0.   引言

红岭矽卡岩型铅锌多金属矿床是大兴安岭南段黄岗梁-甘珠尔庙锡-铅-锌-铜多金属成矿带内一大型代表性矿床.前人对该矿床地质特征、稳定同位素地球化学、成矿过程和成矿作用等多方面进行了较深入地研究(张德全和赵一鸣，1993；白大明和刘光海，1996；赵一鸣和张德全，1997；王莉娟等，2004；邵济安等，2005；白大明等，2011；要梅娟等，2012).这些研究成果对红岭矿区的基础地质研究起到一定的促进作用；但在成矿年代学方面研究比较薄弱，仅有张德全和赵一鸣(1993)通过对乌兰坝岩体采用全岩Rb-Sr等时线法取得了132 Ma的间接数据.然而，矿床的精确测年是建立矿床模型和反演成矿地球动力学背景的重要基础资料(谢桂青等，2009).近年来，随着测试技术的不断改进及测试精度的提高，辉钼矿Re-Os年龄的精确性已被广泛认可.近期赤峰山金红岭有色矿业有限公司在外围探矿权勘查工作中获得突破，ZK3钻孔在深度189.72~236.21 m，断续出现钼矿化；笔者在详细的巷道地质观测过程中发现呈薄膜状产出的辉钼矿.钼矿化的发现，为矿床的精确测年提供可能.本文在详细的野外地质工作基础上，利用辉钼矿Re-Os同位素法对研究区辉钼矿进行了测定，获得了精确的成矿年龄，结合以往的研究成果，从区域成矿学的角度，探讨其产出环境及成矿机理.

1.   矿床地质特征

1.1   矿区地质

红岭铅锌多金属矿床地处大兴安岭南段，大地构造归属大兴安岭南段晚古生代增生造山带(刘建明等，2004)，行政区划隶属于内蒙古赤峰市巴林左旗(图 1a).

图  1  红岭铅锌多金属矿区地质简图及ZK-3钻孔剖面地质图

1.第四系；2.满克头鄂博组；3.大石寨组砂岩、粉砂岩、板岩等；4.大石寨组大理岩；5.大石寨组安山岩；6.断层；7.中细粒花岗岩；8.肉红色花岗斑岩；9.中粗粒花岗岩；10.花岗斑岩脉；11.闪长玢岩脉；12.蚀变带；13.铅锌矿体；14.矽卡岩；15.钼矿体；16.地名；17.见钼矿化钻孔位置；18.钻孔；19.勘探线

Fig.  1.  Geological sketch map of Hongling lead-zinc polymetallic deposit and Drilling section geological map

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矿区主要出露地层为中二叠统大石寨组和上侏罗统满克头鄂博组.大石寨组在区内出露面积约18 km²，厚度约1 788 m，呈50°~60°方向展布，倾向北西320°~340°，为倒转背斜的南东翼；主要岩性有泥质、粉砂质板岩夹大理岩、变质砂岩、变安山岩，玄武安山岩、变质凝灰岩及变质火山角砾熔岩等.满克头鄂博组由一套火山喷发的酸性熔岩、酸性碎屑熔岩组成，岩性变化大，层次不清，岩性间界线均为渐变关系；该套地层厚度约1 955 m，在矿区内由NE到SW有碎屑物逐渐增多的趋势；主要岩性有流纹质凝灰角砾熔岩、流纹质含角砾凝灰熔岩、酸性熔岩、以及流纹质晶屑凝灰岩等，呈角度不整合于二叠系地层之上，大面积分布于研究区的南部.对满克头鄂博组火山岩测得最新锆石U-Pb年龄为150~160 Ma(张吉衡，2009；杨扬等，2012)，为晚侏罗世.

受古生代西伯利亚古板块与中朝古板块的碰撞造山以及中生代以来滨太平洋构造域构造活动叠加改造作用的影响，区内褶皱及断裂构造十分发育，它们对本区铅-锌多金属成矿起了重要的控制作用.区内古生代地层经历了强烈的褶皱作用，黄岗-甘珠尔庙复式背斜呈NE-SW向贯穿本区；该复背斜轴线南西起乌兰坝十队、北东至乌兰坝浑堤，全长大于20 km，宽3~7 km，背斜的两翼因受侵入岩体的破坏已残缺不全，仅核部保存完整.矿区断裂构造分为SN向、EW向、NE向及NW向4组；其中EW向、NE向断裂控制了区内不同时代侵入体的空间产出与分布，是区内重要的控岩断裂；SN、NE向断裂是该区主要的控矿构造；NW向断裂由于穿切破坏了矿脉，为成矿后期构造(图 1b).

