劉 錦，王宇林，閆 楠，仲米山，賈 翠

（遼寧工程技術大學資源與環(huán)境工程學院，遼寧 阜新 123000）

0 引言

目前，國內(nèi)外對于火山巖中珍珠巖、沸石、膨潤土、葉臘石、高嶺石礦床的成因、特征及控礦因素等方面的研究較多，而對上述礦種的成礦系列研究較少見及。赤峰市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)的東南部，面積90 275 km2，是我國重要的膨潤土、葉臘石產(chǎn)地，在中生代火山巖中賦存著大量珍珠巖、沸石、膨潤土、葉臘石、高嶺石礦床（點），成為重要的火山巖型非金屬成礦帶。

1 地質概況

赤峰市地處華北地臺與興蒙褶皺系兩大構造單元的接合部位。中生代始，華北地臺與興蒙褶皺系作為歐亞大陸東緣的組成部分，與太平洋板塊產(chǎn)生板塊碰撞，受太平洋板塊俯沖的影響，包括本區(qū)在內(nèi)的中國東部形成眾多的NNE向斷裂帶，并控制了一系列NNE向的火山巖帶與火山沉積盆地的形成，赤峰地區(qū)所處的大興安嶺—燕山火山巖帶是中國東部火山巖帶的重要組成部分［1－3］。在這一特定的地質環(huán)境下，赤峰地區(qū)發(fā)育有豐富的與中生代火山巖建造有關的非金屬礦產(chǎn)，如珍珠巖、沸石、膨潤土、葉臘石、高嶺石等礦產(chǎn)。

2 火山巖特征

赤峰地區(qū)中生代火山活動強烈，南北火山活動差異較大。北部火山活動始于侏羅紀中晚期，具有多旋回噴發(fā)的特征，可分為5個火山活動旋回，從早到晚為新民旋回、滿克頭鄂博旋回、瑪尼吐旋回、白音高老旋回、梅勒圖旋回。其中以滿克頭鄂博旋回和白音高老旋回火山活動最為強烈，瑪尼吐旋回次之，新民旋回和梅勒圖旋回火山活動較弱。南部火山活動始于早白堊世早期，在赤峰南部及遼西地區(qū)形成廣泛分布的義縣組（圖1）。各旋回形成的火山巖多為鈣堿性系列的中酸性巖類，巖石組合以安山巖－英安巖－流紋巖為主［1，4－5］。主要火山活動旋回特征見表1。

圖1 赤峰地區(qū)中生代火山巖中非金屬成礦系列分布圖Fig.1 Map showing distribution of the nonmetallic ore deposit series in Mesozoic volcanic rocks in Chifeng area

3 非金屬成礦系列

非金屬礦床成礦系列是指由于成礦物質或礦化途徑的相關和聯(lián)系（可以是同源，也可以是不同源），在一定的構造環(huán)境中，受一定成礦作用組合的控制及因成礦微環(huán)境的差異（如溫度、壓力、介質等的變化）或控礦因素發(fā)生變化，在一個成礦區(qū)帶中同時生成或先后順序生成的有規(guī)律分布的幾種非金屬礦床的特定組合［5］。根據(jù)成礦作用、成礦原巖及成礦微環(huán)境的不同以及成因聯(lián)系，將區(qū)內(nèi)產(chǎn)于中生代火山巖中的非金屬礦產(chǎn)劃分為珍珠巖－沸石－膨潤土成礦系列和葉臘石－高嶺石成礦系列。

表1 赤峰地區(qū)主要火山旋回特征Table 1 Characteristics of the main volcanic cycles in Chifeng area

3.1 珍珠巖－沸石－膨潤土成礦系列

3.1.1 珍珠巖礦床的成因類型與地質特征

區(qū)內(nèi)珍珠巖礦床按成礦作用可分為溢流型珍珠巖礦床、爆發(fā)型珍珠巖礦床、侵出型珍珠巖礦床3類；礦石類型有珍珠巖、黑曜巖和松脂巖3種，以珍珠巖居多。已知珍珠巖礦床多賦存于上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組（J3m）、白音高老組（J3b）和下白堊統(tǒng)義縣組（K1y）中。礦體常呈層狀、透鏡狀或脈狀產(chǎn)出，礦石中除火山玻璃外，尚有少量透長石和石英的雛晶或斑晶，常見玻璃質結構、玻基雛晶結構和?；呔ЫY構，珍珠狀構造或塊狀構造等。赤峰地區(qū)珍珠巖礦床主要特征見表2。

