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中国东北部的小兴安岭地区是我国重要的金属矿产产业基地,区内已知Fe、Mo、Au、Cu、Pb、Zn、W、Ag等多种矿产品,均为经济发展与国民生产急需的矿产类型,近年来随着矿产勘查程度的深入,找矿工作不断取得重大突破,已成为中国北方贵金属和有色金属大规模成矿的集中区域。鉴于此,为了揭示制约小兴安岭内生金属成矿的关键基础问题以及成矿规律,本文在前人研究的基础上,针对区内发育的矽卡岩型铁铜(钼)多金属矿床开展系统的矿床地质、流体包裹体、成岩成岩年代学和矿床地球化学等方面的研究,并取得了如下重要成果与进展。1.通过对研究区典型矽卡岩型铁铜(钼)多金属矿床的矿床地质特征研究,进一步得出该类型矿床在下寒武统铅山组碳酸盐岩-碎屑岩建造与侵入岩接触部位的矽卡岩矿化蚀变带内富集成矿,形成以铁、锌、铜、钼为主,其次为钨、铅、金、锡,并伴生镓、铟、镉、银等有益组分的多金属矿体;矿体主要呈透镜状、扁豆状、似层状和脉状等形式产出,而且沿走向或倾向多有膨胀、收缩和分支复合现象出现;常见的围岩蚀变有矽卡岩化、绿帘石化、绿泥石化、硅化、萤石化、绢云母化、碳酸盐化等;成矿阶段可划分为早期矽卡岩阶段、退化蚀变阶段、氧化物阶段、石英-硫化物阶段和碳酸盐阶段,整体符合矽卡岩矿床经典的两期五个成矿阶段的划分模式。2.各典型矿床的流体包裹体研究揭示:(1)早期矽卡岩阶段均发育气液两相包裹体和含子矿物三相包裹体;石英-硫化物阶段主要为气液两相包裹体和含子矿物三相包裹体,其次为少量含CO2三相包裹体、纯气相以及纯液相包裹体;晚阶段的方解石中仅发育富液相包裹体和纯液相包裹体;(2)宝山矿床中流体包裹体的均一温度从早至晚阶段分别为376.5512.4℃、291.2419.5℃、156.3247.8℃,盐度依次为4.249.4%Na Cleqv、1.942.2%Na Cleqv、0.74.5%Na Cleqv;(3)翠宏山矿床中流体包裹体的均一温度从早至晚阶段分别为332.5525.5℃、187.3422.1℃、142.3235.2℃,盐度依次为14.844.1%Na Cleqv、1.444.0%Na Cleqv、0.76.7%Na Cleqv;(4)二股矿床中流体包裹体的均一温度从早至晚阶段分别为348.9524.5℃、231.6380.4℃、152.9231.6℃,盐度依次为1.946.84%Na Cleqv、1.237.4%Na Cleqv、1.44.5%Na Cleqv;(5)激光拉曼分析结果显示,早期矽卡岩阶段的石榴子石、透辉石和绿帘石中的包裹体的气相成分均为H2O,未见其它成分;石英硫化物阶段的石英中包裹体的气相成分为CO2或CO2+CH4,指示流体具有较强还原性;晚阶段方解石中包裹体的成分主要为H2O;(6)氢-氧同位素结果显示,区内矽卡岩型铁铜(钼)多金属矿床的初始成矿流体可能为残余岩浆水,随着成矿作用的进行大气降水混入的比例逐渐增加,到成矿晚阶段主要为大气降水流体。综合显微测温、拉曼成分分析和氢氧同位素结果,进一步揭示研究区矽卡岩型铁铜(钼)多金属成矿系统的初始含矿流体来源于残余岩浆出溶的高温、高盐度、高氧逸度的H2O-Na Cl-CO2±CH4体系,流体演化过程中不断有大气降水加入;并且成矿过程中岩浆熔-流分离作用和水-岩作用使成矿物质富集,而流体沸腾和混合作用是导致成矿物质最终沉淀的成矿机制。3.研究区内矽卡岩型铁铜(钼)多金属矿床的成岩成矿年代学研究表明:(1)首次限定宝山铜多金属矿床的成矿时代在245255Ma之间,即晚二叠世-早三叠世,矽卡岩型矿化与角闪石英二长岩关系密切;(2)翠宏山矿区内至少存在三期岩浆活动,其中第二期早侏罗世二长花岗岩岩浆作用与成矿关系最为密切,矿床形成于198204Ma,即晚三叠世晚期-早侏罗世早期;(3)二股西山和东山矿段的成矿作用发生在180184Ma之间,成矿与黑云母二长花岗岩岩浆活动密切相关;响水河矿段的成矿时限为191194Ma,较前者成矿早约10Ma。