Characteristics and genetic analysis of ore-forming fluids in the Sanhe lead-zinc deposit in Genhe City, Inner Mongolia

Zhang Debao, Kou Baiyan

1. the Inner Mongolia Autonomous Region Sixth Geological and mineral exploration and Development Institute, Hulun Buir, Inner Mongolia 021008

The Sanhe lead-zinc deposit occurs in the superimposed and composite parts of the Paleo Asian Ocean mineralization domain and the Meso Cenozoic Paleo Pacific tectonic mineralization domain. The Deerbugan Fault and its secondary NW trending faults, which extend in a northeast direction, play an important role in the emplacement of the Sanhe lead-zinc deposit. This article studied the source of ore-forming materials through S and Pb isotope testing and analysis of lead ore, sphalerite, and pyrite. Fluid inclusion homogenization temperature and salinity tests were conducted on transparent mineral quartz in sulfide veins to determine the characteristics of ore-forming fluids. The results show that the lead in the Sanhe lead-zinc ore mainly comes from the deep mantle, and the mineralization process may be related to the orogenic process; The ore-forming fluid belongs to low salinity medium low temperature ore-forming fluid. The sulfide lead isotope composition of the Jiawula Chaganbulagan lead-zinc deposit in the southern section of the Derbugan mineralization belt and the Dongjun lead-zinc silver deposit in the northern section of the Derbugan mineralization belt are similar, and it is concluded that the Sanhe lead-zinc deposit is a shallow low-temperature hydrothermal deposit.

0.引言

矿区位于得尔布干成矿带的北西侧，内蒙古自治区根河市境内。铅锌矿体的形态、产状严格受构造控制。区域上的得尔布干深大断裂是控制内生Pb、Zn、Cu等有色金属矿产成矿作用及地质发展的主导因素。该断裂是额尔古纳褶皱系与大兴安岭褶皱系两个构造单元的分界线，沿此断裂有多处大型银铅锌矿床分布。先后发现的有色金属矿床(点)较多，仅呼伦贝尔市地区内，沿得尔布干深大断裂北西侧由南向北的中～大型矿床就有：额仁低温热液银矿、查干中低温热液银铅锌矿、甲乌拉中低温热液银铅锌矿、三道桥中低温热液银铅锌矿、三河中低温热液铅锌矿和贝利亚中低温热液银铅锌矿。本文通过对三河铅锌矿床成矿物质来源和成矿流体特征研究，并类比区域上典型矿床，确定了三河铅锌矿成因为浅成中低温热液型矿床。

1.成矿物质来源

矿石矿物的硫同位素与铅同位素研究是对成矿物质来源限定的有效方法之一。本次研究通过对三河铅锌矿的方铅矿、闪锌矿及黄铁矿进行S、Pb同位素测试分析来对成矿物质来源进行研究。

三河铅锌矿硫化物铅同位素的组成列于表1。表中可见²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb变化范围为38.171~38.313，平均值为38.214；²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb变化范围为15.505~15.578，平均值为15.535；²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb变化范围为18.305~18.589，平均值为18.477。硫化物铅的上述特征值比值稳定，分布范围集中且变化不大，显示了正常铅的特征。Rollison(1993)认为该种特征显示了铅可能来源于地球深部。至于铅的单阶段模式年龄T，因三河铅锌矿产出的额尔古纳地块经历了中生代至新生代以来强烈的造山作用（所在的中亚造山带或称CAOB是全球范围内重要的造山带之一），在复杂的地质背景下的铅同位素单阶段年龄应布局成矿时代的意义。

为研究三河铅锌矿的成矿物质来源特征，将铅同位素数据投影到Zartman(1981)铅构造模式图中（图1）。从图中可以看出，硫化物铅同位素主要落在造山带附近与地幔演化线附近。经研究，得尔布干成矿带南段甲乌拉-查干布拉根铅锌矿及得尔布干成矿带北段的东珺铅锌银矿床硫化物铅同位素组成均具相似特征。可以推测三河铅锌矿矿石铅主要来自于深部地幔，成矿过程可能与造山过程有关。

对三河铅锌矿金属硫化物（黄铁矿、方铅矿、闪锌矿等）进行了硫同位素测试并收集了临近东珺铅锌银矿的数据列于表2。

三河铅锌矿6件硫化物样品的δ³⁴S变化范围较小，集中在3.7‰~4.5‰；东珺铅锌银矿床的金属矿物硫同位素集中在4.48‰~6.97‰之间。两个矿床金属硫化物的硫同位素分布接近。张斌（2011）对东珺铅锌银矿床硫同位素特征的分析认为，该矿床的硫同位素反映了近似塔式分布的特征，可能代表了幔源硫来源。

