内蒙古东珺铅锌银矿床质量平衡计算与围岩蚀变特征

段天绪，温守钦，周鹏，朱恩静，崔显德，孙家全，赵桐，魏灿坤



内蒙古东珺铅锌银矿床质量平衡计算与围岩蚀变特征

段天绪1，温守钦1，周鹏2, 3，朱恩静1，崔显德1，孙家全1，赵桐1，魏灿坤1

(1. 东北大学 深部金属矿山安全开采教育部重点实验室，辽宁 沈阳，110819； 2. 中国海洋大学 海洋地球科学学院，山东 青岛，266100；3.国家海洋局第二海洋研究所 海底科学重点实验室，浙江 杭州，310012)

为研究内蒙古东珺铅锌银矿床围岩蚀变类型与蚀变分带地球化学特征，将近矿、远矿蚀变围岩与紫红色安山岩进行对比，以Al2O3为惰性组分，利用标准化Isocon图解法对围岩蚀变过程中物质组分带入、带出进行质量平衡计算；分析微量元素的迁移机制。研究结果表明：蚀变的空间位置关系自内向外可以划分为3个蚀变带即钾硅化−绢云母化带、绢英岩化带、青磐岩化带，其中与矿床成矿关系最为密切的是绢英岩化带；岩浆热液沿裂隙侵位交代围岩，近矿蚀变围岩中各组分质量变化都非常明显，MgO，P2O5，TFe2O3，CaO和Na2O组分都在蚀变时随热液大量迁出，而SiO2和K2O则在热液对围岩进行交代过程中保留下来；近矿蚀变围岩多发生硅化、钾化、绢云母化、黑云母化蚀变；近矿蚀变围岩中明显减少的组分TFe2O3，MgO和P2O5在远矿蚀变围岩中都略有增加，CaO质量分数显著上升，SiO2质量分数减少；远矿蚀变多发生绿帘石化、绿泥石化、碳酸盐化；近矿蚀变围岩轻重稀土分馏最强，远矿蚀变围岩轻重稀土分馏减弱；近矿蚀变围岩主要富集U和Th等高场强元素，多强烈亏损Ba和Sr等大离子亲石元素，其中La，Ce，Sr，Nd，Zr，Sm和Y元素从近矿围岩中组分流失而在远矿围岩处相对富集，具备火山—次火山热液矿床地球化学与围岩蚀变特征。

东珺铅锌银矿床；质量平衡；围岩蚀变；标准化Isocon图解法

围岩蚀变是指在热液成矿过程中，热液流体或溶液在岩石中流动循环，导致岩石物理化学性质(包括矿物组合、岩石结构等)改变的复杂过程[1]。对矿区岩石蚀变过程中元素行为的研究可以查明蚀变过程中物质的带入和带出[2]，是判断成矿物质来源、元素迁移方式和沉淀机制等问题的重要途径之一。内蒙古东珺铅锌银矿床近几年找矿工作取得重大突破，其中以X号矿带矿体规模最大，矿石品位最高。本文作者结合野外实际地质现象与室内岩矿鉴定，总结围岩蚀变类型、空间蚀变分布规律；对矿床大面积出露紫红色安山岩、近矿蚀变围岩、远矿蚀变围岩进行元素测试分析；利用标准化Isocon图解法[3]进行质量平衡计算，以便揭示成矿过程中围岩所遭受的物理化学变化，为研究该矿的成矿物质来源以及为成矿过程提供依据。

1 区域地质概况

内蒙古东珺铅锌银矿床位于内蒙古自治区额尔古纳市北东方向20 km处，研究区及其周缘大地构造分区见图1。地理坐标为E120°17′00″~120°23′00″；N50°21′30″~50°23′00″[4]。区域性NE向得尔布干深断裂从本区的北西侧通过[5−6]，成矿区隶属东乌旗—兴安成矿带，西部与得尔布干成矿带毗邻[7−8]。该矿床为海拉尔侏罗纪火山断陷盆地北部的火山—次火山热液脉型铅锌银矿床。

研究区内大面积分布侏罗系中统塔木兰沟组地层，以中基性火山岩为主，其岩性以安山岩、粗安岩、凝灰岩与沉凝灰岩为主[9]。同时出露小面积侏罗系上统满克头鄂博组地层，其主要岩性为角砾熔岩、安山质晶屑岩屑角砾岩、晶屑凝灰岩与集块岩等。矿床周边构造以线性构造为主，多与NEE向的根河大断裂有关。矿区位于根河大断裂的北侧。

