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四子王旗区域成矿规律分析及成矿带的划分

时间:2024-04-24

杨小锋 赵彦博 郭利红

摘要:本文根据四子王旗境内已知地质矿产资料,依据成矿理论对成矿地质条件进行分析,进而为了表达矿床的时空分布规律,更有效的寻找区内矿产资源,将四子王旗境域内由北—南划分出了五个成矿带,供地方政府科学规划区内矿产资源开发做参考。

关键词:四子王旗;地层;岩浆岩;构造;成矿规律;成矿带

四子王旗位于内蒙古高原阴山山脉之大青山北坡及内蒙古中北部草原区,总体地势特征为南东高北西低,中南部为中低山区,北部为草原区。海拔高度一般在1000m~2000m。南东部较高,最高海拔2193m,属中低山区,基岩裸露。区内多为较平坦而广阔的草原,新生界松散堆积物广泛分布;水系不发育,多为季节性河流,最大的河流为南西侧的沙拉木伦河,由大庙(红格尔苏木)流向白音敖包变为潜流而终止。北西部平坦草原中较大的季节性诺尔有呼和诺尔和查干诺尔,但因连年干旱少雨,诺尔多已干涸。

1. 区域地质背景

1.1 大地构造位置

四子王旗位于华北古陆北缘中部,濒临华北古陆北缘至海西地槽带南缘,华北古陆边缘具裂陷、隆起相间的构造环境,由南向北为:Ⅰ. 大青山陆内隆起区;Ⅱ. 渣尔泰山陆内隆起区;Ⅲ. 狼山陆缘隆起区;Ⅳ. 白云鄂博陆缘裂陷区;Ⅴ. 白乃庙—白银都西隆起裂谷;Ⅵ. 温都尔庙—爱力格庙裂谷。四子王旗跨越Ⅲ. 狼山陆缘隆起区、Ⅳ. 白云鄂博陆缘裂陷区、Ⅴ. 白乃庙—白银都西隆起裂谷及Ⅵ. 温都尔庙—爱力格庙裂谷等四个构造区(见图1)。

1.2 地层

四子王旗面积较大,跨越多个构造区,南北两段地层分区不同。大约以北纬42°为界,北段地层属华北地层大区内蒙古草原(赤峰—哈尔滨)地层区锡林浩特—磐石地层分区,出露中元古界温都尔庙群桑达来呼都格组、哈尔哈达组、中元古界白云鄂博群哈拉霍格特组、白音宝拉格组。新元古界白乃庙组(原白乃庙群一段)。志留系中上统徐尼乌苏组、志留系顶统西别河组、上石炭统本巴图组、下二叠统三面井组、寿山沟组、中二叠统大石寨组、哲斯组。南段地层分区属晋冀鲁豫地层区阴山地层分区大青山地层小区,出露地层主要有:中太古界乌拉山岩群;新太古界色爾腾山岩群;古元古界马家店岩群;中新元古界白云鄂博群及渣尔泰山群;震旦系什那干组;石炭系栓马桩组;二叠系大红山组、脑包沟及老窝铺组。

Ⅲ—狼山陆缘隆起区:该区大部分地段是加里东及华力西期花岗岩侵位,构成内蒙古高原的主体,被新生界广泛覆盖,古元古界色尔腾山群深变质岩系零星残留,有铁矿、金矿等产出。

Ⅳ—白云鄂博陆缘裂陷区:主要为中元古代裂陷,碎屑夹碳酸盐火山岩及喷流沉积,具陆坡裂谷特征,多金属矿化,矿产丰富。

Ⅴ—白乃庙—白银都西隆起裂谷:古元古界色尔腾山群深变质岩系断续分布,大部分被新生界覆盖,发育基性火山岩,有铜矿、金矿等产出。

Ⅵ—温都尔庙—爱力格庙裂谷:以基性火山岩系为主,大部分被新生界覆盖。

中新生代为滨太平洋地层大兴安岭—燕山地层分区中的博克图—二连浩特地层小区,出露上侏罗统满克头鄂博组、下白垩统白音花组、上白垩统二连组、古新统脑木根组、中始新统阿山头组和伊尔丁曼哈组、上始新统沙拉木伦组、下渐新统乌兰戈楚组、上渐新统呼尔井组、新近系上新统宝格达乌拉组、第四系。

