內蒙古查干哈達廟銅礦床成因探討及找礦標志

［關鍵詞］查干哈達廟銅礦床；地質特征；礦床成因；找礦標志

內蒙古查干哈達廟銅礦床位于包頭市下轄的達茂旗百靈廟北97 km處，行政區(qū)劃隸屬達茂旗白音塔拉蘇木。大地構造位置處于古生代對接帶內的溫根其烏蘭—索倫山俯沖增生楔。該構造帶內構造混雜，十分發(fā)育，組成該混雜巖帶的巖石較復雜，為不同巖性、不同構造特征的巖塊組成的帶狀混雜堆積體，主要由異地巖塊、原地巖塊和基質三部分組成。它是古蒙古洋板塊由北向南運移，并伴隨大規(guī)模的逆掩推覆作用從混雜體外部推擠而來，亦是華北陸塊北側板塊消減俯沖過程中殘留下來的古洋殼的一部分。該帶內先后發(fā)現(xiàn)克克齊、哈日陶勒蓋、查干哈達廟銅多金屬礦床（點）[1，2]，近幾年新發(fā)現(xiàn)烏珠新烏蘇鉛鋅礦床，找礦有所突破，但已發(fā)現(xiàn)的礦床規(guī)模為小型或以下。查干哈達廟銅礦床以銅為主，伴生金、鉛鋅、硫，存在條紋、條帶狀含銅黃鐵礦礦石，詳查報告提交查明礦產資源（ Ⅶ號共7個礦體，1078～991 m賦礦標高）：122b+333類銅Ⅰ礦～石量8.67萬噸，銅金屬量2218噸（銅平均品位2.55%）[3，4]。本文在此基礎上，結合野外典型礦床剖析成果，分別對礦床成礦地質條件、礦體特征、礦床成因類型系統(tǒng)研究，同時總結了找礦標志，為在區(qū)域上尋找晚古生代塊狀硫化物型富銅礦床提供明確方向。

1. 礦區(qū)地質特征

區(qū)內褶皺構造較為發(fā)育，以哲斯敖包復向斜規(guī)模最大，由一系列小的背斜、向斜組成，向斜軸向近東西走向。在向斜、背斜的軸部斷裂構造發(fā)育，包括深大斷裂和一般斷裂構造，二者走向以北西、北東向為主，也有的深大斷裂橫切褶皺。區(qū)域性深大斷裂構造受基底構造控制，次級斷裂構造是深大斷裂活動的產物，而且控制了區(qū)域內巖漿的侵入與噴發(fā)活動[5]（圖1）。

區(qū)域上出露石炭系中統(tǒng)本巴圖組青灰色板巖、含粉砂質板巖夾長石石英砂巖、粉砂巖、長石砂巖、變泥巖、灰?guī)r等；石炭系上統(tǒng)阿木山組砂巖、長石石英砂巖、石英砂巖夾板巖及少量凝灰?guī)r、灰?guī)r透鏡體；二疊系下統(tǒng)大石寨組層凝灰?guī)r、變泥巖夾砂巖、鈣質板巖、粗面巖及灰?guī)r；二疊系下統(tǒng)包特格組砂礫巖、火山質礫巖夾凝灰?guī)r、英安巖及灰?guī)r[5]。查干哈達廟銅礦區(qū)出露的地層為本巴圖組。

區(qū)內巖漿侵入活動以華力西晚期的第一次巖漿侵入活動為主，形成的侵入巖體為超基性-中性巖，巖性主要有橄欖巖、蛇紋巖和輝長巖?；詭r體以閃長巖為主，在深大斷裂及其兩側形成規(guī)模較大的巖體[5]。區(qū)內脈巖總體走向有北東和北西向，與區(qū)域上北東和北西向深斷裂走向基本一致。

2. 礦床地質特征

該礦床共圈出7個銅礦（化）體。Ⅰ～Ⅶ號礦（化）體有一定規(guī)模，礦體形態(tài)呈層狀、似層狀、大透鏡狀，傾向和傾角均與地層一致，顯示出與地層整合產出特征[6] ，Cu6礦體規(guī)模最大，為該礦床的主礦體（圖2）。