区内岩浆活动强烈，花岗质侵入体分布广泛，主要为研究区北侧的乌兰楚鲁特岩体和东侧的乌兰坝岩体；前者的主要组成岩性为肉红色花岗斑岩，出露面积约30 km²；而后者组成岩性为肉红色中粗粒花岗岩，出露面积约为25 km².笔者对取自乌兰楚鲁特岩体和乌兰坝岩体采用LA-ICP-MS测得锆石U-Pb年龄分别为141.9±1.2 Ma和144.1±1.5 Ma(待刊)，表明岩体侵位时代为燕山期，晚于满克头鄂博组火山岩的年龄.矿区还发育细粒闪长岩、石英闪长玢岩及煌斑岩等脉岩，尤以前两者为主.这些脉岩长一般几十米至百余米，宽几米，沿近南北、北西向断裂产出.

1.2   矿化特征

1.2.1   铅锌矿化特征

红岭铅锌多金属矿床产于乌兰坝岩体与二叠系大石寨组的外接触带上，为典型矽卡岩矿床.

矿带在矿区内呈北东60°方向展布，倾向NW，倾角较陡；矿体呈层状、似层状产出，沿地层中的大理岩层位分布，大理岩层的上、下底板岩性均为粉砂质板岩.大理岩的厚度不稳定，地表 13线，深部在17、21线以东因大理岩较薄，被完全交代，形成一条矿体；以西因大理岩厚度增加，故热液沿其顶、底板及层间断裂充填、交代；其顶板矿体、底板矿体及层间矿体依次为1号、2号和1-1号矿体(图 1c).矿区内成矿元素具有明显的水平和垂直分带，由北东(近花岗岩)向南西(远离花岗岩)，元素分带依次为Sn-Fe、Sn-Cu-Fe、Zn-Zn、Pb-Pb-Pb、Ag，自上而下为Pb、Ag-Pb、Zn-Fe、Zn-Cu(白大明等，2011).

矿石中主要金属矿物有闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、磁铁矿、磁黄铁矿、锡石，次要金属矿物为黄铁矿、赤铁矿，此外还有少量毒砂、自然铋、辉铋铅矿、黝铜矿、砷黝铜矿、辉银矿、及菱铁矿等；脉石矿物有钙铝榴石、钙铁榴石、钙铁辉石、锰钙铁辉石、透辉石、透闪石、黑柱石及方解石等；表生矿物有铜兰、孔雀石、斑铜矿、铅钒等.常见的矿石结构有半自形-他形粒状结构、交代溶蚀结构、交代残余结构、交代残骸结构、固溶体分离结构、填隙结构、碎裂结构等；常见的矿石构造有块状构造、脉状构造、条带状构造、角砾状构造、梳状构造等.

矽卡岩化为矿区内最重要的蚀变类型，多数矿体产于矽卡岩中，局部见矿体直接交代充填于大理岩中.矽卡岩类型主要有石榴石矽卡岩、石榴石辉石矽卡岩、辉石石榴石矽卡岩及辉石矽卡岩，沿矿带走向和垂向具良好分带性；沿矿带走向从NE到SW，矽卡岩中石榴石含量逐渐减少，辉石含量逐渐增多；由浅至深矽卡岩中石榴石逐渐增多，辉石逐渐减少(白大明和刘光海，1996).此外，还见有绢云母化、绿泥石化、钾长石化、云英岩化，绿泥石-碳酸盐化等蚀变.

1.2.2   钼矿化特征

ZK3钻孔位于红岭铅锌多金属矿床NW335°，直线距离约4 km.钻孔在深度189.7~236.2 m，断续出现钼矿化，厚度达46.49 m，中心部位2 m左右钼含量为0.20%~0.50%，达到工业开采品位；在深度12.9~18.8 m、37.0~41.8 m还分别见到了铜矿化带(图 1d).由于钼矿化规模相对较小，且矿化不均匀，目前尚未开采，但对于指导找矿勘探工作无疑具有重要的指导意义.

