大兴安岭地区是中国东部著名的中生代构造-岩浆岩带的重要组成部分，是古生代古亚洲构造成矿域与中生代环太平洋构造成矿域强烈叠加区域，复杂的地质构造演化过程使其成为我国重要的有色金属矿产基地(刘建明等，2004；葛文春等，2007；Zeng et al., 2011；武新丽等，2012)。古生代，华北板块北缘和西伯利亚板块之间经历了古亚洲洋的发生、发展和消亡，留下古大陆碰撞、增生、对接和造山等方面的重要信息，初步奠定了华北北缘东西向为主的构造格局(任纪舜等，1999；盛继福和傅先政，1999)。中生代以来，伴随太平洋板块向北西方向俯冲，内蒙古中东部及邻区的岩石圈遭受了伸展及减薄作用的改造(吴福元等，2003；毛景文等，2005)，区域性深大断裂长期反复活动，造成区域内强烈的火山-岩浆作用，导致大陆边缘的弧后伸展带出现大规模成矿作用，在大兴安岭中南段区域形成一个与构造-岩浆活动密切相关的铅锌银铜锡钼多金属矿床成矿系列，并引起众多学者的关注和研究(王京彬等，2000；刘光鼎等，2003；毛景文等，2005；王长明等，2006；陈良等，2009；张万益等，2013；曾庆栋等，2016)。大兴安岭中南段区域近些年来新发现了拜仁达坝银铅锌矿床、维拉斯托银锡多金属矿床、花敖包特铅锌银矿床、阿尔哈达铅锌银多金属矿床、道伦达坝铜多金属矿床、敖仑花钼矿床、双尖子山银多金属矿床等各类大型多金属矿床(张万益等，2007；潘小菲等，2009；马星华等，2010；陈永清等，2014；匡永生等，2014；刘翼飞等，2014)，证明该区域仍有巨大找矿潜力。

扎木钦铅锌银多金属矿床位于内蒙古兴安盟科尔沁右翼中旗境内，属于大兴安岭成矿带中的锡林浩特-霍林郭勒多金属成矿亚带，是近年新发现的大型铅锌银多金属矿床，附近区域已发现浩布高、双尖子山、孟恩陶勒盖、长春岭等铅锌银多金属矿床(白大明和刘光海，1996；朱笑青等，2004；匡永生等，2014)、布敦化、莲花山、闹牛山等铜多金属矿床(耿文辉和姚金炎，2004；武新丽等，2012；周振华等，2012)以及巴尔哲超大型稀土矿床(丘志力等，2014)，说明该区域矿床成矿类型多样，成矿地质条件优越，有极大可能发现新的多金属矿产地。目前，对于扎木钦矿床的报道仅限于矿床地质特征方面(周富华等，2014；谢俊山和于广程，2016)，整体研究程度较低，关于该矿床成矿物质来源及成因方面的研究不足，很大程度上制约了矿床成矿机制、成矿规律的深入研究，影响了区域勘查找矿工作的开展。因此，本文结合区域地质背景，通过对扎木钦铅锌银多金属矿床地质特征的详细分析，系统总结研究硫、铅同位素的组成特征，与大兴安岭地区相似多金属矿床进行对比，探讨了该矿床的成矿物质来源、成矿地质背景及矿床成因，为提升矿床研究程度及区域勘查找矿工作提供新的启示。

研究区大地构造位置位于华北板块和西伯利亚板块所夹持的兴蒙造山带东段，处于二连-贺根山断裂以南，西拉木伦断裂以北(图 1a)。在古生代末期至中生代地质演化历程中，区域内先后经历了碰撞造山过程、碰撞后伸展作用过程及其间的构造大转换阶段(Jahn et al., 2000；Meng, 2003; Xiao et al., 2003; 毛景文等，2005)。在中生代时受到滨太平洋板块和蒙古-鄂霍茨克洋板块的相互俯冲碰撞的影响，造成强烈的岩浆侵入-喷发作用，形成了北北东-北东向展布的大兴安岭构造岩浆岩带，区域上形成众多与中生代火山岩浆活动密切相关的铅、锌、银、锡、铜多金属矿床(图 1b)。

图 1

Fig. 1

图 1 大兴安岭地区大地构造简图(a, 据任纪舜等，1999修改)及大兴安岭中南段地质矿产简图(b, 据Ouyang et al., 2014) Fig. 1 The geotectonic map of the Da Hinggan Mountains (a, modified after Ren et al., 1999) and the geological and mineral map of the middle and southern segment of Da Hinggan Mountains (b, modified after Ouyang et al., 2014)

