張子珍 鞏智鎮(zhèn) 張海平 許永旺 李鵬

摘要：北山地區(qū)是中國(guó)一個(gè)重要的成礦區(qū)，內(nèi)蒙古西部是該成礦區(qū)的一部分，其中礦產(chǎn)資源豐富。目前已發(fā)現(xiàn)的礦種中，以鐵礦規(guī)模最大、類型最復(fù)雜、礦點(diǎn)最多，在該帶的諸多礦床（點(diǎn)）中，以黑鷹山礦床規(guī)模最大，黑鷹山鐵礦床地處北山造山帶西伯利亞板塊與哈薩克斯坦—北山板塊匯聚地帶，是中國(guó)西北地區(qū)規(guī)模最大和品位最高的富鐵礦床之一，其成礦特征也最具代表性。作者對(duì)該鐵礦的地質(zhì)特征及成礦規(guī)律等方面開(kāi)展初步分析，指出了北山內(nèi)蒙古地區(qū)鐵礦的礦床成因，這對(duì)該區(qū)今后找礦工作具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)特征 礦床成因 黑鷹山鐵礦 北山地區(qū) 內(nèi)蒙古

1. 成礦地質(zhì)背景特征

黑鷹山鐵礦床位于內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善盟額濟(jì)納旗。地理坐標(biāo)：東經(jīng)98°13′00″-98°27′00″，北緯42°15′00″-42°20′00″。

黑鷹山鐵礦床的大地構(gòu)造位置處于西伯利亞板塊與哈薩克斯坦—北山板塊碰撞對(duì)接帶，具體位置為哈薩克斯坦—北山板塊北帶紅石山—黑鷹山地體東北部，黑鷹山—流沙山背斜東南傾末端(圖1) (劉雪亞等，1995；周濟(jì)元等，1996)。區(qū)內(nèi)出露的地層主要有第四系沉積物和石炭系下統(tǒng)白山組火山—沉積巖，其中第四系沉積物主要為風(fēng)成沙和殘坡積物，后者主要是英安巖、英安質(zhì)流紋巖、凝灰熔巖、火山角礫巖、次生石英巖和灰?guī)r。礦區(qū)范圍內(nèi)海西期侵入巖脈分布廣泛，主要巖石類型有輝長(zhǎng)巖、英安斑巖、鈉長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖、閃長(zhǎng)巖和花崗細(xì)晶巖。另外，受礦區(qū)北側(cè)古板塊碰撞對(duì)接帶—駱駝山—紅石山—黑鷹山深大斷裂的影響，礦區(qū)范圍內(nèi)除了分布近東西走向的單斜構(gòu)造外，近東西向、北東向和北西向壓扭性斷裂以及北西向和南北向張性斷裂亦分布廣泛，其中近東西向和北西向斷裂對(duì)鐵礦體的空間分布及形態(tài)具有明顯的控制作用。鐵礦化主要在英安巖和英安質(zhì)流紋巖中呈團(tuán)塊狀、條帶狀和脈狀產(chǎn)出，并且構(gòu)成具有工業(yè)價(jià)值的礦體(聶鳳軍等，2006)。

