内蒙古及邻区矿床成矿规律与成矿系列

  成矿系列是中国科学家在实践中, 研究总结并提出的概念。它是研究区域成矿规律的一种学术思想, 主张用系统论、活动论的观点, 研究在地质历史发展的各阶段、各特定地质构造环境中成矿作用的过程及形成的矿床组合自然体(陈毓川等, 2006)。

 

  成矿系列是对地球科学发展的重要贡献, 在中国已经得到广泛认同, 尤其为地勘队伍在找矿勘查中熟悉并广泛应用。但如何在国际上推广成矿系列, 使其成为全球同行接受并运用的科学思维, 是摆在中国地质工作者和勘查同仁们面前的一道科学命题。

 

  经过30 多年的研究和实践, 成矿系列已经成为一个层次多、功能庞大的体系。如何能够突出大体系中的关键要素, 使国内外同行易于了解和运用, 是我们面临的首要任务。实践证明, 成矿系列的区域分布和演化规律研究必须与板块构造的发展和演化密切结合, 只有从块体之间相互作用研究入手, 才能从深层次了解成矿系列在区域上的分布规律以及不同成矿系列之间的关系, 建立区域成矿动力学模型, 这可能是成矿系列概念全球化的一个接口。此外, 还需在成矿系列学术思想的指引下, 科学地建立矿床模式。矿床式是否能够成为大家都可以运用的普适性模型, 最重要的是简明、具代表性和置于一定构造背景下。由此, 地质工作者可以在一定的构造环境, 运用所提出的矿床式有目的地发现和探明某种矿床或矿床组合。本文尝试运用矿床成矿系列的学术思想, 探讨内蒙古地区矿床成矿系列及其在地质历史过程的分布规律。

 

  关于内蒙古矿床成矿系列, 邵和明等(2001)已经进行了详细的研究, 以成矿区带为单元, 划分出32个成矿系列。如此详细地划分成矿系列, 提出每一成矿系列中的若干矿床式, 无疑对于每个成矿区带中开展找矿勘查部署具有重要的指导意义。另一方面, 太多的名称有碍于记忆和推广应用, 更重要的是地质历史演化具有洲际性和大区域性, 只有基于整体地球动力学过程, 才能更全面、更合理地划分归并矿床成矿系列。在一定大的背景下, 提出的矿床模型(或矿床式)才具普适性, 有利于指导开展找矿部署和勘查。

 

  成矿系列的划分与大地构造演化历史密切关联, 在面积广袤的内蒙古自治区涉及两大构造单元,即南部的华北地块北缘和北部的古亚洲造山带(或天山-兴蒙造山带、中亚造山带、泛阿尔泰造山带)。

 

  位于西伯利亚地块与华北地块之间的古亚洲造山带经历了一个长期而复杂的演化过程, 多次俯冲、拼贴、碰撞和开合, 沿二连-贺根山-黑河残留有泥盆纪的蛇绿岩套(邵积东等, 2006), 沿西拉木伦河和索伦山出现二叠纪蛇绿岩套(Li , 2006)。目前, 多数学者倾向于二连-贺根山蛇绿岩套可能代表着古亚洲洋主体的消亡, 因此, 在该带以南属于华北地块及其增生带, 以北为西伯利亚地块及增生带。在造山带中还出现一系列不同地质时期的地体, 如额尔古纳地块、兴安地块、松辽地块和旱山微陆块。到目前为止, 古亚洲造山过程仍然在探讨中(eng? r et al.,1993 ;Li , 2006 ;Xiao et al ., 2003 ;2008), 很多科学之谜有待于解开。通过野外调查和室内资料的阅读, 基于多数学者对内蒙古及邻区大地构造演化的初步认识, 结合矿产资源的时空分布特点, 本文划分出11 个矿床成矿系列(图1), 即:① 太古代鞍山式沉积变质型铁矿成矿系列(包括中太古代和新太古代两个系列);② 中元古代海底喷流型铅锌铜硫矿成矿系列;③ 中元古代白云鄂博稀土元素-铁-铌矿床成矿系列;④ 奥陶纪—志留纪岛弧环境斑岩铜(金,钼)矿成矿系列;⑤ 泥盆纪与蛇绿岩有关的铬铁矿矿床成矿系列;⑥ 晚二叠世—三叠纪与花岗岩有关的钼金多金属成矿系列;⑦ 三叠纪—中侏罗世斑岩铜矿床成矿系列;⑧ 得尔布干地区晚侏罗世—早白垩世与花岗岩有关的浅成低温热液型铅锌多金属矿床成矿系列;⑨大兴安岭及邻区晚侏罗世—早白垩世与花岗岩有关的铅锌锡钼金多金属矿床成矿系列;⑩新生代与湖相沉积-蒸发作用有关的盐类矿床成矿系列。

 

  1  中太古代和新太古代鞍山式沉积变质型铁矿成矿系列该成矿系列主要发育于华北地块北缘内蒙地轴中部的包头-集宁一带, 是地球演化早期形成的一套铁矿床, 具有硅质条带与磁铁矿条带相间产出的特点, 通常称为BIF(Banded Iron Fo rmation)型铁矿。

 

  内蒙古沉积变质型铁矿的赋矿围岩为中太古界乌拉山群和新太古界色尔腾山群, 在以中太古界乌拉山群第三岩组为围岩的BIF 型铁矿, 包括壕赖沟、点力斯太、乌日图和小壕赖等中小型铁矿(梁宝俊等,2008);而以新太古界色尔腾山群东五分子组为围岩的BIF 型铁矿, 包括三合明、东五分子、书记沟、合教、高腰海和黑脑包等。尽管两者在矿石组成和结构、构造方面都比较相似, 但其形成时间上有差别,乌拉山群形成于中太古代晚期, 而色尔腾山群为新太古代晚期。由此可以划分为两个成矿系列, 即中太古代沉积变质型铁矿成矿系列和新太古代沉积变质型铁矿成矿系列。事实上, 中太古代晚期(约2.8～ 2.9 Ga)是全球性形成BIF 型铁矿的重要时期, 广泛发育于西澳大利亚、西非、北美等地区。而中国华北地块大多数BIF 型铁矿的形成时期为2.5 ～ 2.6Ga 。正如张连昌等(2012)总结的, 这一大规模的BIF 型铁矿成矿事件与大规模花岗岩形成有关, 也指示出一次重要的地壳增生事件。

