內(nèi)蒙古奇安綽羅地區(qū)地層含礦性研究

喻軍敏， 吳忠如， 呂新彪， 萬良欽

(1.江西有色地質(zhì)勘查五隊，江西九江332000； 2.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院，湖北武漢430074； 3.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室，湖北武漢430074)

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內(nèi)蒙古奇安綽羅地區(qū)地層含礦性研究

喻軍敏1,2， 吳忠如1， 呂新彪2,3， 萬良欽1,2

(1.江西有色地質(zhì)勘查五隊，江西九江332000； 2.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院，湖北武漢430074； 3.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室，湖北武漢430074)

摘要：地球化學(xué)研究的中心任務(wù)是研究地層及各類巖石中成礦元素的分散富集規(guī)律。以內(nèi)蒙古奇安綽羅地區(qū)地層的巖石、巖屑樣品化學(xué)元素光譜分析數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對測區(qū)各地層進行比較系統(tǒng)的地球化學(xué)分析，討論了各地層中Au、Ag、Pb、Mo、W、Cu、Zn、As、Sb、Bi、Hg、Sn 12個成礦元素的地球化學(xué)特征,從成礦元素的相對富集與貧化、變化性、后期作用疊加強度幾個方面考察地層中成礦元素的成礦潛力,揭示研究區(qū)主要礦產(chǎn)的賦礦層位。

關(guān)鍵詞：地球化學(xué)特征；含礦性；富礦層位；內(nèi)蒙古奇安綽羅

0引言

研究區(qū)位于大興安嶺弧盆系與小興安嶺—張廣才嶺弧盆系的交接部位，東臨扎蘭屯—多寶山島弧帶及賀根山—黑河蛇綠混雜巖帶。特殊的大地構(gòu)造位置造成測區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)構(gòu)造發(fā)展史。自元古代以來，該區(qū)經(jīng)歷了大陸基底形成、古亞洲洋陸緣增生演化(加里東—華力西期西伯利亞板塊南部大陸邊緣發(fā)展)和濱太平洋大陸邊緣活動(板內(nèi)發(fā)展)3個構(gòu)造發(fā)展階段。

多寶山銅(鉬)、金礦集區(qū)、古利庫金礦及研究區(qū)都位于中亞—興蒙造山帶的北段，區(qū)域大地構(gòu)造研究表明，沿黑河—嫩江—扎費特旗—賀根山存在1條重要的構(gòu)造分界線。泥盆世以前沿拼接帶曾存在1個具有洋殼性質(zhì)的海盆；中奧陶世發(fā)生過1次大洋板塊俯沖事件，形成多寶山組島弧建造；早石炭世，興安地塊與松嫩地塊碰撞拼合、抬升隆起造山，造成多寶山地區(qū)大規(guī)模的花崗巖侵入，在抬升隆起時期形成多寶山超大型銅礦床和沿弧形構(gòu)造帶分布的三礦溝、銅山、爭光等礦床或礦點(尹冰川等，1997)。

多寶山銅(鉬)、金礦是典型的斑巖型銅(鉬)、金礦床，位于嫩江深大斷裂東端，區(qū)內(nèi)出露地層主要為奧陶系與志留系火山-陸源碎屑巖以及砂泥質(zhì)巖，中奧陶統(tǒng)多寶山組為礦體頂部圍巖。與成礦關(guān)系密切的侵入巖為加里東期花崗閃長斑巖、花崗閃長巖，礦體的中、底部都產(chǎn)于花崗閃長巖內(nèi)。礦區(qū)主要控礦構(gòu)造有 3 組：北西向構(gòu)造、北西向弧形構(gòu)造帶和北東—北北東向構(gòu)造，具有區(qū)域演化及改造特征。此條海西期拼接帶強烈控制著多寶山島弧構(gòu)造活動和成礦作用(趙元藝等，2011)。

古利庫金礦是典型的中低溫熱液礦床(朱群等，2004)。礦床的賦礦圍巖由兩部分組成：一是遭受到強烈韌性剪切變形的新元古代—早寒武世落馬湖群變質(zhì)巖系和興凱期花崗巖類，二是早白堊世各種火山巖。其中，落馬湖群變質(zhì)巖系的各變質(zhì)巖組在古利庫礦區(qū)的出露由北至南(由新至老)依次為北寬河組絹云綠泥板巖(千枚巖)類、嘎拉山組含十字石變粒巖(片巖)類和鐵帽山組黑云斜長片麻巖(變粒巖)類，古利庫巖金礦區(qū)早白堊世火山巖類各巖組的產(chǎn)出由北至南依次為龍江組安山巖類—英安巖類—光華組流紋巖類。光華組為測區(qū)內(nèi)細分瑪尼吐組與白音高老組地層(圖1)。

