大兴安岭成矿省铜钼矿床成矿规律
2024-02-09师江朋武广张彤李雪娇陈公正陈毓川
[摘要]大兴安岭成矿省铜钼及铜钼多金属矿床分布广泛,主要矿床类型有斑岩型、岩浆热液型、矽卡岩型和陆相火山岩型等。大兴安岭成矿省铜钼矿床成矿高峰期为燕山晚期,其次为印支期、华力西期、加里东期和燕山早期。燕山早期和燕山晚期铜铝矿床主要受区域伸展构造背景控制,主要分布于大兴安岭南段的突泉-翁牛特成矿带;加里东期铜钼矿床则主要受早古生代板块俯冲有关的岛弧环境控制,主要分布于东鸟珠穆沁旗嫩江成矿带。大兴安岭成矿省铜钼及铜钼多金属矿床与区域深大断裂有密切的空间和成因联系。大兴安岭成矿省铜钼矿化对赋矿围岩的时代和岩性没有选择性,但矿床类型和矿化强度在一定程度上受赋矿围岩影响。该区铜钼矿床的成矿专属性较强,成矿作用与中酸性岩浆活动关系密切,形成于不同构造背景的岩浆岩为铜钼成矿作用提供了热源、物源和部分赋矿空间。本文对大兴安岭成矿省铜钼矿床的时空分布规律、控矿因素等进行了系统总结,并建立了大兴安岭成矿省铜钼矿床区域成矿模式,以期为大兴安岭成矿省铜钼找矿提供理论支撑。
[关键词]铜钼矿床;典型矿床;成矿模式;成矿规律;大兴安岭成矿省
新一轮找矿突破战略行动实施以来,我国取得了一系列找矿成果,资源保障能力得到进一步提升(王登红,2019)。铜和钼是重要的战略资源,在电力、新能源、冶金、航天和军工等领域具有不可替代的作用,已被美国、欧盟等多个国家和地区列为需要战略储备的矿产资源,对国家资源安全具有重要意义。系统总结我国重要成矿省的铜钼矿床成矿规律,指导勘查工作部署,已成为新一轮找矿突破战略行动亟待解决的关键科学问题。
大兴安岭成矿省铜钼矿产资源丰富,已发现多宝山铜钼(金)矿床、乌努格吐山铜钼矿床、大井锌锡铅银铜矿床等多个大型-超大型矿床。前人在对这些矿床的矿床地质特征、成岩成矿时代、矿床成因等方面取得了一些研究进展(陈衍景等,2012;马玉波等,2016),而较少对区域铜钼矿床时空分布规律、控矿因素等方面进行系统梳理。鉴于此,本文通过全面收集整理大兴安岭成矿省铜钼及铜钼多金属矿床的地质勘查和研究资料,系统总结了该区典型铜钼及铜钼多金属矿床的地质特征和矿床时空分布规律,分析了控矿因素和成矿动力学背景,建立了铜钼矿床区域成矿模式,以期为大兴安岭成矿省铜钼矿床的科研和找矿工作提供支撑。
1区域地质背景
大兴安岭成矿省位于中亚造山带东段,跨越西伯利亚板块东南缘、索伦山-西拉木伦对接带和华北板块北缘三个I级构造单元。该区构造演化历史复杂,以微地块与造山带的交织分布为特征,并经历了古生代古亚洲洋构造体制、中生代蒙古鄂霍茨克洋构造体制和古太平洋构造体制的叠加与改造,具有良好的成矿地质条件(武广等,2022)。地理上,大兴安岭成矿省主体位于内蒙古中东部和黑龙江省西北部,西起宝音图隆起西缘断裂,东至松辽盆地西缘,南至华北陆块北缘断裂,北达蒙古-鄂霍茨克造山带。
大兴安岭地区出露的地层主要包括古元古界、中元古界、新元古界、古生界、中生界和新生界。古元古界和中元古界主要为变质基底;新元古界为一套海相沉积地层;下古生界为一套海相火山岩、碎屑岩和碳酸盐岩建造;上古生界为一套海相、海陆交互相和陆相地层;中生界下三叠统主要为陆相火山岩、碎屑岩;下中侏罗统主要为陆相碎屑岩:中侏罗统主要为陆相中性火山岩和碎屑岩:上侏罗统一下白垩统主要为陆相中-酸性陆相火山(碎屑)岩;上白垩统则主要为陆相碎屑岩;新生界以松散沉积物为主。区内岩浆岩大量发育,整体呈北东北北东向展布,以晋宁期、华力西期、印支期和燕山期岩浆岩为主,其次为四堡期和加里东期,总体上岩性复杂,以中酸性岩类为主,其次沿构造缝合带发育少量基性超基性岩(武广等,2024)。区域内褶皱和断裂构造较为发育,加里东期和华力西晚期褶皱构造以北东和北东东向为主,而燕山期褶皱构造以北东和北东东向为主;主要构造断裂为高家窑-乌拉特后旗-化德-赤峰断裂带、索伦山-温都尔庙-西拉木伦断裂带、二连-贺根山-黑河断裂带和得尔布干断裂带等,较晚形成的NNE向大兴安岭主脊断裂带切割了早期断裂,与其他小规模北西向断裂共同控制了该地区火山盆地、火山断隆以及大型花岗岩基的产出和分布。