3.1.2 沸石礦床的成因類型與地質特征

區(qū)內(nèi)沸石礦床均為陸相火山物質蝕變型，按成礦原巖不同可進一步分為熔巖蝕變型、火山碎屑巖蝕變型和沉積火山碎屑巖蝕變型3個亞類。

（1）熔巖蝕變型沸石礦床。典型礦床為阿斯冷山沸石礦床。該礦床產(chǎn)于上侏羅統(tǒng)白音高老組中，由珍珠巖水解脫?；纬伞７惺V體呈透鏡狀產(chǎn)出，與上覆珍珠巖圍巖呈過渡關系，從上而下可分為正常珍珠巖帶、沸石化珍珠巖帶、強沸石化珍珠巖帶。礦石中以斜發(fā)沸石為主，還有少量透長石、石英及玻璃質。

（2）火山碎屑巖蝕變型沸石礦床。礦床主要產(chǎn)于上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組及下白堊統(tǒng)義縣組中，由酸性火山碎屑巖經(jīng)熱液蝕變形成；主要分布于火山機構的邊緣地帶，礦床規(guī)模較大，典型礦床有查干布山、大窯溝沸石礦床。其中大窯溝沸石礦床產(chǎn)于義縣組上部酸性晶屑玻屑凝灰?guī)r中，礦體呈層狀，長約5 km，寬300～600 m，產(chǎn)狀穩(wěn)定，傾向NW，傾角約20°。礦石常見有凝灰狀或角礫狀構造，質量變化較大，斜發(fā)沸石含量10％～50％，以30％～50％居多，礦體底部常有較強的蒙脫石化，此外尚有絲光沸石、石英、透長石及玻璃質。

（3）沉積火山碎屑巖蝕變型沸石礦床。典型礦床為白臉子山沸石礦床，該礦床位于一小型火山沉積盆地內(nèi)，礦體產(chǎn)于上侏羅統(tǒng)白音高老組沉凝灰?guī)r層中，礦層中水平層理常見，表明該礦床系火山玻璃空落或搬運于湖盆沉積后經(jīng)脫玻水解而成。受沉積旋回控制，共發(fā)育有6層沸石礦體，礦體單層長約0.3～2 km，厚度5～20 m。礦石多具凝灰狀或致密狀構造，礦石礦物以斜發(fā)沸石為主，含量變化較大，在20％～70％之間，次為蒙脫石，此外還伴有少量的方解石、石英、長石及巖屑等。在沸石礦體中下部常具蒙脫石化，部分蒙脫石化強烈地段相變?yōu)榕驖櫷恋V體，在垂向上形成沸石在上、膨潤土在下的組合產(chǎn)出關系。

表2 赤峰地區(qū)珍珠巖礦床主要特征Table 2 Main characteristics of the perlite deposits in Chifeng area

3.1.3 膨潤土礦床的成因類型與地質特征

區(qū)內(nèi)膨潤土礦床主要為中酸性熔巖蝕變型［6］，集中分布于南部寧城—平泉火山盆地內(nèi)，如二龍膨潤土礦床、忙農(nóng)膨潤土礦床等。該區(qū)膨潤土礦床產(chǎn)出于下白堊統(tǒng)義縣組中上部流紋巖、安山質流紋巖、英安巖夾薄層狀或透鏡狀的流紋質火山角礫熔巖及熔結角礫巖中。膨潤土礦體常呈層狀、似層狀或透鏡狀，礦體內(nèi)常見珍珠巖透鏡體存在，呈漸變過渡關系。在垂向上具有明顯分帶性，自上而下依次為珍珠巖帶、沸石－硅化帶、硅化－沸石化－蒙脫石化帶和強硅化帶，膨潤土礦體主要產(chǎn)出于硅化－沸石化－蒙脫石化帶中，除蒙脫石外，礦石中尚有斜發(fā)沸石、絲光沸石、石英和碳酸鹽等成分。寧城地區(qū)火山巖中普遍含水較高，在膨潤土礦床成礦作用中顯著特點是H2O的帶出，而我國東南地區(qū)的膨潤土礦床蒙脫石化成礦中H2O主要是帶入組分［7－9］。

區(qū)內(nèi)多為鈣基膨潤土，而鈉基膨潤土較少。但在一定條件下同一礦層在垂向上可表現(xiàn)為地表及淺部為鈣基膨潤土，向深部（潛水面以下）逐漸相變?yōu)殁c基膨潤土，這種屬型分帶是膨潤土形成后經(jīng)酸性水的淋濾自然改型而成。以寧城縣馬架子膨潤土礦床為例，由地表至深部，隨著Na＋/Ca2＋增加，自下而上表現(xiàn)為酸性火山玻璃質原巖－鈉基膨潤土－鈉鈣基膨潤土－鈣基膨潤土的屬型分帶。

