內(nèi)蒙古查干哈達(dá)廟銅礦床成因探討及找礦標(biāo)志

［關(guān)鍵詞］查干哈達(dá)廟銅礦床；地質(zhì)特征；礦床成因；找礦標(biāo)志

內(nèi)蒙古查干哈達(dá)廟銅礦床位于包頭市下轄的達(dá)茂旗百靈廟北97 km處，行政區(qū)劃隸屬達(dá)茂旗白音塔拉蘇木。大地構(gòu)造位置處于古生代對(duì)接帶內(nèi)的溫根其烏蘭—索倫山俯沖增生楔。該構(gòu)造帶內(nèi)構(gòu)造混雜，十分發(fā)育，組成該混雜巖帶的巖石較復(fù)雜，為不同巖性、不同構(gòu)造特征的巖塊組成的帶狀混雜堆積體，主要由異地巖塊、原地巖塊和基質(zhì)三部分組成。它是古蒙古洋板塊由北向南運(yùn)移，并伴隨大規(guī)模的逆掩推覆作用從混雜體外部推擠而來(lái)，亦是華北陸塊北側(cè)板塊消減俯沖過(guò)程中殘留下來(lái)的古洋殼的一部分。該帶內(nèi)先后發(fā)現(xiàn)克克齊、哈日陶勒蓋、查干哈達(dá)廟銅多金屬礦床（點(diǎn)）[1，2]，近幾年新發(fā)現(xiàn)烏珠新烏蘇鉛鋅礦床，找礦有所突破，但已發(fā)現(xiàn)的礦床規(guī)模為小型或以下。查干哈達(dá)廟銅礦床以銅為主，伴生金、鉛鋅、硫，存在條紋、條帶狀含銅黃鐵礦礦石，詳查報(bào)告提交查明礦產(chǎn)資源（ Ⅶ號(hào)共7個(gè)礦體，1078～991 m賦礦標(biāo)高）：122b+333類(lèi)銅Ⅰ礦～石量8.67萬(wàn)噸，銅金屬量2218噸（銅平均品位2.55%）[3，4]。本文在此基礎(chǔ)上，結(jié)合野外典型礦床剖析成果，分別對(duì)礦床成礦地質(zhì)條件、礦體特征、礦床成因類(lèi)型系統(tǒng)研究，同時(shí)總結(jié)了找礦標(biāo)志，為在區(qū)域上尋找晚古生代塊狀硫化物型富銅礦床提供明確方向。

1. 礦區(qū)地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造較為發(fā)育，以哲斯敖包復(fù)向斜規(guī)模最大，由一系列小的背斜、向斜組成，向斜軸向近東西走向。在向斜、背斜的軸部斷裂構(gòu)造發(fā)育，包括深大斷裂和一般斷裂構(gòu)造，二者走向以北西、北東向?yàn)橹鳎灿械纳畲髷嗔褭M切褶皺。區(qū)域性深大斷裂構(gòu)造受基底構(gòu)造控制，次級(jí)斷裂構(gòu)造是深大斷裂活動(dòng)的產(chǎn)物，而且控制了區(qū)域內(nèi)巖漿的侵入與噴發(fā)活動(dòng)[5]（圖1）。

區(qū)域上出露石炭系中統(tǒng)本巴圖組青灰色板巖、含粉砂質(zhì)板巖夾長(zhǎng)石石英砂巖、粉砂巖、長(zhǎng)石砂巖、變泥巖、灰?guī)r等；石炭系上統(tǒng)阿木山組砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖、石英砂巖夾板巖及少量凝灰?guī)r、灰?guī)r透鏡體；二疊系下統(tǒng)大石寨組層凝灰?guī)r、變泥巖夾砂巖、鈣質(zhì)板巖、粗面巖及灰?guī)r；二疊系下統(tǒng)包特格組砂礫巖、火山質(zhì)礫巖夾凝灰?guī)r、英安巖及灰?guī)r[5]。查干哈達(dá)廟銅礦區(qū)出露的地層為本巴圖組。