圖1　大興安嶺地區(qū)大地構(gòu)造及成礦區(qū)帶劃分圖Fig.1　Map showing tectonic division and metallogenic belts in the Greater Khingan Range

1研究區(qū)地質(zhì)特征

研究區(qū)出露的地層有瑪尼吐組(K1mn)、白音高老組(K1b)、甘河組(K1gh)、嫩江組(K2n)?，斈嵬陆M、白音高老組從光華組劃分而來?，斈嵬陆M主要為酸性火山巖，以流紋巖及流紋質(zhì)火山碎屑巖為主，分布不廣，一般與白音高老組伴生。白音高老組地層主要為中性火山巖，以英安巖和火山碎屑巖為主，一般以星點狀、不規(guī)則狀分布在甘河組的外圍。甘河組分布最廣，位于研究區(qū)中部、南部以及東北角，其地層是1套中性—基性地層，以安山巖和玄武巖為主，亦有部分中基性火山碎屑巖。嫩江組在測區(qū)分布不廣，主要分布在研究區(qū)的西北角，其地層主要為泥巖。

研究區(qū)構(gòu)造發(fā)育，在奇安綽羅村北公路露頭較好的地區(qū)可見北東向逆沖斷層。區(qū)內(nèi)巖漿巖出露較少，僅在奇安綽羅村后，呈橢圓狀分布，被后期白音高老組及甘河組火山巖切割，巖性為花崗閃長巖。鋯石U-Pb測年得出年齡為(372±7) Ma,為晚泥盆系(D3)巖體(圖2)。

圖2　奇安綽羅地區(qū)地質(zhì)簡圖1-第四系；2-嫩江組；3-瑪尼吐組；4-甘河組；5-白音高老組；6-花崗閃長巖體；7-不整合界線；8-地質(zhì)界線；9-斷層Fig.2　Simplified geological map of the Qi′anchuoluo area in Inner Mongolia

2成礦元素的相對富集與貧化

據(jù)測區(qū)內(nèi)地層分布情況，采取了58個地球化學(xué)樣品。其中，瑪尼吐組13個，白音高老組9個，花崗閃長巖體15個，甘河組12個，嫩江組9個。瑪尼吐組、白音高老組、花崗閃長巖體、甘河組選取巖屑和基巖樣品，因嫩江組為泥巖，已風化，不易保存，故采集風化巖石。分析方法采用XRF(Philips PW2404)光譜分析。分析元素為Au、Ag、Pb、Mo、W、Cu、Zn、As、Sb、Bi、Hg、Sn共12種。

眾所周知，單一地球化學(xué)過程形成的單一地質(zhì)體，地球化學(xué)元素含量服從正態(tài)分布。經(jīng)過多期次地球化學(xué)作用，尤其是后期成礦作用，地質(zhì)體中元素含量往往偏正態(tài)，其均值不能代表地質(zhì)體中元素的豐度。在剔除高值和離群數(shù)據(jù)后，地球化學(xué)元素含量呈正態(tài)分布時，其均值才能代表地質(zhì)體中元素豐度。根據(jù)檢測結(jié)果，運用Grafer軟件直方圖、箱圖功能剔除離群樣品,求得各地層剔除后期地球化學(xué)疊加信息后元素的平均值(X0),標準差(S0)以及包含后期地球化學(xué)疊加信息在內(nèi)的元素的平均值(X)、標準差(S)、變異系數(shù)(Cv)，疊加強度(D)、富集系數(shù)(K)(表1)。

根據(jù)元素的富集系數(shù)(K)可以了解地層中元素的相對富集與貧化程度：K≥1.2說明元素在該地層中具有較強濃集，成礦前景較大；1.0≤K<1.2說明元素富集程度不明顯，成礦潛力一般;K<1.0說明元素是區(qū)域貧化元素。表1列出了地層中成礦元素的富集系數(shù)K,根據(jù)表1中的富集系數(shù)值K，以K≥1.2、1.0≤K<1.2、K<1.0為界，列出各地層中相對富集與貧化的成礦元素(表2)。表2顯示,測區(qū)不少地層中成礦元素比較富集，富集元素為Pb、W、As、Sb、Bi。成礦元素As、Sb、Pb在區(qū)域地層為富集元素，顯著富集于K1mn、K1gh、K2n、D3γδ、K1b地層中；W主要富集在K1mn、K2n、D3γδ地層中；Bi主要富集在K2n、D3γδ、K1b地層中。Ag、Mo、Sn貧化，富集程度不明顯；區(qū)域內(nèi)Au、Cu為貧化元素。

表1　各地層成礦元素富集系數(shù)、疊加強度以及變異系數(shù)