研究区燕山期的构造岩浆活动强烈，与之相关的内生有色金属矿产丰富，矿床常呈带状分布。

2 矿床地质特征

东珺矿区先后发现10条矿化带(编号分别为I，II，III，IV，V，VI，VII，VIII，IX和X)，近几年发现的X矿带矿体规模最大，矿石品位最高。东珺铅锌银矿床地质简图见图2。所发现矿体均赋存于侏罗统塔木兰沟组火山岩中，其中与蚀变安山岩及沉凝灰岩关系最为密切。除侏罗系塔木兰沟组火山岩外，侵入岩不甚发育，已圈定矿体可达80多条，多被残坡积物覆盖，为隐伏—半隐伏矿体。

矿区发育NW和NE向2组断裂构造，其中以NW向断裂构造为主，也是重要的控矿和容矿构造[10]。矿体产状多受NW向构造影响，矿体总体呈NWW走向，局部走向为NE，倾向多为SW，倾角为60°~80°。

矿体长度及厚度差别较大，矿体长度大多为50~500 m，厚度则几米至几十米不等。矿体多呈脉状、网脉状与透镜状，局部呈囊状、似层状。

矿石中金属元素多以硫化物形式存在，主要矿石矿物为黄铁矿、方铅矿、闪锌矿，其次为黄铜矿、毒砂、磁黄铁矿、银锑黝铜矿、硫锑铜银矿等。脉石矿物主要为石英、长石、绢云母、方解石等。矿石结构有半自形−它形粒状结晶结构、填隙结构、交代残余结构、交代溶蚀结构等。矿石构造以块状、浸染状、细(网)脉状构造为主。

1—主要断裂及编号；2—额尔古纳地块；3—鄂伦春晚华力西褶皱带；4—东乌旗早华力西褶皱带； 5—东乌旗南晚华力西褶皱带；6—海拉尔—拉布大林中生代火山岩盆地；7—根河中生代火山岩盆地；8—城镇。 主要断裂带：①—呼伦湖西—额尔古纳河断裂；②—得尔布干断裂；③—鄂伦春—头道桥断裂； ④—大兴安岭主脊断裂；⑤—嫩江断裂；⑥—阿荣旗断裂

图2 东珺铅锌银矿床地质简图

3 围岩蚀变特征

3.1 围岩蚀变类型

矿区围岩蚀变发育，可见硅化、绢云母化、碳酸盐化、黏土化、绿泥石化、绿帘石化、钾化等，东珺矿区围岩蚀变类型镜下显微照片见图3。

1) 硅化。在工作区内十分常见，与矿化关系十分密切。表现为细粒石英集合体呈脉状或团粒状集合体交代岩石，或沿岩石裂隙充填交代岩石。硅化后使岩石颜色变浅、硬度变大。硅化强烈时，可见几乎全由石英构成的硅化脉，经常可见其与碳酸盐化、绢云母化等蚀变共同出现(见图3(a))。

2) 绢云母化。蚀变作用普遍，主要表现为岩石中的长石蚀变为绢云母，绢云母呈细小鳞片状定向排列(见图3(b))。经常与硅化和黏土化相伴生。

3) 碳酸盐化。主要表现为方解石等碳酸盐类矿物呈粒状集合体或浸染状交代安山岩等火山岩中的角闪石、辉石和斜长石矿物(见图3(c))；或呈脉状交代岩石。蚀变强烈时方解石脉较宽，在矿带内经常可见碳酸盐类矿物组成的脉和硅化脉与矿石矿物伴生，碳酸盐化与矿化关系十分密切。

4) 黏土化。工作区内普遍存在，主要表现为岩石中长石蚀变成黏土矿物组合，蚀变后岩石呈土状，镜下矿物表现较脏，其经常与绢云母化伴生，黏土化之后难以辨别原岩矿物。

5) 绿泥石化。工作区内较为普遍，主要表现为岩石中的角闪石、辉石等暗色矿物蚀变成绿泥石(见图3(d))，绿泥石呈脉状、浸染状分布，或与硅质、碳酸盐矿物等充填在火山岩气孔中形成杏仁构造。

6) 绿帘石化。在工作区内较为常见，表现为岩石中角闪石、辉石等蚀变成绿帘石(见图3(e))，蚀变后岩石颜色变浅绿色，部分蚀变强烈的岩石，几乎全由绿帘石组成，新鲜面呈嫩绿色。

7) 钾化。钾化(见图3(f))是矿区内深部、近矿蚀变类型，处于含矿岩体的中心部位。钾化岩石中常伴有较强的浸染状及细脉状硫化物矿化。钾化主要表现为新生成的呈细斑状集合体的正长石交代斜长石斑晶和基质。与硅化关系最为密切，岩石中次生钾长石和石英多呈不均匀团块分布，或呈他形晶充填于石英颗粒间，或次生钾长石和碳酸盐等矿物一起呈脉状分布。

