满洲里小尖山盆地构造、蚀变特征与铀矿化

2019-06-06阳正勇陈凯刘永江许文良冯志强张丽

铀矿地质 2019年3期

阳正勇，陈凯，刘永江，许文良，冯志强，张丽

（1.核工业二四三大队，内蒙古赤峰024006；2.吉林大学，吉林长春130061；3.太原理工大学，山西太原030024；4.中国地质调查局沈阳地调中心，辽宁沈阳 110034）

小尖山盆地位于满洲里地区北部，其大地构造位置处于华北板块和西伯利亚板块之间的中蒙古-额尔古纳微地块上，属额尔古纳-满洲里火山岩型铀成矿远景带［1］组成部分。盆地基底为燕山早期二长花岗岩，盖层主要为下白垩统白音高老组、上侏罗统玛尼吐组中酸性火山（碎屑）岩，零星见有中侏罗统塔木兰沟组基性火山岩，火山喷发旋回较为齐全。区内发育NE、NW向断裂构造及众多火山机构，热液蚀变作用及铀矿化（异常）信息明显。本区第四系及植被覆盖广袤，基岩出露差。因此，野外观测构造性质、产状十分困难。在前人研究基础上，通过重力、遥感等资料整理、分析，结合野外地质勘查成果，本文总结了小尖山盆地构造、蚀变特征，并探讨了其与铀矿化（异常）的关系。

1 构造特征

1.1 区域构造特征

区域上，满洲里地区构造以断裂、火山构造为主，褶皱相对不发育。受得尔布干深大断裂的影响，发育以NE向为主、NW向为辅的两组断裂，同时还有EW、SN向断裂。其中，NE、NNE向断裂形成较早，也最为发育，表现为切割地壳的深大断裂，控制了区内中生代火山-岩浆侵入活动及火山构造展布；NW向断裂一般为基底断裂，不同程度地切割早期NE、NNE向断裂。上述不同方向的断裂相互交叉形成了本区网格状、断块状构造格局。

1.2 盆地构造特征

1.2.1 断裂构造

NE向作为区域主构造走向，以呼伦湖西缘断裂（F3）为代表。该断裂为小尖山盆地东南边界，属区域性切壳断裂，在呼伦湖西岸形成陡崖，走向40°，倾向SE，倾角75°～78°，向北延入俄罗斯，长大于85 km，发育系列次级平行断裂，如F3-1、F3-2、F3-3等。断裂具有多期性、继承性和贯通性的特征，对本区中生代火山喷发、岩浆侵入和Cu、Pb、Zn、Ag、Mo等多金属矿床的形成有重要的控制作用。

NW向断裂构造为区内NE、NNE向断裂构造的共轭断裂或次级断裂，大致呈平行等间距、带状展布，走向310°～330°，倾向NE或SW，呈舒缓波状，地貌多表现为沟谷。盆地内NW向断裂构造以小煤窑-呼伦湖牧场（F13）断裂为代表。该断裂长22 km，宽100～500 m，倾向SW，在大黑山北侧表现为NW向宽阔沟谷。对沟谷两侧基岩露头产状进行吴氏网投影显示，断裂、节理的走向主要以NW向为主，倾角在65°～85°之间，为区内主要的控矿断裂构造。

盆地内近EW向断裂规模较小，多为NE、NW向断裂的次级构造，地表岩石破碎、蚀变强烈。

1.2.2 火山构造

小尖山盆地位于大兴安岭火山岩带（Ⅰ级），向西南延伸的满洲里-新巴尔虎右旗火山喷发带（Ⅱ级）中的满洲里-巴扬山-阿尔哈沙特喷发亚带（Ⅲ级）上，为灵泉盆地次级构造单元（Ⅳ级）［2］。

火山活动早期以裂隙式喷溢为主，晚期则转为中心式喷发，其强度从早到晚逐渐增强。区内发育多个晚侏罗-早白垩世的中心式火山机构（Ⅴ级），定位于NW向断裂构造旁侧或NE、NW向构造结处（小尖山、大黑山、苏鲁霍陶勒盖）。地貌均表现为锥形山体（穹隆状火山锥），山顶出露大量酸性火山角砾岩、集块岩等。火山通道多被残余岩浆侵入，形成超浅成侵入体，岩性主要为石英二长斑岩、石英正长斑岩等。

