内蒙古赤峰北部地区位于兴蒙造山带中的松嫩地块上,东邻松辽盆地,北邻兴安地块,南邻辽原地块,分别以嫩江断裂、二连浩特-贺根山断裂带和温都尔庙-西拉木伦断裂带为其东、北和南的边界。本区地层属准噶尔-兴安区赛汉塔拉-乌兰浩特地层分区之大石寨和林西小区。区内主要出露地层有元古界、古生界、中生界和新生界。元古界地层包含下元古界宝音图群的黑云斜长片麻岩和上元古界艾力格庙群的绢云石英片岩等,宝音图群的黑云斜长片麻岩是本区出露的最老地层,主要分布于锡林浩特地区。古生界地层包含志留系杏树洼组的浅海相沉积岩、石炭系本巴图组和阿木山组的一套浅海相碳酸盐-碎屑沉积岩和二叠系地层,本区大面积出露二叠系地层,主要由下二叠统下部大石寨组的中酸性火山岩、下二叠统上部黄岗梁组的碳酸盐岩和上二叠统林西组的一套淡水湖相沉积岩组成。中生界地层为侏罗系新民组、满克头鄂博组、玛尼吐组和白音高老组的火山岩和火山碎屑岩,新生界地层主要为第四系的洪积物等。本区位于大兴安岭南段成矿带上,即中亚造山带的东段(又称为兴蒙造山带),是世界上最大的花岗岩省之一,也是我国北方重要的金属成矿聚集区。近几十年来,在该带中已相继发现了大井、黄岗、白音诺尔、拜仁达坝、维拉斯托、边家大院等十多个大中型金属矿床,并且这些矿床为与中生代的岩浆岩有关的热液矿床,显示出良好的找矿潜力。但与其优越的成矿条件和巨大的找矿潜力相比,仍显得不十分相称。因而,进一步深入开展成矿动力学背景研究、探究成矿作用和成矿规律,是该地区实现找矿突破需要解决的关键问题。本文对内蒙古赤峰北部地区出露的与成矿有关的岩浆岩进行系统的年代学及地球化学分析,探讨岩浆作用期次及其岩石成因,并在此基础上对本区白音诺尔铅锌矿床、大井锡多金属矿床、黄岗锡铁多金属矿床、边家大院铅锌银矿床和拜仁达坝-维拉斯托银多金属矿床的矿床成因进行分析,并构建区域多金属矿的成矿系列。取得认识如下：1.区域岩浆演化本区位于中亚造山带的东段,即兴蒙造山带区域内。它是古生代时期多个板块不断拼合碰撞的产物,在中生代时该区经历了复杂的构造演化阶段,具体可划分为以下3个阶段：(1)古亚洲洋闭合造山后的伸展阶段(234-245Ma),表现为少量出露的早-中三叠世侵入岩,如白音诺尔岩体(244.51±0.9 Ma)、敖尔盖岩体(245.4±1.8 Ma)和莲花山岩体(236.8-237.9 Ma)。这些岩体的岩石类型有花岗闪长岩、斜长花岗斑岩等,具有高锶Ⅰ型花岗岩的特征,岩浆来源于从新元古代-早古生代亏损地幔中新增生地壳物质的部分熔融。(2)构造体制转换阶段(154～175.5Ma),表现为极少量出露的中-晚侏罗世侵入体,如大井岩体(168.4～175.5Ma)和布敦化岩体(151.95±0.75Ma)。这些岩体的岩石类型有霏细斑岩、安山玢岩和英云闪长斑岩等次火山岩,具有低锶Ⅰ型花岗岩的特征,岩浆来源于从新元古代末亏损地幔中新增生年轻下地壳物质的部分熔融,并且在上升过程中受到少量古老地壳物质的混染。(3)板内拉张阶段(126～145Ma),表现为大量出露的晚侏罗-早白垩世侵入体,如黄岗岩体(145.3±1.6Ma)、边家大院岩体(143.3±1.8Ma)、敖仑花岩休(134-135Ma)、半拉山岩体(132.1～133.5Ma)和羊场岩体(132～138Ma)。这些岩体的岩石类型有钾长花岗岩、花岗岩、二长花岗岩、花岗斑岩、花岗闪长岩等,具有板内非造山A型花岗岩的特征,岩浆来源于新增生地壳物质的部分熔融,在上升过程中可能混杂了20-30%的古老地壳物质。2.典型矿床解剖及矿床成因新认识(1)白音诺尔铅锌矿床是一个矽卡岩型矿床,矿体产于二叠系哲斯组大理岩和印支期花岗闪长岩、闪长玢岩的接触带内,区内的南北矿带主要受NE向的背斜褶皱控制,NE、EW向断裂是主要的控岩控矿构造,矿体形态主要为层状、板状、平卧状和脉状等。矿石矿物主要以闪锌矿、方铅矿为主。流体包裹体研究表明成矿过程中的流体活动可分为三个阶段,即矽卡岩阶段,石英硫化物阶段以及碳酸盐阶段。(2)大井矿床是一个大型的热液脉型锡多金属矿床,矿体主要产于二叠系林西组地层不同岩性段交界的部位或者中侏罗世次火山岩(霏细斑岩、安山玢岩)中,NE向断裂如F1和F2是主要的导矿构造,NW或NWW向断裂是主要的容矿构造,矿体形态主要呈不规则的脉状或脉状,矿床内主要的矿石矿物为黄铜矿、锡石、铁闪锌矿、方铅矿等。该矿床热液成矿期划分为4个阶段：第Ⅰ阶段(锡石-毒砂-石英阶段)、第Ⅱ阶段(铁铜硫化物阶段)、第Ⅲ阶段(铅锌银硫化物阶段)。该矿床成矿机制为流体混合,即第Ⅱ、Ⅲ阶段有大气降水的混入。