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  地质通报  2018, Vol. 37 Issue (2-3): 283-298  
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佘宏全, 蔡明海, 张令进, 向安平, 李进文, 杨郧城, 李强, 彭正安, 唐兰. 内蒙古东乌旗达亚纳地区地质矿产调查与成岩-成矿作用[J]. 地质通报, 2018, 37(2-3): 283-298.
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She H Q, Cai M H, Zhang L J, Xiang A P, Li J W, Yang Y C, Li Q, Peng Z A, Tang L.Geological and mineral resources survey as well as magmatism and mineralization in Dayana area of Dong Ujimqin Banner, Inner Mongolia. Geological Bulletin of China, 2018, 37(2/3): 283-298
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基金项目

国家重点基础研究发展计划《蒙古-鄂霍茨克洋构造体制成矿系统物质组成与过程》(编号:2017YFC0601303)和中国地质调查局项目《内蒙古东乌旗矿产地质调查及1:5万填图试点》(编号:DD20160124)

作者简介

佘宏全(1965-), 男, 博士, 研究员, 从事多金属矿成矿作用与找矿方向研究。E-mail:974307769@qq.com; shehongquan@sina.com

文章历史

收稿日期: 2017-04-10
修订日期: 2017-05-12
内蒙古东乌旗达亚纳地区地质矿产调查与成岩-成矿作用
佘宏全1 , 蔡明海2 , 张令进3 , 向安平4 , 李进文1 , 杨郧城1 , 李强2 , 彭正安2 , 唐兰2     
1. 中国地质科学院矿产资源研究所, 北京 100037;
2. 广西大学, 广西 南宁 530004;
3. 中国地质大学(北京), 北京 100083;
4. 中国地质调查局成都地质矿产研究所, 四川 成都 610082
摘要: 1:5万矿产地质矿产调查表明,内蒙古东乌旗达亚纳地区的主要地层为下泥盆统泥鳅河组和上石炭统-下二叠统格根敖包组,其次为上侏罗统、新近系和第四系。泥鳅河组为浅海相沉积,形成于被动陆缘环境;格根敖包组形成于活动陆缘,与古亚洲洋向西伯利亚板块向北俯冲有关。研究区构造主要为走向北东的褶皱构造,断裂较发育,与成矿有关的构造主要为北东向和近南北向断裂。该地区发育2期岩浆作用和相关的多金属矿化。研究区多金属矿床发育,类型众多,成矿时间跨度长,形成构造背景多样。已发现的矿床类型有热液充填型铅锌银多金属矿床、构造蚀变岩型金矿、高中温热液型钨钼矿床(石英脉型黑钨矿),分别形成于板块俯冲、陆陆碰撞和造山后伸展垮塌背景。研究区长期的构造-岩浆作用为成矿提供了良好的地质条件,暗示该地区具有良好的找矿前景。
关键词: 矿产地质调查    泥鳅河组    格根敖包组    钨钼矿床    成矿背景    内蒙古东乌旗    
Geological and mineral resources survey as well as magmatism and mineralization in Dayana area of Dong Ujimqin Banner, Inner Mongolia
SHE Hongquan1, CAI Minghai2, ZHANG Lingjin3, XIANG Anping4, LI Jinwen1, YANG Yuncheng1, LI Qiang2, PENG Zheng'an2, TANG Lan2     
1. Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geosciences, Beijing 100037, China;
2. Guangxi University, Nanning 530004, Guangxi, China;
3. China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083, China;
4. Chengdu Institute of Geology and Mineral Resources, China Geological Survey, Chengdu 610082, Sichuan, China
Abstract: 1:50000 geological and mineral survey shows that the main strata in Dayana area of Dong Ujimqin Banner in Inner Mongolia are the Early Devonian Niqiuhe Formation and the Late Carboniferous-Early Permian Gegenaobo Formation, followed by the Late Jurassic, Neogene and Quaternary strata. The Niqiuhe Formation is composed of shallow marine sediments, formed on the passive continental margin. The Gegenaobao Formation is related to the subduction of the Siberian plate. The structure of the study area is mainly composed of NE-striking fold structure. The faults in the study area occur in different groups, and the ore-controlling fault is mainly NE-and nearly NS-striking faults. There are two periods of magmatic intrusion and associated polymetallic mineralization in the study area. The formation of polymetallic deposits is characterized by various types, long mineralization time span and diverse tectonic settings. The ore deposits include hydrothermal-filled lead-zinc-silver polymetallic deposits, tectonic alteration rock type gold deposits, and high-medium-temperature hydrothermal tungsten-molybdenum deposits (wolframite-bearing quartz vein type). These deposits were formed in continental-arc magmatism caused by subduction of oceanic plate, continental-continental collision and post-orogenic stretched collapse background, respectively. The long-term tectonic-magmatism in the study area provides good geological conditions for mineralization, and hence the area has a good prospecting potential for polymetallic deposits.
Key words: geological and mineral resources survey    Niqiuhe Formation    Gegenaobao Formation    tungsten-molybdenum deposit    geological setting for mineralization    Dong Ujimqin Banner    