小尖山盆地受NE向呼伦湖西缘断裂（F3）及NW向小煤窑-呼伦湖牧场（F13）断裂所夹持，区内断裂构造十分发育，沿NW向断裂构造两侧或NE、NW向断裂构造交汇处，分布众多火山机构（图1）。

1.3 盆地性质及构造特征研究

前人认为小尖山盆地属火山塌陷盆地［3］，近年来，通过对重力资料的重新解译，结合遥感、CSAMT及综合地质勘查［4-5］，对小尖山盆地性质及构造特征有了较为深入的认识，认为该火山盆地为火山断陷盆地。

1.3.1 布格重力异常特征

区域上，布格重力异常（图2）总体走向呈NNE-NE向，表现为 “中部高，东、西低”，即中部以一条由南向北贯穿全区的高值异常带为主，向东、西两侧重力场值逐渐降低。

全区重力场值在（-81.0～-108.0）×10-5m/s2之间。其中，中部高值有3处，由北向南依次为：巴彦张日西南（峰值为-83.0×10-5m/s2）、布拉格廷诺尔西（峰值为-83.5×10-5m/s2）及铁勒格图附近（峰值为-81.0×10-5m/s2）。西部达来东苏木-洪格力敖包一线以重力低值异常为主，场值（-91.5～-106.0）×10-5m/s2，由南向北逐渐降低，且南部等值线稀疏，北部密集，整体呈NNE向。东部小尖山-达石莫格浑迪一带重力低值异常展布呈似圆形，场值差异不大，极小值为-92.5×10-5m/s2。

结合地质勘查成果可知，西部重力低异常区为晚侏罗-早白垩世断陷分布，规模较大；中部主要为基底隆起区；东部以早白垩世断陷为主，且规模相对较小。

通过对数据进一步的解析延拓，局部小异常消失，曲线整体变得平缓、圆滑，深部区域重力异常特征更为突出（图3）。灵泉盆地深部构造特征呈现 “东、西断陷，中间隆起”的特点。其中，西部为规模较大的重力低场，是区内晚侏罗-早白垩世低密度地质体的反映，呈南北走向，且 “南浅、北深”，地表以上侏罗统满克头鄂博组、玛尼吐组及下白垩统白音高老组中酸性火山岩、火山碎屑岩为主；中部局部重力高主要反映基底隆起，地表见有中侏罗统塔木兰沟组基性火山岩及燕山早期二长花岗岩体；东部重力低场规模较小，地表主要为下白垩统白音高老组酸性火山岩、火山碎屑岩。

图1 小尖山盆地及邻区构造纲要图Fig.1 Structural outline map of Xiaojianshan basin and adjacent areas

图2 灵泉盆地布格重力异常平面图Fig.2 Bouguer gravity anomaly contour map of Lingquan basin

图3 向上延拓1 km后布格重力异常平面图Fig.3 Contour map of 1 km Up ward continuation of bouguer gravity anomaly

此外，由不同深度上延后的重力异常，经小子域滤波后，求取重力水平方向总梯度矢量模异常，反映不同深度和规模的断裂特征。本区浅部规模较大的断裂构造以NE向为主，NW向次之，区内还有早期近SN向断裂的存在（图 4）。

图4 上延500 m后重力水平总梯度矢量模异常和基底断裂分布图Fig.4 Vector anomaly of total horizontal gravity gradient of 500 meter upward continuation and basement fault

1.3.2 遥感特征

遥感数据解译显示，小尖山盆地内线性构造发育，各方向均有，主要成因为断层、节理裂隙和岩性界线等。其中，NE向断裂发育较早，规模最大；NW向相对较晚，贯穿全区，控制现代水系。环状、放射状断裂等环形构造主要集中于盆地小尖山、大黑山、苏鲁霍陶勒盖等地，为火山机构反映。

