内蒙古甲乌拉矿床成矿特征研究

1 绪论

　　1.1研究区位置及自然地理概况

甲乌拉大型银多金属矿床地处内蒙古呼伦贝尔盟新巴尔虎右旗境内。大地构造位置属东北地洼区的额尔古纳地穹列，北西向木哈尔地穹中段。该区因晚古生代(或延至早中生代)发生北东向滨克鲁伦基底隆起而固化。早中生代遭受暂短剥蚀，晚中生代则进人地洼阶段。由一系列相间的北西向地穹、地洼组成该区北东向晚中生代数万km2的火山一碎屑岩及岩浆杂岩带。矿床所处的木哈尔银多金属矿带即属北西向地穹之一由3~4组张扭性断裂和火山一次火山链及碎屑岩组成。

　1.2研究背景及选题依据

甲乌拉一查干铅锌银矿床于1985年发现，1985-1993年经黑龙江省有色地质局进行评价与分段勘探,矿床已扩展为大型矿床。矿山大规模建设始于2001年2007年矿山开采系统逐渐完善.投人生产运营的矿井逐渐增多。日后,随着采、选系统日臻完备矿山生产能力的逐年提高、矿山建设水平不断得到提升。“十一五”以前,限于当时的勘查能力,矿床勘查一般较浅。“十二五”以来.通过对甲乌拉一查干铅锌银矿床深部成矿地质条件的深入研究,认为在矿区深部还有很大的找矿前景随即开展了矿区深部500~1500m(第二找矿空间)范围的找矿工作。最终,在第二找矿空间取得了重大找探矿突破。这表明矿床深部尚有较大的找矿潜力。资源与环境的相互协调可持续发展越来越受到XX重视和人们的关注。在生产生活环保基础设备较齐全的甲乌拉一查干铅锌银矿床开展第二找矿空间研究及深人勘查，无论是对矿山稳产提升产能，还是加强生态文明建设，都具有极其重要的现实意义。

1.3 研究现状

浅成低温热液型矿床是林格伦（Lindgren）于 1906 年在第十届国际地质学大会上首次提出的，世界上很多大型—超大型有色、贵金属矿床均属于这种类型。在我国，该类矿床通常被称为陆相火山-次火山热液型矿床，是指与陆相火山-次火山岩浆热液作用有关的一组有色、贵金属矿床，它们矿化多发生在火山喷发晚期或火山喷发的间隙阶段，矿体呈脉状、网脉状、角砾岩（筒）等形式产出。世界范围内多数金、银、铜和铅锌都来源于此类矿床。据不完全统计，浅成热液型金矿资源约占全球金储量的 6%、银矿约占全球银储量的 16%、铅锌矿约占全球铅锌储量的 10%、铜矿约占全球铜金属储量的 4%（Singer，1996），中国储量与全球大体相当（李杰美等，2010）。浅成低温热液型矿床成矿多发生在地壳浅部（<1.5km），以中低温热液为特征（Simmons S F et al.，2000），常与斑岩型矿床有着密切的时空、成因联系。鉴于此，20世纪 70年代以来，地质学家先后建立了大洋板块控制模式（Sillitoe，1997）、岛弧—大陆边缘岩浆弧背景下的成矿模式（Hedenquist and Lowenstern，1994；Corbett，2002），这些成果为深入研究此类矿床的成因、成矿规律和成矿预测奠定了理论基础。

　1.4研究内容及方法

自20 世纪 80 年代以来，在内蒙古新巴尔虎右旗相继发现额仁陶勒盖、甲乌拉、查干布拉根等大型浅成热液型矿床，矿区范围内找矿潜力巨大。因此，本次论文将研究区选在处于额尔古纳地块东南缘、得尔布干深断裂北西侧的甲乌拉矿区，以甲乌拉铜铅锌矿床为典型矿床，深入研究矿床地质特征、年代学、元素地球化学以及流体特征等，分析矿床成因，讨论该矿床成矿机理，不仅在成矿理论研究上具有重要的意义，也对指导该区下一步找矿部署具有重要意义。本文主要通过对内蒙古甲乌拉矿床的区域地理、矿床地质和矿床成因和成矿特征研究。对内蒙古甲乌拉成矿特征的进行研究，以此来对甲乌拉矿的找矿方向提供依据。

