内蒙古狼山-渣尔泰地区分布着东升庙、炭窑口、甲升盘和获各琦等一系列多金属硫化物矿床，是世界上著名的元古宙多金属硫化物成矿带。这些硫化物矿床长期以来被认为都属于华北克拉通北缘元古宙裂谷环境下的热液喷流-沉积（SEDEX）成矿系统，传统被划分为南矿带（以炭窑口、东升庙、甲升盘等矿床为代表）和北矿带（以获各琦矿床为代表）。中国地质科学院地质研究所朱祥坤研究员课题组通过多年研究，发现这些矿床并非都是形成于元古宙裂谷环境下的SEDEX成矿系统：北矿带的获各琦矿床的形成与中三叠的构造-岩浆热事件有关，是典型的热液矿床；南矿带的三个典型矿床主体都属于元古宙SEDEX成矿系统，其中狼山地区的炭窑口和东升庙形成于同一个次级盆地, 渣尔泰地区甲升盘矿床形成于相似的构造背景，但混入了更多壳源物质。
铅（Pb）同位素地球化学为该研究的主要手段。长期以来Pb同位素广泛地被应用于追溯成矿物质来源，是矿床学研究中一项重要的示踪技术手段。考虑到各类硫化物U/Pb和Th/Pb比值一般较低，它们的Pb同位素研究对于解决不同硫化物矿床及其不同类型矿化的成因关系具有重要的应用价值。作为矿床主体，层控/层状矿体中的块状矿石是本次调查的主要研究对象。其中位于南带的层状硫化物矿床（炭窑口、东升庙和甲升盘）总体上相对富集非放射性成因铅（206Pb/204Pb=14.9~16.5）, 主体属于元古宙同生或近同生成矿系统（SEDEX矿化）的产物。而位于北带的获各琦矿床未见古老矿石铅（206Pb/204Pb＜17.00）的报道，明显更富集放射性成因铅（206Pb/204Pb=17.0~18.0），与前人报道的中三叠世角闪辉长岩（~240 Ma）的普通Pb及阿拉善地区显生宙珠拉扎嘎金矿的矿石Pb同位素组成类似。这些特征指示狼山北带硫化物矿床与南带典型矿床属于不同的成矿系统，即不属于元古宙裂谷环境下的SEDEX成矿系统。
另外，炭窑口-东升庙矿床的脉状矿石Pb同位素组成与块状矿石有明显重合，同时脉状矿石放射性铅部分又与围岩中的成岩黄铁矿的Pb同位素组成一致，表明脉状矿石是后期区域变质作用过程元古宙矿石铅和围岩中的演化铅混合的产物。同时因与矿区周边海西期钾长石的普通Pb同位素组成差别较大，也排除了岩浆叠加成因。前人报道的甲升盘矿床的脉状矿石与块状矿石Pb同位素差别较大，其中脉状矿石铅与海西期花岗岩普通Pb同位素组成一致，指示脉状矿石属后期岩浆热液叠加成因。
图 狼山-渣尔泰成矿带典型硫化物矿床铅同位素组成特征
该研究以Pb同位素为主要研究手段重塑了对狼山-渣尔泰成矿带区域成矿作用的基本认识，对于厘清这一世界典型元古宙铅锌成矿带不同矿床的成因关系提供了依据, 同时也对该地区区域勘察找矿具有指导意义。上述研究由中国地质科学院地质研究所朱祥坤研究员主持展开，受国家自然科学基金项目（41803025、41873027）、地质调查项目（DD20190002）及中国博士后科学基金(2018M641433)等联合资助。相关研究成果发表在期刊《Precambrian Research》和《Journal of Asian Earth Sciences》：
Zhaofu Gao, Xiangkun Zhu,*, Yuan He, Zilong Zhou, Kan Zhang, Jian Sun, Jianxiong Ma, Zhaohua Luo, Chao Tang, 2018. Lead isotope constraints on the genetic relationships among different ore types in the Dongshengmiao deposit, northern China. Precambrian Research, 317: 230-240.
https://doi.org/10.1016/j.precamres.2018.09.002
Zhaofu Gao, Xiangkun Zhu,*, Chuang Bao, Jianxiong Ma, Jian Sun, 2019. Constraints of lead isotopes on regional metallogeny of sediment-hosted sulfide deposits in the Langshan-Zhaertai ore belt, northern China. Journal of Asian Earth Sciences 184 (2019) 103973.
https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2019.103973
