内蒙古黄岗铁锡矿床位于大兴安岭南段黄岗梁-乌兰浩特锡铜铅锌多金属成矿带,是我国北方唯一一个铁锡共生的矿床,也是内蒙古第二大铁矿。本文在充分收集并总结前人研究成果的基础上,通过详细的野外地质调查、电子探针分析、主微量成分分析、放射性同位素年代学、Hf同位素示踪、稳定同位素地球化学、流体包裹体等方法和手段,主要研究了成矿岩体成因、构造背景及其与矿化的关系、成矿物质来源、成矿流体来源及矿床成因类型,建立了矿床成矿模型,取得了如下主要认识: 1、详细的野外地质调查发现,矿体主要赋存于钾长花岗岩与下二叠统大石寨组火山岩及黄岗梁组大理岩所形成的矽卡岩内,总体顺层分布,矿体与围岩的接触界线清楚,矿石矿物种类繁多,围岩蚀变普遍发育。矽卡岩分带明显。矿床的形成经历了三期七个阶段,主成矿期分为矽卡岩阶段、退化蚀变阶段、氧化物阶段、石英硫化物阶段和碳酸盐阶段,其中退化蚀变阶段、氧化物阶段和石英硫化物阶段为主成矿阶段。 2、成矿岩体岩石学和岩石地球化学研究结果表明:黄岗花岗岩体为典型的A型花岗岩。黄岗花岗岩体具有富硅(w(SiO2)=70.29~77.39%)、碱(ALK=8.35~10.08%),低铝(w(Al2O3)=11.33~15.92%),贫镁、铁、钙、锰、钛、磷的特征。岩体w(K2O)/w(Na2O)=1.06~10.53,里特曼指数σ为1~3.7,为高钾钙碱性系列和钾玄岩系列。岩体ΣREE较高,具有略右倾的稀土配分模式及强烈的铕负异常。富集高场强元素(Zr、Hf)和大离子亲石原素(如Rb、U),亏损Ba、Sr、P、Ti元素。 3、176Hf/177Hf比值分布于0.282889~0.282956间,εHf(t)值较稳定,为7.4~9.6,两阶段Hf模式年龄TDM2变化范围为586~717Ma,暗示本区新元古代时期曾发生一次重要的地壳增生事件,岩浆源区来自于起源于下地壳的新近底侵的镁铁质岩石的部分熔融。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年法获得与成矿有关的钾长花岗岩年龄为148.7±2Ma,为晚侏罗世岩体。结合矿床地质特征、岩石地球化学及成岩年龄,本文认为黄岗岩体形成于燕山期岩石圈构造体制大转折时期,即岩石圈由挤压向伸展过渡,并可能受到太平洋俯冲作用的影响。 4、根据野外地质产状将黄岗铁锡矿床磁铁矿可以分为四个世代,分别对应矽卡岩阶段、退化蚀变阶段、氧化物阶段及硫化物阶段。电子探针分析表明,黄岗矿床的磁铁矿可分为两组,即早期磁铁矿(第一、第二世代)和晚期磁铁矿(第三、第四世代)。早期磁铁矿Fe2O3含量低于理论值,晚期磁铁矿Fe2O3含量均高于理论值,反映了从第三世代开始成矿体系由封闭体系转变为开放体系,成矿环境由还原环境变为氧化环境。磁铁矿的主要成分在第三世代发生突然变化,早期磁铁矿全铁含量(TFe)与MgO和MnO的含量相关性不明显,而晚期磁铁矿的全铁含量(TFe)与MgO和MnO的含量均呈负相关,这些特征表明了可能在第三世代叠加了一次后期热液成矿作用。 5、黄岗铁锡矿床金属硫化物δ34SV-CDT值变分布范围为-9.5‰~+4.5‰,平均值为-1.10‰,δ34S峰值为-1‰~+1‰,表明硫同位素的均一化程度不高,硫主要来源于深源岩浆,同时混合了地壳中的硫。206Pb/204Pb值为18.252~18.344,207Pb/204Pb值为15.511~15.607,208Pb/204Pb值为38.071~38.388,与矿区内的钾长花岗岩钾长石铅同位素组成一致,位于钾长花岗岩铅同位素组成范围内,铅同位素构造判别图解也表明成矿作用与使铅同位素均一化的岩浆作用有关。综合矿区地质特征及前人的研究成果,认为黄岗铁锡矿床铁质主要来源于大石寨组火山岩,而锡则主要来源于钾长花岗岩,地层提供了部分成矿物质。 黄岗铁锡矿床包裹体类型复杂,主要有熔融包裹体、纯液相包裹体、富液相包裹体、富气相包裹体、含子矿物多相包裹体,其中以富液相包裹体为主。成矿早期以熔流包裹体和富液相包裹体为主,中期以富液相、富气相和含子矿物多相包裹体为主,到晚期则以富液相包裹体为主。从早到晚,均一温度峰值分别为550℃、322~403℃、440~500℃、(208~320℃,340~360℃)、220~240℃,盐度峰值为66.75wt.%、20~24wt.%、(5~10wt.%,20~25wt.%)、(15~20wt.%,35~40wt.%)、8~11wt.%。主成矿阶段均一温度集中于340~500℃,盐度集中在16~24wt%,密度集中在0.9~1.2g/cm3,总体上成矿流体属于高-中温、中盐度、中-高密度的H2O-NaCl±CaCl2(KCl)体系。氧化物阶段成矿温度明显升高、盐度明显降低,表明在本阶段内有后期高温、低盐度的残余岩浆热液加入了成矿作用。D-O同位素示踪表明,成矿流体主要为岩浆水,后期存在大气降水混合和后期岩浆热液叠加成矿作用。流体降温、后期岩浆热液的混合、体系开放致使减压沸腾和与大气降水的混合可能是矿质沉淀的主要原因。地质特征及上述研究也表明,矿化与钾长花岗岩密切相关。磁铁矿化学成分特征及成因类型研究认为早期磁铁矿成因类型矽卡岩型磁铁矿,而到后期逐渐转变为热液型磁铁矿。因此,结合这些特征认为黄岗铁锡矿床为复成因热液矿床,并建立了黄岗铁锡矿床的成矿模型。