內蒙古蘇吉營盤地區(qū)地球物理、地球化學特征及成礦研究

［摘要］內蒙古礦產資源分布有種類多和儲量大等優(yōu)勢，具備極高的開發(fā)前景。為了查明內蒙古烏蘭察布市蘇吉營盤地區(qū)地球物理、地球化學以及蝕變信息等特征，分析成礦時間和空間分布規(guī)律，在現(xiàn)場調查和區(qū)域地質資料分析的基礎上，通過地磁測量、化探測試以及遙感解譯等方法分析了研究區(qū)地球物理、地球化學以及成礦特征。結果表明：研究區(qū)各類正常巖石的極化率均較低，平均在1.4%左右，極化率差異不明顯。研究區(qū)可以根據磁場特性分為4個區(qū)域。研究區(qū)元素共生組合特征相關系數(shù)基本大于0.5。對ASTER高光譜數(shù)據進行礦化信息提取，發(fā)現(xiàn)鐵氧化物、高嶺石化、綠泥石化等礦化蝕變信息異常15處。研究區(qū)金礦分布范圍較廣，鐵礦與銅礦分布較為集中；成礦時間主要集中于新太古代、三疊紀、燕山期的侏羅紀—白堊紀；成礦帶分布及空間分布多與構造有關。本研究總結了研究區(qū)成礦規(guī)律和分區(qū)，揭示了該區(qū)域良好的找礦條件和前景，為后續(xù)開發(fā)工作提供重要參考。

［關鍵詞］蘇吉營盤地區(qū)；地球物理；地球化學；遙感解譯；成礦規(guī)律

隨著社會主義建設事業(yè)的蓬勃發(fā)展發(fā)展，地質礦產調查、普查及詳查在調查區(qū)內廣泛開展，并進行了較多的專題研究，獲得了大量的地質礦產資料[1]。20世紀70年代本區(qū)開展地質調查研究，證明本區(qū)存在震旦系，在白云鄂博群中發(fā)現(xiàn)蜂巢珊瑚和藻類化石，新發(fā)現(xiàn)并建立了上侏羅統(tǒng)腔向勝旦組和下白堊統(tǒng)后白銀不浪組，根據三趾馬化石，確定本區(qū)存在上新統(tǒng)，劃分了區(qū)內構造形跡，并探討了其與巖漿巖侵入順序，初步確定了侵入時代，研究了其含礦性和圍巖蝕變特性。石連成等于2018年對本區(qū)開展了1∶5萬航空測量工作，查明了工作區(qū)的磁場特征，確定了磁異常規(guī)模、強度，并對磁異常進行了地面檢查，分析了引起磁異常的原因，對本區(qū)資源開發(fā)提供了重要依據[2]。通過大比例尺填圖和物化探測等手段，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域是金、鉛鋅、銅、銀、鐵等多種金屬礦以及稀土礦的成礦有利地區(qū)，找礦前景較好[3]。

近些年，采用電法、磁法、遙感解譯以及室內試驗等方法大量應用于地球物理、地球化學及成礦評價工作，該綜合分析方法有助于深化對研究區(qū)地質背景、構造歷史以及成礦條件的認識程度[4，5]。王金鑫等通過布設綜合物探剖面，結合重磁法和電磁法測探解譯了礦區(qū)深部構造地質特征，圈定了利于成礦的構造破碎帶[6]。Yao等通過對阿梅卡地區(qū)地質、地球物理和地球化學特征的綜合分析，總結了利于成礦的河流沉積異常帶和蝕變帶等區(qū)域[7]。

本研究在野外調查的基礎上，采用物探、化探、遙感解譯等綜合有效的找礦方法和手段，開展全面地球物理、地球化學以及成礦規(guī)律探究工作，提供可進一步工作的找礦靶區(qū)和新發(fā)現(xiàn)礦產地的參考依據。