北段:中元古代温都尔庙群为一套海相中基性火山岩—海相碎屑岩建造,中元古界白云鄂博群为一套碳酸盐岩碎屑岩建造,白乃庙组为中基性火山碎屑岩及熔岩,徐尼乌苏组为一套海相复理石建造,西别河组为一套海相磨拉石建造,本巴图组、三面井组为浅海相碳酸盐岩—中酸性火山碎屑岩—硬砂岩建造,满克头鄂博组为陆相中酸性火山—沉积岩系,白音花组、二连组为山前凹地或山间盆地形成的内陆湖沼沉积,古近系、新近系为一套内陆湖相沉积,主要为一套红层。第四系由河湖相松散砂砾石层,泥和冲洪积物出露,局部为风成黄土。

南段:区内古老的结晶基底由中太古界乌拉山岩群、新太古界色尔腾山岩群构成,为中—高级变质的火山—碎屑岩建造。古元古界马家店岩群、中新元古界白云鄂博群及渣尔泰山群是工作区准沉积盖层,为一套浅海碎屑岩—碳酸盐岩建造。震旦系什那干组为浅海相碎屑岩—碳酸盐岩建造。石炭系拴马桩组为一套陆相含煤碎屑岩建造。二叠系下统大红山组为火山—碎屑岩建造,中统脑包沟组及下统老窝铺组为陆源碎屑岩建造。侏罗系中下统五当沟组为含煤碎屑岩建造、上统大青山组及白音高老组红色碎屑岩。白垩系在工作区广布、出露于盆地之中,地表基岩露头零星,为一套陆源碎屑岩建造及火山岩建造;古近系渐新统为湖相沉积,新近系中新统汉诺坝组为一套陆相基性火山岩建造,上新统宝格达乌拉组为一套陆源碎屑岩建造;第四系由松散堆积物组成。

1.3 岩浆岩

四子王旗面积较大,跨越多个构造区,南北两段岩浆活动有一定差异。大约以北纬42°为界,分南北两个不同的岩浆岩出露区:

北区(北纬42°以北)。位于华北板块北缘及华北板块北缘陆缘增生代,贺根山—苏尼特左旗—索伦缝合带从区内经过。兴蒙造山带是显生宙以来最重要的陆壳增生区,其造山作用较微弱但存在波及面广且持续时间较长的构造—岩浆活动。特殊的大地构造环境造成本区岩浆活动独具特色,使得不同造山阶段、不同构造环境有不同类型、不同特征的岩浆岩出露。区内侵入岩不甚发育,空间上,大致以小白林地—大庙—白音希勒构造界线为界,划分为二个岩浆岩带,此线以北为华北板块北缘陆缘增生带,岩浆活动集中在晚古生代晚期和早中生代,即二叠纪—三叠纪,此时西伯利亚板块与华北板块碰撞缝合,形成了活动陆缘火山岩(大石寨组)和大量的同碰撞花岗岩,在晚侏罗世有陆相裂隙式喷发的满克头鄂博组;此线以南为华北板块北缘,最早的岩浆活动为青白口系白乃庙组玄武安山岩,为中晚元古代的岛弧活动;该带岩浆岩活动也集中在中晚二叠纪,表现为大庙、斜力查布同碰撞似斑状花岗闪长岩。

南区(北纬42°以南)岩浆活动强烈,侵入岩分布广泛。侵入岩空间上总体呈带状展布,时间上呈跳跃式延续,从太古宙到白垩纪均有出露,显示明显的旋回性和多期次性。中太古代以大规模片麻杂岩发育为标志,包括南西部明星沟片麻状石英闪长岩,和南东部东灯笼素片麻状钾长花岗岩;新太古代以小规模的片麻状石英闪长岩和大规模的中酸性花岗岩侵入为标志。古元古代以岩浆活动规模较小,发育较小规模的闪长岩及花岗岩类;中元古代和新元古代以区内大规模的北西向辉绿岩墙侵入为代表,它标志着在伸展构造机制下,中、新元古代陆壳两次重要裂解事件;古生代岩浆活动集中在晚期,随着西伯利亚板块与华北板块的最终碰撞缝合,北部发育了大规模的近东西向展布前碰撞—同碰撞—后碰撞的花岗质岩类;中生代燕山期岩浆活动频繁,构成了显生宙以来的主要岩浆活动期。以浅成—超浅成中酸性复式侵入体和相对应的侏罗纪、白垩纪火山岩地层及爆发角砾岩、脉岩为代表;新生代喜马拉雅期以新近纪汉诺坝组玄武岩为标志。

