內(nèi)蒙古北山北帶銅多金屬成礦地質(zhì)特征及成礦規(guī)律分析

劉永慧　肖榮閣　趙清旭

摘要：內(nèi)蒙古北山北帶是指位于紅石山——黑鷹山——六駝山深大斷裂帶北側(cè)至中蒙邊界之間的地帶，大地構(gòu)造處于塔里木——哈薩克斯坦聯(lián)合板塊北部活動陸緣增生帶。該區(qū)主要出露有古生代火山巖地層和晚古生代巖漿巖，巖漿活動頻繁，構(gòu)造發(fā)展史十分復(fù)雜，海陸相火山噴發(fā)-沉積建造發(fā)育，金屬礦床（點）星羅棋布，成礦地質(zhì)條件十分有利，是我國最重要的金屬礦成礦遠景區(qū)之一。本文在研究前人工作成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合內(nèi)蒙古地質(zhì)調(diào)查院近幾年在該區(qū)所做的工作和取得的成果資料，較全面地介紹了研究區(qū)的區(qū)域成礦地質(zhì)背景、區(qū)域地球物理、區(qū)域地球化學(xué)及區(qū)域礦產(chǎn)時空分布等特征。初步總結(jié)了該區(qū)的一些成礦規(guī)律、控礦因素和找礦標志，認為該區(qū)具有極為有利的銅多金屬成礦地質(zhì)條件和良好的找礦前景。

關(guān)鍵詞：銅多金屬 成礦地質(zhì)特征 成礦規(guī)律 北山北帶 內(nèi)蒙古

引言

自1964年本區(qū)開展1：100萬地質(zhì)調(diào)查以來，至1980年，大部分地區(qū)已完成了1：20萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作，僅靠近蒙古國邊境有部分空白區(qū)。1：20萬化探掃面工作已于1986年全部完成（內(nèi)蒙古地礦局第一、二物化探隊）。1：50萬航空磁力異常圖和1：100萬布格重力異常圖于1992年完成（內(nèi)蒙古第一物化探隊）。1：5萬區(qū)調(diào)僅完成了黑鷹山幅和青山、甜水井幅。

在2001年-2004年中，內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院對北山地區(qū)烏珠爾嘎順、大小狐貍山、額勒根烏蘭烏拉、甜水井、沙紅山等地區(qū)進行綜合異常查證，開展了評價工作，總結(jié)了區(qū)域成礦規(guī)律，對區(qū)域礦產(chǎn)資源潛力做出評價。

在科研方面，不同地質(zhì)學(xué)家從各個側(cè)面對該區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造演化和成礦作用進行了論述，取得了較大的成就，代表性的研究成果有《內(nèi)蒙古自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志》、《內(nèi)蒙古自治區(qū)巖石地層》、《北山板塊構(gòu)造及成礦規(guī)律》、《蒙甘新相鄰（北山）地區(qū)綜合找礦預(yù)測與評價》。

總之，內(nèi)蒙古北山北帶地區(qū)巖漿活動頻繁，構(gòu)造發(fā)展史十分復(fù)雜，金屬礦床（點）星羅棋布，成礦地質(zhì)條件十分有利，是我國最重要的金屬礦成礦遠景區(qū)之一。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

內(nèi)蒙古北山地區(qū)位于阿拉善盟額濟納旗境內(nèi)。大地構(gòu)造單元屬塔里木-哈薩克斯坦聯(lián)合板塊北緣古生代陸緣增生帶（圖1）。

內(nèi)蒙古北山地區(qū)從區(qū)域地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)背景分析，可以紅石山黑鷹山——六駝山深大斷裂和石板井——小黃山構(gòu)造帶為界劃分為北、中、南三個成礦帶。研究區(qū)“北山北帶”是指位于紅石山——黑鷹山——六駝山深大斷裂帶北側(cè)至中蒙邊界之間的地帶（圖1）。

1.1地層

北山北帶受構(gòu)造-巖漿活動的影響，出露地層殘缺不全，除前寒武紀地層外各時代地層均有分布，以古生代地層分布最廣，普遍發(fā)育海相火山巖。其中主要含礦地層為奧陶系咸水湖組和志留系公婆泉組。

1.2巖漿巖

北山北帶巖漿活動強烈，侵入巖分布廣泛，從深成像到淺成像，從超基性、基性到酸性均有分布，其中與成礦關(guān)系密切的多為中酸性侵入巖，其主要由石英閃長巖、花崗閃長巖和花崗閃長斑巖所組成。