 

  最近几年, 已经完成了大量关于BIF 型或沉积变质型铁矿形成机制的研究工作。业已查明内蒙地轴固阳绿岩带产出多种火成岩, 自下而上典型岩石类型包括科马提岩、玄武质科马提岩、拉斑玄武岩、高镁安山岩、富Nb 玄武岩。三合明、东五分子、书记沟、合教、高腰海、黑脑包、公益民和汗海子铁矿等BIF 型铁矿主要产于固阳绿岩带中下部, 与科马提岩等超基性岩有一定关系(陈亮, 2007 ;刘利等,2012)。色尔腾山群自下而上分为东五分子组、柳树沟组和点力素泰组, BIF 型铁矿主要集中分布在东五分子组中。东五分子组主要由灰绿色斜长角闪岩夹磁铁石英岩、灰绿色绿帘斜长片岩夹长石石英片岩、钠长阳起片岩, 顶部含橄榄透辉大理岩。原岩建造为基性火山岩、少量中酸性火山碎屑岩、沉积岩夹硅铁建造。

 

  对于Fe 和Si 的物质来源问题, 目前有陆壳风化对海洋供给和海底火山喷发后热液活动2 种主流的观点, 但近年来, 越来越多的地球化学证据, 包括Eu异常、REE 异常和Nd 同位素特征等, 支持成矿物质主要来自深海热液(Holland , 1973 ;Rao et al .,1995)。对含铁流体运移、沉淀形成BIF 型大矿的机制主要有上升洋流和海底喷流2 种认识:① 上升洋流模式:深部富Fe2+的海水上涌到大陆边缘浅海盆地和陆棚时, Fe2 +在缺氧水体与上部氧化层界面附近氧化成Fe3+ , 大量沉淀形成含铁建造(Clout etal ., 2005);② 海底喷流模式:下伏岩浆房加热新形成的镁铁质-超镁铁质洋壳, 海水对流循环从新生洋壳中淋滤出Fe 和Si 等元素, 在海底减压排泄成矿,成矿流体的脉动式喷发导致形成条带状构造(Wanget al., 2009)。

 

  尽管全球大多数BIF 型铁矿的形成环境为古岛弧或凹陷槽, 但对于三合明等铁矿的形成背景和机制, 陈亮(2007)和刘利等(2012)研究认为, 其可能形成于深部有地幔柱发育的岛弧环境, 镁铁质新生洋壳形成后, 由下伏岩浆房加热, 海水对流循环并从新生洋壳中淋滤出铁和硅等元素, 然后在海底减压排泄。

 

  2  中元古代海底喷流型铅锌铜硫矿成矿系列和中元古代白云鄂博稀土元素-铁-铌矿床成矿系列正如邵和明等(2001)总结指出, 中元古代沿大陆边缘和内部发生裂解, 形成白云鄂博和渣尔泰山裂陷槽(或裂谷、坳拉谷), 其中堆积了复理石建造,同时出现火山活动。白云鄂博群尖山组玄武岩单颗粒锆石U-Pb 年龄为(1728 ±5)Ma(王辑等, 1989),标志裂陷作用达到很高程度。1400 Ma 左右的抬升造成白云鄂博群尖山组与哈拉霍疙特组之间的沉积间断以及渣尔泰山群增隆昌组与阿古鲁沟组的风化壳。晋宁运动导致这两个裂陷槽消亡, 并遭受绿片岩相区域变质作用。

 

  邵积东等(2011)认为, 接受巨厚沉积的白云鄂博群和渣尔泰山群属于同期而不同环境的产物, 为截然不同的两套建造, 并相应在其内发育了两套截然不同的矿床组合, 构成了两个矿床成矿系列。

 

  渣尔泰山裂陷槽发育一套海底喷流型铅锌铜硫矿床, 包括东升庙、炭窑口、甲生盘和霍各乞等。这些矿床具有明显的“层控” 、“岩控”和“时控”特点(彭润民等, 1999 ;2004), 是中国比较典型的SEDEX 型矿床(以沉积岩为容岩的海底喷流型矿床)。该套矿床赋存于中元古界渣尔泰山群(包括过去部分地段曾经命名的狼山群), 包括4 个组, 自下而上为书记沟组、增隆昌组、阿古鲁沟组和刘鸿湾组。矿床的赋矿围岩均为增隆昌组和阿古鲁沟组(包括以往论著中所写的狼山群第二岩组), 主要岩性为白云质大理岩、碳质千枚岩(碳质板岩)和二云母碳质千枚岩。

 

  在炭窑口和霍各乞矿区, 石英岩也是主要的赋矿围岩之一。

 

