王寿成, 杨建功, 刘军, 蔡厚安, 汪树栋, 蒋加燥

有色金属矿产地质调查中心,
北京 100012

摘 要

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双尖子山银铅锌矿床位于大兴安岭南段,银资源储量达到超大型规模,是我国目前查明的最大银矿床。矿体主要赋存于兴隆山断裂构造带中的二叠系中统大石寨组上段板岩及变质粉砂岩中,含矿岩石具有全岩矿化的特征,构成了一条总体呈北西向展布、向南西陡倾斜的巨大的银铅锌矿化体。矿化体内部有北西向矿体群与北东向矿体,二者构成不对等的格子状矿体群,其中北西向矿体数量多且规模大、呈密集的近平行带状展布,一般呈似层状、脉状,
连续性好; 北东向矿体数量少且规模一般较小、矿体呈稀疏的近平行状展布,一般呈透镜状断续产出,连续性较差。矿石工业类型属于原生银铅锌矿石。矿床为构造裂隙充填型中低温热液脉状银铅锌矿床。

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关键词 银铅锌矿 地质特征 双尖子山 内蒙古

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杨建功等参加了 2017
年 7 月提交的《内蒙古自治区巴林左旗双尖子山矿区银铅锌矿生产勘探报告》编制工作,该报告全面总结了双尖子山银铅锌矿床
2010 年以来的最新找矿勘查成果,并通过了内蒙古自治区国土资源厅评审备案。截至 2017 年 3月 31 日,矿
区 采 矿 权 范 围 内 累 计 查 明 ( 121b) + ( 122b) +( 333) 主、共生资源储量总矿石量
1. 6122 亿 t,金属量银 15 474 t、铅 392 237 t、锌 152 3041 t,伴生银 3128 t、铅 469 222 t、锌 392 316 t。其中主矿产银达到超大型规模,共生锌达到大型规模、共生铅接近大型规模,是我国目前查明的最大银矿床。本文根据该报告的有关内容撰写,是该报告编制者和野外工作者的集体成果。

1 区域地质背景

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双尖子山矿区位于大兴安岭南段,处于内蒙古中部地槽褶皱系、苏尼特右旗晚华力西地槽褶皱带、哲斯—林西复向斜的南东翼。区域地层主要有上古生界二叠系下统寿山沟组、二叠系中统大石寨组、哲斯组、二叠系上统林西组,侏罗系中统新民组、侏罗系上统满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组及第四系。该区在早—中二叠世为地槽区浅海相沉积,晚二叠世基本抬升成陆相结束了地槽型沉积; 晚华力西期构造运动形成了二叠系北东向褶皱基底,印支期构造—岩浆岩带开始形成,早中生代的持续隆升致三叠纪大部分地段处于剥蚀状态。燕山期强烈的构造运动,在大兴安岭形成了燕山期为主的北东向构造形迹及岩浆岩带,使侏罗纪的岩相建造盆地展布受燕山期构造控制,呈北东向断陷盆地分布。区域内燕山早期岩浆活动频繁、岩浆岩发育,各侵入岩体呈不规则环状分布,由边部至中部为燕山早期第一次侵入的花岗闪长岩、第二次侵入的花岗岩、第三次侵入的斑状花岗岩,岩浆侵入时代为晚侏罗世。区域内脉岩主要受断裂构造控制,多呈北东向展布,具有成群成带分布特点,岩体岩性以花岗斑岩、流纹斑岩、闪长玢岩为主。

2 矿区地质

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2.1 地层

矿区中部广泛分布二叠系中统大石寨组,西部被侏罗系上统满克头鄂博组裂隙式火山喷发岩石覆盖,东部被侏罗系中统新民组、侏罗系上统满克头鄂博组以分散盆地沉积岩石覆盖,
第四系全新统沿沟谷及坡地分布。根据矿化集中程度矿区有两个矿段: 双尖山矿段(
西矿段) 和兴隆山矿段( 东矿段) 。矿区地层总体呈北东向展布, 倾向南东或北西,单斜构造。在兴隆山矿段的矿化集中区,由于断裂变形作用, 大石寨组地层产状变化较大,地表地层总体走向北西,倾向北东,倾角
50° ~ 76°; 深部地层总体走向北西,倾向南西,倾角 55° ~ 65°。上覆的侏罗系与下伏的大石寨组为角度不整合接触( 图 1) 。