3.1.4 時空分布及成礦條件分析

該成礦系列形成于晚侏羅世—早白堊世，以滿克頭鄂博組、白音高老組及義縣組為主要賦礦層位，這與燕山晚期強烈的火山活動及其產(chǎn)物（中酸性火山巖）密切相關。

按含礦建造和礦床分布特點劃分出賽罕塔拉—查干諾爾、橋頭—小牛群、寧城—平泉中生代火山斷陷盆地的3條NE-NNE向珍珠巖－沸石－膨潤土成礦帶（圖1）。由于沸石、蒙脫石形成條件的相似性及差異性，可在一個礦床內(nèi)形成珍珠巖－沸石－膨潤土的垂直分帶。

區(qū)域性NNE向斷裂帶是該成礦系列的主要控礦構造，其對成礦的控制作用主要表現(xiàn)為：①因沸石、膨潤土成礦與湖盆水環(huán)境關系密切，區(qū)域性NNE向斷裂通過對區(qū)內(nèi)火山沉積盆地形成與分布的控制，進而控制了沸石和膨潤土礦床的形成環(huán)境，如寧城—平泉火山盆地是NNE向八里罕斷裂活動的產(chǎn)物，盆地內(nèi)形成了眾多的膨潤土礦床；②區(qū)域性NNE向斷裂控制了區(qū)內(nèi)中生代火山巖建造的分布，由于該成礦系列礦床均產(chǎn)于鈣堿性系列中酸性巖漿的火山玻璃質巖石組合中，因此區(qū)域性NNE向斷裂通過對含礦建造分布的控制，進而控制了該成礦系列的空間分布特征；③區(qū)域性NNE向斷裂帶伴生的次級斷裂或這些斷裂的復合部位是重要的控礦構造、容礦構造、熱液通道等，對礦床的形成具有重要作用。

該成礦系列的形成除受特定的構造環(huán)境和含礦建造的控制外，還受成礦原巖、成礦作用以及成礦微環(huán)境的制約。成礦原巖主要影響礦體規(guī)模、形態(tài)、產(chǎn)狀及礦石質量等；不同成礦作用的復合疊加導致不同成因類型和不同礦種組合的產(chǎn)出；成礦微環(huán)境的變化則引起成礦系列內(nèi)不同礦種之間的轉化，如當水介質p H＝8～10時，火山玻璃被沸石交代，轉化為高硅沸石，隨著介質中Ca2＋，Na＋等的消耗和Mg2＋濃度的增高，有利于沸石轉化為蒙脫石，但若水介質中能保持較高的H＋/（Na＋＋Ca2＋）比值，不需經(jīng)歷高硅沸石階段而直接形成蒙脫石，反之則有利于形成含Ca2＋，Na＋的高硅沸石［10］。

3.1.5 珍珠巖－沸石－膨潤土成礦系列成因模式

通過珍珠巖－沸石－膨潤土成礦系列含礦建造、成礦原巖、成礦作用及礦床特征的綜合研究，建立了赤峰地區(qū)珍珠巖－沸石－膨潤土成礦系列成因模式（圖2）。

3.2 葉臘石－高嶺石成礦系列

3.2.1 礦床的成因類型與地質特征

區(qū)內(nèi)葉臘石、高嶺石礦床均為火山熱液蝕變型，具有相同的構造環(huán)境、含礦建造、成礦作用和相似的礦物組合、圍巖蝕變等，因此常組合產(chǎn)出，屬于同一成礦系列。典型礦床有巴林左旗哈拉哈達葉臘石礦床、巴林右旗雅馬吐高嶺石礦床等。成礦作用有火山熱液蝕變作用和充填作用兩類，但成礦作用通常不是單一的，在面狀熱液蝕變作用的同時往往也存在在局部的填充作用，形成脈狀礦體。

以雅馬吐高嶺石礦床為例：高嶺石礦體賦存于上侏羅統(tǒng)瑪尼吐組中的一個流紋巖蝕變帶內(nèi)，蝕變帶長2.5 km，寬0.3～0.8 km，走向為近EW向，帶內(nèi)普遍高嶺石化。礦區(qū)共有35條高嶺石礦脈，產(chǎn)狀不穩(wěn)定，受張性斷裂或裂隙控制，礦脈形態(tài)復雜，主要呈脈狀、透鏡狀，次為扁豆狀、窩巢狀，礦脈厚度及礦石質量變化較大，礦脈一般寬0.5～1 m，個別寬2 m。圍巖蝕變有高嶺石化、硅化、明礬石化、葉臘石化、硬水鋁石化等。礦石多為鱗片變晶結構、隱晶結構，致密塊狀構造、交代殘余構造、角礫狀構造和浸染狀構造等。

圖2 赤峰地區(qū)珍珠巖－沸石－膨潤土成礦系列成因模式圖（據(jù)陶維屏等［5］修改）Fig.2 Diagram showing genetic model of the perlite-zeolite-bentonite deposit series in Chifeng area