1.3.3 CSAMT解译

CSAMT测量成果显示，早侏罗-晚白垩世中酸性火山岩系底板埋深在本区表现出 “深-浅-深”相间排列的特点（图5），可划分为西部凹槽、中部隆起及东部凹槽3个部分。其中，西部凹槽（达石莫一带）底板埋深变化相对较大，均值300 m，最浅100 m，最大埋深500 m；中部隆起（头道井-乌奴格吐山一线）呈北东向，底板埋深0～50 m；东部凹槽（小尖山以南）底板埋深200～700 m。

图5 早侏罗-晚白垩世中酸性火山岩系底板埋深立体模型图Fig.5 3D modelling of bottom depth of J3-K1 middle-acidic volcanic rocks

以L05线为例（图6），该测量剖面由乌奴格吐山，经苏鲁霍陶勒盖到呼伦湖，从北西到南东，横跨整个小尖山盆地。断面图中平距0～3 000 m处反演电阻率为高阻特征，为二道沟二长花岗岩体的电性反映；平距3 000～17 000 m位置整体以中高-低阻为主，纵向上可分为两个电性层：上部为中高阻电性层，经钻探查证主要为上侏罗统玛尼吐组及下白垩统白音高老组中酸性火山岩；下部为低阻电性层，主要为中侏罗统塔木兰沟组基性火山岩的电性反映。断面图在5 000、8 000、9 500 m等处等值线发生扭曲且见有密集的梯度带，应为构造通过处，断裂倾向SE，是呼伦湖西缘断裂（F3）次级平行断裂构造（F3-1、F3-2、F3-3）反映。小尖山盆地内火山岩系厚度由NW向SE呈阶梯式增加。

图6 L05线CSAMT测量反演电阻率断面图Fig.6 CSAMT inversion dectronic resistivity profile of L05

综上所述，灵泉盆地构造特征呈现为“东、西断陷，中间隆起”，小尖山盆地位于灵泉盆地东部断陷区（图7），盆地边界受控于NE、NW向（或次级平行）断裂构造。因此，小尖山盆地断陷特征更为明显，应属火山断陷盆地。

2 蚀变特征

小尖山盆地热液蚀变主要沿断裂构造两侧发育，构成3条长度大于20 km，宽10～900 m，整体呈NE向展布的平行、等间距蚀变带（图 8）。

Ⅰ号带长大于20 km，宽10～600 m，受NE向F3-1断裂控制，蚀变类型主要为硅化、萤石化、水云母化、磷灰石化。

图7 灵泉盆地构造单元划分图Fig.7 Structural unit map of Lingquan basin

图8 小尖山盆地热液蚀变分布Fig.8 Distribution map of hydrothermal alteration in Xiaojianshan basin

Ⅱ号带长大于22 km，宽10～800 m，受NE向F3-2断裂控制，硅化带或玻璃质岩石在此带上较为发育，在地表上呈 “脊”状正地形，断续长几千米，宽数百米。该带中段深部岩石发育高岭石化、硅化、赤铁矿化、萤石化、碳酸盐化、黄铁矿化等多种蚀变组合，并有一定规模的铀矿化（异常）。

Ⅲ号带长大于20 km，宽10～900 m，受NE向F3-3断裂控制，该带北段与燕山晚期鱼脊山石英二长斑岩体接触部位是以Mo为主，Pb、Zn等多元素岩石地球化学异常晕分布集中区，深部岩石发育绿泥石化、碳酸盐化、萤石化、黄铁矿化、硅化、辉钼矿化、钾长石化，并伴有铀矿化（异常）。

3 构造、蚀变与铀矿化（异常）关系

3.1 构造与铀矿化（异常）关系

满洲里地区是我国北方重要的多金属成矿区，区内发现了众多的Cu、Pb、Zn、Ag、Mo矿床（点）及铀矿化（异常）点（带），成矿作用受NE、NW向断裂双重控制，空间上表现为 “北东成带”和 “北西呈行”，且 “北西呈行”之间表现出等间距排列［6］。