大石寨组下段主要为蚀变安山岩, 夹安山质凝灰岩、粉砂质泥质板岩,是双尖山矿段的主要赋矿地层。大石寨组上段主要为泥质板岩、粉砂质板岩、变质粉砂岩,岩石普遍遭受动力变质作用,节理裂隙发育呈碎裂状,出现石英细脉、碳酸盐细脉,是兴隆山矿段的主要赋矿岩石。新民组下段主要为砂砾岩、细砂岩、粉砂岩夹炭质泥岩、角砾晶屑凝灰岩、角砾岩,
在兴隆山矿段南东部该段岩石中有少量矿体产出。新民组上段主要为流纹质凝灰角砾岩、流纹质含角砾岩屑晶屑凝灰岩。满克头鄂博组主要以凝灰质砂岩、流纹质角砾凝灰岩为主,夹细粒杂砂岩。

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图 1 双尖子山矿区地质简图

1—第四系; 2—侏罗系火山—沉积岩; 3—二叠系泥质板岩、粉砂质板岩、变质粉砂岩、蚀变安山岩等;4—燕山早期花岗岩

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2.2 构造

矿区的构造主要表现为兴隆山断裂构造带与小断层。小断层按走向可归并为两组: 一组为北西向断层( 包括北北西向和北西西向) , 主要为张扭性;另一组为北东向断层(
包括北北东向和北东东向) ,主要为压扭性。小断层对矿体没有明显的破坏作用。

兴隆山矿段是矿区的构造应力集中区,在兴隆山矿段大石寨组地层中形成了兴隆山断裂构造带,总体呈北西向展布,向南西倾斜,长度约 5600 m, 宽度约 1100 m,控制了兴隆山矿段的矿化边界和矿体的产出。该断裂构造带表现为北西向断裂带与北东向断裂破碎带交织产出,二者呈网格状展布,是两期构造形成的产物( 前者早于后者) ,其中北西向断裂构成矿区最主要的控矿断裂带。

兴隆山断裂构造带中的北西向断裂带走 向300° ~ 310°,倾向南西、局部北东,倾角 50° ~ 76°,近平行带状展布,构成兴隆山断裂构造带的主体。西部被侏罗系上统满克头鄂博组呈角度不整合覆盖,东部被中侏罗统新民组呈角度不整合覆盖。该断裂带主要表现为密集的节理、裂隙、岩石的碎裂和破碎,角砾呈棱角状及次棱角状,断层特征不明显。北西向断裂带具有张扭性质,且以张性为主,是兴隆山矿段最主要的容矿控矿构造,控制了该矿段北西向矿体的产出。

兴隆山断裂构造带中的北东向断裂破碎带走向30° ~ 50°, 倾向北西,倾角 50°
~ 60°,近平行状稀疏分布; 该组断裂破碎带内岩石破碎,构造角砾略具定向排列,显示压扭性特征,且以压性为主; 断裂破碎带上、下盘错位不明显,一般仅 0. 1 ~ 2 m( 图 2) ,很少大于 5 m。北东向断裂破碎带具有银铅锌矿化,常见银铅锌矿体呈透镜状断续产出,是兴隆山矿段北东向矿体的主要容矿控矿构造。

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图 2 双尖子山矿区北东向断裂引起北西向矿脉微小错位

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2.3 岩浆岩

矿区内未见较大的岩浆岩岩体出露,仅有脉岩分布,岩性有闪长玢岩、花岗岩、花岗斑岩、流纹斑岩、石英脉等。

2.4 围岩蚀变

矿体围岩蚀变主要有硅化、绿泥石化、黄铁矿化、碳酸盐化, 次为绢云母化、高岭土化等。其中硅化、黄铁矿化与银铅锌成矿作用关系密切。

2.5 激电异常特征

矿区银铅锌矿石及近矿围岩具有较高的极化率,最高值可达 61. 71%, 矿体与围岩具有明显的差异,一般均能引起比较明显的极化率异常。矿区只有致密块状矿石及其构成的矿体具有明显的低阻反映,浸染状矿石及其构成的矿体电阻率与围岩无明显的差异。总体上看,矿区不同岩、矿石之间存在较为明显的电性差异,即矿体具有中低阻高极化或中高阻高极化的电性特征

