0 引言
大兴安岭南段有色金属成矿带展布于内蒙古自治区的东南部，呈北东向延伸600余千米。大地构造位置处于兴蒙造山带东段古亚洲洋成矿域与环太平洋成矿域的叠加部位[1-5]，复杂的区域构造、岩浆演化历史形成了该区丰富和颇具特色的矿产资源[2, 6-7]。该带内发育了大量的内生金属矿床，如20世纪70年代相继发现了大型黄岗铁锡矿床、大井子银铜铅锌矿床、白音诺尔铅锌矿床、浩布高铅锌矿床以及一大批中、小型铅锌银矿床[1]，成为我国重要的有色金属成矿带之一。21世纪以来本区找矿勘查取得了重大突破，不仅发现了众多热液银铅锌矿床、斑岩型钼矿床，而且发现了众多锡-钨-铋多金属矿床。如超大型双尖子山银多金属矿床、拜仁达坝银铅锌矿床和大型维拉斯托银铅锌矿床、道伦达坝铜多金属矿床、花敖包特铅锌银矿床、维拉斯托西锡矿床、敖伦花斑岩型钼矿床等。随着勘探工作的不断深入，找矿工作的连续重大突破，对于区域成矿认识也不断深入，系统总结研究区域成矿规律对于区域找矿具有重要的理论与实际意义。
1 区域地质概况兴蒙造山带东段可划分为4个主要构造单元：额尔古纳地块、兴安地块、松辽地块和佳木斯块(图 1A)。大兴安岭南段多金属成矿带位于松辽地块内, 多金属成矿带北部边界为二连贺根山断裂，南部边界为西拉沐伦河断裂，东侧以嫩江断裂与松辽盆地相隔(图 1B)。
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| 据文献[7]修改。矿床名称:1.维拉斯托西; 2.毛登; 3.安乐; 4.边家大院; 5.黄岗山; 6.黄岗; 7.大井; 8.宝盖沟; 9.小海青; 10.东山湾; 11.敖脑达坝; 12.罕山林场; 13.大海青14.哈什吐；15.二八地；16.敖尔盖；17.白音诺尔；18.红岭；19.双尖子山；20.维拉斯托；21.拜仁达坝；22.花敖包特；23.道伦达坝；24.白音查干；25.碧流台；26.敖包吐；27.羊场；28.半拉山；29.扁扁山；30.龙龙头山；31.劳家沟；32.好力宝；33.敖伦花；34.布敦花；35.蒙恩陶勒盖；36.巴尔哲；37.长春岭；38.莲花山；39.闹牛山。 图 1 大兴安岭南段多金属矿床分布图 Figure 1 Distribution map of the polymetallic deposits in southern segment of the Da Hinggan Mountains (DHM) |
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成矿带出露的地层主要有：元古宇、古生界、中生界和新生界，二叠系和侏罗系是本区最为发育的地层。
元古宇宝音图群分布于锡林浩特地区、西拉沐沦河及其以南地区。岩性主要为云母片岩、黑云斜长片麻岩、云母石英片岩和石英岩，夹有阳起石片岩、炭质千枚岩、变质砂岩、大理岩。
古生界包括石炭系和二叠系。石炭系有下石炭统本巴图组和上石炭统阿木山组。本巴图组为浅海相杂砂岩、长石砂岩和石英砂岩[8-9]。阿木山组主要有生物灰岩、白云质灰岩、角砾灰岩、砂质灰岩、结晶灰岩，局部夹硅质条带、钙质砂岩或其他碎屑岩[8]。二叠系由大石寨组、哲斯组、林西组组成。大石寨组由海相喷发的中性和酸性熔岩、火山碎屑岩夹碎屑沉积岩组成，包括板岩、杂砂岩、凝灰岩、凝灰质砂砾岩、酸性凝灰岩、安山岩和灰岩透镜体[10]。哲斯组为一套浅海相砂岩、页岩和碳酸盐岩组合，部分地区发育有火山碎屑岩和硅质岩，分三段：下段页岩、砂岩、长石砂岩夹生物碎屑灰岩透镜体；中段为硅质岩和钙质粉砂岩；上段为厚层灰岩和生物碎屑灰岩[8-9]。林西组包括四层(由下至上)：第一层为黑色泥岩、灰黑色泥岩和粉砂岩；第二层为灰色-灰黑色泥岩、粉砂岩，夹有泥灰岩和砂岩；第三层为灰绿色泥岩与粉砂岩互层；第四层为淡灰色中细粒砂岩、粉砂岩和黑色页岩互层[8-9]。二叠系是本区大多数多金属矿床的直接围岩。
中生界由侏罗系和白垩系组成。侏罗系包括红旗组、万宝组、新民组、满克头鄂博组。下侏罗统红旗组下部为砾岩夹砂岩，上部为砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层[11]。中侏罗统万宝组主要为一套砂砾岩、粉砂岩夹页岩组合，含不稳定的煤层。中侏罗统新民组下部为酸性火山碎屑岩夹沉积岩，含煤层；中部为细沉积岩夹煤层；上部为酸性凝灰岩夹凝灰质砂岩及煤层。上侏罗统满克头鄂博组为酸性凝灰岩、流纹岩、英安岩夹凝灰质砂岩、凝灰质砾岩。白垩系包括玛尼图组、白音高老组、梅勒图组。玛尼图组为中性火山熔岩、中酸性火山碎屑岩夹粗安岩、火山碎屑沉积岩及正常沉积岩和少量酸性火山岩。白音高老组上部为凝灰岩、凝灰质砂砾岩、凝灰质砂岩、粉砂岩；下部为流纹质火山碎屑岩、熔结凝灰岩，局部夹中性火山岩。梅勒图组以玄武岩、辉石玄武岩、安山岩、辉石安山岩、安山角砾岩为主，夹安山质凝灰岩薄层。
