内蒙古东乌旗呼布敦陶勒盖锑矿成矿地质特征及成因探讨

2022-09-27包德军李瑞瑞陈方溥崔龙生贺斌

地质找矿论丛 2022年3期

包德军，李瑞瑞，陈方溥，崔龙生，贺斌

(1.辽宁省化工地质勘查院有限责任公司，辽宁锦州 121007；2.内蒙古盛旺矿业有限公司，内蒙古东乌珠穆沁旗 026300；3.辽宁地质工程职业学院；辽宁丹东 118302)

0 引言

锑是现代工业中应用极其广泛的金属矿产，主要应用于阻燃剂、合金及抗腐蚀材料，甚至在早期被应用于医疗药品。锑在地壳中的平均丰度约为0.2×10-6，属于较稀少的金属元素[1]。中国是世界上锑矿资源最丰富的国家之一，储量、产量居世界首位[2]；全国大中小型锑矿床据统计已经超过170余处[3]，以湖南、广西、西藏、贵州和云南等地较多。

内蒙古自治区地处中亚造山带，成矿地质条件优越，是我国矿产资源种类、矿床类型较为齐全的省区，其资源综合实力居全国首位[4]。据统计，全区现已发现各类矿床4000余处，种类达120余种。其中，稀土矿、铬铁矿、有色金属矿、芒硝矿等全国乃至世界闻名，但以往关于锑矿的相关报道则尤为稀少。随着近年来内蒙古自治区地矿行业的迅速发展，全省相继发现了多处锑矿床(点)、矿化点，比如，额济纳旗阿木乌苏小型锑矿床[4]、额济纳旗红石山南小型锑矿床[5]、林西县前地锑多金属矿点[6]、阿拉善左旗阿德格色格色格东锑矿点[7]、额济纳旗北山鹿咀子小型锑矿床[8]，特别是在大兴安岭中段首次发现东乌珠穆沁旗呼布敦陶勒盖中型锑矿床[9]，为整个大兴安岭乃至内蒙古中东部提供了新的找矿方向。本文基于呼布敦陶勒盖矿区的地质矿产勘查工作成果，结合前人的相关报道，阐述呼布敦陶勒盖地区锑矿床的成矿地质特征、矿体特征等，并对矿床成因进行探讨，以期能够为大兴安岭乃至内蒙古中东部地区的锑矿找矿工作有所帮助。

1 矿区地质概况

图1 研究区区域大地构造位置(据文献[4],修编)Fig.1 Geotectonic map showing position of the study areaⅠ-1-2.额尔古纳岛弧(Pz)；Ⅰ-1-3.海拉尔—呼玛弧后盆地(Pz)；Ⅰ-1-4.扎兰屯—多宝山岛弧(Pz2)；Ⅰ-1-5.二连—贺根山蛇绿混杂岩带(Pz2)；Ⅰ-1-6.锡林浩特岩浆弧(Pz2)；Ⅰ-2-1.松辽断陷盆地(J-K)；Ⅰ-7-2.图林凯蛇绿混杂岩带；Ⅰ-8-2.温都尔庙俯冲增生杂岩带；Ⅱ-3-1.恒山—承德—建平古岩浆弧(Pt1)；Ⅱ-4-1.固阳—兴和陆核(Ar)；Ⅱ-4-2.色尔腾山—太仆寺旗古岩浆弧(Ar3)；Ⅱ-4-3.狼山—白云鄂博裂谷(Pt2)

矿区内地层除新生界(Q4)外(图2)，大面积出露上泥盆统安格尔音乌拉组(D3a)，为一套浅变质的陆缘细碎屑岩夹内源碎屑岩组合，亦为本区的含矿岩系。构造条件较复杂，矿区属于呼布敦陶勒盖背斜的南东翼，该背斜轴线位于苏布拉格—安格尔音乌拉—敖恩特一带，轴向为NE55°±，贯穿全区；在背斜的翼部地层中次级的层间褶曲和层面扭动构造十分发育，其表现为一系列走向NEE—近EW向的褶曲，并派生出一系列由压碎、破裂、片理化等现象构成的构造裂隙，构成了本区的主要容矿空间。

