大興安嶺中南段殼幔結構特征及對礦床的控制作用

馬 光，宮 麗，王 春，丁東業

(1.河南理工大學資源環境學院，河南焦作 454000;2.山東理工大學資源與環境工程學院，山東淄博 255049)

大興安嶺成礦帶是中國重要成礦帶之一，其深部構造對區域成礦的制約是尚待探索的重大課題。運用地球物理異常特征結合殼幔結構特點，來尋求深部隱伏礦床的成礦規律，進而進行成礦預測，是多年來地質工作者亟需解決的問題。本研究區處于古生代古亞洲構造-成礦域與中生代環太平洋構造-成礦域疊加地段［1-4］，成礦作用多期疊加、復合，成礦地質條件優越［5-6］，成礦強度大，礦床(點)均明顯受區域構造-巖漿帶控制［7-9］，構造活動頻繁，巖漿作用強烈，形成成群成帶展布的物探［10-16］、化探異常［13，17］，具備形成中、大型礦床的地質地球化學背景和條件［18］。所形成礦床在空間上成群成帶分布，其中不乏白音諾爾鉛鋅銀礦、浩布高銅鉛鋅礦［19］、大井銅銀錫鉛鋅礦［20］、黃崗梁鐵錫多金屬礦［21-22］、孟恩陶勒蓋銀礦等中型—大型有色金屬礦床［23-25］，是中國北方重要的有色金屬富集區，也是中國重要的有色金屬成礦帶之一［26-30］。本文運用重力和磁異常結合殼幔結構特征，探討了控制鐵(錫)鉛鋅多金屬礦床產出的地質因素，對研究該區礦床成礦規律和成礦預測具有重要的現實意義。

1 莫霍面特征

中國莫霍面等深度圖顯現，由研究區北西經過大興安嶺到南東呈北東—北北東方向展布的嫩江超殼斷裂之間，存在一個變化較大的重力梯度帶;表現在莫霍面等深度圖上，從北西到南東，地殼厚度從41 km陡減到36 km(見圖1);莫霍面等深度曲線也呈北北東向分布，說明在大興安嶺的深部存在一個規模宏大的幔坡，這一結論與布格重力異常特征和航磁異常特征所得出的結論相吻合。布格重力異常值與莫霍面起伏呈正相關關系(見圖2)，說明松遼盆地重力高異常與大興安嶺重力低異常主要是由高密度地幔的隆起和塌陷所致的。大興安嶺的重力梯度帶由幔坡所引起［10-12］，再次證明了莫霍面是地球介質在以均衡效應為背景的地質、物理、化學、力學等復合作用下的產物［30］。

圖1 中國莫霍面等深度圖(據陳毓川等，2007)Fig.1 Equal depth map of Moho in China

莫霍面等深線表明，大興安嶺主脊為一北東走向的幔拗，莫霍面深度為44～47 km，東部的嫩江斷裂為一北北東走向的幔隆，莫霍面深度為36 km。

2 地球物理特征

2.1 重力特征

大興安嶺中南段存在明顯的重力梯度帶，具有多處布格重力異常變化區域，異常等值線主要呈北東向帶狀分布，由數條北東向、北北東向和東西向的重力異常(區)帶或重力高與重力低相間出現的重力異常(區)帶組成①內蒙古地質礦產局，地質礦產部礦床地質研究所，長春地質學院，北京大學地質系.內蒙古東南部銅多金屬成礦地質條件及礦產預測，1992年。，真實地反映了黃崗梁—甘珠爾廟—烏蘭浩特深斷裂帶和嫩江深斷裂，以及近東西向西拉木倫斷裂都有的明顯特征。以嫩江斷裂為界，北西側和南東側的布格重力異常特征有明顯不同。南東側主要是方向多變的正異常;北西側主要是北北東向、北東向低值帶狀異常，并且從南東側向北西側布格重力異常值從±5×10-5m/s2驟降到 -80×10-5m/s2，形成一條北北東向的巨型重力梯度帶，反映了該斷裂構造帶和巖漿巖的分布特征(見圖3)。

圖2 大興安嶺重力梯度帶深部結構示意圖(據任景蘭，2002)Fig.2 Schematic diagram of deep structure in Da Hinggan Mountains gravity gradient belt

圖3 大興安嶺多金屬成礦帶中南段剩余重力異常平面圖① 內蒙古地礦局.赤峰北部(白音諾)地區錫、鉛、鋅多金屬成礦條件及隱伏礦床預測，1990。Fig.3 Plane figure of the residual gravity anomaly in the middle and southern section of polymetallic metallogenic belt of Da Hinggan Mountains

2.2 磁場特征

航磁異常源于測區地表和其下的巖石磁性差異，并受控于區域地質構造。不同的構造單元是由磁性不同的巖石所組成，重要的區域性斷裂帶不僅是磁性較高的侵入巖石而顯示出磁性異常帶，往往還是不同構造單元和磁場區的界限［2］。

研究區區域磁場特征表明，本區可分出自北向南5個異常特征不同的磁場區，反映了它們地下各種地質體的磁性特征(見圖4)。

圖4 大興安嶺東南部多金屬成礦帶航磁異常平面圖(上延10 km)(據張德全等，1991)Fig.4 Plane figure of aeromagnetic anomaly in southeast section of polymetallic metallogenic belt of Da Hinggan Mountains(upward continuation of 10 kilometers)

2.2.1 五叉溝正、負異常交替磁場區 該區位于楊樹溝林場—賀根山以北，正、負異常交替出現的磁場總體呈北東向分布，反映了區內廣泛分布的古生代地層和阿爾山、五叉溝等花崗巖體的磁場特征，與產出的矽卡巖型鐵鋅礦床(點)和熱液型銅、鉬礦床(點)，以及花崗巖和碳酸鹽巖的接觸帶相對應。

