大兴安岭金属矿床成矿模式研究
2014-04-08赵文斌高德荣
赵文斌,高德荣
(新巴尔虎右旗荣达矿业有限责任公司,内蒙古呼伦贝尔021300)
0 引 言
内蒙古自治区满洲里至新巴尔虎右旗多金属成矿带位于大兴安岭成矿区西部,是中国东北地区较重要的有色金属、贵金属成矿带,该区已先后发现乌奴格吐山(简称乌山)斑岩铜(钼)矿、甲乌拉大型锌铅银矿、查干布拉根银铅锌矿、额仁陶勒盖银(锰)矿等大中型矿床及一批矿点。具有较大的找矿潜力。
浅成低温热液矿床是当今全球最主要的金银铅锌矿床类型之一,也是20世纪80年代以来新发现的大型、超大型金银铅锌矿床的主要类型。如在环太平洋成矿区带中,近20年来先后发现了20多个超大型矿床,其主要类型为浅成低温热液型金银铅锌矿、斑岩型铜金矿和热液脉型铜金矿床,并显示出已知成矿区带仍具有巨大的找矿潜力[1]。
研究区内具有浅成低温热液型矿床的良好成矿地质背景,其中甲乌拉式矿床为热液脉型,典型矿床有甲乌拉、查干布拉根、哈拉胜银铅锌矿等矿床;额仁陶勒盖式矿床为浅成低温热液型,典型矿床为额仁陶勒盖银锰矿床。
该文以区域成矿地质背景研究为切入点,应用岩石学、地质学研究等方式,在基础地质、成矿规律研究的基础上,建立了研究区区域成矿模式。在研究区成矿规律认识的基础上,通过理清矿床控矿因素、总结找矿标志,对研究区进行了成矿预测。
1 成矿区域地质背景
研究区位于西伯利亚板块东南缘蒙古-兴安造山带东段,蒙古-鄂霍茨克断裂与得尔布干断裂之间,额尔古纳地块的南西端,其北与俄罗斯接壤,西南部与蒙古国为邻。
1.1 区域地层、构造、岩浆岩
(1)地层。区内地层发育,元古界地层零星出露,古生界地层在区内缺失,中生界分布广泛,新生界地层次之[2-3]。
(2)断裂。得尔布干深断裂带是该区中生代最主要的构造。在新巴尔虎右旗以南出现分支断裂,其一沿克鲁伦河断裂,其二沿阿尔金牧场断裂,均延入蒙古境内。深断裂构造在地表表现为由多条方向平行断层组成的断裂带。
(3)岩浆岩。区内频繁的构造运动伴随着强烈的岩浆活动,主要为海西期和燕山期侵入岩,尤其中生代以来受环太平洋构造域的影响,表现为强烈的火山喷发和岩浆侵入。
1.2 元素区域分布特征
(1)铜元素。在白垩纪石英二长斑岩、白音高老组流纹质晶屑凝灰岩中较低,白垩纪花岗斑岩、额尔古纳组大理岩中较高。
(2)铅元素。在石英脉、白音高老组流纹质晶屑凝灰岩中较低,白垩纪石英斑岩、额尔古纳组大理岩中较高。
(3)锌元素。在二叠纪花岗岩、白音高老组流纹质晶屑凝灰岩中较低,额尔古纳组大理岩、佳疙瘩组变砾岩中较高。
(4)银元素。在白垩纪石英二长斑岩、额尔古纳组大理岩中较低,白垩纪石英斑岩中较高。
(5)钼元素。在白音高老组流纹质晶屑凝灰岩中较低,白垩纪花岗斑岩、二叠纪花岗岩中较高。
(6)金元素。在白垩纪石英二长斑岩、白音高老组流纹质晶屑凝灰岩中较低,白垩纪石英斑岩、佳疙瘩组变砾岩中较高。
1.3 区域矿产特征
满洲里-新巴尔虎右旗位于得尔布干成矿带南段铜、钼、铅、锌、银矿集区内,矿产资源丰富。伴随多期的构造-岩浆活动,尤其是中生代岩浆侵入和火山活动,形成了众多银、铅、锌、铜、钼、放射性、沸石、叶腊石、玛瑙等内生矿产。以往地质矿产调查工作已发现大型金属矿床5处分别是乌奴格吐山铜钼矿床、甲乌拉银铅锌多金属矿床、额仁陶勒盖银矿床、查干布拉根银铅锌矿床、哈拉胜格拉陶勒盖铅锌矿床。小型矿1处鄂多湖铜银矿,矿(化)点42处。银金矿点16处,主要集中在甲乌拉-查干矿区以南地区;铜钼矿点12处,分别集中在乌奴克吐山和拉日哈沙特地区;铁钨锰矿点共8处,放射性矿点6处。区域上成矿格局相对集中于3个平行的受北西向控制的断隆区,构成了3个成矿亚带,由北至南依次可分为哈尼沟铜钼多金属成矿亚带、木哈尔银铅锌铜金成矿亚带和克尔伦铜铅锌银成矿亚带。在统一的区域构造-岩浆控矿背景下,研究区的3个成矿亚带有各自的成矿地质特征。
2 区域成矿规律和成矿模式研究
区域成矿规律应主要阐明矿床形成和分布的时空关系、物质共生关系、矿床分带以及矿床类型组合在成因上的联系。时间上应表现成矿元素在地质构造演化史上的主要成矿期与成矿阶段及成矿旋回;空间上应反映矿床所处的大地构造位置、构造控制及矿床分布情况;成矿来源上应认识成矿物质迁移、富集成矿的机理;成因上要研究各矿床时空联系,划分矿床成矿系列。
2.1 矿床的时间分布规律
2.1.1 成矿时代