新生界古近系和新近系主要分布在拗陷盆地、断陷盆地和山间盆地内，均为陆相红色地层。第四系分布于沉积盆地中，主要有湖积层、洪积层、冰水堆积层、黄土和风积层。
1.2 区域构造大兴安岭地区断裂构造极为发育，展布方向主要为北东向、东西向。区域性深大断裂和缝合带主要有北部二连贺根山断裂、南部西拉沐伦河断裂、东部嫩江断裂等，它们是区内一级断裂构造。同时在各矿区发育北东向、北西向、南北向及东西向次级断裂构造，这些次级构造一般控制矿体的分布。
二连——贺根山断裂是西伯利亚板板块与华北板块的缝合线[12]，沿断裂分布有蛇绿岩建造及混杂堆积。贺根山蛇绿岩套下部为变质橄榄岩系，由斜方辉石橄榄岩和纯橄榄岩组成；中部为堆积杂岩，由斜方辉石橄榄岩、纯橄榄岩、含长纯橄榄岩、橄长岩、辉长岩组成，具堆积结构；上部为基性熔岩，夹含放射虫硅质岩[12]。
西拉沐伦河断裂是一条重要的构造线，为古蒙古洋板块与华北板块最终缝合的位置[13]。沿该构造带发育晚古生代蛇绿岩，其岩石组合为纯橄榄岩、方辉橄榄岩、辉石岩、辉长岩、辉绿岩、蚀变玄武岩及含放射虫硅质岩。蛇绿岩中，与基性超基性岩伴生的有深海含二叠纪放射虫硅质岩及中二叠世台型牙形类碎片[13]。李春昱等[14]认为是南北两大板块的缝合部位[14]，内蒙古地质矿产局[12]则认为是锡林浩特地块与华北板块的缝合线。
嫩江断裂大体沿嫩江分布，该断裂控制了大兴安岭山地与松辽盆地的形成与发展。它在地表出露较少，属于隐伏断裂。嫩江断裂两侧的地球物理场特征、地貌特征、地层发育特征具有明显差异, 表明是一条深大断裂[15-16]。嫩江断裂对东部的松辽中、新生代断拗盆地以及西部的大兴安岭早白垩世早期断陷盆地的形成和演化具有明显的控制作用[17-18]。
1.3 区域侵入岩显生宙花岗岩在本区内分布广泛(图 1B)。主要包括晚古生代和中生代花岗岩。晚古生代花岗岩发育较少，目前仅在西拉沐伦河断裂附近[19]及好力宝铜矿获得晚二叠世花岗岩年龄[20]。区内花岗岩浆活动主要发生在中生代[21]，包括：1)三叠纪花岗岩，分布较少，如巴林左旗白音诺尔铅锌矿区花岗闪长岩[22]、阿鲁科尔沁旗劳家沟钼矿区二长花岗岩、二长花岗斑岩[23-24]、巴林右旗铜矿区花岗岩[25]，花岗岩同位素年龄为245~239 Ma；2)晚侏罗世花岗岩，发育于二八地、哈什吐、乃林沟、龙头山、东山湾矿区[4, 26]，主要为呈岩基状产出的二长花岗岩和岩株状花岗斑岩，其同位素年龄145~152 Ma；3)早白垩世花岗岩，在区域内分布广泛，主要呈岩基状、岩株状产出，该期岩浆活动与区内多金属矿化密切相关，如斑岩钼型矿化[3, 5, 27-28]、锡多金属矿化[29]、银多金属矿化[30]、铅锌银矿化[31]、铁锡矿化[32]等，其同位素年龄为142~131 Ma。本区燕山期花岗岩类侵入体具有低(87Sr/86Sr)i和高εNd(t)值的显著特征，可能表明新生地壳物质是该时期岩浆岩的主要物质来源[33-35]。
2 多金属矿成矿系统及典型矿床如前所述，大兴安岭南段多金属成矿带处于古亚洲洋构造域与古太平洋构造域叠加部位，发生了多期强烈的构造、岩浆活动，因此，形成了该区丰富多样的金属矿床，区内矿床以多成矿元素共生、伴生为特点，形成了著名的有色金属(多金属)成矿带。
2.1 多金属矿成矿系统按照矿床中金属元素组合及其成矿特征，将大兴安岭南段多金属成矿系统划分为4个成矿系统、7个成矿亚系统：
2.1.1 斑岩成矿系统大兴安岭南段斑岩成矿系统是近些年来这一地区取得找矿突破的重要类型。早期这一地区成矿主要为矽卡岩型和热液脉型有色金属和铁多金属矿床，随着该区研究与勘查程度的不断提高，近年来在该区陆续发现大量斑岩型多金属矿床，按成矿元素组合分为2个亚类：斑岩钼多金属矿成矿亚系统和斑岩锡多金属矿成矿亚系统。
1)斑岩钼多金属成矿亚系统。成矿与花岗斑岩侵入体有关，岩体多呈岩株状侵入。这类斑岩型矿床成矿元素组合包括钼-铜、钼-铅-锌-银、钼-钨等，如敖伦花钼铜矿、劳家沟钼多金属矿、半拉山钼矿、羊场钼多金属矿、哈什叶钼矿、二八地钼矿、东山湾钼钨矿等。矿床多产于二叠系中，少量产于花岗岩岩基或侏罗系中。矿床以细脉-浸染状矿化为主要特征，少量矿床如半拉山、羊场钼多金属矿以角砾岩筒矿化为特征。矿床均发育明显的内外金属分带特征：矿化中心为斑岩型钼(铜、钨)矿化，外围为脉状铅锌银矿化。矿床中心发育面状围岩蚀变，以硅化+绢云母化(绢英岩化)为主，外围为青磐岩化(绿泥石化+碳酸盐化)，并发育从高温热液蚀变(钾长石化、硅化)至低温热液蚀变(萤石化+碳酸盐化)的矿物组合。成矿时代包括三叠纪、晚侏罗世、早白垩世[23, 26-28]。
