大兴安岭中南段壳幔结构特征及对矿床的控制作用

马 光，宫 丽，王 春，丁东业

(1.河南理工大学资源环境学院，河南焦作 454000;2.山东理工大学资源与环境工程学院，山东淄博 255049)

大兴安岭成矿带是中国重要成矿带之一，其深部构造对区域成矿的制约是尚待探索的重大课题。运用地球物理异常特征结合壳幔结构特点，来寻求深部隐伏矿床的成矿规律，进而进行成矿预测，是多年来地质工作者亟需解决的问题。本研究区处于古生代古亚洲构造-成矿域与中生代环太平洋构造-成矿域叠加地段［1-4］，成矿作用多期叠加、复合，成矿地质条件优越［5-6］，成矿强度大，矿床(点)均明显受区域构造-岩浆带控制［7-9］，构造活动频繁，岩浆作用强烈，形成成群成带展布的物探［10-16］、化探异常［13，17］，具备形成中、大型矿床的地质地球化学背景和条件［18］。所形成矿床在空间上成群成带分布，其中不乏白音诺尔铅锌银矿、浩布高铜铅锌矿［19］、大井铜银锡铅锌矿［20］、黄岗梁铁锡多金属矿［21-22］、孟恩陶勒盖银矿等中型—大型有色金属矿床［23-25］，是中国北方重要的有色金属富集区，也是中国重要的有色金属成矿带之一［26-30］。本文运用重力和磁异常结合壳幔结构特征，探讨了控制铁(锡)铅锌多金属矿床产出的地质因素，对研究该区矿床成矿规律和成矿预测具有重要的现实意义。

1 莫霍面特征

中国莫霍面等深度图显现，由研究区北西经过大兴安岭到南东呈北东—北北东方向展布的嫩江超壳断裂之间，存在一个变化较大的重力梯度带;表现在莫霍面等深度图上，从北西到南东，地壳厚度从41 km陡减到36 km(见图1);莫霍面等深度曲线也呈北北东向分布，说明在大兴安岭的深部存在一个规模宏大的幔坡，这一结论与布格重力异常特征和航磁异常特征所得出的结论相吻合。布格重力异常值与莫霍面起伏呈正相关关系(见图2)，说明松辽盆地重力高异常与大兴安岭重力低异常主要是由高密度地幔的隆起和塌陷所致的。大兴安岭的重力梯度带由幔坡所引起［10-12］，再次证明了莫霍面是地球介质在以均衡效应为背景的地质、物理、化学、力学等复合作用下的产物［30］。

图1 中国莫霍面等深度图(据陈毓川等，2007)Fig.1 Equal depth map of Moho in China

莫霍面等深线表明，大兴安岭主脊为一北东走向的幔拗，莫霍面深度为44～47 km，东部的嫩江断裂为一北北东走向的幔隆，莫霍面深度为36 km。

2 地球物理特征

2.1 重力特征

大兴安岭中南段存在明显的重力梯度带，具有多处布格重力异常变化区域，异常等值线主要呈北东向带状分布，由数条北东向、北北东向和东西向的重力异常(区)带或重力高与重力低相间出现的重力异常(区)带组成①内蒙古地质矿产局，地质矿产部矿床地质研究所，长春地质学院，北京大学地质系.内蒙古东南部铜多金属成矿地质条件及矿产预测，1992年。，真实地反映了黄岗梁—甘珠尔庙—乌兰浩特深断裂带和嫩江深断裂，以及近东西向西拉木伦断裂都有的明显特征。以嫩江断裂为界，北西侧和南东侧的布格重力异常特征有明显不同。南东侧主要是方向多变的正异常;北西侧主要是北北东向、北东向低值带状异常，并且从南东侧向北西侧布格重力异常值从±5×10-5m/s2骤降到 -80×10-5m/s2，形成一条北北东向的巨型重力梯度带，反映了该断裂构造带和岩浆岩的分布特征(见图3)。

图2 大兴安岭重力梯度带深部结构示意图(据任景兰，2002)Fig.2 Schematic diagram of deep structure in Da Hinggan Mountains gravity gradient belt

图3 大兴安岭多金属成矿带中南段剩余重力异常平面图① 内蒙古地矿局.赤峰北部(白音诺)地区锡、铅、锌多金属成矿条件及隐伏矿床预测，1990。Fig.3 Plane figure of the residual gravity anomaly in the middle and southern section of polymetallic metallogenic belt of Da Hinggan Mountains

2.2 磁场特征

航磁异常源于测区地表和其下的岩石磁性差异，并受控于区域地质构造。不同的构造单元是由磁性不同的岩石所组成，重要的区域性断裂带不仅是磁性较高的侵入岩石而显示出磁性异常带，往往还是不同构造单元和磁场区的界限［2］。

研究区区域磁场特征表明，本区可分出自北向南5个异常特征不同的磁场区，反映了它们地下各种地质体的磁性特征(见图4)。

图4 大兴安岭东南部多金属成矿带航磁异常平面图(上延10 km)(据张德全等，1991)Fig.4 Plane figure of aeromagnetic anomaly in southeast section of polymetallic metallogenic belt of Da Hinggan Mountains(upward continuation of 10 kilometers)