满洲里-新巴尔虎右旗一带有色、贵金属矿床的成矿时代主要为燕山期。笔者通过矿床同位素年龄,结合容矿岩时代和与矿化关系密切的成矿岩体年龄探讨区域矿床的成矿时代。
(1)容矿岩时代。矿床均形成于燕山期的晚侏罗世-早白垩世。
(2)同位素年龄。据与成矿有关岩浆岩的年龄可以推断,区域内生金属矿床应形成于164~90 Ma左右,属燕山中晚期,成矿时限与中国东部中生代大规模金属成矿作用时限[4]基本一致。其中,燕山中期164~138 Ma为斑岩、矽卡岩型矿床成矿高峰期;而浅成低温热液型矿床则主要形成于燕山晚期133~90 Ma之间。因此,研究区燕山期矿化主要发生在晚侏罗世-早白垩世。
2.1.2 成矿时代演化规律
与区带构造-岩浆活化作用相适应的成矿作用有3个阶段:
(1)第一阶段。中三叠纪-早侏罗世氟、稀有金属矿石建造。矿床与次碱性闪长岩-花岗闪长岩-花岗岩建造的侵入体有共生关系。目前区内未发现该类型的矿床。
(2)第二阶段。晚侏罗世金-铜钼-银多金属矿石建造。包括大型铜钼矿、金矿、银铅锌多金属矿、砷多金属矿等中温中深热液矿床。区带已知的大型矿床或者矿化如乌奴格吐山矿床、六一金矿化等,几乎都与这一阶段有关。矿床与次碱性混染的火山-侵入安山岩(闪长岩)-花岗闪长岩-花岗岩建造有共生关系。
(3)第三阶段。这个阶段生成成分复杂的一组近地表的低温热液矿床,以及部分喷气-沉积矿床。这组矿床可以与第二阶段的矿床合并成一个建造,区内甲乌拉、查干布拉根、哈拉胜、额仁陶勒盖等矿床主要与此阶段有关,矿床受构造因素,岩浆因素和基底成分控制。
2.2 矿床的空间分布规律
区域斑岩型铜钼矿床和浅成中低温热液铅锌银多金属矿床在时空分布上具有3个明显特征:①这些矿床均分布于得尔布干深断裂西北侧;②出露于断隆区内;③成矿时间大致相当,形成于燕山运动(161~96 Ma)造山后作用阶段,具体时限可能在晚侏罗世晚期至早白垩世之前。矿床的时空分布规律显然与区域地质背景和构造发展一定阶段密切相关,并受构造控制。具体与下列地质构造因素有关。
(1)得尔布干深断裂对该区矿床的形成和分布起着重要的控制作用。得尔布干成矿带长期以来,至少自晚元古代开始至晚古生代时期一直作为消减带(俯冲带)形式而存在,其产状倾向北西,因此该断裂控制的矿床基本位于其西北侧。洋壳板块俯冲产生的磨擦热以及洋壳板块深部的熔融作用,使俯冲带的上盘产生加热、局部熔融及变质作用等综合效应,促进变质基底岩系铜多金属元素多次活化、运移和富集。海西期的碰撞造山作用沿该深断裂带发生大规模强烈挤压推覆作用,使断裂上盘古老基底变质岩系,再一次经过加热和改造,使金属元素再进一步富集。中生代后造山活动时期的构造岩浆作用,使铜、钼、银等金属元素在得尔布干深断裂西北侧一些有利构造部位最终富集成矿。该成矿带大多数矿床产出构造部位显然与不同方向断裂交汇部位有关,这些交汇部位常为火山口和火山通道位置。
(2)加里东期基底构造层变质杂岩是该区重要的矿源层。作为矿源层主要取决于几个地质因素:①基底原岩主要为深海沟-前弧盆地环境下形成的一套火山-沉积复理石建造。早寒武世末期的早加里东构造运动使其变质,褶皱隆起,并伴随大洋壳碎片构造侵位及中元古代断块的加入,组成一套蛇绿混杂岩建造。故使它富含铜钼等金属元素。②它处于深断裂带的上盘,使其长期处于不稳定且多变的构造环境,经多期改造。③褶皱构造、特别是断裂构造非常发育。
2.3 矿床区域成矿模式
2.3.1 成矿构造环境
该区矿床属得尔布干成矿带的西南段,呈东北-西南向展布,与区域构造方向一致,得尔布尔深断裂为长期活动的超壳断裂,直接控制自海西期至燕山期岩浆岩总体分布势态,次级北西向断裂与小岩体的侵入有直接的关系。成矿带位于加里东褶皱带内,基底为晚元古代老基底,加里东期岩浆活动微弱,晚海西期开始伴随得尔布于深断裂活动,引起花岗质岩浆大规模活动,形成许多大岩基。燕山期陆块活化,深断裂再次活动,沿断裂及断裂交汇部发生多期次火山喷发-岩浆侵位活动。火山岩岩石由流纹岩、粗面岩、粗安岩、玄武岩、玄武安山岩及英安岩组成的近碱性岩石系列,显示出大陆造山活动中裂陷作用的火山岩特征。侵入活动略晚于相应火山活动,岩石为花岗岩类,区域属钙碱质及碱钙质岩石。较晚形成的小斑岩体的成因系列属亚碱性岩石系列,以碱质中等的所谓高铝玄武岩系列为主。区域上燕山期花岗岩构造环境判明属造山期后构造环境下形成与裂陷作用有关的花岗岩。
2.3.2 成矿热流体从岩浆中分馏出来的机制