注：克拉克值單位除Au為mg/t外，其余元素為g/t，引自遲清華，2007；N為剔除高值后的樣品數(shù)量

表2　各地層中元素的富集貧化

根據(jù)地層成礦元素富集系數(shù)求得12個成礦元素的富集系數(shù)平均值,該值可以作為地層中成礦元素總富集程度的度量,用以指示區(qū)內(nèi)成礦元素總體相對富集的地層。從表3中可以看出,區(qū)內(nèi)成礦元素總富集程度相對較高。

表3　各地層元素的平均富集系數(shù)

3成礦元素的變化性

元素含量的變異系數(shù)(Cv)，是反映元素變化性的重要指標,可用于說明元素后期疊加作用的不均勻程度。變異系數(shù)值越大,元素含量的變化性就越大,說明成礦后期疊加作用越不均勻,對成礦越有利。

表1列出了各個地層成礦元素的均值、標準差及變異系數(shù)。Cv≥1.5說明元素具有極強的變異，成礦潛力大；0.5≤Cv<1.5說明元素具有一定的變異以及一定的成礦潛力。根據(jù)表1中的變異系數(shù)值Cv，以Cv≥1.5、0.5≤Cv<1.5、Cv<0.5為界，表4列出了各地層中變異相對強弱的成礦元素。表4顯示，測區(qū)變異程度最強的是W、Bi,W在K1mn中變異程度最強，Bi在D3γδ中變異程度最強。在K1gh中，變異較強的元素較多，有Au、W、Hg、Ag、Mo、Cu、As、Sb、Bi 9種元素；在D3γδ、K1b中，元素變異有較大的相似性，都有Au、Mo、Cu、Hg 4種成礦元素。

表4　各地層中變異相對強弱的成礦元素

4成礦元素的后期疊加強度

地層中元素的后期作用疊加強度系數(shù)(D)反映了元素遭受后期作用疊加的強度,也反映作為成礦介質(zhì)的地層接受礦化與進一步富集成礦的可能性與程度,因此可以用來指示各種成礦元素可能的賦礦層位。元素疊加值D≥2.0，說明元素具極強的后期疊加作用，成礦可能性較大；而D介于1.0～2.0之間時，表明元素具強疊加和一定的成礦能力。以D≥2.0、1.0≤D<2.0、D<1.0為界，列出各地層成礦元素后期疊加相對強弱的元素(表5)。

表5　各地層成礦元素后期疊加相對強弱

由表5可以得出各地層成礦元素都經(jīng)歷了后期的疊加作用， Hg在測區(qū)出露的地層中都有強疊加，Au 的疊加主要集中在K1gh、K2n、D3γδ地層，Mo、Cu、Bi的疊加主要集中在D3γδ、K1b地層，W主要集中在K1mn、K1gh中。

根據(jù)前人的研究資料,成礦元素經(jīng)過強烈的后期疊加后,成礦可能性會大大增加。如果某地層中成礦元素豐度高,又經(jīng)強烈的后期疊加,有可能反映礦為原始沉積、后期疊加成因；如果某地層中成礦元素豐度較低,但是后期疊加強烈,有可能反映礦為后期疊加作用成因。反之,如果后期疊加不強烈,即使成礦元素豐度較高也難以成礦。

因此，評價地層的含礦性應(yīng)從成礦元素的相對富集與貧化、變化性以及后期作用疊加強度3個方面加以考慮(張松林等，1995)。根據(jù)成礦元素后期作用疊加強度，變化性以及成礦元素的豐度這3個方面的相互關(guān)系，建立起區(qū)內(nèi)地層元素成礦能力評序標準(表6)。

表6　研究區(qū)內(nèi)地層元素成礦能力評序標準

根據(jù)表2各地層中元素的富集貧化、表4各地層中變異相對強弱的成礦元素、表5各地層成礦元素后期疊加相對強弱以及表6區(qū)內(nèi)地層元素成礦能力評序標準，列出各地層元素成礦能力評序(表7)。

表7　各地層元素成礦能力評序表

表7中，以得分≥3.5劃分優(yōu)勢礦種，瑪尼吐組優(yōu)勢礦種依次為W、As、Sb、Bi、Hg，甘河組優(yōu)勢礦種依次為As、W、Sb、Hg、Au、Cu，嫩江組優(yōu)勢礦種為Pb、W、Sb、Bi、Sn，巖體中(D3γδ)優(yōu)勢礦種依次為Bi、Mo、Pb、Sb、Sn、W、As、Au、Cu、Hg，白音高老組優(yōu)勢礦種為Au、Cu、Bi、Pb、Sb、As。

5結(jié)論

(1) 嫩江組(K2n):晚白堊世沉積巖，成礦物質(zhì)的來源為原始沉積。優(yōu)勢礦種為Pb、W、Sb、Bi、Sn，但在區(qū)域中未發(fā)現(xiàn)嫩江組成礦的先例。在地球化學(xué)異常中，單元素異常不明顯，且無組合元素異常。因此，嫩江組成礦的可能性較小，找礦潛力很小。

