内蒙古黄岗梁-乌兰浩特锡铅锌铜多金属成矿带成矿机制及时空架构

周振华，冯佳睿 ，吕林素，李 涛，杨永军

(1.中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037；2.中国地质博物馆，北京 100034；3.内蒙古黄岗矿业有限责任公司，内蒙古 克什克腾旗 025350)

黄岗梁-乌兰浩特锡铅锌铜多金属成矿带，地处内蒙古东南部，近北东走向，长约400km，是铜、铅、锌、锡、银等多金属矿产的集中分布区(白大明等，1996)。该成矿带，古生代-中生代沉积岩-火山岩出露广泛，构造形迹复杂，岩浆岩极为发育，金属矿床(点)星罗棋布，拥有黄岗矿集区内唯一的一处锡铁共生大型矿床(王莉娟等，2002)以及查木罕、安乐、白音皋、宝盖沟、小海青等一批中小型云英岩型和热液型锡(钨)矿床；矿带中部的中生代火山断陷区，以铅锌多金属矿床为主，主要由白音诺、浩布高两个大型矽卡岩型铅锌多金属矿床和中段、敖瑙达巴等一批中小型铅锌(银)多金属热液型和斑岩型矿床组成；往北东至黄合土一带，主要出现热液型铜、铅锌矿床(点)(赵一鸣等，1997)，一时被誉为“草原上的小南岭”(芮宗瑶等，1994)。

对于该成矿带，前人已进行了较多研究。本文在综合前人研究的基础上，对黄岗梁-乌兰浩特锡铅锌铜多金属成矿带的成矿地质背景、成矿时空特征、成矿条件与成矿机制进行了细致研究，以期丰富该地成矿带成矿理论，指导区内进一步的勘查工作。

1 区域成矿地质背景

1.1 大地构造背景

大兴安岭地区位于东西向古生代古亚洲构造成矿域与北北东向中新生代滨西太平洋构造成矿域强烈叠加、复合、转换的部位(刘建明等，2004)，在大地构造上位于中朝(华北)准地台与西伯利亚地台之间的中亚-蒙古地槽褶皱区(古亚洲巨型造山带)的东部。大兴安岭以其鲜明的NE走向，横跨在古亚洲构造-成矿域之上，它从晚侏罗世进入强烈的火山喷发阶段，继之是大规模岩浆侵位，形成了中生代伸展造山格局。中生代时，受到滨西太平洋和蒙古-鄂霍茨克洋的强烈影响，因而构造-岩浆-铜多金属成矿作用明显分为前中生代(古亚洲)和中生代(滨西太平洋)两大时段(域)(赵一鸣等，1997)。

此次研究成矿带地处大兴安岭中南段，系西伯利亚板块与中朝板块之间的乌拉尔-蒙古-鄂霍茨克显生宙地槽褶皱区的一部分。晚古生代末期，两大板块沿二连浩特-贺根山一线碰合，其缝合线经过本区，形成本区晚华力西褶皱带(郝立波等，1999)。

古亚洲域向太平洋域的转化，在本区主要表现为主构造线由北东东向北北东的转化，其确切时代应为晚三叠世早期。晚海西造山运动后，形成成对(双峰)晚三叠世岩基或岩株北北东向展布，是区域造山运动向区域伸展机制控制下的引张构造环境转化的重要标志。晚三叠世及其以后的岩浆岩带，多切穿了西拉沐伦河深断裂带，以陆相断陷盆地沉积及陆相火山-岩浆岩带为主体，主构造线多为北北东向*黄岗梁地区1∶5万区调片区总结说明书，内蒙古自治区地质矿产勘查开发局，1998.。

