內蒙古及鄰區礦床成礦規律與成礦系列

  成礦系列是中國科學家在實踐中, 研究總結并提出的概念。它是研究區域成礦規律的一種學術思想, 主張用系統論、活動論的觀點, 研究在地質歷史發展的各階段、各特定地質構造環境中成礦作用的過程及形成的礦床組合自然體(陳毓川等, 2006)。

 

  成礦系列是對地球科學發展的重要貢獻, 在中國已經得到廣泛認同, 尤其為地勘隊伍在找礦勘查中熟悉并廣泛應用。但如何在國際上推廣成礦系列, 使其成為全球同行接受并運用的科學思維, 是擺在中國地質工作者和勘查同仁們面前的一道科學命題。

 

  經過30 多年的研究和實踐, 成礦系列已經成為一個層次多、功能龐大的體系。如何能夠突出大體系中的關鍵要素, 使國內外同行易于了解和運用, 是我們面臨的首要任務。實踐證明, 成礦系列的區域分布和演化規律研究必須與板塊構造的發展和演化密切結合, 只有從塊體之間相互作用研究入手, 才能從深層次了解成礦系列在區域上的分布規律以及不同成礦系列之間的關系, 建立區域成礦動力學模型, 這可能是成礦系列概念全球化的一個接口。此外, 還需在成礦系列學術思想的指引下, 科學地建立礦床模式。礦床式是否能夠成為大家都可以運用的普適性模型, 最重要的是簡明、具代表性和置于一定構造背景下。由此, 地質工作者可以在一定的構造環境, 運用所提出的礦床式有目的地發現和探明某種礦床或礦床組合。本文嘗試運用礦床成礦系列的學術思想, 探討內蒙古地區礦床成礦系列及其在地質歷史過程的分布規律。

 

  關于內蒙古礦床成礦系列, 邵和明等(2001)已經進行了詳細的研究, 以成礦區帶為單元, 劃分出32個成礦系列。如此詳細地劃分成礦系列, 提出每一成礦系列中的若干礦床式, 無疑對于每個成礦區帶中開展找礦勘查部署具有重要的指導意義。另一方面, 太多的名稱有礙于記憶和推廣應用, 更重要的是地質歷史演化具有洲際性和大區域性, 只有基于整體地球動力學過程, 才能更全面、更合理地劃分歸并礦床成礦系列。在一定大的背景下, 提出的礦床模型(或礦床式)才具普適性, 有利于指導開展找礦部署和勘查。

 

  成礦系列的劃分與大地構造演化歷史密切關聯, 在面積廣袤的內蒙古自治區涉及兩大構造單元,即南部的華北地塊北緣和北部的古亞洲造山帶(或天山-興蒙造山帶、中亞造山帶、泛阿爾泰造山帶)。

 

  位于西伯利亞地塊與華北地塊之間的古亞洲造山帶經歷了一個長期而復雜的演化過程, 多次俯沖、拼貼、碰撞和開合, 沿二連-賀根山-黑河殘留有泥盆紀的蛇綠巖套(邵積東等, 2006), 沿西拉木倫河和索倫山出現二疊紀蛇綠巖套(Li , 2006)。目前, 多數學者傾向于二連-賀根山蛇綠巖套可能代表著古亞洲洋主體的消亡, 因此, 在該帶以南屬于華北地塊及其增生帶, 以北為西伯利亞地塊及增生帶。在造山帶中還出現一系列不同地質時期的地體, 如額爾古納地塊、興安地塊、松遼地塊和旱山微陸塊。到目前為止, 古亞洲造山過程仍然在探討中(eng? r et al.,1993 ;Li , 2006 ;Xiao et al ., 2003 ;2008), 很多科學之謎有待于解開。通過野外調查和室內資料的閱讀, 基于多數學者對內蒙古及鄰區大地構造演化的初步認識, 結合礦產資源的時空分布特點, 本文劃分出11 個礦床成礦系列(圖1), 即:① 太古代鞍山式沉積變質型鐵礦成礦系列(包括中太古代和新太古代兩個系列);② 中元古代海底噴流型鉛鋅銅硫礦成礦系列;③ 中元古代白云鄂博稀土元素-鐵-鈮礦床成礦系列;④ 奧陶紀—志留紀島弧環境斑巖銅(金,鉬)礦成礦系列;⑤ 泥盆紀與蛇綠巖有關的鉻鐵礦礦床成礦系列;⑥ 晚二疊世—三疊紀與花崗巖有關的鉬金多金屬成礦系列;⑦ 三疊紀—中侏羅世斑巖銅礦床成礦系列;⑧ 得爾布干地區晚侏羅世—早白堊世與花崗巖有關的淺成低溫熱液型鉛鋅多金屬礦床成礦系列;⑨大興安嶺及鄰區晚侏羅世—早白堊世與花崗巖有關的鉛鋅錫鉬金多金屬礦床成礦系列;⑩新生代與湖相沉積-蒸發作用有關的鹽類礦床成礦系列。

 

  1  中太古代和新太古代鞍山式沉積變質型鐵礦成礦系列該成礦系列主要發育于華北地塊北緣內蒙地軸中部的包頭-集寧一帶, 是地球演化早期形成的一套鐵礦床, 具有硅質條帶與磁鐵礦條帶相間產出的特點, 通常稱為BIF(Banded Iron Fo rmation)型鐵礦。

 

  內蒙古沉積變質型鐵礦的賦礦圍巖為中太古界烏拉山群和新太古界色爾騰山群, 在以中太古界烏拉山群第三巖組為圍巖的BIF 型鐵礦, 包括壕賴溝、點力斯太、烏日圖和小壕賴等中小型鐵礦(梁寶俊等,2008);而以新太古界色爾騰山群東五分子組為圍巖的BIF 型鐵礦, 包括三合明、東五分子、書記溝、合教、高腰海和黑腦包等。盡管兩者在礦石組成和結構、構造方面都比較相似, 但其形成時間上有差別,烏拉山群形成于中太古代晚期, 而色爾騰山群為新太古代晚期。由此可以劃分為兩個成礦系列, 即中太古代沉積變質型鐵礦成礦系列和新太古代沉積變質型鐵礦成礦系列。事實上, 中太古代晚期(約2.8～ 2.9 Ga)是全球性形成BIF 型鐵礦的重要時期, 廣泛發育于西澳大利亞、西非、北美等地區。而中國華北地塊大多數BIF 型鐵礦的形成時期為2.5 ～ 2.6Ga 。正如張連昌等(2012)總結的, 這一大規模的BIF 型鐵礦成礦事件與大規模花崗巖形成有關, 也指示出一次重要的地殼增生事件。

