内蒙古北山北带铜多金属成矿地质特征及成矿规律分析

刘永慧　肖荣阁　赵清旭

摘要：内蒙古北山北带是指位于红石山——黑鹰山——六驼山深大断裂带北侧至中蒙边界之间的地带，大地构造处于塔里木——哈萨克斯坦联合板块北部活动陆缘增生带。该区主要出露有古生代火山岩地层和晚古生代岩浆岩，岩浆活动频繁，构造发展史十分复杂，海陆相火山喷发-沉积建造发育，金属矿床（点）星罗棋布，成矿地质条件十分有利，是我国最重要的金属矿成矿远景区之一。本文在研究前人工作成果的基础上，结合内蒙古地质调查院近几年在该区所做的工作和取得的成果资料，较全面地介绍了研究区的区域成矿地质背景、区域地球物理、区域地球化学及区域矿产时空分布等特征。初步总结了该区的一些成矿规律、控矿因素和找矿标志，认为该区具有极为有利的铜多金属成矿地质条件和良好的找矿前景。

关键词：铜多金属 成矿地质特征 成矿规律 北山北带 内蒙古

引言

自1964年本区开展1：100万地质调查以来，至1980年，大部分地区已完成了1：20万区域地质调查工作，仅靠近蒙古国边境有部分空白区。1：20万化探扫面工作已于1986年全部完成（内蒙古地矿局第一、二物化探队）。1：50万航空磁力异常图和1：100万布格重力异常图于1992年完成（内蒙古第一物化探队）。1：5万区调仅完成了黑鹰山幅和青山、甜水井幅。

在2001年-2004年中，内蒙古自治区地质调查院对北山地区乌珠尔嘎顺、大小狐狸山、额勒根乌兰乌拉、甜水井、沙红山等地区进行综合异常查证，开展了评价工作，总结了区域成矿规律，对区域矿产资源潜力做出评价。

在科研方面，不同地质学家从各个侧面对该区的地质构造演化和成矿作用进行了论述，取得了较大的成就，代表性的研究成果有《内蒙古自治区区域地质志》、《内蒙古自治区岩石地层》、《北山板块构造及成矿规律》、《蒙甘新相邻（北山）地区综合找矿预测与评价》。

总之，内蒙古北山北带地区岩浆活动频繁，构造发展史十分复杂，金属矿床（点）星罗棋布，成矿地质条件十分有利，是我国最重要的金属矿成矿远景区之一。

1 区域地质特征

内蒙古北山地区位于阿拉善盟额济纳旗境内。大地构造单元属塔里木-哈萨克斯坦联合板块北缘古生代陆缘增生带（图1）。

内蒙古北山地区从区域地质、地球物理、地球化学背景分析，可以红石山黑鹰山——六驼山深大断裂和石板井——小黄山构造带为界划分为北、中、南三个成矿带。研究区“北山北带”是指位于红石山——黑鹰山——六驼山深大断裂带北侧至中蒙边界之间的地带（图1）。

1.1地层

北山北带受构造-岩浆活动的影响，出露地层残缺不全，除前寒武纪地层外各时代地层均有分布，以古生代地层分布最广，普遍发育海相火山岩。其中主要含矿地层为奥陶系咸水湖组和志留系公婆泉组。

1.2岩浆岩

北山北带岩浆活动强烈，侵入岩分布广泛，从深成像到浅成像，从超基性、基性到酸性均有分布，其中与成矿关系密切的多为中酸性侵入岩，其主要由石英闪长岩、花岗闪长岩和花岗闪长斑岩所组成。

区内岩浆岩活动时代主要为石炭纪和二叠纪，其时空分布严格受区域构造控制，总体上呈近东西向带状展布。

石炭纪岩浆岩主要分布于甜水井、黑鹰山、额勒根乌兰乌拉、大小狐狸山及乌珠尔嘎顺一带，呈近东西向带状展布。该时期侵入岩具有比较完整岩浆演化序列，从闪长岩——斜长花岗岩—一花岗闪长岩——二长花岗岩——花岗岩都有产出，均产于活动大陆边缘或碰撞造山等挤压构造环境下，并以同碰撞期花岗岩类为主，多呈大的岩基状产出。