2 成矿地质特征

2.1 含矿岩系特征

呼布敦陶勒盖锑矿床的含矿岩系为上泥盆统安格尔因乌拉组(D3a)。该套地层为泥质、凝灰质成分较高的碎屑岩层，碎屑物粒度细，分选较差，多发育小型交错层理、透镜状层理等，属于浅海—半深海碎屑岩建造。岩层变形强烈，局部形成一系列短轴紧闭的背向斜构造。地层总体走向NEE，倾向165°～185°，倾角53°～70°，产状较陡，局部近直立。矿区南部属于哈沙图向斜的北西翼，地层倾向NW330°，倾角50°～55°。区内出露的安格尔因乌拉组(D3a)大体可分为D3a1和D3a2两个岩性段(图2)。

图2 呼布敦陶勒盖锑矿床地质简图Fig.2 Geological sketch of Hubudun Tuolergai Sb deposit1.第四系；2.绢云母粉砂质板岩、粉砂质泥质板岩、含碳泥质板岩；3.变质粉砂岩夹碳质板岩；4.碳质板岩；5.斑点板岩；6.角岩；7.矿化蚀变带

D3a2：主要分布于矿区北部，总体走向NEE，倾向S-SE，倾角约65°左右。主要由绢云母粉砂质板岩、粉砂质泥质板岩、含碳泥质板岩组成，呈薄层状产出。

D3a1：主要分布于矿区中南部，主要由黄绿色变质粉砂岩夹碳质板岩、细砂岩组成，近岩体接触带处，热接触变质作用强烈，普遍具有角岩化，常形成斑点板岩、角岩等热接触变质岩。本段是区内的主要含矿层位，锑多金属矿呈脉状充填于本段内近EW向的构造裂隙中。

2.2 控矿构造特征

区内控矿构造主要为断裂，其与主构造线方向总体一致，呈近EW向，为安格尔音乌拉复式向斜派生的一系列层间断裂构造破碎带，是呼布敦陶勒盖锑矿主要的控矿、容矿构造。锑矿脉的产出形态、规模严格受此类构造裂隙的控制；裂隙具有平行斜列发育集中的特点，宽度由几厘米至数十米不等，沿走向倾向均具有尖灭再现断续分布的特点。

矿区中北部控制的含锑构造破碎带，即为走向近EW向的次级挤压构造破碎带，地表出露长约630 m，宽3～30 m，其东部出露西部隐伏。槽探、钻探工程揭露构造破碎带长度2800 m，倾向163°～192°，倾角55°～80°。破碎带切穿变质粉砂岩、细砂岩、砂质碳质板岩等岩层，岩石破碎为不同原岩碎裂岩,局部可见构造角砾岩。破碎带地表岩石面可见明显的断层擦痕，见碳酸盐化、硅化、绢云母化，褐铁矿化呈薄膜状或细脉状断续分布于构造角砾岩中。

2.3 围岩蚀变特征

矿体产于近EW向构造裂隙带中，砂板岩既是矿体的围岩也是含矿母岩，围岩蚀变主要有硅化、黄铁矿化、碳酸盐化、绢云母化，其中硅化、黄铁矿化与成矿关系最为密切。

硅化：呈灰白—烟灰色，细脉状产出，厚度较小，灰白色石英脉多与碳酸盐脉充填于碎裂岩的裂隙中；烟灰色石英脉常发育在矿体或顶底板围岩中，且有星散或细脉状黄铁矿产于其中或脉体边部，为近矿围岩蚀变。

