The Characteristics of Granite Associated with Tin and Mineralization in Northwest China
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摘要:
西北地区是国内成矿条件优越、矿产资源集中区域之一，但锡产出不足全国的2%，且分布零散、规模较小，所以西北地区锡矿并没有得到很多关注，且已有研究主要偏重典型矿床的地球化学分析和矿床成因，对区域成矿特征和成矿规律少有总结。笔者选择西北地区与锡有关的花岗岩为研究对象，通过分析此类花岗岩的特征提出锡矿找矿新认识。分析显示，Sn元素易富集于晚期熔体，且易由地幔向地壳富集，花岗岩浆源区地壳物质越多对形成锡矿越有利，A型花岗岩对锡成矿有更为明显的专属性，尤其在大陆碰撞、俯冲和洋陆转换环境下形成的过铝质和钙碱性花岗岩更有利于锡富集。同时，与锡成矿有关的花岗岩普遍具有较高锡丰度，如东准和天山地区达到7×10−6，远远高于地壳Sn丰度值（1.7×10−6），加之成矿区地层锡值普遍偏高，锡经过不断的迁移、富集、岩浆结晶分异并在一定的温度下最终成矿。文中简述了西北地区的6个锡矿成矿区带特征，为西北地区锡矿找矿提供参考。
Abstract:Northwest China is one of superior conditions area for tin ore formation and rich mineral resources in China, but tin ore output is less than 2%, and scattered distribution and small scale in the area. Because tin is not a dominant mineral, it has not received much attention. Previous research mainly focused on the geochemical and genesis of typical deposits, lacking a summary and understanding of regional mineralization characteristics and patterns. This paper selects the granite related to tin ore as the research object. The authors put forward some new comprehension of tin prospecting by analyzing the characteristics of the granite. The paper shows that tin is not only enriched in late melt but also from mantle to crust. The more crustal material in granulite basement, it is the more favorable for tin mineralization. A-type granite has a more obvious specificity to tin mineralization. It found that granites related to tin mineralization generally have higher Sn abundance, especially the peraluminous and calc-alkaline granites formed in the environment of continental collision, oceanic or crust subduction and ocean-continent transition are more conducive to tin enrichment. The high Sn abundance is also an essential factor for tin mineralization. For example, in the East Junggar and Tianshan regions, the tin abundance is reached 7×10−6, higher than the crustal tin abundance value of (1.7×10−6). Tin ore is finally formed at a certain temperature, continuous mobilized, migrated, enriched, and magmatic crystallization differentiation. Based on the above views, the paper describes the characteristics of the 6 tin metallogenic belts in Northwest China, which are considered to be tin prospecting potential area.
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Keywords:
- tin ore /
- granite related to tin /
