中硫型浅成低温热液矿床（简称中硫型矿床，intermediate-sulfidation epithermal deposits）与高硫型和低硫型浅成低温热液矿床共同组成了浅成低温热液矿床大家族。该家族贡献了全球17%的Ag、13%的Au以及相当规模的贱金属。这三类矿床以发育代表不同硫化状态的原生硫化物组合相区别，其中中硫型矿床以发育贫铁闪锌矿、方铅矿、黝铜矿-砷黝铜矿、黄铜矿（富Au系列）及辉银矿或螺状硫银矿（富Ag系列）为特征。中硫型矿床可独立产出，也可与斑岩Cu±Au±Mo或斑岩Mo或斑岩Sn矿共生。中硫型矿床中的大多数金属和硫都是岩浆成因，尽管在后期可能有不同比例大气降水的加入。世界上最大的银矿床——玻利维亚的Cerro Rico de Potosi（Ag: 165,600 t, Sn: 2.9 Mt）以及亚洲最大的银矿——内蒙古双尖子山（Ag: 21,665 t），以及多个位于墨西哥的世界级银矿床均属中硫型矿床。此外，中硫型矿床的Au储量也可高达500 t。与高硫型和低硫型矿床相比，中硫型矿床的勘探潜力被严重低估。近年来，由于中硫型矿床本身具有重要的经济价值且可作为深部潜在斑岩矿床的找矿标志，因此矿床学家和矿业公司对该类矿床的兴趣与日俱增。
王乐、秦克章等（Wang et al., 2019，OGR）基于大地构造背景和相关应力状态将中硫型矿床划分为两类（相关报道见《中硫型浅成低温热液矿床评述与新的分类方案》），即 NC 型（形成于中性-挤压应力下的火山弧）和E型（形成于伸展的弧内、碰撞后造山带和弧后等环境）。NC型中硫型矿床通常富Au（Ag/Au <60），有时与斑岩Cu矿床共生，而E型矿床通常富Ag（Ag/Au >60），可与斑岩Mo矿床或低硫型矿床共生。前人统计分析表明富Au浅成低温矿床的流体盐度比富Ag或富贱金属浅成低温矿床更低。另有学者对世界级Fresnillo中硫型Ag-Pb-Zn矿床（墨西哥）的流体包裹体原位成分分析以及地球化学模拟研究进一步支持高盐度流体与富Ag-Pb-Zn和高Ag/Au比值的浅成低温矿床有关。然而，对于控制中硫型矿床Ag/Au比值（富Au或富Ag）的岩浆因素并不清楚。
基于上述问题，中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变重点实验室矿产资源学科中心王乐副研究员、秦克章研究员、回凯旋博士后、曹明坚研究员、单鹏飞博士生、李光明副研究员与日内瓦大学Massimo Chiaradia高级讲师、防灾科技学院李真真副教授、中国科学院大学宋国学副教授、中国地质科学院矿产资源研究所庞绪勇助理研究员合作，选择位于我国东北的两类四个典型的中硫型矿床（2个富Ag的E型：①白音查干Sn-Ag-Zn-Pb矿床，Ag/Au = ~966和②双尖子山Ag-Pb-Zn ± Sn矿床，Ag/Au = ~1285；2个富Au的NC型：③闹枝Au矿床，Ag/Au = 5.3，和④争光Au-Zn矿床，Ag/Au = 2.9；图1）开展对比研究。选择这四个矿床的原因是它们的研究程度相对较高，且显示出与斑岩体或斑岩岩脉紧密的时空和成因联系。研究团队开展了全岩Fe2+/Fe3+分析、锆石U-Pb测年、锆石原位微量元素和Lu-Hf 同位素分析、以及磷灰石原位主微量及 Sr-Nd同位素分析，并与已发表的相关矿床的放射性测年和全岩地球化学数据相结合，从岩浆分异程度（定量指标：岩体SiO2含量、Mg#、Rb/Sr）、氧逸度（定量指标：全岩Fe2O3/FeO和锆石Ti-Ce-U氧逸度计）、挥发分含量（定量指标：磷灰石-熔体F-Cl-S含量）和岩浆来源（定量指标：磷灰石Sr-Nd锆石Hf 同位素组成）来评估这几个岩浆参数如何控制两种中硫型矿床的形成，并尝试揭示影响中硫型矿床富Au和富Ag最主要的岩浆因素。
图1 四个中硫型矿床所处的大地构造位置和平面地质图。A.中亚造山带构造地质简图。B.中国东北地质图，标出了四个矿床的位置。C.白音查干，D.双尖子山，E.闹枝和F.争光平面地质图。C-F显示了斑岩的大致采样位置（黄色圆圈，蓝色样品编号，均为投影到地表）
他们得出的主要认识和结论包括：