内蒙古东乌旗地处大兴安岭成矿带西坡,东乌旗-嫩江铜钼铅锌多金属成矿带南段。南部以嫩江-贺根山缝合带与锡林浩特地块相隔,西北部与蒙古相邻。东乌旗地区区域上由一系列北东向古生代隆起区与新生代盆地相间组成,隆起区地层以晚古生代碎屑岩和火山-碎屑沉积岩为主,其次为少量早古生代海相火山岩和碎屑岩、中生代陆相火山岩。隆起区有大量海西期—燕山期花岗岩侵入。区内矿产主要有铁、铅锌银、钨钼等多金属,代表性矿床有朝不楞铁锌矿、乌兰德勒钼矿、大苏计钼矿、迪彦庆阿木钼铅锌银多金属矿、阿尔哈达铅锌银矿、沙麦钨矿等[1-7]。总体上,该地区由于地处草原覆盖区,地质研究程度较低,一些重要的基础地质问题有待深入研究。虽然成矿地质条件优越,但由于覆盖广、露头少、气候干旱、水系缺乏、地球化学采样困难,找矿工作难度很大。根据该地区特殊的地理气候条件,中国地质调查局安排在该区进行1:5万矿产地质专题填图试点工作,探讨在草原覆盖区开展1:5万矿产地质专题填图的方法。

1 基本工作部署和技术方法

填图工作区位于内蒙古自治区东乌珠穆沁旗乌里雅斯太镇西约15km处,地理坐标范围大致为北纬45°25'~45°36'、东经116°36'~116°50',面积约270km2。研究区已开展过1:20万区域地质调查[7]、1:10万重力测量、1:20万化探扫面工作[8]、1:5万化探测量、1:25000化探测量和1:5万矿调工作(进行中),但缺乏系统的1:5万区域地质调查填图资料(图 1)。研究区总体为北东向的晚古生代地层出露区,有少量花岗岩岩株和岩脉发育,东部为第四系覆盖。根据1:20万区域地质调查和化探资料,工作区具有弱W、Mo、Au、Pb、Zn、As化探异常,矿化较差,仅有1个铜矿化点(无工业意义)。2005— 2012年,研究区有零星的探矿活动,但成效甚微。

图 1 内蒙古东乌旗达亚纳地区工作区位置及工作程度图(地质底图据参考文献[7]) Fig.1 Location and geological working degree map of Dayana area in Dong Ujimqin Banner, Inner Mongolia

鉴于工作区有大面积第四系覆盖,因此绝大部分地质工作部署在基岩出露区,第四系未做详细工作。在试点填图区范围内基本按照1:5万区域地质调查标准进行了系统地质和矿产填图,开展的具体工作有1:5000地质剖面测量、1:5万路线地质填图、1:5万遥感地质解译。在收集以往勘查和化探资料基础上进行重点选区,开展矿产调查工作,结合企业勘查工作,开展1:10000、1:5000土壤化探测量、1:10000激电和磁法测量、1:2000矿区地质填图、1:10000矿化蚀变填图。对圈定的化探异常和发现的矿化蚀变带进行槽探和钻探施工。经2015— 2016年2年野外地质工作,在工作区地层、构造、岩浆作用和成矿方面均取得了新的认识和进展,重新确定了工作区填图单位,新发现矿产地3处,矿化蚀变带20多处(图 2)。

图 2 内蒙古东乌旗达亚纳地区1:5万矿产地质填图初步成果图 Fig.2 The preliminary 1:50000 geological and mineralization map for Dayana area of Dong Ujimqin Banner in Inner Mongolia
2 地层与填图单位

填图区第四系覆盖广泛,约占全部填图面积的50%左右,出露的基底岩石为晚古生代地层,其次为少量侏罗系火山岩,侏罗系出露面积小于填图面积的5%,第四系与成矿关系不大,因此需要重点研究和调查晚古生代地层。在1:20万地质填图时,认为东乌旗地区晚古生代地层为格根敖包组火山岩和火山碎屑岩(P1)、下泥盆统巴润特花组、敖包亭浑迪组、中泥盆统温多尔敖包特组、达尔巴特组、上泥盆统才伦郭少组、安格尔音乌拉组。1991年内蒙古岩石地层清理时[9],保留了格根敖包组,地层时代归属晚石炭世—早二叠世(C2-P1)。将东乌旗地区的下泥盆统巴润特花组、敖包亭浑迪组、中泥盆统温多尔敖包特组统一合并,全部归入泥鳅河组,属于下泥盆统。填图区出露有格根敖包组第二、第三岩性段,泥盆系巴润特花组、敖包亭浑迪组、温多尔敖包特组。

本次1:5万填图,经过详细对比和系统性地质剖面测量,重新确定了填图单位。地层分组采用岩石地层清理时的观点,实际地质剖面测量时获得的认识与其基本一致。总体上,格根敖包组采用两分方法,测区所见为格根敖包组第二、第三岩段,再细分为岩性段。泥鳅河组可以细分为3个岩性段,第一、第二岩性段为连续沉积,第二与第三岩性段之间接触关系不清。泥鳅河组第一、第二岩性段主要分布于填图区西侧,第三岩性段位于填图区东部,与格根敖包组断层接触。泥鳅河组第三岩性段与第二岩性段接触关系不明。侏罗系火山岩和新近系与下伏地层为不整合接触。

