北山地區古生代大地構造相基本特征與成礦

馬繼琛

摘要：區內地層出露齊全，火山巖廣布，巖漿巖發育，構造復雜，成礦地質條件優越，多年的地質工作已在該區發現眾多黑色、有色、稀有、貴金屬及非金屬礦產地，成礦多樣性是與該區長期、多階段、多旋回地質構造運動有關的。盡管近二十年北山內蒙古地區地質找礦工作取得一定進展，但卻造成目前該區礦產呈“滿天星星，不見月亮”的狀態，與地質投入極不相稱，與東天山或北山甘肅地區也不相稱，究其原因，作者認為對大地構造背景和成礦作用認識上還有欠缺，本文以大量前人研究成果為基礎，探討北山地區古生代大地構造相基本特征與成礦，以期起到拋磚引玉作用。

關鍵詞：北山；構造相；礦床系列；蛇綠巖套

北山造山帶的形成涉及多個微陸塊、島弧、洋殼和增生雜巖等在早古生代至早中生代長期的、多次的俯沖和碰撞拼貼作用，總體是經歷了大陸裂解→多島洋→溝-弧-盆體系→碰撞增生→構造遷移→多旋回造山的演化歷程[1]。多樣的構造背景，復雜的地質構造變動和巖漿活動，使該區具有較優越的成礦地質構造條件，多年的地質工作已在該區發現眾多黑色、有色、稀有、貴金屬及非金屬礦產地。本文以前人研究成果為基礎，系統概略地闡述北山古生代大地構造相基本特征以及與之相關的成礦作用。

1.構造單元劃分

本文采用楊合群等（2012）提出的劃分方案[2]，具體見表1，圖1。

1.縫合帶界線；2.構造單元界線；3.國界；4.省界；5.推測斷裂帶

2.各單元構造相特征與成礦

2.1大南湖—雀兒山—狐貍山早古生代活動邊緣帶

該帶主要分布泥盆紀、志留紀、奧陶紀火山—沉積巖系，且多具島弧火山巖特征。該帶西段發現了梅嶺、紅石、紅海、紅山等塊狀硫化物型礦床，毛啟貴等（2010）通過鋯石離子探針U-Pb同位素定年獲得紅海塊狀硫化物銅—鋅礦體上盤圍巖底部酸性火山巖的年齡為（416.3±5.9）Ma，為成礦時代上限年齡，K-Ar同位素定年獲得礦體下盤圍巖年齡為（424±7）Ma，反映了最晚一期成礦熱液活動時代[3]。該帶東延蒙古國境內，曾發現OyuTolgoi斑巖型銅金礦床，黑云母鉀硅酸鹽蝕變巖K-Ar法年齡值為（413±3）Ma[4]，礦石中輝鉬礦Re-Os年齡為（372±1.2）—（373±1.2）Ma[5]，形成于志留紀—泥盆紀島弧環境。

2.2公婆泉—東七一山早古生代活動邊緣帶

大量研究認為公婆泉—東七一山一帶的公婆泉組火山巖形成于島弧環境，相關的淺成斑巖體（英安斑巖）產有公婆泉銅礦床，全巖Rb-Sr等時線年齡為420.1Ma①。聶鳳軍等（2002）對東七一山螢石礦床進行了釤—釹同位素測定，獲得等時線年齡值（511±5）Ma，綜合礦床地質特征和巖石地球化學認為，該礦床是加里東期構造—巖漿活動的產物，成礦熱液與殼源巖漿結晶分異作用有關[6]。另外，該地區公婆泉組與后期侵入體之外接觸帶處形成矽卡巖型Fe、W、Sn、Mo礦化。

2.3白玉山—方山口—鷹嘴紅山早古生代被動邊緣帶

帶內分布的羅雅楚山組、西雙鷹山組、雙鷹山組等為紅柳河—牛圈子—洗腸井洋盆開裂前離散期的沉積建造。其中雙鷹山組由含炭硅質巖、泥碎屑巖、碳酸鹽巖組成，含磷釩鈾錳礦，典型礦床（點）有沙坡泉錳礦床、平臺山釩磷礦床、馬鬃山錳礦床、大水風化淋濾型錳鈷礦、麻黃溝西磷釩礦點等。

