内蒙古北山地区黑鹰山铁矿地质特征及矿床成因初探

张子珍 巩智镇 张海平 许永旺 李鹏

摘要：北山地区是中国一个重要的成矿区，内蒙古西部是该成矿区的一部分，其中矿产资源丰富。目前已发现的矿种中，以铁矿规模最大、类型最复杂、矿点最多，在该带的诸多矿床（点）中，以黑鹰山矿床规模最大，黑鹰山铁矿床地处北山造山带西伯利亚板块与哈萨克斯坦—北山板块汇聚地带，是中国西北地区规模最大和品位最高的富铁矿床之一，其成矿特征也最具代表性。作者对该铁矿的地质特征及成矿规律等方面开展初步分析，指出了北山内蒙古地区铁矿的矿床成因，这对该区今后找矿工作具有指导意义。

关键词：地质特征 矿床成因 黑鹰山铁矿 北山地区 内蒙古

1. 成矿地质背景特征

黑鹰山铁矿床位于内蒙古自治区阿拉善盟额济纳旗。地理坐标：东经98°13′00″-98°27′00″，北纬42°15′00″-42°20′00″。

黑鹰山铁矿床的大地构造位置处于西伯利亚板块与哈萨克斯坦—北山板块碰撞对接带，具体位置为哈萨克斯坦—北山板块北带红石山—黑鹰山地体东北部，黑鹰山—流沙山背斜东南倾末端(图1) (刘雪亚等，1995；周济元等，1996)。区内出露的地层主要有第四系沉积物和石炭系下统白山组火山—沉积岩，其中第四系沉积物主要为风成沙和残坡积物，后者主要是英安岩、英安质流纹岩、凝灰熔岩、火山角砾岩、次生石英岩和灰岩。矿区范围内海西期侵入岩脉分布广泛，主要岩石类型有辉长岩、英安斑岩、钠长斑岩、花岗斑岩、闪长岩和花岗细晶岩。另外，受矿区北侧古板块碰撞对接带—骆驼山—红石山—黑鹰山深大断裂的影响，矿区范围内除了分布近东西走向的单斜构造外，近东西向、北东向和北西向压扭性断裂以及北西向和南北向张性断裂亦分布广泛，其中近东西向和北西向断裂对铁矿体的空间分布及形态具有明显的控制作用。铁矿化主要在英安岩和英安质流纹岩中呈团块状、条带状和脉状产出，并且构成具有工业价值的矿体(聂凤军等，2006)。

2. 矿床地质特征

2.1 构造

2.2.1 成矿前构造，控制成矿的地轴边缘褶皱带，从地层的关系和成矿带的规律上推断，黑鹰山的铁矿生成完全受该破碎带的控制。

2.2.2 成矿后的小断裂构造，这种构图1 内蒙古黑鹰山铁矿体简图（局部）（据聂凤军等，2006年资料改编）

1-安山岩;2-流纹英安岩和英安岩;3-英安岩;4-钠长斑岩;5-花岗斑岩; 6-闪长斑岩;7-断层;8-铁矿体;9-钇矿体;10-古板块俯冲带;11-地体界限; 12-地体编号;西伯利亚板块: Ⅰ1-乌珠尔嘎顺地体; Ⅰ2-雀儿山地体;哈萨克斯坦-北山板块:Ⅱ1-红石山-黑鹰山地体; Ⅱ2-公婆泉-月牙山地体; Ⅱ3-马鬃山中间地块造在各矿区中均有发现，如第三矿段的主体矿中部有一平错断层，把矿体的西段向北推，断距大约20m左右，其余的小断裂均在矿体围岩中间，是一种破坏矿体的构造。而且有后来的花岗正长斑岩脉沿断裂贯入后突出的表现证明了这一点。

2.2 岩浆岩

早期花岗岩：（1）灰白色中粒花岗岩，分布在矿区南边；（2）灰红色中-细粒花岗岩，该花岗岩与上述花岗岩为同一岩浆源经分异作用生成的。

晚期喷发岩和侵入岩：（1）喷发岩：石英长石斑岩分布在上述花岗岩体的北部边缘带上，面积约数百公里，与花岗岩呈过渡关系；长石斑岩分布在长石石英边缘，局部可见石英长石俘虏体及角砾化现象；二长斑岩。（2）浅成和侵入岩脉：花岗正长斑岩、石英闪长岩、闪长岩、辉长岩。