1 區(qū)域地質概況

1.1 地層

研究區(qū)古生代及其以前的地層分區(qū)屬晉冀魯豫地層區(qū)陰山地層分區(qū)之大青山地層小區(qū)（以下簡稱大青山地層小區(qū)），中、新生代為濱太平洋地層區(qū)大興安嶺—燕山地層分區(qū)中的陰山地層小區(qū)（以下簡稱陰山地層小區(qū)）。區(qū)內出露的地層單位有中元古界、侏羅系、白堊系、新近系、第四系，其中以新近系出露最多，其他則出露較少，分布零星，主要分布于研究區(qū)北部。第四系和新近系主要巖性為粉質黏土和砂泥巖、白堊系和侏羅系以玄武巖為主，夾雜少量碎屑沉積巖。

1.2 構造

研究區(qū)位于華北北部陸緣增生帶寶音圖—錫林浩特火山型被動陸緣，南部屬華北地塊（Ⅳ陰山隆起，主體構造線方向近東西向展布[8]。研究區(qū)經歷了多期次的構造變形與演化，不同的地質歷史時期的構造單元劃分是不同的[9]。現(xiàn)今的構造單元，根據其不同時代的大地構造演化特征劃進一步分為：太古宙結晶基底，即新太古代變質花崗—綠巖帶；中元古代—新元古代白云鄂博裂陷—被動陸緣；晚古生代—中生代酸性巖漿巖帶；晚中生代至新生代沉積供濟堂斷陷盆地。研究區(qū)內由于地層出露規(guī)模小、分布零星，褶皺表現(xiàn)不十分明顯。太古代色爾騰山巖群及元古代白云鄂博群褶皺和斷裂較發(fā)育，褶皺軸以近東西向為主，受南北向區(qū)域性擠壓應力作用，褶皺強烈而較緊密，軸面近直立。伴隨褶皺變動的同時，產生一些走向近東西的斷層。

2 地球物理特征

2.1 物性特征

在研究區(qū)采集測定了180塊物性標本，測試儀器采用的是美國Geometrics公司生產的G-858銫光泵磁力儀。該儀器可對多種磁場參數(shù)度進行有效測量，采樣率為10 Hz，使常規(guī)磁力測量方法由點測發(fā)展為密集磁成像，提高了磁測分辨率。每秒的采樣間隔測量精度可達0.05 nT，樣品塊體尺寸要求長寬高在2 mm內。由參數(shù)統(tǒng)計表1可見各巖石的磁化率及剩磁分布狀況。研究區(qū)大理巖、蝕變花崗巖及花崗閃長巖磁性相對較高，斜長角閃巖與花崗巖磁作為性最低。因此，在本研究區(qū)域內進行高精度磁測量，以尋找磁性礦物伴生礦的地球物理特征。

2.2 巖石電性特征

通過采用重慶地質儀器廠生產WDA-1超級數(shù)字電法儀器，對巖石電性標準樣施加不同穩(wěn)定電壓測試其電阻率和極化率。樣品標本尺寸的長寬高均大于5 cm，測試時最大限度地在保留原礦物成分較多的部位進行切割。同時避免標本存放環(huán)境溫度過高或者磁場干擾。標定誤差結果顯示電阻率平均相對誤差為0.0056%，極化率平均相對誤差為1.45%。

由以往物性資料表明，未經破碎和礦化的巖石中除第四系的電阻率較低外，石英脈巖及硅化較強的巖石電阻率較高，最高可達數(shù)萬歐姆。而當巖石破碎蝕變或被水充填后，其電阻率值則明顯下降，但由于礦化蝕變類型不同，巖石所表現(xiàn)的電阻率高低也不同，如巖石的硅化程度越高其電阻率也就越高，因此應根據具體的地質條件進行綜合分析。研究區(qū)內的各類正常巖石的極化率均較低，平均一般在1.4%左右，變化范圍較小，極化率差異不明顯。采集測定了120塊電性標本。由表2可知二長花崗巖極化率值相對較大，其電阻率值相對較小，呈中極化中電阻特征；蝕變巖呈中極化高電阻特征；正長花崗巖呈中極化中電阻特征；大理巖呈低極化高電阻特征，整體巖（礦）石電性差異不明顯。