（1）四个中硫型矿床的成矿斑岩均属于钙碱性或高钾钙碱性花岗岩类。
（2）富Au的中硫型矿床（闹枝和争光）的成矿岩浆具有中度分异（全岩SiO2（干）= ~60–70 wt.%）、氧化（ΔFMQ =0.5-1.5；图2）、富Cl（岩浆Cl > ~700 ppm；图3）、富水（全岩V/Sc >9）且具有高压分异信号（磷灰石和锆石Eu/Eu*>0.2；图4）、以新生亏损岩浆为主（地幔组分>75%），属于I型磁铁矿系列花岗岩类。
图2 四个中硫型矿床的成矿岩浆氧逸度对比。A图顶部数值和图中“×”代表各矿床均值。BYCG=白音查干，SJZS=双尖子山，NZ=闹枝，ZG=争光。闹枝缺失Fe2O3/FeO数据
图3 磷灰石 F-Cl-SO3含量和计算的平衡熔体的 F-Cl-S 含量的直方图。虚线和数字代表三个矿床磷灰石和熔体中挥发分的中值。SJZS=双尖子山，NZ=闹枝，ZG=争光。白音查干不发育磷灰石
图4 文中四个中硫型矿床的全岩、磷灰石和锆石的微量元素地球化学特征。BYCG=白音查干，SJZS=双尖子山，NZ=闹枝，ZG=争光
（3）相比之下, 富Ag中硫型矿床（白音查干和双尖子山）的成矿岩浆分异程度较高（全岩SiO2（干）>70 wt.%）, 低氧逸度（ΔFMQ <~0.5；图2），富F（岩浆F > ~1,250 ppm，高F含量可以降低固相线并将结晶分异延伸到更低的温度, 导致残余熔体中银显著富集；图3），贫水（全岩V/Sc <9）, 显示低压分异特征（磷灰石和锆石Eu/Eu* < 0.2；图4）, 新生岩浆略少（地幔组分 = ~65%-95%），属于A型钛铁矿系列花岗岩类。
（4）富Au中硫型矿床的成矿岩浆起源于俯冲交代地幔楔的部分熔融，形成于中性-挤压的火山弧中。有时在同一矿区除了发育富Au的NC型中硫型矿床外，还可以形成斑岩Cu ± Au和高硫型Au矿床（图5A、图5B）。而富Ag中硫型矿床的成矿岩浆可能来自软流圈地幔上涌引发新生地壳部分熔融并经历长时间结晶分异，在岩浆上升过程中伴有不同程度的陆壳混染，对应于早期弧增生地体（古亚洲洋构造体制）上叠加新一期的俯冲弧后伸展作用（古太平洋构造体制）。该类A型花岗岩除可形成富Ag的E型中硫型矿床外，深部还可能发育斑岩Sn ± Mo矿化（图5A、图5C）。
（5）总体来看，中性挤压的厚岩浆弧中具有中等分异程度、高Cl-H2O和略高氧逸度的岩浆有利于形成富Au的NC型中硫型矿床，而增生造山带减薄、伸展的弧后环境中具有高分异程度、低氧逸度、贫水和富F的岩浆有利于形成富Ag的E型中硫型矿床。该研究为在古老增生造山带叠加后期弧后伸展构造环境中寻找富Ag中硫型矿床和斑岩Sn±Mo矿床提供了方向，同时为已知浅部中硫型矿床类型，在深部寻找特定斑岩矿化（体）提供了理论框架。
图5 中国东北富金、富银中硫型矿床构造岩浆成矿理论模型
值得注意的是，由于该研究的矿床数量较少，且矿床分布仅限于中国，未来还需对其他地区具有不同Ag/Au比值的中硫型矿床进行类似的成矿岩浆属性研究，从而进一步验证或完善该文提出的模型。
研究成果发表于国际学术期刊Economic Geology（王乐*，Massimo Chiaradia，秦克章*，回凯旋，李真真，曹明坚，宋国学，庞绪勇，单鹏飞，李光明. Magmatic controls on Au-and Ag-rich intermediate-sulfidation epithermal deposits from northeast China[J]. Economic Geology, 2024, 119(8): 1913-1936. DOI: 10.5382/econgeo.5118.）。研究受国家自然科学基金委（42202085, 42272105, 42122013）、国家重点研发计划“深地资源勘查开采”重点专项（2017YFC0601306）, 中国博士后科学基金（2020M680666, 2021T140660）和国家留学基金委（202104910161）项目共同资助。
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美编 | 陈永焱
校对 | 刘强