大兴安岭成矿省具有成矿期次多、矿种丰富、矿床类型复杂多样等特点。主要成矿带可分为上黑龙江盆地Au-Sb-Nb-Ta成矿带(Ⅲ-46)、新巴尔虎右旗-根河Au-Ag-Pb-Zn-Cu-Mo-W成矿带(Ⅲ-47)、东乌珠穆沁旗-嫩江Cu-Mo-Pb-Zn-Ag-Au-W成矿带(Ⅲ-48)、白乃庙-锡林浩特Fe-Au-Cu-Mo-W-Pb-Zn-Ag成矿带(Ⅲ-49)和突泉-翁牛特Ph-Zn-Ag-Sn-W-Cu-Mo-Au成矿带(Ⅲ-50)(图1)。主成矿期可分为加里东期、华力西期、印支期和燕山期,其中加里东期主要产出与早中奥陶世微陆块之间岛弧岩浆作用相关的斑岩型铜-钼-金矿床;华力西期主要产出与二叠纪火山-沉积作用有关的Pb-Zn-Ag-Cu-Fe矿床和斑岩型Cu-Mo-Au矿床;印支期主要产出与古亚洲洋闭合后伸展构造背景有关的斑岩型Cu-Mo矿床、矽卡岩型Cu-Mo-Au矿和岩浆热液型Ph-Zn-Ag多金属矿床;燕山期主要产出与陆相火山-侵入杂岩有关的陆相火山岩型、斑岩型、矽卡岩型Pb-Zn-Cu-Mo-Sn-Ag-Au矿床(白令安等,2012)。
2铜钼矿产概况
2.1铜钼矿产资源禀赋
大兴安岭成矿省可以分为上黑龙江盆地成矿带、新巴尔虎右旗-根河成矿带、东乌珠穆沁旗-嫩江成矿带、白乃庙锡林浩特成矿带和突泉翁牛特成矿带等5个Ⅲ级成矿区带。截至目前,大兴安岭成矿省内已发现136个铜钼及铜钼多金属矿床,其中有31个为铜钼共伴生矿床。这些铜钼及铜钼多金属矿床可以进一步划分为铜矿床(24个)、钼矿床(11个)、铜钼矿床(18个)、铜多金属矿床(62个)、钼多金属矿床(12个)和铜钼多金属矿床(9个)。铜矿:中型4个、小型20个;钼矿:超大型1个、中型4个、小型6个;铜钼矿床:大型2个、中型8个、小型8个;铜多金属矿床:大型1个、中型6个、小型55个;钼多金属矿床:超大型1个、大型1个、中型4个、小型6个;铜钼多金属矿床:大型3个、中型3个、小型3个(表1,图2)。
上黑龙江盆地成矿带仅发现1个小型铜多金属矿床;新巴尔虎右旗-根河成矿带发现钼矿床2个(1个超大型和1个小型)、铜钼矿床5个(1个大型、1个中型和3个小型)、铜多金属矿床3个(3个小型)、钼多金属矿床3个(1个大型、1个中型和1个小型);东乌珠穆沁旗-嫩江成矿带发现铜矿床3个(3个小型)、钼矿床5个(2个中型和3个小型)、铜钼矿床7个(1个大型、4个中型和2个小型)、铜多金属矿床5个(5个小型)、钼多金属矿床4个(1个超大型、1个中型和2个小型)、铜钼多金属矿床2个(2个大型);白乃庙-锡林浩特成矿带发现铜矿床3个(3个小型)、钼矿床1个(1个中型)、铜钼矿床1个(1个小型)、铜多金属矿6个(1个大型、1个中型和4个小型)、铜钼多金属矿床2个(1个大型和1个中型);突泉-翁牛特成矿带铜矿床18个(4个中型和14个小型)、钼矿床3个(1个中型和2个小型)、铜钼矿床5个(3个中型和2个小型)、铜多金属矿床47个(5个中型和42个小型)、钼多金属矿床5个(2个中型和3个小型)、铜钼多金属矿床5个(2个中型和3个小型)(表2,图3)
2.2铜钼矿产的矿床类型