- metallogenic conditions /
- metallogenic environment /
- NW China
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隐爆角砾岩型金矿是重要的金矿类型之一，国内外相继发现了一大批与隐爆角砾岩有关的代表性金矿床，如美国的朗德山金矿、克里普−克里克金矿、澳大利亚的基兹顿金多金属矿床和奥林匹克坝银−金−铀−铜矿床等超大型矿床以及中国的河南祁雨沟金矿、新疆阿希金矿、山东归来庄和七宝山金矿等中−大型矿床（罗镇宽等，1999；宋保昌等，2002；梁俊红等，2011），引起了广大地质学者的广泛关注，取得了许多重要的研究成果（李胜荣，1995；唐菊兴，1995；艾霞，2002；卿敏等，2002；郭纯智等，2007；李弦，2012；李志国等，2012；尹利君等，2013；毛光武等，2016；高轲等，2017）。
老鸦巢金矿床是湖南省有色地质勘查局二一七队在1987～1990年探明的一个以矿体规模大、矿化集中、伴生组分多为特点的中型金矿床，属于著名的水口山铅锌金银矿田的重要组成部分。矿床成因类型独特，既不同于区内康家湾热液交代充填型金矿床，又不同于仙人岩浅成低温热液型金矿床及龙王山、新塘、老虎岩、大园岭等含砾黑色黏土型金矿（全铁军等，2006）。许多学者从不同角度对该矿床进行了一系列的研究（巩小栋等，2011；黄金川等，2013；曹琼等，2014；黄金川等，2015；蒋梦同等，2017；郭闯，2021a，2021b），研究内容主要集中于成岩成矿年代学，C–O同位素特征，矿床地质特征，隐爆角砾岩地质特征，找矿标志及矿物学特征等方面，鲜有人对其矿床成因进行研究。笔者在充分搜集近些年最新勘查资料基础上，结合野外调研成果，总结矿床地质特征，分析成矿过程，厘定矿床成因。以期能够丰富该地区金矿床的成矿理论，为老鸦巢及邻区今后找矿提供帮助。
1. 区域地质背景
矿床位于南岭成矿构造带中段北缘，衡阳断陷盆地南缘，株洲–衡阳北东向断裂、郴州–邵阳NW向转换断层和羊角塘–五峰仙东西向断裂的交汇部位（图1）（李能强等，1996）。
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图 1 水口山矿田区域构造地质图1.白垩系—古近系；2.泥盆系—三叠系；3.震旦系—志留系；4.元古代基底；5.加里东花岗岩；6.印支期花岗岩；7.燕山期花岗岩；8.花岗闪长岩；9.玄武岩；10.新元古代—震旦系大洋型岩石圈俯冲带；11.转换断层；12.壳断层；13.B型俯冲带；14.背斜轴Figure 1. Regional tectonic geological map of Shuikoushan ore field区域出露地层主要为泥盆系上统至白垩系下统。古生界主要为一套海相碳酸盐建造和海陆交互相碎屑岩建造；中生界为一套海相碳酸盐建造及陆相碎屑岩建造；新生界为泥、砂、卵石、黏土及砾石层。其中，二叠系当冲组是本区金矿的主要赋矿或容矿层位。
区域主要经历了加里东运动、印支运动及燕山运动3个构造阶段；印支运动在泥盆系—三叠系形成一系列大小不一的褶皱和与褶皱相应配套的断裂，燕山运动则使上述褶皱进一步倒转并形成规模较大的叠瓦式双层结构推覆断层（李能强等，1996）；断层和褶皱是本区主要的构造形态。
区域内共有大小岩体72个，总面积为4.55 km2，分为花岗闪长岩浅成侵入系列和英安质潜火山岩、火山岩超浅成喷发系列；前者与区内铁铜铅锌矿床成矿有关，后者与区内铅锌金银矿床成矿相关（李能强等，1996）。
2. 矿床地质特征
2.1 矿区地质特征
矿区出露地层比较简单，主要为二叠系栖霞组（P1q）、当冲组（P1d）和斗岭组（P2dl）（图2）。栖霞组岩性主要为浅灰色、灰白色厚层灰岩，深灰色含燧石灰岩和碳质灰岩，是矿区金矿体的次要赋存层位。当冲组上段为中厚层状含锰硅质岩、硅质岩夹页岩；下段为泥灰岩、硅质泥灰岩夹碳质页岩，与花岗闪长岩体接触处，构造破碎厉害，蚀变强烈，是金矿体的主要赋存部位。斗岭组主要为碳质页岩、泥质粉砂岩和粉砂质泥岩，夹长石石英砂岩及石英砂岩。矿区主要地层岩石化学成分分析结果表明当冲组岩石富含SiO2（表1）。
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图 2 老鸦巢金矿区Ⅺ中段地质平面图1.二叠系上统斗岭组；2.二叠系下统当冲组上段；3.二叠系下统当冲组下段；4.二叠系下统栖霞组；5.花岗闪长岩；6.隐爆角砾岩；7.震碎角砾岩；8.接触破碎角砾岩；9.破碎角砾状大理岩；10.矽卡岩；11.断层破碎角砾岩；12.实测/推测地质界线；13.逆断层及编号；14.推测断层及编号；15.勘探线及编号；16.黄铁矿体；17.金矿体及编号；18.铅锌矿体；19.铅锌黄铁矿体Figure 2. Geological plan of the middle Ⅺ section of Laoyachao gold deposit表 1 老鸦巢矿区主要地层岩石化学成分表Table 1. The chemical composition of the main strata in Laoyachao deposit段别 岩性 岩石化学成分（%） SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 栖霞组 灰岩 1.76 0.40 0.20 54.44 微量 含燧石灰岩 8.91 2.17 0.38 48.96 微量 碳质灰岩 5.99 0.78 0.45 50.48 0.11 当冲组 泥灰岩 32.94 7.24 4.19 20.83 5.48 硅质泥灰岩 43.16 7.60 10.80 17.04 6.32 硅质岩 77.88 8.03 0.87 1.32 0.97 含锰硅质岩 55.32 6.96 5.71 1.03 2.30 矿区构造活动强烈，褶皱和断裂均比较发育，主要为老鸦巢倒转背斜和F1、F2断裂。