北山地區(qū)古生代大地構(gòu)造相基本特征與成礦

馬繼琛

摘要：區(qū)內(nèi)地層出露齊全，火山巖廣布，巖漿巖發(fā)育，構(gòu)造復(fù)雜，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，多年的地質(zhì)工作已在該區(qū)發(fā)現(xiàn)眾多黑色、有色、稀有、貴金屬及非金屬礦產(chǎn)地，成礦多樣性是與該區(qū)長期、多階段、多旋回地質(zhì)構(gòu)造運動有關(guān)的。盡管近二十年北山內(nèi)蒙古地區(qū)地質(zhì)找礦工作取得一定進展，但卻造成目前該區(qū)礦產(chǎn)呈“滿天星星，不見月亮”的狀態(tài)，與地質(zhì)投入極不相稱，與東天山或北山甘肅地區(qū)也不相稱，究其原因，作者認為對大地構(gòu)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(chǔ)，探討北山地區(qū)古生代大地構(gòu)造相基本特征與成礦，以期起到拋磚引玉作用。

關(guān)鍵詞：北山；構(gòu)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(jīng)歷了大陸裂解→多島洋→溝-弧-盆體系→碰撞增生→構(gòu)造遷移→多旋回造山的演化歷程[1]。多樣的構(gòu)造背景，復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造變動和巖漿活動，使該區(qū)具有較優(yōu)越的成礦地質(zhì)構(gòu)造條件，多年的地質(zhì)工作已在該區(qū)發(fā)現(xiàn)眾多黑色、有色、稀有、貴金屬及非金屬礦產(chǎn)地。本文以前人研究成果為基礎(chǔ)，系統(tǒng)概略地闡述北山古生代大地構(gòu)造相基本特征以及與之相關(guān)的成礦作用。

1.構(gòu)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(gòu)造單元界線；3.國界；4.省界；5.推測斷裂帶

2.各單元構(gòu)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(fā)現(xiàn)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(nèi)，曾發(fā)現(xiàn)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(huán)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(huán)境，相關(guān)的淺成斑巖體（英安斑巖）產(chǎn)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(zhì)特征和巖石地球化學(xué)認為，該礦床是加里東期構(gòu)造—巖漿活動的產(chǎn)物，成礦熱液與殼源巖漿結(jié)晶分異作用有關(guān)[6]。另外，該地區(qū)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(nèi)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(zhì)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(fēng)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(fā)現(xiàn)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(guān)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(guān)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(fā)生碰撞，陸殼縮短和構(gòu)造增厚導(dǎo)致被動陸緣前寒武紀蓋層重熔形成含鎢過鋁質(zhì)巖漿。

2.4雅滿蘇—紅石山—黑鷹山晚古生代陸內(nèi)裂谷帶

帶內(nèi)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(qū)大量有關(guān)石炭紀火山巖的研究表明，其形成于裂谷環(huán)境。石炭紀火山—沉積巖系中，分布有甘肅狼娃山鐵礦床、內(nèi)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(xué)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(chǎn)物，成礦（巖）物質(zhì)主要來自以幔源物質(zhì)為主的殼-?；煸磶r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?xùn)|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(guān)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(chǎn)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?！t柳園—白山堂晚古生代陸內(nèi)裂谷帶

帶內(nèi)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(nèi)基性侵入體產(chǎn)有磁海鐵礦床，與淺成中酸性斑巖體有關(guān)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(guān)的鉀長花崗巖SIMS鋯石U-Pb年齡（280.8±3.0）Ma[7]，早于聶風(fēng)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(qū)在石炭—二疊紀處于地幔柱活動控制區(qū)，非前述晚古生代裂谷區(qū)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(guān)礦床（點），如2條石炭紀—二疊紀裂谷帶之間的新疆段產(chǎn)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(chǎn)有黑山銅鎳礦床、怪石山銅鎳礦點，內(nèi)蒙古段產(chǎn)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(nèi)蒙古地區(qū)開展的礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)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(nèi)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(guān)的鉻鐵礦和與火山巖有關(guān)的塊狀硫化物銅礦均有發(fā)現(xiàn)，在白云山和洗腸井地區(qū)均發(fā)現(xiàn)巖漿型豆莢狀鉻鐵礦點，賦存于變質(zhì)變形鎂質(zhì)超基性巖中。另發(fā)現(xiàn)一系列與之相關(guān)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(guān)地勘單位評價與之相關(guān)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(fā)現(xiàn)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(jīng)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(zhì)構(gòu)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(xué)研究揭示蛇綠巖帶代表了古大洋閉合的板塊縫合帶。

3.結(jié)論

北山地區(qū)古生代可劃分為四個構(gòu)造階段，并形成相應(yīng)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?！紊詈３练e建造有關(guān)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(guān)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(guān)的鎢錫鉬稀有金屬礦床系列；石炭—二疊紀為陸內(nèi)裂谷階段，形成與火山噴流沉積有關(guān)的鐵銅鈷金礦床系列，與巖漿活動有關(guān)的斑巖型銅鉬金礦床系列、與基性—超基性巖有關(guān)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(zhì)研究所.1995.甘肅北山地區(qū)海相火山巖及其與銅多金屬礦成礦關(guān)系研究