区域内不同时代的地层处于不同构造分区中，古生代隶属华北地层大区、内蒙古草原地层区、以及锡林浩特-磐石地层分区；中、新生代属于太平洋地层区、大兴安岭-燕山地层分区、以及博克图-二连浩特地层小区(李文国，1996)。出露地层主要包括上侏罗统满克头鄂博组、玛尼吐组，以及下白垩统白音高老组，以火山岩地层为主，岩性为酸性-中酸性火山岩熔岩及火山碎屑岩夹火山碎屑沉积岩。古亚洲洋和蒙古-鄂霍茨克洋的构造活动造成本区近东西向和北东向断裂的发育，在叠加了滨太平洋构造体系后又导致北北东-北东向断裂在区域内广泛分布。晚期构造往往对早期构造进行叠加改造，形成了以深大断裂为主、次级断裂为辅的构造格局，北东向深大断裂往往控制岩浆岩带及矿带的展布，北西向断裂制约矿床的形成与分布。区域内火山机构、火山穹隆构造控制矿床或矿化集中区的产出，岩体与围岩接触带、火山机构中环状、放射状裂隙系统及其与北西、北东向构造交汇部位是成矿有利部位。区域上处于兴蒙造山带东段晚古生代近东西向构造岩浆岩带与燕山期大兴安岭北北东向岩浆岩带的叠加部位，构造岩浆活动强烈，岩浆岩带呈北东向大规模展布(胡道功等，2003；张连昌等，2007；2008；王圣文等，2009；赵勇伟和樊祺诚，2012)。

矿区出露地层较单一，为上白垩统白音高老组及第四系(图 2)。白音高老组主要为一套中酸性火山碎屑岩夹火山熔岩建造，自下而上可划分为五个岩性段，矿体主要赋存于上部的④英安质岩屑晶屑角砾凝灰岩段及⑤英安质(安山质)晶屑凝灰岩段中。每个岩性段的地质特征如下：

图 2

Fig. 2

图 2 扎木钦矿床地质图 1-第四系；2、3、4-白音高老组第5岩性段、第4岩性段、第3岩性段；5-闪长玢岩；6-勘探线及见矿钻孔 Fig. 2 Geological map of the Zhamuqin deposit 1-Quaternary; 2, 3, 4-the fifth lithologic section, the fourth lithologic section, the third lithologic section of Baiyingaolao Formation; 5-diorite porphyry; 6-exploration line and drilling hole

① 下部凝灰岩段：具微弱矿化现象，厚度60m。

② 含矿凝灰质角砾岩段：由凝灰质角砾岩和铅锌金属硫化物组成含矿层。厚度>50.00m。铅锌矿化在此段普遍发育，在该岩段内圈出五个铅锌矿体。

③ 晶屑凝灰岩段：成分单一，无矿化现象。在两个凝灰质角砾岩段之间，起标志层作用，厚度>40m。

④ 英安质岩屑晶屑角砾凝灰岩段：厚度>160m。岩石由晶屑、岩屑、角砾组成，为含角砾晶屑凝灰结构，块状构造。晶屑由石英、钾长石、斜长石组成，大小一般为0.15~0.75mm，杂乱分布，多呈棱角状-次棱角状。石英表面干净，粒内可见波状消光；斜长石呈板状，绢云母化，高岭土化，偶见聚片双晶。岩屑主要为刚性岩屑，塑性岩屑很少，其中刚性岩屑呈次棱角状，大小一般为0.1~2.0mm，并可见2.0~30.0mm的角砾，岩性主要为英安岩、流纹岩等，星散分布，被粘土和铁质交代，部分岩性已不能辨认。

⑤ 英安质(安山质)岩屑晶屑凝灰岩段：厚度>130m。岩石由晶屑、岩屑、玻屑组成，凝灰结构，块状构造。晶屑由石英、长石和暗色矿物假像等构成，大小一般为0.05~0.5m，杂乱分布，多呈棱角状-次棱角状。石英表面干净，粒内可见波状消光；暗色矿物为黑云母-绿泥石。岩屑主要为刚性岩屑，塑性岩屑次之，其中刚性岩屑呈次棱角状，大小一般为0.1~2.0mm。玻屑边界较模糊，局部可见呈鸡骨状、月牙状等，少部弯曲定向特征，均已脱玻为隐晶状长英质，部分为纤维状和微球粒状，具粘土化。

矿区内构造主要表现为北东向的断裂及褶皱构造，对矿区影响较大的褶皱构造有五叉沟复向斜、花欣河复背斜和大石寨复向斜，褶皱轴呈北东向，与区域构造线方向一致。矿区位于五叉沟复向斜南翼近轴部位置，在褶皱构造的轴部，发育有轴向断裂(破碎带)和层间断裂。断裂构造以北东向为主，并伴有部分北西向断裂，北东向挤压断裂为层间断裂，后期被矿液充填交代而形成北东向矿体，北西向断裂性质属张扭性断裂，大致呈平行等距排列，构成北西向矿体，北东向与北西向构造交汇部位常出现富矿体。

扎木钦铅锌多金属矿床矿体呈脉状、透镜状、层状、似层状(图 3)，主要为铅锌银矿体，矿化较均匀，品位变化不大，矿体与围岩界线不明显。矿区圈定铅锌银矿体31个，控制铅锌矿体19条，银矿体1个。所探明矿体主要分布在2~24勘探线之间。矿体主要赋存于地表以下300~500m之间，均为隐伏矿体。总体沿走向及倾向均显舒缓波状，矿体倾角一般0°~25°。单矿体厚度2.21~22.85m，控制长度约75~525m，宽度57~270m，矿区矿体平均品位为Pb 1.19%、Zn 1.58%、Ag 24.15g/t。

