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        內(nèi)蒙古中部鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖帶銅鎳硫化物礦床地質(zhì)特征

        2014-12-12 01:54:58黨智財李俊建宋雪龍趙澤霖唐文龍
        地質(zhì)找礦論叢 2014年3期
        關(guān)鍵詞:基性巖輝長巖鐵質(zhì)

        黨智財,李俊建,宋雪龍,趙澤霖,付 超,唐文龍

        (1.中國地質(zhì)科學院研究生部,北京 100037;2.天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所,天津 300170)

        0 引言

        內(nèi)蒙古中部地處華北陸塊北部的克拉通邊緣與板塊增生帶匯合部位,區(qū)內(nèi)有多條NE向、近EW向展布的超殼(巖石圈)深斷裂,超基性巖體分布較廣,出露面積約1 000km2[1,3]。近年來發(fā)現(xiàn)的多處礦床(點)主要集中在華北陸塊北緣中段的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖帶內(nèi),如已探明一定地質(zhì)儲量的額布圖、達布遜、克布、黃花灘、小南山等銅鎳硫化物礦床(圖1)以及特頗格日圖鎳、鈷礦點均分布在該巖帶內(nèi)。該巖帶成礦地質(zhì)條件較好,局部地表礦化及Cu,Ni異常明顯,具有很好的找礦前景。

        華北陸塊北緣中段的地質(zhì)研究開展得不甚深入,缺乏對鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖帶內(nèi)礦床(點)地質(zhì)特征的系統(tǒng)研究與對比。本文在前人研究成果及礦區(qū)地質(zhì)勘查成果的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)總結(jié)和對比該巖帶內(nèi)礦床(點)的地質(zhì)特征,并對其賦礦巖體成礦特征進行討論。

        1 成礦地質(zhì)背景

        內(nèi)蒙古中部的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖帶地處華北陸塊北緣深大斷裂的兩側(cè)[3,5],亦屬古亞洲洋成礦域的組成部分。太古宙—元古宙為克拉通基底固化與邊緣裂陷期,古生代轉(zhuǎn)入活動大陸邊緣?。梵w系;早中生代,古亞洲洋消失,華北板塊與西伯利亞板塊碰撞,從而進入古太平洋演化域[2,4]。不同的大地構(gòu)造單元造就了與之相應(yīng)的構(gòu)造-巖漿巖組合,為內(nèi)生金屬礦床形成創(chuàng)造了有利條件[3,5-6]。

        圖1 內(nèi)蒙古中部銅-鎳 (PGE)礦床(點)分布圖Fig.1 Distribution map of Cu-Ni(PGE)sulfide deposits(ore occurrence)in the middle of Inner Mongolia

        區(qū)內(nèi)受呂梁期、加里東期、華力西期等多期次構(gòu)造運動的影響,巖漿活動強烈,巖石變形、變質(zhì)作用多次疊加,褶皺形態(tài)復雜多樣,斷裂發(fā)育,導致深部地殼的重熔和強烈的巖漿活動,為區(qū)內(nèi)銅、鎳及鉑族元素等多金屬礦產(chǎn)的形成提供了有利的條件[7-8,12]。

        區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁,鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖呈帶狀分布,西起烏拉特后旗,經(jīng)烏拉特中旗、達茂旗和白云鄂博,呈近EW向斷續(xù)出露。鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)侵入巖從太古宙—華力西期多期次活動,其中與銅、鎳及鉑族元素成礦作用有關(guān)的主要為華力西期,巖體多呈巖株、巖脈產(chǎn)出,少數(shù)呈巖基狀產(chǎn)出。

        區(qū)內(nèi)與銅、鎳及鉑族等金屬元素成礦有關(guān)的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖侵位的地層主要為古元古界寶音圖群、中-新元古界渣爾泰群、白云鄂博群和新太古界色爾騰山巖群等。地層巖性主要為大理巖、石英巖、石英砂巖、變質(zhì)石英砂巖、結(jié)晶灰?guī)r和中淺變質(zhì)的類復理石(含碳質(zhì)層)建造、綠巖建造等[3,7-9]。