  通过野外考察, 可以认为渣尔泰山裂陷槽中或狼山地区这套铅锌矿床与澳大利亚北昆士兰芒特艾萨地区SEDEX 型铅锌矿比较类似, 都是以富含碳质的板岩及千枚岩为赋矿围岩, 铅锌矿具有明显的层状和层控性。但是, 芒特艾萨地区铅锌矿成层性很好, 未经过明显的后期改造;矿石矿物微细, 尽管矿石品位高达10 %～ 20 %, 肉眼难辨金属矿物, 但比重明显有别。与之相对比, 狼山地区的铅锌矿曾经历过后期改造, 可见大量细微矿脉或矿层纹, 尽管与碳质千枚岩和碳质板岩的千枚理或板理基本一致, 但具有清楚的活化和重置特点, 甚至有细脉状矿体产出, 这些更多显示出后生交代和沉淀的信号。金属矿物粒度也相应明显变粗, 甚至有粗晶方铅矿、闪锌矿、黄铁矿和黄铜矿的出现。这种受到后期改造的特点, 类似于美国阿拉斯加红狗超大型铅锌矿。因此, 对于美国红狗铅锌矿的成因有SEDEX 型与MVT 型(密西西比河谷型)的激烈争论(Leach etal ., 2001 ;David et al ., 2004)。此外, 对于霍各乞和炭窑口以石英岩为主岩的铜矿应引起关注, 这种层位稳定、连续性好、黄铜矿呈现出浸染状特点的矿体, 很可能表明其为受变质的砂岩型铜矿。由于位于古陆边缘坳拉谷, 在沉积期间发育砂岩铜矿是一种自然过程。但作为以沉积岩为容岩的铅锌矿床,很难形成海底喷流型铜矿。形成海底喷流型铜矿所具备的先决条件是面积大和厚度大的基性-中基性火山岩为容岩, 以保障在海底海水受热进行对流循环时, 从围岩中萃取铜等金属元素。

 

  白云鄂博裂陷槽向西南与渣尔泰山裂陷槽相连, 其内赋存着白云鄂博REE-Fe-Nb 矿床, 尽管涂光炽(1998)将白云鄂博矿床称之为独生子, 但Hitzman等(1992)还是将其归为氧化铁-铜-金矿床(IOCG 型)大家庭中的成员之一。事实上, 在美国西部内华达州与加利福尼亚州之间的Sierra Nevada 山脉上Mountain Pass 稀土元素矿床与白云鄂博十分类似。

 

  白云鄂博矿区的赋矿围岩由中-新元古代白云鄂博群石英岩、板岩和碳酸盐岩组成, 矿体主要产在白云岩中, 矿区地质工程师认为是受层间断裂的控制。碳酸盐岩中含有大量稀土元素矿物, 并伴随着氧化铁, 构成主矿体。同时, 又由于海西期花岗岩侵位, 导致形成矽卡岩矿化及其富含稀土元素的矿脉。

 

  近年来, 大量测年获得的基本规律表现为, 白云鄂博海相沉积白云岩为16 亿年, 火成碳酸岩时代为13亿年左右, 3 .5 亿年可能与花岗岩侵位关系密切。

 

  对于白云鄂博矿床的成因, 认识较多, 争议颇大, 主要可以归结为:中元古代沉积成岩, 后期交代成矿(李毓英, 1959 ;Chao et al ., 1992);与碳酸岩浆侵位有关(周振玲等, 1980 ;刘铁庚, 1985);幔源碳酸岩流体喷溢同生沉积及富稀土元素地幔对碳酸盐岩的交代成矿(白鸽等, 1983 ;王辑等, 1987);深源热卤水与海水混合沉积(陈辉等, 1987);既有中元古代同生沉积成矿, 又有后期叠加交代(王中刚等, 1973)以及赋矿白云岩为一个大型微晶丘(章雨旭等, 1998)。

 

  近几年, 通过进一步系统的成岩成矿年龄精测和物质来源探讨, 白云鄂博矿床的成因基本趋于一致, 即中元古代与碳酸岩浆有关的含矿流体沿断裂上涌,至白云鄂博群沿沉积白云岩层进行交代, 形成REEFe-Nb 矿层, 古生代由于大规模花岗岩浆侵位, 导致物质重置, 原来层状矿体的成矿物质被活化和再次沿不同类型裂隙沉淀成矿(Yang et al ., 2009)。

 

  3  奥陶纪—志留纪岛弧环境斑岩铜

 

  (金-钼)矿成矿系列自从新元古代(约820 ～ 540 Ma)沿天山南缘-北山-狼山-白云鄂博-赤峰一线, 华北古陆和塔里木古陆与其以北的古陆群逐渐分离, 随之古亚洲洋经过多次扩张、俯冲、拼贴和碰撞, 直至古生代末逐渐关闭(邵和明等, 2001 ;邵积东等;2011 ;邵积东, 2012 ;Li , 2006 ;李锦轶, 2009 ;李锦轶等, 2013)。至于大洋关闭时间, 中国绝大多数学者认为北山或包头以西于石炭纪末关闭, 东部西拉木伦河一带于二叠纪末关闭(Li , 2006 ;李锦轶等, 2006 ;2013 ;张拴宏等,2010 ;韩宝福等, 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, 主张为三叠纪末闭合(肖文交等, 2006 ;Xiaoet al ., 2008)。尽管邵积东(2012)强调, 贺根山蛇绿岩带(380 ～ 360 Ma)为西伯利亚地块与华北地块的对接缝合带, 但也不排除沿西拉木伦在晚二叠世闭合———代表古亚洲洋的最终消亡。目前已探明的矿产资源显示, 位于红格尔-伊尔施-多宝山加里东-华力西早期岛弧(亦称造山带)中的奥陶纪—志留纪斑岩铜-钼-金矿构成古生代第一个成矿系列。

 