本次工作采用的地层填图单位及与原1:20万划分对比情况详细见表 1。详细划分依据不再赘述。

表 1 东乌旗达亚纳地区1:5万地质填图(地层)填图单位与对比 Table 1 The strata unit used for the 1:50000 geological mapping in Dayana area of]Dong Ujimqin Banner, Inner Mongolia

对达亚纳地区地层研究获得以下认识。

(1)测区东部的格根敖包组以中酸性火山碎屑岩为主,按照岩性特征可以进行详细的岩性段划分。

格根敖包组中酸性火山岩,岩性主要有火山凝灰岩、酸性熔岩、安山岩等(图 3),岩石属钙碱性系列,说明该组火山岩可能主要形成于大陆边缘火山弧环境。火山岩地层沿走向岩性变化较大,具体变化特点为:①南部的格根敖包组第二岩性段的火山熔岩段(C2P1g2c)在中部剖面通过地段及偏东部的3线、5线安山岩特征明显,气孔和杏仁构造发育,易于识别,厚度稳定,其他地段厚度变化大,主要为隐晶质安山岩,气孔和杏仁构造不发育。②北部的格根敖包组第二岩性段的火山熔岩段变化大,但其中的流纹岩较稳定。

图 3 东乌旗格根敖包组火山岩SiO2分组、TAS和安山岩构造图解 Fig.3 The grouping based on SiO2, TAS and geotectonic diagram of andesite for the volcanic rocks from Gegenaobao Formation in Dong Ujimqin Banner C2P1g2d—石炭系-二叠系格根敖包组第二段火山碎屑岩;C2P1g2c—石灰系-二叠系格根敖包组第二段火山熔岩;C2P1g2b—石灰系-二叠系格根敖包组第二段火山碎屑岩

在格根敖包组第二岩性段的火山熔岩段南、北部各采集了1安山岩样品,安山岩气孔和杏仁构造发育,LA-ICP-MS锆石U-Pb测年分别获得年龄值294.1±1.0Ma和289.0±1.1Ma,2个年龄值接近,说明测定值较可靠。2个样品分别位于格根敖包背斜的两翼,具有对称性,也间接证明了背斜的存在。沿该岩段侵入的石英闪长岩和二长斑岩体的锆石U-Pb年龄分别在301Ma和286Ma左右,说明火山岩侵入时有同时期的中酸性岩体侵入,格根敖包组火山岩至少从301Ma开始喷发。朱俊宾等[10]获得的扎兰屯地区格根敖包组二段火山岩LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄为307.3 ± 0.99Ma和311.6 ± 1.3Ma,表明其形成于晚石炭世,活动时间与本区总体一致。表明格根敖包组形成时代为晚石炭世—早二叠世。结合区域地质资料分析(见后述),可以看出石炭纪兴安地块与锡林浩特地块已经拼接在一起,研究区可能位于西伯利亚板块南部活动陆缘环境。

(2)测区西部以往划分的中下泥盆统实际上为连续浅海相沉积,地层重复主要由褶皱造成,可以合并为泥鳅河组。

中下泥盆统泥鳅河组沉积主要为砂岩、粉砂岩夹凝灰质砂岩,局部夹砾岩、灰岩透镜体。灰岩透镜体一般单层厚度为5~30cm,延长数米至几十米,多数情况下含有腕足、珊瑚化石(图 4-ab);局部层位化石丰富,在第二岩性段有1层厚5~30m富含化石的层位,在填图区分布相对稳定,易于追索,可以作为辅助地层标志(D1-2n3HS)。本次工作鉴定出的腕足化石有Atrypa sp(D),Howellella sp., Uncinulus sp(D,D1-2),Spinatrypa sp. (D,多见于D2);珊瑚化石有Favosites sp(D1-2),Temnophyllum sp., Disphyllum sp,Peripaedium sp.(D2),Cladopora sp(D2-3),表明该地层时代属早中泥盆世。

图 4 内蒙古东乌旗达亚纳泥鳅河组化石和泥质砂岩 Fig.4 The fossils and mud sandstone from Niqiuhe Formation in Dong Ujimqin Banner of Inner Mongolia a—泥鳅河组腕足化石;b—泥鳅河组珊瑚化石;c—泥鳅河组泥质砂岩中砂体及粒序层

泥鳅河组底部凝灰质砂岩中凝灰质碎屑和长石较多,成熟度较低,说明物源较近。珊瑚化石和遗迹化石发育,且保存较好,反映总体为水体较温暖、浅水、动荡环境。底部泥质砂岩中常有小的砂体发育(图 4-c),代表三角洲沉积。杜业龙等[11]在填图区附近的才伦郭少地区泥鳅河组识别出风暴沉积,总体上反映泥鳅河组沉积于浅海环境。沉积岩性组合、化石、相变、沉积构造表明,其形成于浅海环境,沉积相有泻湖相、扇三角洲相、滨海相等,沉积时处于相对稳定的被动陆缘环境。