(a) 硅化(+)；(b) 绢云母化(+)；(c) 碳酸盐化(+)；(d) 绿泥石化(+)；(e) 绿帘石化(+)；(f) 钾化(+)

3.2 围岩蚀变组合及分带

东珺铅锌银矿床围岩蚀变强烈，在空间分布上具有明显的分带性，见表1。东珺矿区X号带地表及P剖面蚀变简图分别见图4和图5。通过对东珺矿区X号带纵向(1 500 m深钻孔)和横向(地表)系统采样和综合研究发现(见图3)，从深部到浅部，从近矿到远矿方向，围岩蚀变依次可以分为钾硅化—绢云母化带、绢英岩化带和青磐岩化带(见图4)。

3.2.1 钾硅化—绢云母化带

该蚀变带中，其主要蚀变类型包括钾化、硅化、绢云母化、黑云母化。该蚀变带在地表不可见，多发育在矿床深部，为近矿蚀变。原岩主要为安山岩或安山质的火山碎屑岩，金属矿物主要有辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿，同时还有少量金红石、磁铁矿、毒砂、钛铁矿等。蚀变岩一般呈青灰色，块状构造，石英−黄铁矿脉较发育，但该蚀变带内矿石品位低。

钾硅化—绢云母化带在钻孔中主要位于钻孔 650 m以下位置。该蚀变带的划分主要以黑云母的出现及钾化的发育为标志而区别于绢英岩化带，通常伴随有脉状的硅化、钾长石化以及比较大范围的绢云母化。

其蚀变带形成主要为2个阶段。第1阶段岩浆热液上涌，其中的临界−超临界流体在冷凝过程中必然与围岩发生反应，此时主要发生钾交代作用。

(Ca，Na)Al2Si2O8+2K++4SiO2→2KAlSi3O8+(Ca，Na)2+；(钙长石) (石英) (钾长石) (1)

随热液上涌地下水混入，围岩斑晶、基质中的斜长石普遍遭受绢云母化、硅化。该过程中仍旧是K进入围岩当中，Ca被置换出来，形成钾硅化−绢云母化带。

Ca2(Fe，Mg)4Al2Si7O22(OH)2+2H2O+2KCl+2(Fe2+，(角闪石)

Mg2+)→2K(Fe2+，Mg2+)3AlSi3O10(OH)2+2HCl+2Ca2+；(黑云母) (2)

交代作用结束之后，由于地下水的循环流动使研究区发生广泛水解作用，在晚期阶段黑云母、斜长石等被分解形成一系列含羟基的鳞片状矿物如绿泥石以及各类云母等。

2K(Fe2+,Mg2+)3AlSi3O10(OH)2+Ca2++4H++H2→(黑云母)

(Fe,Mg,Ca)5Al2Si3O10(OH)8+2(Fe,Mg)2++2K+(绿泥石) (3)

3.2.2 绢英岩化带

热液经过钾化蚀变改造后，在压力的作用下热液继续沿裂隙向上运移、扩散，密度的差异使上升热液中更加富含硫和金属氯化物络合离子，当温度、压力降低到一定程度时，气体(H2S等)、水分大量溢出，围岩中的成矿物质在地表水的淋滤作用下不断在热液中富集，热液中金属矿物的浓度、热液pH都有所升高，绢英岩化发生，大量金属离子以硫化物(PbS，ZnS，FeS和CuS等)的形式发生沉淀。

表1 东珺矿床围岩蚀变带

图4 东珺矿区X号带地表蚀变简图

图5 东珺矿区X号带P1剖面蚀变带简图

该蚀变带的形成与矿体关系最为密切，矿体往往产生于该蚀变带内，在宏观上主要表现为褪色蚀变，蚀变岩石呈白色、黄白色的浅色调。在空间上该蚀变带位于钾硅化−绢云母化带外围，在纵向上钻孔显示主要位于孔深298~650 m处。该蚀变带的形成指示进入了氢交代阶段。

钾交代基本完结，原岩中的矿物成分如斜长石、角闪石、黑云母等均遭受了强烈的蚀变作用改造。绢云母化主要表现为呈细小粒状集合体大面积的交代斑晶、基质中的斜长石，硅化主要表现为岩石裂隙中与矿体共生的宽大的石英脉以及基质中形成的一些细小的次生石英颗粒。在早期的绢英岩化过程中黄铁矿、毒砂、方铅矿、闪锌矿、黝铜矿、黄铜矿等集中沉淀，构成了矿区的主矿体。

3.2.3 青磐岩化带

完成绢英岩化蚀变后，被改造的热液继续沿地表的岩石裂隙向外运移、渗透，产生了大范围的青磐岩化带，在蚀变组合上主要表现为绿帘石化、绿泥石化、硅化、碳酸盐化。在空间上该蚀变带位于最外侧，同时也是研究区内分布最广的蚀变带，在钻孔内主要分布于0~−298 m范围内。