水在岩浆中的溶解度主要与压力有关,当闪长岩-花岗岩岩浆压力为5 000 MPa、相当于18 km深时,最大含水量(质量分数)可达9% ~10%[5-6]。当含水岩浆晶出部分造岩矿物时会变成水饱和残余岩浆,并继续结晶,其中的水就会超过饱和点而引起水流体从残余岩浆中分馏出来,这一过程称之为岩浆二次沸腾。HCI、NaCI在花岗质岩浆中的溶解度非常小,因此,岩浆中的氯极少进入早期的含水矿物和副矿物中,绝大部分富集在被分离出来的气相中。氯与铜具有很强的结合能力,因此在岩浆作用的中晚期,富含氯的热流体的分离作用使铜多金属大量地富集于流体相里,流体相里的碱金属氯化物含量越高,铜多金属的富集也越大。芮宗瑶等[7-12]认为,从不同的花岗质岩浆分馏出现的热流体有着自己的明显特点,从幔源岩浆分馏出来的热流体归之为富氧、富硫热流体,从壳源岩浆分馏出来的热流体为贫氧贫硫热流体,从过渡性岩浆分馏出来的热流体为过渡性热流体。得尔布干成矿带各矿床的成矿热流体应为过渡性热流体,依据是:①成矿岩体为壳幔混源型;②铅、硫同位素组成特征表明其来自下地壳、上地幔。热流体从岩浆中释放出来能产生很大的机械能,使流体系统的内压力剧烈增加,例如,乌奴格吐山矿床热流体的压力可达1 000 MPa。强大的内压力导致广泛的液压致裂作用,形成大量裂隙,还可造成隐爆和爆破,为成矿热流体活动开辟空间。
2.3.3 矿源岩的形成
该区位于额尔古纳加里东造山带和大兴安岭海西造山带衔接地带。在晚元古代-早古生代,该区发生洋壳俯冲及碰撞造山作用,形成佳疙疸群和额尔古纳河组矿源岩。晚古生代时期,在得尔布干深断裂以西地区,形成岛弧型钙碱性岩浆岩,也可能为该区矿床形成提供成矿物质。
2.3.4 成矿阶段
区域上各矿床主要形成于燕山期,此成矿时期又可分2个阶段:
(1)含矿岩浆形成阶段。早燕山期太平洋板块向欧亚大陆俯冲。在中侏罗世,沿得尔布干深断裂及其它北东向深断裂发生拉张兼左行扭性活动,发生大陆裂陷作用,并伴随强烈的火山喷发活动。在晚侏罗世,由于在得尔布干深断裂带的深部发生韧性剪切滑移运动,形成一个巨大的构造活化带,导致包括矿源岩在内的深部地壳发生部分熔融和铜、钼等成矿元素的活化。断裂活动、裂陷作用引起的构造减压和地幔上隆导致上地幔发生部分熔融。地幔和地壳部分熔融出来的岩浆上升聚集于岩浆房中,岩浆房中的岩浆慢慢发生分异,同时沿深断裂构造带多次上侵,喷出地表形成中、晚侏罗世火山岩,或未喷出地壳形成侵入岩。随着分异作用的进行,铜、钼等成矿元素、矿化剂和挥发份逐渐聚集到中酸性岩浆中,形成含矿岩浆。
(2)含矿岩浆上侵成矿阶段。在晚侏罗世,岩浆房中从上地幔和地壳熔融出来的岩浆和活化出来的成矿物质、矿化剂挥发分等在得尔布干深断裂带深部发生韧性剪切滑移运动构造作用下沿贯通构造脉动上侵、喷出,形成多期次不同岩性次火山复合斑岩体。岩浆房内分异出含矿的高盐度热水溶液沿火山管及构造裂隙上升运移,同时地表天水渗滤加入循环体系。当含矿岩浆向地壳上部侵位到达不同度和不同构造部位而滞留下来时,便形成不同类型矿床。在距离地表1.5~8.5 km处,形成斑岩铜钼矿床,成矿温度在370~450℃。在距离地表浅部,形成浅成低温热液型矿床,温度在130~350℃间。一般为多元素组合矿床,除主要成矿元素外,往往伴生其它元素,并因温度及其物理化学条件不同而产生分带性。Mo多处于中心较深部位,Cu为其外壳,向上向外依次为Pb、Zn、Au、Fe、Mn 等。
2.3.5 区域矿床成矿模式
燕山晚期,在环太平洋构造带活动的大背景下,得尔布干深断裂发生拉张兼剪切滑移活动及大陆裂陷作用,在本区引发强烈的火山喷发并伴随大量岩浆侵入。含矿岩浆沿有利的构造部位上侵到1.5~8.5 km深处停留下来,形成岩浆柱,随着温度迅速下降,造岩矿物大量晶出,当达到一定程度时,成矿热流体便迅速从岩浆中分馏出来,发生沸腾。沸腾作用是金属从流体中沉淀的有效和重要的机制之一,H2O和CO2等气体逸出,大量硫化物沉淀,首先形成网脉状、浸染状辉钼矿。热液流体的沸腾使围岩破裂,为流体循环打开通道。高温富气相流体与下降的天水构成对流的循环系统,使斑岩体及其附近发生热、冷2种流体混合,导致大量黄铜矿、黄铁矿等金属硫化物以微细网脉形式沉淀填充于裂隙中,为铜矿化阶段(如乌山铜钼矿)。岩浆上升侵位,引致整个地区温度提升,导致该区50 km2范围内形成一系列对流循环系统。