3 矿体地质

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3.1 矿体特征

矿区的矿体主要分布在兴隆山矿段,双尖山矿段仅有少量矿体分布。在矿区采矿权范围内共圈定280 条矿体,其中兴隆山矿段 276 条, 双尖山矿段 4条。按矿体形体规模划分,大型矿体 39 条( 全部在兴隆山矿段) 、中型矿体 33
条( 兴隆山矿段 32 条、双尖山矿段 1 条) 、小型矿体 208 条。矿体呈似层状、脉状及透镜状产出( 图 3) 。

3.1.1 兴隆山矿段

矿体主要赋存于兴隆山断裂构造带中的二叠系中统大石寨组上段泥质板岩、粉砂质板岩及变质粉砂岩中,在该矿段南东部的侏罗系中统新民组下段角砾晶屑凝灰岩中也有少量矿体产出。

兴隆山断裂构造带中的大石寨组上段岩石具有全岩矿化的特征,根据工程控制情况,在长约 2100 m、宽约 680 m、延深约 983 m 范围内,构成了一条总体呈北西向展布、向南西陡倾斜的巨大的银铅锌矿化体。根据分析结果,该矿化体含铅 0 ~ 25. 4%、平均 0. 20%,含锌 0 ~ 25. 70%、平均 0. 48%, 含银 0 ~ 2487.
00×10-6、平均 31. 22×10-6。矿化体内部的含矿性不均匀,形成了密集分布的矿体群,这主要与断裂构造带中节理裂隙的密集程度或岩石破碎强度有关。在节理裂隙密集地段或岩石破碎强烈地段,由于含矿热液充填交代充分往往形成工业矿体; 在节理裂隙密集地段或岩石比较破碎地段,由于含矿热液充填交代欠充分往往形成低品位矿体; 在节理裂隙稀疏地段或岩石相对完整地段,由于含矿热液充填交代微弱往往形成矿化体甚至不含矿。矿体的规模和厚度则与密集的节理裂隙带和破碎带的连续性和厚度密切相关,
即容矿空间越连续、越大则矿体的规模和厚度越大。

兴隆山矿段有北西走向( 北西向—北北西—北西向) 、南西倾向和北东走向、北西倾向的两组矿体,
分别受北西向断裂蚀变带和北东向断裂破碎带控制。近平行带状展布的北西向矿体群与北东向矿体构成不对等的格子状矿体群, 即北西向矿体群的矿体数量多且规模大、呈密集的近平行带状展布,矿体一般呈似层状、脉状, 连续性好; 北东向矿体数量少且规模一般较小、呈稀疏的近平行状展布,矿体一般呈透镜状断续产出,连续性较差。总体来看,兴隆山矿段以北西走向、南西陡倾斜的矿体为主,以北东走向、北西倾向的矿体为次。这也与控矿容矿的北西向断裂带为张扭性、北东向断裂破碎带为压扭性有一定的关系,即张扭性断裂带容矿空间大,压扭性断裂破碎带容矿空间相对较小。

3. 1. 2 双尖山矿段

矿体主要赋存于二叠系中统大石寨组下段安山质凝灰岩及角砾凝灰岩、蚀变安山岩、泥质板岩中。矿体主要受北东向断裂构造控制,主要矿体走向北东、向南东陡倾斜。

3. 2 矿石特征

3. 2. 1 矿石物质成分

矿石的金属矿物主要为黄铁矿( 白铁矿) 、闪锌矿、方铅矿, 含量约 10. 15%; 其次为自然银、辉银矿( 螺硫银矿) 、硫银锡矿、辉硒银矿、深红银矿、硫锑铜银矿等含银金属矿物, 含量约 0. 02%; 偶见磁铁矿、毒砂及微量磁黄铁矿、辉砷钴矿、锡石等,含量约0. 63%。脉石矿物主要有石英、绿泥石、白云母,含量约 83. 16%; 其次有方解石、菱铁矿、菱锰矿、磷灰石、金红石,含量约
5. 24%,偶见长石、榍石、尖晶石、锆石、独居石等,含量约 0. 80%(
表 1) 。