本文主要通过文献阅读法来进行研究，主要对内蒙古甲乌拉矿所在区域的自然地理进行综述研究，之后通过现有地质数据来进行数据分析，对甲乌拉矿的矿床地质特征进行研究。

　2 章区域地质与矿区矿产概括

　　2.1区域地质背景

研究区位于大兴安岭西坡、额尔古纳地块、得尔布干成矿带南部的多金属矿集区内（赵一鸣等，1997；葛文春等，2007），处于古生代外贝加尔褶皱系与大兴安岭褶皱系衔接处，满洲里—西旗火山隆起带次级隆起构造单元甲乌拉—阿敦楚鲁断隆中，北西向额尔古纳—呼伦深断裂带的北西侧（耿文辉，2005）。区域地质研究表明：该区是一个经历前寒武纪（崔芳华等，2014）、早中生代和中、新生代多期次大规模构造、岩浆作用叠加复合而成的盆山耦合式构造区，发育的基底岩石是中元古代中级变质的长英片麻岩、斜长角闪岩、绿片岩、长英片岩、石英岩和大理岩等（海相中基性—酸性火山-沉积岩）（1266±3Ma；Gantumur H et al.，2005），盖层是寒武—奥陶系浅海相碎屑岩（456～550Ma；佘宏全等，2012），侏罗系陆相中基性、中性、中酸性和酸性火山熔岩和火山碎屑岩（159.2±1.8～166±3.7Ma；李进文等，2011；张斌等，2011）以及第四纪现代陆相沉积物。

　2.1.1地层

区域上出露的地层以中生界为主，新生界次之，零星出露元古界和古生界地层。满洲里-新右旗一带地层以中生界出露最为广泛,古生界及元古界零星出露新生界地层仅在局部出露。上元古界佳疙瘩群是研究区内最古老的地层，是大兴安岭北部—额尔古纳地区最重要的前寒武纪变质岩系，其经历了低绿片岩相-低角闪岩相的变质作用，岩性为各种片岩、浅粒岩、石英岩及少量变质砂石等岩石组合（崔芳华，2014）。古生界二叠系上统老龙头组在区域上为一套陆相火山-沉积岩系，划为上、中、下三段。下部为板岩类岩石；中部为玄武岩、玄武安山岩、板岩等；上部为蚀变安山岩、变质砂岩、砂砾岩、板岩等。中生界火山岩及火山类型沉积岩异常发育分布全区。

　2.1.2岩浆岩

a57509ee4e41decd034c26fb1650d3c4 　　图2-1 区域大地构造图

　2.1.3 构造

研究区内广泛发育断裂构造，主要为 NE、NNE、NW、NNW 向断裂，近 SN 向断裂也有发育，整体受 NNE 向得尔布干深大断裂控制。得尔布干断裂控制中生代火山-侵入岩浆活动的分布情况，该地区的火山-侵入穹隆或火山机构也常发育在其次级断裂的交汇处，对满洲里地区有色、贵金属矿床的形成十分有利。而区内褶皱构造不明显，表现微弱。

　2.2区域矿产

由于频繁的构造运动和强烈的岩浆活动的影响，该地区形成了众多金属矿产。主要有铜、钼、铅、锌、银、锰、铁、锡等。目前已发现多处大型多金属矿床，主要矿床类型有斑岩型铜钼矿床（乌奴格吐山、八大关铜钼矿床）、浅成热液铜铅锌矿床（甲乌拉、查干布拉根、得耳布尔、东珺、二道河子、比利亚谷）、浅成热液锰银矿床（额仁陶勒盖）等。同时在矿区范围内常常有细脉浸染型铜矿化或矿床共伴生。从空间分布上来看，区内矿床主要集中在受北西向控制的三个平行的断隆区，构成了三个成矿亚带：（1）木哈尔银-铅-锌-铜-金成矿亚带；（2）哈尼沟铜-钼多金属成矿亚带；（3）克尔伦铜-铅-锌成矿亚带（双宝，2012）。

　3 矿床地质特征

　　3.1矿区地质特征

　　3.1.1矿区地层

矿区内出露的地层主要有二叠系上统老龙头组粗碎屑沉积岩、侏罗系中上统中酸性火山-沉积岩以及第四系松散堆积物。二叠系上统老龙头组（P2l）：为一套陆相火山-沉积岩系，主要发育安山岩、流纹岩、板岩、砂砾岩、灰黑色炭质板岩、杂砂岩等。侏罗系中统塔木兰沟组（J2tm）：分布于万宝组南侧和北侧，与之呈不整合接触或断层接触关系。岩性为玄武岩、安山岩等。是区内主要的含矿层位，厚度大于616m。侏罗系中统万宝组（J2wb）：分布于矿区中部，走向 NW，倾向 SW，由于断裂构造作用导致岩层倾角较大，主要介于 30°～80°之间，可见岩层倒转现象。岩性主要为陆相砂砾岩、泥质粉砂岩等。总厚度约为 195m。侏罗系上统玛尼吐组（J3mn）：在矿区东、西、南部均有出露，与万宝组呈角度不整合接触，与塔木兰沟组呈平行不整合接触。岩性为流纹岩、火山碎屑岩、安山岩、粗安岩等。在断裂构造比较发育的位置见有矿体。总厚度约为183m。第四系（Q4）：分布于沟谷、山前平地处，主要发育粘土、砂砾石、腐殖质等松散堆积物。厚度为 0～35m。