将本次研究结果与东珺铅锌矿已有研究结果统计作硫同位素组成直方图（图2）。从图中可以看出，三河铅锌矿硫化物相比东珺铅锌银矿具有更接近“0”值的塔式分布趋势。图表中硫同位素还反映三河铅锌矿中硫化物S同位素未表现出δ³⁴S_黄铁矿＞δ³⁴S_闪锌矿＞δ³⁴S_方铅矿的特征，可能代表了硫化物形成时热液体系并非平衡体系。研究表明，硫化物δ³⁴S同位素值受到温度、pH、f（O₂）及δ³⁴S_∑S等条件的控制。三河铅锌矿硫化物反映的成矿热液非平衡体系可能是受到了矿床形成时区域范围内强烈的构造活动与岩浆作用的综合影响。三河铅锌矿产出的额尔古纳地块位于中亚造山带东端，产出于蒙古-鄂霍茨克洋俯冲后的拉张构造环境。三河铅锌矿的就位与俯冲引起的岩浆事件关系密切，同时区域范围内活动的大规模得尔布干断裂为成矿热液提供了通道作用，可能对矿区内硫化物δ³⁴S同位素平衡造成了扰动。

2.成矿流体特征

对三河铅锌矿成矿流体的研究通过对硫化物脉中透明矿物石英开展。经过野外样品采集与流体包裹体片磨制与显微镜下观察，流体包裹体显微测温在中国地质大学（北京）矿床教研室实验室完成。测试仪器为英

国产Linkam THMSG600冷热台，仪器测温范围为-196~600℃，实验精度理论值为0.1℃。流体包裹体盐度据Bodnar(1993)通过包裹体冰点温度计算。

经显微镜下观察，三河铅锌矿与硫化物伴生的石英中流体包裹体较发育，流体包裹体呈长条状、椭圆状、透镜状产出，大小3~5μm者居多，鲜有大于5μm者。经观察，将三河铅锌矿流体包裹体划分为纯液相包裹体、含CO₂气液两相包裹体及少量富气相包裹体。显微测温中排除了石英中发育的后期次生包裹体，尽量选择原生及假次生流体包裹体进行均一温度测试工作。

三河铅锌矿流体包裹体均一温度及冰点温度测试结果列于表3，根据Bodnar(1993)通过包裹体冰点温度对三河铅锌矿成矿流体盐度进行了计算，结算结果列入表3-10。将原始测温结果做直方图（图3）。从图表中可以看出，三河铅锌矿成矿流体包裹体的均一温度介于153℃~286.7℃，集中在190℃~280℃之间。流体包裹体盐度介于0.53~4.32（％NaCl）之间，流体包裹体温度与盐度图解作图，见图4。经研究，三河铅锌矿的成矿流体属低盐度中低温成矿流体。

3.成矿模式

三河铅锌矿产出于古亚洲洋成矿域与中新生代古太平洋构造成矿域叠加、复合部位。古生代末随着古亚洲洋的闭合，该区形成了一套安山岩、玄武-安山岩及碎屑沉积岩，这些初始的火山岩含有较高的金属元素丰度值，为成矿奠定了一定的物质基础。至中生代，古太平洋板块开始西向俯冲，洋壳板块随俯冲开始部分熔融，熔融的板片岩浆上侵导致该区内广泛而强烈的火山-岩浆活动。北东向展布的得尔布干断裂及其次生的北西向断裂对于三河铅锌矿的就位起着重要作用。区域性的大断裂为成矿岩浆侵位提供了通道，在岩浆热源的烘烤下，区域性断裂的次级断裂更加发育。岩浆沿构造裂隙侵位至近地表附近，岩浆热液及挥发分与早期火山岩围岩开始了持久的反应，萃取了大量成矿物质。近地表充沛的大气降水（天水，含较丰富的CO₂）顺岩石裂隙下渗，与高温的岩浆演化热液发生反应，最终导致金属矿物在有利的构造空间内沉淀下来。

4.结论

本矿床的形成与中生代陆相火山成矿作用有关，并可与区带上成型的已知同类矿床和典型成矿模式进行类比。认为三河铅锌矿的成因类型为浅成中低温热液型矿床。

参考文献

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