老鸦巢倒转背斜长约为4 km，轴向NS，轴面向W，向E倒转，东西两翼分别被F1和F2断裂切割，被破坏分割成“岩块”。花岗闪长岩体沿背斜轴部和F1断层侵入，在岩体接触带的北边形成老鸦巢金矿床。F1断裂长约为4 km，走向NNE，往北偏向NNW，倾向西，倾角陡缓不一，北段为60°～70°，南段为20°～40°；南端被花岗闪长岩体侵蚀，多期次的岩浆侵入和断裂活动使得F1断裂北段上盘的大理岩破碎成为角砾状大理岩，下盘的当冲组硅质泥灰岩、硅质岩形成隐爆角砾岩和震碎角砾岩，是成矿的良好场所。F2断裂长约为4 km，走向NNE～NNW，倾向E，倾角为20°～45°，老鸦巢倒转背斜平卧于断层上盘，中段被花岗闪长岩侵蚀，深部切过F1断裂（图3）。
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图 3 老鸦巢金矿区472线地质剖面图1.二叠系上统斗岭组；2.二叠系下统当冲组上段；3.二叠系下统当冲组下段；4.二叠系下统栖霞组；5.花岗闪长岩；6.隐爆角砾岩；7.震碎角砾岩；8.接触破碎角砾岩；9.破碎角砾状大理岩；10.矽卡岩；11.断层破碎角砾岩；12.实测/推测地质界线；13.金矿体及编号Figure 3. Geological profile of 472 line of Laoyachao gold deposit矿区岩浆岩为花岗闪长岩，面积为1.8 km2，形态及产状受背斜和F1、F2断裂控制（图3）。岩石矿物成分主要为中性斜长石、钾长石和石英；属贫Si、铝过饱和、富Fe、K，偏碱性花岗闪长岩。微量元素Pb、Zn、Cu等含量较高，K/Rb值为288，Co/Ni值为1.33～2.27。黑云母K–Ar法测定年龄为143 Ma（银剑钊等，1993），锆石U−Pb定年为（156.0±1.0）～（163±2） Ma（马丽艳等，2006；左昌虎等，2014），属燕山中期产物。岩浆来源于上地幔及下地壳的过渡带，属壳幔混源“Ⅰ”型磁铁矿系列（李能强等，1996）。
2.2 隐爆角砾岩地质特征
隐爆角砾岩系指岩浆隐蔽爆破作用形成的成因上相互联系而各具特色的一套碎屑岩组合（卿敏，2002）。隐爆角砾岩主要以岩筒形式产出，少量呈脉状产出；其产出多受构造控制，筒状体多产在2条或多条断裂构造的交叉部位，而脉状体多受控于一条断裂（王照波，2001）。隐爆角砾岩产于矿区中部，受控于F1断裂，并沿F1断裂呈脉状分布，围岩为栖霞组浅灰色、灰白色厚层灰岩以及当冲组下段泥灰岩、硅质泥灰岩夹碳质页岩。
隐爆角砾岩主要分布于F1断裂中，少量分布于当冲组硅质泥灰岩与栖霞组灰岩接触面附近，或单独呈脉状、不规则状和透镜体状插入其他角砾岩中和围岩裂隙发育处。形态复杂，呈透镜状、岩墙状、囊状、脉状、不规则状等；走向约为330°，倾向约为240°；倾角上陡下缓，Ⅺ中段以上50°～70°，Ⅺ中段以下约25°。Ⅶ～Ⅻ中段控制长度为300～690 m，厚度不稳定，最厚为80 m，最薄只有几米，延伸大于500 m。
隐爆角砾岩成分比较复杂，角砾成分主要为花岗闪长岩、硅质泥灰岩、泥灰岩、大理岩、矽卡岩、角岩、方解石、石英及方铅矿、闪锌矿、黄铁矿等，常见大角砾包裹小角砾（图4a、图4b）。角砾大小不等，砾径以1 cm和1～5 cm为主，其中小于1 cm者占51.9%，1～5 cm者占39.1%，5～10 cm者占5.7%，大于10 cm者占3.3%。胶结物为肉色的花岗闪长岩脉、黄铁矿、石英、碳酸盐及岩屑。角砾形态极为复杂，呈次圆状、椭圆状、棱角状、正方体、不规则状、糜棱状。具有角砾状和眼球状构造。岩体边缘受自变质作用影响，具钾化，见有长石与石英共结而形成的文象结构（图4c）。
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图 4 老鸦巢矿区隐爆角砾岩宏观和微观特征图a、b. 隐爆角砾岩的成分特征；c. 文象结构；d. 隐爆角砾岩；Hf. 角岩；Sk. 矽卡岩；Py. 黄铁矿；Chl. 绿泥石；Ls. 灰岩；γδ. 花岗闪长岩Figure 4. Macroscopic and microscopic characteristics of cryptoexplosion breccia in Laoyachao mining area2.3 矿体地质特征
矿区金矿体主要赋存在隐爆角砾岩中，少量赋存在震碎角砾岩及接触破碎角砾岩中（图2、图5）。现已控制大小金矿体15个，以Ⅳ号矿体为主，占75.6%，次为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ号矿体，占19.4%（表2）。控制金矿化带长为200～690 m，宽为100～470 m，延深大于500 m。矿体形态极为复杂，呈似层状、透镜状、扁豆状、不规则状、蛇形弯曲状、长条弯曲状、月牙状等；矿体具分枝、复合、收缩、膨胀现象。
