內(nèi)蒙古扎賚特旗巴彥套海石榴石礦床地質(zhì)特征及找礦標(biāo)志

吉珍娃　王曉嬌　趙鍇　王強(qiáng)　邢俊峰

［關(guān)鍵詞］石榴石礦床；矽卡巖型；扎賚特旗巴彥套海

隨著現(xiàn)代科技及制造業(yè)發(fā)展，石榴石用途越來越廣泛，是裝備制造業(yè)重要的特種研磨、清潔材料、水射流切割材料、建筑裝飾材料、橡膠、油漆添加材料等[1]。研究其礦床地質(zhì)特征、總結(jié)成礦規(guī)律、研究礦床成因，用現(xiàn)代勘查技術(shù)手段深部勘探，對(duì)老礦山增儲(chǔ)提質(zhì)（發(fā)現(xiàn)寶石級(jí)石榴石）及區(qū)域找礦具有重要意義。巴彥套海石榴石礦床位于內(nèi)蒙古扎賚特旗巴達(dá)爾胡鎮(zhèn)，項(xiàng)目進(jìn)行了基礎(chǔ)地質(zhì)、槽井探、平巷等稀疏淺部工程控制，查明了屬于鈣鋁石榴石為主的中型矽卡巖富礦，儲(chǔ)量728 kt，平均品位79.98%，礦體形態(tài)簡單、產(chǎn)狀穩(wěn)定、埋藏淺、資源量大、易采、易選、中等偏上硬度，是優(yōu)質(zhì)典型石榴石礦床。礦床深部沒有控制，區(qū)域找礦工作較少。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

大興安嶺地區(qū)位于東西向古生代古亞洲構(gòu)造成礦域與北北東向中新生代濱西太平洋構(gòu)造成礦域強(qiáng)烈疊加、復(fù)合、轉(zhuǎn)換的部位，從而使大興安嶺地區(qū)的成礦地質(zhì)條件優(yōu)越、成礦期次多、成礦強(qiáng)度大、礦床類型多樣[2]。區(qū)域上位于大興安嶺隆起帶與松遼沉降帶之過渡帶靠近隆起帶一側(cè)，嫩江大斷裂西側(cè)，二連浩特-賀根山縫合帶北側(cè)[2]。區(qū)域地層[3，4]有二疊系中統(tǒng)哲斯組（P₂zs），下統(tǒng)大石寨組（P₁ds）和壽山溝組（P₁ss），侏羅系中統(tǒng)萬寶組（J₂wb），侏羅系上統(tǒng)白音高老組（J₃b）、瑪尼吐組（J₃mn）、滿克頭鄂博組（J₃mk）及第四系（Q₄）。褶皺為線形緊密狀復(fù)式褶皺，次級(jí)褶皺為大神山褶皺。斷裂構(gòu)造有巴彥套海―好斯臺(tái)壓扭性沖斷層、北西向張扭斷層、近南北向扭斷層，北東向沖斷層和壓扭性斷層為控礦構(gòu)造。侵入巖[4，5]發(fā)育，主要為早白堊世黑云母花崗閃長巖（K₁γδβ）、正長花崗巖（K₁ζγ）、二長斑巖（K₁ηπ）、花崗斑巖（K₁γπ），晚侏羅世二長花崗巖（J₃ηγ）。區(qū)域礦產(chǎn)主要有神山等銅鐵礦多金屬礦、巴達(dá)爾胡水泥用石灰?guī)r礦、巴爾嘎斯臺(tái)水泥用大理巖等15 處大理巖、石灰?guī)r礦，是興安盟石灰?guī)r主產(chǎn)區(qū)。二疊系石灰?guī)r、大理巖的廣泛分布，早白堊世―晚侏羅世中酸性侵入巖的侵入，北東向、北北西向斷裂構(gòu)造等地質(zhì)條件為矽卡巖型石榴石等礦產(chǎn)的形成創(chuàng)造了良好的成礦環(huán)境。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地層

主要為二疊系下統(tǒng)大石寨組安山巖（P₁dsα）、大理巖（P₁dsmb）、變質(zhì)粉砂巖（P₁dsmslt）。大理巖是礦區(qū)主要地層，也是含礦地層（圖1，在1989 年文獻(xiàn)5 基礎(chǔ)上根據(jù)2019 年文獻(xiàn)4 侵入巖、地層同位素年齡測(cè)定及巖性鑒定結(jié)果修正改編）。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造