2)斑岩锡多金属成矿亚系统。这一成矿亚系统矿床相对较少，矿床主要成矿元素组合包括锡-钨-钼、锡-铜-银、锡-铜-铅-锌-银。早期发现敖脑达坝锡铜矿，近年来找矿勘查取得突破，发现了边家大院锡多金属矿、维拉斯托西锡矿，前者为中型、后者为大型矿床，但维拉斯托西矿床斑岩型矿化资源量较少，90%以上资源量产于斑岩系统中的脉状矿体中。成矿与早白垩世花岗斑岩(石英斑岩)有关，维拉斯托西锡矿床产于元古宙锡林浩特杂岩(黑云斜长片麻岩)中，其他产于二叠纪地层中。矿床发育斑岩型矿化和脉状矿化，如维拉斯托西锡矿中心发育斑岩型锡矿化、隐爆角砾岩型锡矿化，外围发育脉状锡钨钼矿化、铜铅锌矿化；边家大院矿床发育斑岩型钼、锡矿化、隐爆角砾岩型锡锌矿化、脉状铅锌银矿化。矿床围岩蚀变中心以强硅化为特征，外围脉状矿化围岩蚀变受断裂构造控制，蚀变较弱。成矿时代主要为早白垩世[30-31]。
2.1.2 热液脉多金属成矿系统大兴安岭南段热液脉多金属成矿系统极为发育，20世纪70年代先后发现了一大批脉状多金属矿床，近些年来，在该区又不断取得重大找矿突破，相继发现了多个超大型、大型及中小型热液脉状多金属矿床。这些脉状矿床与斑岩成矿系统外围的脉状矿不同，这些脉状矿床中，矿脉规模大，明显受区域断裂构造控制，矿区并无发育斑岩型矿化，但一些矿床中发育相关侵入体。按成矿元素组合分为3个亚类：热液脉银多金属矿成矿亚系统、热液脉铜多金属成矿亚系统和热液脉锡多金属成矿亚系统。
1)热液脉银多金属成矿亚系统。这一成矿亚系统矿床成矿元素组合主要包括银-铅-锌和铅-锌-铜(银)，如超大型拜仁达坝银铅锌矿床[36-38]、大型花敖包特银铅锌矿床[39]、超大型双尖子山银多金属矿床[29]。这一成矿亚系统矿床发育于二叠纪地层和侏罗纪火山岩地层中，矿区一般无明显的与成矿相关的大规模岩浆侵入活动，矿脉受NW和NE向断裂构造控制，以前者为主。矿床中均发育主矿脉，并且平行或次级矿脉均发育。矿床围岩蚀变受断裂控制，近矿围岩蚀变主要为硅化、绢云母化。近期勘探表明，在这种类型矿床深部发育可能与成矿有关的花岗侵入岩体，如双尖子山银多金属矿床、敖包吐银铅锌矿床，一些金属元素分带从侵入岩体向外侧，在平面上存在银-银铅锌-铜铅锌(钼)等变化规律，同时蚀变强度增强，可能反映了银铅锌矿化与侵入岩体存在成因关系。成矿时代为早白垩世[29, 40]。
2)热液脉铜多金属成矿亚系统。这一成矿亚系统矿床成矿元素组合主要包括铜-锡-铅-锌-银、铜-锡-钨、铜-金、铜-金-铅-锌-银、铜-铅-锌-银等，代表性矿床包括大井铜锡铅锌银矿[41-43]、敖尔盖铜矿[25]、道伦达坝铜多金属矿[44-45]、扁扁山多金属矿[46]等。这类矿床主要产于二叠纪地层中，矿脉主要受北东、北西向断裂控制。矿区矿脉发育，一般成群或成带分布。矿床围岩蚀变亦受断裂构造控制，主要类型包括硅化、绢云母化、绿泥石化和碳酸盐化。矿床成矿元素大致具分带规律，由中心向外，一般为铜锡、铜铅锌、铅锌银分带。成矿与矿区次火山岩脉或侵入体有关，反映了这些不同元素组合的矿脉为同一成矿系统演化的产物。
3)热液脉锡多金属成矿亚系统。这一成矿亚系统矿床规模以中小型为主，成矿元素组合包括铜-锡、锡-钨-钼、锡-铜-银-铅锌等，典型矿床包括安乐铜锡矿[34]、宝盖沟锡矿[47]、罕山林场锡多金属矿[48]等。特别是近年新发现的罕山林场锡多金属矿具有大型矿床的潜力[48]。这类矿床产于二叠纪地层、中生代花岗岩及火山岩中。矿体呈脉状及透镜状产出，多为石英脉型，少量破碎蚀变岩型矿体。矿脉主要受北西、北北西向断裂控制，一般呈群分布，产于一组断裂构造中。围岩蚀变同样受断裂控制，分布于矿脉两侧，主要蚀变类型包括硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化。成矿与燕山期花岗岩侵入体有关。
2.1.3 矽卡岩成矿系统矽卡岩成矿系统是大兴安岭南段重要的成矿系统，按主要成矿元素组合分为2个成矿亚系统：矽卡岩铅锌银成矿亚系统和矽卡岩铁锡成矿亚系统。
1)矽卡岩铅锌银成矿亚系统。这类成矿亚系统矿床包括了大型、中小型矿床，总体上呈北东向分布于黄岗甘珠尔庙一带。成矿元素组合包括铅-锌-银、铅-锌-铁-锡等，典型矿床如大型白音诺尔铅锌矿[49-50]、红岭铅锌多金属矿[51]等。这类矿床主要产于二叠纪地层与花岗质侵入岩体的接触带上，以矽卡岩型矿化为特征，矿化带总体走向北东向，受岩体与地层接触矽卡岩带及附近层间断裂控制。矿体数量多，大小不等，形态复杂。围岩蚀变发育，矽卡岩化为矿床典型蚀变，成矿阶段包括高温矽卡岩化、中低温热液阶段。成矿时代包括三叠纪和早白垩世两期，成矿岩体主要为花岗闪长岩和花岗岩。
2)矽卡岩铁锡成矿亚系统。这类成矿亚系统主要发育于成矿带西南部黄岗梁地区，典型矿床为大型黄岗铁锡矿[32, 52]，其成矿元素包括钨、钼、铅、锌、铜。产于二叠纪地层与早白垩世花岗岩侵入接触带上，矽卡岩型矿化为主要特征。层状、似层状、透镜状矿化产于矽卡岩和矽卡岩化安山岩中。围岩蚀变包括矽卡岩化、钾化、钠化、硅化、云英岩化、角岩化、萤石化、碳酸盐化、绿泥石化、绿帘石化等。成矿阶段包括矽卡岩化阶段、多金属硫化物阶段、碳酸盐阶段。成矿时代为早白垩世[32]。