在地壳浅部,随着大气降水的循环流动,将铅锌银等成矿物质从围岩中活化出来,并在岩浆侵入体附近,不断与岩浆中分馏出来的气、液含铅锌银等成矿物质流体中和。中和后的较高温度混合液流体从深处向上流动经历的是降压和降温过程,当静水压力下降至该流体的气体饱和压力时,继续降压便产生沸腾现象。流体中部分气体组分通过沸腾脱离流体,从而提高了金属在流体中的浓度。通过沸腾脱离流体的气相组分除H2O外,还有很多酸性组分,如CO2、H2S等。因此流体的沸腾也是一个“去酸”作用,从而导致流体pH值增大,使流体溶解、搬运金属的能力减弱,造成铅锌银金属沉淀,形成低硫化型浅成低温热液型矿床(如甲乌拉、查干等)。当岩浆柱中分异后的一部分岩浆及高盐度含矿气水溶液沿断裂及构造薄弱部位继续上升,有的岩浆直接喷出地表,形成喷溢相岩体;有的岩浆沿火山管道未喷出地表,形成潜火山岩体但与之相伴生的高盐度含矿气水溶液与循环的地下水流体混合,未经过地下沸腾及去酸作用,直接在火山管道附近裂隙带中形成高硫化浅成低温热液型矿床(如大坝)。满洲里-新巴尔虎右旗区域成矿系列成矿模式见图1。
图1 满洲里-新巴尔虎右旗区域成矿系列成矿模式图Fig.1 Ore-forming mode chart of metallogenic series in Manzhouli-New Barag Right Banner area
3 成矿预测
根据前述满洲里-新巴尔虎右旗一带区域地质背景、成矿规律和区域成矿模式的研究,总结区域控矿因素,建立研究区主要矿床类型的找矿标志,并结合研究区地球物理和化探异常资料,进行成矿预测[13]。
3.1 区域控矿因素
3.1.1 地层与成矿的关系
区内地层与成矿关系密切的是侏罗世、白垩世的中基性、中酸性、中酸性钙碱系列为主的火山岩、火山碎屑岩建造以及由古生界、元古界等碎屑岩和古老片岩类建造等组成的前中生代基底地层。它们对金属矿床的形成有提供成矿物质和构成矿床围岩的2种作用。现结合前人研究成果探讨研究区地层含矿性。
(1)中生界中基性、酸性火山岩及碎屑岩地层等与成矿的关系。在甲-查银铅锌多金属矿、额仁陶勒盖银矿和哈拉胜铅锌矿等低硫化型浅成低温热液矿床中,容矿围岩主要是塔木兰沟组中基性火山岩。且近矿中基性火山岩都出现明显退色蚀变现象,并往往沿含矿构造破碎带构成长近百米,宽数十米退色蚀变带。矿床中矿体与围岩呈渐变关系,围岩蚀变普遍发育硅化、冰长石化、碳酸盐化、绢云母化和青盘岩化。经研究:塔木兰沟组中基性火山岩及碎屑岩中富集Au、Ag、Pb、Zn元素,亏损 Cu、Mo、Mn、Co、Ni元素,是 Au、Ag、Pb、Zn的矿源层。白音高老组酸性火山岩是浅成热液酸性硫酸盐型Au、Cu矿化的主要围岩,区内所有这种类型的矿化均见于该组火山岩中,以其上段酸性火山岩、火山碎屑岩中最为常见,如大坝、巴彦浩雷等矿化蚀变区。其矿化蚀变岩层是酸性硫酸盐型蚀变产物,与中心式火山喷发晚期的酸性热液活动有成因联系。白音高老组酸性火山岩及碎屑岩中富集 Au、Ag、Pb、Zn、Mn 元素,亏损 Cu、Mo、Co、Ni元素,是 Au、Ag、Pb、Zn 的矿源层。
(2)前中生代基底地层与成矿的关系。区内前中生代基底地层主要是新元古界佳疙瘩群和额尔古纳河群,多被中生代地层覆盖,仅在断块式基底断隆中有零星出露。新元古界佳疙瘩群、额尔古纳河群以低角闪岩相-绿片岩相片岩和浅变质碎屑-碳酸盐建造为主。Au的丰度值在本区各类岩石中是最高的,其它元素值也较地壳平均值高;砂板岩类、碳酸盐类岩石成矿元素含量略低,而含碳质的岩石成矿元素含量较高,成矿元素含量较高的特点表明古地层可能成为良好的矿源层。另外,区内Cu矿(化)点数量不多,其空间分布往往与基底地层相关,如热液型Cu多金属矿点均分布于古地层中或与花岗岩的接触带中。乌奴格吐山矿区中也出现额尔古纳河群地层的小块残留体。这种空间分布上的相关性,可能反映了Cu矿化与基底地层之间的成因联系。北部区分散流异常集中分布在额尔古纳河群,佳疙疸群地层出露区,异常以 Cu、Au、Ag、Pb、Zn 等多元素组合异常群出现,面积在十几至百余平方千米之间,具有强度大、浓集中心明显的特点,这也说明老的基底地层与成矿有一定联系。结合地层中发育韧性剪切带构造、中生代火山岩浆活动较为强烈及出现大面积分散流异常,可以看出基底地层分布区具有寻找韧性剪切带型Au矿和以碎屑一碳酸盐岩为容矿岩石的浅成热液型有色、贵金属矿床的良好前景。
3.1.2 岩浆岩与成矿关系