总之,侵入岩的产出明显受区域构造的控制,使得区内侵入岩具有多成因性。在不同区域大地构造背景下,可以形成不同类型的岩浆岩,形成了截然不同的岩浆岩景观。

1.4 地质构造

四子王旗位于华北古陆北缘中部,濒临华北古陆北缘至海西地槽带南缘,所处的大地构造部位横跨两种性质完全不同的二级构造单元。以大庙—小乌兰花村—格少山深大断裂为界,南为华北地块,北为华北地块北缘古生代增生带。华北板块北缘增生带位于华北板块与西伯利亚板块之间,属古亚洲洋构造域,古生代具完整的沟、弧、盆体系的多岛洋构造环境。其经历了多期构造演化,于古生代末增生于华北板块北缘的,自中生代开始与华北板块共同经历印支期以来的各期次构造运动。四子王旗构造单元具明显的时空转换特点,华北板块北缘古生代地体划分为三个次级构造单元,自北向南分别为白乃庙早古生代陆缘增生代、补力太晚古生代微陆块和脑木更晚古生代微陆块,不同的构造单元各具不同的构造特点。自中生代起,亚洲洋闭合统一为欧亚板块。

1.5 矿产

四子王旗经历了多旋回的沉积作用、岩浆活动、变质作用、构造变动,造就了比较丰富的矿产资源。现已探明的矿种有40 余种,其中铜、金、铁、石膏、萤石、天青石等矿种储量大、品位高,具有较高的开发价值。四子王旗内共发现91处矿床或矿(化)点。初步统计, 旗内大型矿床两处,为白乃庙铜矿及那令敖包萤石矿;中型矿床两处:为白乃庙金矿及白彦敖包萤石矿;小型矿床11处,其中煤矿2处、铁矿2处、铜镍矿3处、铅锌矿1处、钨矿1处、天青石矿1处、石榴石矿1处;矿点及矿化点97处。值得一提的是铜镍矿中含铂和钯,应引起重视。

四子王旗最有开发远景价值的资源为铜、金、铁金属矿产及萤石、石膏非金属矿产和煤矿,最具利用价值和潜在经济效益的矿产地是白乃庙大型铜(钼)矿床、白乃庙中型金矿床、那令敖包萤石矿床。

2. 区域成矿规律分析

2.1 矿产空间分布格局

四子王旗众多矿产在空间上具有成群成带集中分布的特点。

2.1.1 地域空间分布格局

(1)大致以白音敖包—巴音图格木一线以北, 集中分布铁、锰、萤石等矿产;

(2)大致以白音敖包—巴音图格木一线以南,红格尔—萨如勒庙—塔拉呼都格一线以北, 集中分布石膏、天青石、芒硝等蒸发盐类矿产及煤矿;

(3)红格尔—萨如勒庙—塔拉呼都格一线以南,是铜、金、铁等重要矿产集中分布区。

2.1.2 不同构造空间矿产分布格局

(1)旗境的北部晚古生代陆缘增生带集中分布铁、锰、萤石等矿产;

(2)旗境中西部中新生代断陷盆地集中分布石膏、天青石、芒硝等蒸发盐类矿产及煤矿;

(3)东南部早古生代成矿阶段:主要矿产类型有:与中酸性火山—侵入岩有关的白乃庙热液型铜钼矿、蚀变岩型金矿和裂隙充填型萤石矿产。晚古生代成矿阶段:以海相基性火山—沉积作用有关的温都尔庙式铁矿床,主要受元古代温都尔庙群一定层位控制的沉积变质铁矿。

(4)南部边缘太古代老地层区沉积变质铁矿、石棉、金矿。

2.2 控矿地质因素

2.2.1 地层控矿

外生矿产直接受控于地层条件,其它很多矿种,矿床的形成也与地层有一定的关系。地质学和矿床学的发展,新的成矿理论的出现,特别是“层控理论”认为变质矿床和一些内生矿床的形成与地层有直接或间接的因果关系。因此地层条件是研究区域成矿地质条件中重要的条件。

不同的矿种,矿床分布与地层关系密切。如元古代温都尔庙群是区内重要的铁含矿岩系。石榴石、绢云石英片岩、绿片岩为主夹石英岩、含铁石英岩。是区内重要的铁矿源层。如芒和特铁矿床、都力好来铁矿床等。中元古代白乃庙群的铜钼矿床等,都是在地层岩石形成的同时,成矿物质大量富集而形成的。新生界古近系下渐新统乌兰戈楚组(E3wl)灰绿色、红褐色泥岩控制了天青石、石膏等矿种。如阿木古郎牧场石膏矿点、乌兰希热天青石矿点等。