　3.1.2矿区构造

该矿床于古生代晚期大兴安岭褶皱系与外贝加尔褶皱系接壤带，区域构造受到北东向额尔古纳一呼伦深断裂带控制，分为两个不同的构造单元。区域构造变形复杂，大陆形成于晚古生代晚期大陆形成后遭遇强烈北东向的褶皱构造运动。

此后,在燕山期受构造及岩浆活动影响，局部褶皱轴向发生扭转方向由北东向转为北西向。后期在太平洋板块运动巨大影响下额一呼深断裂重新开始活动，顶盘向南东方向逆冲，最终，中心式火山穹隆或宽缓褶皱在中生代火山一沉积岩层中形成。区域构造主要为断裂构造,方向主要为北东向及北西向，北东向断裂性质为压扭性,北西向断裂性质为张扭性。北西西向和北西向张性构造纵横交错、次级构造发育局部张裂带形成以边界断裂为界的断隆构造。

　3.1.3岩浆岩

矿区火山岩浆活动频繁，主要发生在海西晚期和燕山晚期。海西晚期黑云母斜长花岗岩：主要形成于281Ma（盛继福，1999），大部分出露于甲乌拉矿区北部和东部，呈岩基状产出，与安山岩呈断层接触，是1号矿体的底板围岩。燕山晚期侵入岩：主要为次火山岩斑岩体，侵入顺序为中基性—中酸性—酸性—偏碱性岩石。按照与成矿的关系可分为成矿前岩体（闪长玢岩（144.7～132.8Ma；杨竞红，1991；Qin Kezhang，1997））、成矿期岩体（次长石斑岩、次石英斑岩（120±6Ma；陈祥等，1997）、次石英长石斑岩、花岗斑岩（146.4Ma；本文））和成矿后岩体（石英二长斑岩（139.2Ma；翟德高，2013）、二长斑岩）。

　3.2矿床地质特征

　　3.2.1矿体特征

甲乌拉赋矿构造总体呈现向 MW 撒开状态，于南东部石英二长斑岩体北东端呈收敛的扇形分布（图 3.1）。矿体呈脉状产于 NWW—NNW 向断裂构造带中，走向与构造带基本一致，倾向 SW，倾角 47°～85°。矿床浅部发育铅锌矿体，赋存于石英斑岩、石英二长斑岩、长石斑岩中，多呈脉状产出，次为透镜状，走向 320°～350°，平面上呈 NW 向雁行排列、放射状排列，剖面上呈 SW 陡倾的左雁行排列，具有尖灭再现、分支复合的特点（图 3.2）。近期，我们在野外地质调查过程中发现，在矿床深部钻孔中发育厚度不等的铜矿体，赋存在花岗斑岩体内部，呈细脉浸染状产出，较好的铜矿体分布于地表以下 250～360m 之间，厚度 0.6～8.9m（耿文辉，2005），因此认为该矿床深部可能有铜矿体的存在，与花岗斑岩的关系较为密切。目前已发现矿体 40 余条，其中2 号矿体的规模为最大（图 3.1，表 3.1）。截至目前，累计探明铅金属储量为88.1 万 t，品位 3.16%；锌 81.4 万 t，品位 5.24%；银 636.0t，品位 22.20g/t；共伴生铜 3.0 万 t，品位 0.6%～1.36%，为大型铜铅锌多金属矿床。

　3.2.2矿石特征

甲乌拉矿床浅部发育铅锌矿体，主要矿石类型为铅锌矿石、铜锌矿石等。矿石结构主要为自形—半自形晶粒状结构、压碎结构、交代残余结构、乳滴状结构、浸蚀结构、包含结构等，矿石构造主要有块状构造、浸染状构造、脉状构造、团块状构造、不规则粒状构造等。矿石矿物主要有方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿，少量磁黄铁矿等。银矿物主要有硫锑银矿、银黝铜矿、辉银矿、自然银、碲银矿等（聂凤军等，2011）。脉石矿物主要为石英、方解石、萤石、绢云母、绿泥石、绿帘石等。近矿体围岩蚀变发育，主要为硅化、萤石化、绿泥石化、绢云母化和碳酸盐化等，主要发育在 NWW 向含矿破碎带内。