图 3

Fig. 3

图 3 扎木钦矿床勘探线剖面图 Fig. 3 The prospecting line profile map of the Zhamuqin deposit

矿石矿物主要为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、深红银矿、辉银矿、脆银矿、毒砂等。脉石矿物为火山碎屑岩以及方解石、石英等。矿石主要呈他形粒状结构、自形-半自形结构，还包括交代溶蚀结构、残余结构、乳滴状结构等，矿石构造主要呈脉状、细脉状、团块状、浸染状。矿石手标本中可见闪锌矿、方铅矿、黄铁矿共生的块状矿石、闪锌矿脉状矿石等(图 4a-c)。

图 4

Fig. 4

图 4 扎木钦矿床矿石组构特征 (a)闪锌矿(Sp)、黄铁矿(Py)矿石；(b)闪锌矿脉；(c)方解石(Cal)脉穿切脉状闪锌矿；(d)自形-半自形毒砂(Ars)及黄铁矿；(e)闪锌矿交代、包裹早期毒砂、黄铁矿；(f)闪锌矿包裹磁黄铁矿(Pyr) Fig. 4 The characteristics of ore fabrics of the Zhamuqin deposit (a) sphalerite and pyrite ore; (b) sphalerite vein; (c) calcite veins cut the sphalerite vein; (d) euhedral-subhedral granular arsenopyrite and pyrite; (e) sphalerite and encapsulate early arsenopyrite and pyrite; (f) sphalerite encapsulated pyrrhotite

矿区围岩蚀变有褐铁矿化、铁锰矿化、高岭土化、绢云母化、白云母化、绿泥石化、绿帘石化、硅化、黄铁矿化、碳酸盐化、萤石化等。硅化主要呈石英细脉和颗粒状充填于方铅矿、闪锌矿边部及其裂隙中。黄铁矿化表现为黄铁矿呈微细脉状或星点状分布于金属硫化物矿石或围岩中。方解石以细脉状充填在裂隙中，局部可见方解石脉穿切脉状矿石。从矿体到围岩具有硅化带→粘土化带→青磐岩化带的演化趋势。

根据矿物之间的共生组合、交代及穿插关系，扎木钦矿床的金属矿物生成顺序大致为：毒砂→早期黄铁矿(粗粒)→磁黄铁矿→闪锌矿、方铅矿→辉银矿、深红银矿→晚期黄铁矿(细粒)。进一步根据矿床中矿石结构、构造、围岩蚀变特征以及矿脉之间的穿插关系，再结合矿物的共生组合及先后生成顺序等特征，将扎木钦矿床划分为四个主要成矿阶段(图 5)，分别为：毒砂-黄铁矿阶段(Ⅰ)，该阶段主要形成石英、毒砂、黄铁矿等相对高温矿物，晚期又被其他金属硫化物所交代，金属矿物主要呈细脉状、网脉状、浸染状等，毒砂、黄铁矿以自形-半自形结构产出(图 4d)；铅锌金属硫化物阶段(Ⅱ)，这一阶段也是铅锌矿的主要成矿阶段，产出大量以铅锌矿为主的金属硫化物，包括方铅矿、闪锌矿、黄铁矿，以及少量磁黄铁矿、黄铜矿等，金属硫化物以细脉状、浸染状、块状构造为主，包含结构、固溶体分离结构和交代残余结构普遍发育，形成相对较晚的闪锌矿对早期的毒砂、黄铁矿、磁黄铁矿进行交代、包裹(图 4e, f)，另外，银矿物在这一阶段也开始出现；银矿物阶段(Ⅲ)，该阶段为银矿物的重要形成阶段，主要形成矿物包括辉银矿、深红银矿、自然银以及细粒闪锌矿、方铅矿等；石英-碳酸盐阶段(Ⅳ)，在这一阶段主要形成典型低温矿物，如方解石、石英等，还形成少量他形细粒方铅矿、闪锌矿、黄铁矿等金属硫化物，黄铁矿呈细脉状穿切早期形成的磁黄铁矿和铅锌矿，碳酸盐、石英-碳酸盐伴生，局部石英脉、方解石脉穿切早期成矿阶段所形成的金属硫化物矿脉(图 4c)。

图 5

Fig. 5

图 5 扎木钦矿床不同成矿阶段矿物生成顺序表 Fig. 5 Schematic representation of mineral paragenetic relationships associated with mineralization stages of the Zhamuqin deposit

本次研究的测试样品均自扎木钦矿区系统取样，样品为不同矿物组合的硫化物矿石。单矿物挑选工作在河北省区调所实验室完成，步骤如下：先将样品洗净晾干，粉碎后用筛子筛选，然后在双目镜下挑选出纯度达99%以上的闪锌矿、黄铁矿等单矿物样品供分析测试。测试在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成。

S同位素测试：测试仪器采用同位素质谱仪Delta V plus，数据采用国际标准V-CDT，精度为±0.2×10^-3，以δ³⁴S给出。分析方法、步骤流程参见文献(龙灵利等, 2015)。