2. 礦床地質(zhì)特征

2.1 構(gòu)造

2.2.1 成礦前構(gòu)造，控制成礦的地軸邊緣褶皺帶，從地層的關(guān)系和成礦帶的規(guī)律上推斷，黑鷹山的鐵礦生成完全受該破碎帶的控制。

2.2.2 成礦后的小斷裂構(gòu)造，這種構(gòu)圖1 內(nèi)蒙古黑鷹山鐵礦體簡(jiǎn)圖（局部）（據(jù)聶鳳軍等，2006年資料改編）

1-安山巖;2-流紋英安巖和英安巖;3-英安巖;4-鈉長(zhǎng)斑巖;5-花崗斑巖; 6-閃長(zhǎng)斑巖;7-斷層;8-鐵礦體;9-釔礦體;10-古板塊俯沖帶;11-地體界限; 12-地體編號(hào);西伯利亞板塊: Ⅰ1-烏珠爾嘎順地體; Ⅰ2-雀兒山地體;哈薩克斯坦-北山板塊:Ⅱ1-紅石山-黑鷹山地體; Ⅱ2-公婆泉-月牙山地體; Ⅱ3-馬鬃山中間地塊造在各礦區(qū)中均有發(fā)現(xiàn)，如第三礦段的主體礦中部有一平錯(cuò)斷層，把礦體的西段向北推，斷距大約20m左右，其余的小斷裂均在礦體圍巖中間，是一種破壞礦體的構(gòu)造。而且有后來(lái)的花崗正長(zhǎng)斑巖脈沿?cái)嗔沿炄牒笸怀龅谋憩F(xiàn)證明了這一點(diǎn)。

2.2 巖漿巖

早期花崗巖：（1）灰白色中粒花崗巖，分布在礦區(qū)南邊；（2）灰紅色中-細(xì)?；◢弾r，該花崗巖與上述花崗巖為同一巖漿源經(jīng)分異作用生成的。

晚期噴發(fā)巖和侵入巖：（1）噴發(fā)巖：石英長(zhǎng)石斑巖分布在上述花崗巖體的北部邊緣帶上，面積約數(shù)百公里，與花崗巖呈過(guò)渡關(guān)系；長(zhǎng)石斑巖分布在長(zhǎng)石石英邊緣，局部可見(jiàn)石英長(zhǎng)石俘虜體及角礫化現(xiàn)象；二長(zhǎng)斑巖。（2）淺成和侵入巖脈：花崗正長(zhǎng)斑巖、石英閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖。

2.3 火山巖及火山活動(dòng)

從區(qū)域地質(zhì)方面研究黑鷹山一帶地層系統(tǒng)由泥盆系組成，但它沒(méi)有在礦區(qū)出露的主要原因是受后來(lái)火山巖的噴發(fā)和侵入時(shí)同化吞蝕的結(jié)果造成的，因此火山巖的活動(dòng)應(yīng)該晚于泥盆紀(jì)的沉積期，屬于海西晉寧運(yùn)動(dòng)。

3. 礦體特征

根據(jù)黑鷹山五個(gè)礦區(qū)的鐵礦露頭及物探資料證明，礦體形態(tài)是復(fù)雜的，但從經(jīng)濟(jì)價(jià)值上分析概括分兩種。

3.1 具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的透鏡狀礦體除清河口礦區(qū)以外，具物探資料研究，各礦區(qū)均有一個(gè)，如黑鷹山3礦段的2號(hào)礦體，長(zhǎng)310m，深150m，寬58m，最厚50m，傾向近北傾，傾角30o～45o，礦石類型的分帶現(xiàn)象比較規(guī)則，礦石儲(chǔ)量約1100萬(wàn)噸。

3.2 經(jīng)濟(jì)意義不大的不規(guī)則礦體群，此類礦體一般呈雞窩狀、串珠狀、小扁豆體、脈狀及條帶狀等，在各礦區(qū)均有出現(xiàn)，在黑鷹山礦區(qū)經(jīng)淺井證明延伸20m左右，礦石類型變化比較單純，無(wú)分帶現(xiàn)象，礦石儲(chǔ)量整個(gè)礦區(qū)加起來(lái)約200萬(wàn)噸左右。

4. 礦床圍巖

具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的透鏡狀礦體一般在石英長(zhǎng)石斑巖或長(zhǎng)石斑巖的接觸帶上，上盤為石英長(zhǎng)石斑巖或長(zhǎng)石斑巖，下盤為二長(zhǎng)斑巖，圍巖一般具矽卡巖化及高嶺土化現(xiàn)象，可見(jiàn)矽卡巖帶對(duì)礦體的控制作用明顯。

礦體產(chǎn)在石英長(zhǎng)石斑巖或長(zhǎng)石斑巖巖體內(nèi)，也有產(chǎn)在火山巖與長(zhǎng)石斑巖的接觸帶上，或火山巖本身。此類礦體極不規(guī)則，形狀有雞窩狀、柱狀、小扁豆體，一般經(jīng)濟(jì)意義不大。