2.1.4 碱性花岗岩成矿系统碱性花岗岩成矿系统以超大型巴尓哲稀有稀土多金属矿床为代表，成矿元素包括稀土、铌、铍、锆等，矿床发育于早白垩世巴尔哲碱性花岗岩中。矿化主要富集于碱性花岗岩上部和边部，花岗岩以富钠闪石和晶洞构造发育为特征。成矿碱性花岗岩体分为上下2个岩相带：下部为钠闪石碱性花岗岩，主要组成矿物为微斜长石-微斜条纹长石、钠闪石及石英；上部为富钠长石的碱性花岗岩，主要组成矿物为钠长石和石英，出现了少量的霓石和霓辉石，而钠闪石基本消失。富钠长石的碱性花岗岩岩相带内稀有稀土元素主要赋存在兴安石、铌铁矿、烧绿石、霓石和锆石中，矿石品位高，分布不均匀。矿石矿物呈面型分布在钠长石碱性花岗岩中，且矿化程度与钠长石和石英含量呈正相关[53-54]。这类矿床是碱性花岗岩高度演化的产物[54]，成矿时代为早白垩世[55]。
2.2 典型矿床 2.2.1 劳家沟钼多金属矿床劳家沟钼多金属矿床是斑岩钼多金属成矿亚系统中的典型代表，是近年来发现的重要矿床之一。劳家沟钼多金属矿以钼为主，伴生铜、铅-锌-银，位于内蒙古赤峰市阿鲁科尔沁旗。矿区发育二长花岗岩及二长花岗斑岩(图 2)。二长花岗斑岩地表出露面积0.6 km2，东西向长2 500 m，南北宽250 m。具斑状结构，斑晶体积分数为30%~40%，基质体积分数为60%~70%。斑晶成分包括钾长石、斜长石和石英，基质成分包括钾长石、斜长石、石英、黑云母。副矿物包括锆石、磷灰石和磁铁矿。二长花岗岩出露面积20 km2(图 2)，由钾长石(25%~35%)、斜长石(25%~35%)、石英(20%~30 %)和黑云母( < 5%)组成。二长花岗斑岩和二长花岗岩锆石U-Pb LA-ICP-MS年龄分别为(238±2)和(241±1)Ma[23]。
主矿体呈厚板状，长2 000 m，宽500 m，厚400 m(图 2)。矿石品位从中心向外侧逐渐降低。钼铜矿化呈细脉和网脉状产于蚀变花岗岩中。石英-辉钼矿细脉宽一般为0.2~2 cm。矿石矿物由辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿及少量方铅矿、闪锌矿组成，脉石矿物由石英、钾长石、绢云母、斜长石及少量绿泥石、绿帘石、萤石组成。矿区围岩蚀变发育，包括硅化、绢云母化、高岭石化、钾长石化、绿泥石化、绿帘石化等。钾长石化带被绢英岩化蚀变叠加。钼铜矿化主要发育于硅化-绢云母化带内(图 2)。在斑岩型钼铜矿化的外围，目前已发现较多的铅锌矿脉，现正在勘查之中。成矿阶段包括4个阶段：钾长石-石英-辉钼矿阶段；石英-黄铁矿-辉钼矿-黄铜矿阶段；石英-方铅矿-闪锌矿阶段；石英-萤石-方解石阶段。辉钼矿Re-Os等时线年龄为(235±3)Ma[23-24]。
2.2.2 边家大院锡多金属矿床边家大院锡多金属矿床是斑岩型锡多金属成矿亚系统中的典型代表，位于赤峰市林西县境内。矿区出露地层较为单一，主要为中二叠统哲斯组，分上下两段，上段由砂质板岩、炭质板岩、变质粉砂岩组成；下段由泥质、粉砂质、细砂质板岩、变质粉砂岩、变质砂岩组成。矿区侵入岩体由辉长岩、辉石闪长岩、闪长岩组成的中基性侵入体以及花岗岩和石英斑岩组成的酸性侵入体，脉岩有花岗闪长岩、闪长岩、花岗斑岩等。矿区辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(133±1)Ma，闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(130±1)Ma[56]；隐伏石英斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(140±1)Ma[57]。
矿区内发育3种类型的矿化，自西向东依次为斑岩型锡-钼-铜矿化、隐爆角砾岩型锌-铅-银-铜矿化、脉状银-铅-锌矿化(图 3)。
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| 据脚注①修编。 图 3 内蒙古赤峰市边家大院锡多金属矿区地质简图(A)及地质剖面图(B) Figure 3 Geological map (A) and exploration section map (B) of the Bianjiadayuan Sn polymetallic deposit, Chifeng, Inner Mongolia |
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①孙引强.内蒙古自治区林西县边家大院铅锌多金属矿外围普查工作总结报告.赤峰：核工业243大队，2014.