辉钼矿呈斑点状、浸染状分布于肉红色花岗斑岩之中(图 2a).镜下观察表明，肉红色花岗斑岩具有斑状结构、块状构造，斑晶含量约为15%，基质含量约为85%.斑晶多为单晶，少数为多个晶粒的聚斑；由碱性长石、斜长石、石英、角闪石和黑云母组成，它们在斑晶中的含量分别为55%、10%、25%、5%和5%.斑晶碱性长石斑晶具他形板状结构，粒径一般为2.5~3.5 mm，具弱高岭土化.斜长石斑晶为半自形板状结构，长轴长度一般为0.5~1.0 mm；长宽比一般为2~3；具弱绢云母化.石英斑晶呈他形粒状结构，粒径一般为1.0~1.5 mm，具明显熔蚀现象，多被溶蚀为浑圆状.角闪石斑晶多为半自形柱状，长轴长度一般为0.5~1.0 mm，长宽比一般为1~3；发育强褐铁矿化，常见微小铁质矿物析出，局部具强黑云母化蚀变.黑云母斑晶半自形-他形片状结构，长轴长度一般为0.3~0.6 mm，具轻微褐铁矿化和绿泥石化.基质具微粒结构，主要由长石、石英、角闪石和黑云母微晶组成，它们在基质中的含量分别为65%、25%、5%和5%.基质中的长英质微晶他形粒状结构，长度一般为0.10~0.15 mm，具强高岭土化和绢云母化；铁镁矿物微晶柱状结构，粒度与斜长石基本相同，具弱褐铁矿化和绿泥石化(图 2b).

图  2  红岭矿区钼矿化及其显微图片

a.斑点状辉钼矿；b.斑状花岗岩；c.自形结构的辉钼矿集合体；d.薄膜状辉钼矿

Fig.  2.  Microphotograph showing intergrowth of molybdenite Mineralization, bulk of lead-zinc ore from Hongling

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矿相学研究表明，浸染状钼矿石的矿物组成简单，金属矿物以辉钼矿为主，次要矿物为毒砂和黄铜矿(图 2c).金属矿物含量为15%~25%；辉钼矿沿花岗斑岩的微细裂隙形成浸染状构造，在裂隙交汇区域辉钼矿形成团块状集合体，最大团块超过1 cm；少量辉钼矿呈他形晶粒状结构，粒径较小，以1~2 mm为主，与脉石英为镶嵌结构.毒砂多呈半自行-他形晶浸染状分布于矿石矿物中，粒径较小，以0.5~2.0 mm居多，常见碎裂结构；少量毒砂呈交代残余结构分布于辉钼矿团块之中.黄铜矿呈交代残余结构产出于辉钼矿团块之中.钼矿石发育半自形-他形晶状结构、交代残余结构，主要为斑点状、浸染状构造.矿物之间的交生关系表明，辉钼矿形成时代晚于毒砂和黄铜矿.

此外，笔者在巷道地质观测过程中发现在锌多金属矿体内有呈薄膜状产出的辉钼矿-石英细脉，辉钼矿充填于早期形成的矽卡岩微细裂隙之中(图 2d)，系矽卡岩型矿床成矿过程中氧化物阶段晚期-早期硫化物阶段的产物(姚凤良和孙丰月，2006).

2.   辉钼矿Re-Os同位素定年研究

钼矿化的发现为矿床的精确测年提供可能，且研究区内2种产状迥异的辉钼矿的年代学、成因及其与铅锌矿化之间的关系都是值得思考的问题.为确定红岭铅锌多金属矿区辉钼矿的准确年龄，本文共挑取6件辉钼矿样品进行Re-Os同位素定年研究；其中5件样品取自ZK3钻孔的不同深度，1件样品取自红岭铅锌矿区巷道内呈薄膜状产的辉钼矿.样品经分离、挑选后，辉钼矿纯度达99%，其Re、Os同位素的化学分离和测试由中国地质科学院国家地质实验测试中心Re-Os同位素实验室应用负离子热表面电离质谱法(NTIMS)进行同位素测定，样品的化学处理流程和质谱测定技术参考杜安道等(1994, 2001).