被動邊緣于泥盆紀碰撞造山時隆起，形成含鎢花崗巖帶，并已發現眾多鎢礦床，如國慶、鷹嘴紅山鎢礦，丁嘉鑫等（2015）獲得國慶鎢礦成礦相關的二長花崗巖及鉀長花崗巖SIMS鋯石U-Pb年齡分別為（422.0±1.5）Ma、（417.0±1.7）Ma[7]，李鵬等（2011）獲得LA- ICPMS鋯石U- Pb年齡為（439.1±8.0）Ma[8]，丁嘉鑫等（2015）獲得鷹嘴紅山鎢礦成礦相關鉀長花崗巖SIMS鋯石U-Pb年齡為（424.0±1.3）Ma[7]，早于楊合群等（2010）獲得的LA- ICPMS鋯石U- Pb年齡（373.8±1.6）—（398.9±2.9）Ma[9]。總之，晚古生代為北山鎢礦成礦高峰期。研究表明晚志留世月牙山—洗腸井洋消減完畢，花牛山島弧和公婆泉島弧發生碰撞，陸殼縮短和構造增厚導致被動陸緣前寒武紀蓋層重熔形成含鎢過鋁質巖漿。

2.4雅滿蘇—紅石山—黑鷹山晚古生代陸內裂谷帶

帶內出露的主要為大面積的石炭系和二疊系火山巖、沉積巖。該裂谷帶基底既有古生代邊緣火山巖，也有前寒武紀陸殼。東天山—北山地區大量有關石炭紀火山巖的研究表明，其形成于裂谷環境。石炭紀火山—沉積巖系中，分布有甘肅狼娃山鐵礦床、內蒙古黑鷹山鐵礦床、白梁東鐵鈷多金屬礦化。其中黑鷹山鐵礦體磷灰石Sm-Nd同位素定年獲得等時線年齡為（322.0±4.3）Ma，巖石地球化學研究表明富鐵礦床可能是富堿巖漿熱液流體噴溢或上侵定位的產物，成礦（巖）物質主要來自以幔源物質為主的殼-幔混源巖漿房[10]。額勒根烏蘭烏拉斑巖型鉬（銅）礦化體錸-鋨同位素定年，所獲得等時線年齡為（332.0±9.0）Ma[11]，與土屋-延東斑巖銅鉬礦床的年齡相近。在該帶西段分布著與花崗巖有關的小白石頭鎢鉬礦床、明錫山錫礦床和紅尖兵山鎢礦床和甜水井鎢礦點。楊合群（2012）U-Pb法測得紅尖兵山含鎢花崗巖年齡為（314.2±2.4）Ma[2]，丁嘉鑫等（2015）獲得紅尖兵山鎢礦成礦花崗巖SIMS鋯石U-Pb年齡（321.0±2.0）Ma[7]，江思宏等（2006）對含鎢云英巖中的白云母進行了40Ar-39Ar同位素測年，獲得的坪年齡為（216.6±1.6）Ma，等時線年齡為（215.2±2.8）Ma[12]，與前兩研究者相差較大。產有流沙山鉬金礦的花崗巖形成于二疊紀，花崗閃長巖2件角閃石樣品K-Ar同位素年齡分別為（262±4）Ma和（261±3）Ma，輝鉬礦Re-Os同位素等時線年齡為（260±10）Ma[15]。