 

  最近幾年, 已經完成了大量關于BIF 型或沉積變質型鐵礦形成機制的研究工作。業已查明內蒙地軸固陽綠巖帶產出多種火成巖, 自下而上典型巖石類型包括科馬提巖、玄武質科馬提巖、拉斑玄武巖、高鎂安山巖、富Nb 玄武巖。三合明、東五分子、書記溝、合教、高腰海、黑腦包、公益民和汗海子鐵礦等BIF 型鐵礦主要產于固陽綠巖帶中下部, 與科馬提巖等超基性巖有一定關系(陳亮, 2007 ;劉利等,2012)。色爾騰山群自下而上分為東五分子組、柳樹溝組和點力素泰組, BIF 型鐵礦主要集中分布在東五分子組中。東五分子組主要由灰綠色斜長角閃巖夾磁鐵石英巖、灰綠色綠簾斜長片巖夾長石石英片巖、鈉長陽起片巖, 頂部含橄欖透輝大理巖。原巖建造為基性火山巖、少量中酸性火山碎屑巖、沉積巖夾硅鐵建造。

 

  對于Fe 和Si 的物質來源問題, 目前有陸殼風化對海洋供給和海底火山噴發后熱液活動2 種主流的觀點, 但近年來, 越來越多的地球化學證據, 包括Eu異常、REE 異常和Nd 同位素特征等, 支持成礦物質主要來自深海熱液(Holland , 1973 ;Rao et al .,1995)。對含鐵流體運移、沉淀形成BIF 型大礦的機制主要有上升洋流和海底噴流2 種認識:① 上升洋流模式:深部富Fe2+的海水上涌到大陸邊緣淺海盆地和陸棚時, Fe2 +在缺氧水體與上部氧化層界面附近氧化成Fe3+ , 大量沉淀形成含鐵建造(Clout etal ., 2005);② 海底噴流模式:下伏巖漿房加熱新形成的鎂鐵質-超鎂鐵質洋殼, 海水對流循環從新生洋殼中淋濾出Fe 和Si 等元素, 在海底減壓排泄成礦,成礦流體的脈動式噴發導致形成條帶狀構造(Wanget al., 2009)。

 

  盡管全球大多數BIF 型鐵礦的形成環境為古島弧或凹陷槽, 但對于三合明等鐵礦的形成背景和機制, 陳亮(2007)和劉利等(2012)研究認為, 其可能形成于深部有地幔柱發育的島弧環境, 鎂鐵質新生洋殼形成后, 由下伏巖漿房加熱, 海水對流循環并從新生洋殼中淋濾出鐵和硅等元素, 然后在海底減壓排泄。

 

  2  中元古代海底噴流型鉛鋅銅硫礦成礦系列和中元古代白云鄂博稀土元素-鐵-鈮礦床成礦系列正如邵和明等(2001)總結指出, 中元古代沿大陸邊緣和內部發生裂解, 形成白云鄂博和渣爾泰山裂陷槽(或裂谷、坳拉谷), 其中堆積了復理石建造,同時出現火山活動。白云鄂博群尖山組玄武巖單顆粒鋯石U-Pb 年齡為(1728 ±5)Ma(王輯等, 1989),標志裂陷作用達到很高程度。1400 Ma 左右的抬升造成白云鄂博群尖山組與哈拉霍疙特組之間的沉積間斷以及渣爾泰山群增隆昌組與阿古魯溝組的風化殼。晉寧運動導致這兩個裂陷槽消亡, 并遭受綠片巖相區域變質作用。

 

  邵積東等(2011)認為, 接受巨厚沉積的白云鄂博群和渣爾泰山群屬于同期而不同環境的產物, 為截然不同的兩套建造, 并相應在其內發育了兩套截然不同的礦床組合, 構成了兩個礦床成礦系列。

 

  渣爾泰山裂陷槽發育一套海底噴流型鉛鋅銅硫礦床, 包括東升廟、炭窯口、甲生盤和霍各乞等。這些礦床具有明顯的“層控” 、“巖控”和“時控”特點(彭潤民等, 1999 ;2004), 是中國比較典型的SEDEX 型礦床(以沉積巖為容巖的海底噴流型礦床)。該套礦床賦存于中元古界渣爾泰山群(包括過去部分地段曾經命名的狼山群), 包括4 個組, 自下而上為書記溝組、增隆昌組、阿古魯溝組和劉鴻灣組。礦床的賦礦圍巖均為增隆昌組和阿古魯溝組(包括以往論著中所寫的狼山群第二巖組), 主要巖性為白云質大理巖、碳質千枚巖(碳質板巖)和二云母碳質千枚巖。

 

  在炭窯口和霍各乞礦區, 石英巖也是主要的賦礦圍巖之一。

 