  这一矿床成矿系列主要包括位于黑龙江省境内的多宝山-铜山斑岩铜钼矿床和内蒙古白乃庙斑岩铜金矿床。这些矿床的赋矿围岩分别为中奥陶统海相中性火山-沉积岩类, 由安山岩、凝灰岩、凝灰熔岩、凝灰角砾岩、凝灰质砂岩、粉砂岩和凝灰质砂砾岩等组成(赵一鸣等, 1997)和早-中奥陶世包尔汉图群火山岩-次火山岩(邵积东, 2012)。矿床中辉钼矿的Re-Os 同位素测年表明其成矿时代分别为486 ～482 Ma(Liu et al ., 2012)和(445.0 ±3.4)Ma(Li WB et al ., 2012), 前者与成矿有关的花岗闪长斑岩的年龄为(477.2 ±4.0)Ma(Zeng et al ., 2013a), 后者与成矿有关的花岗闪长岩的年龄为(445 ±6)Ma(LiW B et al ., 2012)。由于成矿后的强烈造山作用, 该系列矿床均表现出并非通常看到的斑岩矿床呈圆形或椭圆形的特点, 而是呈拉长状, 像白乃庙整体挤压成条状, 甚至呈似层状。但是, 野外可以看到矿体仍然具有细脉浸染状的特点, 中心为钾长石化和外部发育广泛的石英绢云母化, 这些正是受变质的斑岩铜矿的基本特点。

 

  对于该系列矿床的形成环境, 富含亲地幔铜和金元素的白乃庙斑岩铜金矿床本身就明显反映出成矿物质主要来自地壳很薄或缺少地壳的大洋岛弧。

 

  尽管多宝山和铜山是斑岩铜钼矿床, 其辉钼矿不是低Re 含量的地壳源区, 而是高度富集Re 和Os , 同样表现出地幔来源为大洋岛弧环境之特点。因此,笔者推测在奥陶纪—志留纪古亚洲洋演化期间, 由于板片俯冲于红格尔-伊尔施-多宝山岛弧, 形成一套斑岩铜金钼矿床成矿系列。

 

  4  泥盆纪与蛇绿岩有关的铬铁矿矿床

 

  成矿系列对于二连-贺根山-黑河与温都尔庙-西拉木伦,哪一条是西伯利亚地块与华北地块的分界线, 目前尚在争论之中, 但野外可见沿二连-贺根山出现了600 多公里长的蛇绿岩带(肖序常等, 1991 ;徐志刚等, 1995 ;邵济安等, 1996)。该蛇绿岩带尚缺乏精确的测年资料, 邵积东(2012)总结前人测定年龄的大致范围为380 ～ 360 Ma ;邵和明等(2001)总结前人获得的K-Ar 年龄为430 ～ 346 Ma , 平均385 Ma ;包志伟等(1994)开展蛇绿岩的全岩Sm-Nd 等时线测年, 获得(403 ±37)Ma 的数据。这些数据均表明其为泥盆纪的产物。

 

  铬是中国的紧缺资源, 除了西藏罗布莎和祁连山大道尔吉, 二连-贺根山是中国第三条受到关注的铬铁矿成矿带。二连-贺根山铬铁矿与蛇绿岩关系密切, 鲍佩声等(1999)厘定其为富铝型, 形成于地壳厚度较薄的扩张环境中, 诸如洋中脊、弧后盆地或边缘海;白文吉等(1995)则认为属于边缘海-岛弧环境。由此, 可能给出一个信号, 二连-贺根山蛇绿岩带尽管出露的长度和面积都比较大, 但很可能属于SSZ 型(俯冲带型), 但也不排除MORB 型(洋中脊型)。

 

  二连-贺根山地区, 尚未发现规模较大的铬铁矿矿床, 主要为中小型, 包括贺根山地区的赫格敖拉。

 

  总体来讲, 含矿岩体属于分异强的纯橄岩-斜辉橄榄岩-橄长岩-辉长岩型岩体组合, 铬铁矿矿体产在基性程度较高的岩相中, 如赫格敖拉铬铁矿矿体就产在斜辉辉橄岩岩相带内断续相连的纯橄岩异离体中。

 

  金属矿物以铬尖晶石为主, 有少量磁铁矿、黄铁矿和黄铜矿。脉石矿物为蛇纹石、镁绿泥石。矿石多呈浸染状、条带状, 很少呈块状。

 

  5  晚二叠世—三叠纪与花岗岩有关的钼金多金属成矿系列古亚洲洋从西向东逐渐关闭, 新疆乃至中亚地区在石炭纪晚期闭合, 而西拉木伦地区在晚二叠世闭合(Li , 2006 ;李锦轶等, 2013)。Xiao 等(2003 ;2008)认为, 古亚洲洋整体于三叠纪闭合。在西拉木伦河以南地区, 刘建峰等(2013)不仅识别出泥盆纪富碱侵入岩, 晚石炭世和二叠纪中期弧岩浆岩, 还发现了与二叠纪晚期至三叠纪碰撞造山相关的岩浆岩。由此可见, 这一造山过程持续到三叠纪, 甚至早侏罗世。与此相对应, 石炭纪末期至三叠纪发育了古亚洲地区规模宏大的成矿事件, 中亚天山包括穆龙套巨型金矿在内的造山型金矿带形成于300 ～ 260Ma(Yakubchuk et al., 2002 ;Goldfarb , 2013), 中国东天山不仅有造山型和浅成低温热液型金矿(如康古尔塔格和西滩)和矽卡岩型铜铅锌银矿(如维权)(毛景文等, 2002a ;2002b ;2006 ;Mao et al ., 2005),还有与基性-超基性岩有关的铜镍硫化物矿床(如黄山东、白石泉和喀拉通克), 其成矿时代为298 ～ 270Ma(毛景文等, 2006 ;Mao et al., 2008a ;Zhang etal ., 2008), 甚至还有矽卡岩型磁海铁矿等, Huang等(2013)最近获得硫化物Re-Os 年龄为(262.3 ±5.6)Ma 。除此之外, 个别矿床形成于三叠纪, 如白山斑岩钼矿和新发现的东戈壁斑岩钼矿, 其成矿时代约为(224.8 ±4.5)Ma(Zhang et al., 2005)、(229±2)Ma(李华芹等, 2006)和(231.9 ±6.5)Ma(吴艳爽等, 2013)。

 