區(qū)內(nèi)巖漿巖活動時代主要為石炭紀和二疊紀，其時空分布嚴格受區(qū)域構(gòu)造控制，總體上呈近東西向帶狀展布。

石炭紀巖漿巖主要分布于甜水井、黑鷹山、額勒根烏蘭烏拉、大小狐貍山及烏珠爾嘎順一帶，呈近東西向帶狀展布。該時期侵入巖具有比較完整巖漿演化序列，從閃長巖——斜長花崗巖—一花崗閃長巖——二長花崗巖——花崗巖都有產(chǎn)出，均產(chǎn)于活動大陸邊緣或碰撞造山等擠壓構(gòu)造環(huán)境下，并以同碰撞期花崗巖類為主，多呈大的巖基狀產(chǎn)出。

二疊紀巖漿巖零星出露于碧玉山、額勒根烏蘭烏拉及大小狐貍山地區(qū)，巖性主要有石英閃長巖、斜長花崗巖、花崗閃長巖及呈巖珠產(chǎn)出的花崗巖。

脈巖主要有花崗巖脈、花崗斑巖脈、斜長花崗斑巖脈、閃長巖脈、閃長玢巖脈、輝綠玢巖脈及石英脈等，走向以近南北向、北西向及北東向為主。

1.3構(gòu)造

北山北帶中的主控斷裂為近北西——北西西向展布的紅石山——甜水井——六駝山區(qū)域性大斷裂帶，該斷裂帶由多組互相平行、斷層面南傾的逆沖斷層組成，并形成數(shù)千米乃至數(shù)十公里的擠壓破碎帶、劈理化帶，斷裂延伸方向與地層的走向相近。該斷裂帶蝕變發(fā)育，多金屬礦化強，是區(qū)域上巖漿和熱液上升運移的通道，斷裂帶兩側(cè)星羅棋布的多金屬礦床（點）即是很好的佐證。

次級斷裂系統(tǒng)發(fā)育，受區(qū)域性深大斷裂的控制，主要呈東西、北西及北西西向展布，其次呈南北向。受區(qū)域性深大斷裂活動的影響，區(qū)內(nèi)巖層變形強烈，片（劈）理、擠壓破碎帶廣泛發(fā)育。深大斷裂帶及其次級斷裂為后期的巖漿熱液成礦提供了通道及富集空間，特別是其次一級斷裂是金屬礦床（點）產(chǎn)出的有利部位。

褶皺構(gòu)造主要為六駝山背斜，呈北西軸向的緊密線型復(fù)式褶皺，一般北東翼傾角緩，南西翼傾角陡。受一系列近東西向斷裂及北西向斷裂切割破壞，褶皺形態(tài)復(fù)雜且不完整。

2 區(qū)域地球物理、地球化學(xué)特征

2.1地球物理特征

北山北帶重、磁異常呈近東西向條帶狀分布，與區(qū)域構(gòu)造線方向大致相同。重力場總體上反映為重力低區(qū)，但有兩個明顯的局部重力高區(qū)，推斷為奧陶系咸水湖組中基性火山巖引起，該巖性具中強磁性，密度值略高于同時代其它巖性的密度值。晚古生代末本區(qū)大地構(gòu)造由于受到大陸邊緣活動的影響，顯示出活化特征。由于該時期的地殼活動以差異性升降活動為主，因此在區(qū)內(nèi)形成了一系列的中新生代斷陷盆地。這些盆地由于低密度陸源物質(zhì)的沉積和基底（前中生代地層）凹陷，通常產(chǎn)生明顯的重力低異常特征（圖2）。

航磁表現(xiàn)為在區(qū)域負磁場背景上疊加不規(guī)則的團塊狀局部正磁異常，并且越往北局部正磁異常越集中，以至連為一體。航磁異常呈近東西向或北西西向延伸（圖3），正負相間排列，正負幅值接近對稱，最大幅值-600～+600nT，梯度變化也較大，沿南北向梯度為100nT/km左右，是北山地區(qū)航磁異常最明顯的單元，異常主要反映在石炭紀中酸性巖漿巖（二長花崗巖、花崗巖、石英閃長巖）以及北西西向斷裂帶上。地球物理特征表明，該斷裂帶兩側(cè)是成礦的有利地段。