1.2 区域控矿条件

1.2.1 地层控矿

二叠系地层是区内出露最广泛的基底岩层，厚度大于10km。发育中、上石炭统和下二叠统(青凤山组、大石寨组和黄岗梁组)浅海相细碎屑夹碳酸盐岩。但有的地段拉伸作用较强，如成矿带南部黄岗梁-天山一带，伴随玄武岩-安山质(部分已变为细碧-角碧岩)火山岩，早二叠世末晚华力西运动使地层褶皱、隆升，并形成几个泻湖-湖盆，发育上二叠统细碎屑沉积(白大明等，1996)。二叠系下统呈北东向带状展布，于乌兰浩特-黄岗梁一带构成类岛弧沉积，表明当时处于小洋张开～封闭环境，构成海进～海退的层序，具明显的三分性(王之田等，1997)。大量统计资料证明，二叠系地层，尤其是其下统黄岗梁组、大石寨组及其上统林西组，对研究区内锡铅锌铜多金属成矿带有明显的控制作用(杨国富，1992)。区内已查明的矿床和矿(化)点计有596个，其中有375个赋存于二叠系中，占总数的62.9 %；在已获金属储量中，赋存于二叠系中的Cu占100%、Sn占99%、Pb占86.6%。由此可见，区内二叠系的发育与成矿关系密切(杨国富，1992)。基底岩相对矿床成因类型也有明显的控制作用，如沿黄岗梁-甘珠尔庙成矿带NE侧发育碳酸盐岩，燕山期中酸性岩浆侵位形成矽卡岩型矿床沿下二叠统北东向大理岩带展布；其南东侧以碎屑岩及泥质岩为主，多形成火山-次火山热液型和斑岩型矿床(邵济安等，1999)。

总体来说，本区是在成矿物质丰富的老基底构造层和海西地槽褶皱带基础上，叠加了中生代火山-岩浆构造活动而发展起来的锡铅锌铜成矿带。

1.2.2 构造控矿

成矿带内构造与成矿关系极为密切，构造控制着富含锡铅锌铜多金属元素地层的形成和分布，也控制着地层的褶皱与岩浆侵入活动。发育有黄岗梁-甘珠尔庙-乌兰浩特深断裂带，呈北东向展布，宽约40km，控制了黄岗梁-乌兰浩特断隆带及其两侧的火山喷发带和火山喷发盆地。该断裂在区域上明显控制了黄岗梁-乌兰浩特成矿带的展布，特别是控制黄岗-甘珠尔庙锡(钨)、铅、锌矿化和矿床的形成，一系列重要矿床(点)均在断裂带内分布(白大明等，1996)。经过多次承袭、利用和改造早期构造、后期挤压-俯冲、推覆和拉伸-断陷作用，使本区形成复杂的网格状构造系统，为成矿提供了赋矿空间(张喜周等，2008)。

此外，在八楞山、海苏坝、甘珠尔庙等地,还发现了一些以辉长岩为主的基性侵入杂岩体，时代集中于241～202Ma(邵济安等，1999)。这些幔源岩石的存在表明，中生代早期该区岩石圈深部处于活跃的伸展状态，在软流圈隆起背景下，来自地幔的玄武质岩浆以底侵作用方式添加下地壳，并导致下地壳部分熔融和地壳隆升。林西-黄岗一带早-中侏罗世辉绿岩岩墙群的广泛发育，是这一时期隆升伸展的又一证据(王京彬等，2000)。

1.2.3 岩浆控矿

大兴安岭火山岩、次火山岩带具带状分布特征，整体呈北北东向延伸。由晚三叠世至早白垩世中期，火山活动有自南向北“迁移”的趋势，且晚三叠世至早白垩世中期火山岩以带(面)状分布为特征，早白垩世晚期以来的火山岩以线形分布为主要特点。火山岩为偏碱性的高钾系列岩石，以流纹岩、玄武质粗面安山岩、粗面安山岩等中性岩为主，次为粗面岩、玄武安山岩、流纹岩等基性、酸性岩石，形成火山岩的岩浆具有深源性质(内蒙古地质矿产局，1993；于学元，1981)。火山活动主要集中在晚三叠世-中侏罗世和晚侏罗世-早白垩世中期两个主要阶段(张炯飞等，2000)。