2.3 火山岩及火山活动

从区域地质方面研究黑鹰山一带地层系统由泥盆系组成，但它没有在矿区出露的主要原因是受后来火山岩的喷发和侵入时同化吞蚀的结果造成的，因此火山岩的活动应该晚于泥盆纪的沉积期，属于海西晋宁运动。

3. 矿体特征

根据黑鹰山五个矿区的铁矿露头及物探资料证明，矿体形态是复杂的，但从经济价值上分析概括分两种。

3.1 具有经济价值的透镜状矿体除清河口矿区以外，具物探资料研究，各矿区均有一个，如黑鹰山3矿段的2号矿体，长310m，深150m，宽58m，最厚50m，倾向近北倾，倾角30o～45o，矿石类型的分带现象比较规则，矿石储量约1100万吨。

3.2 经济意义不大的不规则矿体群，此类矿体一般呈鸡窝状、串珠状、小扁豆体、脉状及条带状等，在各矿区均有出现，在黑鹰山矿区经浅井证明延伸20m左右，矿石类型变化比较单纯，无分带现象，矿石储量整个矿区加起来约200万吨左右。

4. 矿床围岩

具有经济价值的透镜状矿体一般在石英长石斑岩或长石斑岩的接触带上，上盘为石英长石斑岩或长石斑岩，下盘为二长斑岩，围岩一般具矽卡岩化及高岭土化现象，可见矽卡岩带对矿体的控制作用明显。

矿体产在石英长石斑岩或长石斑岩岩体内，也有产在火山岩与长石斑岩的接触带上，或火山岩本身。此类矿体极不规则，形状有鸡窝状、柱状、小扁豆体，一般经济意义不大。

矿体呈脉状、串珠状、小扁豆体，产在二长斑岩本身，围岩具有矽卡岩化及绿泥石化等现象。

5. 矿区成矿规律研究

5.1 构造对成矿的控制作用

矿床的形成过程中，成矿流体的运移和成矿物质的沉淀、定位空间以及其形成的保存条件无不与构造息息相关。构造是成矿控制地质因素中的重要因素。

5.1.1成矿构造环境的控矿作用

新元古代晚期，华北地台北缘的西部边缘坳陷带有与冰水沉积作用有关的铁矿、磷矿床。而该时期的坳陷又是在太古代和早中元古代含铁建造的基底上发展起来的，古老基底在给新元古代沉积盆地提供物源的同时也提供了大量的矿源，为该时期成矿创造了条件。

5.1.2区域性深断裂构造带对成矿的控制作用

阿拉善右旗—乌拉特后旗—白云鄂博—化德台缘深大断裂分布于预测区的北侧，该区域性深断裂构造带为超壳断裂，有的甚至切穿了岩石圈，所以它们是地幔物质上涌的通道。而与其有成生联系的次断裂或裂隙构造带往往就是成矿物质沉淀定位的空间。另一方面，这些深断裂构造带具有活动时间长的特点，所以在其一侧或两旁常分布形成不同时代的矿床。华北板块北缘深断裂带两侧分布不同时代形成的铁、铌、稀土矿床、铁、铜、镍、铅、锌、金、萤石等矿床。

5.2 地层对成矿的控制作用

该类矿床地层对成矿的控制作用尤为重要，可以说起了决定性的作用，是成矿的必要条件。

成矿物质的初始预富集作用很重要，泥盆系是在太古代和早中元古代含铁建造的基底上接受沉积的，古老基底是其直接物源区，在提供物源的同时也提供了大量的成矿物质，为该地层成矿初始富集奠定了基础，只要后期有变形变质作用、混合岩化作用、岩浆作用等的再活化，即有可能富集成矿。