礦區(qū)處在大神山復(fù)式背斜的東南翼，褶皺和斷裂構(gòu)造均較發(fā)育，哈布特蓋背斜為礦區(qū)的主體構(gòu)造，背斜軸北東走向，由于被花崗閃長巖侵入及鈉長斑巖穿切，破壞了構(gòu)造形跡的完整性；北東向壓扭性斷層與裂隙是礦區(qū)的主體斷裂構(gòu)造，絕大多數(shù)已被脈巖填充（并控制著脈巖的規(guī)模和形態(tài)）；北北西向張扭性斷層與裂隙在礦區(qū)內(nèi)不甚發(fā)育但有所表現(xiàn)，且規(guī)模較小，例如Ⅲ號(hào)石榴石礦體的展布方向以及V 號(hào)石榴石礦體東部出露的閃長玢巖的展布方向均屬此類。本區(qū)發(fā)育的北東、北北東向擠壓帶為早白堊世黑云母花崗閃長巖（K₁γδβ）的侵入開拓了良好的通道，在其與大理巖的接觸處及其附近往往形成具有工業(yè)意義的石榴石礦床，晚期構(gòu)造控制了脈巖的分布。

2.3 礦區(qū)巖漿活動(dòng)

主要侵入巖為早白堊世黑云母花崗閃長巖（K₁γδ），在其與二疊系下統(tǒng)大石寨組大理巖（P₁dsmb）接觸部位內(nèi)帶形成成分較為單一的石榴石矽卡巖體并具工業(yè)價(jià)值。脈巖主要為鈉長斑巖（φ），多沿北東向呈雁行排列，次為閃長玢巖（δμ）和石英巖（q），脈巖對(duì)礦體起切割破壞作用。

2.4 礦區(qū)圍巖蝕變

礦體賦存部位除產(chǎn)在黑云母花崗閃長巖（K₁γδβ）與大理巖（P₁dsmb）的接觸處，還有賦存在大理巖（P₁dsmb）與安山巖（P₁dsα）接觸處，以及黑云母花崗閃長巖（K₁γδβ）內(nèi)部，體現(xiàn)了成礦期構(gòu)造、巖熔物質(zhì)交換、期次的復(fù)雜性，上述巖石均為礦體之圍巖。主要蝕變?yōu)槌傻V期的矽卡巖化，且以石榴石矽卡巖為主、成礦晚期的綠簾石化次之，礦體內(nèi)部的碳酸鹽化、陽起石化，黑云母花崗閃長巖（K₁γδβ）中的高嶺土化、綠泥石化。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦床總體特征

該礦床由七個(gè)工業(yè)礦體組成，分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ號(hào)礦體[5] （表1），石榴石C+D級(jí)儲(chǔ)量72.87×10⁴t，礦床目前規(guī)模屬中型。主要礦體為Ⅳ號(hào)和V號(hào)，全區(qū)礦體長度在40～300 m，一般在120～180 m，寬度變化較大，自幾米至幾十米，斜深只有淺部山地工程控制。礦體形態(tài)比較復(fù)雜，一般呈不規(guī)則脈狀、分枝脈狀以及透鏡狀不規(guī)則狀。礦體產(chǎn)狀不穩(wěn)，沿走向及傾向均有擺動(dòng)，個(gè)別礦體有反傾現(xiàn)象。礦床工業(yè)類型為中細(xì)粒鈣鋁榴石型原生富礦，成因類型為簡單矽卡巖型。

3.2 主礦體特征

主礦體，Ⅳ號(hào)礦體呈近似矩形，長122 m，寬45～62 m，厚度為49 m，厚度變化系數(shù)為12%，延深61 m，長軸近南北向延伸，主體向東傾，有時(shí)有小的擺動(dòng)，傾角在40°～80°間，平均傾角71°；礦石品位在72.65%～89.95%，平均品位為82.17%，品位變化系數(shù)9%。V號(hào)礦體長137 m，寬12～75 m，厚度為44 m，延深69 m，長軸呈近南北向延伸，主體向東傾，傾角在45°～75°間，平均傾角67°；礦石品位較高，一般為80.12%～96.90%，平均品位為86.84%，品位變化系數(shù)7%。兩礦體摩氏硬度值均為7.1。

3.3 礦石特征及類型

3.3.1 礦石質(zhì)量

全區(qū)礦石摩氏硬度值變化區(qū)間為6.8～7.5，一般為7.0～7.3，平均硬度接近7.1，接近鐵榴石。依據(jù)重砂鑒定，鈣鋁榴石含量在80.89%，鈣鐵榴石含量在8.08%，礦石類型為以鈣鋁榴石為主的高硬度、高含礦率之塊狀礦石。

3.3.2 礦石結(jié)構(gòu)特征

主要為不等粒他形粒狀變晶結(jié)構(gòu)，少數(shù)為細(xì)粒他形―半自形粒狀變晶結(jié)構(gòu)，個(gè)別有交代殘余及粒狀變晶結(jié)構(gòu)。