斑岩型锡-钼-铜矿化：剖面上隐伏于隐爆角砾岩下部，矿体产于石英斑岩体上部、边部及内外接触带附近，矿体形态似层状、透镜状等，为隐伏矿。主矿体厚度0.96～15.64 m，锡品位为0.20%~5.71%，平均品位为0.39%。金属矿物主要有黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿、黝锡矿、毒砂、闪锌矿、磁黄铁矿等，脉石矿物主要有高岭土、绢云母和绿泥石等。矿石构造主要有浸染状构造、角砾状构造、脉状构造、条带状构造等。主要围岩蚀变为硅化、绢云母化及泥化。
隐爆角砾岩型锌-铅-银-铜矿化：含矿隐爆角砾岩带(筒)长度1 100 m，宽200 m左右，剖面上产于石英斑岩体的顶部，向南西250°方向侧伏，侧伏倾角10°~20°。在隐爆角砾岩中已圈出4条矿化体，规模最大的6号矿体控制长316 m，宽60～191 m，最大厚度77.8 m，平均厚度10.6 m，平均品位铅为0.73%，锌为1.09%，银为46.0×10-6。金属矿物主要有毒砂、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿，脉石矿物有微晶石英、绿帘石、绿泥石、方解石等。矿石具角砾状构造。
脉状铅-锌-银矿化：主要产于矿区东段，受不同方向构造裂隙控制。主矿脉总体走向南北，倾向东，倾角25°~50°。矿体呈脉状，数量多，规模小。矿脉长130~165 m，宽25~45 m，倾向240°~325°，倾角29°~42°，平均厚度为7.4~10.6 m，平均品位铅为1.71%~2.53%，锌为1.95%~3.45%，银为1.95×10-6~119.20×10-6。金属矿物有方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿、黄铜矿、针硫锑铅矿、辉铜矿、白铁矿等，含银矿物主要有银黝铜矿、深红银矿、银锑黝铜矿、黝锑银矿、辉银矿等。脉石矿物有石英、绿泥石、高岭土、绢云母、方解石等。矿石构造主要呈块状构造、脉状构造、浸染状构造、角砾状构造和条带状构造等。围岩蚀变为绿泥石化、绿帘石化和硅化[56, 58]。
热液成矿阶段分为4个：锡石(辉钼矿)-毒砂-石英阶段；多金属硫化物-石英阶段；含银矿物-硫盐矿物-石英阶段；碳酸盐矿物阶段[56-57]。
边家大院锡多金属矿床东、西矿区发育不同类型的矿化且呈现多期多阶段的特点。东区铅锌银矿化显示中温热液脉型矿床的特征，西区锡矿化则为斑岩型。密切的空间分布关系表明，矿区内不同类型的矿化可能为同一构造-岩浆-热液活动形成的同一成矿系统的产物，形成时代为早白垩世。
2.2.3 拜仁达坝银多金属矿床拜仁达坝银多金属矿床是热液脉银多金属成矿亚系统中的典型代表，位于赤峰市克什克腾旗境内。目前已控制金属量：锌138.8万t、铅46.41万t、银4 237 t、铜0.95万t[59]。
矿区出露地层为元古宇宝音图组黑云斜长片麻岩，断裂构造以北西向张性断裂和近东西向压扭性断裂为主，侵入岩以晚古生代石英闪长岩为主，燕山早期花岗岩零星出露。矿区内辉绿辉长岩脉呈北东向成群成带分布[60]。矿体受断裂构造控矿，成矿后断裂为北西向，将矿床分成东西两个矿段。
东矿段已发现工业矿体22个，矿体主体呈脉状、似脉状产出，近东西走向，倾向北，倾角10°~50°。矿体主要沿近东西向断裂分布(图 4)。1号矿体为主矿体，延长2 075 m，延深120~1 135 m，平均厚度3.59 m，银平均品位为251.50×10-6，铅为2.80%，锌为6.02%。矿体规模巨大，总体产状较缓。西部倾角17°，中部20°，东部35°。总体上西缓东陡，并呈逐步变化的趋势。
西矿段已发现工业矿体47个，矿体呈脉状、似脉状、透镜状，走向以近东西向为主，倾向北，倾角8°~50°。3号矿体为主要矿体，延长约1 200 m，控制延深700 m至几十米，平均厚度2.9 m。矿体中部和下部局部地段富铜和(或)铜锌，铜平均品位为0.70%，银为286.60×10-6, 铅为4.11%，锌为5.07%[61]。
矿床主要矿石矿物有磁黄铁矿、铁闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、黄铜矿，其次是毒砂、银黝铜矿、辉锑矿等，脉石矿物有石英、碳酸盐、绿泥石、萤石、白云母等[62]。矿石构造有梳状构造、网脉状构造、角砾状构造、块状构造、浸染状构造、晶洞状构造等。围岩蚀变类型包括硅化、钾化、绢云母化、绢英岩化、绿泥石化、萤石化、碳酸盐化、黏土化。近矿围岩蚀变以硅化为主。热液成矿期可划分出4个成矿阶段[60]：毒砂-黄铁矿-石英阶段，石英-磁黄铁矿阶段，银多金属硫化物阶段，碳酸盐-萤石-玉髓阶段。第三阶段是最重要的银铅锌成矿阶段。矿床形成于早白垩世，为与燕山期岩浆活动有关的热液脉型矿床[60, 63]。
2.2.4 大井铜多金属矿床大井铜多金属矿床是热液脉铜多金属成矿亚系统的典型代表，位于赤峰市林西县境内。矿区地层为上二叠统林西组，主要岩石类型为砂板岩、含磷粉砂岩、细砂岩、杂砂岩、泥灰岩、板岩[64]。矿区内断裂构造发育，按走向可分为五组：北西西向、北西向、近南北向、北东向和北东东向(图 5)。这些断裂多被中酸性脉岩及矿脉充填，其中北西向断裂是区内最主要容矿构造。矿区脉岩包括霏细岩、英安斑岩、安山玢岩、玄武玢岩和煌斑岩。其中英安斑岩和霏细岩与成矿关系密切[65-66]。霏细岩的年龄集中为155~171 Ma，英安斑岩的年龄为133、239、240和254 Ma，安山玢岩年龄多集中在132~177 Ma[67]。