该蚀变带内原岩主要为安山岩及粗安岩，富含Ca质的热液首先在靠近绢英岩化的部位造成了强烈的绿帘石化，将原岩改造为绿帘石岩，整体都为嫩绿色，或在围岩裂隙中形成粗大的绿帘石脉体，部分杏仁构造内充填有晶体颗粒较大的绿帘石。

2Ca2++3(Ca，Na)Al2Si2O8+2H2O→(斜长石)

2Ca2(Fe，Al)Al2Si3O12(OH)+2H++2Na+(绿帘石)(5)

热液中的Na质在绿帘石化的过程中再次富集，并进入外侧围岩的绿泥石化带中。最后流体中的Mg质参与到广泛的碳酸盐蚀变带中，此时，热液引起的围岩蚀变结束，形成蚀变范围最广的青磐岩化带。该蚀变带能指示矿体大致范围，对找矿具有一定实践 意义。

4 蚀变过程质量平衡计算

4.1 计算方法选择

研究围岩蚀变最主要的方法是通过质量平衡计算来推断蚀变过程中不同组分的迁移规律[11]。为了计算出蚀变过程中岩石和流体之间物质传递的信息，须校正岩体总质量改变后的全岩地球化学数据。因此，质量平衡计算的根本目的就是为了消除总质量变化带来的影响[12]。此前，人们主要采用成分－体积图解法[13]和Isocon图解法来[14]进行蚀变过程中的质量平衡 计算。

采用成分−体积图解法计算时，需分别测定原岩和蚀变岩的质量、体积、密度和成分，然后根据不活泼元素计算出体积因子，之后才能计算物质迁移量，这大大增加了工作难度和工作量。

Isocon图解法放弃“体积因子”转而通过拟合“质量因子”对物质的迁移量进行计算，在数据测量上比较简单，但它只适合于2个样品之间的物质迁移计算，并不适用于实际中复杂得多的组分迁移计算。

标准化Isocon图解法[14]可以克服上述方法的缺陷。该方法可以将多个样品的Isocon线整合到1个图解中，在标准化过程中，可以在各独立样品之间建立1个可直接对比的共同参照[15]。已有研究表明，这种方法非常适合于热液交代作用过程中所产生的围岩蚀变[16]。通常认为围岩蚀变过程中的惰性矿物主要有P2O5，TiO2，MnO和Al2O3等[17]，其中常用的有Al2O3和TiO2[18−19]。本次测试中P2O5，TiO2和MnO的质量分数较低，测试误差对实验结果影响较大。考虑到蚀变过程中蚀变围岩总体质量可能发生变化，为了精确评价蚀变过程中围岩组分的带入、带出情况，选取Al2O3作为惰性矿物进行计算。

4.2 计算结果分析

元素分析测试工作在澳实矿物分析检测(广州)有限公司完成。主量元素采用硼酸锂熔融，X线荧光光谱分析法测定，检出限为0.01%。不同岩层主量元素质量分数测试结果见表2。微量元素采用四酸消解，质谱/光谱仪综合分析法测定，检出限为0.01 μg/g。不同岩层微量元素质量分数测试结果见表3。稀土元素采用硼酸锂熔融，采用等离子质谱定量法测定，检出限为0.01 μg/g。不同岩层稀土元素质量分数测试结果见表4。

为了研究东珺矿区安山岩与蚀变围岩物质转移量，主要对研究区大面积出露塔木兰沟组紫红色安山岩、近矿围岩与远矿围岩建立标准化Isocon图解。为保证对比具有针对性，其中所选取近矿、远矿蚀变围岩均由安山岩蚀变而来。各岩层主量元素平均质量分数见表5。

惰性组分的Isocon线斜率计算公式如下：

k=O/A=CA/CO

式中：k为惰性组分的Isocon线斜率；O为原岩总质量；A为蚀变岩总质量；CA为惰性组分在蚀变岩中的质量分数；CO为惰性组分在原岩中的质量分数。

将远矿蚀变围岩和紫红色安山岩的Isocon线按比例调整到与近矿蚀变围岩和紫红色安山岩的Isocon线重合，并按调整比例相应调整对应的活动组分，这样就得到1条标准化Isocon线。

近矿蚀变围岩选Al2O3为不活泼组分，通过计算可得Al的Isocon线斜率为0.744 0。为了精确评价蚀变过程中围岩组分的带入、带出情况，须先对选定的惰性组分Al2O3质量分数进行校正。