2.2.2 西烏珠穆沁旗—烏蘭浩特低值磁場區 該區位于楊樹溝林場—西哲里木—賀根山以南和黃崗梁—魯北以北地區，異常走向從研究區的南西到北東，由北東向轉為北北東向，與本區地質構造方向基本一致。異常特征是，在大面積平緩起伏的負磁場背景上，出現一些低值平緩異常和局部正異常及寬緩正異常帶。黃崗梁—烏蘭浩特銅鋅錫多金屬礦帶即沿該低值磁場區南側邊緣分布，礦床(點)均在負磁場背景中的低緩局部異常區上。

2.2.3 林西—陶海營子正磁異常區 該區位于黃崗梁—魯北以南，西拉木倫河以北地區，總體呈北東向分布，磁異常區比較復雜，是在波動正磁場的背景上疊加走向不一的局部異常，反映了該區復雜的構造-巖漿活動;與黃崗梁—甘珠爾廟斷裂帶的中酸性—酸性巖體侵入和形成諸多錫、鉛鋅、銅礦床相對應，礦床(點)大多產于正磁異常區與北西側負磁異常區交接帶的正磁場區一側。

2.2.4 烏蘭敖都正磁異常區 該區位于西拉木倫河以南，總體呈東西向分布，磁場特征為分布于正磁場背景中的正磁異常區，強度較大(ΔT＞200 nT)。

2.2.5 高力板正磁異常帶 該區異常帶呈北北東向展布，由一系列條帶狀異常和橢圓狀異常組成的高值磁異常帶組成，強度(＞50 nT)和寬度(10～20 km)都較大。異常帶在東西兩側磁場特征明顯不同，反映了嫩江深斷裂在該區所造成的磁異常的變化特征。同時，嫩江深斷裂也明顯控制了其西側的一系列銅多金屬礦床的分布。

航磁異常圖和不同方向照射陰影圖，都顯示出區內東西向與北東向斷裂構造的交匯處及其附近，往往有金屬礦床(點)分布。而且，大多數金屬礦床(點)均分布在正、負磁場交接帶的正磁場一側和負磁場背景中的局部正異常邊部。

在上延10 km的航磁異常圖(見圖4)上可以看出，這些金屬礦床(點)大多分布在負磁場區中或靠近負磁場區邊部的等值線扭曲處，距深斷裂帶較近。如鬧牛山、蓮花山、布敦化、香山等銅多金屬礦床距嫩江深斷裂較近，黃崗梁、白音諾、浩布高、好不沁達板等鉛鋅錫礦床距黃崗梁—甘珠爾廟—烏蘭浩特斷裂較近。

3 礦床的時空分布規律

在剩余重力異常平面圖上，多金屬成礦帶內的礦床，大多位于剩余重力異常的負異常內，比如黃崗梁、白音諾爾、浩布高、孟恩陶勒蓋等;少數位于正異常內，如大井子礦床等。礦床總體位于大興安嶺主峰地幔拗陷帶，受北東向構造-巖漿帶控制，礦床呈北東向帶狀出現(見圖3)。

布格重力異常等值線圖和航磁異常等值線圖反映了大興安嶺地區礦帶所處的位置，分別受到老地層和燕山期構造-巖漿帶的雙重控制，大興安嶺主礦帶就出現在物探異常反映出的北東向構造-巖漿帶內。東西向林西—天山銅多金屬成礦帶沿幔隆的北翼分布，北東向天山—突泉成礦帶沿幔隆的西翼分布，而北東向黃崗梁—甘珠爾廟—烏蘭浩特錫銅多金屬成礦帶介于大興安嶺幔拗和嫩江幔隆之間，局部重力異常扭曲部位往往是礦床或礦化集中區的產出部位。大多數礦床(點)都分布于東部的上地幔隆起區和西部的上地幔拗陷區，以及兩者之間的上地幔斜坡上，特別是在西部的地殼厚度陡變帶和上地幔拗陷區的斜坡上，以及斷隆的邊部(隆中拗位置)或斷陷帶的邊部(即拗中隆位置)，尤其是深部兩組構造線的交叉地段和深部構造線變化的部位，更有利于礦床(點)的形成(見圖5)。

圖5 礦床與莫霍面、構造的關系(據張良等，2009。有修改)Fig.5 Relations of deposits with Moho and structure

4 結論

1)大興安嶺中南段，在呈北東—北北東方向展布的嫩江超殼斷裂附近，存在一個明顯的重力梯度帶，從北西到南東，地殼厚度陡減5 km，昭示著地下深部存在一個規模宏大的幔坡。

2)布格重力異常值與莫霍面起伏的正相關關系表明，松遼盆地重力高異常與大興安嶺重力低異常主要由高密度地幔的隆起和塌陷所致，幔坡引起了大興安嶺重力梯度帶的形成。

3)幔隆-幔拗內斷裂構造和斷隆、斷陷旁側深大斷裂控制了含礦巖漿、熱液的運移，進而控制了該地區礦床(點)的分布，北東向構造-巖漿帶與東西向構造-巖漿帶的交匯部位，往往有礦床(點)出現。

4)在東部的上地幔隆起區和西部的拗陷區以及兩者之間的斜坡上，特別是地殼厚度陡變帶以及斷隆的邊部或斷陷帶的邊部，再加上深部兩組構造交叉地段和深部構造線變化的部位，是大興安嶺中南段絕大部分礦床產出的最有利部位。

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