內(nèi)蒙古烏拉特中旗索倫山地區(qū)鉻鐵礦礦床成因初探

趙春榮 劉 偉 李鋼柱 董明明 劉智杰 王丕軍

1.武警黃金第一總隊(duì) 哈爾濱 150086

2.武警黃金第二支隊(duì) 呼和浩特 010010

索倫山地區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中西部，北與蒙古接壤，隸屬于烏拉特中旗，距縣城130km。地處內(nèi)蒙古中部重要的鉻鐵礦成礦帶上，也是鉻、鐵、銅、金等多金屬成礦的有利地段。二十世紀(jì)五六、十年代，內(nèi)蒙古地質(zhì)局等相關(guān)單位進(jìn)行過簡單普查勘查工作，但缺乏系統(tǒng)工作和深入研究。由于該區(qū)所處位置偏遠(yuǎn)，工作條件較差，因此該地區(qū)礦床的基礎(chǔ)地質(zhì)研究程度較低，同時(shí)找礦勘查工作也存在諸多問題。

近年來，隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略部署的深入實(shí)施，該地區(qū)的礦產(chǎn)勘查和開發(fā)投資力度不斷加大，2013年根據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局部署開展索倫山地區(qū)1∶5萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作，以及進(jìn)行了一系列系統(tǒng)的物化探測(cè)量和地表工程揭露工作，綜合研究認(rèn)為該地區(qū)具有良好的鉻鐵礦成礦前景。本文將通過對(duì)索倫山鉻鐵礦分布規(guī)律、礦床地質(zhì)特征、控礦因素、探討礦床成因、總結(jié)找礦標(biāo)志，為今后進(jìn)一步找礦指明方向。

1.礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 超基性巖體

索倫山地區(qū)地處內(nèi)蒙古自治區(qū)中西部與蒙古國接壤的邊境地帶，位于華北板塊與西伯利亞板塊拼接部位的天山——興蒙造山帶東段[1-3]。索倫山蛇綠巖位于索倫山地區(qū)北部中蒙邊境線附近，西起索倫敖包西哈布塔蓋地區(qū)，東到烏珠爾少布特地區(qū)，北側(cè)進(jìn)入蒙古國境內(nèi)，東與滿都拉蛇綠巖相連，區(qū)內(nèi)南北最寬達(dá)4km，東西延伸超過70km，呈近東西向或北東東向展布，在區(qū)域上構(gòu)成顯著的構(gòu)造混雜帶（圖1、2）。研究區(qū)的鉻鐵礦床均產(chǎn)于索倫山蛇綠巖超基性巖中。索倫山蛇綠巖組成以超基性巖為主，有索倫山、阿不蓋和烏珠爾少布特等較大巖塊，巖性主要由純橄欖巖、輝石橄欖巖、橄欖輝石巖等組成（圖1、2）。結(jié)合野外地質(zhì)調(diào)查研究，將索倫山的超基性巖體進(jìn)行解體劃分不同的巖相帶，一般分異較好的，鉻鐵礦床規(guī)模大、品位高。索倫——阿布蓋巖體具有對(duì)稱分異的特點(diǎn)，由中心向邊緣依次為純橄巖、斜方輝橄巖、二輝橄欖巖三個(gè)巖相帶（圖1、2），烏珠爾少布特巖體具較典型的垂直分布特征，由南向北分為純橄欖巖——斜方輝石橄欖巖、帶狀純橄欖巖——斜方輝石橄欖巖雜巖帶和純橄欖巖巖相帶（圖2）。

圖1 索倫地區(qū)地質(zhì)圖略

純橄欖巖相：約占巖體總面積的80%，主要為純橄欖巖，巖石蝕變較嚴(yán)重，新鮮面為暗綠色、黑綠色，主要由蛇紋石（70%）和橄欖石殘晶（20%～30%）組成，局部含有少量輝石（小于5%）。其中混雜有大小不等分布不均的方輝橄欖巖與純橄欖巖交互產(chǎn)出，呈漸變過渡，主要根據(jù)巖體的輝石含量的多少來判斷區(qū)分。

方輝橄欖巖：約占巖體總面積的15%，巖石呈暗綠色、墨綠，巖性主要以方輝橄欖巖為主，主要由橄欖石（＞75%）和斜方輝石（5%～25%）組成，橄欖石均已蛇紋石化。

二輝橄欖巖巖相：約占巖體總面積的5%，巖石呈綠黑色，似板狀結(jié)構(gòu)，巖性主要以二輝橄欖巖為主，由橄欖石（＞70%），斜方輝石和單斜輝石（5%～30%）組成，橄欖石均已蛇紋石化。

圖2 阿不蓋地區(qū)和烏珠爾少布特地區(qū)地質(zhì)略圖

70年代末開展的1∶20萬（內(nèi)蒙古地質(zhì)局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì).1980.1∶20萬索倫幅等4幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.內(nèi)部資料）區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，認(rèn)為區(qū)內(nèi)超基性巖是侵入上石炭統(tǒng)本巴圖組，將其劃為華力西中期和晚期侵入巖，在東鄰圖滿都拉幅1∶25萬（內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院.2004.1∶25萬滿都拉幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.內(nèi)部資料）地質(zhì)調(diào)查中，對(duì)橄欖輝長巖進(jìn)行了同位素測(cè)年，將其時(shí)代劃歸為早泥盆世。陶繼雄等（2004）認(rèn)為索倫山蛇綠混雜巖形成于433Ma之前[4]。項(xiàng)目組獲得索倫山蛇綠巖中輝長巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡280Ma（另文發(fā)表），王惠等（2005）在索倫山蛇綠構(gòu)造混雜巖帶發(fā)現(xiàn)了二疊紀(jì)放射蟲化石[5]，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)和最新研究成果，初步認(rèn)為索倫山蛇綠巖的主體形成年齡為早二疊世。