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图 5 老鸦巢金矿区473线地质剖面图1.二叠系上统斗岭组；2.二叠系下统当冲组上段；3.二叠系下统当冲组下段；4.二叠系下统栖霞组；5.花岗闪长岩；6.隐爆角砾岩；7.震碎角砾岩；8.接触破碎角砾岩；9.矽卡岩；10.实测/推测地质界线；11.断层及编号；12.铅锌黄铁矿体；13.金矿体及编号Figure 5. Geological section of 473 line in Laoyachao gold deposit表 2 老鸦巢矿区主要金矿体特征Table 2. The main characteristics of gold orebody in Laoyachao deposit矿体编号 矿体规模 产状（°） 形态 平均品位
（10−6）厚度变化
系数（%）品位变化
系数（%）控制
长度（m）控制
延深（m）平均
厚度（m）Ⅰ 65～185 346 2.61 210～260∠30～50 似层状、透镜状 4.92 74.07 220.87 Ⅱ 30～110 213 3.07 240～250∠25～30 透镜状、似层状 4.45 87.85 70.41 Ⅲ 40～170 371 4.12 210～150∠35～45 似层状、透镜状 5.56 75.76 92.08 Ⅳ 135～565 407 7.50 220～240∠25～50 透镜状、不规则状 5.61 94.70 101.93 Ⅴ 35 34 1.50 255∠35 透镜状 8.81 – – 2.4 矿石特征
（1）矿石类型。根据矿物的共生组合、矿石结构和构造特征，金矿石可分为角砾岩型金矿石和破碎蚀变岩型金矿石。
（2）结构构造。矿石主要为压碎结构、交代残余结构、包含结构、半自形–他形晶粒状结构、充填结构。矿石构造以块状构造、角砾状构造、条带状构造、网脉状构造及浸染状构造为主。
（3）矿物组成。根据岩矿鉴定分析结果，主要金属矿物为自然金（4×10−6～5×10−6）、黄铁矿（28%～30%）、闪锌矿（0.8%～1.5%）、黄铜矿（0.3%）、方铅矿（0.1%）；主要非金属矿物为方解石（19%～21%）、石英（18%～21%）、石榴子石（2%～7.6%）、透辉石（2%～5%）等。
（4）金矿物及分布特征。经反光显微镜及电子探针分析，老鸦巢金矿区中以自然金为主，次为硫化物金、酸溶性金及石英包裹体金；前者占80.5%，后三者合计占19.5%。自然金主要分布在脉石矿物石英、方解石以及胶结物中；或金属矿物黄铁矿、磁铁矿、闪锌矿、方铅矿中；或这些金属矿物与脉石矿物的接触面和裂隙空洞中（表3）。
表 3 老鸦巢矿区自然金的赋存状态表Table 3. The occurrence state of natural gold in Laoyachao deposit矿物名称 方铅矿 闪锌矿 黄铁矿 磁铁矿 石英 方解石 脉石 空洞、裂隙中 脉石与各金属
矿物接触面上含金量（%） 0.02 1.84 7.00 3.40 30.16 4.65 27.42 10.58 14.93 占比（％） 0.38 3.05 5.34 4.58 44.66 6.49 15.27 1.91 18.32 2.5 围岩蚀变
矿区内围岩蚀变强烈，蚀变类型主要为矽卡岩化、角岩化、硅化、碳酸盐化、大理岩化、赤铁矿化、绿泥石化及绢云母化。其中硅化、绿泥石化、碳酸盐化、绢云母化与金成矿关系比较密切。
2.6 自然金的成色特征
研究表明，矿床自然金的成色与矿床类型、成矿深度、成矿时代、温度及成矿流体的性质密切相关（刘星，1991；王冰生，1994；梁俊红等，2000）。区域岩浆热源热液矿床金成色为632‰～992‰，平均为693‰～962‰，一般大于800‰；内生中深或深成金矿床的平均成色为886‰，浅成金矿床的平均成色为647‰；浅部低温矿床为500‰～700‰；中深中温带内矿床一般为750‰～900‰，850‰～870‰最常见，深成高温带内大于800，新生代之前的金矿床Au/Ag值一般大于1（梁俊红等，2000）。
老鸦巢矿区自然金的成色最高为932.9‰，最低为868.6‰，平均为892.6‰；Au/Ag值均大于1，平均为8.81（表4）。按照上述研究规律，该矿床形成于新生代之前，中温深成环境，类型为区域岩浆热源热液矿床；金矿物质主要来源深部，不是来源于围岩。
表 4 老鸦巢矿区自然金电子探针分析结果表Table 4. Results of natural gold electron probe analysis in Laoyachao deposit样号 载体矿物 分析项目及结果（%） 成色（‰） Au/Ag Au Ag 10057 方解石与黄铁矿接触界面 90.246 9.071 908.6 9.45 10045 黄铁矿 92.965 6.781 932.9 13.71 10045 磁铁矿 87.346 11.921 879.9 7.33 10045 磁铁矿与石英接触界面上 86.545 13.090 868.6 6.61 11168 脉石中 86.695 12.505 873.9 6.93 平均 88.759 10.674 892.6 8.81 注：数据来源于曹琼等，2014。 3. 矿床地球化学特征
3.1 微量元素特征
矿区Ⅶ～XIII中段花岗闪长岩体、构造角砾岩、近矿围岩含Au情况（表5），区域及水口山矿田二叠系各地层岩石Au含量（表6）。
表 5 老鸦巢矿区Ⅶ～XIII中段各类岩石含Au品位表Table 5. Gold grade table of all kinds of rocks in the middle section Ⅶ～XIII of Laoyachao deposit岩石
名称花岗
闪长岩隐爆
角砾岩接触
破碎角砾岩震碎
角砾岩角砾
状大理岩断层
角砾岩硅质
