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

黨智財(cái)，李俊建，宋雪龍，趙澤霖，付 超，唐文龍

（1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)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(lái)發(fā)現(xiàn)的多處礦床（點(diǎn)）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(chǔ)量的額布圖、達(dá)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?qǐng)D鎳、鈷礦點(diǎn)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(kāi)展得不甚深入，缺乏對(duì)鎂鐵質(zhì)－超鎂鐵質(zhì)巖帶內(nèi)礦床（點(diǎn)）地質(zhì)特征的系統(tǒng)研究與對(duì)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(duì)比該巖帶內(nèi)礦床（點(diǎn)）的地質(zhì)特征，并對(duì)其賦礦巖體成礦特征進(jìn)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(dòng)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(jìn)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(diǎn)）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(yùn)動(dòng)的影響，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，巖石變形、變質(zhì)作用多次疊加，褶皺形態(tài)復(fù)雜多樣，斷裂發(fā)育，導(dǎo)致深部地殼的重熔和強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)，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(dòng)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(dá)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(dòng)，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(fù)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(dá)布遜、特頗格日?qǐng)D、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(zhǎng)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(shí)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(gè)構(gòu)造單元（即寶音圖巖漿弧和狼山—白云鄂博臺(tái)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(duì)復(fù)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(duì)較大，出露面積約45km2。各巖體巖石類型主要為橄欖巖、輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖及角閃巖等，巖體地質(zhì)特征見(jiàn)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(duì)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(wú)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(jì)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?jǐn)?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?zé)o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?zé)o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?qǐng)D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(diǎn)）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(gè)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(diǎn)）分為2個(gè)成礦亞帶：額布圖—特頗格日?qǐng)D礦帶和克布—小南山礦帶（表2）。

3.1 額布圖—特頗格日?qǐng)D礦帶

額布圖—特頗格日?qǐng)D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(diǎn)）。礦床（點(diǎn)）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?fàn)罨虼闋?，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(zhǎng)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(xì)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(dá)布遜和特頗格日?qǐng)D，其中以達(dá)布遜鎳礦床較為典型。

達(dá)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(zhǎng)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(zhǎng)巖、糜棱巖化花崗巖、中細(xì)粒二長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)近EW向斷裂和超基性巖體有破壞作用。

達(dá)布遜礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)鎳礦（化）體18個(gè)，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(jiàn)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(jiàn)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(qiáng)，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(jì)測(cè)量漿料的黏度。

表2 區(qū)內(nèi)主要銅鎳硫化物礦床（點(diǎn)）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(hào)、2號(hào)礦體控制延長(zhǎng)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(hào)—17號(hào)礦體呈層狀、似層狀分布，為鎳鈷礦體。礦體控制延長(zhǎng)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(hào)—22號(hào)礦體為鎳鈷礦體，見(jiàn)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(xì)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(tái)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?fàn)?、?shù)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(zhǎng)巖和輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)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(zhǎng)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(diǎn)；礦石構(gòu)造以浸染狀為主，次為斑點(diǎn)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(yáng)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(dá)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(yè)巖及薄煤層。侵入巖主要為輝長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)玢巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖等，其中輝長(zhǎng)巖是本區(qū)銅－鎳（PGE）礦床的成礦巖體。

區(qū)內(nèi)由5個(gè)不規(guī)則的脈狀巖體組成，其中Ⅰ號(hào)和Ⅳ號(hào)巖體沿NE向主干斷裂侵入，Ⅱ，Ⅲ，Ⅴ號(hào)巖體沿NW向次一級(jí)斷裂侵入，并由南向北作雁行式平行排列，Ⅴ號(hào)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(hào)脈巖體的底盤及外接觸帶圍巖中，Ⅲ號(hào)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(fù)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(zhǎng)巖底盤內(nèi)，形成輝長(zhǎng)巖型銅鎳礦體，呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，地表出露長(zhǎng)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(diǎn)，側(cè)伏方向300°，側(cè)伏角38°～50°。礦體氧化帶的深度為28～38m，個(gè)別可達(dá)50m，礦石以浸染狀、斑點(diǎn)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(zhǎng)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(zhǎng)50m，斷續(xù)延伸達(dá)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(zhǎng)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(dá)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(xiàn)［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(rèn)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(shí)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(shí)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(rèn)為，區(qū)內(nèi)巖體主要形成于二疊紀(jì)早期的島弧或活動(dòng)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(guò)程中再循環(huán)下地殼組分對(duì)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(gè)構(gòu)造單元：寶音圖巖漿弧和狼山—白云鄂博臺(tái)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(shí)代初步認(rèn)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(guò)不同的介質(zhì)和圍巖，導(dǎo)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(gè)成礦亞帶：額布圖—特頗格日?qǐng)D礦帶和克布—小南山礦帶。

（2）額布圖—特頗格日?qǐng)D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(zhǎng)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(tái)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(zhǎng)巖和輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)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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