        2 鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖體地質(zhì)特征

        在鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖帶內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有額布圖、達布遜、特頗格日圖、克布、黃花灘、小南山等含礦(礦化)巖體,巖體呈近EW向斷續(xù)分布,形成一條寬約30km、長約400km的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖帶,東鄰陰山,西接狼山。區(qū)內(nèi)賦礦巖體成巖成礦時代為314~269Ma,均屬晚華力西期產(chǎn)物[3,6-7,15,22-23]。

        區(qū)內(nèi)巖體橫跨2個構(gòu)造單元(即寶音圖巖漿弧和狼山—白云鄂博臺緣坳陷),賦礦巖體的成礦地質(zhì)特征表現(xiàn)出明顯差異。賦礦巖體形態(tài)相對復雜,巖體產(chǎn)狀變化較大,出露規(guī)模偏小,出露面積0.12~2 km2,其中克布巖體相對較大,出露面積約45km2。各巖體巖石類型主要為橄欖巖、輝長巖、閃長巖及角閃巖等,巖體地質(zhì)特征見表1。

        表1 區(qū)內(nèi)主要賦礦巖體地質(zhì)特征Table 1 Geological features of major ore-bearing intrusions in the central Inner Mongolian mafic-ultramafic rock belt mafic-ultramafic rock belt

        據(jù)吳利仁[11]對鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖m/f值研究結(jié)果,m/f>6.5者與鉻鐵礦有關(guān);m/f=2~6.5者與銅鎳硫化物礦床有關(guān);m/f=0.5~2者,無礦;m/f<0.5者,與釩鈦磁鐵礦有關(guān)。從賦礦巖體m/f值的統(tǒng)計結(jié)果(表1)可知,區(qū)內(nèi)巖體均屬與銅鎳硫化物礦床有關(guān)的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖。

        M.H.戈德列夫斯基等按照侵入巖中MgO的質(zhì)量分數(shù)把基性-超基性巖漿及其結(jié)晶產(chǎn)物分為3類:①較低溫無硫化物鎂鐵質(zhì)巖(w(MgO)≤8%);②中溫含硫化物中等鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖(w(MgO)=8%~30%);③高溫無硫化物超鎂鐵質(zhì)巖(w(MgO)>30%)。它們分別與鈦磁鐵礦、銅鎳硫化物礦及鉻鐵礦有關(guān)[12-13]。本區(qū)的小南山巖體w(MgO)=9.58%~18.74%,黃花灘巖體 w(MgO)=5%~10%,克布巖體w(MgO)約23%,特頗格日圖巖體w(MgO)=22%[14-17,20],這些賦礦巖體巖石均屬中溫含硫化物中等的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖。

        3 礦床(點)地質(zhì)特征

        區(qū)內(nèi)含礦(礦化)巖體的形成均與巖漿熔離作用有關(guān),礦化類型主要為巖漿深部熔離-貫入型,個別巖體為巖漿原地熔離而成的(如克布礦體)。礦體主要賦存于巖體中,部分貫入到圍巖中。根據(jù)不同礦產(chǎn)類型及巖體所處不同構(gòu)造單元,將區(qū)內(nèi)礦床(點)分為2個成礦亞帶:額布圖—特頗格日圖礦帶和克布—小南山礦帶(表2)。

        3.1 額布圖—特頗格日圖礦帶

        額布圖—特頗格日圖礦帶位于寶音圖巖漿弧中,主要發(fā)育以富鎳為主、伴生鈷的鎳礦床(點)。礦床(點)規(guī)模較小,小巖體或單一巖體均可成礦。礦體主要呈層狀、似層狀、透鏡狀、扁豆狀或串珠狀,走向NW向,傾角約40°。含礦巖體主要由橄欖巖、二輝橄欖巖、輝橄巖和輝長巖構(gòu)成。礦石礦物為磁黃鐵礦、黃鐵礦、鎳黃鐵礦及紫硫鎳鐵礦等硫化物,含少量尖晶石、磁鐵礦、鈦鐵礦等氧化物。脈石礦物主要為橄欖石、輝石、角閃石等。金屬礦物呈中細粒、中粗粒他形晶粒狀結(jié)構(gòu),分布于脈石礦物間,并以浸染狀富集嵌布。因此,礦石多形成不等粒他形晶粒狀結(jié)構(gòu)和稀疏浸染狀構(gòu)造。礦石品位w(Ni)=0.37%~4.37%,w(Co)=0.009 8%~0.26%。鎳以硫化物形式為主(占68%~85%),次為硅酸鎳、硫酸鎳、氧化鎳。巖石蝕變主要有蛇紋石化、碳酸鹽化、硅化、滑石化、菱鎂礦化和綠泥石化等。該礦帶中的賦礦巖體為額布圖、達布遜和特頗格日圖,其中以達布遜鎳礦床較為典型。