礦體呈脈狀、串珠狀、小扁豆體，產(chǎn)在二長(zhǎng)斑巖本身，圍巖具有矽卡巖化及綠泥石化等現(xiàn)象。

5. 礦區(qū)成礦規(guī)律研究

5.1 構(gòu)造對(duì)成礦的控制作用

礦床的形成過(guò)程中，成礦流體的運(yùn)移和成礦物質(zhì)的沉淀、定位空間以及其形成的保存條件無(wú)不與構(gòu)造息息相關(guān)。構(gòu)造是成礦控制地質(zhì)因素中的重要因素。

5.1.1成礦構(gòu)造環(huán)境的控礦作用

新元古代晚期，華北地臺(tái)北緣的西部邊緣坳陷帶有與冰水沉積作用有關(guān)的鐵礦、磷礦床。而該時(shí)期的坳陷又是在太古代和早中元古代含鐵建造的基底上發(fā)展起來(lái)的，古老基底在給新元古代沉積盆地提供物源的同時(shí)也提供了大量的礦源，為該時(shí)期成礦創(chuàng)造了條件。

5.1.2區(qū)域性深斷裂構(gòu)造帶對(duì)成礦的控制作用

阿拉善右旗—烏拉特后旗—白云鄂博—化德臺(tái)緣深大斷裂分布于預(yù)測(cè)區(qū)的北側(cè)，該區(qū)域性深斷裂構(gòu)造帶為超殼斷裂，有的甚至切穿了巖石圈，所以它們是地幔物質(zhì)上涌的通道。而與其有成生聯(lián)系的次斷裂或裂隙構(gòu)造帶往往就是成礦物質(zhì)沉淀定位的空間。另一方面，這些深斷裂構(gòu)造帶具有活動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，所以在其一側(cè)或兩旁常分布形成不同時(shí)代的礦床。華北板塊北緣深斷裂帶兩側(cè)分布不同時(shí)代形成的鐵、鈮、稀土礦床、鐵、銅、鎳、鉛、鋅、金、螢石等礦床。

5.2 地層對(duì)成礦的控制作用

該類礦床地層對(duì)成礦的控制作用尤為重要，可以說(shuō)起了決定性的作用，是成礦的必要條件。

成礦物質(zhì)的初始預(yù)富集作用很重要，泥盆系是在太古代和早中元古代含鐵建造的基底上接受沉積的，古老基底是其直接物源區(qū)，在提供物源的同時(shí)也提供了大量的成礦物質(zhì)，為該地層成礦初始富集奠定了基礎(chǔ)，只要后期有變形變質(zhì)作用、混合巖化作用、巖漿作用等的再活化，即有可能富集成礦。

5.3 巖體對(duì)成礦的控制作用

該類型礦床為熱液型礦床，礦體主要分布于泥盆系與中石炭世輝長(zhǎng)巖的外接觸帶。因此中石炭世輝長(zhǎng)巖的存在是該礦床形成的重要條件，巖體一方面對(duì)成礦提供成礦流體和成礦物質(zhì)，另一方面提供熱動(dòng)力而加速水巖反映，以圍巖中淬取、活化成礦物質(zhì)而提高成礦流體中成礦元素的濃度而有利成礦物質(zhì)的沉淀、富集而形成有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的工業(yè)礦體。

6. 礦床成因及類型

黑鷹山鐵礦生成是與火山巖漿的分異有密切的關(guān)系，因此從巖漿分異到成礦階段提出如下看法。

6.1 巖漿分異

黑鷹山鐵礦是與花崗巖巖漿后期正長(zhǎng)巖族的巖漿活動(dòng)分不開(kāi)，而且從地表火山巖的出露推測(cè)巖漿的分異是由含鈉質(zhì)的碳酸鹽噴發(fā)過(guò)度到中基性侵入巖公分兩個(gè)階段：第一階段由噴發(fā)到過(guò)度階段主要是巖漿分異噴發(fā)而產(chǎn)生的石英長(zhǎng)石斑巖與長(zhǎng)石斑巖之后，殘余巖漿逐漸變成中基性，因此噴發(fā)的最后時(shí)期就有過(guò)度性質(zhì)的二長(zhǎng)斑巖產(chǎn)生，并且結(jié)束了噴發(fā)階段。第二階段由巖漿經(jīng)過(guò)分異噴發(fā)使殘余巖漿變成中基性，而且在開(kāi)始凝固結(jié)晶時(shí)，巖漿再一次經(jīng)分異過(guò)程而有鐵礦液上升成礦，最后逐漸變成花崗正長(zhǎng)斑巖、細(xì)晶巖、閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖等巖脈或巖體侵入，同時(shí)也切割了前者的巖石和一部分鐵礦體。