  通過野外考察, 可以認為渣爾泰山裂陷槽中或狼山地區這套鉛鋅礦床與澳大利亞北昆士蘭芒特艾薩地區SEDEX 型鉛鋅礦比較類似, 都是以富含碳質的板巖及千枚巖為賦礦圍巖, 鉛鋅礦具有明顯的層狀和層控性。但是, 芒特艾薩地區鉛鋅礦成層性很好, 未經過明顯的后期改造;礦石礦物微細, 盡管礦石品位高達10 %～ 20 %, 肉眼難辨金屬礦物, 但比重明顯有別。與之相對比, 狼山地區的鉛鋅礦曾經歷過后期改造, 可見大量細微礦脈或礦層紋, 盡管與碳質千枚巖和碳質板巖的千枚理或板理基本一致, 但具有清楚的活化和重置特點, 甚至有細脈狀礦體產出, 這些更多顯示出后生交代和沉淀的信號。金屬礦物粒度也相應明顯變粗, 甚至有粗晶方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦和黃銅礦的出現。這種受到后期改造的特點, 類似于美國阿拉斯加紅狗超大型鉛鋅礦。因此, 對于美國紅狗鉛鋅礦的成因有SEDEX 型與MVT 型(密西西比河谷型)的激烈爭論(Leach etal ., 2001 ;David et al ., 2004)。此外, 對于霍各乞和炭窯口以石英巖為主巖的銅礦應引起關注, 這種層位穩定、連續性好、黃銅礦呈現出浸染狀特點的礦體, 很可能表明其為受變質的砂巖型銅礦。由于位于古陸邊緣坳拉谷, 在沉積期間發育砂巖銅礦是一種自然過程。但作為以沉積巖為容巖的鉛鋅礦床,很難形成海底噴流型銅礦。形成海底噴流型銅礦所具備的先決條件是面積大和厚度大的基性-中基性火山巖為容巖, 以保障在海底海水受熱進行對流循環時, 從圍巖中萃取銅等金屬元素。

 

  白云鄂博裂陷槽向西南與渣爾泰山裂陷槽相連, 其內賦存著白云鄂博REE-Fe-Nb 礦床, 盡管涂光熾(1998)將白云鄂博礦床稱之為獨生子, 但Hitzman等(1992)還是將其歸為氧化鐵-銅-金礦床(IOCG 型)大家庭中的成員之一。事實上, 在美國西部內華達州與加利福尼亞州之間的Sierra Nevada 山脈上Mountain Pass 稀土元素礦床與白云鄂博十分類似。

 

  白云鄂博礦區的賦礦圍巖由中-新元古代白云鄂博群石英巖、板巖和碳酸鹽巖組成, 礦體主要產在白云巖中, 礦區地質工程師認為是受層間斷裂的控制。碳酸鹽巖中含有大量稀土元素礦物, 并伴隨著氧化鐵, 構成主礦體。同時, 又由于海西期花崗巖侵位, 導致形成矽卡巖礦化及其富含稀土元素的礦脈。

 

  近年來, 大量測年獲得的基本規律表現為, 白云鄂博海相沉積白云巖為16 億年, 火成碳酸巖時代為13億年左右, 3 .5 億年可能與花崗巖侵位關系密切。

 

  對于白云鄂博礦床的成因, 認識較多, 爭議頗大, 主要可以歸結為:中元古代沉積成巖, 后期交代成礦(李毓英, 1959 ;Chao et al ., 1992);與碳酸巖漿侵位有關(周振玲等, 1980 ;劉鐵庚, 1985);幔源碳酸巖流體噴溢同生沉積及富稀土元素地幔對碳酸鹽巖的交代成礦(白鴿等, 1983 ;王輯等, 1987);深源熱鹵水與海水混合沉積(陳輝等, 1987);既有中元古代同生沉積成礦, 又有后期疊加交代(王中剛等, 1973)以及賦礦白云巖為一個大型微晶丘(章雨旭等, 1998)。

 

  近幾年, 通過進一步系統的成巖成礦年齡精測和物質來源探討, 白云鄂博礦床的成因基本趨于一致, 即中元古代與碳酸巖漿有關的含礦流體沿斷裂上涌,至白云鄂博群沿沉積白云巖層進行交代, 形成REEFe-Nb 礦層, 古生代由于大規模花崗巖漿侵位, 導致物質重置, 原來層狀礦體的成礦物質被活化和再次沿不同類型裂隙沉淀成礦(Yang et al ., 2009)。

 

  3  奧陶紀—志留紀島弧環境斑巖銅

 

  (金-鉬)礦成礦系列自從新元古代(約820 ～ 540 Ma)沿天山南緣-北山-狼山-白云鄂博-赤峰一線, 華北古陸和塔里木古陸與其以北的古陸群逐漸分離, 隨之古亞洲洋經過多次擴張、俯沖、拼貼和碰撞, 直至古生代末逐漸關閉(邵和明等, 2001 ;邵積東等;2011 ;邵積東, 2012 ;Li , 2006 ;李錦軼, 2009 ;李錦軼等, 2013)。至于大洋關閉時間, 中國絕大多數學者認為北山或包頭以西于石炭紀末關閉, 東部西拉木倫河一帶于二疊紀末關閉(Li , 2006 ;李錦軼等, 2006 ;2013 ;張拴宏等,2010 ;韓寶福等, 2006 ;高俊等, 2006 ;毛景文等,2002a ;2002b ;2005 ;王京彬等, 2006)。但也有不同的看法, 主張為三疊紀末閉合(肖文交等, 2006 ;Xiaoet al ., 2008)。盡管邵積東(2012)強調, 賀根山蛇綠巖帶(380 ～ 360 Ma)為西伯利亞地塊與華北地塊的對接縫合帶, 但也不排除沿西拉木倫在晚二疊世閉合———代表古亞洲洋的最終消亡。目前已探明的礦產資源顯示, 位于紅格爾-伊爾施-多寶山加里東-華力西早期島弧(亦稱造山帶)中的奧陶紀—志留紀斑巖銅-鉬-金礦構成古生代第一個成礦系列。

 