　3.3成矿期次/阶段划分

根据野外矿脉穿插关系、矿物共生组合与矿化蚀变特征，认为矿床成矿过程经历了热液期和表生期两个成矿期。其中热液成矿期可分为 3 个阶段，分别为：Ⅰ石英-黄铁矿阶段、Ⅱ石英-多金属硫化物阶段和Ⅲ石英-碳酸盐阶段，其中第Ⅱ阶段石英-多金属硫化物阶段又可分为三个亚阶段，①石英-黄铁矿-黄铜矿亚阶段、②含石英闪锌矿脉亚阶段、③含石英方铅矿脉亚阶段；浅部铅锌矿化主要发生在②含石英闪锌矿脉亚阶段和③含石英方铅矿脉亚阶段，深部铜矿化主要发生在①石英-黄铁矿-黄铜矿亚阶段。

　3.4围岩蚀变

(1)变质作用

万宝组地层有不同程度的变质,尤其在含矿断裂带附近更为普遍砂岩成为变质砂岩,粉砂岩和泥质、含炭质岩石变成板岩。

(2)围岩蚀变

一般局限于含矿构造带内及附近围岩,呈带状分布,蚀变类型有碳酸盐化、石英化、伊利石水白云母化、高岭土化、绿泥石化、绢云母化、青磐岩化、萤石化褪色蚀变等。与成矿有关的蚀变主要有石英化、碳酸盐化、伊利石水白云母化。

4 矿床成因与成矿特征

　　4.1流体包裹体特征

流体包裹体样品均为采自本区与硫化物伴生、来自不同成矿阶段的含矿石英脉，主成矿阶段的石英呈烟灰色，晚阶段石英则为乳白色。

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继流体包裹体的岩相学显微观察后，对其进行均一温度、冰点和成分等数据的采集。流体包裹体显微测温分析是在中国科学院矿产资源研究重点实验室流体包裹体实验室，实验仪器为 Linkam THMS 600 型冷热台，同时配套使用 Olympus BX53光学显微镜。测试过程中的升温速率一般为 0.2℃～5.0℃/min。单个流体包裹体的激光拉曼成分测试在中国科学院矿产资源研究重点实验室流体包裹体实验室完成，使用的是法国 Jobin Yevon 公司生产的 LabRAM HR800 可见显微共焦拉曼光谱仪，使用 Ar+离子激光器，波长 532nm，输出功率为 44mV，激光束斑大小约为 1μm，光谱分辨率 0.65cm-1。

对样品进行流体包裹体的显微观察发现，孤立的原生包裹体随机分布，次生包裹体沿裂隙发育。主要类型为富液相包裹体，少数为纯液相包裹体。其特征如下：

（1）富液相流体包裹体：如图 4.2 所示，包裹体呈半椭圆—椭圆形及不规则形状，大小在 3～15μm 之间，主要集中在 5～8μm，主要是以液相为主的气液两相流体包裹体，气液比为 5%~10%，均一至液相。该类型包裹体含量约为总体的 95%。总体上看，既有随机分布的孤立原生包裹体，又有沿裂隙发育的次生包裹体。

（2）纯液相流体包裹体：该类型包裹体不太发育，主要呈椭圆形，粒径较小，大小在1～3μm 之间，均一至液相。该类型包裹体含量约为总体的 5%，与气液两相包裹体共生。

　4.2矿物来源

甲乌拉矿床矿石硫化物的硫同位素组成显示，硫同位素δ34S 为 0.8‰～ 8.4‰，主要集中在 1.2‰～5.5‰之间，平均值为 3.37‰（n=23），极差为4.3‰，表明矿床硫主要来自下地壳或上地幔的深源岩浆。

甲乌拉矿床矿石硫化物的铅同位素数据显示，206Pb/204Pb值为 18.2283～ 18.7580，207Pb/204Pb值为15.4570～15.8800，208Pb/204Pb值为37.8410～39.0490，硫化物中的铅为正常放射铅；矿床硫化物中的铅主要为幔源铅，在成矿过程中有少量的壳源铅混入；矿床成矿物质具有MORB、原始地幔端元混合源区性质。