泥灰岩砂页岩 样品个数 118 2292 835 1747 349 67 298 18 Au平均品位（10−6） 0.43 3.50 1.58 1.08 0.58 0.50 0.42 0.29 注：数据来源于曹琼等（2014）。 表 6 区域及水口山矿田二叠系各地层岩石Au元素含量表Table 6. Table of Au content in strata of Permian in Shuikoushan ore field区域二叠系 Au含量（10−9） 矿田二叠系岩石 Au含量（10−9） 4号花岗闪长岩体Au含量（10−9） P2c 1.914 碎屑岩 2.22 76.4 P2dl 1.457 泥质岩 3.23 P1d 3.320 硅质岩 2.77 P1q 0.999 碳酸盐岩 1.83 地壳Au含量 4×10−9 老鸦巢矿区Ⅶ～XIII中段各类岩石Au品位最高的是隐爆角砾岩，可达3.50×10−6；其次为接触破碎角砾岩和震碎角砾岩，最低的为硅质泥灰岩和砂页岩，仅为0.42×10−6和0.29×10−6，为隐爆角砾岩的1/8和1/12，显示隐爆角砾岩与金矿的密切关系（表5）。区域和矿田二叠系Au含量差别不大（表6），基本接近或略低于克拉克值，没有明显的富集；但矿区Ⅶ～XIII中段近矿围岩和花岗闪长岩金元素出现了明显的富集作用，是原地层含量的近百倍，是原花岗闪长岩体的5.6倍。
上述微量元素地球化学特征表明，矿区二叠系和花岗闪长岩体金元素含量比较低，并不具备提供矿源的基础条件；成矿物质的来源可能与后期热液活动有关。
3.2 稳定同位素地球化学特征
（1）S同位素特征
矿石矿物黄铜矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿25件S同位素测定结果显示，矿区S32/S34值为21.994～22.252，平均为22.177，δ34SCDT值为−1.5‰～10.298‰，但大部分为−1.5‰～3.5‰，呈塔式分布，接近陨石硫（李能强等，1996）。
研究认为，在特定情况条件下，成矿流体总硫同位素组成可近似由硫化物的测值平均数代替（杨勇等，2010）。笔者以总硫作为研究对象，所选的样品全部取自铅锌黄铁矿型金矿石，矿石矿物类型比较单一，δ34SCDT值分布范围狭窄，符合上述条件。全硫同位素组成的范围介于−2.0‰～6.5‰的矿床为岩浆硫来源，而总硫δ34SCDT值为5.0‰～15.0‰的硫源应为局部围岩混合硫（过渡硫）（戚长谋等，1994；徐文忻，1995）；矿区介于岩浆硫与围岩混合硫之间，但主要分布于岩浆硫范围内，表明成矿物质主要来源于岩浆。
（2）O同位素特征
矿区成矿流体O同位素组成δ18O值为+4.93‰～+5.58‰（李能强，1996），与岩浆水（δ18O值为+5.5‰～+10‰）和水口山矿田岩浆水（δ18O值为+7.45‰～+9.34‰）非常接近，而与南岭地区中生代大气降水的δ18O值（−8‰）（张理刚，1985）差别非常大，表明矿区成矿热液组成中，岩浆水所占比例较大。
（3）Pb同位素特征
在老鸦巢矿区坑道取5件样品测定其Pb同位素组成（表7）。结果表明：206Pb/204Pb值为18.10～18.63，变化不超过2.9%；207Pb/204Pb值为15.32～15.85，变化不超过3.5%；208Pb/ 204Pb值为38.745～39.35，变化不超过1.6%，说明Pb同位素组成还是比较稳定的，基本上属于正常铅。
表 7 老鸦巢矿区Pb同位素组成及参数表Table 7. Isotopic composition and parameters of lead in Laoyachao mining area序号 206Pb/204Pb 207Pb/204Pb 208Pb/204Pb μ Th/U Δα Δβ Δγ 1 18.493 15.782 38.745 9.81 3.85 91.17 30.69 48.43 2 18.10 15.32 39.11 8.95 4.14 45.48 −0.76 45.27 3 18.63 15.85 39.35 9.93 4.04 97.93 35.05 64.08 4 18.36 15.50 39.21 9.27 4.07 63.65 11.14 49.79 5 18.34 15.64 38.87 9.55 3.96 77.23 21.11 49.08 利用Geokit软件计算Pb同位素的相关参数（表7）（路远发，2004）。Th/U值为3.85～4.14，平均值为4.01，变化范围较窄，显示出稳定Pb同位素特征；数值介于原始地幔平均值（3.95）和下地壳平均值（6.0）之间，表明矿物应属下地壳或幔源。矿石μ 值为8.95～9.93，平均值为9.50，小于9.58，介于地壳（μC＝9.81）与原始地幔（μ0＝7.80）之间（吴开兴等，2002），指示矿石铅来源于上地幔或下地壳。研究表明，高放射壳源铅μ 值大于9.58，低放射性深源铅μ值小于9.58（沈能平等，2008），显示该区Pb同位素具有深源铅特征。Pb同位素组成图解中（图6），有关样品分布于造山带和下地壳铅演化线之间，认为属下地壳铅和造山带铅的混合产物。
用Δβ 和Δγ分析成因示踪，可以准确定位成矿物质源于何种地质体，探讨矿石铅的物质来源，提供更丰富的地质过程与物质来源信息（朱炳泉等，1998；赖健清等，2015）。Pb同位素成因Δβ–Δγ分类图（图7）显示投影点比较分散，有3个为上地壳铅，1个为中深变质作用铅，1个为造山带铅，显示为混合铅。Pb同位素构造环境判别图解（图8）显示，数据点落在下地壳和造山带范围内，集中于下地壳范围。由此可见，该区矿石铅的同位素组成以下地壳铅为主、混合了少量幔源铅，形成环境为造山带附近。
