叠世蚀变岩具有较低的轻、重稀土元素含量。同时，蚀变花岗闪长玢岩的轻、重稀土元素分馏程度要高于未蚀变岩石。在微量元素组成上，双尖子山矿区早三叠世蚀变花岗闪长玢岩样品具有 Ba、Nb、Ta 相对亏损， La 和 Hf 相对富集的特点（表3，图4a），与同时期形成的未蚀变岩体相似。

4 讨论

4.1 惰性元素的判别

选择合适的未蚀变岩石作为对比样品，是利用标准化Isocon图解法方法进行元素迁移定量计算的基础。本次研究采用权晓莹（2019）所报道的双尖子山矿区外围乃林达坝岩体石英二长闪长岩作为未蚀变（蚀变前）对比样品，其依据为：该岩体与本研究样品在空间上相距较近，且其锆石 U-Pb 年龄为（248.7±1.8）Ma，与本研究样品的形成年龄 （248.3±1.2）Ma 几乎完全一致（王承洋等，2022）。另外，该岩体未见明显的蚀变现象，且样品的烧失量总体较低。因此，双尖子山矿区外围的石英二长闪长岩是与本研究蚀变岩同时侵位、结晶的，且其矿物组成和化学成分没有因后期热液作用的影响而发生明显的改变。

（阴影范围为同时代形成的未蚀变岩石，数据据权晓莹，2019）

确定不活动组分是利用Isocon法进行质量平衡计算的关键。前人研究表明，Al、Ti、Zr、Nb、Th、Y和 REE等在热液蚀变过程的活动性差，属于不活动性组分。确定地质过程中不活动元素的方法主要包括图解法、计算法和经验法等，而无论选择哪个元素作为最不活动组分都具有一定的随意性（郭顺等，2013；王正庆等，2018；杜泽忠等，2020）。Zr 作为地质过程中最不易迁移的元素，在热液、变质活动中具有良好的稳定性。副矿物锆石是花岗质岩石中Zr元素最主要的载体矿物，是岩石Zr含量最重要的影响因素。笔者前期的研究结果表明，本次研究所采集样品中的锆石外部形态完整，内部环带清晰，表明其未受过后期岩浆热液蚀变作用的影响 （王承洋等，2022）。因此，本次研究以 Zr 作为最不活动组分进行质量平衡计算。

4.2 元素迁移特征讨论

本次研究所采集的6个样品（编号为SJS10~SJS 15）的等浓度线斜率分别为 0.815、0.848、0.856、 0.844、0.855、0.867，均小于 1，表明其在蚀变过程中发生了整体上的组分的带入。根据迁入量公式 μ=（C_i ^O /C_i ^A）-1，计算结果显示，6 个蚀变岩样品的 μ 值分别为 0.23、0.18、0.17、0.19、0.17、0.15，平均值为0.19。

从标准化Isocon图解（图5）可以看出，双尖子山矿区早三叠世蚀变岩中表现为迁入的成分有 TFe₂O₃、MnO、P₂O₅、K₂O、Al₂O₃、SiO₂。其中，TFe₂O₃、 MnO、K₂O 带入量较大。迁出的组分有 MgO、CaO、 Na₂O，其中CaO和Na₂O迁出量较大。而TiO₂组分基本没有发生变化，表明Ti元素在热液蚀变过程中具有为较好的稳定性。蚀变岩中的Cu、Zn等成矿元素明显迁入，Cd、In、Ga等分散元素也表现为迁入。除此之外，热液蚀变过程中带入蚀变岩的微量元素组分还有 Nb、Li、Ba、Rb 等，带出的微量元素包括 Ni、 Sr、Y、Sc、Mo、Be、Cs、Co、V 等。蚀变岩中轻稀土元素少量带出，重稀土元素显著带出（Dy、Tm 带出量较大），La、Ce、Pr组分的迁移量最小（图6）。一般而言，花岗质岩石中的稀土元素主要赋存在副矿物中，在热液作用影响下一般表现为稳定的不活动性。近年来，有学者提出，稀土元素在热液循环过程中具有一定的活动性。在稀土元素迁移率及其标准化 Isocon 图解中，双尖子山矿区早三叠世蚀变岩中稀土元素总体上表现为迁出的特点。其中， Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 等重稀土元素 （HREE）的迁出率要高于轻稀土元素，表明双尖子山矿床形成的过程中，重稀土元素迁移能力比轻稀土元素更强。