Pb同位素测试：称取适量样品放入聚四氟乙烯坩埚中，在三酸分解之后，利用树脂交换法将样品分离，在充分晾干后进行同位素测定。分析中使用热离子质谱计(MAT-261)，质谱分析测量结果用国际标样NBS981进行校正，测量误差在2σ内，分析精度中²⁰⁴Pb/²⁰⁶Pb比值小于0.05%, ²⁰⁸Pb/ ²⁰⁶Pb小于0.005%。具体流程参见文献(刘忠法等, 2014)。

扎木钦硫同位素样品共11件，其中闪锌矿6件，黄铁矿5件，自测试分析结果来看(表 1)，δ³⁴S值变化于4.4‰~5.8‰，均为正值，平均值5.05‰，极差为1.4‰。硫同位素分析结果总体显示出δ³⁴S值变化范围很小，表明该矿床的S具有均一的来源。

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 扎木钦矿床和大兴安岭地区多金属矿床硫化物硫同位素组成 Table 1 S isotopic compositions of sulfides from the Zhamuqin deposit and the Da Hinggan Mountains area polymetallic deposits 矿床 样品号 测试对象 δ34S(‰) 资料来源 扎木钦 ZM17-7 闪锌矿 5.4 本文 ZM17-9-1 黄铁矿 5.2 ZM17-9-2 闪锌矿 5.2 ZM17-10-1 黄铁矿 4.4 ZM17-10-2 闪锌矿 5.8 ZM17-12-1 闪锌矿 5.0 ZM17-12-2 黄铁矿 5.0 ZM17-17-1 黄铁矿 4.5 ZM17-17-2 闪锌矿 5.2 ZM17-22-1 闪锌矿 5.1 ZM17-22-2 黄铁矿 4.8 吉林宝力格 黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿 2.3~6.5 丛润祥等，2014 白音查干 黄铁矿、方铅矿、闪锌矿 1.3~4.8 聂凤军等，2007 东珺 黄铁矿、方铅矿 4.48~6.97 张斌等，2011 孟恩陶勒盖 方铅矿、闪锌矿 -1.43~6.71 朱笑青等，2004 花敖包特 方铅矿、闪锌矿 -3.6~1.2 陈永清等，2014 阿尔哈达 黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、毒砂 1.2~8.6 张万益等，2007

表 1 扎木钦矿床和大兴安岭地区多金属矿床硫化物硫同位素组成 Table 1 S isotopic compositions of sulfides from the Zhamuqin deposit and the Da Hinggan Mountains area polymetallic deposits

选取扎木钦矿区11件闪锌矿、黄铁矿等金属硫化物进行了Pb同位素分析，测试结果见表 2。硫化物样品的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb的比值为17.761~18.291，极差为0.530，平均值为18.130；²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb的比值为15.509~15.671，极差为0.162，平均值为15.593；²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb的比值为37.800~38.205，极差为0.405，平均值为38.032。以上测试结果表明，扎木钦矿床中铅同位素组成比较稳定，变化范围小，可代表扎木钦银多金属矿床金属硫化物的Pb同位素特征，显示出具有正常铅的特征。

表 2

Table 2

表 2(Table 2)

表 2 扎木钦矿床和大兴安岭地区多金属矿床硫化物铅同位素组成 Table 2 Pb isotopic compositions of sulfides from the Zhamuqin deposit and the Da Hinggan Mountains area polymetallic deposits 矿床 样品号 测试对象 206Pb/204Pb 207Pb/204Pb 208Pb/204Pb 资料来源 扎木钦 ZM17-7 闪锌矿 18.253 15.559 38.094 本文 ZM17-9-1 黄铁矿 17.761 15.668 37.800 ZM17-9-2 闪锌矿 17.904 15.671 37.980 ZM17-10-1 黄铁矿 18.230 15.544 38.033 ZM17-10-2 闪锌矿 18.238 15.553 38.060 ZM17-12-1 闪锌矿 17.965 15.631 37.954 ZM17-12-2 黄铁矿 18.150 15.612 38.096 ZM17-17-1 黄铁矿 18.226 15.579 38.098 ZM17-17-2 闪锌矿 18.186 15.601 38.114 ZM17-22-1 闪锌矿 18.291 15.597 38.205 ZM17-22-2 黄铁矿 18.221 15.509 37.917 吉林宝力格 黄铁矿、方铅矿、闪锌矿 18.204~18.252 15.469~15.515 37.808~37.998 丛润祥等，2014 额仁陶勒盖 方铅矿、黄铁矿、闪锌矿 18.191~18.568 15.618~15.704 38.410~38.594 张乾等，1996 东珺 黄铁矿、方铅矿 18.314~18.432 15.493~15.627 37.981~38.424 张斌等，2011 孟恩陶勒盖 方铅矿 18.131~18.308 15.421~15.564 37.690~38.116 朱笑青等，2004 花敖包特 方铅矿、闪锌矿 18.013~18.178 15.344~15.509 37.519~38.021 陈永清等，2014 阿尔哈达 黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、毒砂 18.153~18.431 15.370~15.602 37.653~38.213 张万益等，2007

表 2 扎木钦矿床和大兴安岭地区多金属矿床硫化物铅同位素组成 Table 2 Pb isotopic compositions of sulfides from the Zhamuqin deposit and the Da Hinggan Mountains area polymetallic deposits