  這一礦床成礦系列主要包括位于黑龍江省境內的多寶山-銅山斑巖銅鉬礦床和內蒙古白乃廟斑巖銅金礦床。這些礦床的賦礦圍巖分別為中奧陶統海相中性火山-沉積巖類, 由安山巖、凝灰巖、凝灰熔巖、凝灰角礫巖、凝灰質砂巖、粉砂巖和凝灰質砂礫巖等組成(趙一鳴等, 1997)和早-中奧陶世包爾漢圖群火山巖-次火山巖(邵積東, 2012)。礦床中輝鉬礦的Re-Os 同位素測年表明其成礦時代分別為486 ～482 Ma(Liu et al ., 2012)和(445.0 ±3.4)Ma(Li WB et al ., 2012), 前者與成礦有關的花崗閃長斑巖的年齡為(477.2 ±4.0)Ma(Zeng et al ., 2013a), 后者與成礦有關的花崗閃長巖的年齡為(445 ±6)Ma(LiW B et al ., 2012)。由于成礦后的強烈造山作用, 該系列礦床均表現出并非通常看到的斑巖礦床呈圓形或橢圓形的特點, 而是呈拉長狀, 像白乃廟整體擠壓成條狀, 甚至呈似層狀。但是, 野外可以看到礦體仍然具有細脈浸染狀的特點, 中心為鉀長石化和外部發育廣泛的石英絹云母化, 這些正是受變質的斑巖銅礦的基本特點。

 

  對于該系列礦床的形成環境, 富含親地幔銅和金元素的白乃廟斑巖銅金礦床本身就明顯反映出成礦物質主要來自地殼很薄或缺少地殼的大洋島弧。

 

  盡管多寶山和銅山是斑巖銅鉬礦床, 其輝鉬礦不是低Re 含量的地殼源區, 而是高度富集Re 和Os , 同樣表現出地幔來源為大洋島弧環境之特點。因此,筆者推測在奧陶紀—志留紀古亞洲洋演化期間, 由于板片俯沖于紅格爾-伊爾施-多寶山島弧, 形成一套斑巖銅金鉬礦床成礦系列。

 

  4  泥盆紀與蛇綠巖有關的鉻鐵礦礦床

 

  成礦系列對于二連-賀根山-黑河與溫都爾廟-西拉木倫,哪一條是西伯利亞地塊與華北地塊的分界線, 目前尚在爭論之中, 但野外可見沿二連-賀根山出現了600 多公里長的蛇綠巖帶(肖序常等, 1991 ;徐志剛等, 1995 ;邵濟安等, 1996)。該蛇綠巖帶尚缺乏精確的測年資料, 邵積東(2012)總結前人測定年齡的大致范圍為380 ～ 360 Ma ;邵和明等(2001)總結前人獲得的K-Ar 年齡為430 ～ 346 Ma , 平均385 Ma ;包志偉等(1994)開展蛇綠巖的全巖Sm-Nd 等時線測年, 獲得(403 ±37)Ma 的數據。這些數據均表明其為泥盆紀的產物。

 

  鉻是中國的緊缺資源, 除了西藏羅布莎和祁連山大道爾吉, 二連-賀根山是中國第三條受到關注的鉻鐵礦成礦帶。二連-賀根山鉻鐵礦與蛇綠巖關系密切, 鮑佩聲等(1999)厘定其為富鋁型, 形成于地殼厚度較薄的擴張環境中, 諸如洋中脊、弧后盆地或邊緣海;白文吉等(1995)則認為屬于邊緣海-島弧環境。由此, 可能給出一個信號, 二連-賀根山蛇綠巖帶盡管出露的長度和面積都比較大, 但很可能屬于SSZ 型(俯沖帶型), 但也不排除MORB 型(洋中脊型)。

 

  二連-賀根山地區, 尚未發現規模較大的鉻鐵礦礦床, 主要為中小型, 包括賀根山地區的赫格敖拉。

 

  總體來講, 含礦巖體屬于分異強的純橄巖-斜輝橄欖巖-橄長巖-輝長巖型巖體組合, 鉻鐵礦礦體產在基性程度較高的巖相中, 如赫格敖拉鉻鐵礦礦體就產在斜輝輝橄巖巖相帶內斷續相連的純橄巖異離體中。

 

  金屬礦物以鉻尖晶石為主, 有少量磁鐵礦、黃鐵礦和黃銅礦。脈石礦物為蛇紋石、鎂綠泥石。礦石多呈浸染狀、條帶狀, 很少呈塊狀。

 

  5  晚二疊世—三疊紀與花崗巖有關的鉬金多金屬成礦系列古亞洲洋從西向東逐漸關閉, 新疆乃至中亞地區在石炭紀晚期閉合, 而西拉木倫地區在晚二疊世閉合(Li , 2006 ;李錦軼等, 2013)。Xiao 等(2003 ;2008)認為, 古亞洲洋整體于三疊紀閉合。在西拉木倫河以南地區, 劉建峰等(2013)不僅識別出泥盆紀富堿侵入巖, 晚石炭世和二疊紀中期弧巖漿巖, 還發現了與二疊紀晚期至三疊紀碰撞造山相關的巖漿巖。由此可見, 這一造山過程持續到三疊紀, 甚至早侏羅世。與此相對應, 石炭紀末期至三疊紀發育了古亞洲地區規模宏大的成礦事件, 中亞天山包括穆龍套巨型金礦在內的造山型金礦帶形成于300 ～ 260Ma(Yakubchuk et al., 2002 ;Goldfarb , 2013), 中國東天山不僅有造山型和淺成低溫熱液型金礦(如康古爾塔格和西灘)和矽卡巖型銅鉛鋅銀礦(如維權)(毛景文等, 2002a ;2002b ;2006 ;Mao et al ., 2005),還有與基性-超基性巖有關的銅鎳硫化物礦床(如黃山東、白石泉和喀拉通克), 其成礦時代為298 ～ 270Ma(毛景文等, 2006 ;Mao et al., 2008a ;Zhang etal ., 2008), 甚至還有矽卡巖型磁海鐵礦等, Huang等(2013)最近獲得硫化物Re-Os 年齡為(262.3 ±5.6)Ma 。除此之外, 個別礦床形成于三疊紀, 如白山斑巖鉬礦和新發現的東戈壁斑巖鉬礦, 其成礦時代約為(224.8 ±4.5)Ma(Zhang et al., 2005)、(229±2)Ma(李華芹等, 2006)和(231.9 ±6.5)Ma(吳艷爽等, 2013)。

 

