单个流体包裹体LA-ICP-MS成分研究对内蒙古白音诺尔矽卡岩型铅锌矿床成矿流体组成和演化的制约

Conventional methods employed for fluid inclusion study for skarn deposits including microthermometry, stable isotopes and bulk crush and leach quantification couldn’t provide accurate fluid compositions and their changes varying in different fluid generations, and therefore restrict the understanding of fluid evolution and mineralization processes in skarn systems. Recently, single fluid inclusion compositional study using laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry (LA-ICP-MS) has been widely conducted in many mineral deposits, which has offered direct approaches to fluid properties during its evolution and associated mineralization. In this project, the Baiyinnuo’er skarn Zn-Pb deposit, Inner Mongolia, has been selected for detailed fluid inclusion microthermometric and LA-ICP-MS compositional analyses. The Baiyinnuo’er deposit presents an excellent opportunity to study the evolution of fluids that resulted in the formation of skarns and Zn-Pb mineralization, as fluid inclusions are abundant in minerals from all paragenetic stages including pre-ore stage pyroxene, syn-ore stage sphalerite, quartz and calcite, and post-ore stage calcite veins. Based on fluid inclusion microthermometry and LA-ICP-MS microanalysis, we will characterize the chemical compositions of the fluids of each stage and trace their sources, reconstruct the fluid evolution process including the changes of pressure, temperature, and major and trace elements (P-T-x) through time, and deduce the ore precipitation mechanisms in the evolving skarn-forming fluid system. Doing these, we aim to build a metallogenic model of the Baiyinnuo’er deposit, which will also provide insights into the mineralization processes in other skarn systems.

传统的流体包裹体研究方法（如显微测温、稳定同位素分析以及群体包裹体压碎-萃取成分分析等）难以精细测定成矿过程中不同阶段流体的成分和变化，在探讨矽卡岩型矿床流体演化和矿化机制等问题上存在较多局限。近年来，单个流体包裹体LA-ICP-MS原位成分分析技术发展成熟，成为研究成矿流体的最直接手段。内蒙古白音诺尔矽卡岩型铅锌矿床中辉石、闪锌矿、石英及方解石等热液矿物均发育流体包裹体，分别记录了成矿前、成矿过程和成矿后的流体信息，是研究矽卡岩型成矿流体系统演化的极佳对象。本申请拟在显微测温的基础上，对白音诺尔矿床中代表各热液演化阶段的流体包裹体分别进行LA-ICP-MS成分分析，系统地测定各阶段流体物质组成，查明流体来源，追溯流体压力、温度和成分（即P-T-x）随时间变化的演化过程，并揭示控制硫化物沉淀的因素。本研究将建立白音诺尔矿床的流体演化和矿化模型，为深入理解矽卡岩型矿床成矿过程提供有用资料。

矽卡岩型矿床是我国最重要的金属成矿类型之一，是Sn、W、Cu以及Zn-Pb等金属的重要成矿形式。我国东北大兴安岭南段地区广泛发育矽卡岩型多金属矿化，其中包括白音诺尔和浩布高等典型的矽卡岩型Zn-Pb矿床。尽管学者们对此类矿床已有大量相关研究，但对于其精细的成矿过程，目前尚不清晰。单个流体包裹体LA-ICP-MS成分分析技术是研究成矿流体最直接的方法，能精确阐释成矿流体的来源、元素的迁移和矿质沉淀过程。本项目选择内蒙古白音诺尔（及其邻区浩布高）矽卡岩型Zn-Pb矿床，开展了流体包裹体LA-ICP-MS成分研究。白音诺尔和浩布高矿床中的辉石、闪锌矿以及方解石等矿物均广泛发育流体包裹体，分别记录了金属成矿前、成矿过程及成矿后的流体信息。因此，对本项目对这些矿物中的原生流体包裹体开展了详细的成分研究，获得以下主要科学认识：（1）白音诺尔和浩布高矿床的成矿前、进化矽卡岩阶段的流体，为纯岩浆热液流体；而到了退化及硫化物沉淀阶段，有显著的大气降水混入；此外，在整个流体演化过程中，热液流体-碳酸盐地层发生了强烈的水岩反应。大气降水混合以及水岩反应是控制矿质沉淀的两个重要因素。（2）白音诺尔矿床的成矿前、成矿阶段的流体，是岩浆房不同阶段分别出溶流体各自演化的结果；而浩布高矿床的流体地球化学特征则显示出同一流体演化的结果。尽管二者均为矽卡岩Zn-Pb矿床，但是流体演化过程略有差别。（3）浩布高矿床尽管发育局部锡石和辉钼矿化，但是流体成分研究结果显示，其不太可能发育大规模的Sn或Mo矿体，因此可能不具有勘探价值。此外，作为对比和总结研究，本项目还对我国矽卡岩型矿床进行了综述，详细剖析了我国386个矽卡岩型矿床的地质特征和成矿规律。在项目实施过程中，在Economic Geology、SEG Special Publication和Mineralium Deposita等刊物上发表了相关的研究成果，并在国内外3次学术会议上就研究进展做了口头报告。在本项目支持下，有两名硕士研究生正开展相关研究工作。