  该带延伸到北山, 有南金山〔(242.8 ±0.8)Ma〕、马庄山〔(298 ±28)Ma〕、交       叉沟〔(275.1 ±1.0)Ma〕、金窝子〔(230 ±5.7)Ma〕和小西弓(267 ～284 Ma)等造山型金矿(聂凤军等, 2002 ;李华芹等,1999 ;2004 ;Jiang et al., 2004)。除了造山型金矿外, 还有小狐狸山斑岩钼矿, 其时代为(220.0 ±2.5)Ma(彭振安等, 2010)。该带向东延伸, 进入狼山地区及其相邻的华北地块北缘的北部边缘。在该区发育有朱拉扎嘎金矿〔(275 ±6)Ma , 江思宏等, 2001〕和浩尧尔忽洞造山型金矿〔(270.1 ±2.5)Ma , 王建平等, 2011〕以及一系列斑岩型或热液型钼多金属矿床(聂凤军等, 2002)。哈达门沟金钼矿具脉状和细脉浸染状构造, 可能为斑岩型-热液型矿床, 时代为(239 ±3)Ma(聂凤军等, 2005), 流沙山斑岩钼金矿或热液脉型钼金矿的成矿时代为260 Ma(聂凤军等, 2002), 而查干花、西沙盖得和大苏计均形成于三叠纪, 辉钼矿Re-Os 同位素年龄为(242.7 ±3.5)Ma～ (222.5 ±3.2)Ma (侯万荣等, 2010 ;蔡明海等,2011 ;张彤等, 2009)。

 

  沿该矿床成矿系列继续向东(在呼和浩特以东)出现2 个分支, 其一沿西拉木伦河断裂发育, 主要出现在断裂之南;另一分支向东北, 沿二连-贺根山古缝合带发育。在西拉木伦河地区已经发现二叠纪矿产, 如好力宝斑岩钼铜矿, 时代为265 Ma(Zeng etal ., 2013b), 但主要是一套三叠纪斑岩钼矿, 包括库里吐、车户沟、元宝山, 乌兰乌德、宝格达乌拉以、岱沟门和河坎子, 时代为245 ～ 220 Ma(曾庆栋等,2012 ;聂凤军等, 2011 ;毛景文等, 2012 ;Jiang et al .,2013), 以及造山型金矿, 包括金厂沟梁、红花沟、金厂峪和道巴彦哈尔(聂凤军等, 2007 ;侯万荣等,2010 ;宋杨等, 2011 ;曾庆栋等, 2011)。

 

  晚石炭世—三叠纪与花岗岩有关的钼金多金属矿床成矿系列总体呈东西向展布, 其成矿时代从晚石炭世逐渐变成以二叠纪为主, 向东以三叠纪成矿为主。这在一定程度上反映出古亚洲洋闭合是从西向东完成的, 该套矿产可能是后碰撞过程的成矿响应。

 

  除上述沿主碰撞带矿产的基本规律以外, 在东部的另外一个分支向东北方向(苏尼特右旗和苏尼特左旗)延伸, 大多数沿二连-贺根山古缝合带两侧分布。迄今为止, 除了少量二叠纪矿床, 如准苏吉花斑岩钼矿的辉钼矿Re-Os 年龄为(298.1 ±3.6)Ma(刘翼飞等, 2012), 毕力赫斑岩金矿的辉钼矿Re-Os同位素年龄为(272.7 ±1.6)Ma(卿敏等, 2011);大多数矿产形成于三叠纪, 而且矿床类型呈现出多样化, 包括敖尔盖斑岩铜矿、喇嘛罕山热液型铅锌矿(Zhou et al ., 2013), 阿尔哈达脉状铅锌矿和查干敖包矽卡岩型铁锌矿(张万益, 2008)和沙麦热液脉型钨矿(聂凤军等, 2011)。这些矿产的形成时代基本在230 ～ 218 Ma , 似乎略晚于西拉木伦河分支。

 

  该成矿系列中, 尽管成矿类型较多, 从西向东成矿时代逐渐变新, 但未出现明显的成矿空间分带, 而且各类矿床通常交织在一起。因此, 按照成矿类型并兼顾成矿物质来源, 可以划分出造山型金矿成矿亚系列、斑岩钼(铜、金)矿床成矿亚系列和与基性-超基性岩有关的铜镍硫化物矿床成矿亚系列。

 

  6  三叠纪—中侏罗世斑岩铜矿床成矿系列

 

  蒙古-鄂霍茨克洋作为古太平洋的残留海曾出现于蒙古国中部, 向东南延伸到中俄蒙边界, 然后沿黑龙江省北侧向东北延伸至俄罗斯远东地区, 从西向东于二叠纪—晚侏罗世, 乃至早白垩世逐渐闭合(Enkin et al ., 1992 ;Yin et al ., 1996 ;Xiao et al.,2003 ;董树文等, 2007 ;Li et al ., 2007 ;武广等,2008)。蒙古-鄂霍茨克洋的演化, 包括开裂、俯冲和碰撞, 对于中国东北地区有什么影响以及影响到什么程度, 至今仍有争议。长期以来, 认为蒙古-鄂霍茨克洋向北俯冲, 南部是一个被动大陆边缘(Zonenshainet al., 1990 ;Parfenov et al., 1995 ;Zorin ,1999)。但最近几年, 高锐等(个人交流)实施的地球物理深部探测资料表明, 蒙古-鄂霍茨克洋曾经向东南方向俯冲, 在中国东北(包括大兴安岭北部)大陆深部有比较清楚的显示。不过, 对于哪些矿产与蒙古-鄂霍茨克大洋板块俯冲或碰撞有关, 尚难查证。

 