以近矿蚀变围岩中Al2O3为基准，将远矿蚀变围岩中Al2O3质量分数乘以近矿、远矿蚀变围岩中惰性元素Al的Isocon线斜率之比，得到0.754 4，从而得到与近矿蚀变围岩一致的Al2O3质量分数标准化值。同理，将紫红色安山岩也转化为与近矿蚀变围岩一致的Al2O3质量分数标准化值。不同岩层主量元素平均质量分数标准化值见表6。

表2 不同岩层主量元素质量分数

表3 不同岩层微量元素质量分数

表4 不同岩层稀土元素质量分数

注：Σ(REE)为稀土元素总质量分数；Σ(LREE)为轻稀土元素总质量分数；Σ(HREE)为重稀土元素总质量分数；(LaN)和(YbN)为镧元素和钇元素球粒陨石[20]标准化后的比值；δ(·)为元素异常。

表5 不同岩层主量元素平均质量分数

表6 不同岩层主量元素平均质量分数标准化值

4.2.1 主量元素

利用一致的Al2O3质量分数标准化值绘制标准化Isocon图解，蚀变围岩主量元素迁移的标准化Isocon图解见图6(其中，横坐标O为原岩标准化后的主量元素平均质量分数，纵坐标A为蚀变岩中标准化后的主量元素平均质量分数)。

蚀变围岩主量元素迁移定量计算结果见表7。由表7可知：近矿蚀变围岩中各组分质量变化都非常明显，MgO，P2O5，TFe2O3，CaO和Na2O组分都在蚀变时随热液大量迁出，而SiO2和K2O组分在热液对围岩进行交代过程中保留下来，其质量分数有所增加，显示流体富钾和硅。结合矿脉、近矿褪色蚀变岩的矿物特征(矿脉中主要金属矿物种类为黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、毒砂等硫化物，非金属矿物主要为石英、碳酸盐以及发生了比较彻底的绢云母化的斜长石；围岩中主要矿物为石英、碳酸盐、发生了比较彻底的绢云母化的斜长石以及少量金属硫化物)可知：热液中的铁、镁、铅、锌等金属元素的在矿脉中以金属硫化物的形式沉淀，而在热液交代围岩过程中富含Fe和Mg的角闪石、辉石，以及富Ca和Na的斜长石均发生强烈的蚀变，其中所富含的元素严重流失，P元素也由于磷灰石的蚀变作用进入流体中流失，而硅化、绢云母化的发生，则使岩石的SiO2和K质量分数明显上升。

图6 蚀变围岩主量元素迁移的标准化Isocon图解

热液继续向外运移交代外部围岩，产生了大面积的青磐岩化安山岩，远矿蚀变围岩发生的蚀变范围广泛，发生的蚀变强度相对较弱，在近矿蚀变围岩中明显减少的组分即TFe2O3，MgO，P2O5和TiO2在远矿蚀变岩中都略有增加，CaO质量分数显著上升，SiO2质量分数减少。由于远矿蚀变过程中原岩中的斜长石普遍发生了较强的绿帘石化，前期蚀变过程中置换出的Ca质、Fe质等在该蚀变带内沉积，故Ca和Fe富集而Na和K元素亏损。可见在早期近矿围岩蚀变过程中已经充分析出的组分多在晚期蚀变带富集，Mg随热液进入青磐岩化带外围岩石中可引起广泛的绿泥石化及碳酸盐化。

4.2.2 稀土元素

3类岩石的稀土元素数据显示，稀土总量在远矿蚀变围岩最高，在近矿蚀变围岩最低，近矿蚀变围岩轻重稀土分馏最强，其次为远矿蚀变围岩，紫红色安山岩稀土元素分馏相对较弱。Eu异常只发生在近矿蚀变围岩中。

对3类岩石各稀土元素质量分数求平均值以探讨稀土元素迁移结果，见表8。从表8可以看出：热液交代过程给围岩带来了大量的稀土元素组分的迁入与迁出，总体表现为近矿蚀变围岩轻稀土亏损、重稀土富集；远矿蚀变围岩轻稀土富集，重稀土 亏损。

近矿蚀变围岩轻稀土元素发生明显流失。Eu元素易赋存在斜长石中，交代过程中斜长石遭到破坏，故其中的Eu元素发生流失；Eu元素流失说明了流体具有低pH、低氧逸度的特征。而Pr，Nd，Sm和Gd易赋存于褐帘石、磷灰石、榍石等副矿物中，这些元素的流失说明在交代过程中这些褐帘石、磷灰石、榍石等副矿物也遭受到了不同程度的破坏。近矿蚀变围岩中其矿物以石英和绢云母为主，石英具有稳定的晶体格架，微量元素不能以类质同象的形式进入晶格中，只能残留在石英包裹体内部；绢云母的层间可以容纳稀土元素，但其稳定性远不如褐帘石、磷灰石、榍石等副矿物，故造成轻稀土元素普遍流失。近矿蚀变围岩中流失的这些元素多进入远矿蚀变围岩中富集并堆积下来，造成其质量分数普遍升高。由此可见，成矿热液交代近矿围岩将轻稀土元素带入而将重稀土元素带出，同时推动轻稀土元素向外围扩散，轻重稀土元素分异对找矿具有指示意义。