        達布遜礦區(qū)出露地層主要為志留系中下統(tǒng)徐尼烏蘇組(Sxn),巖性為絹云石英千枚巖、石英巖、變質(zhì)長石石英砂巖、硅質(zhì)板巖及少量變粒巖、結(jié)晶灰?guī)r。侵入巖主要為華力西晚期蝕變片理化閃長巖、糜棱巖化花崗巖、中細粒二長花崗巖及華力西中期超基性巖。其中,華力西中期巖體較為發(fā)育,呈EW向帶狀斷續(xù)展布,南北寬0.3~6km,東西長約100 km。超基性巖具明顯的相帶變化:純橄欖巖相、純橄欖巖-斜輝輝橄巖相、二輝輝橄巖相。礦區(qū)構(gòu)造主要為華力西期斷裂,有近EW向和NNE向2組斷裂,前者形成早,控制超基性巖體(成礦巖體)的形態(tài)和產(chǎn)狀;后者形成晚,對近EW向斷裂和超基性巖體有破壞作用。

        達布遜礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)鎳礦(化)體18個,礦體總體傾向206°,傾角40°,礦體較連續(xù)。超基性巖體中局部見有礦體,礦體厚0.90~36.17m,礦體埋深一般20~300m,呈囊狀體(或透鏡體)產(chǎn)出,局部礦體受構(gòu)造影響,沿走向變化較大,礦體最高品位w(Ni)=4.37%。超基性巖體下部與地層接觸帶中見有較富集 Ni-Co-FeS礦體,礦體厚3.30~10.00m,礦體控制埋深70~150m,傾向SW,呈層狀(似層狀)分布,礦體最高品位w(Ni)=1.1%,w(Co)=0.15%,產(chǎn)狀受巖性接觸帶影響變化較大。含礦巖石硅化較強,礦區(qū)北部超基性巖體與石英片巖的接觸帶規(guī)模較大,是找礦的主要部位(圖2)。

        將28.00 g樣品分散在372.00 g蒸餾水中,在11 000 r/min下高速攪拌20 min后,用NDJ-8S旋轉(zhuǎn)黏度計測量漿料的黏度。

        表2 區(qū)內(nèi)主要銅鎳硫化物礦床(點)地質(zhì)特征Table 2 Geological features of major Cu-Ni sulfide deposits(ore occurrence)in the mafic-ultramafic rock belt

        1號、2號礦體控制延長65~110m,延深210 m,傾向NW,傾角約40°,礦體厚6.00~16.13m,礦體埋深距地表10~40m,礦體平均品位w(Ni)=0.86%,w(Co)=0.028%~0.033%。15號—17號礦體呈層狀、似層狀分布,為鎳鈷礦體。礦體控制延長160m,延深240m,厚6.81~7.58m,礦體埋深10~150m,礦體平均品位w(Ni)=0.48%,w(Co)=0.26%。礦體整體上窄下寬,厚度、品位變化較大。18號—22號礦體為鎳鈷礦體,見礦厚度為1~9.46m,礦體埋深10~190m,礦體平均品位w(Ni)=0.37%~0.55%,w(Co)=0.015%~0.026%。