二叠纪岩浆岩零星出露于碧玉山、额勒根乌兰乌拉及大小狐狸山地区，岩性主要有石英闪长岩、斜长花岗岩、花岗闪长岩及呈岩珠产出的花岗岩。

脉岩主要有花岗岩脉、花岗斑岩脉、斜长花岗斑岩脉、闪长岩脉、闪长玢岩脉、辉绿玢岩脉及石英脉等，走向以近南北向、北西向及北东向为主。

1.3构造

北山北带中的主控断裂为近北西——北西西向展布的红石山——甜水井——六驼山区域性大断裂带，该断裂带由多组互相平行、断层面南倾的逆冲断层组成，并形成数千米乃至数十公里的挤压破碎带、劈理化带，断裂延伸方向与地层的走向相近。该断裂带蚀变发育，多金属矿化强，是区域上岩浆和热液上升运移的通道，断裂带两侧星罗棋布的多金属矿床（点）即是很好的佐证。

次级断裂系统发育，受区域性深大断裂的控制，主要呈东西、北西及北西西向展布，其次呈南北向。受区域性深大断裂活动的影响，区内岩层变形强烈，片（劈）理、挤压破碎带广泛发育。深大断裂带及其次级断裂为后期的岩浆热液成矿提供了通道及富集空间，特别是其次一级断裂是金属矿床（点）产出的有利部位。

褶皱构造主要为六驼山背斜，呈北西轴向的紧密线型复式褶皱，一般北东翼倾角缓，南西翼倾角陡。受一系列近东西向断裂及北西向断裂切割破坏，褶皱形态复杂且不完整。

2 区域地球物理、地球化学特征

2.1地球物理特征

北山北带重、磁异常呈近东西向条带状分布，与区域构造线方向大致相同。重力场总体上反映为重力低区，但有两个明显的局部重力高区，推断为奥陶系咸水湖组中基性火山岩引起，该岩性具中强磁性，密度值略高于同时代其它岩性的密度值。晚古生代末本区大地构造由于受到大陆边缘活动的影响，显示出活化特征。由于该时期的地壳活动以差异性升降活动为主，因此在区内形成了一系列的中新生代断陷盆地。这些盆地由于低密度陆源物质的沉积和基底（前中生代地层）凹陷，通常产生明显的重力低异常特征（图2）。

航磁表现为在区域负磁场背景上叠加不规则的团块状局部正磁异常，并且越往北局部正磁异常越集中，以至连为一体。航磁异常呈近东西向或北西西向延伸（图3），正负相间排列，正负幅值接近对称，最大幅值-600～+600nT，梯度变化也较大，沿南北向梯度为100nT/km左右，是北山地区航磁异常最明显的单元，异常主要反映在石炭纪中酸性岩浆岩（二长花岗岩、花岗岩、石英闪长岩）以及北西西向断裂带上。地球物理特征表明，该断裂带两侧是成矿的有利地段。

2.2地球化学特征

本区水系沉积物测量主要布置在干旱荒漠低山区，平均采样密度为1.53点/km²。采样点布置在一级水系口与二级水系中，大于1km的水系做了适当加密。采样部位为河床底部、切割冲沟底部。为增加样品代表性，在采样点附近30-50m范围内横切河床多点取样，混匀后组合成一个样品。

样品介质为与采样点上游岩体、地层有关的中-粗粒碎屑物质，采样粒级为-5～+0.9mm（-4目～+20目）的中粗粒级水系沉积物。野外过筛后样品重量应大于200g，采集重复样时，样品重量大于400g。

其分析方法：Cu、Pb、Zn、Mn为X荧光光谱法，Mo、Ag为发射光谱法，W为极谱法，As、Sb、Bi、Hg为原子荧光光谱法，Au为石墨炉原子吸收光谱法。

根据1：20万区化资料，区内绝大多数元素值低于地球丰度，说明本地区元素分布相对地壳的整体分布来说，含量偏低，属低背景区。变异系数大、区域丰度高的元素有Bi、As、Sb、B、Ag，这些元素异常强度高，范围大，元素组合好，有利于成矿；变异系数大、区域丰度值较低的元素有Ni、Cr、U、Ti、Mn、Co、Cu、Pb、Zn、Au、Hg、Cd、W、Mo、P，这类元素虽背景低，但分异性强，在有利地质条件下，亦易成矿。

Au元素的高背景区总体上与晚古生代花岗岩岩体有关，局部异常受断裂控制，空间上与As、Hg元素异常基本吻合。异常区的空间分布较分散，大多与石炭系地层的分布相吻合（图4）。Cu、Zn高背景区的分布由红石山延续至额勒根乌兰乌拉一带（图5），并向东及南东方向扩展形成一较有规模的高背景区，区内见有Cu、Zn浓集中心，出露地质体主要为奥陶系、志留系、石炭系及晚古生代中酸性岩浆岩。

