内蒙古中部镁铁质－超镁铁质岩带铜镍硫化物矿床地质特征

党智财，李俊建，宋雪龙，赵泽霖，付 超，唐文龙

（1.中国地质科学院研究生部，北京 100037；2.天津地质矿产研究所，天津 300170）

0 引言

内蒙古中部地处华北陆块北部的克拉通边缘与板块增生带汇合部位，区内有多条NE向、近EW向展布的超壳（岩石圈）深断裂，超基性岩体分布较广，出露面积约1 000km2［1，3］。近年来发现的多处矿床（点）主要集中在华北陆块北缘中段的镁铁质－超镁铁质岩带内，如已探明一定地质储量的额布图、达布逊、克布、黄花滩、小南山等铜镍硫化物矿床（图1）以及特颇格日图镍、钴矿点均分布在该岩带内。该岩带成矿地质条件较好，局部地表矿化及Cu，Ni异常明显，具有很好的找矿前景。

华北陆块北缘中段的地质研究开展得不甚深入，缺乏对镁铁质－超镁铁质岩带内矿床（点）地质特征的系统研究与对比。本文在前人研究成果及矿区地质勘查成果的基础上，系统总结和对比该岩带内矿床（点）的地质特征，并对其赋矿岩体成矿特征进行讨论。

1 成矿地质背景

内蒙古中部的镁铁质－超镁铁质岩带地处华北陆块北缘深大断裂的两侧［3，5］，亦属古亚洲洋成矿域的组成部分。太古宙—元古宙为克拉通基底固化与边缘裂陷期，古生代转入活动大陆边缘弧－盆体系；早中生代，古亚洲洋消失，华北板块与西伯利亚板块碰撞，从而进入古太平洋演化域［2，4］。不同的大地构造单元造就了与之相应的构造－岩浆岩组合，为内生金属矿床形成创造了有利条件［3，5－6］。

图1 内蒙古中部铜－镍 （PGE）矿床（点）分布图Fig.1 Distribution map of Cu－Ni（PGE）sulfide deposits（ore occurrence）in the middle of Inner Mongolia

区内受吕梁期、加里东期、华力西期等多期次构造运动的影响，岩浆活动强烈，岩石变形、变质作用多次叠加，褶皱形态复杂多样，断裂发育，导致深部地壳的重熔和强烈的岩浆活动，为区内铜、镍及铂族元素等多金属矿产的形成提供了有利的条件［7－8，12］。

区内岩浆活动频繁，镁铁质－超镁铁质岩呈带状分布，西起乌拉特后旗，经乌拉特中旗、达茂旗和白云鄂博，呈近EW向断续出露。镁铁质－超镁铁质侵入岩从太古宙—华力西期多期次活动，其中与铜、镍及铂族元素成矿作用有关的主要为华力西期，岩体多呈岩株、岩脉产出，少数呈岩基状产出。

区内与铜、镍及铂族等金属元素成矿有关的镁铁质－超镁铁质岩侵位的地层主要为古元古界宝音图群、中－新元古界渣尔泰群、白云鄂博群和新太古界色尔腾山岩群等。地层岩性主要为大理岩、石英岩、石英砂岩、变质石英砂岩、结晶灰岩和中浅变质的类复理石（含碳质层）建造、绿岩建造等［3，7－9］。

2 镁铁质－超镁铁质岩体地质特征

在镁铁质－超镁铁质岩带内已发现有额布图、达布逊、特颇格日图、克布、黄花滩、小南山等含矿（矿化）岩体，岩体呈近EW向断续分布，形成一条宽约30km、长约400km的镁铁质－超镁铁质岩带，东邻阴山，西接狼山。区内赋矿岩体成岩成矿时代为314～269Ma，均属晚华力西期产物［3，6－7，15，22－23］。

区内岩体横跨2个构造单元（即宝音图岩浆弧和狼山—白云鄂博台缘坳陷），赋矿岩体的成矿地质特征表现出明显差异。赋矿岩体形态相对复杂，岩体产状变化较大，出露规模偏小，出露面积0.12～2 km2，其中克布岩体相对较大，出露面积约45km2。各岩体岩石类型主要为橄榄岩、辉长岩、闪长岩及角闪岩等，岩体地质特征见表1。

表1 区内主要赋矿岩体地质特征Table 1 Geological features of major ore－bearing intrusions in the central Inner Mongolian mafic－ultramafic rock belt mafic－ultramafic rock belt

据吴利仁［11］对镁铁质－超镁铁质岩m／f值研究结果，m／f＞6.5者与铬铁矿有关；m／f＝2～6.5者与铜镍硫化物矿床有关；m／f＝0.5～2者，无矿；m／f＜0.5者，与钒钛磁铁矿有关。从赋矿岩体m／f值的统计结果（表1）可知，区内岩体均属与铜镍硫化物矿床有关的镁铁质－超镁铁质岩。