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图 7 Pb同位素Δβ–Δγ 分类图1.地幔铅；2.上地壳铅；3.上地壳与地幔混合的俯冲带铅（a.岩浆作用， b.沉积作用）；4.化学沉积型铅；5.海底热水作用铅；6.中深变质作用铅；7.深变质下地壳铅；8.造山带铅；9.古老页岩上地壳铅；10.退变质铅Figure 7. Lead isotope Δβ–Δγ classification figure![]()
图 8 Pb同位素构造环境判别图LC.下地壳；UC.上地壳；OIV.洋岛火山岩；OR.造山带；A～D分别为各区域中样品相对集中区Figure 8. Environmental identification of lead isotopes3.3 成矿温压及盐度特征
据爆裂法测温结果（李能强等，1996）：黄铁矿为120～360 ℃，铅锌为205～315 ℃，方解石为275～308 ℃，石英为138～360 ℃。成矿温度差异较大，具较明显的中低温热液及多阶段成矿特征。
矿区矿物包裹体分析结果显示（表8），包裹体温度最高为390 ℃，最低为138 ℃，主要为中-低温；盐度最高为46.41%，最低为4.83%，平均值为28.2%，属于中–低盐度；压力变化比较大，最低为8 atm，最高为433 atm，压力变小时，温度迅速下降，显示成矿过程中压力、温度降低显著，具隐爆特征，是能力迅速释放的结果。以上特征与隐爆角砾岩型金矿床相符合（毛光武等，2016）。
表 8 老鸦巢矿区矿物包裹体测试分析结果表Table 8. Table of mineral inclusion test analysis results in Laoyachao mining area样品种类 压力
（atm）温度
（℃）盐度
（%）花岗闪长岩中的灰白石英 433 390 46.41 矽卡岩化中的石榴子石 320 375 16.20 硫化矿石中灰白石英（J1） 258 360 45.39 硫化矿石中透明石英（J2） 8 138 4.83 3.4 矿物标型元素特征
黄铁矿和闪锌矿是矿区金的重要载体，研究黄铁矿和闪锌矿中标型元素的特征对厘定矿床成因具有十分重要的意义（杨前进等，1999；裴玉华等，2006；付治国等，2009；彭丽娜等，2009；李志国等，2012；杜亚龙等，2017；高永伟等，2019）。老鸦巢矿区黄铁矿、闪锌矿标型元素特征（表9）。
表 9 老鸦巢矿区单矿物标型元素与矿床成因关系表Table 9. The relationship between single mineral type element and deposit genesis in Laoyachao mining area矿物名称 元素对 数值 判别成因标准 内生 外生 黄铁矿 Co/Ni 1.72 ＞1 ＜1 S/Se 15000 ＜20000 ＞20000 Pb/Ni 25.8 高 低 Tl/Se 0.05 低 高 矿物名称 元素对 数值 判别成因标准 高温 中温 低温 闪锌矿 TFe（%） 3.3 10～20 3～10 1～3 In（10−6） 66 150～520 11～240 0～30 Cd（%） 0.28 0.20 0.6 1.5 Ga（10−6） 24 1.3～14 1.1～32 18～200 Ga/In 0.364 0.001～0.50 0.01～5 1～100 矿区黄铁矿Co/Ni值为1.72，S/Se值为15000，Pb/Ni值为25.8，Tl/Se值为0.05，显示内生矿床的特征；闪锌矿TFe含量为3.3%，In含量为66×10−6，Cd含量为0.28%，Ga含量为24×10−6，Ga/In值为0.364，显示中–低温矿床的特征（表9）；综合可知老鸦巢金矿床应属中–低温内生矿床。
4. 矿床成因探讨
4.1 成矿地质特征
（1）地层特征：矿区金矿体主要产于栖霞组灰岩和当冲组硅质岩、硅质泥灰岩形成的隐爆角砾岩中，微量元素分析结果显示栖霞组和当冲组地层Au含量并不高，不具备提供物源的基础条件。但栖霞组和当冲组中的灰岩、硅质岩及硅质泥灰岩岩性脆，在动力作用条件下极易破碎形成大规模破碎带，利于矿液的运输和沉淀。另外，当冲组中含有大量的SiO2，对金元素的活化迁移、沉淀富集具有促进作用（樊文苓等，1993，1994，1995；闫升好，1998）。因此，地层对金矿的控制主要体现在有利的岩性。
（2）构造特征：金矿体赋存于构造破碎带中，沿F1断裂分布，F1断裂是矿区主要的导矿构造；矿体的形态、规模与破碎带的形态、规模关系密切，矿体富集地段往往是破碎带变形或膨胀的部位。例如，Ⅳ号金矿体在Ⅸ中段上陡下缓的拐弯部位，矿体厚度变薄、规模变小；而Ⅸ中段的上下中段，矿体规模变大。研究表明，弯曲膨胀部位应力释放，易形成低压扩容空间，有利于含矿气液沉淀（关键等，2004；安国堡，2005）。
（3）岩浆岩特征：矿体主要赋存在老鸦巢倒转背斜轴部花岗闪长岩体北东端隐爆角砾岩中，矿体形态、矿石矿物类型、结构构造以及围岩蚀变均显示了热液矿床的特征。S、O同位素地球化学特征显示矿床成矿物质主要来源于岩浆热液；Pb同位素地球化学特征显示成矿物质为壳幔混合型，与矿区花岗闪长岩的物质来源相同；矿石矿物的标型元素特征显示矿床类型为中低温内生矿床。以往对老鸦巢矿床的研究表明矿床成矿年龄（157.8±1.4）Ma和花岗闪长岩的侵位年龄（158.8±1.8 ）Ma也相当吻合（黄金川等，2015）。以上均说明成岩和成矿具有密切的时空联系，岩浆活动不但为成矿提供了热源，而且还提供了物质来源。