  就目前资料来看, 从蒙古国中部额尔登特等三叠纪斑岩铜钼矿到中国得尔布干地区三叠纪太平川斑岩铜钼矿和八大关斑岩铜钼矿及早-中侏罗世的乌奴格吐山斑岩铜钼矿, 可能构成了一个活动大陆边缘铜钼矿带。陈广志等(2010)获得太平川含矿花岗闪长斑岩的锆石U-Pb 年龄为(202 ±5.7)Ma , 表明其为三叠纪末成岩成矿, 并根据岩石地球化学特征推测成矿环境为额尔古纳陆缘, 岩浆来自俯冲洋壳的重熔。江思宏等(2010)对蒙古国西北部额尔登特铜钼矿区内的含矿斑岩体———石英闪长岩开展了锆石SHRIMP 和LA-MC-ICP-MS 同位素测年, 获得成岩时代为240 Ma 左右, 辉钼矿的Re-Os 等时线年龄为(241.0 ±3.1)Ma 。表明俯冲大陆边缘成矿从西部向东部, 时代逐渐变新。Chen 等(2011)和Li 等(2012)通过对乌奴格吐山斑岩铜钼矿的研究, 获得成矿的辉钼矿Re-Os 等时线年龄为(177.6 ±4.5)Ma 。通过对含矿斑岩体的岩石地球化学研究和区域对比, 提出了蒙古-鄂霍茨克洋在二叠纪—三叠纪期间双向俯冲, 中国东北地区当时属于活动大陆边缘。该大洋于早-中侏罗世关闭, 在大陆碰撞期间,来自壳幔过渡带的岩浆在上升过程中混合了大量地壳物质, 并于地壳浅部定位和分异演化成矿。但是,一般来讲, 斑岩铜矿通常形成于活动大陆边缘, 即使在碰撞造山带, 斑岩铜矿的物质来源也是来自于滞留的俯冲板片, 只有俯冲板片才满足形成斑岩铜矿所需要的铜物质和巨量流体。

 

  7  得尔布干地区晚侏罗世—早白垩世

 

  浅成低温热液型铅锌金银矿床成矿系列得尔布干斑岩钼矿-浅成低温热液型铅锌银金矿床成矿系列的大地构造位置位于额尔古纳褶皱系。主要为一套浅成低温热液型矿床, 包括甲乌拉中-低温热液脉型银铅锌(铜)矿、查干布拉根中-低温热液脉型银铅锌矿、得耳布尔铅锌(银)矿、比利亚谷铅锌(银)矿、额仁陶勒盖中-低温火山热液脉型银矿、四五牧场式高硫化型浅成低温热液金(铜)矿床、莫尔道嘎式低硫化型浅成低温热液金(银)矿床、奥拉齐式低硫化型浅成低温热液金矿点、下护林矽卡岩型铅、锌(银)矿床等。次火山热液型和浅成低温热液型矿床多赋存于中-上侏罗统—下白垩统火山岩中, 而斑岩型钼矿则产于前中生代隆起边缘的岩体顶部。成矿均与燕山中-晚期中酸性、酸性侵入杂岩有关, 与成矿有关的岩浆活动表现出由中基性向酸性演化之特征。侵入岩体接触体系、NW 向和NE向断裂交汇部位、爆破角砾岩筒以及火山机构是成矿的重要控制因素(李进文等, 2006 ;武广等, 2010)。

 

  最新的年代学数据显示, 甲乌拉矿区围岩钾长花岗岩LA-ICP-MS 锆石U-Pb 年龄为(251.9 ±1.5)Ma～ (257.9 ±1.3)Ma , 而成矿岩体二长花岗斑岩的年龄为(143.8 ±2.5)Ma(武广等, 未发表数据), 与最近获得的黄铁矿、闪锌矿Rb-Sr 等时线年龄〔(142.0±3.0)Ma ～ (143.0 ±2.0)Ma , 李铁刚等, 未发表数据〕在误差范围内一致。最近几年在得尔布干成矿带北段探明的岔路口斑岩钼矿床也应该属于该成矿系列, 聂凤军等(2012)和Liu 等(2013)测定该矿床的辉钼矿Re-Os 同位素年龄为(148 ±1.0)Ma , 而有关的花岗斑岩LA-ICP-MS 锆石年龄为(149 ±5.0)Ma ～ (148 ±1.0)Ma 。

 

  关于这一矿床成矿系列形成的地球动力学背景, 过去通常将其与大兴安岭南段作为一个统一体考虑, 认为由太平洋板块于晚侏罗世—早白垩世向大陆俯冲而生成。但是, 考虑到浅成低温热液型矿床大都形成于大陆边缘, 因此, 推测很可能发育于蒙古-鄂霍茨克洋闭合后的碰撞后伸展环境。由于岩石圈拆沉作用导致软流圈上涌, 引致壳幔相互作用形成这套火山-侵入岩及与其有关的矿床成矿系列。

 

  尽管得尔布干成矿带与大兴安岭成矿带形成的时代相近, 但成矿背景明显不同, 后者可能形成于大陆边缘弧后伸展带, 与太平洋板块俯冲有密切关系。

 