        礦石礦物主要為硅酸鎳、硫化鎳、黃鐵礦等。礦石主要為致密塊狀結(jié)構(gòu),層狀(似層狀)、細脈浸染狀、浸染狀構(gòu)造。

        3.2 克布—小南山礦帶

        克布—小南山礦帶處于狼山—白云鄂博臺緣坳陷,主要發(fā)育以富銅、鎳為主,伴生Pt,Pd元素的銅-鎳(PGE)礦床。礦床規(guī)模較小,礦體主要呈透鏡狀、脈狀、扁豆狀、樹枝狀或似層狀,走向近EW向,各巖體間的傾角差異較大。含礦巖體主要由輝長巖和輝長閃長巖構(gòu)成,礦石中w(Cu)=0.14%~3.55%,w(Ni)=0.1%~1.43%,w(Pt,Pd)=0.3×10-6~2.46×10-6。礦石金屬礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦、紫硫鎳鐵礦、磁黃鐵礦、輝銅礦,鉑族礦物有砷鉑礦、硫鉑鈀礦、碲鈀礦等,含少量斑銅礦、輝砷鈷鎳礦、銻針鎳礦、方黃銅礦;脈石礦物主要為方解石、白云石、長石、石英和碳酸鹽礦物。礦石結(jié)構(gòu)主要為交代結(jié)構(gòu)、他形粒狀結(jié)構(gòu)、假象交代結(jié)構(gòu)和殘晶結(jié)構(gòu),次為包裹結(jié)構(gòu)和似海綿隕鐵結(jié)構(gòu),粒狀結(jié)構(gòu)和似海綿隕鐵結(jié)構(gòu)反映熔離礦石的特點;礦石構(gòu)造以浸染狀為主,次為斑點狀、網(wǎng)脈狀、塊狀和角礫狀構(gòu)造。巖石蝕變主要發(fā)育次閃石化、陽起石化、綠泥石化、綠簾石化、絹云母化。賦礦巖體有克布、黃花灘和小南山,其中以小南山礦床較為典型。

        圖2 達布遜鎳礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.2 Geological map of Dabuxun Ni ore area

        小南山礦區(qū)(圖3)出露地層主要為白云鄂博群哈拉霍圪特組,次為侏羅系和新生界。哈拉霍圪特組巖性較單一,下部以石英砂巖為主,夾薄層灰?guī)r、泥灰?guī)r;上部以泥灰?guī)r為主,夾鈣質(zhì)石英砂巖。侏羅系主要為礫巖、泥巖、碳質(zhì)頁巖及薄煤層。侵入巖主要為輝長巖、石英閃長玢巖、花崗閃長斑巖等,其中輝長巖是本區(qū)銅-鎳(PGE)礦床的成礦巖體。

        區(qū)內(nèi)由5個不規(guī)則的脈狀巖體組成,其中Ⅰ號和Ⅳ號巖體沿NE向主干斷裂侵入,Ⅱ,Ⅲ,Ⅴ號巖體沿NW向次一級斷裂侵入,并由南向北作雁行式平行排列,Ⅴ號巖體未出露。礦體賦存于脈巖體底盤及外接觸帶圍巖中,礦體受脈巖體控制,其產(chǎn)狀與脈巖體產(chǎn)狀基本一致。主要銅、鎳、鉑礦體賦存于Ⅱ號脈巖體的底盤及外接觸帶圍巖中,Ⅲ號脈巖體底盤及外接觸帶中亦有少量工業(yè)礦體。礦體形態(tài)極不規(guī)則,沿走向或傾向均有分支、復合、膨脹、收斂等現(xiàn)象。礦體由2種成因類型組成:一種是巖漿熔離型礦體,賦存于輝長巖底盤內(nèi),形成輝長巖型銅鎳礦體,呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出,地表出露長200m,最寬處18m,局部有分支、膨縮現(xiàn)象。傾向225°~240°,傾角55°~80°,傾角由東向西逐漸變緩。礦體具側(cè)伏特點,側(cè)伏方向300°,側(cè)伏角38°~50°。礦體氧化帶的深度為28~38m,個別可達50m,礦石以浸染狀、斑點狀構(gòu)造為主。另一種是熱液交代型(巖漿深部熔離-貫入型)礦體,主要賦存于輝長巖體下盤泥灰?guī)r中,形成泥灰?guī)r型銅鎳礦體[8],礦體產(chǎn)狀與接觸帶基本一致或稍有交角,礦體出露長50m,斷續(xù)延伸達300m,厚2~14m,礦石以網(wǎng)脈狀構(gòu)造為主。