4.2.3 微量元素

蚀变围岩微量元素迁移定量计算结果见表9。从表9可以看出：近矿蚀变围岩主要富集Rb，U，Th，Ta和Nb元素，强烈亏损Ba，Ce，Sr，Nd和Zr元素；蚀变引起的差异反映了热流体的微量元素特征。岩浆热液既有壳源物质又有幔源物质。在岩浆演化过程中，U，Th，Ta和Nb高场强元素多在近矿围岩富集，Ba元素在蚀变过程易溶于岩浆热液，组分主要从围岩中带出，显示强烈亏损。Rb与K地球化学性质相近，因而参与到钾矿物的晶格中，一般含在云母与长石中，在近矿围岩富集。Sr元素与Eu性质相似，易进入斜长石晶体中，近矿围岩斜长石多发生绢云母化，Sr受岩浆热液交代作用组分大量带出并在远矿蚀变围岩富集，故近矿围岩富集Rb，U和Th而贫Ba和Sr。另外，蚀变过程中绢英岩化带的斜长石等矿物都遭到了较严重的破坏，其中La，Ce，Sr，Nd，Zr，Sm和Y元素组分从近矿围岩中流失而在远矿围岩处相对 富集。

通过微量元素分析可以发现：随着成矿热液交代围岩，高场强元素由于性质稳定多在近矿围岩富集，而大离子亲石元素由于性质活泼多被带入成矿热液或运移至远矿围岩。微量元素组分迁移受成矿热液活动影响，与成矿关系密切。

表7 蚀变围岩主量元素迁移定量计算结果

注：正值表示主量元素质量分数增加；负值表示主量元素质量分数减少。

表8 蚀变围岩稀土元素迁移定量计算结果

注：正值表示主量元素质量分数增加；负值表示主量元素质量分数减少。

表9 蚀变围岩微量元素迁移定量计算结果

注：正值表示主量元素质量分数增加；负值表示主量元素质量分数减少。

5 结论

1) 按照蚀变的空间位置关系，自内向外可以将矿区划分为3个蚀变带即钾硅化—绢云母化带、绢英岩化带、青磐岩化带。绢英岩化带与矿床成矿关系最为密切；钾硅化−绢云母化带能见一定辉钼矿化，但不成规模；青磐岩化带没有明显矿化现象，但可以圈定矿体大致范围。

2) 岩浆沿裂隙侵位交代围岩，以Al2O3为惰性组分进行质量平衡计算发现，近矿蚀变围岩中各组分质量的变化都非常明显，MgO，P2O5，TFe2O3，CaO和Na2O组分都在蚀变时随热液大量迁出，而SiO2和K2O在热液对围岩进行交代过程中保留下来，所以，近矿围岩多发生硅化、钾化、绢云母化、黑云母化蚀变。近矿蚀变围岩中明显减少的组分TFe2O3，MgO和P2O5在远矿蚀变围岩中都略有增加，CaO质量分数显著上升，SiO2质量分数减少，远矿蚀变多为绿帘石化、绿泥石化、碳酸盐化。

3) 近矿蚀变围岩轻重稀土分馏最强，其次为远矿蚀变围岩，紫红色安山岩稀土元素分馏相对较弱；Eu异常只发生在近矿蚀变围岩中。总体表现为近矿蚀变围岩轻稀土亏损、重稀土富集。远矿蚀变围岩轻稀土富集、重稀土亏损。近矿蚀变围岩主要富集Rb，U，Th，Ta和Nb元素，强烈亏损Ba，Ce，Sr，Nd和Zr元素，其中的La，Ce，Sr，Nd，Zr，Sm和Y元素从近矿围岩中组分流失而在远矿围岩处相对富集。

[1] PIRAJNO F. Hydrothermal processes and mineral systems[M]. Berlin, Germany: Springer-Verlag, 2009: 73−84.

[2] 龚庆杰, 周连壮, 胡杨, 等. 胶东玲珑金矿田煌斑岩蚀变过程元素迁移行为及其意义[J]. 现代地质, 2012, 26(5): 1065−1077. GONG Qingjie, ZHOU Lianzhuang, HU Yang, et al. Element transfer behaviors and its application during lamprophyre alteration in the Linglong gold deposit, Jiaodong Peninsula, China[J]. Geoscience, 2012, 26(5): 1065−1077.