2.2地球化學(xué)特征

本區(qū)水系沉積物測量主要布置在干旱荒漠低山區(qū)，平均采樣密度為1.53點/km²。采樣點布置在一級水系口與二級水系中，大于1km的水系做了適當加密。采樣部位為河床底部、切割沖溝底部。為增加樣品代表性，在采樣點附近30-50m范圍內(nèi)橫切河床多點取樣，混勻后組合成一個樣品。

樣品介質(zhì)為與采樣點上游巖體、地層有關(guān)的中-粗粒碎屑物質(zhì)，采樣粒級為-5～+0.9mm（-4目～+20目）的中粗粒級水系沉積物。野外過篩后樣品重量應(yīng)大于200g，采集重復(fù)樣時，樣品重量大于400g。

其分析方法：Cu、Pb、Zn、Mn為X熒光光譜法，Mo、Ag為發(fā)射光譜法，W為極譜法，As、Sb、Bi、Hg為原子熒光光譜法，Au為石墨爐原子吸收光譜法。

根據(jù)1：20萬區(qū)化資料，區(qū)內(nèi)絕大多數(shù)元素值低于地球豐度，說明本地區(qū)元素分布相對地殼的整體分布來說，含量偏低，屬低背景區(qū)。變異系數(shù)大、區(qū)域豐度高的元素有Bi、As、Sb、B、Ag，這些元素異常強度高，范圍大，元素組合好，有利于成礦；變異系數(shù)大、區(qū)域豐度值較低的元素有Ni、Cr、U、Ti、Mn、Co、Cu、Pb、Zn、Au、Hg、Cd、W、Mo、P，這類元素雖背景低，但分異性強，在有利地質(zhì)條件下，亦易成礦。

Au元素的高背景區(qū)總體上與晚古生代花崗巖巖體有關(guān)，局部異常受斷裂控制，空間上與As、Hg元素異?；疚呛?。異常區(qū)的空間分布較分散，大多與石炭系地層的分布相吻合（圖4）。Cu、Zn高背景區(qū)的分布由紅石山延續(xù)至額勒根烏蘭烏拉一帶（圖5），并向東及南東方向擴展形成一較有規(guī)模的高背景區(qū)，區(qū)內(nèi)見有Cu、Zn濃集中心，出露地質(zhì)體主要為奧陶系、志留系、石炭系及晚古生代中酸性巖漿巖。

Mo、W元素在空間上有近似的分布規(guī)律，Mo元素分別在紅石山——額勒根烏蘭烏拉——小狐貍山一帶，形成一東西向延伸并向東南方向擴展的高值區(qū)帶，區(qū)內(nèi)呈串珠狀分布有多處濃集中心，W元素于濃集中心處形成局部高值區(qū)，與之有關(guān)的地質(zhì)體為古生代的一套海

Co、Ni、Cr元素在空間上的分布規(guī)律非常接近，高值區(qū)主要展布于紅石山——黑鷹山，向東斷續(xù)延至烏珠爾嘎順，并向東南方向擴展，其間見有多處濃集中心呈串珠狀分布，出露地質(zhì)體主要為古生代的一套海相碎屑巖。

經(jīng)1：20萬水系沉積物化探掃面工作，圈出了大批以金、銅為主的多元素綜合異常。這些Cu、Au異常具有組合好、面積大、強度高等特點。異常區(qū)主要出露有泥盆系雀爾山群（DQ）中基性火山巖、石炭系綠條山組（C_1-2l）砂巖、板巖，可見區(qū)域上泥盆系雀爾山群、石炭系綠條山組是重要的含礦地層。區(qū)內(nèi)巖漿活動強烈，構(gòu)造發(fā)育，異?？傮w走向為東西向，與區(qū)域構(gòu)造走向一致，具有較為有利的成礦條件。部分異常通過1：5萬水系加密測量，異常重現(xiàn)性很好，并為在異常區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)金、銅礦點提供了可靠的地球化學(xué)依據(jù)。

總之，研究區(qū)的化探異常顯示，內(nèi)蒙古北山北帶地區(qū)具備形成銅多金屬礦床的基礎(chǔ)物質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)條件，有形成具工業(yè)價值礦床的可能。

3 成礦規(guī)律分析

3.1控礦地質(zhì)因素分析

（1）在北山地區(qū)主要控礦地質(zhì)因素具有很大的一致性，成礦物質(zhì)來源主要為古生代中基性、中酸性火山巖和海相沉積地層，部分來源于晚古生代侵入巖和前寒武紀地質(zhì)體。