大兴安岭成矿省铜钼及铜钼多金属矿床的矿床类型主要有岩浆热液型(49个)、斑岩型(31个)、陆相火山岩型(31个)、矽卡岩型(17个)、海相火山岩型(6个)和岩浆型(2个)。上黑龙江盆地成矿带内仅有1个斑岩型铜钼矿床;新巴尔虎右旗-根河成矿带内有8个斑岩型矿床、3个陆相火山岩型矿床、2个岩浆热液型矿床;东乌珠穆沁旗嫩江成矿带内有10个斑岩型矿床、11个岩浆热液型矿床、4个矽卡岩型矿床和1个海相火山岩型矿床;白乃庙-锡林浩特成矿带内有4个斑岩型矿床、4个岩浆热液型矿床、1个矽卡岩型矿床和4个海相火山岩型矿床;突泉-翁牛特成矿带内有8个斑岩型矿床、28个陆相火山岩型矿床、32个岩浆热液型矿床、12个矽卡岩型矿床、2个岩浆型矿床和1个海相火山岩型矿床。规模为大型和超大型的铜钼及铜钼多金属矿床除乌日尼图矿床为岩浆热液型外,其余均为斑岩型,如多宝山、铜山、乌努格吐山、白乃庙、岔路口、呼扎盖吐、迪彦钦阿木、必鲁甘干等矿床,而规模为中型的矿床主要有斑岩型、陆相火山岩型、岩浆热液型和海相火山岩型,分别为15个、6个、6个和1个(表3,图4)。
2.3铜钼矿产的成矿时代
大兴安岭成矿省铜钼及铜钼多金属矿床的成矿时代包括加里东期(6个矿床)、华力西期(10个矿床)、印支期(10个矿床)、燕山早期(7个矿床)和燕山晚期(103个矿床)。加里东期发育铜矿床1个、钼矿床1个、铜钼矿床2个、铜多金属矿床1个和铜钼多金属矿床1个;华力西期发育铜矿床4个、铜钼矿床1个和铜多金属矿床5个;印支期发育铜矿床1个、钼矿床2个、铜钼矿床3个、铜多金属矿床1个、钼多金属矿床1个和铜钼多金属矿床2个;燕山早期发育铜矿床1个、钼矿床1个、铜钼矿床1个、铜多金属矿床2个和钼多金属矿床2个;燕山晚期发育铜矿床17个、钼矿床7个、铜钼矿床11个、铜多金属矿床53个、钼多金属矿床9个和铜钼多金属矿床6个(表4,图5)。
3典型矿床特征
3.1多宝山铜钼(金)矿床
多宝山铜钼(金)矿床位于黑龙江省嫩江市北120km处,处于大兴安岭构造-岩浆带的北东段、二连-贺根山-黑河断裂西北侧。该矿床发现于1958年,于20世纪70年代开始矿产普查工作,探获铜金属量193.7X10t,平均品位为0.47%,伴生钼金属量11x10t.平均品位0.016%,是大兴安岭成矿省最大的斑岩型铜钼矿床。目前该矿床已圈定4个矿带和215个铜(钼)矿体,矿体多呈条带状或透镜状,构成沿北西向弧形构造分布的矿带,矿体一般厚几米到几十米,长约100-500m。铜(钼)矿体分布于加里东期花岗闪长斑岩体两侧,且主要赋存于绢英岩化花岗闪长岩和安山岩中。矿区出露地层主要为下奥陶统铜山组和中奥陶统多宝山组,其中多宝山组为主要赋矿围岩。矿区岩浆活动强烈,加里东期花岗岩类分布最为广泛,岩性主要为英云闪长岩、花岗闪长岩和花岗闪长斑岩。区内断裂构造以北西向为主,且多为压扭性断裂,断裂带内发育强片理化的破碎带,使矿体呈雁行斜列产出(图6)。矿区内发育3个热液蚀变带,在空间上以强钾硅化花岗闪长斑岩为中心,两侧依次为钾硅化带、绢英岩化带和青磐岩化带(图7)。矿石矿物主要为黄铁矿、黄铜矿,其次为斑铜矿、辉钼矿,脉石矿物以石英、绢云母、绿泥石、碳酸盐为主,其次为绿帘石、黑云母、钾长石、钠长石等;主要蚀变类型为钾硅化、绢英岩化、青磐岩等,矿化阶段可以分为接触带热液型矿化阶段、斑岩型矿化阶段、岩浆补给型矿化阶段等3个阶段,其中斑岩型矿化阶段表现为花岗闪长斑岩沿北西向褶皱的北西向断裂被动侵位,北西向弧形断裂及密集的裂隙片理化带控矿,围绕斑岩体形成以细脉浸染状为主的大型、低品位宽带状透镜状铜(钼)矿体,显示了斑岩型矿化和蚀变的特点,是主要矿化阶段。