2.3 地球物理場特征

研究區(qū)測網與測線布設采用南方靈銳S86GPS接收機采用實時相位差分方法進行布設，測線方向布設依據測區(qū)主控礦構造線，蝕變帶，含礦裂隙群的方向特征，測線方向垂直于本區(qū)主體構造線總體走向布設，測線距100 m、點距40 m，網度為100 m×40 m；1∶5000磁法剖面點距20 m[10，11]。

研究區(qū)內磁場特征主要顯示為地層、巖體的巖性的不同，表現(xiàn)為明顯的正負異常差異。其中二疊紀花崗閃長巖，三疊紀二長花崗巖表現(xiàn)為大片的中等強度磁性，且磁場比較平靜，沉積巖及其他巖性的巖體表現(xiàn)為負異常，色爾騰山巖群下部黑云斜長片麻巖，斜長角閃片巖類及含磁鐵巖脈等磁性較強，往往形成局部高異常。根據1∶50000航空磁場特征，研究區(qū)可分為北部正磁場區(qū)、中北部負磁場區(qū)、中南部正磁場區(qū)和東部負磁場區(qū)4個磁場區(qū)。北部正磁場區(qū)位于工作區(qū)北部，具體表現(xiàn)為西北部為平緩正磁場，向西磁場強度增高，異常未封閉，最高值大于140 nT。東北部為56°方向展布的條帶狀正異常帶并夾有局部的負異常，異常梯度變化較陡，最高值在300 nT以上。中北部負磁場區(qū)總體表現(xiàn)為負磁異常區(qū)，磁異常變化較為平緩，最低負異常位于南部，呈北東東向展布，最低值為-1000 nT，中北部夾有北東東和近東西向串珠狀展布的正磁異常帶，最高值為100 nT。中南部正磁場區(qū)位于工作區(qū)的中南部，除西南部局部顯示為負異常外，為一大面積的正磁場區(qū)，該區(qū)北部見有多處局部高值異常，呈不規(guī)則狀分布，磁異常值大于300 nT；該區(qū)東南部則為平緩的正異常區(qū)，磁場強度一般小于120nT。該區(qū)的西南邊部有三處負磁場區(qū)，異常值最小為-100 nT。東部負磁場區(qū)位于工作區(qū)的東部，總體為較為平緩的負磁場區(qū)，磁場最低值為-120 nT，分布有少量正異常，正磁異常帶走向為北西向，呈條帶狀展布。

3 地球化學特征

3.1 元素含量特征

通過對元素在全區(qū)普查掃面樣結果進行數(shù)理統(tǒng)計，再結合中國土壤背景值分析，得出表3。從表3看出，全區(qū)土壤掃面各元素平均值與中國土壤背景值相比，C值＞1.2含量相對偏高的元素是Hg；C值在1.2～0.8之間，與地殼豐度相當?shù)脑厥荘b；其余12種元素的C值＜0.8，含量相對偏低。由本區(qū)土壤掃面元素變異系數(shù)Cv分析，Cv＞1.2分異能力較強的元素是Au、Bi、Sb；Cv值在1.2～0.8，具一定分異能力的元素是Mo、As、Ag、Cu、Zn、Co、Ni、W；而Hg、Pb、Sn的Cv值＜0.8，分異能力較弱。因此，研究區(qū)內Hg、Pb等具一定高背景，而Au、Bi、Sb、Mo、As、Ag、Cu、Zn等具一定分異能力，有局部富集趨勢。因此，本區(qū)可主要圍繞金鉛鋅銀多金屬等礦產開展進一步找礦評價工作。

