内蒙古金豆子山铅锌矿床地质地球化学特征及成因研究

摘要

内蒙古太仆寺旗金豆子山铅锌矿床位于华北克拉通北缘与兴蒙造山带南缘的结合部位，属成矿有利地段。前人多注重本矿床的基础地质研究，本文主要侧重于金豆子山铅锌矿的矿床地球化学特征研究。对基性岩脉和花岗斑岩脉的主量元素、微量元素、稀土元素特征及矿石的稀土元素特征进行了分析和对比，开展了含矿石英脉流体地球化学研究，对基性岩脉和花岗斑岩脉进行了单颗粒锆石U-Pb定年，进行了辉钼矿Re-Os定年，分析探讨了矿脉的形成机制，综合各方面研究成果分析探讨了成矿物质来源、矿床成因、成矿动力学，建立了成矿理论模型。主要取得的成果和认识如下:
　　(1)矿体呈脉状产出，矿石呈现出网脉状、侧羽状、断裂桥状等构造特征，暗示矿脉由液压致裂形成，成矿受构造控制作用明显。
　　(2)主量元素地球化学特征表明，基性岩脉为准铝质偏安山质岩石，总体以低TiO2、MgO和贫P2O5为特征;花岗斑岩脉为过铝质岩石，总体以高SiO2、KO2、低TiO2特征。
　　微量元素地球化学特征表明，基性脉岩富集大离子亲石元素K、Rb和Ba，贫高场强元素及Ti、Y、Yb;花岗斑岩脉大离子亲石元素K、Rb含量较高，Sr相对较低，高场强元素Nb、Ta、Hf含量相对较低。
　　在脉岩稀土元素球粒陨石标准化分布型式图上，基性脉岩各样品曲线均呈轻稀土富集、重稀土相对亏损的缓右倾模式，各基性岩脉的稀土配分曲线拟合较好，暗示各基性岩脉具有同源性。花岗斑岩样品稀土配分曲线呈轻稀土富集和重稀土相对亏损的右倾模式，有明显的V型“铕谷”。
　　(3)辉绿岩脉的锆石U-Pb年龄为（244.9±8.7）Ma，花岗斑岩脉锆石U-Pb年龄为(275.7±4.7)Ma，辉钼矿Re-Os同位素年龄为(243.8±1.6)Ma。辉绿岩脉的锆石U-Pb年龄与辉钼矿Re-Os同位素年龄近一致，花岗斑岩脉的锆石U-Pb年龄比辉绿岩脉的锆石U-Pb年龄和辉钼矿Re-Os年龄早约30Ma，说明成岩成矿时代发生在早三叠纪。
　　(4)矿物群体流体包裹体成分分析研究表明矿区成矿流体以岩浆热液为主，可能有后期变质水和大气降水的加入，矿物流体包裹体测温研究表明矿床形成于中-高温环境。
　　(5)基性岩脉岩石地球化学特征指示其形成于活动大陆边缘环境，岩浆源区为富集地幔，可能混染了大陆地壳物质和部分洋壳物质，有由洋-陆汇聚板缘向陆-陆碰撞带过渡的性质。
　　辉绿岩脉的锆石U-Pb年龄和辉钼矿Re-Os同位素年龄相近，说明本区的矿床和以辉绿岩脉为代表的基性岩脉形成于同一构造背景下，二者是在古亚洲洋关闭后的后碰撞伸展背景下壳幔混合源岩浆底侵形成的成岩成矿作用。