葛文春等(2007)获得成矿岩体锆石SHRIMP年龄为485±8 Ma,向安平等(2012)获得成矿花岗闪长斑岩U-Pb年龄为474.8±4.7 Ma、辉钼矿Re-Os年龄为475.1±5.1 Ma,郝宇杰(2015)获得成矿岩体锆石U-Pb年龄为479.2±5.2 Ma.表明多宝山矿床的铜钼成矿年龄为早奥陶世。多宝山铜钼矿床的成矿流体从早阶段到晚阶段,成矿流体温度、成矿压力逐渐降低,属于高温、高盐度H2O-CO2-NaCl体系,多期次的流体沸腾作用是该矿床的主要成矿机制(刘军等,2010)。多宝山矿床成矿岩体花岗闪长斑岩体为钙碱性系列,具有高的Sr和低Y、Yh含量极高的Sr/Y比值,为俯冲洋壳部分熔融的产物(Liu et al,2017)。多宝山斑岩型铜钼矿床形成于与早古生代板块俯冲有关的岛弧环境。
3.2乌努格吐山铜钼矿床
乌努格吐山铜钼矿床位于内蒙古满洲里市南西22km处,处于得尔布干断裂西侧。乌努格吐山矿床是新巴尔虎右旗-根河成矿带中典型的大型斑岩型矿床,Cu金属储量为130.0x10t,平均品位0.37%,Mo金属储量为46.7X10t,平均品位0.046%。矿区出露地层主要为中泥盆统乌奴耳组灰岩和砂板岩及第四系。矿区主要发育印支期黑云母花岗岩和燕山期二长花岗斑岩、花岗斑岩、流纹斑岩以及安山玢岩,同时叠加同期英安质角砾熔岩。矿区内见北东向和北西向断裂及火山环状构造。北东向断裂是矿区内主要的构造,与矿化同时或较早形成;而北西向断裂为成矿后构造,对铜钼矿体以及斑岩体造成了切断破坏。该矿床铜(钼)矿体呈椭圆状环带产出,长约2600m,宽约1350m。矿体受到成矿后期断层的错动形成错位环状的不连续矿带,形态复杂,可分为南北两个矿段,环带内有沿小裂隙贯人的分枝小矿体。矿体内环带主要为钼矿体,外环带则主要为铜矿体(图8)。矿体中心为强烈蚀变的二长花岗斑岩体,整体呈北东向展布。矿体总体倾向北西,铜钼矿体位于二长花岗斑岩和黑云母花岗岩的外侧(图9)。矿石矿物主要为黄铜矿、黄铁矿、辉钼矿、方铅矿、闪锌矿、磁铁矿等,脉石矿物主要为石英、钾长石、绿泥石、绢云母等;蚀变类型主要为硅化、钾长石化、绢云母化、伊利石化及碳酸盐化,以斑岩体为中心,向外依次为石英钾化带和石英-绢云母化带。前人获得二长花岗斑岩锆石U-Pb年龄为180.4±1.4 Ma(Wang et al,2015),辉钼矿Re-Os年龄为180.5±2.0 Ma(Wang et al,2015),绢云母40Ar/39Ar坪年龄为181.9±1.1 Ma(宓奎峰等,2021),表明其成矿时代为早侏罗世。乌努格吐山矿床的成矿流体早阶段为中密度、富含co,的高温流体,在冷却减压后演化为高密度、低CO2的中温流体,最后由于大气降水的加入而演化为中密度的低温流体,铜钼的分离可能主要受冷却和减压过程中流体不混溶作用的控制。乌努格吐山铜钼矿床形成于蒙古-鄂霍茨克洋俯冲相关的陆缘弧背景,增厚下地壳部分熔融形成的岩浆与幔源岩浆混合,富含铜钼的成矿物质在岩浆房中不断富集、迁移形成铜钼矿体。
3.3大井锌锡铅银铜矿床