2.2.2 构造对成矿的控制因素

区域成矿作用是区域地质构造演化的结果,因此地质构造是控制成矿诸因素中最重要的因素。矿床的形成过程中,成矿流体的运移和成矿物质的沉淀,定位以及其形成后的保存条件,与构造息息相关,它对成矿的控制作用表现在以下方面:

(1)不同的大地构造控制不同的矿产

内蒙古境内可分为前寒武纪构造域、古亚洲构造域和滨太平洋构造域,后者叠加在前两者之上。

前寒武纪构造域主要是中新元古代巨型裂陷带,中新元古代由于太古宙、古元古代基底的拉张裂陷发育巨型裂陷海槽,其内因受同生断裂控制形成喷流沉积铁、铅、锌、铜、硫、稀土矿床,以及与沉积岩相关的浸染型金矿床。

前寒武纪构造域常因受古亚洲洋的俯冲闭合的影响而引起构造岩浆活化作用,所以形成与此相关的金、铜、镍、铂成矿作用。

古亚洲构造域的成矿与古亚洲洋的演化过程密切相关。早古生代亚洲洋的俯冲过程中形成与中奥陶世岛弧型与岛弧型基性火山岩相关的铜、金矿床。古生代泥盆纪形成的洋壳中,形成与超镁铁性质岩相关的铬铁矿矿床,与洋壳基性火山岩相关的铜、金矿床。晚古生代洋于晚泥盆世早期闭合,陆陆碰撞造山,形成与华力西中、晚期花岗岩相关的矽卡岩型铁、锌、铅、铜矿床。在乌力吉—锡林浩特成矿带中形成与晚石炭世海相火山岩密切伴生的铜金矿床。中二叠世发育的火山岩及正常沉积岩富含铜、铅、锌等成矿元素而成为这些元素的矿源层。

滨太平洋构造域是叠加在前述两个构造域上的构造域,其構造活动强度表现为东强西弱,构造岩浆带的展布为北东至北北东,其成矿作用亦反映为东强西弱,所以形成了举世瞩目的北北东向大兴安岭铜、铅、锌、金、银、锡、钼成矿带。

(2)成矿构造环境的控制作用

不同的成矿构造环境,产生不同的矿产,在早古生代白乃庙增生带,东西向大型逆冲推覆构造和东西大断裂控制了白乃庙岛弧岩浆岩带中铜金成矿带。北部西伯利亚板块南缘控制了元古代温都尔庙变质岩系,主要矿点有芒和特铁矿、都力好来铁矿等。

a、早古生代造山带成矿构造环境

早古生代,板块体制发育,在古亚洲洋盆成生发育、消亡的过程中,在不同的构造环境内发生不同的成矿作用。洋盆形成拉张环境中,由于地幔物质上涌,形成与洋壳相关的岩浆熔离—贯入型铬铁矿床,在沟—弧—盆环境内形成与海相基—中酸性火山—侵入岩活动相关的硫铁(铜)矿床、铁矿床、铁锌矿床及铜多金属矿床。碰撞造山构造环境下,由于中酸性岩浆侵入,形成斑岩型、接触交代型、热液型等类型的铁、铁钼、钼、铜、铅锌、铍、锰、钨、金、水晶、萤石等矿床,如白乃庙斑岩型铜矿点。

本区稳定大陆边缘浅海陆盆型成矿构造环境,多形成与热液蚀变、构造接触变质等有关的金、锰等多金属矿产。例如布鲁台东特斯格热液交代及充填型铜锰矿点。

b、中新生代盆地构造环境

进入中新生代,矿床由于受基底东西向构造和北东—北北东向构造联合控制而呈“东西向成行,北东—北北东向成带”分布特点。在稳定的大陆高原区主要形成与蒸发岩相有关的石膏、芒硝等矿床。首先在继承性断陷盆地成矿构造环境下,以水平地层为主,发育古近系河湖相红色碎屑岩建造,形成与沉积蒸发作用有关的石膏、天青石等外生沉积矿床,如阿木古郎牧场石膏矿点、乌兰希热天青石矿点等。