韩春元等[12]根据内蒙古苏尼特左旗泥鳅河组一段、二段最下部牙形石的鉴定结果,认为泥鳅河组形成于早泥盆世早期Lochkovian(洛赫考夫期) — Pragian(布拉格期)期,相当于410~400Ma。

综上所述,泥鳅河组沉积于早泥盆世—中泥盆世早期。

3 构造

地质填图查明工作区构造总体为北东向,与区域构造线方向一致,以褶皱构造为主,其次为断裂构造,局部发育韧性剪切带。

(1)填图区东部总体构造轮廓为一北东东向的同斜倒转褶皱,主要由一个背斜和一个向斜组成,另有小的层内褶皱发育(图 5)。背斜核部位于测区中部,泥盆系泥鳅河组沉积砾岩段(D1-2n3a)为核部,两翼分别为泥盆系泥鳅河组上段粉砂岩、格根敖包组第二段火山碎屑岩和第三段凝灰岩、碎屑岩。向斜核部位于测区北部达亚纳敖包一带,格根敖包组第三段的沉积岩段(C2P1g2c)为核部,两翼依次为格根敖包组第三段的晶屑凝灰岩和粉砂岩。填图区西部为宽缓的背向斜构造,背斜走向北东,核部为泥盆系泥鳅河组。

图 5 填图区东部达亚纳地区B-B’构造剖面示意图(剖面位置参见图 2 Fig.5 B-B'geotectonic cross section of eastern Dayana area of Dong Ujimqin Banner in Inner Mongolia 1—粉砂岩;2—泥质粉砂岩;3—凝灰质砂岩;4—英安质晶屑凝灰岩;5—流纹岩;6—安山质晶屑凝灰岩7—安山岩;8—英安岩;9—二长斑岩;10—产状;11—断层。C2P1g3c—石炭系-二叠系格根敖包组第三段沉积岩; C2P1g3b—石炭系-二叠系格根敖包组第三段火山碎屑岩; C2P1g3a—石炭系-二叠系格根敖包组第三段沉积岩; C2P1g2c—石炭系-二叠系格根敖包组第二段火山熔岩; C2P1g2b—石炭系-二叠系格根敖包组第二段火山碎屑岩; C2P1g2a—石炭系-二叠系格根敖包组第二段沉积砾岩段;D1-2n1b—泥盆系泥鳅河组沉积岩夹凝灰岩岩段; D1-2n1a—泥盆系泥鳅河组沉积砾岩段

(2)填图区西部泥盆系并非一套单斜地层,而是北东向的褶皱构造(图 6)。区内泥盆系组成轴向NE50°左右的褶皱构造,由一个背斜和一个向斜组成,另有小的层内剪切褶皱发育。背斜构造位于工作区北部,核部由泥鳅河组下部凝灰质砂岩组成,两翼由泥鳅河组上部粉砂岩组成。背斜两翼不对称,南翼略陡,地层倾角50°~75°;北翼略缓,地层倾角30°~60°。背斜核部有石英二长岩的侵位。向斜构造位于工作区南部,核部由泥鳅组二岩段粉砂岩组成,两翼由泥鳅河组凝灰质砂岩组成。向斜两翼不对称,南翼略缓,地层倾角30°~50°;北翼略陡,地层倾角40°~55°。

图 6 填图区西部部敖包停浑迪地区A-A’构造剖面示意图(剖面位置参见图 2 Fig.6 A-A'geotectonic cross section of Aobaoting area in western Dayana area of Dong Ujimqin Banner, Inner Mongolia 1—第四系;2—石英二长岩;3—安山岩;4—粉砂岩;5—凝灰质砂岩;6—含化石粉砂岩;7—产状;8—断层破碎带。Q—第四纪;J3mn—玛尼吐组;D1-2n2—泥盆系泥鳅河组凝灰质砂岩段;D1-2n3—泥盆系泥鳅河组粉砂岩段

(3)区内断裂主要有北东东向、北西向、北东向和南北向4组,其中,规模较大的为北东向。与矿化有关的断裂呈北东向和近南北向。北东向断裂中常发育矿化和蚀变现象,是研究区重要的控岩控矿构造。格根敖包地区北东向断裂是铅锌矿的主要控矿断裂。达亚纳地区常有北东向石英斑岩脉或花岗斑岩脉发育,沿岩脉及破碎带主要有硅化、黄铁矿化、绢云母化蚀变,沿蚀变带有弱金矿化,含Au品位一般为0.3~0.7g/t,个别样品达到1~1.8g/t。敖包停浑迪地区的北东向断裂有褐铁矿化蚀变带发育。

达亚纳黑云母花岗岩体内近南北向断裂控制黑钨矿石英脉发育。1条金矿带受南北向断裂控制。

北西向断裂与褶皱轴基本垂直,切割北东向断裂,可见其形成稍晚。部分北西向断裂见有石英二长岩脉和闪长岩脉充填,一般无蚀变和矿化。

4 岩浆作用

区内侵入岩体主要有花岗岩、石英闪长岩、二长斑岩等。另外,区内中酸性岩脉发育,岩脉方向主要为北东东向和北东向,岩性为花岗岩、二长斑岩、闪长岩、石英斑岩等。

填图区侵入岩体规模不大,呈不规则或椭圆形,小岩株发育,单个岩体面积一般小于2km2。主要岩体有汗敖包二长斑岩、格根敖包石英闪长岩、达亚纳黑云母花岗岩、敖包亭浑迪花岗岩及石英二长岩。岩体主要特征见表 2,分布位置见图 2