辉钼矿中非放射性成因的¹⁸⁷Os含量往往很低(Stein et al., 2001)，几乎所有的¹⁸⁷Os都是由¹⁸⁷Re衰变而成(Luck and Allegre, 1982)，因此，可以通过辉钼矿中的¹⁸⁷Re、¹⁸⁷Os含量直接计算模式年龄(李红艳等，1996).取自红岭矿区钼矿化的6件辉钼矿样品的Re-Os同位素测试结果列于表 1，6件样品得到接近一致的年龄，模式年龄变化范围为139.9±2.3 Ma~143.7±3.6 Ma；其中样品HLX-6的Re、¹⁸⁷Os含量较其他样品高出1个数量级，加权平均年龄及等时线作图时，未包含.采用ISPOLOT软件(Ludwig, 2003) 对HLZ-1~HLZ-5数据进行等时线计算，得到等时线年龄为140.3±3.4 Ma，MSWD=0.082；5件样品加权平均年龄为140.10±1.80 Ma(图 3).

表  1  红岭矿区辉钼矿Re、Os含量及Re-Os模式年龄

Table  Supplementary Table   Re and Os contents and Re-Os model ages of molybdenite within Hongling molybdenum-tungsten deposit

样号	样重(g)	Re(10-9)	Os普(10-9)	187Re(10-9)	187Os(10-9)	模式年龄(Ma)
HLZ-1	0.0579 1	224.32±0.68	0.012 5±0.000 8	140.99±0.43	0.329 2±0.002 6	140.0±1.8
HLZ-2	0.0541 2	241.77±0.73	0.013 4±0.000 8	151.96±0.46	0.354 8±0.002 8	140.0±1.8
HLZ-3	0.0722 2	94.98±0.33	0.003 5±0.001 9	59.68±0.21	0.139 2±0.001 7	139.9±1.8
HLZ-4	0.0511 2	235.56±0.70	0.002 2±0.000 4	148.06±0.44	0.349 4±0.007 0	141.5±3.2
HLZ-5	0.0566 9	121.12±0.39	0.004 5±0.002 4	76.07±0.24	0.177 4±0.002 2	139.9±2.3
HLX-1	0.0509 2	4 722.89±15.87	0.103 4±0.000 7	2 968.43±9.97	7.113 5±0.031 8	143.7±3.6

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图  3  红岭矿区辉钼矿Re-Os等时线年龄(a)和加权平均年龄图(b)

Fig.  3.  Re-Os weighed average model ages (a) and isochron age (b) of molybdenite from the Hongling lead-zinc polymetallic deposit

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3.   讨论

3.1   成矿时代讨论

本文测得5件斑点状辉钼矿样品Re-Os年龄分布范围为139.9±2.3 Ma~141.5±3.2 Ma之间，加权平均年龄为140.10±1.80 Ma、等时线年龄为140.3±3.4 Ma(MSWD=0.082)，两者在同一误差范围完全一致.如前所述，矿区内斑点状钼矿化与肉红色花岗斑岩时空关系密切；且它们的形成时代非常接近，代表了斑岩型钼矿化的成矿时代为晚侏罗世，是中国东部燕山期大规模成矿作用的组成部分.

在国内有众多学者对矽卡岩型贱金属矿床进行辉钼矿Re-Os同位素年龄研究，并取得了令人信服的成矿年代学数据(李红艳等, 1996; 姚军明等，2007; 谢桂青等, 2009; 周振华等, 2010).此次分析1件薄膜状辉钼矿样品的Re-Os模式年龄为143.7±3.6 Ma，尽管其形成一般早于铅、锌硫化物，应为铅锌矿化阶段的成矿年代上限，但大体上可以代表红岭矿区铅锌成矿年代.

杨宗锋等(2011)系统地总结744个辉钼矿Re-Os同位素测年数据并进行研究发现，Re含量与岩性和共生矿物种类存在密切关系，同时指出辉钼矿Re含量的级数变化可能与其产出状态(岩性和共生矿物种类)密切相关.岩相学和矿相学研究表明，斑岩型钼矿石中辉钼矿伴生的矿物主要有毒砂、黄铜矿等；极低的Re含量可能与高度分异的花岗斑岩岩体有关及矿物共生组合有关.薄膜状辉钼矿样品的Re、¹⁸⁷Os含量较斑点状辉钼矿样品高出1个数量级，说明2种类型钼矿化虽然成矿年代接近，却具有不同的成因.