矿石中主要有用组分为 Ag、Pb、Zn。矿区采矿权范围 内 累 计 查 明 主、共 生 矿 产 平 均
品 位 Ag 138. 98×10-6、Pb 1. 03%、Zn 1. 46%; 伴生矿产平均品位 Ag 63. 06×10-6、Pb 0. 43%、Zn 0. 80%; 主、共、伴 生 矿 产 综 合 平
均 品 位 Ag 115. 38 × 10-6、Pb0. 53%、Zn 1. 19%。矿区 8 件矿石化学全分析平均结果 为 SiO2 72. 49%、Al2 O3 7. 14%、CaO 2.
74%、Fe2O3 2. 64%、K2 O 1. 68%、MgO 1. 62%、S 1. 43%( 表 2) 。矿区 81
件组合分析样品平均含量为 Cu0. 033%、Au < 0. 03 × 10-6、S 2. 30%、Sn < 0. 03%、Cd0. 0048%、Ge 0. 0009%、Mn 0. 2337%、TFe 7. 65%、As 0. 066%、Sb 0. 0037%,表明矿石中其他有用组分含量低,达不到综合利用要求,有害组分砷、锑含量很低。

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图 3 双尖子山矿区
00 勘查线剖面图

表 1 双尖子山矿区矿石的矿物成分及含量

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表 2 双尖子山矿区矿石化学全分析结果

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3. 2. 2 矿石结构

矿石主要呈自形—半自形、他形粒状、包含和固溶体分离、残余包含及压碎等结构。

( 1) 自形—半自形结构: 由沉淀和结晶作用形成,
主要表现为方铅矿、黄铁矿、闪锌矿及自然银等金属矿物常呈自形—半自形晶形态或星点状、乳滴状分布于矿石中。

( 2) 他形粒状结构: 由沉淀作用形成, 主要表现为黄铁矿、闪锌矿、银矿物以他形粒状和不规则状分布在矿石中。

( 3) 交代残余结构: 由交代作用形成残余结构、镶边结构、文象结构等,
主要表现为方铅矿、辉银矿及黄铜矿沿闪锌矿的裂隙充填交代, 以及硫锑铜银矿、黄铁矿沿闪锌矿的裂隙或者边部交代形成的残余结构、镶边结构、文象结构等。

( 4) 包含结构和固溶体分离结构: 主要表现为矿石中辉银矿、辉硒银矿、硫银锡矿、硫锑银矿、方铅矿以包裹体的形式嵌布在闪锌矿中; 辉硒银矿、硫银锡矿、深红银矿以包裹体的形式嵌布在方铅矿中,多数包裹体的粒度比较细;
黄铜矿及黄铁矿以细粒包裹体形式嵌布在闪锌矿中。

( 5) 压碎结构: 矿石中见有粗粒黄铁矿在受到应力作用后, 产生不等粒定向碎裂,
形成金属矿物的压碎结构。

3. 2. 3 矿石构造

矿石主要呈浸染状、斑杂状、条带状、脉状构造,其次为块状、致密块状等构造。

( 1) 浸染状构造: 黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等金属矿物呈浸染状、稀疏浸染状或星点状分布在脉石矿物中,
金属矿物含量小于 10%。

( 2) 斑杂状构造: 黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等金属矿物呈大小不等的不规则状集合体,
杂乱的分布在脉石矿物中。

( 3) 条带状构造: 黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等金属矿物相对集中呈条带状分布在脉石矿物中,
与脉石矿物相间排列构成条带状构造。

( 4) 脉状构造: 黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等金属矿物沿节理、裂隙分布形成长短不等的脉状构造。

( 5) 块状、致密块状构造: 矿石中的矿物定向分布不明显, 黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等金属矿物在矿石中密集分布或呈大团块状集合体存在,
含量达55% ~ 70%。