表 2 内蒙东乌旗达亚纳地区主要侵入岩基本特征 Table 2 The major features of the igneous intrusions in Dayana area of Dong Ujimqin Banner in Inner Mongolia

通过同位素测年获得的花岗质岩石侵位年龄见表 2,格根敖包石英闪长岩年龄为301.6±0.7Ma和298.5±1.0Ma;达亚纳黑云母花岗岩为135±1Ma,石英斑岩脉为282.1±1.5Ma和259.0±9.4Ma;汗敖包浅红色二正长斑岩为285.6 ±1.2Ma;敖包亭浑迪石英二长岩为330.4±5.2Ma,花岗岩为126±11Ma。可以看出侵入岩主要形成于晚海西期和燕山期。

其中,黑云母花岗岩与钨钼矿化有关,石英闪长岩主要与铅锌矿化有关,金矿化主要与花岗斑岩或石英斑岩脉有关,或产于构造破碎带中。如果认为本区成矿与岩浆活动同期,则铅锌矿化发生于海西期,钨钼矿化发生于燕山期,金矿化发生于海西期—燕山期。

5 矿床分布及矿化类型

矿产地质专题填图的主要目的是为地质找矿提供基础支撑。专题矿调的成果需要通过地质找矿工作的指导效果来检验。根据本次专题矿调圈定的远景区和靶区,指导企业开展找矿勘查,新发现矿产地3处(图 2),矿化蚀变带20多条。其中1处矿产地经过详查,1处普查,矿化规模为小型,钼矿有达到中型规模的远景,1处矿化蚀变带锑异常显著,有一定的工作前景。

工作区各矿床点基本特征见表 3。从表 3可以看出,已发现矿床的矿化类型有黑钨矿石英脉、热液充填型铅锌银多金属矿、构造蚀变岩型金矿。

表 3 内蒙古东乌旗达亚纳地区矿床特征 Table 3 The features of the ore deposits in Dayana area of Dong Ujimqin Banner, Inner Mongolia

达亚纳钨钼矿主要产于达亚纳黑云母花岗岩岩体内和接触带附近,其成矿特征与中国赣南地区典型的黑钨矿石英脉可以类比(详见下文)。

达亚纳构造蚀变岩性金矿主要受北东向和南北向构造蚀变带控制,围岩为格根敖包组火山碎屑岩。沿破碎带一般有石英斑岩或花岗斑岩脉充填,岩脉硅化强烈,岩脉边部破碎带一般绢云母化、硅化蚀变,个别地段有黄铁绢英岩化、萤石化。目前,研究区已发现金矿脉5条,其中北东向4条,南北向1条。单条蚀变带宽3~18m,延长50~400m。单个矿脉含金0.3~0.7g/t,最高达1.7g/t。总体上为含金矿化蚀变带,难以圈定工业矿体。蚀变带的矿化、矿物组合、控矿构造及蚀变特征与豫西南熊耳山地区的破碎带蚀变岩性金矿类似,显示有一定找矿前景。为进一步查明研究区金矿的成矿前景,在达亚纳地区开展了1:10000矿化蚀变填图,填图新圈定大小不一的褪色化蚀变带20多处,韧性剪切带2条(图 7),为金矿找矿提供了新的线索。

图 7 内蒙古东乌旗达亚纳钨钼金矿区地质与矿化蚀变 Fig.7 Geological and alteration map of Dayana tungsten-Molybdenum-gold deposit in Dayana area of Dong Ujimqin Banner, Inner Mongolia

与成矿有关的岩体有黑云母花岗岩、石英闪长岩、石英斑岩脉等。成矿时代总体上可以分为2个时代,铅锌银多金属矿和金矿主要形成于晚古生代,钨钼矿床形成于燕山期。与研究区的2期主要岩浆作用期相对应。

总体上,研究区矿化类型众多,控矿岩体和构造发育,已发现找矿线索丰富多样,成矿具有多期多阶段性,找矿前景良好。下面仅以达亚纳钨钼矿为例介绍研究区矿床特征。

5.1 达亚纳钨钼矿特征

达亚纳石英脉型黑钨-钼矿为项目组与内蒙古盛旺矿业有限公司合作过程中,对勘查区的Mo、Pb、Zn异常进行检查时新发现的矿床,地表即发现了很好的黑钨矿矿石,并相继完成了普查和详查工作,确认其为储量可能为中小型的石英脉型黑钨-钼矿床。