[3] GUO Shun, YE Kai, CHEN Yi, et al. A normalization solution to mass illustration of multiple progressively altered samples using the isocon diagram[J]. Economic Geology, 2009, 104(6): 881−886.

[4] 张荣庆. 内蒙古东珺铅锌银矿综合找矿模型[J]. 西部探矿工程, 2014(6): 79−82. ZHANG Rongqing. Integrated ore prospecting model for Donjun Pb-Zn-Ag deposit in Inner Mongolia[J].West-china Exploration Engineering, 2014(6): 79−82.

[5] 佘宏全, 李红红, 李进文, 等. 内蒙古大兴安岭中北段铜铅锌金银多金属矿床成矿规律与找矿方向[J]. 地质学报, 2009, 83(10): 1456−1472. SHE Hongquan, LI Honghong, LI Jinwen, et al. The metallogenetical characteristics and prospecting direction of the copper-lead-zinc polymetal deposits in the northern-central Daxing’anling mountain, Inner Mongolia[J]. Acta Geologica Sinica, 2009, 83(10): 1456−1472.

[6] 张斌. 内蒙古东珺铅锌银矿矿床地质特征及其成因研究[D]. 北京: 中国地质科学院矿产资源研究所, 2011: 1−6. ZHANG Bin. The geological features and genesis of the Dongjun lead-zinc-sliver deposit in Inner Mongolia[D]. Beijing: Chinese Academy of Geological Sciences. Institute of Mineral Resources, 2011: 1−6.

[7] 张光亮. 额尔古纳东珺地区火山岩岩石地球化学特征研究[D]. 沈阳: 东北大学资源与土木工程学院, 2013: 1−10. ZHANG Guangliang. Study on geochemical characteristics of volcanic rocks from Dongjun region in Ergun[D]. Shenyang: Northeastern University. School of Resources and Civil Engineering, 2013: 1−10.

[8] 唐克东, 王莹, 何国琦, 等. 中国东北及邻区大陆边缘构造[J]. 地质学报, 1995, 69(1): 16−30. TANG Kedong, WANG Ying, HE Guoqi, et al. Continental-margin structure of northeast China and its adjacent areas[J]. Acta Geologica Sinica, 1995, 69(1): 16−30.

[9] 周鹏, 朱恩静. 内蒙古东珺地区火山岩喷发期次探讨[J]. 矿物学报, 2015, 35(增刊): 190−191. ZHOU Peng, ZHU Enjing. Discussion on volcanic eruption period in Dongjun, Inner Mongolia[J]. Acta Mineralogica Sinica, 2015, 35(Suppl): 190−191.

[10] 梁玉伟, 张斌, 田京, 等. 内蒙古东珺铅锌银矿床地质特征及成因探讨[J]. 现代地质, 2014, 28(6): 1112−1121. LIANG Yuwei, ZHANG Bin, TIAN Jing, et al. Geological characteristics and genesis of the Dongjun Pb-Zn-Ag deposit in Inner Mongolia[J]. Geoscience,2014, 28(6): 1112−1121.

[11] BOHLKE J K. Comparison of metasomatic reactions between a common CO2-rich vein fluid and diverse wall rocks: intensive variables, mass transfers, and Au mineralization at Alleghany, California[J]. Economic Geology, 1989, 84(2): 291−327.

[12] 张婷, 彭建堂. 湘西合仁坪钠长石-石英脉型金矿床围岩蚀变及质量平衡[J]. 地球科学与环境学报, 2014, 36(4): 32−44. ZHANG Ting, PENG Jiantang. Wall-rock alteration and mass balance of Herenping albite-quartz vein-type gold deposit in the western Hunan[J]. Journal of Earth Sciences and Environment, 2014, 36(4): 32−44.

[13] GRESENS R L. Composition-volume relationships of metasomatism[J]. Chemical Geology, 1967, 2(1): 47−65.

[14] GRANT J A. The isocon diagram-a simple solution to Gresens’ equation for metasomatic alteration[J]. Economic Geology, 1986, 81(8): 1976−1982.

[15] 郭顺, 叶凯, 陈意, 等. 开放地质体系中物质迁移质量平衡计算方法介绍[J]. 岩石学报, 2013, 29(5): 1486−1498. GUO Shun, YE Kai, CHEN Yi, et al. Introduction of mass-balance calculation method for component transfer during the opening of a geological system[J]. Acta Petrologica Sinica, 2013, 29(5): 1486−1498.

[16] GUO Shun, YE Kai, CHEN Yi, et al. Fluid-rock interaction and element mobilization in UHP metabasalt: constraints from an omphacite-epidote vein and host eclogites in the Dabie Orogen[J]. Lithos, 2013, s136/139(4): 145−167.