(3)黄岗锡铁矿床也是一个典型的矽卡岩型矿床,矿体主要分布在晚侏罗-早白垩世钾长花岗岩与大石寨組安山岩、黄岗梁组大理岩沿不同方向接触之复合接触断裂面所形成的矽卡岩带之内,本区矿化和矽卡岩化的分布均受NE向断裂控制,矿体多呈不规则的似层状或透镜状,产状、形态完全受花岗岩岩体顶面制约。矿石中的金属矿物主要为磁铁矿、锡石、闪锌矿、黄铜矿、方铅矿等,还有少量的辉钼矿等,本区热液成矿期分为3个阶段：矽卡岩阶段、铁.锡氧化物阶段和石英-硫化物阶段。通过对黄岗矿床的流体包裹体和氢氧同位素进行研究得知其流体演化模式如下：在矽卡岩阶段,流体来自从硅酸盐岩浆中直接出溶,成矿温度为-500℃,成矿压力为-500 bar,成矿深度为2km。由于这些高盐度的热卤水在高温下氢氧同位素分馏达到平衡,所以它具有与硅酸盐熔体相似的氢氧同位素值(7.4～9.1‰,-73～-96‰)。随着温度下降,矽卡岩阶段的残余流体在上升过程中快速冷却,较低温(400-500。C)时流体发生沸腾,导致氧化物阶段的流体包裹体具有一些变化范围大但却连续的低盐度的性质。因此流体具有较低的δ18OH2O和δD值(3.8～4.9‰,-100～-116‰)。随后,流体从氧化物阶段的封闭体系(静岩条件)向硫化物阶段的开放体系(静水条件)转变,并伴随着温度的降低(350℃～160℃),环境的转变直接导致了早期高温高盐度的卤水与大气降水发生混合,然后流体发生沸腾(160-250。C)以及铜锌的沉淀。因此硫化物阶段的流体具有最低的δ18OH2O和δD值(-1.6～2.8‰,-101～-104‰)。磁铁矿的氧同位素研究表明其主要来自岩浆,硫化物的硫同位素研究表明硫为深源,铅同位素研究表明矿体主要与钾长花岗岩有关。(4)边家大院银多金属矿床矿体成脉状,受断裂构造和隐爆角砾岩筒构造控制,燕山期花岗岩与成矿关系密切。主要的金属矿物为方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿、毒砂、辉银矿、银黝铜矿,后期广泛发育碳酸盐化、绢云母化。流体包裹体研究表明该矿床形成于中温环境。(5)拜仁达坝-维拉斯托矿床是区内最大的2个热液脉型银矿床,本文对这两个矿床各阶段的矿物(如黑钨矿、浅色闪锌矿、石英、萤石)中的流体包裹体进行研究,并对硫化物进行了硫同位素分析。结果表明,拜仁达坝矿床的流体从早阶段到晚阶段(Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ)均一温度和盐度逐渐降低。维拉斯托矿床热液成矿期第Ⅰ、Ⅱ成矿阶段具有高温高盐度的流体,第Ⅲ成矿阶段具有不混溶流体,即中温中盐度的流体和高温低盐度的流体,第Ⅳ成矿阶段具有低温较低盐度的流体。两个矿床的流体包裹体气相成分表明成矿流体均为CO2-H2O-NaCl体系。拜仁达坝矿床的均一温度和盐度随着成矿阶段逐渐降低和氢氧同位素证据均表明,早阶段的流体主要为岩浆水来源,晚阶段的流体混入了大气降水。维拉斯托矿床氢氧同位素证据和流体中的成分(CH4/C2H6为9.271-101.438 mo1%)均表明其成矿流体主要为岩浆水来源。拜仁达坝-维拉斯托矿床的硫具有深源特征。综上说明拜仁达坝矿床的成矿机制主要与不同来源的成矿流体混合有关,维拉斯托矿床的成矿机制主要与降温和成矿流体不混溶有关。3.建立成矿系列及区域成矿规律的研究本区在中生代先后经历了古亚洲洋闭合后华北板块与西伯利亚板块碰撞造山后的伸展阶段(234.9～245.4Ma)、从碰撞向伸展过渡的构造体制转换阶段(151～179Ma)、板内伸展阶段(129～148Ma)。在这三期的构造背景下,分别形成了造山后伸展阶段下与花岗闪长岩有关的矽卡岩型铅锌矿床和与斜长花岗斑岩有关的斑岩型铜银矿床：构造体制转换阶段下与霏细斑岩、安山玢岩等次火山岩有关的锡铜铅锌银矿床；板内伸展阶段下与钾长花岗岩有关的矽卡岩型锡铁矿床、与花岗岩有关的热液脉型铅锌矿床。通过过其成矿地质条件、成矿因素及典型矿床(白音诺尔铅锌矿床、大井锡铜多金属矿床、黄岗锡铁矿床和边家大院铅锌矿床)的研究,分别建立了3个成矿亚系列：即①造山后伸展阶段下与造山后Ⅰ型岩浆岩有关的Pb-Zn-Cu-Ag成矿亚系列；②构造体制转换阶段下与Ⅰ型次火山岩有关的Sn-Cu-Pb-Zn-Ag成矿亚系列；③板内伸展阶段下与板内A型花岗岩有关的Sn-Fe-Pb-Zn-Ag-Cu成矿亚系列。本文依据找矿远景区划分的地质依据和地球化学信息依据将本区划分出了3个找矿远景区,即：①中区Pb-Zn-Cu-Ag找矿远景区；②北区Cu-Ag-Pb-Zn找矿远景区；③南区Sn-Pb-Zn-Ag-Fe找矿远景区。