岩石圈构造与岩浆分异作用对大兴安岭巨型银金属成矿带的控制作用

《Earth-Science Reviews》：Lithospheric structural and magmatic fractionation controls on the giant Ag metallogenic belt in the Great Xing'an Range

　　

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  大型银矿床主要分布于大兴安岭地区的年轻同位素域中。
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  古缝合带和主要断层是大型银矿床的分布关键。
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  岩浆分异在银元素富集过程中起重要作用。

引言

银具有广泛的应用，在电子、绿色能源和催化领域需求日益增长（例如，Nassar等人，2025年）。岩浆热液型银多金属矿床是银以及铟（In）、锡（Sn）和镉（Cd）等关键金属的重要来源（例如，Hui等人，2021年；Rottier等人，2016年；Sillitoe等人，1998年；Simmons等人，2005年）。大多数大型、高品位的银多金属矿床形成于金属成矿带中，并且局限于地壳相对较厚的区域（Graybeal和Vikre，2010年）。然而，岩石圈结构与银矿成矿带之间的具体关系仍不明确。

岩石圈结构对岩浆热液矿床（包括铜（Cu）、金（Au）、锡（Sn）、钨（W）和稀土元素（REE）矿床）的形成和分布有显著影响（Champion和Huston，2016年；Hou等人，2023年；McCuaig和Hronsky，2014年；Mole等人，2015年，2022年）。岩石圈结构可以通过其成分和结构来描述：（1）成分结构，通过元素和同位素分布推断（例如，Mole等人，2015年；Wang等人，2023b年；Smithies等人，2023年），影响矿床的性质。例如，斑岩型铜金矿床倾向于形成于年轻的地壳区域（例如，Hou等人，2015年；Liu等人，2025年；Wu等人，2022年），而钨、锡和稀土元素矿床则更常与古老的地壳区域相关（Zhang等人，2023年）；（2）结构结构，通过地表地质制图和深部地球物理勘探确定（例如，Farías等人，2010年；Lu等人，2025年），控制着矿床群的空间分布。例如， arc-oblique断层与arc-parallel断层的交点决定了斑岩型铜矿床群的分布（Farrar等人，2023年；Piquer等人，2021年；Sillitoe和Perelló，2024年），而基底缝合带与叠加的弧状断层及交叉断层的交点控制着与侵入作用相关的热液金矿床群（Wiemer等人，2022年）。以往的研究通常将富银矿床和贫银铅锌矿床（Pb-Zn矿床）归为一类，这可能掩盖了银富集的控制因素。因此，需要重点研究富银矿床。

自2010年以来，位于中亚造山带东部的大兴安岭金属成矿带（GXMB）成为中国最大的银矿化区域，银资源总量超过7万吨（表1）。该区域的银矿床品位高、规模大（表1），由岩浆主导的流体形成的多金属（银-铅-锌-锡/钼（Ag-Pb-Zn-Sn/Mo）矿脉构成，如白音查干Sn-Ag-Pb-Zn、双尖子山Ag-Pb-Zn-(Sn)和嘉乌拉-查干布拉根Ag-Pb-Zn-(Mo)矿床（例如，Han等人，2022年；Qin等人，2025年；Yang等人，2022年；Zhang等人，2019年）。在本研究中，平均银品位超过80–100克/吨且银储量超过1000吨的矿床被归类为银-铅-锌矿床（Ag-Pb-Zn矿床），而品位和储量较低的矿床则被归类为铅锌银矿床（Pb-Zn-Ag矿床或Pb-Zn矿床）。在中亚造山带（包括大兴安岭地区）进行的不同尺度钕（Nd）和铪（Hf）同位素研究，为大规模、长期存在的构造演化和相关的斑岩型铜钼矿化提供了重要见解（Guo等人，2010年；Huang等人，2024年；Liu等人，2025年；Wang等人，2023a年；Wu等人，2022年；Yang等人，2017年；Yuan等人，2024年）。然而，GXMB中银矿化的持续时间较短（1.45–1.2亿年）和空间分布有限的特点，要求在空间分辨率和时间分辨率之间取得适当平衡，并保证足够的采样密度。在本研究中，我们汇总了先前发表的和新获取的中生代（2.05–1.0亿年）岩石全岩地球化学和钕同位素数据，以及锆石铪同位素数据，以定义GXMB的成分结构。这种绘制，结合缝合带和区域断层的分布，表明银矿床主要位于年轻地壳域以及古缝合带或区域断层沿线。此外，对与银矿化相关的酸性火成岩的全岩地球化学、全岩锶（Sr）和钕（Nd）同位素以及锆石铪同位素数据的深入分析表明，高度的岩浆分异在GXMB的银富集过程中发挥了重要作用。

节段片段

地质背景

大兴安岭金属成矿带（GXMB）位于中亚造山带的东部（图1a），这是最大的显生代增生造山带之一（例如，Liu等人，2017年；Xiao等人，2015年）。GXMB记录了三个微大陆块——厄尔古纳（Erguna）、兴安（Xing’an）和松辽（Songliao）块在古生代从西北向东南方向的合并过程，这些块最终在二叠纪末期与华北克拉通合并（图1a，Liu等人，2021年；Zhou等人

全岩和锆石地球化学分析

GXMB中十三个主要银矿床的全岩地球化学和锆石铪同位素数据来自已发表的研究（表S1-S2）。此外，我们对嘉乌拉-查干布拉根Ag-Pb-Zn-(Mo)矿田的早白垩世（1.42亿年）石英正长斑岩进行了新的分析，包括：（1）全岩主要元素（XRF，Rigaku Primus II）和微量元素（ICP-MS，Agilent 7700e）；（2）通过AG50W纯化的全岩锶（Sr）和钕（Nd）同位素

全岩主要元素和微量元素

本研究选取了GXMB中的十三个大型岩浆热液型银矿床（表1）。这些矿床与中生代酸性火成岩在时间和空间上有关。这些岩石被归类为弱过铝质石英正长岩和花岗岩，属于高钾钙碱性系列（图2a-c）。Na₂O?+?K₂O含量最低（< 4 wt%）的样本来自白音查干矿床，并显示出蚀变迹象（图2a）。对于所有分析的岩石，

GXMB的成分地壳结构

年轻地壳的特征是正的ε_Nd(t)值（> 0）和年轻的二阶段耗尽地幔模型年龄（例如，T_DM2?Nd(t)?>?0；T_DM2?

结论

对大兴安岭金属成矿带（GXMB）中生代中等酸性火成岩的同位素分析表明，约70%的地壳是年轻的，其特征是ε_Nd(t)?>?0和ε_Hf(t)?>?+4.5。银矿床主要分布在更年轻的地壳域中，这些区域的ε_Nd(t)?>?+1.5和ε_Hf(t)?>?+6.5，仅占测绘区域的30%–40%。此外，古缝合带和区域构造交点对银矿床的分布有显著影响

Wang, 2019

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所报告工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了以下项目的支持：国家自然科学基金青年科学基金（项目编号：42402082）、深地探测和矿产资源勘探-国家科技重大项目（项目编号：2024ZD1001503）、深地勘探重大专项（项目编号：2025ZD1008701）、国家重点研发计划（项目编号：2017YFC0601306）、国家自然科学基金（项目编号：42272105、42572104）、中国博士后科学基金（项目编号：2024M763239）。我们

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