大井矿床已发现有工业储量的矿脉330条。在平面上，矿体常成群成带产出，多呈北西或北西西向展布，倾向北东，倾角为25°～75°。矿体一般延长200～700 m，斜深200～600 m，厚0.5～1.5 m，最厚8.7 m。绝大多数为隐伏矿，呈不规则状、复脉状等形态，沿走向和倾向均有膨缩、分支复合现象。在矿脉由缓变陡时，矿体常出现变厚变富的现象[42]。
矿床矿物成分复杂，主要矿石矿物有锡石、黄铁矿、胶状黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、毒砂、闪锌矿、方铅矿，其次为黄锡矿、辉银矿、深红银矿、硫铜银矿、黝铜矿、银黝铜矿等。脉石矿物主要有石英、白云母、绿泥石、方解石，其次为电气石、绢云母、萤石等。矿石构造以致密块状、浸染状、脉状、网脉状为主。围岩蚀变沿矿体两侧呈线状分布，有硅化、绢云母化、绿泥石化、萤石化、碳酸盐化[42, 64]。发育4个矿化阶段[42]：锡石-毒砂-石英阶段；黄铜矿-黄铁矿阶段；无矿黄铁矿阶段；方铅矿-闪锌矿阶段。主成矿期由早到晚依次形成了锡→铜→铅、锌工业矿体。成矿元素铜、锡、银、铅、锌在垂直和水平方向具有明显的分带性，即垂直方向上自下而上依次为铜、锡→铜、锡、铅、锌→铅、锌，水平方向上以矿区老区为矿化中心，主要产出锡、铜，向外围逐渐以银、铅、锌矿化为主[64]。艾永富等[68]测得近矿蚀变绢云母39Ar/40Ar坪年龄为138 Ma，廖震等[68]获得锡石U-Pb年龄为144 Ma。这些年龄指示矿床形成于早白垩世。大井多金属矿床特征表明其为与次火山热液有关的热液脉状矿床。
2.2.5 白音诺尔铅锌矿床白音诺尔大型铅锌矿床是矽卡岩铅锌成矿亚系统的典型代表，位于赤峰市巴林左旗境内。矿床铅+锌金属量为272万t。矿区东西长2 000 m，南北宽1 400 m。分为南北两个矿带，两矿带相距400 m(图 6)。
矿区出露地层主要为二叠纪火山-沉积岩系和中生代陆相火山岩、火山-沉积岩系。二叠系由黄岗梁组组成。大石寨组下段以酸性晶屑凝灰岩为主，底部有凝灰粉砂质板岩、凝灰质粉砂岩；上段主要为厚层状凝灰质粉砂岩、凝灰粉砂质板岩，局部夹有中酸性晶屑凝灰岩。黄岗梁组包括下段以泥质沉积为主的泥质板岩、绢云绿泥板岩、粉砂质板岩，中段结晶灰岩夹大理岩，上段粉砂泥质板岩、粉砂质板岩及泥质板岩等。侏罗纪地层为一套厚度较大的火山岩系，由酸性含角砾集块熔结凝灰岩、角砾凝灰岩、凝灰岩、沉凝灰岩、安山岩、流纹岩、砾岩、砂砾岩组成。矿区侵入岩包括印支期花岗闪长岩及燕山期中酸性脉岩[22]。矿区北部分布有燕山期花岗岩岩基，侵入于二叠系中。矿区发育褶皱构造，表现为复式背斜和向斜构造。复式背斜构造控制了矿体的分布[69]。
矿区矿体多、形态复杂，厚度、品位及产状变化均很大，已发现矿体160多个，矿体主要分布在背斜顶部和翼部(图 6B)，分布于大理岩、结晶灰岩层中或附近。分南北两个矿带：
南矿带：矿体受背斜构造控制，长1 100 m，宽200～400 m，赋存矿体54个，主要矿体为1、2、3、3-4、3-6号、3-2、1-1号。其中1号矿体分布于101—73线间，长340 m，出现在标高534～1 118 m之间，矿体呈似层状，分布于大理岩与砂质板岩之间，走向20°~60°，倾向南东，倾角60°~80°，矿体最大厚度50.0 m，最小厚度0.7 m，平均厚度11.9 m。最大斜深610 m，最小250 m。矿体连续性好。顶板围岩为大理岩和闪长玢岩等，底板为粉砂质板岩、黑云母长英质角岩、结晶灰岩等。矿石是以闪锌矿为主的铅锌矿石，方铅矿、闪锌矿多呈稠密或稀疏浸染状分布于透辉石矽卡岩中。矿体平均品位铅为2.40％、锌为4.54％、银为12.14×10-6。
北矿带：北矿带位于矿区复式背斜构造的西北翼，长130 m，宽600 m，矿体产在背斜顶部和翼部。矿体形态复杂，背斜顶部常形成鞍状矿体，如4至8号矿体，背斜两翼矿体延深较大。北矿带矿体有108个，主要矿体为17、18、6、19、21号等。其中17号矿体分布于89—119线，长375 m，出现在标高470～1 070 m之间。矿体呈似层状、板状。走向30°~50°，倾向北西，倾角50°~77°。矿体平均斜深250 m。最大厚度21.1 m，最小0.2 m，平均8.5 m。矿石类型以铅锌矿石为主，平均品位铅为5.22％、锌为9.58％、银为38.04×10-6。
矿石结构主要以半自形、他形粒状结构为主，矿石构造主要有块状、致密块状、浸染状、层纹状、斑点状、脉状、网脉状及角砾状构造等。金属矿物主要为闪锌矿、方铅矿，其次为黄铜矿、磁黄铁矿、毒砂、黄铁矿等；非金属矿物以透辉石-钙铁辉石、石榴石为主，其次是硅灰石、绿帘石、石英及方解石等。成矿阶段划分为：1)主成矿阶段，矽卡岩成矿阶段；2)脉状矿化阶段；3)低温热液矿化[9]。
2.2.6 黄岗梁铁锡矿床黄岗梁铁锡矿是矽卡岩锡多金属成矿亚系统的典型代表，位于赤峰市克什克腾旗境内。矿区出露地层主要为二叠纪板岩、细碧角斑岩、安山岩、凝灰岩以及大理岩、砂岩等。中侏罗统新民组砂砾岩、上侏罗统玛尼图组凝灰角砾岩在矿区也有分布[69]。侵入岩为燕山期似斑状正长-碱长花岗岩、花岗斑岩，呈岩株状侵入于下二叠统。花岗岩和花岗斑岩锆石U-Pb年龄分别为(137±17)和(137±1)Ma，属早白垩世[32]。