3. 2. 4 主要有用组分的赋存状态

银主要赋存于硫锑铜银矿、自然银、辉银矿( 螺硫银矿) 、硫银锡矿、深红银矿、辉硒银矿等含银矿物中。根据 45 件物相分析结果, 银以硫化银为主,其分布率占银的 94. 95%,自然银仅占
5. 05%; 在包裹银中以方铅矿包裹银为主, 分布率占包裹银的78.
36%,其次是闪锌矿包裹银占 18. 69%、黄铁矿包裹银占 2. 51%, 硅酸盐包裹银仅占 0. 45%。说明含银矿物以硫化银矿物为主,
绝大部分含银矿物与方铅矿及闪锌矿紧密共生,分布率占 97. 05%。

吴冠斌等( 2014) 认为该矿床银矿物的赋存状态主要有
3 种形式: ( 1) 无规则状集中在方铅矿边部,乳滴状杂乱发布于方铅矿内部,二者合计占银矿物总量的 50%; ( 2) 以类质同象形式赋存于方铅矿中,约占银总量的 5%左右; ( 3) 以独立银矿物嵌布在石英颗粒间隙或包裹于石英颗粒内部,大致占银总量的 40% 左右。该认识忽视了闪锌矿中存在较多包裹银的现象。

铅主要赋存于方铅矿中。根据 45 件物相分析结果,铅在方铅矿中的平均分布率为 88. 19%,在白铅矿和铅矾中的平均分布率为
3. 75%,在其他矿物中的平均分布率小于 8. 06%。

锌主要赋存于闪锌矿中。根据 45 件物相分析结果,锌在闪锌矿中的平均分布率大于 91. 67%,在其他含锌矿物中的平均分布率小于
8. 33%。

3. 2. 5 矿石类型

矿区除双尖山矿段有 1 条矿体出露地表外,其余矿体均为盲矿体,矿体氧化带、混合带不发育。根据 747 m、707 m、667 m、627 m 标高坑道中 45
件矿石物相分析结果,其中 34 件样品铅氧化率为 1.
90% ~ 9. 21%、11 件样品铅氧化率为
10. 02% ~ 18. 67%,铅平均氧化率为 3. 74%; 41 件 样 品 锌 氧 化 率 为2. 40% ~ 8. 33%、4 件 样 品 锌 氧 化 率 为 10. 40% ~ 14. 69%,锌平均氧化率为 4. 81%。说明矿石基本上为原生矿,仅在个别部位有少量混合矿出现, 但由于其分布零散,圈不出矿体混合带。

按照含矿岩性划分,矿石自然类型主要为板岩型、变质粉砂岩型矿石,其次有凝灰岩型、蚀变安山岩型矿石等; 按照矿石构造划分,矿石自然类型主要为浸染状构造、斑杂状构造、条带状构造、脉状构造矿石,少量块状、致密块状构造矿石。

根据矿石中主要有用元素组合特征和氧化程度,并考虑到矿石的工业利用性能( 主要是选矿性能) ,把矿石工业类型划分为原生银矿石、原生铅锌矿石两大类,
区内以原生银矿石为主,少量原生铅锌矿石。原生银矿石又包括银铅锌矿石、银锌矿石、银矿石、银铅矿石; 原生铅锌矿石又包括铅锌矿石、锌矿石。总体上看矿石工业类型为原生银铅锌矿石,两件实验室流程选矿试验表明,
矿石属于较易选的原生银铅锌矿石。

4 矿床成因探讨

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4. 1 赋存空间与控矿因素

矿体主要赋存于兴隆山断裂构造带中的二叠系中统大石寨组上段泥质板岩、粉砂质板岩及变质粉砂岩中,兴隆山断裂构造带中的二叠系中统大石寨组上段岩石具有全岩矿化的特征,含矿热液沿构造裂隙充填交代成矿,形成似层状、脉状及透镜状矿体,有北西向及北东向两组矿体。矿体分别受北西向断裂蚀变带和北东向断裂破碎带控制,矿体的规模、厚度主要与断裂构造带中节理裂隙的密集程度或岩石破碎强度密切相关,矿体的贫富主要与含矿热液充填交代的强度有关。