  該帶延伸到北山, 有南金山〔(242.8 ±0.8)Ma〕、馬莊山〔(298 ±28)Ma〕、交       叉溝〔(275.1 ±1.0)Ma〕、金窩子〔(230 ±5.7)Ma〕和小西弓(267 ～284 Ma)等造山型金礦(聶鳳軍等, 2002 ;李華芹等,1999 ;2004 ;Jiang et al., 2004)。除了造山型金礦外, 還有小狐貍山斑巖鉬礦, 其時代為(220.0 ±2.5)Ma(彭振安等, 2010)。該帶向東延伸, 進入狼山地區及其相鄰的華北地塊北緣的北部邊緣。在該區發育有朱拉扎嘎金礦〔(275 ±6)Ma , 江思宏等, 2001〕和浩堯爾忽洞造山型金礦〔(270.1 ±2.5)Ma , 王建平等, 2011〕以及一系列斑巖型或熱液型鉬多金屬礦床(聶鳳軍等, 2002)。哈達門溝金鉬礦具脈狀和細脈浸染狀構造, 可能為斑巖型-熱液型礦床, 時代為(239 ±3)Ma(聶鳳軍等, 2005), 流沙山斑巖鉬金礦或熱液脈型鉬金礦的成礦時代為260 Ma(聶鳳軍等, 2002), 而查干花、西沙蓋得和大蘇計均形成于三疊紀, 輝鉬礦Re-Os 同位素年齡為(242.7 ±3.5)Ma～ (222.5 ±3.2)Ma (侯萬榮等, 2010 ;蔡明海等,2011 ;張彤等, 2009)。

 

  沿該礦床成礦系列繼續向東(在呼和浩特以東)出現2 個分支, 其一沿西拉木倫河斷裂發育, 主要出現在斷裂之南;另一分支向東北, 沿二連-賀根山古縫合帶發育。在西拉木倫河地區已經發現二疊紀礦產, 如好力寶斑巖鉬銅礦, 時代為265 Ma(Zeng etal ., 2013b), 但主要是一套三疊紀斑巖鉬礦, 包括庫里吐、車戶溝、元寶山, 烏蘭烏德、寶格達烏拉以、岱溝門和河坎子, 時代為245 ～ 220 Ma(曾慶棟等,2012 ;聶鳳軍等, 2011 ;毛景文等, 2012 ;Jiang et al .,2013), 以及造山型金礦, 包括金廠溝梁、紅花溝、金廠峪和道巴彥哈爾(聶鳳軍等, 2007 ;侯萬榮等,2010 ;宋楊等, 2011 ;曾慶棟等, 2011)。

 

  晚石炭世—三疊紀與花崗巖有關的鉬金多金屬礦床成礦系列總體呈東西向展布, 其成礦時代從晚石炭世逐漸變成以二疊紀為主, 向東以三疊紀成礦為主。這在一定程度上反映出古亞洲洋閉合是從西向東完成的, 該套礦產可能是后碰撞過程的成礦響應。

 

  除上述沿主碰撞帶礦產的基本規律以外, 在東部的另外一個分支向東北方向(蘇尼特右旗和蘇尼特左旗)延伸, 大多數沿二連-賀根山古縫合帶兩側分布。迄今為止, 除了少量二疊紀礦床, 如準蘇吉花斑巖鉬礦的輝鉬礦Re-Os 年齡為(298.1 ±3.6)Ma(劉翼飛等, 2012), 畢力赫斑巖金礦的輝鉬礦Re-Os同位素年齡為(272.7 ±1.6)Ma(卿敏等, 2011);大多數礦產形成于三疊紀, 而且礦床類型呈現出多樣化, 包括敖爾蓋斑巖銅礦、喇嘛罕山熱液型鉛鋅礦(Zhou et al ., 2013), 阿爾哈達脈狀鉛鋅礦和查干敖包矽卡巖型鐵鋅礦(張萬益, 2008)和沙麥熱液脈型鎢礦(聶鳳軍等, 2011)。這些礦產的形成時代基本在230 ～ 218 Ma , 似乎略晚于西拉木倫河分支。

 

  該成礦系列中, 盡管成礦類型較多, 從西向東成礦時代逐漸變新, 但未出現明顯的成礦空間分帶, 而且各類礦床通常交織在一起。因此, 按照成礦類型并兼顧成礦物質來源, 可以劃分出造山型金礦成礦亞系列、斑巖鉬(銅、金)礦床成礦亞系列和與基性-超基性巖有關的銅鎳硫化物礦床成礦亞系列。

 

  6  三疊紀—中侏羅世斑巖銅礦床成礦系列

 

  蒙古-鄂霍茨克洋作為古太平洋的殘留海曾出現于蒙古國中部, 向東南延伸到中俄蒙邊界, 然后沿黑龍江省北側向東北延伸至俄羅斯遠東地區, 從西向東于二疊紀—晚侏羅世, 乃至早白堊世逐漸閉合(Enkin et al ., 1992 ;Yin et al ., 1996 ;Xiao et al.,2003 ;董樹文等, 2007 ;Li et al ., 2007 ;武廣等,2008)。蒙古-鄂霍茨克洋的演化, 包括開裂、俯沖和碰撞, 對于中國東北地區有什么影響以及影響到什么程度, 至今仍有爭議。長期以來, 認為蒙古-鄂霍茨克洋向北俯沖, 南部是一個被動大陸邊緣(Zonenshainet al., 1990 ;Parfenov et al., 1995 ;Zorin ,1999)。但最近幾年, 高銳等(個人交流)實施的地球物理深部探測資料表明, 蒙古-鄂霍茨克洋曾經向東南方向俯沖, 在中國東北(包括大興安嶺北部)大陸深部有比較清楚的顯示。不過, 對于哪些礦產與蒙古-鄂霍茨克大洋板塊俯沖或碰撞有關, 尚難查證。

 