中生代岩浆侵入活动集中发育在印支期和燕山晚期。印支期岩浆活动形成二长花岗岩钾长花岗岩系列，岩石以具有钾长石巨晶(或似斑晶)为特征，属造山环境下的S型花岗岩。燕山晚期岩浆活动形成的岩浆岩岩石类型，有二长岩、花岗斑岩、石英斑岩、正长斑岩、流纹斑岩等，属偏碱性的中-酸性侵入岩，成矿物质具有深源性质(张履桥等，1998)。本区中生代花岗岩随着时间发展，从深源深成到深源浅成，表明深部岩浆房不断有幔源物质补给，当然随时间推移，上涌的岩浆也不断有陆源物质的加入，改变岩浆成分(邵济安等，1994)。

2 成矿时空演化

研究区矿床矿种多样、类型丰富、元素组合和成矿环境复杂。但它们最显著且公认的共同特征是大多数在燕山期成矿，成矿作用具有很明显的时空性。成矿带以铜为主的多金属矿床，如莲花山(161Ma)(赵一鸣等，1997)、闹牛山(170Ma)(王京彬等，2002)、布敦化(166Ma)(赵一鸣等，1997)，矿床的矿化年龄在161～166Ma，矿化较集中；铅锌为主的多金属矿床，如白音诺(148Ma)(张德全等，1993)、浩布高(132Ma)(赵一鸣等，1997)、大井(132Ma)(艾永福等，1996)，形成年龄在132～148 Ma之间；锡铜多金属矿床成矿时间为燕山晚期，如黄岗(142Ma)(赵一鸣等，1997)、敖瑙达巴(148Ma)(赵一鸣等，1994)；稀有金属矿床，如巴尔哲(127Ma)(赵一鸣等，1997)、苔莱花(127Ma)(赵一鸣等，1997)。总体看，区域铜矿床成矿时间主要为燕山早期；铅锌为主的多金属矿床成矿时间从燕山早期到燕山晚期，但主要为燕山晚期；锡铜多金属矿床和稀有金属矿床成矿时间为燕山晚期。以上成矿年龄数据表明，铜多金属矿床的成矿时间主要集中于燕山期。由嫩江深断裂向西，距离断裂由近及远，依次分布着铜多金属成矿带、锡铅锌铜矿带及铅锌银成矿带，其成矿时代有由老到新推移的趋势。

上述由不同矿种组成的成矿序列(成矿链条)，反映了黄岗梁-乌兰浩特锡铅锌铜多金属成矿带中，不同时代矿床的继承性和亲缘性，印证了时间演变的结构谱系对该区成矿结构模型厘定的重要意义(王长明等，2006)。研究区，除莲花山、闹牛山、布敦化矿床形成于晚侏罗世大规模火山喷发之前，其余矿床均形成于火山喷发作用之后，岩浆分异彻底，具备巨型流体的发育条件。加之本区有利的矿源层条件，岩浆作用与矿源层的耦合，使得该区有可能出现大型、超大型的矿床。

3 主要成矿系列、矿床特征

成矿系列(梅燕雄等，2004；陈毓川等，2006)是程裕淇等(1979、1983)提出的矿床学概念，它是指在一定的地质构造单元和一定的地质历史发展阶段内，与一定的地质成矿作用有关。是在不同成矿阶段(期)和不同地质构造部位形成的不同矿种和不同类型，但具有成因联系的一组矿床的自然组合。根据成矿系列理论，将研究区主要矿床分为3个成矿系列9个矿床式，并绘制了该成矿带区域成矿模式图(图1)。

3.1 与燕山期中酸性-酸性火山-岩浆侵入活动有关的热液成矿系列

热液矿床是指由热水溶液形成的矿床。它既可形成于大陆，也可形成于海洋，包括文献中所称的高温、中温和低温热液矿床、脉状和细脉浸染状矿床、斑岩型矿床、蚀变角砾岩型、矽卡岩型和云英岩型矿床、热泉型和变质热液型矿床等等(季克俭，1991)。热液矿床的成因是长期争论的问题(季克俭等，1992)，热液成矿作用的复杂性，不仅仅是因为成矿流体和成矿元素具有多来源性，还因为热液成矿作用是相当复杂的，通常都是多期多阶段的。另外，造成成矿作用复杂化的另一个重要原因，是构造对含矿热液产生、运移、沉淀的明显的控制作用(刘凤山等，1994)。