[17] 张婷. 湘西合仁坪钠长石−石英脉型金矿床围岩蚀变及其与成矿关系研究[D]. 湖南: 中南大学地球科学与信息物理学院, 2014: 36−37. ZHANG Ting. Wallrock alteration and its relation with gold mineralization in the Herenping albite-quartz lode gold deposit in western Hunan[D]. Hunan: Central South University. School of Earth Science and Information Physics, 2014: 36−37.

[18] 陈随海, 韩润生, 申屠良义, 等. 滇东北矿集区昭通铅锌矿区蚀变岩分带及元素迁移特征[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(3): 711−721. CHEN Suihai, HAN Runsheng, SHENTU Liangyi, et al. Alteration zoning and geochemical element migration in alteration rock of Zhaotong lead-zinc deposit in northeastern Yunnan mineralization concentration area[J]. Journal of Jilin University (Earth Science Edition), 2016, 46(3): 711−721.

[19] 周永章, 涂光炽, CHOWN E H, 等. 热液围岩蚀变过程中数学不变量的寻找及元素迁移的定量估计——以广东河台金矿田为例[J]. 科学通报, 1994, 39(11): 1026−1028.ZHOU Yongzhang, TU Guangchi, CHOWN E H, et al. The search for mathematical invariants and quantitative estimation of element migration in the process of hydrothermal wall rock alteration: taking Guangdong Hetai gold deposit as an example[J]. Chinese Science Bulletin,1994, 39(11): 1026−1028.

[20] BOYNTON W V. Cosmochemistry of the rare earth elements: meteorite studies. In: P Henderson (ed.), Rare Earth Element Geochemistry[M]. Amsterdam, Netherlands: Elsevier, 1983: 63−114.

(编辑 伍锦花)

Wall rock alteration characteristics and mass balance calculation ofDongjun Pb-Zn-Ag deposit in Inner Mongolia

DUAN Tianxu1, WEN Shouqin1, ZHOU Peng2, 3, ZHU Enjing1, CUI Xiande1, SUN Jiaquan1, ZHAO Tong1, WEI Cankun1

(1. Key Laboratory of Ministry of Education on Safe Mining of Deep Metal Mines, Northeastern University, Shenyang 110819, China; 2. School of Marine Geosciences, Ocean University of China, Qingdao 266100, China; 3. Key Laboratory of Submarine Geosciences, Second Institute of Oceanography, State Oceanic Administration, Hangzhou 310012, China)

To study the types and geochemical characteristics of wallrock alternation in Dongjun Pb-Zn-Ag deposit, Inner Mongolia, altered near-ore or far-ore wallrock and purplish red andesite were compared. Al2O3was used as the inert component, and mass transfer in the process of wallrock alteration was calculated by normalized Isocon diagram method. In addition, migration mechanism of trace elements was analyzed. The results show that there exist three alteration zones from the inside to the outside, i.e., K-silication-sericitization zone, phyllic alteration zone and propylitization zone. The phyllic alternation zone displays the closest relationships with mineralization. The components in the altered near-ore wallrock fluctuate obviously. A great amount of MgO, P2O5, TFe2O3, CaO and Na2O move out along with hydrotherm during alternation, while SiO2and K2O are preserved in the process of metasomatism of magmatic hydrothermal along fracture emplacement. Potassic, silicified, sericite and biotite alterations are common in the altered near-ore wallrock. Contents of TFe2O3, MgO and P2O5increase slightly in altered far-ore wallrock, which all reduce dramatically in altered near-ore wallrock. There is an obvious increase in CaO mass fraction, but a decrease in SiO2mass fraction in far-ore alternation zone in which epidotization, chloritization and carbonatization are easy to be found. Rare earth elements(REE) fractionation of altered near-ore wallrock is the strongest, and REE fractionation of altered far-ore wallrock is weakened. High field strength elements (e.g. U, Th) are enriched in altered near-ore wall rock, while large ion lithophile elements (e.g. Ba, Sr) are depleted. Elements (e.g. La, Ce, Sr, Nd, Zr, Sm, Y) run from near-ore wallrock and relatively enrich in far-ore wallrock, which shows the geochemical and wallrock alternation characteristics of volcanic−subvolcanic hydrothermal deposit.

Dongjun Pb-Zn-Ag deposit; mass balance; wallrock alteration; standardized Isocon diagram method

P594.1

A

1672−7207(2018)08−1991−12

2017−08−13；

2017−09−29

国家自然科学基金资助项目(41372098)(Project(41372098) supported by the National Natural Science Foundation of China)

温守钦，博士，副教授，从事矿床地球化学研究；E-mail：wensq1963@sina.com

10.11817/j.issn.1672−7207.2018.08.020