  就目前資料來看, 從蒙古國中部額爾登特等三疊紀斑巖銅鉬礦到中國得爾布干地區三疊紀太平川斑巖銅鉬礦和八大關斑巖銅鉬礦及早-中侏羅世的烏奴格吐山斑巖銅鉬礦, 可能構成了一個活動大陸邊緣銅鉬礦帶。陳廣志等(2010)獲得太平川含礦花崗閃長斑巖的鋯石U-Pb 年齡為(202 ±5.7)Ma , 表明其為三疊紀末成巖成礦, 并根據巖石地球化學特征推測成礦環境為額爾古納陸緣, 巖漿來自俯沖洋殼的重熔。江思宏等(2010)對蒙古國西北部額爾登特銅鉬礦區內的含礦斑巖體———石英閃長巖開展了鋯石SHRIMP 和LA-MC-ICP-MS 同位素測年, 獲得成巖時代為240 Ma 左右, 輝鉬礦的Re-Os 等時線年齡為(241.0 ±3.1)Ma 。表明俯沖大陸邊緣成礦從西部向東部, 時代逐漸變新。Chen 等(2011)和Li 等(2012)通過對烏奴格吐山斑巖銅鉬礦的研究, 獲得成礦的輝鉬礦Re-Os 等時線年齡為(177.6 ±4.5)Ma 。通過對含礦斑巖體的巖石地球化學研究和區域對比, 提出了蒙古-鄂霍茨克洋在二疊紀—三疊紀期間雙向俯沖, 中國東北地區當時屬于活動大陸邊緣。該大洋于早-中侏羅世關閉, 在大陸碰撞期間,來自殼幔過渡帶的巖漿在上升過程中混合了大量地殼物質, 并于地殼淺部定位和分異演化成礦。但是,一般來講, 斑巖銅礦通常形成于活動大陸邊緣, 即使在碰撞造山帶, 斑巖銅礦的物質來源也是來自于滯留的俯沖板片, 只有俯沖板片才滿足形成斑巖銅礦所需要的銅物質和巨量流體。

 

  7  得爾布干地區晚侏羅世—早白堊世

 

  淺成低溫熱液型鉛鋅金銀礦床成礦系列得爾布干斑巖鉬礦-淺成低溫熱液型鉛鋅銀金礦床成礦系列的大地構造位置位于額爾古納褶皺系。主要為一套淺成低溫熱液型礦床, 包括甲烏拉中-低溫熱液脈型銀鉛鋅(銅)礦、查干布拉根中-低溫熱液脈型銀鉛鋅礦、得耳布爾鉛鋅(銀)礦、比利亞谷鉛鋅(銀)礦、額仁陶勒蓋中-低溫火山熱液脈型銀礦、四五牧場式高硫化型淺成低溫熱液金(銅)礦床、莫爾道嘎式低硫化型淺成低溫熱液金(銀)礦床、奧拉齊式低硫化型淺成低溫熱液金礦點、下護林矽卡巖型鉛、鋅(銀)礦床等。次火山熱液型和淺成低溫熱液型礦床多賦存于中-上侏羅統—下白堊統火山巖中, 而斑巖型鉬礦則產于前中生代隆起邊緣的巖體頂部。成礦均與燕山中-晚期中酸性、酸性侵入雜巖有關, 與成礦有關的巖漿活動表現出由中基性向酸性演化之特征。侵入巖體接觸體系、NW 向和NE向斷裂交匯部位、爆破角礫巖筒以及火山機構是成礦的重要控制因素(李進文等, 2006 ;武廣等, 2010)。

 

  最新的年代學數據顯示, 甲烏拉礦區圍巖鉀長花崗巖LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 年齡為(251.9 ±1.5)Ma～ (257.9 ±1.3)Ma , 而成礦巖體二長花崗斑巖的年齡為(143.8 ±2.5)Ma(武廣等, 未發表數據), 與最近獲得的黃鐵礦、閃鋅礦Rb-Sr 等時線年齡〔(142.0±3.0)Ma ～ (143.0 ±2.0)Ma , 李鐵剛等, 未發表數據〕在誤差范圍內一致。最近幾年在得爾布干成礦帶北段探明的岔路口斑巖鉬礦床也應該屬于該成礦系列, 聶鳳軍等(2012)和Liu 等(2013)測定該礦床的輝鉬礦Re-Os 同位素年齡為(148 ±1.0)Ma , 而有關的花崗斑巖LA-ICP-MS 鋯石年齡為(149 ±5.0)Ma ～ (148 ±1.0)Ma 。

 

  關于這一礦床成礦系列形成的地球動力學背景, 過去通常將其與大興安嶺南段作為一個統一體考慮, 認為由太平洋板塊于晚侏羅世—早白堊世向大陸俯沖而生成。但是, 考慮到淺成低溫熱液型礦床大都形成于大陸邊緣, 因此, 推測很可能發育于蒙古-鄂霍茨克洋閉合后的碰撞后伸展環境。由于巖石圈拆沉作用導致軟流圈上涌, 引致殼幔相互作用形成這套火山-侵入巖及與其有關的礦床成礦系列。

 

  盡管得爾布干成礦帶與大興安嶺成礦帶形成的時代相近, 但成礦背景明顯不同, 后者可能形成于大陸邊緣弧后伸展帶, 與太平洋板塊俯沖有密切關系。

 