6.2 成礦階段

從礦區(qū)所有的礦體出露形態(tài)及其圍巖相互之間的關(guān)系初步推測(cè)成礦也分為兩個(gè)階段：①當(dāng)巖漿分異噴發(fā)時(shí)就有一部分鐵質(zhì)熔液被攜帶上，分異后在巖漿凝固時(shí)富集成不規(guī)則的礦體，或者火山巖接觸后經(jīng)變質(zhì)作用形成別的礦體，因此圍巖即為噴發(fā)的石英長(zhǎng)石斑巖或長(zhǎng)石斑巖，其次就是火山巖。礦體形狀有雞窩狀、串珠狀、小扁豆體等。礦石一般無(wú)磁性或者弱磁性。②主要成礦時(shí)期：當(dāng)巖漿分異過(guò)渡到中基性時(shí)，殘余巖漿即開(kāi)始結(jié)晶分異，因而有大量的鐵質(zhì)熔液首先沿著二長(zhǎng)斑巖與石英長(zhǎng)石斑巖或長(zhǎng)石斑巖的接觸軟弱帶侵入，富集成具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦體（也可能在二者接觸帶上會(huì)發(fā)生過(guò)錯(cuò)動(dòng)，因?yàn)樵诰植康胤接薪堑[化現(xiàn)象）或者沿著二長(zhǎng)斑巖的節(jié)理侵入富集成脈狀或其它形狀的礦體，最后才是正長(zhǎng)斑巖、閃長(zhǎng)巖、細(xì)晶巖、輝長(zhǎng)巖等巖脈的侵入。③從鐵礦的礦物成分、化學(xué)成分來(lái)看，主要是鐵質(zhì)熔液，但是從鐵礦本身含有磷灰石，或者磷灰石細(xì)脈、石英細(xì)脈穿插在鐵礦和圍巖中的現(xiàn)象推測(cè)，證明礦液是屬于高溫?zé)嵋盒偷?，同時(shí)在成礦理論上可能屬磁鐵礦—磷灰石建造。

通過(guò)以上所有地質(zhì)資料和礦石組織結(jié)構(gòu)等方面來(lái)研究和對(duì)比，認(rèn)為黑鷹山式鐵礦主要類型與瑞典克瑞納的后期巖漿礦床磁鐵礦—磷灰石建造很相似，部分為接觸變質(zhì)型。

小體重：高硫磁鐵礦富礦石4.5t/m3，高硫磁鐵礦貧礦石3.7t/m3，高硫磁鐵礦表外礦石3.2t/m3。

黑鷹山鐵礦鐵礦床硫化物的硫同位素分析結(jié)果表明，其δ34SV_CDT值變化于-8.3‰-3.2‰，而且多數(shù)位于值附近由于輝長(zhǎng)巖原巖來(lái)源較深，通常來(lái)自下地殼或者上地幔，因此其δ34S值一般在0左右，與隕石硫接近(魏菊英等，1988)。而較低的δ34S負(fù)值，則很有可能來(lái)自老地層，即泥盆系的淺變質(zhì)巖。因此硫同位素分析結(jié)果表明，硫主要來(lái)自于巖漿巖，即輝長(zhǎng)巖，只有少量來(lái)自于圍巖地層。這可能說(shuō)明，成礦物質(zhì)也主要來(lái)自于輝長(zhǎng)巖。

成礦時(shí)代為海西期，礦床成因?yàn)楦邷責(zé)嵋盒?。成礦要素最主要的是石炭紀(jì)地層，地軸邊緣褶皺帶，海西期巖漿期后結(jié)晶分異。其它成礦要素見(jiàn)表1。

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