3.2 元素共生組合特征

了解測區(qū)元素共生組合特征及相互關系，真實再現(xiàn)元素在自然界中的活動規(guī)律及相互依存特點，是認識區(qū)內地球化學特征與解決地質問題彼此溝通的關鍵[12]。通過對本區(qū)原始數(shù)據進行聚類分析（圖1），在相關系數(shù)為0.5水平上，總結出幾類元素組合：①Pb、Zn組合：為硫化礦床的典型成礦元素。②Ag、Bi組合：Bi異常多與中酸性巖漿巖有關，說明本區(qū)Ag異常的形成與中酸性侵入巖關系密切。③Cu、Co、Ni組合：代表了與基性、超基性巖有關的元素組合。

4 遙感影像及蝕變信息特征

4.1 地質體解譯

本研究收集了陸地資源衛(wèi)星ETM+（7、4、2、8）多光譜數(shù)據，使用ERDAS圖像處理軟件及ArcGIS地理信息系統(tǒng)軟件處理，經單波段幾何校正、投影變換、直方圖處理、多波段數(shù)據融合、影像鑲嵌、影像剪切、地理信息系統(tǒng)成圖等方案制作了工作區(qū)遙感影像圖，影像地面分辨率為15 m。合成的遙感影像圖像色彩飽和高、接近自然色，圖像清晰，不同地質單元可解程度一般。影像上紅色為基巖、土壤信息，綠色代表植被。由于研究區(qū)植被發(fā)育，地層分布零星，解譯標志不明顯等原因，本次工作只針對侵入巖進行了解譯。研究區(qū)對于成礦作用影響最強烈的侵入巖類型為淺肉紅色中細粒含斑二長花崗巖，總面積約為108 km2，主要成環(huán)形構造，地貌上多呈渾圓狀；水系為樹枝狀或環(huán)狀、放射狀。

4.2 礦化蝕變信息提取

采用ENVI遙感影像處理軟件對ASTER高光譜數(shù)據進行礦化信息提取，并提取鐵氧化物、高嶺石化、綠泥石化等礦化蝕變信息異常15處（片）。其中部分蝕變信息異常經驗證與地表鐵礦或褐鐵礦化吻合性好。近礦圍巖蝕變是熱液礦化的一個主要特征，是找礦的直接標志。作為指示礦床和礦帶存在的蝕變巖及蝕變帶，具有其獨特的光譜特征[13]。地物光譜特征的差異，是遙感技術識別各類地物的主要依據。常見礦物：①含鐵礦物，其波譜特征主要取決于鐵離子的價態(tài)及礦物的含水性和透明度等。鐵礦物以次生氧化物為主，部分作為熱液蝕變帶的原生礦物，如常見的褐鐵礦、針鐵礦、赤鐵礦、黃鉀鐵礬等含大量Fe3+，也有少量Fe2+的鐵氧化礦物，它們在ETM+1和ETM+4波段有強吸收帶；②含羥基基團和含水的礦物，如高嶺石、綠泥石、綠簾石、蒙脫石、明礬石及云母類等次生蝕變礦物，在2.2～2.3 μm（相當于ETM+7波段）附近有較強的吸收譜帶，使得這類含羥基和水的礦物及其所組成的巖石（蝕變巖）在ETM+7波段產生低值，而在ETM+5波段有相對的高值。

5 成礦規(guī)律

5.1 礦床（點）空間展布特征

研究區(qū)內金礦分布范圍較廣，主要分布于新太古代變質花崗巖體、色爾騰山巖群東五分子巖組和中三疊世二長花崗巖體中的石英脈和構造蝕變帶中。鐵礦床集中分布于三元井幅中部的東五分子巖組及其與巖體的接觸帶內。銅礦（化）點主要分布于蘇吉營盤幅南部的新太古代變質花崗巖體內，區(qū)內的1處煤礦分布于蘇吉營盤幅北部的中新生代盆地邊緣，長石礦、硅石礦和花崗巖礦均分布于土城子幅的中西部，為分布于二長花崗巖體內的偉晶巖脈、石英脈及花崗巖體。