  大兴安岭及邻区晚侏罗世—早白垩世与花岗岩有关的铅锌锡钼金多金属矿床成矿系列过去十多年的大量研究表明, 在240 ～ 220 Ma期间, 印支、华南与华北三大板块碰撞对接, 形成了一个整体大陆。在早侏罗世, 华南曾经历了一个相对宁静期(Zhou et al ., 2006)。Maruy ama 等(1986)、Moore(1989)、万天丰(1993)及万天丰等(2002)指出, 进入侏罗纪以来, 作用最强的是伊泽奈奇板块朝NW 方向运移, 俯冲到东亚大陆之下, 初生的太平洋板块则在南半球微弱向NW 方向俯冲, 致使中国大陆及邻区受到较强的总体向北西的挤压和缩短作用。正是这种朝NW 方向的挤压、俯冲作用,导致中国大陆块体发生了逆时针20 ～ 30°的重要转变, 各块体同时向北移动了一点。但究竟什么时间伊泽奈奇板块开始向大陆俯冲, 一直是颇受关注的且尚未解决的科学问题。古太平洋板块从南向北渐次向欧亚大陆俯冲, 华南早于华北和东北首先纪录了这一轨迹。毛景文等(2007)根据华南金属矿产形成最早时间及其动力学特点, 推测伊泽奈奇板块于(175 ±5)Ma 左右从南东向北西俯冲, 不仅导致大陆加厚, 而且首先沿扬子地块与华夏地块之间的新元古代拼合带发生活化, 形成了175 ～ 155 Ma 的钦杭斑岩-矽卡岩铜多金属成矿带(杨明桂等, 2009 ;毛景文等, 2008 ;2011 ;Mao et al ., 2013), 接着在华南中部的南岭及其邻区出现160 ～ 150 Ma 的大规模钨锡多金属矿产(毛景文等, 2004 ;2007 ;2008)。在华北地区, 伊泽奈奇(或古太平洋)板块俯冲纪录明显较晚, 牛宝贵等(2003)和董树文等(2007)提出, 髫髻山火山岩是古太平洋俯冲的开始。董树文等(2007)提出俯冲起始时间为(165 ±5)Ma , 结束时间在华北及长江中下游地区基本在135 Ma 左右(毛景文等,2003 ;2005), 在东北的结束时间可能到133 Ma 或130 Ma 。由于太平洋板块的俯冲, 在大陆边缘的弧后伸展带出现大规模成矿作用, 如在东秦岭广泛发育150 ～ 135 Ma 的斑岩-矽卡岩型钼多金属矿床(Mao et al ., 2008b)。华北地块北缘及包括大兴安岭在内的中国东北地区具有类似的成矿特点, 但成矿类型表现多样化, 形成一个与花岗岩有关的铅锌银铜钼锡铁多金属矿床成矿系列。赵一鸣等(1994)曾经将这套矿产划分为2 个成矿系列, 即与燕山期中酸性超浅成-浅成岩浆活动有关的铜多金属成矿系列和与燕山期酸性岩浆作用有关的钨锡多金属矿床成矿系列。鉴于这2 套矿床是在同一时代和同一地质背景下形成的不同类型矿床组合, 因而将其称为亚系列较为合适。随着近几年新发现和探明的大量矿产, 按照成矿物质来源和矿床组合, 这里划分出3 个矿床成矿亚系列, 从大兴安岭南段东侧向西渐次为:突泉-林西与晚侏罗世—早白垩世花岗闪长斑岩有关的斑岩-热液脉状铜-银-铅锌成矿亚系列、黄岗-甘珠尔庙-乌兰浩特与花岗岩有关的锡铅锌多金属矿床成矿亚系列和大兴安岭南段西坡与燕山期花岗质岩石有关的铅锌银多金属矿床成矿亚系列。

 

  突泉-林西与晚侏罗世—早白垩世花岗闪长斑岩有关的斑岩-热液脉状铜-银-铅锌成矿亚系列矿床分布于内蒙古东南部嫩江断裂以西(大兴安岭南段东带), 赋矿地层主要为二叠纪的火山-沉积岩系和中生代陆相火山岩、火山-沉积岩系。与成矿有关的岩浆岩主要有闪长玢岩-花岗闪长斑岩-英云闪长斑岩。该成矿亚系列的主要矿床有闹牛山次火山热液型铜矿、布敦化斑岩-热液脉型铜矿、台布呆斑岩型铜矿等斑岩-脉状铜矿等。由于该亚系列矿床均为中小型, 研究程度较低, 仅布敦化铜矿区辉钼矿的Re-Os 年龄测定为152 Ma(武新丽, 未发表资料)。

 

  该矿带向西南延伸, 与太行山北段包括木吉村斑岩铜矿床的涞易成矿带相接, 后者与晚侏罗世髫髻山组火山岩-次火山岩关系密切, 这套岩石的年龄为156 ～ 137 Ma(Liu et al., 2006 ;Yuan et al ., 2006),其辉钼矿Re-Os 等时线年龄为(142.5 ±1.4)Ma ～(138.5 ±1.9)Ma(Gao et al ., 2013 ;Dong et al.,2013)。新近发现的曹四夭超大型斑岩钼矿位于太行山涞易成矿带的西北侧, 成矿时代为148.3 Ma(武广, 未发表数据)。

 

  黄岗-甘珠尔庙-乌兰浩特与花岗岩有关的锡铅锌多金属矿床成矿亚系列位于大兴安岭南段中带,包括黄岗矽卡岩型锡铁矿、敖脑达坝铜矿、浩布高矽卡岩型铅锌银矿和大井次火山热液型铜锡多金属矿等, 向南可以延伸到小东沟斑岩钼矿。这套矿产与地壳来源的花岗质岩石成因关系密切, 尽管在部分矿区尚未见到与成矿关系密切的岩体, 但物质组成和断裂控矿的特点表明两者之间的关系。周振华等(2010)在黄岗矿区获得与磁铁矿共生辉钼矿Re-Os模式年龄加权平均值(135.31 ±0.85)Ma 和与成矿关系密切的钾长花岗岩和花岗斑岩LA-ICP-MS 锆石U-Pb 年龄为(136.7 ±1.1)Ma 和(136.8 ±0.57)Ma , 而大井矿床蚀变矿物绢云母的40Ar-39Ar 年龄为138.3Ma ;小东沟钼矿的辉钼矿年龄为(135.5 ±1.5)Ma(聂凤军等, 2007), 有关花岗质岩石及辉钼矿的Re 含量均表明其为地壳来源。这组年龄数据表明该成矿亚系列形成于早白垩世。

 