大井锌锡铅银铜矿床位于林西县东北29 km处,处于温都尔庙西拉木伦断裂北侧。矿区面积为7.6 km2,长约3 km,宽约2.5km,已经发现大小690余条矿脉及矿化脉,Zn、Sn、Ag均为大型,Cu、Pb为中型,另外还伴生有Co、In等多种可综合利用组分。矿区出露地层主要为上二叠统林西组,主要岩性为湖泊相粉砂岩、细砂岩夹泥灰岩和碳质板岩,是矿床的主要容矿围岩;其次为下二叠统变质粉砂岩夹泥灰岩透镜体和志留系粉砂岩、板岩夹灰岩;矿区周围覆盖大面积中侏罗统紫色凝灰岩、砂砾岩和上侏罗统火山碎屑岩(以安山岩、流纹质凝灰岩和角砾熔岩为主)。矿区外围有大量印支期和燕山期花岗岩,主要分布在二叠系的南北两侧,岩性主要为二长花岗岩、花岗闪长岩,呈岩株状产出,矿区内仅见浅成-超浅成酸性、中性、基性岩脉,无较大的岩体出露(武广等,2022)。矿区断裂构造较为发育,有北西西向、北西向、近南北向、北东向和北东东向等5组断裂,其中北西向断裂是主要的控矿、容矿构造;此外,矿区发育多组圆弧状向斜,沿北东向展布(图10)。矿体总体走向为北北西,倾角30°-90°,矿体呈复脉状、网脉状、串珠状,矿体在平面上呈折线状,剖面上呈阶梯状,矿脉整体较窄,多出现分枝复合和尖灭侧现。矿床中部以铜锡矿化为主,向外逐渐过渡为以铅锌矿化为主;剖面上,浅部铅锌矿化相对发育,向深部铜锡矿化逐渐增强(图11)。蚀变类型主要有硅化、绿泥石化、绢云母化和碳酸盐化;矿石矿物主要有磁黄铁矿、白铁矿、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、毒砂、锡石等,脉石矿物有石英、菱铁矿、方解石、白云母、绢云母、绿泥石等;蚀变类型有硅化、绢云母化、菱铁矿化、绿泥石化、方解石化、萤石化等;成矿阶段包括锡石-毒砂-石英、黄铜矿-黄铁矿、黄铁矿和方铅矿-闪锌矿4个阶段。前期被认为与矿化关系密切的英安斑岩脉和霏细岩脉分别形成于240 Ma和162 Ma,而在英安斑岩中获得蚀变绢云母K-Ar坪年龄为131.8 Ma(Wang et al,2001),表明其成矿时代为早白垩世。该矿床是一个典型的陆相火山岩型矿床,形成于早白垩世伸展背景。
4区域成矿规律
4.1时间分布规律
大兴安岭成矿省铜钼及铜钼多金属矿床的成矿时代可以分为加里东期、华力西期、印支期、燕山早期和燕山晚期。加里东期铜钼及铜钼多金属矿床仅分布在东乌珠穆沁旗-嫩江成矿带和白乃庙-锡林浩特成矿带,矿床成因类型主要为斑岩型,包括3个大型和3个小型矿床。华力西期铜钼及铜钼多金属矿床主要分布在白乃庙-锡林浩特成矿带,其次为突泉-翁牛特成矿带,矿床成因类型以岩浆热液型和海相火山岩型为主,包括2个中型和8个小型矿床。印支期铜钼及铜钼多金属矿床主要分布在白乃庙-锡林浩特成矿带和新巴尔虎右旗根河成矿带,矿床成因类型以斑岩型和岩浆热液型为主,包括1个大型、2个中型和7个小型矿床。燕山早期铜钼及铜钼多金属矿床主要分布在东乌珠穆沁旗-嫩江成矿带和新巴尔虎右旗-根河成矿带,矿床成因类型以岩浆热液型、矽卡岩型和斑岩型为主,包括2个大型和5个小型矿床。燕山晚期铜钼及铜钼多金属矿床主要分布在突泉-翁牛特成矿带,其次为东乌珠穆沁旗-嫩江成矿带和新巴尔虎右旗-根河成矿带,主要矿床成因类型为岩浆热液型和陆相火山岩型,其次为矽卡岩型和斑岩型,包括2个超大型、1个大型、25个中型和75个小型矿床(图12)。
大兴安岭成矿省内不同成矿带的铜钼及铜钼多金属矿床的成矿时代分布规律也不尽相同。上黑龙江盆地成矿带仅发现1处燕山晚期铜多金属矿床,成矿时代为早白垩世(127 Ma;李睿华等,2018)。新巴尔虎右旗-根河成矿带的成矿时间集中在为200-140 Ma,主要为燕山早期和燕山晚期成矿,如乌努格吐山、岔路口等矿床(刘军等,2013;Wang et al,2015)。东乌珠穆沁旗-嫩江成矿带的成矿时限跨度比较大,成矿时代主要集中在510-470 Ma、320-280 Ma和180-125 Ma,如多宝山、宜里农场、兴阿等矿床(葛文春等,2007;向安平等,2012;黄凡等,2012;吴秀云等,2015)。白乃庙-锡林浩特成矿带铜钼矿床成矿时代主要集中在400-380 Ma、270-200 Ma和180-160 Ma,400-380 Ma以白乃庙矿床(李文博等,2008)为代表,270-200 Ma以如查干花、查干德尔斯矿床为代表(刘翼飞等,2012;丁赛,2015);180-160 Ma以碾子沟矿床为代表(张作伦等,2011)。突泉-翁牛特成矿带铜钼矿床成矿时间比较集中,主要为燕山期成矿(177-132 Ma),如大井、道伦达坝、小东沟矿床等矿床(Wang et al,2001;覃锋等,2008)。