Mo、W元素在空间上有近似的分布规律，Mo元素分别在红石山——额勒根乌兰乌拉——小狐狸山一带，形成一东西向延伸并向东南方向扩展的高值区带，区内呈串珠状分布有多处浓集中心，W元素于浓集中心处形成局部高值区，与之有关的地质体为古生代的一套海

Co、Ni、Cr元素在空间上的分布规律非常接近，高值区主要展布于红石山——黑鹰山，向东断续延至乌珠尔嘎顺，并向东南方向扩展，其间见有多处浓集中心呈串珠状分布，出露地质体主要为古生代的一套海相碎屑岩。

经1：20万水系沉积物化探扫面工作，圈出了大批以金、铜为主的多元素综合异常。这些Cu、Au异常具有组合好、面积大、强度高等特点。异常区主要出露有泥盆系雀尔山群（DQ）中基性火山岩、石炭系绿条山组（C_1-2l）砂岩、板岩，可见区域上泥盆系雀尔山群、石炭系绿条山组是重要的含矿地层。区内岩浆活动强烈，构造发育，异常总体走向为东西向，与区域构造走向一致，具有较为有利的成矿条件。部分异常通过1：5万水系加密测量，异常重现性很好，并为在异常区内发现金、铜矿点提供了可靠的地球化学依据。

总之，研究区的化探异常显示，内蒙古北山北带地区具备形成铜多金属矿床的基础物质、地球物理、地球化学条件，有形成具工业价值矿床的可能。

3 成矿规律分析

3.1控矿地质因素分析

（1）在北山地区主要控矿地质因素具有很大的一致性，成矿物质来源主要为古生代中基性、中酸性火山岩和海相沉积地层，部分来源于晚古生代侵入岩和前寒武纪地质体。

根据矿点内主要侵入岩稀土元素分析结果（稀土配分形式见图7），花岗岩类侵入岩（包括部分脉岩）的稀土含量变化N均大于1，δEU为0.53-1.37，显示出EU略为富集或亏损。反映了这些花岗岩类在形成演化过程中稀土元素含量发生过明显变化。在图7中这些花岗岩类的稀土配分形式均为右倾斜曲线，揭示了其在成矿物质来源和演化过程方面的相似性。

（2）成矿的主要动力则来源于晚古生代中酸性侵入岩。该区呈近东西向带状分布一系列等轴状中酸性侵入体，形成了一条近东西向分布的规模宏大的岩浆活动带，表明北山地区晚古生代时期岩浆活动非常强烈。该地区绝大多数内生矿床均分布于该时期侵入体内外接触带上或侵入体内部。成矿物质的运移通道则主要是近东西向及北西向分布的断裂带提供的，而且部分矿体、矿化体就赋存于上述构造带所形成的裂隙中。

矿点主要侵入岩微量元素标准化曲线见图8。Rb/Sr、Sr/Ba、Th/U值变化范围相似，表现出Nb、Hf和Ti相对亏损，而K、Ce和P相对富集。暗示了这些安山岩系同源岩浆演化的产物。在微量元素构造环境判别图（见图表9）中，矿区的侵入岩全部位于VAG区，说明本区花岗岩主要为火山弧环境中构造-岩浆活动产物。

3.2找矿标志分析

从研究区资料分析可见，物化探异常是该区直接的找矿标志，特别是在各类异常均有显示且套合性好的地段，更应该作为找矿工作的主要目标。本文总结前人工作成果对研究区内主要矿种的地质找矿标志有如下认识：

3.2.1斑岩型铜钼金矿

该类型矿床的找矿标志首先是各类斑岩体（脉），如流纹斑岩、闪长玢岩、花岗斑岩等。矿化一般赋存于斑岩体的内部，特别是内接触带；其次是成矿斑岩体的围岩一般为古生代中基性火山岩，在外接触带上地表一般可见到零星矿化现象，有时比较多见，如流沙山钼金矿床、额勒根乌兰乌拉铜钼矿点、大狐狸山铜金矿点。

对于沿构造破碎带、构造裂隙分布的小规模矿化现象要注意其周围地质条件，若其发育于各类斑岩体外围，则应该考虑其下部存在斑岩型矿体的可能性。

对于地表存在铜矿化的斑岩体，要注意其深部可能存在钼矿化，钼矿化一般在铜矿化之下约100-150m开始出现，钼品位一般随深度增加逐渐变富。在北山北带，斑岩型铜钼矿化中一般都有金矿化，特别是金铜的关系更为密切。