区内频繁的构造运动伴随着强烈的岩浆活动,形成了种类多样、分布广泛的岩浆岩,且火山岩和侵入岩均较发育。燕山期岩浆活动在本区分布最广泛且与成矿关系最密切,具有重要的成矿意义,已形成众多的银、金、铜、铅、锌、钼等矿产。区内与燕山期岩浆活动有关的金银铅锌铜多金属矿产均产于中-酸性侵入杂岩中,且均有偏碱性的火山岩围绕着钙碱性中酸性杂岩体分布。燕山早期二长花岗斑岩为乌努格吐山大型斑岩铜钼矿床的成矿母岩;花岗闪长岩和石英闪长岩构成邻区八大关、八八一斑岩型铜钼矿的成矿母岩;燕山晚期的次火山岩和浅成斑岩是得尔布干铅锌银金矿床的重要物质来源。甲乌拉铅锌银矿的成矿母岩为长石斑岩和石英斑岩;得耳布尔铅锌矿的含矿岩为石英斑岩;额仁陶勒盖银矿与石英斑岩在地质及地球化学诸多方面存在着显著的成因联系,为成矿母岩(陈祥等[14])。因此本区已发现的大型和中型矿床多数为低硫化型浅成低温热液型Pb、Zn、Ag矿床,如甲乌拉铅锌银矿、查干布拉根铅锌银矿、额仁陶勒盖银矿等。下寒武统额尔古纳河组和中、新生代花岗岩具有较高的Cu和Mo丰度,为斑岩型铜钼矿床的形成奠定了基础。高硫化型浅成低温热液金矿在本区仅发现了大坝金银(铜)矿点。
3.1.3 构造与成矿的关系
研究区构造十分发育,成矿作用主要受断裂构造及岩浆作用形成的侵入穹隆构造和火山机构控制。
(1)导岩导矿构造。该矿带主要导岩导矿构造是得尔布干深断裂带,该断裂经呼伦湖东缘、沿得尔布尔河谷,向北东延伸至盘古镇一带,长约900 km,具有多期活动历史。前中生代,构成了额尔古纳地块与鄂伦春晚古生代中期增生带的分界线,控制了两侧前中生代地层、岩体的形成和展布;在中生代又强烈活动,控制了中生代火山喷发、岩浆侵入和铜多金属成矿作用。其次是北东向区域断裂与北西向区域断裂构成了该区网格状区域构造图案,决定了中生代岩浆活动和成矿作用的空间发育范围。而前中生代形成的NE向和NW向两组共轭断裂,既制约着区域基本构造格局,也对岩浆及成矿活动起着极为重要的控制作用。
此外,火山管道也是一种浅部导岩导矿构造,区内火山管道附近都分布有次火山岩体,且目前已发现具有工业意义的矿床均位于构造火山岩带、次火山岩体及其附近构造蚀变带中。
(2)布矿构造。布矿构造主要是得尔布干断裂带派生的二级断裂或与之相连接的二级断裂,有哈乌鲁断裂、哈尼沟断裂带和木哈尔断裂带等。矿床受NE向主干断裂-得尔布干断裂控制,多分布于断裂的西侧;而NE向主干断裂与NW向断裂的交汇部位则常常是矿田、矿床(点)的定位空间,区内金属矿床(点)的展布受“行、列、汇”构造样式控制。而且,呈NW向分布的矿床(点)列在NE方向上具有等间距分布特征。在满洲里-新巴尔虎右旗之间NE向长150 km的范围内,哈尼沟、木哈尔和克尔伦3条NW向断裂与NE向的得尔布干和额尔古纳-呼伦等断裂交汇,沿哈尼沟断裂产有乌努格吐山、哈拉胜、大坝、长岭、龙岭、头道井等大、中、小型矿床和矿点,沿木哈尔断裂有额仁陶勒盖、甲乌拉和查干布拉根、额尔登乌拉和巴彦浩雷等一系列矿床(点),沿克尔伦断裂则有高吉高尔、特格乌拉等矿点。此外,火山机构也是布矿构造。
(3)容矿构造:中深成斑岩铜钼矿床的容矿构造主要是花岗闪长岩体内的裂隙带和破碎带,这是成矿热流体充填交代的场所,并形成石英绢云母化带。浅成斑岩铜钼矿床的容矿构造是火山机构和接触带,浅成热液脉状银多金属矿床的容矿构造是基性、中基性火山岩及断裂构造破碎带。例如,乌奴格吐山矿床的携矿岩体一二长花岗斑岩及矿(化)体均产于火山机构中,矿(化)体产于二长花岗斑岩与黑云母花岗岩和次流纹质晶屑凝灰熔岩的接触带上,这是由于二长花岗斑岩岩浆和成矿热液流体的挤压、隐爆和液压致裂等作用,在接触带形成大量裂隙带和破碎带;同时接触带是温度和化学场的突变带,有利于矿质沉淀。又如区内银铅锌多金属矿床的容矿围岩为塔木兰沟组基性、中基性火山岩,沿含矿构造破碎带展布,构成长数百米至数千米,宽数十至数百米的退色蚀变带。额仁陶勤盖银矿床的全部矿体均赋存在塔木兰沟组火山岩中,查干布拉根银矿床含矿构造破碎带主要围岩是塔木兰沟火山岩,甲乌拉银铅锌矿床主矿体赋存于该套火山岩中,得尔布尔银铅锌矿床围岩也主要是这套中基性火山岩,显示了该套基性、中基火山岩与浅成热液脉状银铅锌矿床密切的空间依存关系,反映出成矿与围岩有成因上的联系。