  大兴安岭南段西坡与燕山期花岗质岩石有关的铅锌银多金属矿床成矿亚系列位于大兴安岭南段西侧, 是最近10 年探明的一组矿床, 包括拜仁达坝、维拉斯托、道伦达坝、哈尔楚鲁图、花敖包特和白音乌拉。后4 个矿床的赋矿围岩主要为二叠系(林西组、哲斯组、大石寨组)。拜仁达坝和维拉斯托2 个矿床的赋矿围岩主要为古生代的黑云斜长片麻岩和角闪斜长片麻岩及石炭纪的闪长岩类岩石(常勇等,2010 ;潘小菲等, 2009 ;刘翼飞等, 2010)。该类型矿床构造控矿特征明显, 主要赋存在近NW 向的压扭性断裂中。围岩蚀变强烈, 普遍发育伊利石化、萤石化、绿泥石化和硅化。成矿流体具中温、低盐度特征, 显示出岩浆热液来源并混有部分大气降水的特征。硫化物的S 和Pb 同位素表明成矿物质主要来源于岩浆。拜仁达坝矿床白云母40Ar-39Ar 测年显示其成矿时代为早白垩世〔拜仁达坝为(135 ±3)Ma ;维拉斯托为(133.4 ±0.8)Ma〕(常勇等, 2010 ;潘小菲等, 2009)。尽管道伦达坝矿床位于二叠系粉砂质板岩(林西组)与黑云母花岗岩(273 ～ 278 Ma)(徐佳佳等, 2012)的接触带上, 但两者是否存在成因联系,尚需进一步研究。总体来讲, 该亚系列属于与早白垩世岩浆活动有关的岩浆热液脉型矿床, 是同一岩浆-热液活动在不同空间位置运移、沉淀和富集的产物。

 

  上述3 个成矿亚系列位于大兴安岭南段, 从西向东呈北东走向, 平行排列, 从东向西成矿时代逐渐变新, 成矿物质从高氧化度的壳幔混源到高还原度的地壳来源。很可能是古太平洋板片低角度或平板俯冲到大兴安岭-太行山东北段, 发生局部撕裂, 由板片重熔形成岩浆及与其有关的斑岩-矽卡岩型-脉状铜钼矿, 向北西方向, 壳幔相互作用增强, 逐渐变成以地壳重熔岩浆为主, 因而有关花岗质岩浆性质及其成矿元素组合发生了变化。

 

  9  新生代与湖相沉积-蒸发作用有关的盐类矿床成矿系列内蒙古地区自第三纪末期以来, 气候干旱, 物源丰富, 形成了多种类型的盐湖, 如硫酸镁亚型、硫酸钠亚型及碳酸盐型等。硫酸盐(钠镁)型盐湖主要分布于内蒙古西北部, 碳酸盐型盐湖多分布于东南部(石蕴琮, 1987)。第四纪时期, 构造运动使得内蒙古区域地形地势的差异变化加大, 高原东部和东北部以张裂坳陷为主, 而西南部则以不均匀隆起占优势。

 

  盐湖沉积物类型与周围地区植被发育情况和风化剥蚀作用的强弱有密切相关性(杨清堂, 1997)。盐湖区外围岩石及河水和泉水中的Na+ 、Cl- 、SO2 4 等含量较高, 为石盐和芒硝矿床的形成提供了物质来源,而盐湖外围广泛分布的白垩系富含碳酸盐灰绿色砂泥岩为碳酸盐型盐湖矿床的形成, 提供了大量的CO2 -3 和HCO-3 。雅布赖盆地外围山系广泛分布着不同时期的花岗岩类, 一般w(K2O)较高, 最高为6.5 %, 平均为3.49 %(刘振敏等, 1998), 为本区富钾卤水矿的形成提供了钾来源。

 

  内蒙古盐类矿床属于现代盐湖矿床, 包括盐矿、钾盐、芒硝、天然碱等多种矿产, 构成了内蒙古盐类矿床成矿系列, 进一步划分为:① 与碳酸盐型水补给有关的盐类成矿亚系列, 碳酸盐型盐湖形成天然碱、泡碱、芒硝等;② 与硫酸盐型水补给有关的盐类成矿亚系列, 分钠亚型和镁亚型2 种成因类型:硫酸钠亚型卤水形成芒硝矿以及薄层石盐矿;硫酸镁亚型卤水由硫酸钠亚型卤水演化而来, 形成石盐矿、芒硝矿及钾石膏矿, 含钾-富钾卤水矿则是由硫酸镁亚型卤水进一步蒸发浓缩演变而来。

 

  内蒙古典型的盐类矿床主要有吉兰泰盐湖盐矿、察干里门诺尔碱矿和伊克昭盟(现鄂尔多斯市)达拉特旗北大树湾芒硝矿等。长期以来, 这些矿床已进行了较大规模的开发, 为中国盐化工业提供了重要原料。值得指出的是, 对于某些矿床的成因仍然存在不同认识, 如认为白乃庙铜矿区存在元古代海底喷流成矿事件, 霍各乞以石英岩为主岩的铜矿与海底喷流作用有关, 等等。不同认识和争鸣是推动逼近客观认识自然过程的必然途径, 只有争论才能发展,我们渴望有更多的良性讨论和互动。此外, 一些工作有待于完善和提高, 如东部贺根山一带蛇绿岩形成于中-晚泥盆世, 而西部索伦山蛇绿岩主要为早二叠世产物, 通过进一步工作, 可将其划分为2 个铬铁矿成矿系列;而多宝山和白乃庙岛弧链可能是2 个独立的岛弧链, 前者属于西伯利亚板块南东缘, 而后者属于华北板块北缘, 通过进一步工作可以划分出2个矿床成矿系列。白云鄂博稀土元素-铁多金属矿床在海西期曾经受过后期改造, 是否有必要将改造作用形成的矿化划分为另一个矿床成矿系列, 也将在进一步深入研究后确定。