區(qū)內(nèi)巖漿侵入活動(dòng)以華力西晚期的第一次巖漿侵入活動(dòng)為主，形成的侵入巖體為超基性-中性巖，巖性主要有橄欖巖、蛇紋巖和輝長(zhǎng)巖。基性巖體以閃長(zhǎng)巖為主，在深大斷裂及其兩側(cè)形成規(guī)模較大的巖體[5]。區(qū)內(nèi)脈巖總體走向有北東和北西向，與區(qū)域上北東和北西向深斷裂走向基本一致。

2. 礦床地質(zhì)特征

該礦床共圈出7個(gè)銅礦（化）體。Ⅰ～Ⅶ號(hào)礦（化）體有一定規(guī)模，礦體形態(tài)呈層狀、似層狀、大透鏡狀，傾向和傾角均與地層一致，顯示出與地層整合產(chǎn)出特征[6] ，Cu6礦體規(guī)模最大，為該礦床的主礦體（圖2）。

礦體總體呈北東走向，控長(zhǎng)10 ～ 60 m，均厚1 ～ 2.5 m，傾向延伸10 ～ 40 m，銅品位2% ～ 2.94%。

原生礦石礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦，局部黃鐵礦含量達(dá)60%，黃銅礦含量達(dá)25% ；次為斑銅礦、輝銅礦、閃鋅礦、方鉛礦。成礦元素主要為Cu、Au、Pb、Zn[6]。脈石礦物主要為絹云母、石英、螢石、重晶石及碳酸鹽。

礦石組構(gòu)：閃鋅礦、黃銅礦、方鉛礦等其他硫化物以他形粒狀結(jié)構(gòu)為主，黃鐵礦以自形、半自形粒狀結(jié)構(gòu)為主。礦物生成順序?yàn)椋狐S鐵礦→閃鋅礦→黃銅礦→方沿礦。礦石構(gòu)造：礦石具有浸染狀、塊狀構(gòu)造、條帶狀、紋層狀、稠密浸染狀構(gòu)造及層狀構(gòu)造[6]。自形—半自形粗粒黃鐵礦與自形～半自形細(xì)粒黃鐵礦平行分布，形成韻律層，表現(xiàn)出條帶及層紋構(gòu)造特征。黃銅礦及閃鋅礦呈他形粒狀，黃鐵礦呈砂糖狀，三者呈近似平行的條帶分布，構(gòu)成層狀、條帶狀及層紋狀構(gòu)造。

礦區(qū)圍巖蝕變強(qiáng)烈，蝕變類(lèi)型較多，主要有高嶺土化、硅化和褐鐵礦化，褐鐵礦化、硅化與銅多金屬礦化關(guān)系密切。銅礦體及頂、底板附近蝕變主要表現(xiàn)為硅化、磁黃鐵礦化、黃鐵礦化，兩側(cè)主要表現(xiàn)為高嶺土化、綠泥石化。

3. 成巖成礦時(shí)代

本次測(cè)年樣品采集于礦井一中段（海拔990 m標(biāo)高）賦礦圍巖的紫紅色紋層狀、塊狀火山凝灰?guī)r。通過(guò)開(kāi)展LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 測(cè)試，獲得成巖年齡為277.4±3.8 Ma，為早二疊世。

查干哈達(dá)廟銅礦床的含礦巖系存在一定爭(zhēng)議，比如王守光等[6]認(rèn)為礦區(qū)流紋質(zhì)凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)板巖屬于石炭系本巴圖組，而胡格吉樂(lè)吐等[5]則指出賦礦圍巖為下二疊統(tǒng)大石寨組火山噴發(fā)-沉積巖系。本次通過(guò)直接測(cè)定礦化帶內(nèi)賦礦圍巖的形成年齡，確定其形成時(shí)代為早二疊世，滿都拉地區(qū)該期基性火山巖全巖Rb-Sr等時(shí)線和單顆粒鋯石U-Pb年齡分別為291±7 Ma和285±11 Ma。區(qū)域上本巴圖期火山巖同位素年齡具火山巖鋯石U-Pb（LA-ICP-MS）年齡介于262.3～312.9±1.7 Ma，主體位于280～312 Ma之間，相當(dāng)于晚石炭世-早二疊世[7]，結(jié)合其巖石組合特征，進(jìn)一步確定礦區(qū)圍巖地層應(yīng)為石炭-二疊系本巴圖組。