礦體總體呈北東走向，控長10 ～ 60 m，均厚1 ～ 2.5 m，傾向延伸10 ～ 40 m，銅品位2% ～ 2.94%。

原生礦石礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦，局部黃鐵礦含量達60%，黃銅礦含量達25% ；次為斑銅礦、輝銅礦、閃鋅礦、方鉛礦。成礦元素主要為Cu、Au、Pb、Zn[6]。脈石礦物主要為絹云母、石英、螢石、重晶石及碳酸鹽。

礦石組構：閃鋅礦、黃銅礦、方鉛礦等其他硫化物以他形粒狀結構為主，黃鐵礦以自形、半自形粒狀結構為主。礦物生成順序為：黃鐵礦→閃鋅礦→黃銅礦→方沿礦。礦石構造：礦石具有浸染狀、塊狀構造、條帶狀、紋層狀、稠密浸染狀構造及層狀構造[6]。自形—半自形粗粒黃鐵礦與自形～半自形細粒黃鐵礦平行分布，形成韻律層，表現(xiàn)出條帶及層紋構造特征。黃銅礦及閃鋅礦呈他形粒狀，黃鐵礦呈砂糖狀，三者呈近似平行的條帶分布，構成層狀、條帶狀及層紋狀構造。

礦區(qū)圍巖蝕變強烈，蝕變類型較多，主要有高嶺土化、硅化和褐鐵礦化，褐鐵礦化、硅化與銅多金屬礦化關系密切。銅礦體及頂、底板附近蝕變主要表現(xiàn)為硅化、磁黃鐵礦化、黃鐵礦化，兩側主要表現(xiàn)為高嶺土化、綠泥石化。

3. 成巖成礦時代

本次測年樣品采集于礦井一中段（海拔990 m標高）賦礦圍巖的紫紅色紋層狀、塊狀火山凝灰?guī)r。通過開展LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 測試，獲得成巖年齡為277.4±3.8 Ma，為早二疊世。

查干哈達廟銅礦床的含礦巖系存在一定爭議，比如王守光等[6]認為礦區(qū)流紋質凝灰?guī)r、凝灰質板巖屬于石炭系本巴圖組，而胡格吉樂吐等[5]則指出賦礦圍巖為下二疊統(tǒng)大石寨組火山噴發(fā)-沉積巖系。本次通過直接測定礦化帶內賦礦圍巖的形成年齡，確定其形成時代為早二疊世，滿都拉地區(qū)該期基性火山巖全巖Rb-Sr等時線和單顆粒鋯石U-Pb年齡分別為291±7 Ma和285±11 Ma。區(qū)域上本巴圖期火山巖同位素年齡具火山巖鋯石U-Pb（LA-ICP-MS）年齡介于262.3～312.9±1.7 Ma，主體位于280～312 Ma之間，相當于晚石炭世-早二疊世[7]，結合其巖石組合特征，進一步確定礦區(qū)圍巖地層應為石炭-二疊系本巴圖組。

本巴圖期火山作用以早期擠壓環(huán)境島弧火山作用為主，形成鈣堿性基性-中性-酸性鈣堿性火山巖為主的島弧火山巖組合，晚期大量科馬提質玄武巖（或稱玄武質科馬提巖）與砂板巖伴生的火山-沉積特征，為弧后擴張型鐵鎂質-超鐵鎂質火山作用的產物[7]。

綜合以上信息，查干哈達廟銅礦應為早二疊世產于俯沖背景下的弧前或弧間盆地火山成因礦床。

4. 礦床成因探討

查干哈達廟銅礦成因存在一定爭議，大致分為兩種觀點，分別為VMS成因和巖漿熱液成因。本次通過對礦床進行系統(tǒng)研究，進一步明確了該礦床屬于VMS型礦床的一些重要特征和標志：該區(qū)域存在大量的凝灰?guī)r，有紫紅色的凝灰?guī)r，也有表面發(fā)生綠泥石化，硅化，以及綠簾石化這種蝕變的凝灰?guī)r。礦石中礦石礦物主要為黃銅礦、黃鐵礦，次為輝銅礦、斑銅礦、方鉛礦、閃鋅礦。礦石中以自形、半自形粒狀、他形粒狀結構為主。礦石具有塊狀、條帶狀、紋層狀等構造。凝灰?guī)r（圖3C）也看到較寬的石英脈（圖3A）以及呈細脈狀的石英脈（圖3B）。地表氧化礦帶也可以觀察到這種膠狀黃鐵礦（如圖3D）。礦區(qū)內所見脈巖類型較多，以鉀長花崗斑巖脈為主，其次有石英脈、閃長巖脈、花崗細晶巖脈。礦體賦存于北東向壓性斷裂，礦區(qū)內可見北東向被北西向斷裂切斷并錯開，說明其成礦較早。礦體圍巖為蝕變凝灰?guī)r，圍巖與礦體界線清晰，礦體無夾石。