3.3.3 礦物組分特征

礦石礦物石榴石約占85%～98%，脈石礦物透輝石明顯被碳酸鹽、石榴石及綠簾石交代。方解石呈他形充填在石榴石、透輝石等晶體間隙或呈細(xì)脈狀出現(xiàn)，石英呈他形充填在石榴石等晶體間隙中。

3.3.4 礦石類型

以鈣鋁石榴石為主、鈣鐵石榴石次之的高硬度、高含礦率塊狀礦石。

4 成因探討

4.1 區(qū)域地質(zhì)成因

區(qū)域早二疊世形成的淺海相正常沉積自下而上為粉砂粘土巖—碳酸鹽（大理巖）—粉砂泥質(zhì)巖海盆層[6]，在區(qū)域變質(zhì)作用及各期巖漿共同作用下都有不同程度的變質(zhì)—大理巖化。區(qū)域深大斷裂二連—賀根山、嫩江深大斷裂交匯處，源自上地幔的巖漿沿著深大斷裂上侵分異。區(qū)域內(nèi)古生代，尤其是晚古生代具埃達(dá)克巖特征的中酸性巖漿活動(dòng)相當(dāng)強(qiáng)烈，花崗閃長巖、花崗巖及花崗斑巖極為發(fā)育，這些中酸性侵入巖沿著中淺部斷裂構(gòu)造再次入侵大石寨組碳酸鹽地層熱液交代形成矽卡巖及石榴石礦，矽卡巖的形成以熱液交代為主，區(qū)域變質(zhì)使得石灰?guī)r不同程度大理巖化。

4.2 環(huán)境地質(zhì)成因

通過實(shí)驗(yàn)及研究，部分學(xué)者認(rèn)為，鈣鐵榴石在中堿性溶液形成最佳，而鈣鋁榴石在酸性介質(zhì)中最易形成，近于等量的鈣鐵榴石和鈣鋁榴石有利于中性條件下形成[7]。姚仲偉集寧巖群的原巖中富鋁的泥質(zhì)巖層，在溫度650～750℃、壓力600～800 MPa 的條件下形成了富含石榴子石的礦體[1]。梁祥濟(jì)通過鈣鋁―鈣鐵系列石榴石形成的物理化學(xué)條件實(shí)驗(yàn)得出：鈣鋁榴石在550～700℃、中―酸性溶液的弱氧化―弱還原條件下晶出[8]。

綜合分析：石榴石是高壓―超高壓變質(zhì)巖石中最重要的變質(zhì)礦物之一[9]，巴彥套海石榴石的形成是區(qū)域碳酸鹽建造，區(qū)域深度斷裂構(gòu)造，晚侏羅世—早白堊世大規(guī)模火山巖噴發(fā)及中酸性巖漿噴發(fā)，為區(qū)域形成矽卡巖礦產(chǎn)提供了基礎(chǔ)條件，在高溫、高壓、熔漿酸堿性、氧化―還原條件下形成的。

5 找礦標(biāo)志

5.1 礦區(qū)成礦地質(zhì)條件及找礦標(biāo)志

含（控）礦地層主要為二疊系下統(tǒng)大石寨組（P₁ds）濱海相沉積地層，巖性為大理巖（P₁dsmb）；侵入巖為早白堊世黑云母花崗閃長巖（K₁γδβ），呈巖株?duì)钋秩?，是成礦母巖；控礦構(gòu)造為北北西向、近南北向斷裂；主要找礦標(biāo)志為矽卡巖化，蝕變范圍是早白堊世黑云母花崗閃長巖（K₁γδβ）與二疊系下統(tǒng)大石寨組大理巖（P₁dsmb）內(nèi)外接觸帶，矽卡巖化是石榴石礦的間接找礦標(biāo)志。

5.2 區(qū)域成礦地質(zhì)條件及找礦標(biāo)志

扎賚特旗東部石灰?guī)r、大理巖極其發(fā)育，在半徑60 km范圍內(nèi)集中了石灰?guī)r、大理巖礦山15 座（興安盟18 座），體現(xiàn)了扎賚特旗東部碳酸鹽建造分布之廣泛，是矽卡巖型礦產(chǎn)的有利圍巖；區(qū)域晚侏羅世―早白堊世中酸性巖漿大規(guī)模噴發(fā)、期后侵入，是矽卡巖型礦產(chǎn)形成的成礦母巖和熱源條件；區(qū)域上深度斷裂及次級(jí)斷裂構(gòu)造發(fā)育，為中酸性侵入巖提供了通道，也為基性、超基性巖的噴發(fā)分異提供了通道。該區(qū)域是矽卡巖型礦產(chǎn)的重要產(chǎn)地，矽卡巖化是石榴石礦產(chǎn)的間接找礦標(biāo)志、是矽卡巖型鐵銅礦的重要找礦標(biāo)志之一。