2.5磁海—紅柳園—白山堂晚古生代陸內裂谷帶

帶內廣泛分布著石炭—二疊紀裂谷型火山—沉積巖，如方山口組、金塔組、雙堡塘組，此即被普遍認可的“北山裂谷”。帶內基性侵入體產有磁海鐵礦床，與淺成中酸性斑巖體有關的白山堂銅鉛礦床，其流紋斑巖、斜長花崗斑巖全巖Rb- Sr同位素等時線年齡分別為（333.9±7.88）Ma、（275.68±8.40）Ma①。另分布有白山東、古堡泉和玉山鎢礦床，丁嘉鑫等（2015）獲得玉山鎢礦成礦相關的鉀長花崗巖SIMS鋯石U-Pb年齡（280.8±3.0）Ma[7]，早于聶風軍等（2002）TIMS鋯石U-Pb年齡272Ma[14]，與張新虎（2008）報道的（285.0±5.0）Ma一致[15]。楊合群等（2010）獲得古堡泉成礦花崗巖Rb-Sr年齡為362.9Ma[9]。

本區在石炭—二疊紀處于地幔柱活動控制區，非前述晚古生代裂谷區也有裂谷型火山巖分布，同期基性—超級性巖亦廣布，并形成相關礦床（點），如2條石炭紀—二疊紀裂谷帶之間的新疆段產有尾亞—天宇—白石泉巖漿型釩鈦磁鐵礦與銅鎳礦帶，甘肅段產有黑山銅鎳礦床、怪石山銅鎳礦點，內蒙古段產有小紅山釩鈦磁鐵礦床、黑鷹山東釩鈦磁鐵礦化，另外近幾年在北山內蒙古地區開展的礦產地質調查發現，區內的閃長玢巖脈、輝綠玢巖脈普遍具弱釩鈦磁鐵礦化。

2.6紅柳河—牛圈子—洗腸井蛇綠巖套

蛇綠巖帶內由下而上依次出露輝長巖→基性火山巖→碧玉巖和碧玉條帶碳酸鹽巖→基性火山巖。與蛇綠巖套之超基性巖有關的鉻鐵礦和與火山巖有關的塊狀硫化物銅礦均有發現，在白云山和洗腸井地區均發現巖漿型豆莢狀鉻鐵礦點，賦存于變質變形鎂質超基性巖中。另發現一系列與之相關的銅礦點，如碧玉嶺銅礦點、麻黃溝鐵銅礦點、麻黃溝西鐵銅礦點。近幾年有關地勘單位評價與之相關的鎳鈷礦化，如白云山東鎳礦點、月牙山鎳礦點、洗腸井鎳礦點等，大量工作發現巖體全巖礦化，鎳品位在0.1—0.3%之間，且有相當部分的硅酸鎳，經濟價值不大。侯青葉（2012）對月牙山蛇綠巖套中斜長花崗巖的精細SHRIMP鋯石U-Pb年齡為（536±7）Ma，其形成于早寒武世晚期[16]，胡新茁等（2015）對月牙山蛇綠質構造混雜巖開展鋯石U-Pb同位素測年獲得年齡值530Ma[17]，巖石地球化學研究揭示蛇綠巖帶代表了古大洋閉合的板塊縫合帶。

3.結論

北山地區古生代可劃分為四個構造階段，并形成相應的礦床成礦系列，分別為：震旦紀—寒武紀為古陸裂解階段，形成與淺海—次深海沉積建造有關的磷釩鈾錳沉積礦床系列；奧陶紀為洋盆擴張階段，晚奧陶世—志留紀為板塊俯沖階段，形成與海相火山—沉積巖系有關的鐵銅金鈷鎳礦床系列；泥盆紀初為碰撞造山階段，形成與古陸殼活化重熔型花崗巖有關的鎢錫鉬稀有金屬礦床系列；石炭—二疊紀為陸內裂谷階段，形成與火山噴流沉積有關的鐵銅鈷金礦床系列，與巖漿活動有關的斑巖型銅鉬金礦床系列、與基性—超基性巖有關的巖漿型銅鎳礦及釩鈦磁鐵礦、稀有金屬礦床系列。

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①甘肅有色金屬地質研究所.1995.甘肅北山地區海相火山巖及其與銅多金屬礦成礦關系研究