4.2空间分布规律
大兴安岭成矿省内上黑龙江盆地成矿带、新巴尔虎右旗-根河成矿带、东乌珠穆沁旗-嫩江成矿带、白乃庙-锡林浩特成矿带和突泉-翁牛特成矿带5个Ⅲ级成矿区带的铜钼及铜钼多金属矿床数量分别为1个、13个、26个、13个、83个。这些铜钼及铜钼多金属矿床的矿床成因类型、矿种组合和成矿规模在不同成矿带存在明显差异。上黑龙江盆地成矿带1处铜多金属矿床为斑岩型,成矿规模为小型;新巴尔虎右旗-根河成矿带以铜钼矿床(5个)为主,矿床成因类型主要为斑岩型(8个)和陆相火山岩型(3个);东乌珠穆沁旗-嫩江成矿带以铜钼矿为主(7个),其次为钼矿(5个)和铜多金属矿(5个),矿床成因类型以岩浆热液型(10个)和斑岩型(10个)为主;白乃庙-锡林浩特成矿带以铜多金属矿(6个)和铜矿(3个)为主,矿床成因类型以斑岩型(4个)、海相火山岩型(4个)和岩浆热液型(4个)为主;突泉-翁牛特成矿带以铜多金属矿床(47个)为主,其次为铜矿床(18个),矿床成因类型主要为岩浆热液型(32个)和陆相火山岩型(29个)。
4.3控矿因素
4.3.1地层对成矿的控制作用
大兴安岭成矿省铜钼及铜钼多金属矿床的赋矿地层包括前寒武纪变质基底、新元古界变质岩和碳酸盐岩、古生界海相和海陆交互火山岩和沉积岩、中生界侏罗系-白垩系陆相火山岩和火山碎屑岩,几乎跨越了前新生代的各时期地层(陈衍景等,2012)。而铜钼及铜钼多金属矿床主要受各时期岩浆侵入及相关的热液活动控制,部分矿床的赋矿围岩对成矿物质的富集有一定贡献,如多宝山矿床赋矿围岩多宝山组海相火山岩为成矿提供了部分成矿物质(郝宇杰等,2015);存在于赋矿围岩的各种断裂和构造为铜钼矿化提供了成矿物质的沉淀场所和运移通道,控制了矿体的产状和矿化强度。整体而言,大兴安岭成矿省铜钼矿化对赋矿地层没有时代或岩性方面的选择性,但对矿床类型和矿化强度有一定影响,如当围岩地层主要为碳酸盐岩时,往往发育矽卡岩型或斑岩-矽卡岩型矿床,如浩布高、查干诺尔等矿床;当铜钼矿床产于花岗斑岩、长英质或中性火山岩内,且围岩地层不含碳酸盐岩时,则为斑岩型、角砾岩筒型或者是岩浆热液型,如多宝山、大井、道伦达坝矿床等。
4.3.2构造对成矿的控制作用
大兴安岭成矿省内常见北东-北东东、北西-北北西、近北南、近东西向等4组断裂,其中北东-北东东和近东西向的断裂规模最大,表现为多期活动的深大断裂,往往伴随强烈的火山喷发和中-酸性岩浆侵入以及成矿作用,可以形成多个含矿的火山-侵入杂岩带(陈衍景等,2012)。大兴安岭成矿省内多数铜钼矿床及其相关岩浆岩与这些深大断裂有密切的空间和成因联系,北东-北东东和近东西向的断裂多表现为重要的控岩、控矿构造,形成网络式断裂构造控矿体系,不同方向的大断裂交汇部位以及大断裂与次级断裂的交汇部位,往往是最有利的成矿部位。矿床规模、矿体形态、产状等直接受岩体与构造的控制。多数铜钼矿体呈似层状、透镜状、筒状、脉状(葛文春等,2007;陈衍景等,2012;廖震等,2012)。矿体多产于侵人体与围岩内外接触带或岩体内部,角砾岩筒型矿床常产于爆破角砾岩筒内部,如车户沟矿床的矿体位于岩体顶部,乌努格吐山矿床的矿体在岩体边部呈环状产出,必鲁甘干矿床的矿体分布于内外接触带内。