3.2.2火山——沉积改造型铜、铁铜矿

该类型矿床的找矿标志首先是古生代中酸性火山——沉积地层，其岩性主要是英安岩、安山岩、英安质安山质（沉）火山碎屑岩（沉火山集块岩、火山角砾岩、含砾凝灰岩、沉凝灰岩、次生石英岩及含凝灰球粒凝灰岩、含火山泥球火山角砾岩）、安山质英安质角砾熔岩等，其中多夹有不纯的碳酸盐岩夹层。其中的火山岩系很可能是成矿物质的主要来源，而蚀变了的火山碎屑岩、碳酸盐岩夹层及其与上下岩层的接触部位往往成为铁矿化、铜矿化的赋存部位，如黑鹰山铁矿床。

寻找该类矿床还要注意晚古生代中酸性侵入岩的作用，特别是隐伏、半隐伏的岩体，铁、铜矿体一般都分布在其与古生代中酸性火山一沉积地层的外接触带内。

近矿围岩蚀变主要有次生石英岩化、磁铁矿化、绿泥石化、绿帘石化、绢云母化及碳酸盐化、高岭土化、褐铁矿化等，各种岩石蚀变往往不是单一存在的，常见多种蚀变叠加现象。与铁（铜）矿生成密切相关的近矿围岩蚀变有磁铁矿化、绿泥石化、次生石英岩化及绢云母化等。蚀变形成的岩石有含铁绿泥石英岩、碳酸盐化磁铁绢英岩、假象赤铁矿化次生石英岩化英安岩、含铁泥帘石英岩、蚀变安山岩等。

对于充当导矿、配矿、容矿空间的北西向、近东西向断裂构造及它们的配套裂隙也应该给予足够的重视，它是成矿热液运移的主要途径。而有一部分矿体就赋存于较大的张性断层形成的空间中。

3.2.3岩浆热液型铜铅锌多金属矿

该类矿床最主要的找矿标志是发生了强烈围岩蚀变的晚古生代中酸性岩体，所发生的围岩蚀变为中高温蚀变，主要有云英岩化、钠长石化、硅化、碳酸盐化及绢云母化等。矿化往往赋存于岩体与围岩的内接触带上，接触带形态越复杂越有利于成矿，如位于北山北带小狐狸山铜铅锌稀有多金属矿点。

含矿岩体的围岩多为古生代火山——沉积地层，岩性主要为中基性火山岩、火山碎屑岩、正常沉积岩等。它们多发育强烈的中低温围岩蚀变，主要有高岭土化、碳酸盐化、硅化、绿帘石化、绿泥石化、绢云母化等。

在该类矿床的外围往往形成萤石矿化，有的可形成规模较大的萤石矿床。这也是该类矿床的一个找矿标志。

构造对该类矿床的成矿作用的控制也很明显，经构造破碎的成矿岩体围岩中形成的构造空间是该类矿床重要成矿空间，也致使该类矿化出现在成矿岩体的外接触带上，并有可能富集成矿。

3.2.4矽卡岩型铁（铜）矿

本类矿床的最直接找矿标志是寻找晚古生代中酸性侵入岩与古生代火山-沉积地层接触带外围的矽卡岩带。一般该类矿床的铁矿化较容易被发现，所以应注意的是与铁矿化同时形成的铜矿化，如乌珠尔嘎顺铁铜矿床、甜水井铁矿点、小狐狸山铁矿点。

该类矿床的矿体明显受北西向、东西向断裂构造控制，其形态往往成脉状、透镜状。

4 结论

1 内蒙古北山北带与东天山延东——土屋铜矿在同一成矿带内，具有相同的或相似的古生代岛弧成矿地质条件。

2 北山北带中的主控断裂为近北西——北西西向展布的红石山-甜水井——六驼山区域性大断裂带，次级断裂主要呈东西、北西及北西西向展布；区内岩浆活动频繁，铜多金属矿产与古生代火山地层及华力西期花岗岩类侵入岩具密切的时空分布关系；深大断裂带及其次级断裂为后期的岩浆热液成矿提供了通道及富集空间，特别是其次一级断裂是金属矿床（点）产出的有利部位。

3 北山北带区域地球化学场为Cu、Mo、Au、Ag、Ni、Co、Pb、Zn高背景场。区域航磁特征为正负磁场交替变化区。区域布伽重力场为红石山——黑鹰山——六驼山布伽重力异常梯度带，与东天山成矿环境非常相似，表明该区具有良好的寻找铜多金属矿产的潜力。

4 内蒙古北山北带区内沿红石山——黑鹰山——六驼山深大断裂铜多金属矿床（点）星罗棋布，成矿条件有利，应该作为寻找铜多金属矿产的有利地段。