研究区与燕山期中酸性-酸性火山-岩浆侵入活动有关的热液成矿系列中的矿床，也充分体现了热液成矿作用的特征。属于该成矿系列的矿床主要有莲花山(Cu-Ag-Pb-Zn)矿床、长春岭(Pb-Zn-Ag-Cu-Sn)矿床、闹牛山(Cu-Au-Ag)矿床、白音诺(Pb-Zn-Cu-Ag)矿床、浩布高(Pb-Zn-Cu-Ag-Cd)矿床。成矿热液中的水，既有岩浆水，又有大气降水；成矿物质来源，既有来自于幔源的，也有来源于围岩的。成矿活动也是明显的多期多阶段的。该成矿系列的另一重要特点，是其所处的地球化学单位属铜、铅、锌(银)地球化学异常区，矿床成矿元素是Cu、Pb、Zn、Ag，大部分矿床都伴生Au，个别矿床含Mo。由岩体中的斑岩型Cu(Mo)矿床、外接触带热液型Cu(Ag)矿床、远接触带的Pb、Zn、Ag矿床组合成一个矿床成矿系列。

3.2 与古生代火山-沉积盆地演化有关的海底热液喷流-沉积成矿系列

热液喷流沉积矿床具有特有属性，与典型的热液矿床(后生矿床)以及典型的沉积矿床(同生矿床)都完全不同，也明显不同于后生矿床叠加于同生矿床之上的叠生成矿作用，而是在同一成矿过程中，后生和同生成矿作用同时存在，且空间上二者密切相关(姚凤良等，2006)。按照容矿围岩及成矿环境的不同分为两大类，包括VHMS型(volcanic-hosted massive sulfide，火山岩容矿的块状硫化物，也称为火山喷流型)和Sedex型(sedimentary exhalative，沉积喷流型)。Sedex型矿床主要形成于硅铝质冒地槽环境，具体构造背景是受裂谷控制的克拉通内或其边缘的沉降盆地，容矿岩石主要为细碎屑岩(页岩、粉砂岩)和碳酸盐岩等(韩发等，1999)。VHMS型矿床一般赋存于海相火山岩系列的同一层位中，矿床本身倾向于与流纹岩穹窿或长英质碎屑岩共生，成矿作用往往发生在某一火山旋回的晚期阶段，与火山层序上部的火山细碎屑岩有密切的伴生关系(陈守武等，1998)。大兴安岭地区古生代的海底热液喷流沉积矿床，大多形成于过渡型地壳之上，因此往往具有Sedex型和VHMS型的过渡特征(刘建明等，2004)。属于该成矿系列的矿床有黄岗锡铁多金属矿床和大井铜银多金属矿床。

3.3 与燕山期碱性花岗岩有关的成矿系列

该矿床成矿系列是指那些主要以中生代火山断陷区为构造背景，分布于台莱花-巴尔哲稀有稀土矿带上的与燕山晚期碱性花岗岩有关的钠长岩型稀有、稀土矿床组合。碱性花岗岩与区域拉张作用有关，同时受控于黄岗梁-甘珠尔庙断裂，物质来源主要是上地幔低程度熔融的产物。目前比较成熟的只有巴尔哲式一个矿床式(赵一鸣等，1997)。

图1 内蒙古黄岗梁-乌兰浩特锡铅锌铜多金属成矿带区域成矿模式图(据赵一鸣等，1997修改)

4 结论

(1)二叠系地层尤其是其下统黄岗梁组、大石寨组及其上统林西组是研究区内主要的赋矿地层，燕山期火山岩-侵入岩浆活动是矿床时空结构的主要控制因素之一。

(2)二叠系地层中的成矿物质由于受构造运动影响，发生活化、迁移、富集，形成初始矿源层，与此同时或稍后发生的燕山期中酸性岩浆或火山-次火山热液活动，将其所携矿质叠加在初始矿源层之上形成矿床，反应出成矿物质来源的多样性。

(3)矿床时空演化曲线表明，由嫩江深断裂向西，距离断裂由近及远，依次分布着铜多金属成矿带、锡铅锌铜矿带及铅锌银成矿带，其成矿时代有由老到新推移的趋势。

(4)研究区内主要矿床可初步分为3个成矿系列和9个典型的矿床式。

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