(2) 甘河組(K1gh)：優(yōu)勢礦種為As、W、Sb、Hg、Au、Cu。除W外，其余都為中低溫成礦元素，在區(qū)域內(nèi)，尚未發(fā)現(xiàn)賦存在甘河組中的礦床，但是結(jié)合地球化學(xué)分析，甘河組地層還是具有一定的成礦可能性，主要為Au、As、Hg、Cu中低溫熱液礦床。

(3) 瑪尼吐組(K1mn)、白音高老(K1b)組：瑪尼吐組的優(yōu)勢礦種為W、As、Sb、Bi、Hg，白音高老組的優(yōu)勢礦種為Au、Cu、Bi、Pb、Sb、As、Hg。不難發(fā)現(xiàn)，它們共有的優(yōu)勢礦種為As、Bi、Hg,除Bi外都是中低溫熱液成礦元素,加上各自的中低溫優(yōu)勢成礦元素，為Pb、As、Hg、Au、Cu、Sb。

古利庫金銀礦是典型的火山巖、次火山巖淺成中低溫熱液礦床，與成礦最密切的是中酸性火山巖和次火山巖，與研究區(qū)內(nèi)瑪尼吐組和白音高老組中酸性火山巖在巖性上具有可對比性。在瑪尼吐組、白音高老組地層中，形成淺成中低溫熱液礦床的可能性很大，優(yōu)勢礦種為Pb、As、Hg、Au、Cu、Sb。

(4) 巖體(D3γδ)：區(qū)域內(nèi)與多寶山銅鉬礦形成有關(guān)的中酸性巖漿也形成于晚古生代，與奇安綽羅地區(qū)花崗閃長巖形成于同一期次。兩區(qū)均位于黑河—嫩江構(gòu)造帶附近，且研究區(qū)內(nèi)的A型花崗巖地球化學(xué)分析結(jié)果顯示與多寶山海西晚期侵入巖亦屬同一期構(gòu)造作用產(chǎn)物，說明兩地巖漿來源相同；又因兩地巖漿屬于同一期次的構(gòu)造作用產(chǎn)物，說明在該區(qū)后期熱液作用形成礦床的可能性很大。

該巖體的優(yōu)勢礦種為Bi、Mo、Pb、Sb、Sn、W、As、Au、Cu、Hg,優(yōu)勢礦種種類豐富，伴生元素多。W、Sn、Mo、Bi為高溫熱液成礦元素，其余為中低溫熱液成礦元素。因此，在花崗閃長巖體及其附近的火山巖中較容易形成斑巖型礦床，主要礦種為Cu、Mo、W、Au、Pb。此外Bi、Sb、Sn、As、Hg 也有一定的成礦可能性，找礦潛力較大。

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Discussion on ore-bearing features of the strata in the Qi′anchuoluo area，Inner Mongolia

YU Junmin1,2， WU Zhongru1， LV Xinbiao2,3， WAN Liangqin1,2

(1. Geological Brigade No. 5 of Jiangxi Nonferrous Metals Geological Exploration Bureau, Jiujiang 332000, Jiangxi, China; 2. Faculty of Earth Resources, China University of Geosciences (Wuhan), Wuhan 430074, Hubei, China; 3. State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources, China University of Geosciences (Wuhan), Wuhan 430074,Hubei, China)

Abstract：This study performed systematical geochemical analysis of the strata in the Qi′anchuoluo area of Inner Mongolia based on the test results of trace elements in rocks and soil specimens, and then discussed the geochemical characteristics of ore-hosting elements including Au, Ag, Pb, Mo, W, Cu, Zn, As, Sb, Bi, Hg and Sn in each strata. We also analyzed the metallogenic potentials of the ore-forming elements from the aspects of relative enrichment or depletion, variations, overlapping intensity during post-sedimentary processes to reveal the main ore-hosting strata in the study area.

Keywords：geochemical characteristics; ore-bearing features; ore-bearing strata; Qi′anchuoluo in Inner Mongolia

doi:10.3969/j.issn.1674-3636.2016.01.70

收稿日期：2015-07-15；修回日期：2015-10-11；編輯：陸李萍

基金項目：內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)勘查基金項目“莫力達瓦達斡爾族自治旗拉拋等8幅1∶5萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查”(NMKD2010-3)

作者簡介：喻軍敏(1991—)，男，助理工程師，資源勘查專業(yè)，從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查研究工作，E-mail： 820732564@qq.com

中圖分類號：P622+.3

文獻標識碼：A

文章編號：1674-3636(2016)01-0070-06