5.2 成礦時間演化規(guī)律

基于1970年至今的研究區(qū)礦產資源調查報告與文獻統(tǒng)計[14]，分析已知礦點的成礦地質背景和礦化特征，并結合礦點礦化的成因類型，初步判斷調查區(qū)內33處礦（床）點的成礦時間。由表4可以看出，研究礦產的成礦主要集中以下三個時間：新太古代，該時期主要在本區(qū)中北部形成沉積變質型及變質巖型鐵礦；三疊紀紀，該時期在區(qū)內多形成熱液型金礦；燕山期的侏羅紀—白堊紀，該時期成礦類型較多，多形成熱液型、熱液改造型、蝕變巖型金、銀、鉛鋅多金屬礦，為區(qū)內主要成礦期。

5.3 成礦區(qū)（帶）劃分

成礦區(qū)（帶）的劃分多以成礦作用最強、礦床（類）最多的地質構造旋回所形成的地質構造單元為基礎地質構造背景為基礎，同時考慮其他地質構造旋回期間形成的礦床空間分布狀況。研究區(qū)地質構造較為復雜，礦點分布及空間展布多與構造有關[15，16]。研究區(qū)五級成礦帶見表5，高臺—古營子鐵金成礦帶（Ⅴ113-4）內以烏蘭察布市四子王旗三元井典型金礦礦床為例，含金蝕變帶產于新太古界片理化正長花崗巖中，受破碎帶控制。脈石礦物主要以石英為主，金屬礦物以黃鐵礦、褐鐵礦為主，其它金屬礦物少，為黃銅礦、閃鋅礦、輝鉛鉍礦、方鉛礦及微量自然金。屬熱液脈型金礦床。中什拉—銀宮山鎢金成礦帶（Ⅴ114-2）以內蒙古自治區(qū)察右中旗公忽洞金礦典型礦床為例，金礦化石英脈產于中粗粒花崗巖北西向構造蝕變破碎帶中。新地溝金成礦帶（Ⅴ114-3）內暫時未發(fā)現(xiàn)礦（化）點，但與成礦有關的中生代中三疊世地層分布廣泛，存在7處丙級異常，2處乙級異常，且已經過查證，前景良好，有待進一步工作。

6 結論

（1）研究區(qū)大理巖、蝕變花崗巖及花崗閃長巖磁性相對較高，斜長角閃巖與花崗巖磁性最低。各類正常巖石的極化率均較低，平均一般在1.4%，變化范圍較小，極化率差異不明顯。研究區(qū)可分為北部正磁場區(qū)、中北部負磁場區(qū)、中南部正磁場區(qū)和東部負磁場區(qū)4個磁場區(qū)。

（2）研究區(qū)內Hg、Pb等具一定高背景，而Au、Bi、Sb、Mo、As、Ag、Cu、Zn等具一定分異能力，有局部富集趨勢。通過對研究區(qū)元素共生組合特征進行聚類分析，其相關系數(shù)基本大于0.5。

（3）利用陸地資源衛(wèi)星ETM+解譯方法得到了研究區(qū)13種侵入巖遙感影像特征。對ASTER高光譜數(shù)據進行礦化信息提取，發(fā)現(xiàn)鐵氧化物、高嶺石化、綠泥石化等礦化蝕變信息異常15處。

（4）成礦規(guī)律在空間上呈現(xiàn)金礦分布范圍較廣，鐵礦與銅礦分布較為集中特點；在演化規(guī)律上，發(fā)現(xiàn)成礦時間主要集中于新太古代、三疊紀紀、燕山期的侏羅紀—白堊紀；成礦帶分布及空間分布多與構造有關，能夠劃分為三級。

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