本巴圖期火山作用以早期擠壓環(huán)境島弧火山作用為主，形成鈣堿性基性-中性-酸性鈣堿性火山巖為主的島弧火山巖組合，晚期大量科馬提質(zhì)玄武巖（或稱玄武質(zhì)科馬提巖）與砂板巖伴生的火山-沉積特征，為弧后擴(kuò)張型鐵鎂質(zhì)-超鐵鎂質(zhì)火山作用的產(chǎn)物[7]。

綜合以上信息，查干哈達(dá)廟銅礦應(yīng)為早二疊世產(chǎn)于俯沖背景下的弧前或弧間盆地火山成因礦床。

4. 礦床成因探討

查干哈達(dá)廟銅礦成因存在一定爭(zhēng)議，大致分為兩種觀點(diǎn)，分別為VMS成因和巖漿熱液成因。本次通過(guò)對(duì)礦床進(jìn)行系統(tǒng)研究，進(jìn)一步明確了該礦床屬于VMS型礦床的一些重要特征和標(biāo)志：該區(qū)域存在大量的凝灰?guī)r，有紫紅色的凝灰?guī)r，也有表面發(fā)生綠泥石化，硅化，以及綠簾石化這種蝕變的凝灰?guī)r。礦石中礦石礦物主要為黃銅礦、黃鐵礦，次為輝銅礦、斑銅礦、方鉛礦、閃鋅礦。礦石中以自形、半自形粒狀、他形粒狀結(jié)構(gòu)為主。礦石具有塊狀、條帶狀、紋層狀等構(gòu)造。凝灰?guī)r（圖3C）也看到較寬的石英脈（圖3A）以及呈細(xì)脈狀的石英脈（圖3B）。地表氧化礦帶也可以觀察到這種膠狀黃鐵礦（如圖3D）。礦區(qū)內(nèi)所見(jiàn)脈巖類(lèi)型較多，以鉀長(zhǎng)花崗斑巖脈為主，其次有石英脈、閃長(zhǎng)巖脈、花崗細(xì)晶巖脈。礦體賦存于北東向壓性斷裂，礦區(qū)內(nèi)可見(jiàn)北東向被北西向斷裂切斷并錯(cuò)開(kāi)，說(shuō)明其成礦較早。礦體圍巖為蝕變凝灰?guī)r，圍巖與礦體界線清晰，礦體無(wú)夾石。

礦物顯微組構(gòu)特征主要包括：（1）自形晶粒狀結(jié)構(gòu)：礦石中黃鐵礦（Py）以晶面完好的立方體出現(xiàn)（圖4A）；（2）他形晶粒狀結(jié)構(gòu)：在礦石中有黃銅礦（Cp）和磁黃鐵礦（Pyr）等，顆粒晶體不完整，并以不規(guī)則狀分布（圖4B）；（3）斑狀結(jié)構(gòu)：早期形成的黃鐵礦（Py）的粗大晶體分布于黃銅礦（Cp）組成的基質(zhì)中（圖4C）；（4）細(xì)粒層狀黃鐵礦（Py）（圖4D）。

礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，包括深大斷裂和一般斷裂構(gòu)造，二者走向均以NW、NE向?yàn)橹鳌６鳱E向的一系列深大斷裂控制了區(qū)域內(nèi)巖漿的侵入與噴發(fā)活動(dòng)，主要礦體的展布也與地層走向基本一致。但礦區(qū)一系列NE向的斷裂構(gòu)造與NW向斷裂交匯的部位，礦體明顯變厚、品位有升高的趨勢(shì)。另外，礦區(qū)明顯受到后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，地層發(fā)展順層片理化和初糜棱巖化，礦體展布、礦石組構(gòu)以及圍巖蝕變都顯示出明顯的構(gòu)造與熱液疊加改造的特征（圖5）。

綜上認(rèn)為查干哈達(dá)廟銅礦主要為VMS成因，同時(shí)存在后期疊加改造的特征。

5. 找礦標(biāo)志

通過(guò)本次研究，建立了晚古生代海相火山熱液型銅多金屬成礦系統(tǒng)找礦標(biāo)志，總結(jié)找礦標(biāo)志如下：

成礦環(huán)境：白乃廟-錫林郭勒Fe-Cu-Mo-Pb-Zn-Mn-Cr-Au-Ge-煤-天然堿芒硝成礦帶索倫山-查干哈達(dá)廟Cr-Cu成礦亞帶；

構(gòu)造背景：主要為俯沖帶的弧前或弧間環(huán)境。所涉區(qū)域主要為索倫-滿都拉-二道井一帶；

賦礦地層：晚古生代海相火山-沉積地層；

控礦侵入巖：區(qū)域上分布較多的基性-超基性巖塊，二疊紀(jì)細(xì)粒閃長(zhǎng)巖；

控礦構(gòu)造：近東西向深大斷裂構(gòu)造為重要的控巖控礦構(gòu)造，NW、NE向次級(jí)斷裂構(gòu)造，為導(dǎo)礦容礦構(gòu)造；

礦物組合：黃銅礦和黃鐵礦，次為閃鋅礦、方鉛礦、斑銅礦、輝銅礦等；

礦物結(jié)構(gòu)：黃銅礦、閃鋅礦和方鉛礦等，其他硫化物則以他形粒狀結(jié)構(gòu)為主，黃鐵礦以半自形、自形粒狀結(jié)構(gòu)為主；

礦石構(gòu)造：礦石具有條帶狀、塊狀、紋層狀構(gòu)造；

蝕變條件：硅化、褐鐵礦化、高嶺土化；

地球物理特征：①重力特征：銅礦位于局部重力低邊部，銅礦西南為近NE向展布兩個(gè)相鄰的高、低布格重力異常，形態(tài)大致為長(zhǎng)橢圓形，在剩余重力上，位于正異常邊部；②地磁特征：1：5萬(wàn)航磁顯示該區(qū)為低緩負(fù)磁場(chǎng)，南部正磁異常，極值400 nT，形態(tài)近圓形；

地球化學(xué)特征：元素組合為Cu、W、Sb、Au、Mo等，其中Au、Cu元素異常。化探異常展布方向與地層走向基本一致。

6. 結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)查干哈達(dá)廟銅礦成礦地質(zhì)背景及成礦時(shí)代探討，認(rèn)為該礦床屬于早二疊世產(chǎn)于俯沖背景下的弧前或弧間盆地火山成因礦床。

（2）對(duì)礦床成因進(jìn)行系統(tǒng)分析，認(rèn)為查干哈達(dá)廟銅礦床屬于VMS成因，同時(shí)存在后期疊加改造的特征。

（3）在建立晚古生代海相火山熱液型銅多金屬成礦系統(tǒng)的基礎(chǔ)上總結(jié)了找礦標(biāo)志，賦礦地層為晚古生代海相火山-沉積地層，控礦侵入巖為二疊紀(jì)細(xì)粒閃長(zhǎng)巖，近東西向深大斷裂構(gòu)造為重要的控巖控礦構(gòu)造，NW、NE向次級(jí)斷裂構(gòu)造，為導(dǎo)礦容礦構(gòu)造，發(fā)育硅化、褐鐵礦化、高嶺土化蝕變礦化特征。