(4)成矿后构造。成矿后构造主要有断裂和断块差异升降造成的盆岭构造系,在乌奴格吐山附近还发育脆一韧性剪切带。区内已发育的矿床均位于隆升断块上,这可能有2个原因:①此处构造一岩浆活动较强烈,有利于成矿;②隆升断块剥蚀深,矿体已被剥蚀出来,易被发现。沉降断块上未发现有工业意义的矿床有2种可能:①岩浆作用和成矿作用弱,不利于成矿;②有矿,但被掩盖着不易发现。如果第2种可能性成立,则断陷带有良好的找矿前景。
3.1.4 剥蚀程度与成矿的关系
乌奴格吐山矿床剥蚀达中部带。主要依据是:①围岩残留体不多,一般无侵入接触的盖层;②各蚀变带出露齐全,石英钾长石化带,石英细脉,块状石英出露地表,蚀变矿物中有硬石膏;③金属矿物组合水平分带明显,从内向外依次为黄铁矿、辉钼矿带(辉钼矿)、黄铜矿带,黄铁矿、黄铜矿带,黄铁矿、方铅矿、闪锌矿带;④矿石为细脉浸染状铁铜钼硫化物;⑤元素水平分带清楚,从内向外为 Mo→Mo、Cu→Cu→Cu、Pb、Zn;⑥黄铁矿热电系数α基本上均为负值。乌奴格吐山矿床铜储量接近于超大型矿床规模,钼储量已达超大型矿床规模,剥蚀前乌奴格吐山矿床铜储量也能达到超大型矿床规模。甲乌拉银铅锌多金属矿床剥蚀程度较浅。其依据是:①矿区保存着较完整的中生代地层;②蚀变组合具浅成低温的特征,有石英化、绿泥石化、碳酸盐化、水白云母伊利石化、绢云母化、冰长石化、萤石化以及绿帘石化等;③主要矿石矿物有方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿,其次为磁铁矿、赤铁矿、斑铜矿、毒砂等,此外尚有少量的含银硫化物:如硫锑银矿、金银辉铋铅矿、银黝铜矿、自然银、辉银矿、碲银矿、含硫铋铅银矿等。④成矿元素的垂直分带由深到浅为 Cu(Mo)→Cu(Zn)Ag→Ag→Cu、Pb、Zn、Ag→pb、Zn、Ag→(Pb、Zn),水平分带中心以 Cu、Pb、Zn、Ag,两侧为 Pb、Zn(Ag)或 Ag(Pb、Zn)的特点。⑤矿体以脉状充填于构造破碎带中,由浅部到较深部位裂隙发育程度有由大脉→小脉群→细脉群→网脉带的变化特征。
3.2 主攻矿种及主攻矿床成因类型
(1)主攻矿种。依据满洲里-新巴尔虎右旗一带区域成矿地质背景、已发现的主要矿产和不同级别的地球化学异常元素种类,将矿产预测的主攻矿种确定为 Cu、Mo、Ag、Pb、Zn、Au。
(2)主攻矿床类型。依据研究区区域成矿地质背景、成矿规律和控矿因素及已知矿床类型,确定成矿预测的主攻矿床类型为与中生代构造岩浆活动有关的斑岩型和浅成低温热液型,即:①斑岩型(铜、钼)矿床,典型矿床如乌奴格吐山铜钼矿床;②浅成低温热液型银、铅、锌矿床,该类型矿床进一步划分为低硫化型和高硫化型2种。低硫化型矿床如甲乌拉银铅锌矿床、查干布拉根银铅锌矿床、哈拉胜铅锌矿床。高硫化型如大坝金银矿点。
3.3 主要类型矿床的成矿-找矿标志
3.3.1 斑岩型铜钼矿床
斑岩型铜钼矿床常位于得尔布干断裂带北西侧额尔古纳地块内的半隆起区,如乌奴格吐山铜钼矿床。NE向得尔布干深大断裂旁侧的北西向次级断裂和北东向-北北东向次级断裂交汇部位常控制了含矿斑岩体的就位,因而也就控制了矿床的产出部位。具有不同岩性组成的分异演化特点的中酸性-酸性次火山斑岩体。乌奴格吐山铜钼矿床的含矿岩体为燕山晚期二长花岗斑岩。对岩性及时代没有特殊要求,矿区围岩主要为成矿前的侵入岩,如花岗岩,花岗闪长岩,一些矿区内还出现新元古界青白口系佳疙瘩组浅变质岩,但矿区内很少出现中生代火山岩,表明矿区属中等-浅剥蚀区。斑岩型铜钼矿床发育面型蚀变,具有蚀变范围大、分带性明显的特点,一般蚀变分带由内向外分硅化-钾长石化带(钼矿化)、硅化-绢云母化带(铜矿体、钼矿体)和伊利石-水白云母化带(铅锌银矿化)。地表可见铁帽、铁染、孔雀石和铜蓝等次生氧化矿物。具有明显的面状Cu、Mo、Pb、Zn和Ag土壤地球化学组合异常,并伴有元素分带特征,中间为Mo-Cu异常,向外有Cu、Pb、Zn、Ag和As等异常。发育面状自电及激电异常,显示高阻和高极化特点,具有因蚀变造成的浅色环状遥感影像特征。
3.3.2 浅成低温热液型铅、锌、银矿床