        礦石自然類型為氧化銅鎳礦石、硫化銅鎳礦石,工業(yè)類型為輝長巖型銅鎳礦石、泥灰?guī)r型銅鎳礦石。含礦巖體有用組分平均w(Cu)=0.46%,最高達17.03%;平均w(Ni)=0.64%,最高9.21%;平均w(Co)=0.02%,最高0.23%;平均 w(Pt)=0.44×10-6;平均w(Pd)=0.44×10-6。伴生有益組分w(Os)=0.04×10-6;w(Ir)=0.03×10-6;w(Rh)=0.02×10-6;w(Ru)=0.04×10-6;w(Au)=0.4×10-6。

        圖3 小南山銅-鎳(PGE)礦床地質(zhì)圖及勘探線剖面圖(據(jù)文獻[8])Fig.3 Geological and cross-section maps of Xiaonanshan Cu-Ni(PGE)sulfide deposit

        4 成礦特征討論

        該鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖帶北距索倫山蛇綠巖帶僅約100km,而索倫山縫合帶被認為是華北板塊與西伯利亞板塊最后碰撞縫合的位置[26-28]。研究區(qū)的賦礦巖體成巖成礦時代為314~269Ma,與索倫山蛇綠巖帶為同一成巖成礦期[3,6-7,22-23],均屬晚華力西期產(chǎn)物。而古亞洲洋板塊向華北板塊北緣俯沖的時間為300~270Ma[24-25],與巖體成巖成礦年齡大致 吻 合。 趙 磊[23-24]、古 艷 春[17]、羅 紅 玲[6]及 王倩[4]等認為,區(qū)內(nèi)巖體主要形成于二疊紀早期的島弧或活動大陸邊緣環(huán)境,可能為古亞洲洋板塊向華北板塊北緣俯沖消減過程中再循環(huán)下地殼組分對巖石圈地幔的改造,使其發(fā)生部分熔融形成巖漿,巖漿底侵上升形成巖體[4-6,17,23-24]。

        該鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖體在橫向上橫跨2個構(gòu)造單元:寶音圖巖漿弧和狼山—白云鄂博臺緣坳陷。不同構(gòu)造單元內(nèi)巖體富集形成不同礦產(chǎn)類型礦床:鎳礦床和銅-鎳(PGE)礦床。結(jié)合巖體所處構(gòu)造單元及形成時代初步認為,區(qū)內(nèi)不同構(gòu)造單元內(nèi)巖體富集不同成礦元素的原因,可能是古亞洲洋板塊向華北板塊北緣俯沖,巖石圈地幔部分熔融的巖漿在不同構(gòu)造單元底侵上升,經(jīng)過不同的介質(zhì)和圍巖,導致不同構(gòu)造單元內(nèi)巖體成礦特征呈現(xiàn)明顯的差異。

        5 結(jié)論

        (1)內(nèi)蒙古中部出露的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖體形成的原因可能與古亞洲洋板塊向華北板塊北緣俯沖消減有關(guān),巖漿沿不同構(gòu)造單元底侵上升,形成2個成礦亞帶:額布圖—特頗格日圖礦帶和克布—小南山礦帶。

        (2)額布圖—特頗格日圖礦帶產(chǎn)于寶音圖巖漿弧,主要發(fā)育以富鎳為主、伴生鈷的鎳礦床,w(Ni)=0.37%~4.37%,w(Co)=0.009 8%~0.26%;含礦巖性主要為橄欖巖、輝橄巖和輝長巖,礦石礦物主要為鎳黃鐵礦、紫硫鎳鐵礦、黃鐵礦等。

        (3)克布—小南山礦帶:構(gòu)造單元為狼山—白云鄂博臺緣坳陷,主要發(fā)育以富銅、鎳為主,伴生Pt,Pd等鉑族元素的銅-鎳(PGE)礦床,w(Cu)=0.14%~3.55%,w(Ni)=0.1%~1.43%,w(Pt-Pd)=0.3×10-6~2.46×10-6。含礦巖性主要為輝長巖和輝長閃長巖,礦石礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦、紫硫鎳鐵礦、磁黃鐵礦、輝銅礦等。

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