硫同位素可以为研究硫化物金属矿床中的矿化剂提供重要信息，同时也是一种判断矿床成矿物质来源的有效途径，可以用来判定硫化物的形成环境以及硫的来源，对推断矿床成矿物质来源及其成矿过程有重要作用(Ohmoto，1986；Hoefs，1997；陈永清等，2009)。

对矿床中硫的来源进行探讨，必须依据硫化物沉淀期间成矿热液中总硫同位素组成来分析，热液中的硫同位素组成不仅取决于源区物质的δ³⁴S值，还决定于含硫物质在成矿热液迁移及沉淀时的物理化学环境，它是成矿溶液中总硫同位素组成(δ³⁴S_∑S)、氧逸度(f_O2)、pH值、离子强度和温度的函数(Ohmoto, 1972；Ohmoto and Rye, 1979)。当热液体系中以H₂S为主时，达到平衡条件下，δ³⁴S_Σ≈δ³⁴S_水≈δ³⁴S_黄铁矿(吴永乐等，1987)；或者，如果磁黄铁矿以稳定的硫化物出现时，热液中pH＞6，并且＜500℃时H₂S为主要含硫物质，其中硫化物的硫同位素组成可代表成矿热液中的硫同位素组成(郑永飞和陈江峰，2000)。另外，在高温(T＞400℃)条件下，热液体系中硫主要为H₂S和SO₂；在中低温(T＜350℃)条件下，热液体系中的硫以硫酸盐和H₂S为主。并且，当氧逸度比较低时，流体中的S主要以S^2-、HS^-形式存在，所形成的硫化物硫值与整个流体的硫值相似；而氧逸度较高时，则以SO^2-的形式存在，导致成矿流体中亏损³⁴S (Ohmoto, 1972)。扎木钦多金属矿床中金属矿物组合简单且仅为硫化物，含硫矿物主要有闪锌矿、方铅矿、磁黄铁矿、黄铁矿等，几乎没有硫酸盐类矿物，说明矿床是在低氧逸度条件下形成的，并且矿床中金属硫化物共生组合以及围岩蚀变特征指示热液体系为中低温流体环境，以上各类物理化学条件表明成矿热液体系中的硫以H₂S为主，金属硫化物的硫同位素组成可以近似代表成矿流体中的总硫同位素组成，进而可以指示其来源(Ohmoto, 1972；郑永飞和陈江峰，2000)。硫化物的δ³⁴S值在硫同位素分馏达到平衡的条件下，δ³⁴S_黄铁矿＞δ³⁴S_磁黄铁矿＞δ³⁴S_闪锌矿＞δ³⁴S_黄铜矿＞δ³⁴S_方铅矿(郑永飞和陈江峰，2000)，扎木钦矿床中硫同位素组成显示δ³⁴S_闪锌矿＞δ³⁴S_黄铁矿，与硫化物平衡顺序不一致，说明硫同位素未达到平衡状态，它们或者是不同温度形成的，或者是不同矿化阶段的产物(郑永飞和陈江峰，2000)。矿床中黄铁矿在成矿的早中晚阶段均有形成，闪锌矿、方铅矿形成于相对较早的铅锌金属硫化物阶段，所测试的黄铁矿可能为晚期低温阶段产物，这一原因可能导致平衡顺序的不一致。

自然界硫同位素主要有3种来源：幔源硫(δ³⁴S值约为±3‰)(Hoefs, 1997)；海水硫(δ³⁴S值约为20‰)；沉积物中的还原硫(δ³⁴S值为大的负值)(Rollinson，1993)。扎木钦多金属矿床中金属硫化物阶段矿石的硫值(表 1)显示其δ³⁴S值集中于4.4‰~5.8‰，平均值5.05‰，变化范围较窄，另外自硫同位素组成频率直方图来看(图 6)，硫值呈塔式分布，峰值集中，说明主成矿阶段硫化物是在稳定的物理-化学条件下形成，硫的来源相对单一。扎木钦硫同位素组成为“重硫型”，反应金属硫化物形成时的环境属于较封闭的还原环境，δ³⁴S值(4.4‰~5.8‰)比正常地幔来源的δ³⁴S值(0‰±3‰)(Hoefs，1997)要大一些，与一般火成岩的硫同位素组成(0‰±5‰)接近(Ohmoto and Rye, 1979)，表明矿床中的硫可能并非仅为幔源来源，而是幔源物质与地壳物质的混合深源岩浆来源。从地壳或者上地幔物质部分熔融产生的未受混染的酸性火成岩岩浆中分离出来的热液的δ³⁴S为-3.00‰~7.00‰(Ohmoto, 1986)，与扎木钦矿区成矿热液的δ³⁴S值接近。综合扎木钦矿区矿石矿物组合、赋矿围岩特征及矿石硫同位组成，推断硫源与早白垩世火山岩浆活动关系密切，硫主要来源于深源岩浆，岩浆-流体系统贡献了大部分成矿物质，白音高老组火山岩作为赋矿围岩通过淋滤作用也提供了部分成矿物质。