(1)低硫化浅成低温热液型。浅成低温热液型铅、锌、银矿床常位于得尔布干断裂带北西侧额尔古纳地块内的次级拗陷区,即半隆起区与拗陷区过渡带。NE向得尔布干深大断裂旁侧的北西向次级断裂控制着矿体的分布。燕山晚期次火山斑岩体呈带状成群出现,长石斑岩、石英斑岩及花岗斑岩等与成矿关系密切。主要为中侏罗统塔木兰沟组中-基性火山岩和下白垩统白音高老组酸性、中-酸性火山岩。近矿围岩蚀变主要以绢英岩化和青磐岩化为主,低硫化型的典型蚀变标志是冰长石化,金属矿化围绕次火山岩体呈现一定的水平和垂直分带,上部(或边部)以银为主,下部(或中部)以铅锌(铜为主)。出现粉红色菱锰矿、铁白云石地段应注意寻找银矿体。石英脉、铁帽、铁锰帽、岩石锰染发育地段是直接的找矿标志。出现 Pb、Zn、Ag、Cu、Mo 和 As等组合异常。
(2)高硫化浅成低温热液型。矿床位于近得尔布干断裂带南东侧中生代火山沉降带中的相对隆起区,如四五牧场金(铜)矿床;或产于满洲里-克鲁伦浅火山盆地中的基底隆起边缘的火山拗陷带中,如大坝金(铜)矿等。北东向断裂是区内主要的导岩和导矿构造,北东向压扭性断裂与北北西向张扭性断裂及它们的交汇部位是矿床的主要容矿构造。矿区发育超浅成的小岩株及隐伏岩体。高硫化型金(铜)矿区常出现隐爆角砾岩筒,矿体多赋存于其中;并与白音高老火山旋回末期超浅成流纹斑岩和石英斑岩关系更为密切。矿区主要出露塔木兰沟组粗安岩、粗安质火山碎屑岩和白音高老组英安岩、流纹岩及凝灰岩。高硫化型金(铜)矿区围岩蚀变类型为硅化、迪开石(高岭石)化、明矾石化、绢云母化、碳酸盐化和石膏化,各种蚀变具有明显的线性分带。具有一定规模、且有明显浓集中心、异常分带好的 As、Sb、Ag、Hg和Au组合异常,伴有Cu、Pb、Zn和Bi异常。北东向线性负磁异常带或低磁异常带是寻找四五牧场金(铜)矿床的重要标志之一,条带状负磁异常的膨大部位,往往是金矿体的赋存部位,视电阻率线性高阻异常及弱极化率异常能反映出蚀变带的分布范围。
3.4 成矿预测
根据上述找矿标志及区域地球化学异常分布特征,结合对该区成矿规律的认识,在研究区划分出2个成矿靶区、6个成矿预测区和4个成矿远景区。其中成矿靶区为额仁陶勒盖和查干布拉根成矿靶区。成矿预测区为巴彦浩雷浅成低温热液型铜金成矿预测区(B1)、大坝高硫化浅成低温热液型金铜成矿预测区(B2)、头道井-垦山铜钼多金属成矿预测区(B3)、努其根乌拉-阿敦楚鲁银(铜、铅锌)成矿预测区(B4)、长岭-龙岭铜钼铅锌银成矿预测区(B5)、汗乌拉金银铜成矿预测区(B6)。成矿远景区为克尔伦银铅锌多金属成矿远景区(Y1)、山登脑银铅锌多金属成矿远景区(Y2)、达赉及其外围银铅锌多金属成矿远景区(Y3)、呼伦湖西铜、铅锌、金银成矿远景区(Y4)。矿区区域分布见图2。
图2 满洲里-新巴尔虎右旗一带找矿预测区和找矿远景区分布图Fig.2 Layout plan of ore-prespecting prediction area and prospective area in Manzhouli-New Barag Right Banner area
3.4.1 成矿靶区
(1)额仁陶勒盖成矿靶区
(2)查干布拉根成矿靶区。查干布拉根铅锌银矿床位于满洲里-新巴尔虎右旗银多金属成矿带南部。属满洲里-克鲁伦浅火山盆地(火山断陷带)之甲乌拉-阿墩楚鲁断隆北部边缘的北西向构造发育地段。
3.4.2 成矿预测区
(1)巴彦浩雷浅成低温热液型铜金成矿预测(B1)。位于木哈尔银铅锌多金属成矿亚带东端,新巴尔虎右旗北西12 km,面积约10 km2。
(2)大坝浅成低温热液型铜金区成矿预测区(B2)。位于哈尼沟铜钼多金属成矿亚带东段南侧,面积 90 km2。
(3)头道井-垦山铜钼多金属成矿预测区(B3)。位于乌奴格吐山矿床北东侧,由黄花菜沟经头道井西山至垦山,面积约40 km2。
(4)努其根乌拉-沃尔滚花铜成矿预测区(B4)。位于甲乌拉 -阿敦楚鲁断隆中,面积100 km2。
(5)长岭-龙岭铜钼铅锌银成矿预测区(B5)。位于哈尼沟铜钼多金属成矿亚带中,面积400 km2。
(6)汗乌拉金银铜成矿预测区(B6)。位于哈泥沟断裂南西侧,乌奴格吐山-汗乌拉-甲乌拉北东向隆起带上,面积约16 km2。
3.4.3 成矿远景区
(1)克尔伦银铅锌多金属成矿远景区(Y1)。位于得尔布干深断裂北西侧的满洲里-新巴尔虎右旗浅火山盆地内,属得尔布干成矿带南西段的北西向克尔伦-尚丁高志高成矿亚带。
(2)山登脑银铅锌多金属成矿远景区(Y2)。位于得尔布干深断裂北西侧的满洲里-新巴尔虎右旗浅火山盆地内,属得尔布干成矿带南西段的北西向额仁-木哈尔银铅锌多金属成矿亚带。
(3)达赉及其外围银铅锌多金属成矿远景区(Y3)。位于得尔布干深断裂北西侧的满洲里-新巴尔虎右旗浅火山盆地内,属得尔布干成矿带南西段的北西向哈泥沟成矿亚带。