4. 2 岩浆活动与成矿作用

矿区西部发育晚侏罗世多期次形成的岩浆岩,岩性主要有花岗闪长岩、花岗岩、斑状花岗岩; 矿区内见有脉岩分布,岩性有闪长玢岩、花岗岩、花岗斑岩、流纹斑岩等。晚侏罗世岩浆活动与成矿作用关系密切,特别是第一次岩浆侵入为成矿带来主要的多金属含矿热液,第二、第三次侵入不同程度的对第一次多金属成矿有叠加改造成矿特征。

4. 3 蚀变特征

矿区的蚀变主要表现为硅化、绿泥石化、黄铁矿化、碳酸盐化、绢云母化、高岭土化等中低温热液蚀变的产物。

4. 4 矿石结构构造

矿石中金属矿物主要为自形—半自形结构、他形粒状结构、包含结构和固溶体分离结构,残余包含结构及压碎结构等。矿石主要呈浸染状构造、斑杂状构造、条带状构造、脉状构造,其次为块状、致密块状构造等。

4. 5 矿石的矿物成分

矿石的金属矿物主要为黄铁矿、闪锌矿、方铅矿; 其次为自然银、辉银矿( 螺硫银矿) 、硫银锡矿、辉硒银矿、深红银矿、硫锑铜银矿等含银金属矿物。脉石矿物主要有石英、绿泥石、白云母; 其次有方解石、菱铁矿、菱锰矿、磷灰石、金红石、长石等。

4. 6 成矿年龄

王丰翔等( 2016) 对兴隆山矿段石英脉型矿体中的绢云母进行了40 Ar / 39 Ar 同位素年代测定,获得绢云母形成的冷却年龄为( 146.
9±1. 9) Ma, 属晚侏罗世,作者认为绢云母蚀变与银多金属矿的形成峰值时间比较接近, 绢云母的形成年龄近似于银多金属矿床的成矿年龄; 欧阳荷根等( 2016) 对兴隆山矿段钻孔中的斑状花岗岩进行了锆石 U - Pb 同 位 素 年 龄 测 定,获 得 16 个 点 的2 06Pb / 238U 年龄加权平均值为( 159. 3±2. 3) Ma,属晚侏罗世,作者认为该年龄可以代表或更接近于矿床的成矿年龄; 蒋斌斌等( 2017) 对矿区钻孔中含辉钼矿的正长花岗岩和黑云母花岗岩测得的锆石
U- Pb 同位素年龄为 135
~ 140 Ma,属晚侏罗世—早白垩世,作者认为该年龄代表了双尖子山银多金属矿的成矿年龄; 吴冠斌等( 2013) 对矿石中的闪锌矿进行了 Rb-Sr 同位素年龄测定,10 个87 Sr / 86 Sr 数据获得的 Rb-Sr 同位素等时线年龄为( 132. 7±3. 9) Ma,作者认为该年龄代表了双尖子山铅锌银矿的成矿年龄。

综上所述,
本文认为双尖子山银铅锌矿床为晚侏罗世成矿, 这与区域侏罗纪火山岩同位素年龄160. 3~ 147. 0 Ma 基本一致。

4. 7 矿床成因探讨

匡永生等( 2014) 认为该矿床为多期次成矿作用叠加形成的中低温岩浆热液矿床,江彪等认为该矿床属于岩浆热液型银多金属矿床,并把该矿床归入大兴安岭与燕山期中酸性—碱性侵入岩—喷出岩有关的铜、钼、银、铅、锌、锡、钨、铁、硫、稀有、REE 矿床成矿系。本文认为构造作用和岩浆热液活动是双尖子山银铅锌矿床成矿的最主要因素,认为该矿床成因类型属中低温岩浆热液矿床,复合类型为构造裂隙充填型中低温热液脉状银铅锌矿床。

原文详见:王寿成,杨建功,刘军,等.内蒙古双尖子山银铅锌矿床地质特征及矿床成因探讨[J].矿产勘查,2018,9(06):1065-1072.