本区白乃庙二叠世推覆构造不仅严格控制了晚古生代铜、锰等多金属成矿带中的主要金属矿产的规模、形态、产状,而且也是寻找铜、锰等多金属矿产的主要标志。

(3)岩浆控矿

本区岩浆控矿主要表现在以下几个方面:

a、火山岩浆成分的不同而形成不同的矿床:中元古代温都尔庙群中的铁矿床是与基性火山岩浆喷发作用相关。如忙和特铁矿、都力好来铁矿。白乃庙铜矿床是与中元古代海相中基性—中酸性火山—侵入岩浆活动有关。

b、岩浆成分对成矿的控制作用:大量研究资料证明,不同成分的岩浆具有不同的成矿专属性,旗境内的金矿则主要受控于黑云花岗岩、花岗闪长岩、二长花岗岩等。中二叠世花岗闪长岩活动与铜矿和金矿关系密切,如白乃庙金矿。

c、岩体一方面对成矿提供成矿流体和成矿物质,另一方面提供热动力而加速水岩反应,从围岩中萃取、活化成矿物质,提高成矿流体中成矿元素的浓度而有利成矿物质的沉淀,富集而形成工业矿体。

3. 成矿带的划分

3.1 成矿带的划分

为了表达矿床的时空分布规律,更有效地寻找区内矿产将旗境域内由北—南划分出以下五个成矿带:脑木根元古代、古生代铁锰金萤石等金属成矿带;乌兰希热中新生代煤炭及盐类成矿带;白音希勒—白乃庙早古生代铜铁金萤石等多金属成矿带;④元古代铁金成矿带;⑤太古代—燕山期金银铁铜锌石棉成矿带。见图2。

3.2 各成矿带特征

3.2.1脑木根元古代、古生代铁锰金萤石多金属成矿带(1)

该成矿带分布范围相当于内蒙古区域上划分的乌力吉—锡林浩特元古代、华力西期铜、铁、铬、金、萤石成矿带。在旗境北部出露,是区内有一定经济远景价值的铁、锰、金、萤石成矿远景区。铁矿主要受元古代温都尔庙变质岩系中的含铁层控制,为沉积变质型兼后期热液富集的铁矿床。锰、金、萤石与地层、岩浆、构造共同作用有关,是旗境内不可忽视的成矿带。

3.2.2乌兰希热中新生代煤炭及盐类成矿带

该成矿带呈北东向带状展布。为中新生代断陷新区内有形成大型煤田(或油田)及大型天青石、石膏矿床条件。

3.2.3白音希勒—白乃庙元古代铜—华力西期铜铁金萤石多金属成矿带

该成矿带是旗境最具有经济远景价值的成矿带。区内出露地层由老至新主要有中元古界蓟县系—新元古界青白口系白云鄂博群哈拉霍圪特组、白音宝拉格组、新元古界青白口系白乃庙组、古生界志留系中上统徐尼乌苏组、志留系顶统西别河组,下二叠统三面井组,上新统宝格达乌拉组,第四系全新统覆于各地层单元之上。

主要岩浆岩有:中二叠世似斑状花岗闪长岩(P2γδ)、中三叠世花岗岩(T2γ)、新元古代变基性火山岩(Qnb)钙碱性系列的玄武岩—玄武安山岩。当闪长岩侵入西别河组砂岩及生物碎屑灰岩时,在其捕虏体中有矽卡岩化,生成白钨矿、铜矿。

本区大地构造位置上属于早古生代陆缘增生带。受南北向挤压应力的影响,区内构造形迹主要表现为一系列近东西向的断裂、褶皱及北东、北西向的平移断层。主要控矿构造有白乃庙逆冲推覆构造系统、忽少山—夏哈断层等构造。

成矿条件较好,是最有经济价值的铜、金、镍、银及铂、钯等多金属及贵金属成矿带。

在成矿带东北边的白乃庙铜矿是我国大中型铜矿,西延至工作区内,被白乃庙逆冲推覆构造所盖,通过高精度磁测,逆冲推覆构造下盘的磁性异常很高,上盘磁性很弱。磁性高的下盘与白乃庙铜矿的异常差不多。逆冲推覆构造下盘及北侧草原地带为铜金成矿远景区。

3.2.4元古代铁金成矿带

该成矿带属于华北地台北缘元古代、华力西期金、铁、稀土、锡成矿带。

3.2.5太古代—燕山期金银铁铜锌石棉成矿带

该成矿带属于乌拉山—集宁—阜新太古代、燕山期金、银、铁、铜、锌、石墨、白云母成矿带。位于华北地台北缘,紧邻大庙—小兰花村—格少山深大断裂,区内地层复杂,岩浆活动多期、多种,构造发育,具备形成沉积变质、接触交代、岩浆—构造热液矿床条件,是重要铁、金等等多金属矿成矿带。

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