(4)呼伦湖西铜、铅锌、金银成矿远景区(Y4)。位于火山盆地边缘及其与前中生代隆起的交接部位,其中,北西向哈尼沟铜钼铅锌银金矿带内主要矿床有乌奴格吐山斑岩型Cu-Mo矿床(大型)、龙岭Cu多金属矿点、大坝浅成低温热液石英-明矾石型Cu-Au(Ag)矿点及头道井、长岭、哈拉胜等众多的Cu(Mo)、Pb-Zn矿床(点)等。
4 结 语
综上所述,满洲里-新巴尔虎右旗一带地质工作程度低,尤其是内蒙古自治区北东部地带,一直属1/20万地质调查空白区,直到2003年才完成1/25万区域地质调查工作,1997年才完成1/20万水系沉积物测量工作,大部分地区未开展1/5万水系沉积物测量工作。由于资料有限,研究区地质工作程度低,有些成矿远景区划分的依据并不充分,而且远景区的面积也明显偏大,成矿靶区的圈定更多地考虑到成矿地质条件的对比和化探异常特征。
笔者以区域成矿地质背景研究为切入点,应用岩石学、地质学研究等方式,在基础地质、成矿规律研究的基础上,建立了研究区区域成矿模式。在研究区成矿规律认识的基础上,通过理清矿床控矿因素、总结找矿标志,对本区进行了成矿预测。优选出2个成矿靶区、6个成矿预测区和4个成矿远景区。其中成矿靶区为额仁陶勒盖和查干布拉根成矿靶区;成矿预测区为巴彦浩雷浅成低温热液型铜金成矿预测区(B1)、大坝浅成低温热液型金铜成矿预测区(B2)、头道井-垦山铜钼多金属成矿预测区(B3)、努其根乌拉-阿敦楚鲁银(铜、铅锌)成矿预测区(B4)、长岭-龙岭铜钼铅锌银成矿预测区(B5)、汗乌拉金银铜成矿预测区(B6);成矿远景区为克尔伦银铅锌多金属成矿远景区(Y1)、山登脑银铅锌多金属成矿远景区(Y2)、达赉及其外围银铅锌多金属成矿远景区(Y3)、呼伦湖西铜、铅锌、金银成矿远景区(Y4)。
[1]郭玉乾,等.浅成低温热液金银多金属矿床矿化分带及找矿标志[J].矿产与地质,2009,3(1):7-14.
[2]内蒙古自治区地质矿产局.内蒙古自治区区域地质志[M].北京:地质出版社,1991:7-498.
[3]李文国.内蒙古自治区岩石地层[M].武汉:中国地质大学出版社,1997:321-323.
[4]毛景文,等.中国东部中生代浅成热液金矿的类型、特征及其地球动学背景[J].高校地质报,2003,9(4):620-637.
[5] Bonham H F.Models for volcanic-hosted epithermal precious metal deposits:a review[C]//Volcanism,Hydrothermal Systems andRelated.Mineralization.International Volcanological Congress,Symposium 5.Hamilton,New Zealand,1986:13-17.
[6]Bonham H F Jr.Models for volcanic-hosted epithermal precious metal deposits:Areview[C]//International Volcanologi-cal Congress,Symposium.Hamilton,New Zealand,February,1986:13-17.
[7]芮宗瑶,等.俯冲、碰撞、深断裂和埃达克岩与斑岩铜矿[J].地质与勘探,2006,42(1):1-6.
[8]芮宗瑶,等.从流体包裹体研究探讨金属矿床成矿条件[J].矿床地质,2003,22(1):13-23.
[9]芮宗瑶,等.斑岩铜矿研究中若干问题探讨[J].矿床地质 .2006,25(4):491-500.
[10]芮宗瑶,等.吉黑东部斑岩型-浅成热液铜金矿床多重成矿模型[J].矿床地质,1995,14(2):174-184.
[11]芮宗瑶,等.斑岩铜矿的源岩或源区探讨[J].岩石学报,2004,20(2):229-238.
[12]芮宗瑶,等.挥发份在夕卡岩型和斑岩型矿床形成中的作用[J].矿床地质,2003,22(1):141-148.
[13]双宝.满洲里-新巴尔虎右旗有色、贵金属矿床成矿系列与成矿预测[D].长春:吉林大学,2012.
[14]陈祥,李鹤年,段国正.内蒙古额仁陶勒盖花岗岩成因与银矿床的形成[J].矿产与地质,1997,11(2):91-98.