4.3.3岩浆岩对成矿的控制作用
大兴安岭成矿省内岩浆活动发育,形成了加里东期、华力西期、印支期和燕山期等多期火山岩及侵入岩,这些岩浆岩为形成铜钼矿床提供了热源、物源和赋矿空间,是控制矿床形成的最重要条件(陈衍景等,2012)。加里东期中酸性侵入杂岩和燕山期中酸性火山-侵入杂岩对大兴安岭成矿省铜钼矿化的控制作用最为重要,区内铜钼矿床几乎都产于或受控于中酸性中浅成侵入岩或次火山岩。控矿岩体规模普遍较小,形态简单,多呈长柱形、椭圆形或不规则状,以小岩株、岩筒或岩枝形式产出。不同时代的铜钼成矿作用相关的岩体也有一定差异,加里东期斑岩型铜钼矿床的成矿岩体多为中浅成侵入岩,以花岗闪长岩与花岗闪长斑岩为主;印支期铜钼成矿作用相关的岩体多为中-浅成的侵入岩,以二长花岗岩、花岗斑岩和斑状花岗岩为主;燕山早期铜钼成矿作用相关的岩体多为花岗闪长岩和英云闪长岩;燕山晚期铜钼成矿作用则以钾长花岗岩、黑云母花岗岩为主。大兴安岭成矿省不同成矿带控制铜钼矿化的岩浆岩特点也不尽相同。突泉-翁牛特成矿带发育以花岗闪长岩、黑云母二长花岗岩、黑云母花岗岩、钾长花岗岩为主的中酸性侵入岩,与斑岩型、矽卡岩型和岩浆热液型铜钼矿化密切相关,已发现多个重要铜钼矿床,如小东沟、敖仑花、大井、道伦达坝等矿床。东乌珠穆沁旗-嫩江成矿带和新巴尔虎右旗-根河成矿带发育印支期二长花岗岩-钾长花岗岩和燕山期偏碱性中酸性侵入岩,并形成了多期铜钼成矿,特别是斑岩型铜钼矿床,如岔路口、兴阿、乌努格吐山等大型铜钼矿床;加里东期中-浅成侵入岩与斑岩铜矿化密切相关,形成多宝山、铜山等矿床。白乃庙-锡林浩特成矿带发育古生代弧岩浆岩和偏碱性杂岩,并形成同期铜矿化,形成以白乃庙矿床等为代表的铜钼矿床;在中生代发育中酸性岩浆岩和火山次火山杂岩,伴随强烈的钼成矿作用,形成查干花矿床为代表的铜钼矿床。
4.3.4主要地质事件对成矿的控制作用
大兴安岭成矿省构造演化历史复杂,既有古亚洲洋演化过程的物质记录,又受到后期蒙古-鄂霍茨克洋构造体制和古太平洋构造体制的双重叠加改造,这些地质事件对铜钼成矿有重要的控制作用。加里东期铜钼成矿事件受古亚洲洋俯冲消减形成的弧盆系控制,如白乃庙和多宝山矿床;华力西期-印支期铜钼成矿事件是二连-贺根山洋、索伦山-西拉木伦洋相继发生闭合,松嫩-兴安地块与华北板块碰撞,构造体制经历由挤压到伸展,壳幔活化、成矿物质不断出溶的产物,如准苏吉花和查干花矿床;燕山早期铜钼成矿作用是蒙古-鄂霍茨克洋板块消减、闭合等过程引发岩浆活动和成矿物质向上富集运移的结果,如乌努格吐山矿床。燕山晚期大规模铜钼成矿作用与古太平洋俯冲板片回撤触发的伸展背景有关,显示出脉动性、继承性和定向演化的特征(陈衍景等,2012),如大井、道伦达坝矿床。
4.4区域成矿模式
早古生代早期,索伦山-西拉木伦洋沿温都尔庙-西拉木伦断裂向南俯冲,形成了温都尔庙岩浆弧增生杂岩;奥陶纪期间,索伦山-西拉木伦洋向南的俯冲消减力度加大,在白乃庙、巴彦高勒等地形成早-中奥陶世白乃庙组岛弧型中-基性火山岩、火山碎屑岩建造,发育以白乃庙矿床为代表的斑岩铜钼矿床(图13a)。中奥陶世开始,古亚洲洋板块向北西俯冲于西伯利亚板块东南缘之下,形成中奥陶世的多宝山岛弧火山岩,发育以多宝山矿床为代表的斑岩铜钼矿床;志留纪期间,古亚洲洋以伸展作用为主,暂时停止了向北的俯冲消减作用,额尔古纳造山带和兴蒙造山带均处在一个相对稳定的被动陆缘构造环境,沉积了大量志留系陆源碎屑岩建造。古亚洲洋经过志留纪以伸展作用为主的相对稳定的活动时期后,进入泥盆纪,古亚洲洋板块伸展和汇聚并存。