4.2 成矿过程分析
（1）引爆机制：矿区花岗闪长岩体是多期次、多旋回的浅成至次火山岩侵入体，岩体在燕山中期开始侵位于石炭系至白垩系一套海陆交互相及陆相的碳酸盐岩和碳质砂、页岩岩系；在接近地表时，受到地表内裂隙水而迅速冷却，同时在壳层破碎岩石周围凝固构成了一个封闭的“屏蔽层”。“屏蔽层”层下的岩浆仍不断在活动，结晶分异作用形成的富含挥发分的汽、液及存在于其内的地下水，不断煮沸气化，致使系统内压急剧增加。由于多期次多旋回岩浆侵入期后的残余气、液浆的聚集，能量相对集中，这些富含碱质、挥发成分气、液浆过饱和的同时，且有过热特点，并从高能位向低能位的围岩介质移动时，物理化学条件的改变，物质状态突变而引起能量迅速释放，大量热能迅速变为机械能，使上部及旁侧围岩产生破碎角岩化，角岩又重新破碎。上升侵位越高，与围岩的压力及温度梯度也越大，整个气化蒸馏作用也就越强烈，形成的角砾化范围越广。
（2）矿床形成过程：矿区含金角砾岩的成因极为复杂，是岩浆岩、地层及多期次构造叠加作用的结果。由于岩浆活动和构造运动，在环绕岩体和破碎带的栖霞组和当冲组地层中首先形成接触破碎角砾岩、构造角砾岩及极少量岩溶角砾岩，而后岩浆结晶分异作用形成的残余气、液浆沿断层上涌并且在上述角砾岩裂隙进行隐蔽爆破，形成了目前所见到的隐爆角砾岩，并且隐蔽爆破作用在附近围岩也形成了一定厚度的震碎带及震碎角砾岩。角砾岩形成之后，多期次的含金矿液沿角砾裂隙进行反复的充填、交代形成金矿体。
4.3 成因类型探讨
老鸦巢金矿体赋存于4号花岗闪长岩体北东端接触破碎带、隐爆角砾岩中。矿体严格受构造、地层及岩浆岩控制。矿石矿物黄铁矿、方铅矿、闪锌矿和黄铜矿以及与成矿期相近的硅化、绿泥石化、碳酸盐化及绢云母化等，均是中–低温热液矿床常见的矿物和围岩蚀变。矿体呈透镜体状、不规则状、似层状等；矿石具交代残余结构、压碎结构和角砾状结构、脉状构造及浸染状构造，都具较明显的热液交代和多期次构造复合、叠加、动力变质特征。
矿区中含金黄铁矿和闪锌矿的标型元素含量及其比值显示内生、中–低温矿床的特征。矿床微量元素研究显示，金矿床的形成在物质来源上与地层没有必然的关系。
矿床的S同位素特征显示矿区主要为岩浆硫，表明成矿物质主要来源于岩浆；Pb同位素特征显示铅具壳幔型及混合源特征；O同位素特征显示成矿流体主要为岩浆热液。
矿床成矿温压及盐度研究显示成矿流体温度差异较大，具有中–低温、中–低盐度以及压力迅速释放、温度急剧下降的隐爆特点，符合隐爆角砾岩型金矿的显著特征。矿床自然金的成色研究显示该矿床形成于新生代之前的中温深成环境，其类型为区域岩浆热源热液矿床。
综合上述特征，该矿床成矿方式是岩浆期后的残余气液隐爆、热液交代、叠加改造型的中低温热液复成因矿床，属于隐爆–中低温热液复成因金矿床，即隐爆角砾岩型金矿床。
5. 结论
（1）矿区金矿体主要赋存在隐爆角砾岩中，金矿石可分为角砾岩型金矿石和破碎蚀变岩型金矿石；矿床围岩蚀变强烈，其中硅化、绿泥石化、碳酸盐化和绢云母化与成矿关系比较密切。
（2）矿区二叠系和花岗闪长岩体Au含量均比较低，并不具备提供矿源的基础条件，成矿物质的来源可能与后期热液活动有关。
（3）矿床S同位素特征显示其主要为岩浆硫，Pb同位素显示其具壳幔型及混合源特征，O同位素显示成矿流体主要为岩浆热液；成矿温压、盐度及矿物标型元素特征显示矿床属中低温内生矿床。矿床属隐爆–中低温热液复成因金矿床，即隐爆角砾岩型金矿床。
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图 1 西北地区锡矿分布简图
Figure 1. Simplified geological map of the tin mines in Northwest China
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图 2 白干湖矿田地质略图（据李大新等，2013修）
1.第四系；2.志留系白干湖组泥、砂岩；3.金水口群小庙岩组绢云石英片岩；4.金水口群小庙岩组硅质大理岩；5.钾长花岗岩；6.中细粒二长花岗岩；7.似斑状二长花岗岩；8.电气石化绢云石英片岩；9.透闪石透辉石矽卡岩；10.二长花岗岩脉；11.断裂；12.矿化体
Figure 2. Sketch geological map of the Baiganhu tungsten tin orefield
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图 3 萨惹什克锡矿床地质图（据林锦富等，2008修）
Figure 3. Geological map of the Sareshenke tin ore-deposit
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图 4 西北地区主要锡矿花岗岩地球化学图解
a据Whalen，1996；b据Collins，1982；c据 Rickwood，1989；d据Mania et al.，1989
Figure 4. Geochemical diagrams for mineralized granite, Northwest China important tin deposit
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图 5 西北地区典型矿床花岗岩构造环境判别图解
a、b底图据Pearce et al.，1984；c、d底图据Boztug et al.，2007