礦物顯微組構特征主要包括：（1）自形晶粒狀結構：礦石中黃鐵礦（Py）以晶面完好的立方體出現(xiàn)（圖4A）；（2）他形晶粒狀結構：在礦石中有黃銅礦（Cp）和磁黃鐵礦（Pyr）等，顆粒晶體不完整，并以不規(guī)則狀分布（圖4B）；（3）斑狀結構：早期形成的黃鐵礦（Py）的粗大晶體分布于黃銅礦（Cp）組成的基質中（圖4C）；（4）細粒層狀黃鐵礦（Py）（圖4D）。

礦區(qū)斷裂構造發(fā)育，包括深大斷裂和一般斷裂構造，二者走向均以NW、NE向為主。而NE向的一系列深大斷裂控制了區(qū)域內巖漿的侵入與噴發(fā)活動，主要礦體的展布也與地層走向基本一致。但礦區(qū)一系列NE向的斷裂構造與NW向斷裂交匯的部位，礦體明顯變厚、品位有升高的趨勢。另外，礦區(qū)明顯受到后期構造運動的影響，地層發(fā)展順層片理化和初糜棱巖化，礦體展布、礦石組構以及圍巖蝕變都顯示出明顯的構造與熱液疊加改造的特征（圖5）。

綜上認為查干哈達廟銅礦主要為VMS成因，同時存在后期疊加改造的特征。

5. 找礦標志

通過本次研究，建立了晚古生代海相火山熱液型銅多金屬成礦系統(tǒng)找礦標志，總結找礦標志如下：

成礦環(huán)境：白乃廟-錫林郭勒Fe-Cu-Mo-Pb-Zn-Mn-Cr-Au-Ge-煤-天然堿芒硝成礦帶索倫山-查干哈達廟Cr-Cu成礦亞帶；

構造背景：主要為俯沖帶的弧前或弧間環(huán)境。所涉區(qū)域主要為索倫-滿都拉-二道井一帶；

賦礦地層：晚古生代海相火山-沉積地層；

控礦侵入巖：區(qū)域上分布較多的基性-超基性巖塊，二疊紀細粒閃長巖；

控礦構造：近東西向深大斷裂構造為重要的控巖控礦構造，NW、NE向次級斷裂構造，為導礦容礦構造；

礦物組合：黃銅礦和黃鐵礦，次為閃鋅礦、方鉛礦、斑銅礦、輝銅礦等；

礦物結構：黃銅礦、閃鋅礦和方鉛礦等，其他硫化物則以他形粒狀結構為主，黃鐵礦以半自形、自形粒狀結構為主；

礦石構造：礦石具有條帶狀、塊狀、紋層狀構造；

蝕變條件：硅化、褐鐵礦化、高嶺土化；

地球物理特征：①重力特征：銅礦位于局部重力低邊部，銅礦西南為近NE向展布兩個相鄰的高、低布格重力異常，形態(tài)大致為長橢圓形，在剩余重力上，位于正異常邊部；②地磁特征：1：5萬航磁顯示該區(qū)為低緩負磁場，南部正磁異常，極值400 nT，形態(tài)近圓形；

地球化學特征：元素組合為Cu、W、Sb、Au、Mo等，其中Au、Cu元素異常?；疆惓Ｕ共挤较蚺c地層走向基本一致。

6. 結論

（1）通過對查干哈達廟銅礦成礦地質背景及成礦時代探討，認為該礦床屬于早二疊世產于俯沖背景下的弧前或弧間盆地火山成因礦床。

（2）對礦床成因進行系統(tǒng)分析，認為查干哈達廟銅礦床屬于VMS成因，同時存在后期疊加改造的特征。

（3）在建立晚古生代海相火山熱液型銅多金屬成礦系統(tǒng)的基礎上總結了找礦標志，賦礦地層為晚古生代海相火山-沉積地層，控礦侵入巖為二疊紀細粒閃長巖，近東西向深大斷裂構造為重要的控巖控礦構造，NW、NE向次級斷裂構造，為導礦容礦構造，發(fā)育硅化、褐鐵礦化、高嶺土化蝕變礦化特征。