3.2.2 時空分布及成礦條件分析

與中國東南地區(qū)火山熱液蝕變型葉臘石、高嶺石礦床一樣，赤峰地區(qū)葉臘石、高嶺石礦床的成礦時代亦為晚侏羅世—早白堊世［11－13］，主要的賦礦層位為上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組、瑪尼吐組和下白堊統(tǒng)義縣組的晶屑玻屑凝灰?guī)r、火山角礫巖、熔結凝灰?guī)r、流紋巖等鈣堿系列中酸性火山巖和火山碎屑巖，巖石以高硅、富鋁、低鐵為特征［1，8］。

葉臘石、高嶺石礦床的區(qū)域分布主要受NNE向區(qū)域性斷裂及中生代火山巖建造的控制。而礦體的控礦構造類型多樣，火山機構伴生的環(huán)狀－放射狀斷裂、NNE向區(qū)域斷裂的次級斷裂（主要為張性斷裂）、破碎帶、層面構造等都是有利的控礦構造，又以上述構造的復合部位最為有利。根據(jù)含礦建造、區(qū)域控礦構造和礦床的空間分布，研究區(qū)內(nèi)展布有查干沐倫—哈拉哈達—罕蘇木蘇木葉臘石－高嶺石成礦帶（圖1）。該成礦帶向北延伸進入通遼市扎魯特旗境內(nèi)，其罕山林場、格日朝魯蘇木、烏蘭哈達蘇木等地產(chǎn)出有眾多的葉臘石、高嶺石礦床，且在區(qū)域上呈NNE向延伸，它們與本區(qū)應屬同一個成礦帶。該成礦帶具有良好的成礦條件和找礦潛力，是我國重要的熱液蝕變型葉臘石、高嶺石成礦帶之一。

受多期性的構造－熱液活動影響，區(qū)內(nèi)葉臘石、高嶺石礦床具明顯的礦化分期和垂向分帶性。礦化分期為：①成礦前的廣泛圍巖蝕變，主要有次生石英巖化、高嶺石化、葉臘石化等，以火山熱液蝕變作用為主，形成面狀高嶺石化或葉臘石化蝕變帶；②成礦期的熱液蝕變交代和充填，形成葉臘石、高嶺石礦體，圍巖蝕變有高嶺石化、葉臘石化、明礬石化、辰砂化等。有關研究成果表明［14－15］，呈弱酸性的火山熱液在150～100℃時，開始發(fā)生葉臘石化和高嶺石化，并隨Si/Al比值以及溫度壓力的變化，剖面自上而下?？沙霈F(xiàn)次生石英巖－高嶺石－地開石－葉臘石的帶狀分布，上述分帶反映了溫度壓力的降低序列。成礦過程中元素地球化學遷移特點為：次生石英巖帶中SiO2為帶入組分，Al和其他元素為帶出組分；含礦層中的Al和H2O為大量帶入的組分，SiO2和K＋，Na＋，Ca2＋，Mg2＋等均為帶出組分。

3.2.3 葉臘石—高嶺石成礦系列成因模式

根據(jù)區(qū)內(nèi)葉臘石、高嶺石礦床的含礦建造、控礦因素、成礦作用及礦床特征等的研究，赤峰地區(qū)葉臘石－高嶺石成礦系列成因模式如圖3所示。

圖3 赤峰地區(qū)葉臘石－高嶺石成礦系列成因模式圖Fig.3 Diagram showing genetic model of the the pyrophyllite-kaolinite deposit series in Chifeng area

4 結語

（1）赤峰地區(qū)珍珠巖－沸石－膨潤土成礦系列、葉臘石－高嶺石成礦系列形成于晚侏羅世—早白堊世，以滿克頭鄂博旋回、瑪尼吐旋回、白音高老旋回和義縣旋回為主，這與當時強烈的中酸性火山噴發(fā)作用關系密切。

（2）區(qū)內(nèi)珍珠巖－沸石－膨潤土、葉臘石－高嶺石成礦系列的礦床分布受區(qū)域性NNE向斷裂構造及中生代火山巖建造的控制。而礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀、空間分帶、礦物組合等則主要受成礦原巖、成礦期構造、成礦作用及成礦微環(huán)境的控制。

（3）按含礦建造、區(qū)域構造和礦床（點）的分布特征，在區(qū)內(nèi)劃分出產(chǎn)于賽罕塔拉—查干諾爾、橋頭—小牛群、寧城—平泉中生代火山斷陷盆地中的3個珍珠巖－沸石－膨潤土成礦帶，產(chǎn)于查干沐倫—哈拉哈達—罕蘇木蘇木一帶的葉臘石－高嶺石成礦帶，上述成礦帶均呈NE-NNE向展布。

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