3.2   成矿物质来源

目前，多数学者认为Re-Os同位素体系能够指示成矿物质来源及成矿过程中不同物质混入情况(Mao et al., 1999, 2003a, 2003b, 2006; Stein et al., 2001；姚军明等，2007).Mao et al.(1999)对比了中国各类钼矿床中辉钼矿的Re含量，发现从地幔来源到壳幔混合来源再到地壳来源，矿石中辉钼矿的Re含量逐次呈数量级降低；从与幔源-I型花岗岩-S型花岗岩有关的钼矿床，Re含量从n×10^-4-n×10^-5-n×10^-6变化.此次分析的辉钼矿样品Re含量均很低，HLZ-1~HLZ-5的Re含量为0.95×10^-7~2.36×10^-7，HLX-1的Re含量为4.72×10^-6；由此推断，红岭矿区2种钼矿化的成矿物质来源均主要为壳源.

硫、铅同位素分析表明，研究区成矿物质来源于深源岩浆，深源岩浆携带的成矿物质主要来源于古生代造山作用产生的增生地壳物质，成岩与成矿具同源性(邵济安等, 2005；要梅娟等, 2012).内蒙古第三地质队通过对研究区硫化物和钾长石进行铅同位素分析表明(据内蒙古一一五地质队浩布高多金属矿详查地质报告，1992)，方铅矿²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb这3个值的变化范围分别为18.248 2~18.479 0、15.510 8~15.634 0和37.927 0~38.436 0；钾长石²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb这3个值的变化范围分别集中在18.215 1~18.563 2、15.492 0~15.605 9和13.125 8~38.501 4；在²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb构造环境判别图解及²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb增长曲线中，所有样品均落入造山带区域内.综上所述，红岭铅锌多金属矿床的成岩与成矿物质均源于地壳.

3.3   成矿动力学背景讨论

目前对大兴安岭南段多金属成矿带的研究程度相对较高，以其广泛发育内生有色金属矿床(点)倍受地质学家的关注(张德全和赵一鸣, 1993; 马星华等, 2009; 翟德高等, 2009; 周振华等, 2010; 闫聪等, 2011).红岭矿区的钼矿化并不是偶然事件，在该区域上普遍存在一期燕山期“钼矿化事件”，如黄冈锡铁矿床，其钼矿化年龄为135.3±0.9 Ma(周振华等, 2010)；太平沟斑岩型钼矿，其成矿年龄为130.1±1.3 Ma(翟德高等, 2009)；半拉山钼矿床，其成矿年龄为136.1±6.6 Ma(闫聪等，2011)；敖仑花钼矿，其成矿年龄为132±1 Ma(马星华等, 2009)等.周振华等(2010)统计了大兴安岭地区中生代矿床共计35个矿床成岩成矿时代数据，指出大兴安岭地区存在140~130 Ma左右、180~160 Ma左右的2次主要的成矿爆发期.地球化学研究表明，大兴安岭南段与钼矿化关系密切的岩浆岩多形成于岩石圈伸展的环境(马星华等, 2009；周振华等, 2010；闫聪等, 2011).岩石圈的伸展致使软流圈地幔上涌，直至岩石圈地幔完全消失，软流圈地幔与下地壳直接接触(张旗等, 2009)；软流圈对地壳的直接加热导致其形成深熔的花岗质岩浆，并引发了大规模成矿作用.一般岩浆弧距离俯冲带 < 300 km(Chen et al., 2007)，而大兴安岭南段多金属成矿带距离日本岛东岸的中生代缝合带达2 000 km，且自东向西间隔着日本海、松辽盆地、太行山-嫩江断裂等重要构造带，远非岩浆弧的宽度所能到达(闫聪等, 2011)，这足以证明该区域“钼矿化事件”与太平洋板块的俯冲作用无直接联系.综合研究表明，红岭铅锌多金属矿床的成矿动力学背景为蒙古-鄂霍茨克造山带碰撞造山后陆壳伸展环境.

4.   结论

(1) 辉钼矿Re-Os同位素定年结果表明，5件浸染状辉钼矿样品的Re-Os等时线年龄为140.10±1.80 Ma(MSWD=0.082)，模式年龄加权平均值为139.93±0.15 Ma，两者在同一误差范围完全一致，代表了斑岩型钼矿化时代为晚侏罗世.1件薄膜状辉钼矿样品模式年龄为143.7±3.6 Ma，其Re、¹⁸⁷Os含量较其他样品高出1个数量级，说明两者具有不同的成因.

(2) 6件辉钼矿样品的Re含量特征指示其成矿物质的浅源性，应以壳源为主；极低的Re含量可能与其母岩和共生矿物组合有关.

(3) 红岭铅锌多金属矿床的成矿动力学背景为蒙古-鄂霍茨克造山带碰撞造山后陆壳伸展环境.