1.2 地層與構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)與巖體接觸的地層為石炭統(tǒng)本巴圖組和白堊系二連組，與本巴圖巖組呈斷層接觸，斷層近EW向——NNE向，部分巖塊呈“飛來峰”形式推覆于本巴圖巖組之上，被白堊紀(jì)二連組不整合覆蓋。

2.礦床地質(zhì)特征

在索倫山地區(qū)，查明的鉻鐵礦床11處，礦點(diǎn)11處，礦化點(diǎn)6處，均產(chǎn)于超基性巖體內(nèi)部，產(chǎn)出眾多規(guī)模大小不等的鉻鐵礦礦床和礦點(diǎn)，同時(shí)與超基性巖體分布有關(guān)。礦體均具有成帶分布、分段集中的特點(diǎn)。目前，已有4個(gè)較大規(guī)模的開采的礦床，大部分地區(qū)研究程度和勘探程度還僅僅處于勘探開發(fā)的初期階段，較好的找礦前景。

2.1 含礦性特征及賦存層位

索倫山、阿布蓋巖體中純橄欖巖——方輝橄欖巖巖相帶含礦性較好，烏珠爾少布特巖塊中純橄欖巖巖相帶中的礦床規(guī)模較大。礦體賦存于索倫山蛇綠巖中純橄欖巖和純橄欖巖——方輝橄欖巖中，礦體頂?shù)装鍑鷰r均為純橄欖巖或斜方輝橄巖中，其與礦體界線不明顯，以化學(xué)分析樣品來控制礦體的邊界。礦體產(chǎn)狀受異離體產(chǎn)狀控制，隨著異離體的變化而變化。一般礦體產(chǎn)狀較陡，約60°～70°，傾向不定。

2.2 礦體形態(tài)

礦體為似脈狀、長條狀、透鏡狀、扁豆?fàn)顢嗬m(xù)分布在巖體中部。脈狀礦體窄而長，厚度一般都不大，礦體較穩(wěn)定，延伸性較好；脈狀礦體有時(shí)局部膨脹，而使寬度變大。在厚大的純橄欖巖異離體中往往有幾條平行的脈狀礦體。透鏡狀礦體在厚大的純橄欖巖巖相帶中，由幾個(gè)不連續(xù)的透鏡狀礦體組成一個(gè)礦床，礦床的形狀復(fù)雜，厚度變化很大。礦體與圍巖為漸變過渡接觸關(guān)系，以就地結(jié)晶分異作用為主，應(yīng)屬巖漿就地分異形成的同生礦床。

2.3 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)為半自形——他形晶結(jié)構(gòu)、半自形——自形晶中——細(xì)粒結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造有條帶狀、網(wǎng)環(huán)狀、稀疏浸染狀及稠密浸染狀構(gòu)造等。礦石主要礦物為鉻尖晶石，脈石礦物為橄欖石、輝石、蛇紋石等。在礦石中還發(fā)現(xiàn)少量磁鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦、方鉛礦等金屬礦物。

3.礦床成因初探

鉻鐵礦礦床為典型巖漿礦床，可分為層型（產(chǎn)于層狀超鎂鐵質(zhì)——鎂鐵質(zhì)侵入體）和蛇綠巖型（產(chǎn)于蛇綠巖中的以豆莢狀鉻鐵礦為特征）兩類，而產(chǎn)出這兩種鉻鐵礦床的純橄巖的成因卻存在差別[6]。層型鉻鐵礦床（如Bushveld和Stillwater）的形成被認(rèn)為與大規(guī)模的熔體混合有關(guān)，即高溫富鎂鐵質(zhì)初始熔體與相對(duì)富鋁富硅的低溫殘留熔體（即經(jīng)過初始橄欖石和尖晶石共同結(jié)晶后的熔體）混合會(huì)導(dǎo)致鉻尖晶石的持續(xù)結(jié)晶沉淀，并在重力分異等有利條件下堆晶成礦[7]。礦體呈多層狀，礦石均以不同稠密度的浸染狀為特征，礦體與圍巖界線明顯。蛇綠巖型鉻鐵礦床產(chǎn)于蛇綠巖套殼幔邊界（即巖石學(xué)莫霍面）附近的地幔橄欖巖中，礦體多呈條帶狀、扁豆?fàn)?、似層狀和不?guī)則透鏡狀，礦體長軸方向平行、似平行或局部穿插圍巖（純橄巖或方輝橄欖巖）面理[8]，礦體與圍巖界線呈漸變過渡或迅速過渡關(guān)系。大量的研究表明地幔橄欖巖部分熔融產(chǎn)生的熔體在遷移過程中會(huì)與周圍的橄欖巖發(fā)生熔——巖反應(yīng)，蛇綠巖型鉻鐵礦與這些經(jīng)歷熔——巖反應(yīng)后更加虧損的方輝橄欖巖，尤其是純橄巖緊密共生[9-14]。索倫山地區(qū)鉻鐵礦床產(chǎn)出于蛇綠巖中純橄欖巖和方輝橄欖巖中，礦體形態(tài)為似脈狀、長條狀、透鏡狀、扁豆?fàn)睿哂猩呔G巖型鉻鐵礦床的典型特征。目前，熔——巖反應(yīng)可以很好地被用來解釋蛇綠巖型鉻鐵礦的成因，所以索倫山地區(qū)的鉻鐵礦成因可能與熔-巖反應(yīng)有關(guān)。

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