结合本文及前人的研究成果,我们认为研究区内矽卡岩型铁铜(钼)多金属矿床的有两个成矿期,分别为晚二叠世-早三叠世(245255Ma;以宝山矿床为代表)和晚三叠世-早侏罗世(180205Ma),后者还可划分为198205Ma(以翠宏山、大西林、前进东山矿床为代表)、191193Ma(以响水河、大安河矿床为代表)和180184Ma(以二股西山、二股东山、徐老九沟矿床为代表)三个成矿阶段。4.在矽卡岩矿物学方面,研究区内典型矽卡岩型铁铜(钼)多金属矿床的石榴子石和辉石组成与世界上对应矿种的矽卡岩型矿床的石榴子石和辉石的分布区间基本一致,其中宝山和二股矿床中的石榴子石主要为钙铁榴石,其次为钙铝榴石,翠宏山矿床仅发育钙铁榴石;三个矿床中辉石均以透辉石为主,仅翠宏山矿床中出现少量钙铁辉石;这些特征均指示早期矽卡岩阶段整体处于酸性、高温、高氧逸度的环境,高氧逸度促使Fe3+进入到石榴子石和辉石中形成钙铁榴石和透辉石,并且有向弱还原性环境演化的趋势,从而形成少量的钙铝榴石和钙铁辉石。5.与成矿密切相关的侵入岩岩相学和元素地球化学研究揭示,宝山矿床的成矿岩体为一套准铝质高钾钙碱性的角闪石英二长岩-似斑状黑云母花岗岩组合;翠宏山矿床成矿与准铝质高钾钙碱性的二长花岗岩有关,还发育有成矿前的碱长花岗岩以及成矿后的花岗斑岩;二股矿床成矿岩体为准铝质、钾玄岩-高钾钙碱性黑云母二长花岗岩。三个矿床与成矿相关的侵入岩多具有高硅、富铝和富碱,稀土元素含量较高,轻重稀土之间分异明显,富集LREE、Th、U及大离子亲石元素Rb、K,亏损HREE、Ba及高场强元素Nb、Ta、P、Ti等,与翠宏山和二股矿床的成矿岩体显示明显的Eu负异常不同,宝山矿床与成矿有关侵入岩发育弱的Eu负异常。6.与成矿密切相关的侵入岩的Sr-Nd和Lu-Hf同位素研究表明,宝山矿床与成矿相关的角闪石英二长岩起源于中元古代增生的下地壳物质;翠宏山矿床的岩浆属性有两种,碱长花岗岩的岩浆起源于古老的陆壳基底的部分熔融,二长花岗岩的岩浆起源于新-中元古代新生下地壳或岩石圈地幔,并受到少量古老陆壳物质混染;二股矿床成矿岩体黑云母二长花岗岩与翠宏山二长花岗岩具有相似的Sr-Nd和Lu-Hf同位素,其岩浆起源于新-中元古代增生的下地壳物质或岩石圈地幔,并可能有少量古老地壳组分加入。7.将流体演化、岩浆作用与区域构造演化背景相结合,揭示研究区矽卡岩型铁铜(钼)多金属矿床的成岩成矿地质过程:(1)晚二叠世-早三叠世,随着古亚洲洋的最终闭合,华北板块与松嫩地块持续的陆-陆碰撞作用导致下地壳加厚并发生拆沉作用,进入到下伏地幔中并发生部分熔融形成埃达克质岩浆,并且岩浆在上升过程中与地幔橄榄岩发生了强烈的交代作用,从而使铜等成矿元素在岩浆系统中富集,随着埃达克质岩浆上升到地壳浅部就位,从埃达克质岩浆中出溶形成富铜的成矿流体,在与碳酸盐岩地层的接触带内形成大范围的矽卡岩化以及相关的矿化,最终形成的宝山矽卡岩型铜多金属矿床;(2)晚三叠世-早侏罗世早期,适值西伯利亚板块与华北板块碰撞造山后的伸展构造环境,区域性的岩石圈伸展造成大规模软流圈物质上涌致使新生玄武质加厚下地壳发生部分熔融,形成初始的含矿岩浆,并且在上侵过程中受到少量的古老地壳混染,随着岩浆上升到地壳浅部就位,岩浆熔体演化晚期分离出大量含挥发分和Fe、Mo、W等成矿元素的流体,在构造应力和岩浆热的驱使下,含矿流体发生侧向逃逸并与周围碳酸盐岩地层发生交代反应,最终形成的翠宏山矽卡岩型铁多金属矿床;(3)早侏罗世晚期,太平洋板块向欧亚大陆的俯冲过程中板片脱水释放的流体交代早期元古代次生岩石圈地幔发生部分熔融形成玄武质岩浆,并与地幔橄榄岩发生了强烈的交代作用,从而使Fe、Cu等成矿元素在岩浆系统中富集,随后玄武质岩浆底侵下部地壳,促使下地壳岩石发生部分熔融形成花岗质岩浆并与玄武质岩浆发生混合,这一壳幔混合岩浆在上升演化过程中受到少量的地壳混染,最终在近地表冷凝成岩,并与附近的碳酸盐地层发生大规模的接触交代作用,导致Fe、Zn、Cu等成矿元素发生大规模沉淀形成二股矽卡岩型铁多金属矿床。