铁锡矿体产于似斑状花岗岩与二叠纪地层接触带的矽卡岩带内(图 7)，层状矽卡岩是黄岗梁锡铁矿床中最重要的含矿岩石。矽卡岩带断续延长近20 km，宽0.2~1.5 km，呈北东向展布，倾向北西。矿区已发现矿体185个，自西向东依次划分为ⅠⅦ共7个矿区，规模大者长1 475 m，厚度达数十米，小者长数十米，厚仅几米。矿体主要呈层状、似层状、透镜状，矿体与围岩接触界线清楚[32, 52, 70]。7个矿区中Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ矿区是目前正在开采的矿区。其中，Ⅰ矿区矿体多呈不规则的似层状或透镜状产出，产状、形态完全受岩体顶面制约。靠近岩体界面处矿体厚，连续性好，品位高；远离界面处矿体则小且乱，铁矿品位较低。Ⅱ矿区矿体是矿区主要的铁矿体，顺层产出4个铁矿体，由矽卡岩带内含磁铁矿矽卡岩透镜体组成，矽卡岩带长约2 km，宽十几米至百米，北东向顺层产出[71]。Ⅲ矿区矿体分布于矿区东部，上部矿体主要为一组陡立、斜列式、扁豆状或豆荚状的小矿体，赋存在大理岩顶面与含钙凝灰质粉砂岩接触面之间的层间裂隙矽卡岩内。Ⅲ矿区矿体在倾向上延伸不大，走向上具有分支复合现象。深部矿体严格受花岗岩及安山岩与大理岩的接触面控制，矿体形态主要有马鞍状、透镜状、不规则状等，连续性好。矿石矿物以锡石和磁铁矿为主，是矿区主要的锡矿体[32, 52]。
矿石矿物组分复杂，主要金属矿物由磁铁矿、赤铁矿、胶态锡、锡石、白钨矿、闪锌矿、黄铜矿及斜方砷铁矿等组成，其次为辉钼矿、辉铋矿、磁黄铁矿、毒砂及黄铁矿等。脉石矿物主要为石榴石、透辉石、角闪石，其次为萤石、石英、方解石、绿泥石、绿帘石、磷灰石、阳起石、黑柱石以及金云母等[52, 69]。矿石类型以层纹状矽卡岩为主，其次为产在大理岩中的条带状、团块状矿石。矿石结构包括自形半自形粒状结构、交代残余结构等，矿石构造主要为块状构造、角砾状构造、浸染状构造、条带状构造、脉状及细脉状构造等[52]。围岩蚀变包括矽卡岩化、钾化、钠化、硅化、云英岩化、角岩化、萤石化、碳酸盐化、绿泥石化、绿帘石化等。其中矽卡岩化是最主要的蚀变类型，并具蚀变分带，从围岩到矽卡岩矿体，依次分为硅化围岩、角岩、退化蚀变岩、贫矿矽卡岩、富矿矽卡岩等[71]。成矿阶段可分为4个阶段：无水矽卡岩阶段、退矽卡岩阶段、石英硫化物阶段和碳酸盐阶段，其中2、3阶段是主要成矿阶段[52]。
尽管有研究认为该矿床是与二叠纪盆地演化有关的沉积喷流成矿作用形成的[72-73]，但矿区辉钼矿Re-Os同位素模式年龄为(134±2)~(142±3)Ma，其加权平均年龄为135 Ma左右，与矿区侵入岩体年龄一致，且明显的矽卡岩化围岩蚀变矿物组合及其分带表明，该矿床为矽卡岩型矿床，其成矿时代为早白垩世。
3 成矿流体与成矿物质来源 3.1 H-O同位素大兴安岭南段多金属矿床成矿阶段石英H-O同位素分析结果表明(图 8)，δD值多变化在-73‰~-116‰, δ18OH2O值为-10.9‰~9.8‰。从氧同位素数据可以看出, 成矿早期阶段氧同位素值多在岩浆水范围附近，后期阶段的氧同位素值多为负值，表明这些多金属矿床成矿早期的流体多来自岩浆水，成矿后期有大气降水的参与。
大兴安岭南段多金属矿床金属硫化物中硫同位素组成δ34S值具有相似的特征(图 9)，大多数矿床变化范围为-5.0‰~5.0‰，与陨石硫和地幔硫十分接近。多数矿床硫同位素具有δ34S黄铁矿＞δ34S闪锌矿＞δ34S方铅矿变化规律。说明区内硫同位素基本已达到平衡，硫同位素是来自未发生明显同位素分馏效应的原生硫，反映其成矿物质具有深源性，部分可能来自围岩。
大兴安岭南段多金属矿床硫化物铅同位素测试结果表明，多数矿床的206Pb/204Pb为17.70~18.40，207Pb/204Pb为15.53~15.61，208Pb/204Pb为37.78~38.47。在206Pb/204Pb-207Pb/204Pb图解中(图 10)，矿床硫化物铅同位素投点落于地幔至造山带之间，反映了大兴安岭南段多金属矿床成矿物质具有多来源特征。不同矿种成矿系统略有差别，如大井铜多金属矿床铅同位素落入地幔演化线更多些，而拜仁达坝银多金属矿床落入造山带演化线更普遍。
大兴安岭南段多金属成矿带内矿床通常被认为是与燕山期岩浆活动有关的热液活动形成的[33]，但近期研究表明，区内存在多期成矿作用的叠加(图 11)：1)晚二叠世，以斑岩钼铜-脉状铜铅锌矿化系统为代表，如阿鲁科尔沁旗好力宝钼铜矿，成矿斑岩锆石U-Pb年龄为(267±10)Ma，辉钼矿Re-Os年龄为(265±3)Ma[20]。2)中、晚三叠世，以斑岩钼铜-脉状铅锌银成矿系统及矽卡岩铅锌成矿系统为代表，如阿鲁科尔沁旗劳家沟斑岩钼铜-脉状铅锌银成矿系统成矿斑岩锆石U-Pb年龄为(239±2)Ma，辉钼矿Re-Os等时线年龄为(235±3)Ma[24]；巴林右旗敖尔盖铜金矿与矿区花岗闪长岩有关，而花岗闪长岩锆石U-Pb年龄为(245±2)Ma[25]；巴林左旗白音诺尔矽卡岩铅锌成矿系统成矿花岗闪长斑岩锆石U-Pb年龄为(245±1)Ma[22]。3)晚侏罗世，近期研究在成矿带内确定了较多的晚侏罗世钼多金属成矿系统，如哈什吐、二八地、东山湾钼多金属成矿系统等，其成矿斑岩锆石U-Pb年龄为152~147 Ma[26]。4)早白垩世，这一时期的多金属矿床最为发育，包括近期勘查的超大型双尖子山、拜仁达坝银多金属矿床、大型维拉斯托西锡多金属矿床等，与成矿相关的侵入岩体及成矿年龄为145~130 Ma[29, 38, 40, 55, 94]。