  大興安嶺及鄰區晚侏羅世—早白堊世與花崗巖有關的鉛鋅錫鉬金多金屬礦床成礦系列過去十多年的大量研究表明, 在240 ～ 220 Ma期間, 印支、華南與華北三大板塊碰撞對接, 形成了一個整體大陸。在早侏羅世, 華南曾經歷了一個相對寧靜期(Zhou et al ., 2006)。Maruy ama 等(1986)、Moore(1989)、萬天豐(1993)及萬天豐等(2002)指出, 進入侏羅紀以來, 作用最強的是伊澤奈奇板塊朝NW 方向運移, 俯沖到東亞大陸之下, 初生的太平洋板塊則在南半球微弱向NW 方向俯沖, 致使中國大陸及鄰區受到較強的總體向北西的擠壓和縮短作用。正是這種朝NW 方向的擠壓、俯沖作用,導致中國大陸塊體發生了逆時針20 ～ 30°的重要轉變, 各塊體同時向北移動了一點。但究竟什么時間伊澤奈奇板塊開始向大陸俯沖, 一直是頗受關注的且尚未解決的科學問題。古太平洋板塊從南向北漸次向歐亞大陸俯沖, 華南早于華北和東北首先紀錄了這一軌跡。毛景文等(2007)根據華南金屬礦產形成最早時間及其動力學特點, 推測伊澤奈奇板塊于(175 ±5)Ma 左右從南東向北西俯沖, 不僅導致大陸加厚, 而且首先沿揚子地塊與華夏地塊之間的新元古代拼合帶發生活化, 形成了175 ～ 155 Ma 的欽杭斑巖-矽卡巖銅多金屬成礦帶(楊明桂等, 2009 ;毛景文等, 2008 ;2011 ;Mao et al ., 2013), 接著在華南中部的南嶺及其鄰區出現160 ～ 150 Ma 的大規模鎢錫多金屬礦產(毛景文等, 2004 ;2007 ;2008)。在華北地區, 伊澤奈奇(或古太平洋)板塊俯沖紀錄明顯較晚, 牛寶貴等(2003)和董樹文等(2007)提出, 髫髻山火山巖是古太平洋俯沖的開始。董樹文等(2007)提出俯沖起始時間為(165 ±5)Ma , 結束時間在華北及長江中下游地區基本在135 Ma 左右(毛景文等,2003 ;2005), 在東北的結束時間可能到133 Ma 或130 Ma 。由于太平洋板塊的俯沖, 在大陸邊緣的弧后伸展帶出現大規模成礦作用, 如在東秦嶺廣泛發育150 ～ 135 Ma 的斑巖-矽卡巖型鉬多金屬礦床(Mao et al ., 2008b)。華北地塊北緣及包括大興安嶺在內的中國東北地區具有類似的成礦特點, 但成礦類型表現多樣化, 形成一個與花崗巖有關的鉛鋅銀銅鉬錫鐵多金屬礦床成礦系列。趙一鳴等(1994)曾經將這套礦產劃分為2 個成礦系列, 即與燕山期中酸性超淺成-淺成巖漿活動有關的銅多金屬成礦系列和與燕山期酸性巖漿作用有關的鎢錫多金屬礦床成礦系列。鑒于這2 套礦床是在同一時代和同一地質背景下形成的不同類型礦床組合, 因而將其稱為亞系列較為合適。隨著近幾年新發現和探明的大量礦產, 按照成礦物質來源和礦床組合, 這里劃分出3 個礦床成礦亞系列, 從大興安嶺南段東側向西漸次為:突泉-林西與晚侏羅世—早白堊世花崗閃長斑巖有關的斑巖-熱液脈狀銅-銀-鉛鋅成礦亞系列、黃崗-甘珠爾廟-烏蘭浩特與花崗巖有關的錫鉛鋅多金屬礦床成礦亞系列和大興安嶺南段西坡與燕山期花崗質巖石有關的鉛鋅銀多金屬礦床成礦亞系列。

 

  突泉-林西與晚侏羅世—早白堊世花崗閃長斑巖有關的斑巖-熱液脈狀銅-銀-鉛鋅成礦亞系列礦床分布于內蒙古東南部嫩江斷裂以西(大興安嶺南段東帶), 賦礦地層主要為二疊紀的火山-沉積巖系和中生代陸相火山巖、火山-沉積巖系。與成礦有關的巖漿巖主要有閃長玢巖-花崗閃長斑巖-英云閃長斑巖。該成礦亞系列的主要礦床有鬧牛山次火山熱液型銅礦、布敦化斑巖-熱液脈型銅礦、臺布呆斑巖型銅礦等斑巖-脈狀銅礦等。由于該亞系列礦床均為中小型, 研究程度較低, 僅布敦化銅礦區輝鉬礦的Re-Os 年齡測定為152 Ma(武新麗, 未發表資料)。

 

  該礦帶向西南延伸, 與太行山北段包括木吉村斑巖銅礦床的淶易成礦帶相接, 后者與晚侏羅世髫髻山組火山巖-次火山巖關系密切, 這套巖石的年齡為156 ～ 137 Ma(Liu et al., 2006 ;Yuan et al ., 2006),其輝鉬礦Re-Os 等時線年齡為(142.5 ±1.4)Ma ～(138.5 ±1.9)Ma(Gao et al ., 2013 ;Dong et al.,2013)。新近發現的曹四夭超大型斑巖鉬礦位于太行山淶易成礦帶的西北側, 成礦時代為148.3 Ma(武廣, 未發表數據)。

 

  黃崗-甘珠爾廟-烏蘭浩特與花崗巖有關的錫鉛鋅多金屬礦床成礦亞系列位于大興安嶺南段中帶,包括黃崗矽卡巖型錫鐵礦、敖腦達壩銅礦、浩布高矽卡巖型鉛鋅銀礦和大井次火山熱液型銅錫多金屬礦等, 向南可以延伸到小東溝斑巖鉬礦。這套礦產與地殼來源的花崗質巖石成因關系密切, 盡管在部分礦區尚未見到與成礦關系密切的巖體, 但物質組成和斷裂控礦的特點表明兩者之間的關系。周振華等(2010)在黃崗礦區獲得與磁鐵礦共生輝鉬礦Re-Os模式年齡加權平均值(135.31 ±0.85)Ma 和與成礦關系密切的鉀長花崗巖和花崗斑巖LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 年齡為(136.7 ±1.1)Ma 和(136.8 ±0.57)Ma , 而大井礦床蝕變礦物絹云母的40Ar-39Ar 年齡為138.3Ma ;小東溝鉬礦的輝鉬礦年齡為(135.5 ±1.5)Ma(聶鳳軍等, 2007), 有關花崗質巖石及輝鉬礦的Re 含量均表明其為地殼來源。這組年齡數據表明該成礦亞系列形成于早白堊世。

 