图 6

Fig. 6

图 6 扎木钦矿床硫同位素分布直方图 Fig. 6 Histogram of sulfur isotope of the Zhamuqin deposit

此外，扎木钦矿床与大兴安岭地区具有典型深源岩浆来源特征的铅锌银多金属矿床相对比(表 1)，如吉林宝力格银多金属矿床硫化物的δ³⁴S值为2.3‰~6.5‰(丛润祥等，2014)，东珺铅锌银矿床金属硫化物的为4.48‰~6.97‰(张斌等，2011)，白音查干银多金属矿床硫化物的为1.3‰~4.8‰(聂凤军等，2007)，孟恩陶勒盖银多金属矿床硫化物的为-1.43‰~6.71‰(朱笑青等，2004)，扎木钦矿床均表现出与这些矿床极为相近的硫同位素组成特点(图 7)。综合以上证据，进一步明确扎木钦矿床中的硫主要来自岩浆热液，同时也反映了区域上硫的来源具有一致性。

图 7

Fig. 7

图 7 扎木钦矿床与大兴安岭地区多金属矿床硫同位素组成分布图 Fig. 7 Sulfur isotope distribution of the Zhamuqin deposit and the Da Hinggan Mountains area polymetallic deposits

铅元素在物质迁移以及矿质沉淀过程中几乎不发生分馏作用，各类物理、化学条件的改变都不会影响其组成特征，其组成的变化主要是由于放射性U、Th衰变反应所引起的；另外，岩浆演化及分异作用、热液和变质作用以及地表低温风化过程均可改变U/Pb、Th/Pb比值。因此，岩石和矿物中的Pb同位素组成及变化可以指示相应的地质演化历史，也能够用来研究成矿物质来源和矿床成因(Macfarlane et al., 1990；Chiaradia et al., 2004)。

扎木钦矿床的铅同位素组成均一稳定，变化范围很小，显示出具有普通铅特征，说明该矿床的铅来自较稳定的铅源。铅同位素中μ值的变化能提供所经历地质过程的信息，常用于推断铅的来源。研究认为，具有高μ值(大于9.58)的铅或者位于零等时线右侧的放射性成因铅通常是来自U、Th相对富集的上部地壳(Zartman and Doe, 1981；吴开兴等，2002)，μ值较低的铅可能由下地壳或上地幔提供(Stacey and Kramers, 1975)，具有低μ值和低ω值通常是上地幔来源特征(Kamona et al., 1999)，而低μ值和高ω值可以指示下地壳来源(Doe and Zartman, 1979；吴开兴等，2002)。扎木钦矿区11件矿石铅同位素样品中仅有两件μ值稍大，绝大部分变化较小，μ值分布范围为9.30~9.69，平均值为9.48(表 3)，大于原始地幔铅μ值(8.92)，而又小于上地壳铅μ值(9.58)；ω值变化范围为34.57~38.15，平均值36.33，低于地壳平均值36.84，而又高于地幔值31.84(Doe and Zartman, 1979)。另外，扎木钦矿床中矿石铅的Th/U比值为3.60~3.82，平均值为3.71，高于地幔铅的Th/U值(3.45)，低于地壳铅的Th/U值(约为4)。以上数据说明扎木钦矿床中的铅为混合来源，一部分来源于上地壳，一部分来源于地幔，这与硫同位素所表现出的壳幔混合来源也是一致的。

表 3

Table 3

表 3(Table 3)

表 3 扎木钦矿床金属硫化物铅同位素特征 Table 3 Pb isotopic characteristic parameters of sulfides from the Zhamuqin deposit 样品号 t(Ma) μ ω Th/U Δα Δβ Δγ ZM17-7 231 9.40 35.58 3.66 69.27 15.65 26.56 ZM17-9-1 705 9.69 38.15 3.81 79.46 25.60 39.83 ZM17-9-2 610 9.67 38.12 3.82 79.80 25.11 40.40 ZM17-10-1 229 9.37 35.31 3.65 67.77 14.66 24.83 ZM17-10-2 234 9.39 35.46 3.65 68.63 15.27 25.77 ZM17-12-1 522 9.58 37.26 3.76 75.93 21.92 35.69 ZM17-12-2 370 9.52 36.64 3.72 74.33 19.81 32.73 ZM17-17-1 275 9.44 35.92 3.68 71.17 17.17 28.59 ZM17-17-2 331 9.49 36.41 3.71 73.30 18.88 31.49 ZM17-22-1 250 9.47 36.18 3.70 73.00 18.22 30.38 ZM17-22-2 192 9.30 34.57 3.60 64.36 12.21 20.10 注：μ＝238U/204Pb，ω＝232Th/204Pb，α＝206Pb/204Pb，β＝207Pb/204Pb，γ＝208Pb/204Pb，Δα＝(α/αM(t)-1)×1000，Δβ＝(β/βM(t)-1)×1000，Δγ＝(γ/γM(t)-1)×1000；αM(t)，βM(t)，γM(t)为t时地幔值

表 3 扎木钦矿床金属硫化物铅同位素特征 Table 3 Pb isotopic characteristic parameters of sulfides from the Zhamuqin deposit