黄铁矿化：黄铁矿呈半自形—自形晶浸染状、细脉状分布于矿层及顶底板，与硅化形成的石英细脉相伴产出，粒径多在0.1～3 mm之间，与成矿关系密切。

绢云母化：多发育在地表破碎带中，与高岭土化同时出现，常见于粉砂岩或泥板岩中，且岩石破碎程度越重蚀变越强。

碳酸盐化：多发育于构造裂隙带或矿层以及其顶底板围岩中，呈脉状或薄膜状充填于砂板岩裂隙，脉宽几毫米至数十毫米，分布没有规律，多具后期硅化现象。

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3 矿体特征

3.1 主矿体特征

呼布敦陶勒盖锑矿床已圈定锑多金属矿体80余条，严格受近EW向构造裂隙控制。矿体总体走向近EW向，倾向163°～192°，倾角55°～80°。矿体多数为隐伏矿体，其倾角由西向东有逐渐变缓的趋势，延长数十至上千米，延深数十至数百米，矿化体具平行斜列集中分布、数量较多、延长和延深较大的特征。据统计，49%的矿体倾向延深大于走向延长。矿体赋存标高1000～380 m，厚度0.23～14.78 m，平均厚度0.78～7.44 m，平均品位w(Sb)=1.04%～3.90%。以3号矿体规模最大(图3)，走向控制长度约1900 m，倾向延深控制长度约500 m(图4)，平均厚度3.96 m。

代表性矿体的特征如下：

(1)3号锑多金属矿体

3号矿体为隐伏矿体。矿体产于切穿的变质粉砂岩、细砂岩、泥砂质碳质板岩内的构造裂隙带中，呈大脉状产出。矿体走向近EW，倾向163°～192°，倾角37°～80°；矿体沿走向、倾向连续性较好，均具有尖灭再现的特征(图3、图4)，具有沿走向由南西向北东逐渐由薄→变厚→再变薄的趋势。单工程矿体厚度0.36～14.78 m，平均厚度3.96 m。矿体平均品位w(Sb)=1.23%，单工程Sb平均品位最高3.95%。

图3 呼布敦陶勒盖锑矿750 m标高矿体走向水平断面示意图Fig.3 Horizontal strike sketch of Hubudun Tuolergai Sb deposit at elevation 750 m1.上泥盆统安格尔音乌拉组一段；2.矿体位置及编号；3.典型勘查线剖面位置及编号

图4 典型剖面特征示意Fig.4 Sketch showing features of the typical sectiona.6勘查线剖面；b.4勘查线剖面1.上泥盆统一岩段；2.主要矿体位置及编号；3.钻孔位置；4.钻孔孔深

(2)5号锑多金属矿体

5号矿体产于变质粉砂岩、含炭粉砂岩、碳质板岩的构造裂隙带中，为隐伏矿体。控制矿体长度400 m，斜深100～367 m；矿体倾向164°～180°，倾角41°～67°，呈大脉状产出，控制最大垂深537 m。矿体有向南西侧伏的趋势，连续性较好。单工程控制矿体厚度0.49～7.59 m，平均厚度3.04 m。矿体平均品位w(Sb)=1.53%，单工程Sb平均品位w(Sb)最高3.81%。

3.2 矿石特征

根据锑的赋存状态、矿石组构等特征，其矿石类型大体可以划分为3种：①变质粉砂岩型锑多金属矿石；②碳质板岩型锑多金属矿石；③构造角砾岩型锑多金属矿石。

矿石矿物主要有方铅矿、脆硫锑铅矿、硫锑铅矿、闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、毒砂、辉砷钴矿、方锑矿、锡石、菱铁矿、菱锰矿等，矿物粒径在0.01～0.60 mm，含量约占全岩的8%～15%；脉石矿物有石英、云母、长石、高岭石、绿泥石、铁白云石、白云石、方解石等，粒径0.02～0.15 mm，含量75%～92%。

矿石结构以它形粒状结构(图5a)为主，其次有交代结构(图5b)、充填结构(图5c)、包裹结构(图5d)、乳滴状结构等。它形粒状结构矿石中各种金属矿物晶粒大小相差悬殊，多在0.01～0.60 mm，粗粒闪锌矿中包裹毒砂、黄铁矿与脉石矿物共生。包裹结构矿石中粗粒闪锌矿包裹微细粒脆硫锑铅矿，或中粗粒脆硫锑铅矿包裹微细粒闪锌矿、黄铜矿等。交代结构矿石中生成较晚的脆硫锑铅矿呈不规则状交代闪锌矿和黄铁矿。充填结构矿石中脆硫锑铅矿呈不规则状充填在黄铁矿的裂隙中。乳滴状结构矿石中，粗粒闪锌矿中黄铜矿呈乳滴状分布。中粗粒结构矿石中金属矿物粒度0.3～0.6 mm，共生、交生杂乱分布。