根據(jù)礦點內(nèi)主要侵入巖稀土元素分析結(jié)果（稀土配分形式見圖7），花崗巖類侵入巖（包括部分脈巖）的稀土含量變化N均大于1，δEU為0.53-1.37，顯示出EU略為富集或虧損。反映了這些花崗巖類在形成演化過程中稀土元素含量發(fā)生過明顯變化。在圖7中這些花崗巖類的稀土配分形式均為右傾斜曲線，揭示了其在成礦物質(zhì)來源和演化過程方面的相似性。

（2）成礦的主要動力則來源于晚古生代中酸性侵入巖。該區(qū)呈近東西向帶狀分布一系列等軸狀中酸性侵入體，形成了一條近東西向分布的規(guī)模宏大的巖漿活動帶，表明北山地區(qū)晚古生代時期巖漿活動非常強烈。該地區(qū)絕大多數(shù)內(nèi)生礦床均分布于該時期侵入體內(nèi)外接觸帶上或侵入體內(nèi)部。成礦物質(zhì)的運移通道則主要是近東西向及北西向分布的斷裂帶提供的，而且部分礦體、礦化體就賦存于上述構(gòu)造帶所形成的裂隙中。

礦點主要侵入巖微量元素標準化曲線見圖8。Rb/Sr、Sr/Ba、Th/U值變化范圍相似，表現(xiàn)出Nb、Hf和Ti相對虧損，而K、Ce和P相對富集。暗示了這些安山巖系同源巖漿演化的產(chǎn)物。在微量元素構(gòu)造環(huán)境判別圖（見圖表9）中，礦區(qū)的侵入巖全部位于VAG區(qū)，說明本區(qū)花崗巖主要為火山弧環(huán)境中構(gòu)造-巖漿活動產(chǎn)物。

3.2找礦標志分析

從研究區(qū)資料分析可見，物化探異常是該區(qū)直接的找礦標志，特別是在各類異常均有顯示且套合性好的地段，更應(yīng)該作為找礦工作的主要目標。本文總結(jié)前人工作成果對研究區(qū)內(nèi)主要礦種的地質(zhì)找礦標志有如下認識：

3.2.1斑巖型銅鉬金礦

該類型礦床的找礦標志首先是各類斑巖體（脈），如流紋斑巖、閃長玢巖、花崗斑巖等。礦化一般賦存于斑巖體的內(nèi)部，特別是內(nèi)接觸帶；其次是成礦斑巖體的圍巖一般為古生代中基性火山巖，在外接觸帶上地表一般可見到零星礦化現(xiàn)象，有時比較多見，如流沙山鉬金礦床、額勒根烏蘭烏拉銅鉬礦點、大狐貍山銅金礦點。

對于沿構(gòu)造破碎帶、構(gòu)造裂隙分布的小規(guī)模礦化現(xiàn)象要注意其周圍地質(zhì)條件，若其發(fā)育于各類斑巖體外圍，則應(yīng)該考慮其下部存在斑巖型礦體的可能性。

對于地表存在銅礦化的斑巖體，要注意其深部可能存在鉬礦化，鉬礦化一般在銅礦化之下約100-150m開始出現(xiàn)，鉬品位一般隨深度增加逐漸變富。在北山北帶，斑巖型銅鉬礦化中一般都有金礦化，特別是金銅的關(guān)系更為密切。

3.2.2火山——沉積改造型銅、鐵銅礦

該類型礦床的找礦標志首先是古生代中酸性火山——沉積地層，其巖性主要是英安巖、安山巖、英安質(zhì)安山質(zhì)（沉）火山碎屑巖（沉火山集塊巖、火山角礫巖、含礫凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r、次生石英巖及含凝灰球粒凝灰?guī)r、含火山泥球火山角礫巖）、安山質(zhì)英安質(zhì)角礫熔巖等，其中多夾有不純的碳酸鹽巖夾層。其中的火山巖系很可能是成礦物質(zhì)的主要來源，而蝕變了的火山碎屑巖、碳酸鹽巖夾層及其與上下巖層的接觸部位往往成為鐵礦化、銅礦化的賦存部位，如黑鷹山鐵礦床。