伸展作用在二连-贺根山一带形成新的洋壳(贺根山洋),汇聚作用则使洋板块继续由南向北俯冲消减,造成泥盆纪大规模的火山喷发和构造岩浆侵入活动。石炭纪期间,由于受索伦山-西拉木伦洋板块向南俯冲消减作用的影响,华北陆块北缘进入了活动大陆边缘阶段,在大陆边缘内产生大量的石炭纪岩浆岩。早-中二叠世期间,索伦山-西拉木伦洋板块继续向南、北两侧俯冲,在大陆边缘形成大量的二叠纪侵入岩,伴有同期的火山喷发,在华北板块北缘发育沟-弧-盆体系和晚古生代弧岩浆作用,形成以别鲁乌图铜铅锌矿床为代表的海相火山岩型矿床。晚二叠世,索伦山-西拉木伦洋盆闭合,锡林浩特岩浆弧与华北板块碰撞对接,进入碰撞造山和后碰撞演化阶段,导致地壳物质发生部分熔融,发育以中酸性侵入岩为主的岩浆活动,形成大量的斑岩型、岩浆热液型铜钼矿床,如准苏吉花岩浆热液型钼铜矿床(图13h)。经过晚二叠世-中三叠世碰撞和后碰撞阶段,晚三叠世大兴安岭成矿省主体进入陆内构造环境,属于后碰撞和后造山伸展背景,发育查干花斑岩型钼铜钨矿床和必鲁甘干斑岩型钼铜钨矿床等(图13c)。除了古亚洲洋构造体制进入后碰撞-后造山阶段,晚三叠世-早侏罗世大兴安岭成矿省的西北部主要受蒙古-鄂霍茨克洋构造体制影响,其南向俯冲触发增厚下地壳的部分熔融并与幔源岩浆发生混合,形成大陆边缘岩浆弧,发育以乌努格吐山铜钼矿床为代表的大型斑岩铜钼成矿系统(图13c)。中侏罗世-晚侏罗世,蒙古-鄂霍茨克洋碰撞闭合,在上黑龙江盆地发育逆冲-推覆构造,在二连-贺根山断裂北侧形成斑岩钼(铜)矿。晚侏罗世-早白垩世早期大兴安岭西北部处于蒙古-鄂霍茨克造山带的后碰撞-后造山阶段;大兴安岭其他地区主要受古太平洋板块俯冲的远程效用影响,沿着嫩江断裂形成斑岩型和陆相火山岩型铜银矿床,如布敦花斑岩铜银矿,大兴安岭成矿省中东部的其他地区形成以早白垩世为主的斑岩型、岩浆热液型钼和铜钼多金属矿床,如布敦花铜矿、小东沟钼矿(图13d)。
5结论
(1)大兴安岭成矿省铜钼及铜钼多金属矿床的成因类型主要为斑岩型、岩浆热液型、陆相火山岩型和矽卡岩型。
(2)大兴安岭成矿省铜钼及铜钼多金属矿床主要成矿时代为燕山晚期,其次为华力西期、印支期、燕山早期和加里东期。大型及超大型铜及铜多金属矿床主要形成于加里东期,其次为燕山早期;大型及超大型钼及钼多金属矿床主要形成于燕山晚期,其次为燕山早期和印支期。
(3)大兴安岭成矿省铜钼及铜钼多金属矿床主要分布在突泉-翁牛特成矿带上,其次为东乌珠穆沁旗-嫩江成矿带、新巴尔虎右旗-根河成矿带、白乃庙-锡林浩特成矿带和上黑龙江盆地成矿带。
(4)大兴安岭成矿省铜钼矿化对赋矿地层没有选择性,但赋矿地层对矿床类型和矿化强度有一定影响。成矿作用与中酸性岩浆活动关系密切,形成于不同构造背景的岩浆岩为铜钼成矿作用提供了热源、物源和赋矿空间。区域北东-北东东和东西向断裂为主要控矿构造,断裂的交汇部位是有利的成矿部位。
(5)加里东期矿床形成于古亚洲洋俯冲相关的岛弧和弧后盆地环境,华力西期矿床的形成与二连-贺根山洋和索伦-西拉木伦洋的俯冲、碰撞和后碰撞过程有关;额尔古纳地块印支期-燕山早期矿床与蒙古-鄂霍茨克洋的俯冲相关;大兴安岭成矿省其他地区的印支期矿床与古亚洲洋闭合后的后碰撞和后造山过程有关;大兴安岭南段的燕山早期矿床与古太平洋板块俯冲触发的弧后伸展环境有关;燕山晚期矿床主要形成于古太平洋俯冲板片回撤触发的伸展环境。
致谢 野外工作和矿产资料收集过程得到内蒙古自治区地质调查研究院相关领导和内蒙古玉龙矿业股份有限公司李振祥总工、李士辉副总工的大力支持,编辑部老师和审稿专家张善明高工在稿件修改过程中给予了建设性意见,在此一并致以诚挚的感谢。