图5 呼布敦陶勒盖锑矿典型矿石结构构造Fig.5 Texture and structure of typical ore of the Sb deposita.它形粒状结构；b.交代结构；c.充填结构；d.包裹结构；e.致密块状构造；f.角砾状构造

矿石构造以脉状构造为主，其次为条带状构造、致密块状构造、角砾状构造、浸染状构造等。脉状构造表现为晚期生成的金属矿物穿插贯入早期矿物裂隙的集合体呈脉状产出。条带状构造表现为脆硫锑铅矿、闪锌矿集合体呈条带状分布于脉石矿物中。致密块状构造表现为金属矿物磁黄铁矿、脆硫锑铅矿、闪锌矿、黄铁矿富集成团块(图5e)。角砾状构造表现为脆硫锑铅矿、闪锌矿、黄铁矿等以它形粒状集合体呈角砾状产出(图5f)。浸染状构造矿石中金属矿物集合体呈星散状分布于脉石中。

4 成矿特征及成因类型探讨

4.1 关于成矿特征

(1)含矿岩系

有研究资料[10-11]表明，我国锑矿的赋存层位有前寒武系、泥盆系、二叠系、三叠系及白垩系。如湖南锡矿山超大型锑矿床的主要含矿层位为上泥盆统佘田桥组[12]，贵州晴隆超大型锑矿床的主要含矿层位为下二叠统茅口组和下二叠统峨眉山玄武岩中间的“大厂层”[13]，云南木利大型锑矿床的主要赋矿层位为下泥盆统坡脚组[14]，贵州半坡大型锑矿床的赋存层位为下泥盆统丹林组[15]，陕西公馆汞锑矿床的主要赋矿层位为中泥盆统庙沟组[16]，甘肃崖湾锑矿床的主要含矿岩系为三叠系三渡水组[3]，内蒙古额济纳旗阿木乌苏小型锑矿床主要赋矿层位为中二叠统金塔组[4]，内蒙古额济纳旗红石山南小型锑矿床主要赋存层位为长城系古硐井岩群[5,17]，内蒙古额济纳旗北山鹿咀子小型锑矿床的主要赋矿层位为下石炭统红柳园组[8]，内蒙古阿拉善左旗北山阿德格色格色格东锑矿点的主要赋矿层位为上二叠统哈尔苏海组[7]，内蒙古林西县前地锑矿点主要赋矿层位为上二叠统林西组[6]。以上锑矿床成因类型虽不尽一致，但无论何种成因类型的锑矿床，其含矿岩系多集中于晚古生代泥盆系至二叠系，说明这一时期可能为我国锑矿的成矿“爆发期”。

从现有资料看，内蒙地区锑矿的含矿层位主要为长城系、泥盆系、石炭系、二叠系，以晚古生代地层为主，即古生界是内蒙古地区锑矿床的主要含矿岩系。

锑矿区的地球化学异常特征表明，含矿岩系或与成矿关系密切的岩石中的Sb元素地球化学丰度多为区域背景值的3～20倍；As-Sb、Sb-Au元素组合异常最为明显，且各单元素As、Sb等多数具有三级浓度分带的特征。比如，阿木乌苏锑矿床中地球化学异常组合为Sb、Au、As、Mo、Sn、Pb、Ag七种元素，Sb、As异常最为明显，含量为区域背景值的3.8～6.2倍等；北山鹿咀子锑矿矿源岩玄武岩、安山岩中，Sb含量高达区域背景值的63.3～156.4倍。在本次研究的呼布敦陶勒盖锑矿床中，地球化学异常组合为As、Bi、Sb、Mo、W、Zn、Au、Pb、Cd九种元素，且有三级浓度带。说明区域地球化学异常中的As-Sb异常组合及其高浓度分带的特征亦可作为本区锑矿的间接找矿标志之一。