2.2.1 五叉沟正、负异常交替磁场区 该区位于杨树沟林场—贺根山以北，正、负异常交替出现的磁场总体呈北东向分布，反映了区内广泛分布的古生代地层和阿尔山、五叉沟等花岗岩体的磁场特征，与产出的矽卡岩型铁锌矿床(点)和热液型铜、钼矿床(点)，以及花岗岩和碳酸盐岩的接触带相对应。

2.2.2 西乌珠穆沁旗—乌兰浩特低值磁场区 该区位于杨树沟林场—西哲里木—贺根山以南和黄岗梁—鲁北以北地区，异常走向从研究区的南西到北东，由北东向转为北北东向，与本区地质构造方向基本一致。异常特征是，在大面积平缓起伏的负磁场背景上，出现一些低值平缓异常和局部正异常及宽缓正异常带。黄岗梁—乌兰浩特铜锌锡多金属矿带即沿该低值磁场区南侧边缘分布，矿床(点)均在负磁场背景中的低缓局部异常区上。

2.2.3 林西—陶海营子正磁异常区 该区位于黄岗梁—鲁北以南，西拉木伦河以北地区，总体呈北东向分布，磁异常区比较复杂，是在波动正磁场的背景上叠加走向不一的局部异常，反映了该区复杂的构造-岩浆活动;与黄岗梁—甘珠尔庙断裂带的中酸性—酸性岩体侵入和形成诸多锡、铅锌、铜矿床相对应，矿床(点)大多产于正磁异常区与北西侧负磁异常区交接带的正磁场区一侧。

2.2.4 乌兰敖都正磁异常区 该区位于西拉木伦河以南，总体呈东西向分布，磁场特征为分布于正磁场背景中的正磁异常区，强度较大(ΔT＞200 nT)。

2.2.5 高力板正磁异常带 该区异常带呈北北东向展布，由一系列条带状异常和椭圆状异常组成的高值磁异常带组成，强度(＞50 nT)和宽度(10～20 km)都较大。异常带在东西两侧磁场特征明显不同，反映了嫩江深断裂在该区所造成的磁异常的变化特征。同时，嫩江深断裂也明显控制了其西侧的一系列铜多金属矿床的分布。

航磁异常图和不同方向照射阴影图，都显示出区内东西向与北东向断裂构造的交汇处及其附近，往往有金属矿床(点)分布。而且，大多数金属矿床(点)均分布在正、负磁场交接带的正磁场一侧和负磁场背景中的局部正异常边部。

在上延10 km的航磁异常图(见图4)上可以看出，这些金属矿床(点)大多分布在负磁场区中或靠近负磁场区边部的等值线扭曲处，距深断裂带较近。如闹牛山、莲花山、布敦化、香山等铜多金属矿床距嫩江深断裂较近，黄岗梁、白音诺、浩布高、好不沁达板等铅锌锡矿床距黄岗梁—甘珠尔庙—乌兰浩特断裂较近。

3 矿床的时空分布规律

在剩余重力异常平面图上，多金属成矿带内的矿床，大多位于剩余重力异常的负异常内，比如黄岗梁、白音诺尔、浩布高、孟恩陶勒盖等;少数位于正异常内，如大井子矿床等。矿床总体位于大兴安岭主峰地幔拗陷带，受北东向构造-岩浆带控制，矿床呈北东向带状出现(见图3)。

布格重力异常等值线图和航磁异常等值线图反映了大兴安岭地区矿带所处的位置，分别受到老地层和燕山期构造-岩浆带的双重控制，大兴安岭主矿带就出现在物探异常反映出的北东向构造-岩浆带内。东西向林西—天山铜多金属成矿带沿幔隆的北翼分布，北东向天山—突泉成矿带沿幔隆的西翼分布，而北东向黄岗梁—甘珠尔庙—乌兰浩特锡铜多金属成矿带介于大兴安岭幔拗和嫩江幔隆之间，局部重力异常扭曲部位往往是矿床或矿化集中区的产出部位。大多数矿床(点)都分布于东部的上地幔隆起区和西部的上地幔拗陷区，以及两者之间的上地幔斜坡上，特别是在西部的地壳厚度陡变带和上地幔拗陷区的斜坡上，以及断隆的边部(隆中拗位置)或断陷带的边部(即拗中隆位置)，尤其是深部两组构造线的交叉地段和深部构造线变化的部位，更有利于矿床(点)的形成(见图5)。

图5 矿床与莫霍面、构造的关系(据张良等，2009。有修改)Fig.5 Relations of deposits with Moho and structure

4 结论

1)大兴安岭中南段，在呈北东—北北东方向展布的嫩江超壳断裂附近，存在一个明显的重力梯度带，从北西到南东，地壳厚度陡减5 km，昭示着地下深部存在一个规模宏大的幔坡。

2)布格重力异常值与莫霍面起伏的正相关关系表明，松辽盆地重力高异常与大兴安岭重力低异常主要由高密度地幔的隆起和塌陷所致，幔坡引起了大兴安岭重力梯度带的形成。

3)幔隆-幔拗内断裂构造和断隆、断陷旁侧深大断裂控制了含矿岩浆、热液的运移，进而控制了该地区矿床(点)的分布，北东向构造-岩浆带与东西向构造-岩浆带的交汇部位，往往有矿床(点)出现。

4)在东部的上地幔隆起区和西部的拗陷区以及两者之间的斜坡上，特别是地壳厚度陡变带以及断隆的边部或断陷带的边部，再加上深部两组构造交叉地段和深部构造线变化的部位，是大兴安岭中南段绝大部分矿床产出的最有利部位。

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