为明确扎木钦矿床矿石铅的来源，将铅同位素结果投到铅同位素构造演化模式图中(图 8)，发现样品分布比较集中，在²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb构造模式图解上，扎木钦矿床铅同位素样品多分布于造山带与地幔演化线过渡区，个别样品落在上地壳区域，这一特征进一步表明成矿物质除了幔源来源外，还有地壳物质的加入；²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb构造演化模式图解上，样品均投在造山带演化线附近并且靠近地幔区域。此外，将铅同位素数据投在构造环境判别图中(图 9)，样品均分布于下地壳和造山带区域中。综合上述分析，推断扎木钦矿区铅主要来源于深部岩浆，并混染有地壳物质。

图 8

Fig. 8

图 8 扎木钦矿床铅同位素构造模式图(据Zartman and Doe, 1981) Fig. 8 Pb isotope tectonic model diagram of the Zhamuqin deposit (after Zartman and Doe, 1981)

图 9

Fig. 9

图 9 扎木钦矿床铅同位素组成构造环境判别图(据Zartman and Doe, 1981) Fig. 9 Pb isotope tectonic environment discriminant diagram of the Zhamuqin deposit (after Zartman and Doe, 1981)

朱炳泉等(1998)根据构造环境与成因不同，提出的Δβ-Δγ成因分类图解能消除时间因素的影响，对于研究矿石铅的来源具有更好的示踪意义。通过软件对扎木钦铅同位素数据进行计算，获得矿石铅的相对偏差Δα、Δβ、Δγ数值(表 3)，将其投到铅同位素的成因分类图解中(图 10)，样品点主要落在地幔与上地壳混合的岩浆作用成因铅区域，并且样品投点均靠近上地壳与地幔混合岩浆作用成因铅、造山带铅、地幔源铅三者的边界附近，指示扎木钦矿区的矿石铅具有壳幔混源特征。此外，大兴安岭地区其他类似多金属矿床如花敖包特铅锌银多金属矿床(陈永清等，2014)、阿尔哈达铅锌多金属矿床(张万益等，2007)、吉林宝力格银多金属矿床(丛润祥等，2014)、孟恩陶勒盖银多金属矿床(朱笑青等，2004)、额仁陶勒盖银铅锌多金属矿床(张乾等，1996)、东珺铅锌银矿床(张斌等，2011)等也均表现出壳幔混染特点，并且在铅同位素构造模式图与铅同位素组成构造环境判别图中，扎木钦铅同位素投点绝大部分落在大兴安岭南段矿床铅同位素分布范围中，表现出一致的铅同位素演化特征。综上所述，扎木钦矿区矿石铅具有壳幔混合来源特征。

图 10

Fig. 10

图 10 扎木钦矿床铅同位素Δγ-Δβ成因分类图(据朱炳泉等，1998) 1-地幔铅；2-上地壳铅；3-上地壳与地幔混合铅(3a-岩浆作用；3b-沉积作用)；4-化学沉积铅；5-海底热水铅；6-深变质铅；7-深变质下地壳铅；8-造山带铅；9-古老上地壳铅；10-退变质铅 Fig. 10 Δγ-Δβ diagram for genetic classification according to Pb isotope compositions of the Zhamuqin deposit (after Zhu et al., 1998) 1-mantle-derived lead; 2-upper crust lead; 3-mixed lead of upper crust and mantle subduction (3a-magmatism; 3b-sedimentation); 4-chemical sedimentary lead; 5-submarine hydrothermal lead; 6-medium-high grade metamorphism lead; 7-lower crust lead of high grade metamorphism; 8-orogenic belt lead; 9-upper crust lead of ancient shale; 10-retrograde metamorphic lead

扎木钦矿床δ³⁴S值变化范围很小，显示矿床中的硫具有幔源物质与地壳物质的混合深源岩浆来源特征；铅同位素组成特征指示铅源与深部岩浆活动有密切联系，为地幔上涌并混染地壳物质所形成的壳幔混合来源；此外，前文已述区域上与扎木钦矿床成矿背景相似的孟恩陶勒盖银多金属矿床、额仁陶勒盖银铅锌多金属矿床、花敖包特铅锌银多金属矿床的硫、铅同位素组成特征显示出与扎木钦矿床具有相似性，并且这些矿床中的成矿流体均为岩浆水和大气降水的不混溶体系，早期主要以岩浆水为主，晚期有大气降水的混入(陈祥，1998；朱笑青等，2004；陈永清等，2014)，进一步佐证了扎木钦矿床成矿物质为深部岩浆来源。扎木钦矿床与大兴安岭地区与火山岩浆活动有关的多金属矿床相对比，硫、铅来源特征均具有极高的相似性，说明区域上的成矿物质来源具有一致性。

大兴安岭地区经历了漫长的地质演化历程，区域构造复杂多样。进入中生代以来，大兴安岭地区构造演化主要受滨太平洋构造域的制约，侏罗纪中晚期区域上北东-北北东向区域性深大断裂剧烈活动，形成北东向展布的规模宏大的构造岩浆岩带，不仅为成矿作用提供了热源，也提供了成矿物质，同时控制了矿床在空间上成群或成带分布(赵一鸣，1997)。在太平洋板块俯冲作用的影响下，造成内蒙古中东部及邻区的伸展作用以及地壳减薄(吴福元等，2003；毛景文等，2005)，导致软流圈物质上涌，引发俯冲洋壳的局部重熔，幔源岩浆携带流体底侵至地壳底部(刘洪文等，2002)，与被加热熔融的地壳物质以不同比例形成混合岩浆沿着活动断裂向浅部运移。此外，在伸展构造背景下，不仅促使早白垩世岩浆沿着断裂通道上升侵位，而且对早期形成的构造进行叠加改造，形成了以北西向、北东向为主的次级断裂系统，为成矿物质的运移、聚集提供了通道及赋存空间。由此，形成了区域内构造演化-岩浆活动-成矿作用为一体的耦合成矿体系(陈永清等，2014)。