Figure 5. Tectonic discrimination diagrams of the typical deposit granite in Northwest China
表 1 西北地区重要锡矿床地质特征表
Table 1 Geological characteristics of important tin deposits in Northwest China
矿床名称 矿床规模 成矿元素 矿床类型 围岩 矿体产
出位置矿石矿物 含矿岩体地球
化学特征与成矿有关岩体及时代 参考文献 奇台县萨惹什克锡矿床 中型 Sn 石英脉型 富碱花岗岩 锡石石英脉和含锡
花岗岩锡石 高碱、贫Ca、富Rb、Sn、K，强烈亏损Ba, Sr, Eu, δEu= 0.01～0.03, A型花岗岩 锡石石英脉（324.2±3.4） Ma；富碱花岗岩（306±3） Ma、（313±2） Ma、314±5） Ma 唐红峰等，2007；林锦富等，2008 温泉县喀孜别克锡矿床 中型 Sn、W、Cu 云英岩型 上泥盆统碎屑岩建造 喀孜别克岩体内 锡石、黑钨矿、磁铁矿、辉钼矿、闪锌矿、方铅矿、蓝铜矿 SiO2>70%，K2O>Na2O，σ=1.62%～2.07%，属钙碱岩系列，出现刚玉分子（>l%），富Rb、Sn，δEu=0.15，S型花岗岩 喀孜别克岩体，290 Ma 兰天佑等，1994 兴海县日龙沟锡矿床 中型 Sn、Cu、Pb、Zn 海相火
山岩型下二叠统浅变质滨海-浅海相碎屑岩、碳酸盐岩夹火山沉积岩建造 围岩含矿 锡石、黄铁矿、方铅矿、自然铜 — — 王移生，1990；路远发，1990 都兰县小卧龙铁钨锡
矿床中型 W、Sn、Fe 矽卡岩型 奥陶系—志留系中-基性火山沉积变质岩 角岩化泥质砂岩及矽
卡岩磁铁矿、锡石、白钨矿、黄铜矿 富SiO2、K、Sn，属高钾钙碱性系列 似斑状二长花岗岩，印支期 马慧英等，2009 彻依布拉克锡多金属
矿床中型 Sn、Au、Zn、Cu 矽卡岩型 碱长花岗岩 矽卡岩 锡石、黄铜矿、白钨矿、黄铁矿等 富Si、富碱、富轻稀土，贫Mg、Al，Ga/Al值大，具强Eu负异常，A型花岗岩 塔木岩体，(261.5±2.7) Ma 杨富全等，2003 独山锡矿 中型 Sn 热液型 钾长花岗斑岩 钾长花岗斑岩体 锡石、
磁铁矿A2型花岗岩 钾长花岗斑岩，（264.6±1.2）～
（259.9±2.6） Ma张子敏等，2001 若羌县白干湖钨锡矿床 大型 W、Sn 矽卡岩型 古元古界金水口群小庙岩组陆源碎屑岩-碳酸盐岩沉积建造 二长花岗岩、更长花岗岩及其与围岩接触带中 锡石、白钨矿、黑钨矿、黄铜矿、黄铁矿 高碱高钾，富SiO2、Rb、Sn，亏损Ba，Sr，Eu，A型花岗岩 二长花岗岩（430.5±1.2） Ma、（421±4） Ma；含矿更长花岗岩（429.5±3.2） Ma 高永宝等，2011；李大新等，2013 
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表 2 西北地区大中型主要锡矿床与成矿有关的花岗岩体主量元素（%）测试数据
Table 2 Major element compositions (%) of the metallogenic granite of the main tin deposits in Northwest China
矿床名称
岩体白干湖 萨惹什克 小卧龙 彻依布拉克 似斑状二长花岗岩 细粒二长花岗 萨北岩体碱性花岗岩 似斑状二长花岗岩 塔木碱长花岗岩 SiO2 71.10 71.88 76.98 77.36 76.68 76.77 72.88 74.46 71.81 Al2O3 14.55 13.84 9.74 9.00 9.27 10.86 13.61 12.00 13.57 Fe2O3 0.19 0.69 0.83 1.81 1.61 1.87 1.00 0.49 1.10 FeO 1.85 1.70 0.95 1.05 0.71 0.70 1.63 0.90 1.30 MnO 0.10 0.12 0.16 0.18 0.16 0.18 0.05 0.05 0.04 CaO 1.97 1.79 0.40 0.38 0.47 0.20 1.82 0.64 1.75 MgO 0.64 0.71 0.11 0.11 0.11 0.15 0.51 0.09 0.10 K2O 4.23 3.54 3.98 4.13 4.48 3.08 3.57 4.99 4.71 Na2O 3.33 3.32 3.58 3.46 3.07 4.41 3.53 3.15 4.98 P2O5 0.11 0.13 0.20 0.21 0.28 0.22 0.08 0.01 0.01 TiO2 0.26 0.30 0.48 0.53 0.53 0.51 0.01 0.10 0.11 Na2O+K2O 7.56 6.86 7.56 7.59 7.55 7.49 7.10 8.14 9.69 TFeO/MgO 3.16 3.27 15.43 24.35 19.62 15.88 4.96 14.90 22.90 A/CNK 1.07 1.10 0.89 0.83 0.86 0.99 1.05 1.02 0.82 A/NK 1.45 1.49 0.96 0.89 0.94 1.03 1.41 1.13 1.02 注：白干湖数据据李大新等（2013）；萨惹什克数据据唐红峰等（2007）；小卧龙数据据马慧英等（2009）；彻依布拉克数据据杨富全等（2003）。
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