小尖山盆地铀矿化（异常）展布特点符合上述特征。现已发现铀矿化（异常）点20个，铀矿化（异常）孔32个。这些铀矿化（异常）整体呈NE向展布，集中于NW向次级断裂构造旁侧或与NE向断裂构造交汇处。由南向北，依次形成3个近似等距展布的铀矿化（异常）集中区。

3.1.1 南部矿化（异常）区

在F3-2断裂南端，发现5个铀异常点，2个铀异常孔。地表铀异常长600 m，宽130 m，呈45°方向展布。伽马照射量率一般位0.5 nC/（kg·h），最高伽马照射量率位14.5 nC/（kg·h）。钻孔揭露铀异常产于下白垩统白音高老组流纹质熔结凝灰岩，埋深328～333 m，厚 0.10～0.50 m，品位为 0.011%～0.020%。

3.1.2 中部矿化（异常）区

在F3-1、F3-2断裂中部，发现2个铀矿化点，6个铀异常点，12个铀异常孔。地表铀矿化（异常）呈NE或NW向展布，长几十米至一、二百米，宽一般几米至几十米。伽马照射量率一般为5～10.5 nC/（kg·h），最高伽马照射量率为60～140 nC/（kg·h）。钻孔揭露铀矿化（异常）产于下白垩统白音高老组流纹岩、流纹质（含角砾）熔结凝灰岩，埋深1.55～466 m，厚0.1～7.2 m，品位为0.010%～0.044%。

3.1.3 北部矿化（异常）区

在F3-3断裂北端，发现1个铀异常点，12个铀异常孔，1个铀矿化孔。铀矿化（异常）产于燕山晚期石英二长斑岩、花岗斑岩，集中于两者接触带附近，地表规模不明显，但钻孔揭露铀矿化（异常）NE向长1.5 m，NW向宽1 km，且埋深垂幅范围大，从203 m到1 003 m均有发现，厚0.10～3.90 m，品位为0.010%～0.052%。

区域上，火山构造往往在矿区、矿床内控制着矿体的规模与产状，如乌奴格吐山铜钼矿、甲乌拉铅锌银矿等。小尖山盆地铀矿化（异常）的产出与盆地内火山机构定位也有较好的一致性，如北部异常区定位于大黑山火山机构，中部异常区也发现隐伏火山的存在［7］。

小尖山盆地铀矿化（异常）展布特征与区域成矿规律一致。因此，针对满洲里地区植被覆盖广、基岩出露差的特点，可以利用区域成矿规律开展铀成矿预测。

3.2 蚀变与铀矿化（异常）关系

通过对小尖山盆地白音高老组铀矿化（异常）赋存岩石的野外观察，结合显微镜下岩相学研究及电子探针分析发现［7］，铀矿化与碳酸盐化、硅化有关。前者形成较早，主要位于岩石蚀变裂隙脉壁上；后者位于蚀变裂隙脉体中间，形成略晚，且与铀矿化（异常）关系更为密切。蚀变带外侧均以方解石为主，即表现为碳酸盐化，而中心部位则以硅化（蛋白石、石英），绿高岭石（黏土类蚀变）和一些铁硅铝的混合物为主（含铀矿物）。

通过对盆地NW向小煤窑-呼伦湖牧场断裂（F13）与大黑山火山机构、鱼脊山石英二长斑岩体复合部位（北部矿化异常区）的铀矿化（异常）岩石（心）进行系统研究发现，岩石蚀变在垂向上，具有一定的分带特征：近地表为绿泥石化、碳酸盐化、萤石化、黄铁矿化；浅部为硅化、辉钼矿化；深部为钾长石化（图9）。且硅化与钾长石化局部交替、反复出现，反映岩石经历多期次碱交代作用。铀矿化（异常）与硅化、钾长石化关系密切，发育上述蚀变的岩石铀含量有明显增高，局部可达工业品位。此外，在铀矿化（异常）体上方存在钼矿体［8］，这与邻国蒙古国、俄罗斯境内大型、超大型铀矿床铀、钼共生组合特征基本吻合。