多期次的构造-岩浆活动导致大兴安岭中南段各类多金属矿床的形成，硫、铅同位素等成矿物质也伴随火山岩浆活动被多次活化、运移、富集，研究中发现越接近岩浆活动晚期，成矿物质就越加富集，成矿可能性就越大(要梅娟等，2012)。从时间、空间和成因上看，扎木钦矿床的形成与早白垩世火山岩浆活动密不可分，通过对大兴安岭地区多金属矿床统计研究发现，矿床成矿时代大多集中于早白垩世成矿大爆发时期(130~140Ma)(Wang et al., 2001；毛景文等，2005；李俊建等，2016；翟德高等，2016)，扎木钦铅锌银矿床也形成于这一时期。扎木钦矿床中的硫铅同位素组成反映了成矿物质具有壳幔混合来源特征，结合矿床地质特征分析，具有深部来源特征的次火山岩或侵入岩提供了主要成矿物质，白音高老组火山岩也提供了部分成矿物质，深源岩浆与地壳通过水-岩反应或混染作用等可导致岩浆流体中铅锌银等成矿元素含量明显增高，混源流体对容矿围岩的萃取和淋滤是导致成矿组份聚集的重要机制(Gerel, 1998；陈祥, 2000a, b；聂凤军等，2007；杨祖龙，2009)，并且矿床的形成过程也是富含成矿物质的深源混合流体不断演化最终成矿的过程。深源岩浆沿着各类裂隙通道上升，形成各类以中酸性为主的火山岩、次火山岩或者侵入岩，为矿床的形成提供了成矿物质及热动力来源。同时，区域内北东、北西向断裂构造、岩浆的上侵导致围岩产生的各类裂隙以及岩体静岩压力与热液系统的静水压力交替变换造成岩体中形成网脉状裂隙为成矿物质的运移、沉淀提供了通道和储矿空间。随着含矿热液的上升，成矿流体体系的物理-化学条件发生改变，伴随温度、盐度的降低、与大气降水的强烈混合作用，含矿流体发生充填交代、流体沸腾、流体混合等成矿作用而导致成矿物质的沉淀聚集，最终在各类有利成矿空间形成了铅锌银矿体。扎木钦矿体特征显示出，除了脉状、透镜状矿体外，还存在层状、似层状矿体，此类矿体是由于含矿热液在火山岩与层凝灰岩的岩性界面或破碎带中发生交代充填作用而形成，除扎木钦矿床外，层状、似层状矿体在大兴安岭东珺铅锌银矿床、得耳布尔铅锌银矿床中也有分布(张荣庆和温守钦，2014；赵岩等，2017)，但总体在火山热液相关矿床中较少。通过扎木钦矿床成矿过程来看，在成矿早期形成相对高温的毒砂、黄铁矿、石英等矿物组合；伴随成矿流体系统进一步演化进入中低温混合热液阶段，成矿流体运输携带铅锌银等成矿元素的能力逐渐降低，在各类断裂、裂隙等有利成矿部位矿质逐步卸载，形成闪锌矿、方铅矿、辉银矿、深红银矿等主要金属矿物；另外，表生氧化淋滤作用可使铅锌银等成矿元素进一步富集，富锰、银的铁帽和淋滤氧化带是地表找矿的直接标志。综合区域成矿地质背景、矿床地质特征、硫铅同位素组成等多类地质信息，推断扎木矿床属于受岩浆活动、构造等多种地质因素控制的陆相火山热液型铅锌银多金属矿床。

(1) 扎木钦矿床的形成与早白垩世火山岩浆活动关系密切，矿体主要呈脉状、透镜状、层状、似层状，可划分为四个成矿阶段：毒砂-黄铁矿阶段、铅锌多金属硫化物阶段、银矿物阶段、石英-碳酸盐阶段。

(2) 矿床中硫化物矿石的硫同位素变化范围小，具有塔式分布特征，表明矿石中的硫为深部岩浆来源。铅同位素比值稳定，较低的μ、ω值以及构造判别图解显示矿石铅具有壳幔混合来源特征。硫铅同位素组成总体表现出与大兴安岭中南段多金属矿床同位素特征有极高的相似性，具有类似的成矿物质来源。

(3) 结合区域成矿地质背景、矿床地质特征及成矿物质来源分析，扎木钦矿床的形成是深部岩浆流体逐步演化的产物，火山热液为矿床形成提供了热源及成矿物质来源，矿床成因类型为陆相火山热液型铅锌银多金属矿床。

致谢      本文写作过程中得到赵凤清研究员、王惠初研究员、辛后田教授级高工的帮助和指导；两位匿名审稿专家提出了宝贵修改意见；在此一并致以诚挚的谢意！