　4.3成矿演化

本次对矿床含矿石英脉进行流体包裹体研究，结果表明发育的包裹体类型主要为富液相包裹体，纯液相包裹体并不发育。Ⅰ阶段流体包裹体均一温度主要集中在252.3℃～337.7℃之间，平均温度为 276.0℃，盐度 wt%（NaCleqv）为 2.40%～11.11%，主要集中在 4.63%～6.44%之间，流体密度主要为 0.62～0.77g/cm3，成矿压力为18.80～33.38MPa，成矿深度为 0.63～1.11km；Ⅱ阶段流体包裹体均一温度主要集中在 191.6℃～248.0℃之间，平均温度为 216.1℃，盐度 wt%（NaCleqv）为 3.53%～ 13.88%，主要集中在5.70%～7.30%之间，流体密度主要为 0.80～0.88g/cm3，成矿压力为16.15～27.68MPa，成矿深度为 0.54～0.92km；Ⅲ阶段流体包裹体主要集中在113.7℃～189.5℃之间，平均温度为 162.1℃，流体包裹体盐度 wt%（NaCleqv）为 2.23%～10.11%，主要集中在 5.70%～7.99%之间，流体密度主要为 0.88～0.92g/cm3，成矿压力为 11.16～19.02MPa，成矿深度为 0.37～0.63km。激光拉曼结果表明，流体包裹体的气相和液相成分均为 H2O。成矿流体总体上属于 H2O-NaCl 体系，具有中低温、低盐度、中等密度流体属性，形成于中低压环境，成矿深度为中浅成。

　4.4成矿特征

甲乌拉矿床在地洼成矿阶段的成矿演化过程中，经历了两个以上的成矿活动阶段，并形成两个以上的成矿热液活动中心，成矿次火山岩系微量元素的变化规律，反映出成矿活动有早、晚两个阶段;包裹体测定成矿温度具有两个连续的区间:390~250℃(高中温)和250~138℃(中低温);矿物铅同位素模式年龄也分为两个连续阶段;矿床的主要矿物类型也划分为两套矿物组合。上述均说明甲乌拉矿床在燕山晚期第一期次火山岩向第二期次火山岩演化过程中，存在两个以上成矿活动阶段的连续演化过程，即脉动式连续成矿过程。并有矿液胶结矿石角砾等多期叠加、改造的成矿特点。矿床成因类型为受断裂构造控制的陆相次火山热液裂隙充填式银多金属矿床。

　4.5矿床成因

对于甲乌拉铜铅锌矿床的成因问题，前人做了大量研究，可归纳为三种观点：

通过对与成矿密切相关的次火山岩的地球化学特征、流体包裹体及同位素特征的研究，认为该矿床为陆相次火山岩型矿床（耿文辉，2010）；

通过对矿床地质特征和流体包裹体研究，认为该矿床为中低温热液脉型矿床（武广等，2010）；

通过对矿床的地质特征和稳定同位素的研究，认为该矿床为中低温次火山热液充填脉状多金属矿床（曾令平，2010）。长期以来，对该区铜铅锌矿床的成因研究认为，其成矿作用与该区塔木兰沟期火山作用密切有关，即是塔木兰沟期陆相火山作用间隙期火山热液作用的产物，或是次火山岩就位过程中浅成岩浆热液作用的产物。但近期我们在总结全国与陆相火山岩有关的金、银、铜铅锌矿床的成矿与找矿模式过程中发现，在这样的矿集区通常发育斑岩型铜（钼）矿化，甚至深部存在斑岩型铜矿床（叶天竺，2015），并构成斑岩铜（钼）-浅成热液铜铅锌矿成矿系统。

　5 结论

本文通过结合前人的研究成果，综述了甲乌拉矿床成矿发生在早白垩世初期，为斑岩铜-浅成热液铅锌成矿系统。该期适值蒙古—鄂霍茨克洋闭合造山带后碰撞伸展阶段，从而导致岩石圈发生减薄、软流圈上涌以及壳幔混合作用，引发区域内发生大规模的强烈火山活动，同时形成大量中酸性火山岩及次火山岩。富含铜铅锌的次火山热液沿着有利构造部位向上运移至一定的温压条件，含矿流体发生沸腾作用。流体继续上侵，温度和压力逐渐下降，同时下降的天水不断加入，含矿流体开始卸载 Cu 元素，首先在深部形成细脉浸染型铜矿化（体）。残余岩浆流体继续上侵，在地壳浅部受到循环大气降水的强烈混染，从而形成以大气降水为主体的中低温、低盐度、中等密度的 H2O-NaCl 流体体系，并在有利的物理化学条件下卸载 Pb、Zn 元素，形成了中低温浅成热液铅锌矿体。整体构成了甲乌拉斑岩铜-浅成热液铅锌的成矿系统。

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