5.3 岩体对成矿的控制作用

该类型矿床为热液型矿床，矿体主要分布于泥盆系与中石炭世辉长岩的外接触带。因此中石炭世辉长岩的存在是该矿床形成的重要条件，岩体一方面对成矿提供成矿流体和成矿物质，另一方面提供热动力而加速水岩反映，以围岩中淬取、活化成矿物质而提高成矿流体中成矿元素的浓度而有利成矿物质的沉淀、富集而形成有经济价值的工业矿体。

6. 矿床成因及类型

黑鹰山铁矿生成是与火山岩浆的分异有密切的关系，因此从岩浆分异到成矿阶段提出如下看法。

6.1 岩浆分异

黑鹰山铁矿是与花岗岩岩浆后期正长岩族的岩浆活动分不开，而且从地表火山岩的出露推测岩浆的分异是由含钠质的碳酸盐喷发过度到中基性侵入岩公分两个阶段：第一阶段由喷发到过度阶段主要是岩浆分异喷发而产生的石英长石斑岩与长石斑岩之后，残余岩浆逐渐变成中基性，因此喷发的最后时期就有过度性质的二长斑岩产生，并且结束了喷发阶段。第二阶段由岩浆经过分异喷发使残余岩浆变成中基性，而且在开始凝固结晶时，岩浆再一次经分异过程而有铁矿液上升成矿，最后逐渐变成花岗正长斑岩、细晶岩、闪长岩、辉长岩等岩脉或岩体侵入，同时也切割了前者的岩石和一部分铁矿体。

6.2 成矿阶段

从矿区所有的矿体出露形态及其围岩相互之间的关系初步推测成矿也分为两个阶段：①当岩浆分异喷发时就有一部分铁质熔液被携带上，分异后在岩浆凝固时富集成不规则的矿体，或者火山岩接触后经变质作用形成别的矿体，因此围岩即为喷发的石英长石斑岩或长石斑岩，其次就是火山岩。矿体形状有鸡窝状、串珠状、小扁豆体等。矿石一般无磁性或者弱磁性。②主要成矿时期：当岩浆分异过渡到中基性时，残余岩浆即开始结晶分异，因而有大量的铁质熔液首先沿着二长斑岩与石英长石斑岩或长石斑岩的接触软弱带侵入，富集成具有经济价值的矿体（也可能在二者接触带上会发生过错动，因为在局部地方有角砾化现象）或者沿着二长斑岩的节理侵入富集成脉状或其它形状的矿体，最后才是正长斑岩、闪长岩、细晶岩、辉长岩等岩脉的侵入。③从铁矿的矿物成分、化学成分来看，主要是铁质熔液，但是从铁矿本身含有磷灰石，或者磷灰石细脉、石英细脉穿插在铁矿和围岩中的现象推测，证明矿液是属于高温热液型的，同时在成矿理论上可能属磁铁矿—磷灰石建造。

通过以上所有地质资料和矿石组织结构等方面来研究和对比，认为黑鹰山式铁矿主要类型与瑞典克瑞纳的后期岩浆矿床磁铁矿—磷灰石建造很相似，部分为接触变质型。

小体重：高硫磁铁矿富矿石4.5t/m3，高硫磁铁矿贫矿石3.7t/m3，高硫磁铁矿表外矿石3.2t/m3。

黑鹰山铁矿铁矿床硫化物的硫同位素分析结果表明，其δ34SV_CDT值变化于-8.3‰-3.2‰，而且多数位于值附近由于辉长岩原岩来源较深，通常来自下地壳或者上地幔，因此其δ34S值一般在0左右，与陨石硫接近(魏菊英等，1988)。而较低的δ34S负值，则很有可能来自老地层，即泥盆系的浅变质岩。因此硫同位素分析结果表明，硫主要来自于岩浆岩，即辉长岩，只有少量来自于围岩地层。这可能说明，成矿物质也主要来自于辉长岩。

成矿时代为海西期，矿床成因为高温热液型。成矿要素最主要的是石炭纪地层，地轴边缘褶皱带，海西期岩浆期后结晶分异。其它成矿要素见表1。

参考文献：

[1] 刘雪亚，王 荃.中国西部北山造山带的大地构造及其演化[J].地学研究，1995，28：37－48.

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[6] 魏菊英等.同位素地球化学[M].地质出版社，1988.