a—主量元素；b、c—微量元素；d—稀土元素

4.3 元素迁移机理与成矿流体性质

热液蚀变过程中，元素的活化、迁移与流体及矿物之间的离子交换和矿物的分解有关。双尖子山矿区早三叠世蚀变岩 SiO₂呈现出明显的代入，这与样品中所观察到的强烈的硅化特征相一致。花岗质岩石中Na⁺、Ca²⁺ 主要赋存在斜长石（钠长石、钙长石）中，而 K⁺ 主要赋存在钾长石和云母中。双尖子山矿区蚀变斑岩的 K₂O 总体呈明显带入趋势，而 Na₂O变化较大（有 3个样品表现为带入，2个样品表现为带出）。上述特点表明双尖子山矿区早三叠世蚀变斑岩受到了以钾交代为主的碱性蚀变作用的影响，这同样与手标本和显微镜下所观察到的现象一致。花岗质岩石中的 Ca 质成分主要赋存在斜长石、角闪石等造岩矿物中，以及副矿物中（主要是磷灰石、榍石、绿帘石等）。双尖子山矿区早三叠世蚀变岩样品中的 CaO 均落在 Isocon 线之下，表现为明显的带出，表明蚀变斑岩受到了去碳酸盐化作用的影响。斜长石等造岩矿物的分解可能是造成 Ca 质成分进热液流体而被带出的主要原因。花岗质岩石中的副矿物一般比长石要稳定，因此，副矿物分解释放的 Ca 质对成矿热液的贡献要小得多。双尖子山矿区地层中碳酸盐岩不发育，因此，流体交代反应过程中从斜长石等造岩矿物中带出的钙质组分，可能参与了含矿碳酸盐脉的形成。此外，P元素主要存在于磷灰石中。因此，研究样品 P₂O₅的迁出特征，可能与副矿物磷灰石的分解有关（杜泽忠等， 2020）。

Sr 的离子半径与 Ca 相似，易与 Ca 发生类质同象替换。因此，岩石的Sr含量与斜长石、方解石、磷灰石等矿物有关。双尖子山矿区蚀变斑岩中的 Sr 表现出与Ca相似的特点，都表现为迁出（杜泽忠等， 2020）。Rb、Cs的离子半径与K相似，常以类质同象的形式赋存在含 K 矿物（云母、钾长石等）中。双尖子山矿区蚀变斑岩的 Cs 总体表现为迁出，Rb 既有迁入也有迁出，上述特征可能与含 K 矿物不同程度的绢云母、伊利石和绿泥石化有关（吴德海等， 2019）。Zn、Cu 等成矿金属元素在蚀变斑岩中也表现为带入，表明引起矿物蚀变的成矿热液是富含成矿元素的。Cd、In、Ga等为典型的分散元素，主要赋存在方铅矿等硫化物矿物中。因此，矿区内蚀变斑岩中分散元素与Pb、Zn等成矿元素表现为相似的代入特征（图7）。岩浆岩中REE的含量主要受控于副矿物，因此，（磷灰石、榍石、磷钇矿等）副矿物分解是蚀变斑岩中∑REE迁出的主要原因。

a—主量元素；b、c—微量元素；d—稀土元素

5 结论

（1）热液蚀变过程中，双尖子山矿区早三叠世蚀变岩中被带入的组分有 TFe₂O₃、MnO、P₂O₅、K₂O、 Al₂O₃、SiO₂等元素，其中，TFe₂O₃、MnO、K₂O带入量较大；被带出的组分有MgO、CaO、Na₂O，其中CaO的带出量较大；钾、硅的大量带入，表明形成双尖子山矿床的成矿流体是碱性、富硅的。

（2）热液蚀变过程中，双尖子山矿区早三叠世蚀变岩带入的组分有Cu、In、Nb、Li、Rb、Ga、Ba，带出的微量元素组分有Ni、Y、Sc、Mo、Be、Cs、Co、V，其中 Cd、Zn 明显迁入。受副矿物分解的影响，双尖子山矿区早三叠世蚀变岩中的稀士元素中总体表现为带出的特征。

致谢 感谢北京燕都中实测试技术有限公司在同位素测试过程中给予的帮助；感谢匿名审稿专家和编辑部老师提出的宝贵意见。

参考文献