达亚纳钨钼矿位于测区中部。矿区出露的岩体为黑云母花岗岩,出露面积约0.58km2,侵位于格根敖包组凝灰岩中(图 8),呈不规则圆形出露,岩体向下有膨大的趋势;岩石呈灰白色,中粒-中粗粒花岗结构,块状构造,主要组成矿物为钾长石(65%)、石英(25%)、斜长石(5%)、黑云母(2%~8%)等,其中钾长石和斜长石呈半自形-他形,粒径约2mm;石英呈半自形-他形,粒状,粒径多小于2~5mm;黑云母深褐色或褐黄色,多色性极显著。黑钨矿石英脉产出在黑云母花岗岩内或岩体与地层的接触带,黑云母花岗岩蚀变极不均匀,靠近黑钨矿石英脉的多发生强蚀变,随距离越远依次减弱,花岗岩与成矿在空间上关系极密切。

图 8 达亚纳钨-钼矿床矿区地质图 Fig.8 Geological map of the Dayana Tungsten-Molybdenum deposit 1—格根敖包组砂岩;2—黑云母花岗岩;3—石英斑岩;4—推测断层;5—钨矿脉及编号;6—钼矿脉及编号;7—勘探线;8—钻孔及编号

黑云母花岗岩外部有石英斑岩脉,主要出露在矿区东北和西南部,以宽度不等的脉体侵入地层中。从填图情况分析,石英斑岩脉被黑云母花岗岩切断,说明其形成早于黑云母花岗岩;石英斑岩岩石呈灰白色,具显著的斑状结构,块状构造,斑晶全部为石英,基质为微晶或隐晶质,斑晶粒径约2mm;岩石干净,无蚀变,与成矿无关。

钨钼矿体主要产出于黑云母花岗岩岩体的顶部及其岩体与上覆地层的内外接触带裂隙中,黑钨矿和辉钼矿多相伴产出,矿区钨、钼矿分别单独圈定了钨矿体和钼矿体。共圈出钨矿体38个,钼矿体65个。

地表已经出露的黑钨矿矿脉有5条,矿脉近南北向平行相间展布,多为平直的脉体,局部膨大,目前确定的矿体最长可达800m,宽度1~2m。矿体产状稳定,总体南北走向,倾向东,倾角75°左右。单矿体矿化最好的是矿脉V3~V5号(图 9),矿体沿走向全部有膨胀收缩现象,呈舒缓波状,导致局部黑钨矿石英脉很窄,甚至尖灭,以及尖灭再现;垂向上黑钨矿体多呈透镜体状,控制深度380m,向深处黑钨矿石英脉有先变宽、再变窄的趋势。浅地表钻孔揭露,多可见大量的微细石英脉,微细石英脉在大脉上部,呈放射状或平行密集分布,微细脉宽0.5~ 10cm,含矿不均匀,局部含少量黑钨矿,上述微细石英脉矿化体与大脉对应于“五层楼+地下室”模式密集细脉带和大脉带,其他分层在矿区不显著或缺失。全矿区WO3品位为0.10%~8.78%,平均0.81%。

图 9 达亚纳钨钼矿07线勘探线剖面 Fig.9 Geological section along No.07 exploration line of the Dayana tungsten-molybdenum deposit

钼矿化比较普遍,但空间上总体较分散,矿化面积大于黑钨矿,导致钼矿体的圈定比较复杂,钼矿化与钨矿化并无截然的界线,钨矿体两侧均可出现钼矿化体,辉钼矿化主要以2种矿化类型产出:一种以团块状或星点状镶嵌在黑云母花岗岩内,多分布在细小石英脉两侧的花岗岩内,此处石英脉多不含黑钨矿,为无色透明石英脉,石英油脂光泽很强,石英脉内较干净;另一种多以不规则团块状或星点状产出在细小石英脉两侧或钾长石-白云母-石英脉内,局部可见辉钼矿与黑钨矿共生于钾长石-白云母-石英脉内,此种石英脉多为白色,油脂光泽弱于前述石英脉。矿区内若以0.03%为边界圈定钼矿体,岩体上部绝大部分矿化,所以圈定钼矿体都以0.06%为边界,主矿体单工程Mo品位多在0.086%~ 1.154%之间,平均0.124%。

矿化阶段可划分为:钾化辉钼矿化阶段→硅化辉钼矿化阶段→辉钼矿化黑钨矿化阶段→硅化黑钨矿化阶段。辉钼矿石英脉和黑钨矿石英脉的流体包裹体测温显示,成矿主要集中在180~240℃、270~320℃两个温度区间,且以中温为主。成矿流体为中-高温、中低盐度的NaCl-H2O流体体系。

矿区围岩蚀变较弱,但蚀变类型较多,主要的围岩蚀变有云英岩化、硅化、绿帘石化、绢云母化、绿柱石化、绿泥石化、钾长石化、钠长石化等,其中与矿化关系最密切的为云英岩化、钠长石化、钾长石化、硅化。

5.2 达亚纳钨钼矿地状化学特征

黑云母花岗岩锆石U-Pb测年获得的谐和年龄值为135±1Ma(MSWD=0.52),代表黑云母花岗岩的侵位冷凝结晶年龄。辉钼矿Re-Os测年获得的等时线年龄值为132.9±2.6Ma,与岩体年龄基本一致,说明东乌旗达亚纳石英脉型钨、钼矿的形成时代是132.9Ma(早白垩世),为燕山晚期成矿。