尋找該類礦床還要注意晚古生代中酸性侵入巖的作用，特別是隱伏、半隱伏的巖體，鐵、銅礦體一般都分布在其與古生代中酸性火山一沉積地層的外接觸帶內(nèi)。

近礦圍巖蝕變主要有次生石英巖化、磁鐵礦化、綠泥石化、綠簾石化、絹云母化及碳酸鹽化、高嶺土化、褐鐵礦化等，各種巖石蝕變往往不是單一存在的，常見多種蝕變疊加現(xiàn)象。與鐵（銅）礦生成密切相關(guān)的近礦圍巖蝕變有磁鐵礦化、綠泥石化、次生石英巖化及絹云母化等。蝕變形成的巖石有含鐵綠泥石英巖、碳酸鹽化磁鐵絹英巖、假象赤鐵礦化次生石英巖化英安巖、含鐵泥簾石英巖、蝕變安山巖等。

對于充當導(dǎo)礦、配礦、容礦空間的北西向、近東西向斷裂構(gòu)造及它們的配套裂隙也應(yīng)該給予足夠的重視，它是成礦熱液運移的主要途徑。而有一部分礦體就賦存于較大的張性斷層形成的空間中。

3.2.3巖漿熱液型銅鉛鋅多金屬礦

該類礦床最主要的找礦標志是發(fā)生了強烈圍巖蝕變的晚古生代中酸性巖體，所發(fā)生的圍巖蝕變?yōu)橹懈邷匚g變，主要有云英巖化、鈉長石化、硅化、碳酸鹽化及絹云母化等。礦化往往賦存于巖體與圍巖的內(nèi)接觸帶上，接觸帶形態(tài)越復(fù)雜越有利于成礦，如位于北山北帶小狐貍山銅鉛鋅稀有多金屬礦點。

含礦巖體的圍巖多為古生代火山——沉積地層，巖性主要為中基性火山巖、火山碎屑巖、正常沉積巖等。它們多發(fā)育強烈的中低溫圍巖蝕變，主要有高嶺土化、碳酸鹽化、硅化、綠簾石化、綠泥石化、絹云母化等。

在該類礦床的外圍往往形成螢石礦化，有的可形成規(guī)模較大的螢石礦床。這也是該類礦床的一個找礦標志。

構(gòu)造對該類礦床的成礦作用的控制也很明顯，經(jīng)構(gòu)造破碎的成礦巖體圍巖中形成的構(gòu)造空間是該類礦床重要成礦空間，也致使該類礦化出現(xiàn)在成礦巖體的外接觸帶上，并有可能富集成礦。

3.2.4矽卡巖型鐵（銅）礦

本類礦床的最直接找礦標志是尋找晚古生代中酸性侵入巖與古生代火山-沉積地層接觸帶外圍的矽卡巖帶。一般該類礦床的鐵礦化較容易被發(fā)現(xiàn)，所以應(yīng)注意的是與鐵礦化同時形成的銅礦化，如烏珠爾嘎順鐵銅礦床、甜水井鐵礦點、小狐貍山鐵礦點。

該類礦床的礦體明顯受北西向、東西向斷裂構(gòu)造控制，其形態(tài)往往成脈狀、透鏡狀。

4 結(jié)論

1 內(nèi)蒙古北山北帶與東天山延?xùn)|——土屋銅礦在同一成礦帶內(nèi)，具有相同的或相似的古生代島弧成礦地質(zhì)條件。

2 北山北帶中的主控斷裂為近北西——北西西向展布的紅石山-甜水井——六駝山區(qū)域性大斷裂帶，次級斷裂主要呈東西、北西及北西西向展布；區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁，銅多金屬礦產(chǎn)與古生代火山地層及華力西期花崗巖類侵入巖具密切的時空分布關(guān)系；深大斷裂帶及其次級斷裂為后期的巖漿熱液成礦提供了通道及富集空間，特別是其次一級斷裂是金屬礦床（點）產(chǎn)出的有利部位。

3 北山北帶區(qū)域地球化學(xué)場為Cu、Mo、Au、Ag、Ni、Co、Pb、Zn高背景場。區(qū)域航磁特征為正負磁場交替變化區(qū)。區(qū)域布伽重力場為紅石山——黑鷹山——六駝山布伽重力異常梯度帶，與東天山成礦環(huán)境非常相似，表明該區(qū)具有良好的尋找銅多金屬礦產(chǎn)的潛力。

4 內(nèi)蒙古北山北帶區(qū)內(nèi)沿紅石山——黑鷹山——六駝山深大斷裂銅多金屬礦床（點）星羅棋布，成礦條件有利，應(yīng)該作為尋找銅多金屬礦產(chǎn)的有利地段。