小兴安岭-张广才岭成矿带的成矿系列动力学模型

1.成岩成矿物质来源

矿床成矿系列具有同源性和互补性。同源性是指一个成矿系列中不同成因类型的矿床具有全部或部分相同的物质来源，都与同一种成矿作用有关。互补性是指一个成矿系列中成矿元素种类的分配和矿化强度在不同矿床类型中的分配是不均衡的，具有“此多彼少”和“此强彼弱”的关系。

（1）燕山早期成矿系列同源性和互补性：研究区燕山早期矿床成矿系列均与燕山早期岩浆的侵入作用有关，地球化学研究显示它们具有同源性。成矿相关花岗岩类岩石87 Sr/86 Sr 初始比值为0.705 25～0.709 30，δEu一般为0.12～1.61，岩浆具有下地壳来源特征。鹿鸣-前进地区似斑状二长花岗岩、二长花岗斑岩和正长花岗岩（207～197Ma）的87 Sr/86 Sr 初始值多为0.710 66～0.758 94（韩振哲，2010），具下地壳和上地壳混源特征。三者εNd（t）值为-7.1～-2.0，tDM 模式年龄为1 674～982Ma，反映其岩浆源区物质可能为中—新元古代变质基底物质（韩振哲等，2010）。岩石δ18 O 值大多为3.00‰～8.92‰（韩振哲，2010），可能与地壳物质的深熔、同熔作用有关，二长花岗斑岩δ18 O 值达12.50‰，可能与岩体就位时围岩、大气降水之间存在同位素交换程度的不同有关（韩振哲，2011）。翠宏山矿区二长花岗岩-正长花岗岩氧同位素δ18 O 值在5.5‰～10‰之间（邵军等，2011），具下地壳来源特征。如前所述，小西林矿石铅同位素组成与早侏罗世成矿相关花岗岩相似，矿石中闪锌矿87 Sr/86 Sr初始比值为0.706 1～0.715 0，具下地壳和上地壳混源特征。矿石硫化物的δ34 S值主要分布于-5.6‰～+5.6‰，反映硫主要来源于硫同位素均一化程度很高的岩浆。辉钼矿Re含量可以指示成矿物质的来源（Mao etal，1999；Stein etal，1997），该区斑岩型钼矿床辉钼矿铼含量为（13.1～48.61）×10-6，Mo具下地壳源特征。

主成矿阶段石英流体包裹体氢氧同位素组成显示，成矿流体主要来自岩浆，成矿过程中也有地下水渗流至热液体系中。燕山早期成矿系列具有明显的互补性，Mo主要产于斑岩型矿床中，次为矽卡岩型矿床中。Cu、Pb、Zn主要产于热液脉型矿床中，次为矽卡岩型矿床（体）中，W、Fe和Au、Ag主要产于矽卡岩型矿床中。成矿系列的互补性取决于源区条件和萃取条件（张旗等，2012）及矿质沉淀的物理化学条件。综上所述，成岩成矿物质主要来自地壳，成矿流体主要来自岩浆，有部分大气降水混入。

（2）燕山晚期成矿系列成矿物质的来源：研究区早白垩世与成矿相关火山岩地球化学特征，显示其是在俯冲体制下形成的，基性火山岩岩浆源于地幔，中酸性火山岩岩浆源于下地壳。东安地区甘河组基性火山岩εNd（t）=-2.23～+0.44（杨铁铮，2008），具有幔源特征。东安地区福民河组（K1f）中酸性火山岩εNd（t）=-5.78（杨铁铮，2008），具有下地壳源特征。三道湾子金矿床成矿年龄为110～100Ma（陈静，2011），含金石英脉矿体与围岩安山岩铅同位素组成基本一致（图7-3），两者显示相同的铅源，为同一源区的构造环境，很可能是同一岩浆源区演化而来（陈静，2011）。硫同位素显示岩浆硫或幔源硫的特点，也预示金成矿与岩浆热液有密切的关系。流体包裹体氢氧同位素显示，成矿流体主要来自大气降水，部分来自岩浆。

图7-3　三道湾子金矿安山岩和矿石Pb-Pb关系图解（刘宝山等，2006）

Ⅰ.大洋火山岩铅；Ⅱ.深海沉积物铅；Ⅲ.成熟岛弧铅；Ⅳ.克拉通化地球铅(www.xing528.com)

2.成矿物质迁移及沉淀

成矿物质迁移：成矿元素主要以可溶性络合物的形式迁移。岩浆在产生、上升、成岩过程中和岩体同处于炽热的状态下，都伴有成矿热液的形成、迁移和水-岩作用。发育的断裂裂隙系统是流体迁移的通道，岩浆热是造成流体内存在温度和压力差从而产生对流循环的内在驱动力，重力只对地表水的下渗起到驱动作用。岩浆或岩体向外释放的热量，使围岩和周围水的温度和压力急剧升高，在岩体周围的围岩中便形成了以岩体或岩浆房为中心，向外急剧下降的且随时间而变化的温度、压力梯度带。处于温压梯度带的低密度的高压流体由高压区向低压区迁移，并萃取和运移成矿物质。热液沿断裂裂隙向上迁移的同时，较冷的地表水则不断向下运移补给，从而形成了一个热液循环系统，该热液循环系统类似于新西兰和美国内华达州的“汽艇”泉的热泉系统。当流体上升受阻时，停滞于热的岩浆（岩）附近的热水继续被加热而气化，随温度增高气压不断增大；当流体内压可以超过流体静压力甚至上覆岩石静压力时，在构造应力的诱发下，便发生爆破作用，并产生有利于成矿的断裂裂隙带和透水性好的碎裂-角砾岩系。爆破作用使流体内压突然释放并形成低压区，处于高压区的流体便迅速向低压区迁移（舒广龙，2004）。

成矿物质沉淀：成矿流体中金属的沉淀机制主要有以下几种，单一流体的沸腾作用（相分离）（张德会，1997；卢焕章等，2004；杜美艳等，2011；何鹏等，2013），流体的冷却（杜美艳等，2011）；岩浆流体与大气水的混合（华仁民，1994）；水-岩反应（华仁民，1993；张德会，1997）；流体的浓缩作用（黄朋等，2000）。有证据表明成矿流体曾发生过沸腾作用（范宏瑞等，2003；卢焕章等，2004）。燕山早期成矿系列主成矿阶段热液矿物中常出现均一温度相比变化很大，不同类型、不同盐度和均一温度不同的多类型包裹体共生的现象，这些现象说明存在流体沸腾作用和热液岩浆流体与天水混合作用，从而加速成矿流体的冷却，促使金属络合物分解，导致成矿物质沉淀出来（杜美艳等，2011）。

3.成矿系列动力学模型

（1）燕山早期成矿系列模型：T2—J2（230～160Ma）该区处于西伯利亚和华北板块碰撞后伸展体制（图7-4）。大规模成岩成矿事件发生在T3—J1（210～170Ma），成岩始于T3，成岩成矿高峰期为J1，即成矿发生于岩浆活动最强烈的J1。

（2）燕山晚期成矿系列模型：J3—K1（160～100Ma），该区处于太平洋板块俯冲体制下的地壳加厚构造环境（图7-5）。成岩成矿事件发生在K1（120～100Ma），成岩始于J3，成岩成矿高峰期为J1，即成矿发生于岩浆活动最强烈的K1。