达亚纳黑钨矿区赋矿岩体黑云母花岗岩的主量、微量元素分析结果显示[13],与成矿有关的黑云母花岗岩岩石地球化学特征为富硅、富碱,SiO2含量平均为74.43%,(Na2O + K2O)含量平均为8.33%,Na2O/K2O值平均为0.73,以及明显富钾,属高钾钙碱性系列;Al2O3含量平均为12.72%,铝饱和指数A/CNK值介于0.89~1.11之间,几乎全部在1.0左右,为弱过铝质花岗岩类。根据标准矿物CIPW计算,部分样品有刚玉出现,显示弱过铝质的特征;贫Mg,多小于0.3%;低Ti,显示源区可能为浅地壳,即主量元素具有典型的壳源花岗岩的特征[14-15]

黑云母花岗岩稀土元素特征表现为稀土元素总量较低,球粒陨石标准化稀土元素配分模式图上,表现为弱的右倾式。总体上黑云母花岗岩弱富集轻稀土元素,LREE/HREE值变化于3.23~ 6.27之间,轻、重稀土元素分馏不强烈;同时具有低Sr(<400×10-6),高Yb特征(>2×10-6),其(La/ Yb)N值为2.35~7.35,并具有强烈的负Eu异常,δEu= 0.22~0.42,岩浆经历了充分的演化分异。高场强元素Th、U、Ta、Nd、Hf明显富集,而Ba、Sr、P、Ti、Nb显著亏损,典型的低Ba、Sr,强不相容元素Rb高度富集,Rb/Sr值为2.65~9.01,远大于幔源岩浆(0.5)[16-18],其Ti/Y值为21.20~64.35,远低于幔源岩浆100的比值,Ti/Zr值为4.83~11.41,均小于20,也落在壳源岩浆区域[16-17],综合分析显示,岩体源区为壳源,但岩体经历了高度的岩浆演化分异。花岗岩体的地球化学特征与赣南地区典型的石英脉型黑钨矿床的含矿岩体特征非常相似。其成矿岩体同样具有高硅、高碱,准铝质-过铝质的地球化学特征;稀土、微量元素多为类似的平坦型或弱右倾型,负Eu异常显著,高场强元素Rb、Th、U、Nd、Hf富集,而Ba、Sr、P、Ti、Nb亏损,与中国华南地区的石英脉型黑钨矿成矿岩体地球化学特征类似[19-23]。对中国典型石英脉型黑钨矿的成矿岩体——黑云母花岗岩的研究显示,钨锡矿床多数与壳源重熔型花岗岩有关,一般认为,石英脉型黑钨矿的形成与造山后岩石圈伸展滑塌机制下,玄武岩浆上涌导致的下地壳重熔密切相关,即成矿岩体多为过铝质壳源花岗岩。综合分析认为,达亚纳石英脉型钨、钼矿,其成矿岩体黑云母花岗岩源区应为壳源。

6 构造演化与成岩成矿背景

填图区的构造演化和成岩、成矿背景需要根据地质调查和区域资料进行分析。东乌旗向北与大兴安岭北段的兴安地块相接,具有与兴安地块一致的兴华渡口群基底岩系(元古宙基底),邻近的蒙古地区有同时代元古宙基底岩石发育。兴安-东乌旗向南与锡林浩特地块以贺根山-嫩江缝合带相隔,在石炭纪以前,二者为大洋(贺根山洋?)隔开。兴安地块在早古生代与沿头道桥-鄂伦春断裂带拼合后,早古生代东乌旗—嫩江—多宝山地区总体上为岛弧带,但岛弧火山岩不是非常发育,仅在多宝山、额仁高毕一带有早古生代奥陶纪岛弧火山岩,在红格尔、阿扎哈达等地形成奥陶纪—志留纪弧后盆地,发育乌宾敖包组(O1-2w)-冶泥山组(O3y)沉积[24]。填图区所在位置总体上未见奥陶纪—志留纪沉积,可能与沉积缺失或与长期构造改造或覆盖有关。直到晚古生代初期,东乌旗-嫩江才广泛发育泥盆纪沉积,形成泥鳅河组(D1-2n)、塔尔巴格特组(D2t)、安格尔音乌拉组(D3a)碎屑岩。总体上,泥鳅河组以砂岩、粉砂岩和泥质岩为主,夹灰岩透镜体,含腕足和珊瑚化石,为沉积相对稳定的浅海环境,属于海侵系列,海侵方向从北东向南西,至中泥盆世早期,海侵达到高潮,泥鳅河组分布最广。塔尔巴格特组(D2t)则为海退序列,安格尔音乌拉组(D3a)为海陆交互相沉积。根据区域资料,东乌旗地区由于长期风化剥蚀和构造改造,泥鳅河组普遍缺失顶底界线,接触关系不清楚。在乌奴尔可见泥鳅河组不整合于裸河组之上,上部为大明山组平行不整合覆盖。总体上,泥盆纪东乌旗-嫩江应该为被动陆缘。兴安地块西部发育中上大明山组,为一套富钠质海相细碧角斑岩组合,为弧后裂陷盆地沉积[24]