内蒙古锑矿含矿岩系，除阿木乌苏锑矿床含矿岩系为火山岩、火山碎屑岩外，其它各矿床(点)的含矿岩系总体为灰—深灰—灰黑色的碎屑岩建造，多数含碳质，比如，红石山南锑矿围岩为灰、灰黑色变质粉砂岩；前地锑矿点围岩为灰—灰黑色变质粉砂岩、粉砂质板岩夹碳质板岩；阿德格色格色格东锑矿点围岩为浅灰—灰色变质粉砂岩、泥质粉砂岩；呼布敦陶勒盖锑矿围岩为变质粉砂岩夹碳质板岩、含碳泥质板岩等组成。以上表明，内蒙古锑含矿岩系中存在大量有机质，沉积环境应为海相还原环境。

(2)成矿大地构造背景

从国内大型锑矿床的空间分布位置上看，这些锑矿床在一定程度上受控于区域性深大断裂，多集中分布于各大板块缝合带。在天山—兴蒙造山带，目前产出有阿木乌苏锑矿、红石山南锑矿、北山鹿咀子锑矿，其总体分布于红柳河—牛圈子—洗肠井早古生代板块缝合带[18]沿线附近；阿德格色格色格东锑矿点位于恩格尔乌苏蛇绿混杂岩带[19]附近;前地锑矿点位于西拉木伦河板块缝合带以北，总体受控于近EW向断裂构造[6]；呼布敦陶勒盖锑矿位于二连—贺根山板块缝合带以北。这一事实说明，内蒙地区的锑矿在大地构造空间分布位置上与我国其它地区有相似的大地构造背景环境，均赋存于与板块碰撞过程有关的造山带或活动陆缘增生楔中。

内蒙地区锑矿资源在空间分布上，总体分布于乌兰套海—温都尔庙—西拉木伦河超岩石圈断裂以北的板块拼接带地区，且具有呈近EW向线性分布的特征，与天山—兴蒙造山带的总体走向一致。矿体、矿化体多受控于近EW向(NEE、NWW向)断裂构造带，特别是主断裂旁侧的次级羽状断裂是成矿的主要富集场所。其表明锑成矿形成于二叠纪末西伯利亚板块与华北板块的南北碰撞、俯冲、增生造山演化过程中，即与晚古生代二叠纪末[20]古鄂霍茨克洋、古特提斯洋的闭合过程中陆陆碰撞、弧陆碰撞期间的俯冲、增生造山作用有关。

(3)岩浆活动

内蒙地区各矿床(点)中，虽未见有相当规模的岩浆侵入活动，但总体上仍表现出一定程度的岩浆活动迹象，多数矿区内或多或少可见到不同程度发育的中基性岩脉，比如，阿木乌苏锑矿中见有辉长岩脉、石英闪长岩脉，红石山南锑矿中见有辉绿岩脉、辉长岩脉，林西县前地锑矿点中见有石英闪长岩脉、闪长岩脉、闪长玢岩脉，北山鹿咀子锑矿中见有辉长岩脉。在本研究区锑矿床中，发育有一定程度的闪长岩脉等，且此类岩脉多数与成矿空间关系密切或直接构成矿(化)体的围岩。这一事实与陈毓川等[10]、王永磊等[11]对中国锑矿主要矿集区的总结基本是一致，亦表明本区的锑矿热液的形成可能与深部构造—岩浆活动或者偏幔源—幔源的构造-岩浆活动有关。

4.2 关于矿床成因类型

陈毓川等[10]将我国锑矿床划分为4种类型：①岩浆热液型；②碳酸盐地层中热液型；③碎屑岩地层中热液型；④火山热液型。根据本区矿体的产出形态、矿石结构构造及其矿物共生组合、围岩蚀变特征等初步判断，本区矿床成因类型应为受断裂构造控制的中低温热液充填—脉状锑多金属矿床，按上述分类方案，矿床成因类型应归属于碎屑岩地层中的热液型矿床。