  大興安嶺南段西坡與燕山期花崗質巖石有關的鉛鋅銀多金屬礦床成礦亞系列位于大興安嶺南段西側, 是最近10 年探明的一組礦床, 包括拜仁達壩、維拉斯托、道倫達壩、哈爾楚魯圖、花敖包特和白音烏拉。后4 個礦床的賦礦圍巖主要為二疊系(林西組、哲斯組、大石寨組)。拜仁達壩和維拉斯托2 個礦床的賦礦圍巖主要為古生代的黑云斜長片麻巖和角閃斜長片麻巖及石炭紀的閃長巖類巖石(常勇等,2010 ;潘小菲等, 2009 ;劉翼飛等, 2010)。該類型礦床構造控礦特征明顯, 主要賦存在近NW 向的壓扭性斷裂中。圍巖蝕變強烈, 普遍發育伊利石化、螢石化、綠泥石化和硅化。成礦流體具中溫、低鹽度特征, 顯示出巖漿熱液來源并混有部分大氣降水的特征。硫化物的S 和Pb 同位素表明成礦物質主要來源于巖漿。拜仁達壩礦床白云母40Ar-39Ar 測年顯示其成礦時代為早白堊世〔拜仁達壩為(135 ±3)Ma ;維拉斯托為(133.4 ±0.8)Ma〕(常勇等, 2010 ;潘小菲等, 2009)。盡管道倫達壩礦床位于二疊系粉砂質板巖(林西組)與黑云母花崗巖(273 ～ 278 Ma)(徐佳佳等, 2012)的接觸帶上, 但兩者是否存在成因聯系,尚需進一步研究。總體來講, 該亞系列屬于與早白堊世巖漿活動有關的巖漿熱液脈型礦床, 是同一巖漿-熱液活動在不同空間位置運移、沉淀和富集的產物。

 

  上述3 個成礦亞系列位于大興安嶺南段, 從西向東呈北東走向, 平行排列, 從東向西成礦時代逐漸變新, 成礦物質從高氧化度的殼幔混源到高還原度的地殼來源。很可能是古太平洋板片低角度或平板俯沖到大興安嶺-太行山東北段, 發生局部撕裂, 由板片重熔形成巖漿及與其有關的斑巖-矽卡巖型-脈狀銅鉬礦, 向北西方向, 殼幔相互作用增強, 逐漸變成以地殼重熔巖漿為主, 因而有關花崗質巖漿性質及其成礦元素組合發生了變化。

 

  9  新生代與湖相沉積-蒸發作用有關的鹽類礦床成礦系列內蒙古地區自第三紀末期以來, 氣候干旱, 物源豐富, 形成了多種類型的鹽湖, 如硫酸鎂亞型、硫酸鈉亞型及碳酸鹽型等。硫酸鹽(鈉鎂)型鹽湖主要分布于內蒙古西北部, 碳酸鹽型鹽湖多分布于東南部(石蘊琮, 1987)。第四紀時期, 構造運動使得內蒙古區域地形地勢的差異變化加大, 高原東部和東北部以張裂坳陷為主, 而西南部則以不均勻隆起占優勢。

 

  鹽湖沉積物類型與周圍地區植被發育情況和風化剝蝕作用的強弱有密切相關性(楊清堂, 1997)。鹽湖區外圍巖石及河水和泉水中的Na+ 、Cl- 、SO2 4 等含量較高, 為石鹽和芒硝礦床的形成提供了物質來源,而鹽湖外圍廣泛分布的白堊系富含碳酸鹽灰綠色砂泥巖為碳酸鹽型鹽湖礦床的形成, 提供了大量的CO2 -3 和HCO-3 。雅布賴盆地外圍山系廣泛分布著不同時期的花崗巖類, 一般w(K2O)較高, 最高為6.5 %, 平均為3.49 %(劉振敏等, 1998), 為本區富鉀鹵水礦的形成提供了鉀來源。

 

  內蒙古鹽類礦床屬于現代鹽湖礦床, 包括鹽礦、鉀鹽、芒硝、天然堿等多種礦產, 構成了內蒙古鹽類礦床成礦系列, 進一步劃分為:① 與碳酸鹽型水補給有關的鹽類成礦亞系列, 碳酸鹽型鹽湖形成天然堿、泡堿、芒硝等;② 與硫酸鹽型水補給有關的鹽類成礦亞系列, 分鈉亞型和鎂亞型2 種成因類型:硫酸鈉亞型鹵水形成芒硝礦以及薄層石鹽礦;硫酸鎂亞型鹵水由硫酸鈉亞型鹵水演化而來, 形成石鹽礦、芒硝礦及鉀石膏礦, 含鉀-富鉀鹵水礦則是由硫酸鎂亞型鹵水進一步蒸發濃縮演變而來。

 

  內蒙古典型的鹽類礦床主要有吉蘭泰鹽湖鹽礦、察干里門諾爾堿礦和伊克昭盟(現鄂爾多斯市)達拉特旗北大樹灣芒硝礦等。長期以來, 這些礦床已進行了較大規模的開發, 為中國鹽化工業提供了重要原料。值得指出的是, 對于某些礦床的成因仍然存在不同認識, 如認為白乃廟銅礦區存在元古代海底噴流成礦事件, 霍各乞以石英巖為主巖的銅礦與海底噴流作用有關, 等等。不同認識和爭鳴是推動逼近客觀認識自然過程的必然途徑, 只有爭論才能發展,我們渴望有更多的良性討論和互動。此外, 一些工作有待于完善和提高, 如東部賀根山一帶蛇綠巖形成于中-晚泥盆世, 而西部索倫山蛇綠巖主要為早二疊世產物, 通過進一步工作, 可將其劃分為2 個鉻鐵礦成礦系列;而多寶山和白乃廟島弧鏈可能是2 個獨立的島弧鏈, 前者屬于西伯利亞板塊南東緣, 而后者屬于華北板塊北緣, 通過進一步工作可以劃分出2個礦床成礦系列。白云鄂博稀土元素-鐵多金屬礦床在海西期曾經受過后期改造, 是否有必要將改造作用形成的礦化劃分為另一個礦床成礦系列, 也將在進一步深入研究后確定。