早石炭世是东乌旗-嫩江地块与锡林浩特地块沿贺根山缝合带拼合时期。黄波等[25]研究获得,贺根山蛇绿岩中辉长闪长岩(341 ± 3Ma)和玄武岩(359±5Ma)的结晶时代为早石炭世早期,玄武岩继承锆石峰值年代为晚泥盆世早期(375±2Ma),认为贺根山最迟在晚泥盆世早期洋壳物质已经开始形成。上石炭统格根敖包组火山岩与蛇绿岩局部呈喷发不整合接触,该组的晶屑凝灰岩夹层时代为晚石炭世(323±3Ma),提供了蛇绿岩构造侵位年龄的上限。贺根山蛇绿岩形成时代为晚泥盆世—早石炭世。嫩江蓝片岩的年龄为334Ma,代表了贺根山缝合带的形成时间[26-29],也是东乌旗-嫩江地块与锡林浩特地块的碰撞时间。

东乌旗-嫩江地块与锡林浩特地块拼合之后,大洋位于锡林浩特南部的西拉木伦-索伦一带,东乌旗-锡林浩特总体上成为晚古生代晚期古亚洲洋北部的活动陆缘带,增生于西伯利亚板块南缘。研究区发育的晚石炭世—早二叠世格根敖包组及锡林浩特地块发育的同时代本巴图组及稍晚时期的大石寨组分布广泛,为一套中性-中酸性海相-海陆交互相的陆缘火山碎屑岩组合,应是古亚洲洋向北俯冲形成的陆缘岩浆带。由此可以看出,填图区的格根敖包组石英闪长岩和相关铅锌银矿化应该形成于板块俯冲背景下的陆缘岩浆作用。

二叠世末期,古亚洲洋完全闭合,东乌旗及大兴安岭地区发育大量与碰撞有关的晚海西期中酸性侵入岩,正是古亚洲洋闭合的产物。达亚纳地区的构造蚀变岩型金矿可能与碰撞作用有关,沿金矿控矿断裂产出的石英斑岩脉同位素年龄为259~ 282Ma,与碰撞时间大体一致。区域上,同一时期的金矿如毕力赫金矿成矿时间为272Ma[30],与此类似,区域上该时期具有形成(造山型)金矿的良好构造背景。

东乌旗地区缺乏中二叠统—下侏罗统沉积,与古亚洲洋闭合时陆陆碰撞引起的抬升有关。该时期主要的板块俯冲和碰撞转到研究区北部的蒙古-鄂霍茨克洋[31-34]。直到晚侏罗世,研究区才发育晚中生代的陆相火山岩,同时有大量同时期的中酸性岩浆侵入。与大兴安岭北段相比,研究区晚侏罗世火山岩规模和强度要弱得多。笔者认为,大兴安岭晚侏罗世火山岩的形成主要与蒙古-鄂霍茨克造山后的伸展垮塌有关,这是研究区燕山期花岗岩及相关的钨钼矿化形成的大地构造背景。

由此可以看出,研究区总体构造演化经历了岛弧-被动陆缘-块体拼合-活动陆缘-陆陆碰撞-造山后伸展垮塌等几个阶段,造就了研究区多个背景下构造-岩浆作用和矿化。

7 结论

综合上述可以看出,通过对东乌旗达亚纳地区详细的1:5万地质填图和矿产调查,基本查明了填图区沉积、构造、岩浆、矿产分布特征,并对研究区构造、岩浆作用和构造演化有了新的、更深入的认识。

(1)研究区主要地层为中下泥盆统泥鳅河组和上石炭统—下二叠统格根敖包组,泥盆系为浅海相被动陆缘沉积,晚石炭世—早二叠世沉积为海陆交互相火山碎屑岩系,形成于古亚洲洋向北俯冲的陆缘活动背景。

(2)研究区岩浆活动强烈,以火山作用为主,火山喷发主要发生于晚石炭世—早二叠世,其次为晚侏罗世,与火山作用相伴随的有同时代的中酸性岩体侵入,形成了研究区2期主要的侵入岩。

(3)研究区成矿具有多种类型、多期成矿的特点,形成于多种地球动力学背景。铅锌银多金属矿与板块俯冲有关,构造蚀变岩型金矿与陆陆碰撞有关,而钨钼矿床形成于造山后伸展垮塌背景。长期的构造-岩浆作用为成矿提供了良好的地质背景条件,暗示研究区找矿前景良好。

(4)东乌旗-嫩江成矿带南段二连—东乌旗—朝不愣一带由于荒漠化和草原覆盖,水系不发育,地球化学异常被减弱,连续性差,常规的地质、地球化学、地球物理找矿方法难以有效。填图区的1:20万区域地球化学一般为单点异常,且异常幅值低,历来不被找矿重视。通过本次填图并结合企业勘查项目,在这些异常区均发现了较好的工业矿化,说明研究区及所在的东乌旗成矿带仍有良好的找矿前景,需要在找矿技术方法上有更深入的研究。详细、系统的地质调查、扎实的野外地质填图、多种物化探手段相结合是研究解决地质和成矿问题的关键。

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