大兴安岭南段处于中亚造山带东段，经历了古亚洲洋构造的演化和古太平洋构造的叠加。复杂的构造岩浆活动造成了独特的成矿特点，区内多金属矿成矿作用具有明显的两期成矿特点，早期为晚二叠世至三叠纪、晚期为晚侏罗世至早白垩世。晚二叠世至三叠纪多金属成矿作用形成于古亚洲洋构造演化阶段，晚侏罗世至早白垩世多金属成矿作用形成于古太平洋构造叠加阶段[5]。两个时期的成矿系统有各自的特点。
晚二叠世至三叠纪，本区处于古亚洲洋闭合后同碰撞至碰撞后伸展阶段[3-5, 96-97]，局部的伸展作用造成深部热流体上涌，导致新生的下地壳物质发生熔融形成花岗质岩浆，其中伴有早期俯冲板片或洋壳物质的加入，这些花岗质岩浆不断分异演化形成富含成矿物质、热液的岩浆，并沿构造薄弱地带上升至地壳浅部，侵入于古生代地层且与围岩碳酸盐地层接触时，发生强烈的交代作用形成矽卡岩型铅锌矿床；当侵入于早期大岩基时，在小岩体顶部发生流体沸腾作用形成斑岩型钼铜矿化，斑岩型矿化的晚阶段，在小岩体周边放射状或环状断裂中可形成脉状铅锌银矿化(图 12A)。
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| A.晚二叠世三叠纪；B.晚侏罗世早白垩世。 图 12 大兴安岭南段多金属矿成矿系统成矿模式 Figure 12 The ore-forming system models of the polymetallic deposits in southern segment of DHM |
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晚侏罗世至早白垩世，大兴安岭南段处于伸展的构造背景，岩浆活动强烈，地幔的底侵作用诱发地壳物质的部分熔融，所形成的与成矿有关的花岗岩具有A型花岗岩特征，属于高钾钙碱性系列[21, 26]，还发育部分碱性花岗岩[55]。该岩浆在上侵的过程中不断发生结晶分异作用，当高度演化的岩浆侵入到碳酸盐岩地层中时，与碳酸盐岩地层发生反应，萃取成矿物质形成矽卡岩型铁锡矿、矽卡岩型铅锌多金属矿等。演化至晚期的花岗质岩浆侵位于岩基时，在小岩体顶部形成斑岩型钼多金属矿、斑岩型锡多金属矿等；小岩体侵位在相对较深部位时，在其周边或上部形成脉状锡多金属矿；小岩体继续上升侵位产生了大量脉岩或岩枝时，形成脉状铜多金属矿；与含矿热液继续上升至地壳浅部，并有较多的大气降水热液活动时，形成脉状银多金属矿；高度分异的碱性花岗岩演化至晚阶段，在其顶部内侧形成碱性花岗岩型稀有稀土矿床(图 12B)。
5.2 区域找矿潜力大兴安岭南段多金属成矿带具有晚古生代(二叠纪为主)基底和中生代盖层的双层结构模式，并发育元古宙地块(锡林浩特地块)，是古亚洲洋与古太平洋构造-岩浆的叠加部位，相应的构造、岩浆活动发育，特别是燕山期花岗岩浆活动强烈，北东向、北西向断裂构造极为发育，这表明了该区具有热液矿床形成所需要的优越的构造-岩浆成矿条件。同时，大兴安岭南段具有明显的重力异常特征，剩余重力异常等值线呈正、负带状依次排列，主轴部位(中心地带)从林西甘珠尔庙乌兰浩特为负异常区，该带延长近600 km，宽80~140 km，最高负异常值可达-28×10-5 m/s2，表明有大量花岗质侵入岩展布。西侧为锡林浩特西乌珠穆沁旗正异常带，东侧为大阪白城正异常带。大兴安岭南段多金属矿床均分布在黄岗甘珠尔庙乌兰浩特负异常带上，且多集中于核部，反映成矿作用应与深部过程具有密切的相关性[87]。大兴安岭地区1∶100万区域地球化学异常研究表明，该带银、铅、锌异常分布形态相似，整体形态呈北东向。大兴安岭南段是最重要的异常分布区，高背景区沿北东向展布[98]。这些研究表明，大兴安岭南段具有良好的成矿地球物理、地球化学条件。
近些年来，在大兴安岭南段成矿带不断取得重大找矿突破，发现了一些超大型、大型多金属矿床，如拜仁达坝银多金属矿、双尖子山银多金属矿等。区内大中型矿床和矿点绵延分布，还存在数以百计的物化探异常，已知矿床具有品位富(富银、富铅锌)、矿体厚大、矿化延伸稳定、储量大、易开采等特点。优越的成矿构造、岩浆及地层条件、明显的地球物理及地球化学异常、连续的找矿突破，都显示了大兴安岭南段多金属成矿带仍具有巨大的银-铅锌-锡-钨-钼(铜)的找矿潜力。
6 结论1)大兴安岭南段多金属成矿带发育了斑岩、矽卡岩、热液脉、碱性花岗岩成矿系统。
2)大兴安岭南段多金属成矿带发育了晚二叠世三叠纪、晚侏罗世早白垩世两期多金属成矿作用。
3)大兴安岭南段多金属矿床成矿物质具有多来源特点，但以地壳深部为主；成矿流体以岩浆热液为主，与花岗质岩浆热液活动密切有关。
4)大兴安岭南段多金属成矿带具有优越的成矿地质条件和良好的地球物理、地球化学异常，展示了巨大的银-铅锌-锡-钨-钼(铜)找矿潜力。
感谢吉林大学地球科学学院刘永江教授邀请撰写此文，以庆祝《吉林大学学报(地球科学版)》创刊60周年。文章中既有我们十余年的工作认识，也包括了国内大量学者的研究成果，所引用的是主要的研究成果，可能并不全面，若有疏忽，敬请谅解。| [1] | 刘建明, 张锐, 张庆洲. 大兴安岭地区的区域成矿特征[J]. 地学前缘 , 2004, 11 (1) : 269-277. Liu Jianming, Zhang Rui, Zhang Qingzhou. The Regional Metallogeny of the Da Hinggan Ling, China[J]. Earth Science Frontiers , 2004, 11 (1) : 269-277. |
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