M.H.戈德列夫斯基等按照侵入岩中MgO的质量分数把基性－超基性岩浆及其结晶产物分为3类：①较低温无硫化物镁铁质岩（w（MgO）≤8%）；②中温含硫化物中等镁铁质－超镁铁质岩（w（MgO）＝8%～30%）；③高温无硫化物超镁铁质岩（w（MgO）＞30%）。它们分别与钛磁铁矿、铜镍硫化物矿及铬铁矿有关［12－13］。本区的小南山岩体w（MgO）＝9.58%～18.74%，黄花滩岩体 w（MgO）＝5%～10%，克布岩体w（MgO）约23%，特颇格日图岩体w（MgO）＝22%［14－17，20］，这些赋矿岩体岩石均属中温含硫化物中等的镁铁质－超镁铁质岩。

3 矿床（点）地质特征

区内含矿（矿化）岩体的形成均与岩浆熔离作用有关，矿化类型主要为岩浆深部熔离－贯入型，个别岩体为岩浆原地熔离而成的（如克布矿体）。矿体主要赋存于岩体中，部分贯入到围岩中。根据不同矿产类型及岩体所处不同构造单元，将区内矿床（点）分为2个成矿亚带：额布图—特颇格日图矿带和克布—小南山矿带（表2）。

3.1 额布图—特颇格日图矿带

额布图—特颇格日图矿带位于宝音图岩浆弧中，主要发育以富镍为主、伴生钴的镍矿床（点）。矿床（点）规模较小，小岩体或单一岩体均可成矿。矿体主要呈层状、似层状、透镜状、扁豆状或串珠状，走向NW向，倾角约40°。含矿岩体主要由橄榄岩、二辉橄榄岩、辉橄岩和辉长岩构成。矿石矿物为磁黄铁矿、黄铁矿、镍黄铁矿及紫硫镍铁矿等硫化物，含少量尖晶石、磁铁矿、钛铁矿等氧化物。脉石矿物主要为橄榄石、辉石、角闪石等。金属矿物呈中细粒、中粗粒他形晶粒状结构，分布于脉石矿物间，并以浸染状富集嵌布。因此，矿石多形成不等粒他形晶粒状结构和稀疏浸染状构造。矿石品位w（Ni）＝0.37%～4.37%，w（Co）＝0.009 8%～0.26%。镍以硫化物形式为主（占68%～85%），次为硅酸镍、硫酸镍、氧化镍。岩石蚀变主要有蛇纹石化、碳酸盐化、硅化、滑石化、菱镁矿化和绿泥石化等。该矿带中的赋矿岩体为额布图、达布逊和特颇格日图，其中以达布逊镍矿床较为典型。

达布逊矿区出露地层主要为志留系中下统徐尼乌苏组（Sxn），岩性为绢云石英千枚岩、石英岩、变质长石石英砂岩、硅质板岩及少量变粒岩、结晶灰岩。侵入岩主要为华力西晚期蚀变片理化闪长岩、糜棱岩化花岗岩、中细粒二长花岗岩及华力西中期超基性岩。其中，华力西中期岩体较为发育，呈EW向带状断续展布，南北宽0.3～6km，东西长约100 km。超基性岩具明显的相带变化：纯橄榄岩相、纯橄榄岩－斜辉辉橄岩相、二辉辉橄岩相。矿区构造主要为华力西期断裂，有近EW向和NNE向2组断裂，前者形成早，控制超基性岩体（成矿岩体）的形态和产状；后者形成晚，对近EW向断裂和超基性岩体有破坏作用。

达布逊矿区共发现镍矿（化）体18个，矿体总体倾向206°，倾角40°，矿体较连续。超基性岩体中局部见有矿体，矿体厚0.90～36.17m，矿体埋深一般20～300m，呈囊状体（或透镜体）产出，局部矿体受构造影响，沿走向变化较大，矿体最高品位w（Ni）＝4.37%。超基性岩体下部与地层接触带中见有较富集 Ni－Co－FeS矿体，矿体厚3.30～10.00m，矿体控制埋深70～150m，倾向SW，呈层状（似层状）分布，矿体最高品位w（Ni）＝1.1%，w（Co）＝0.15%，产状受岩性接触带影响变化较大。含矿岩石硅化较强，矿区北部超基性岩体与石英片岩的接触带规模较大，是找矿的主要部位（图2）。

将28.00 g样品分散在372.00 g蒸馏水中，在11 000 r/min下高速搅拌20 min后，用NDJ-8S旋转黏度计测量浆料的黏度。

表2 区内主要铜镍硫化物矿床（点）地质特征Table 2 Geological features of major Cu－Ni sulfide deposits（ore occurrence）in the mafic－ultramafic rock belt

1号、2号矿体控制延长65～110m，延深210 m，倾向NW，倾角约40°，矿体厚6.00～16.13m，矿体埋深距地表10～40m，矿体平均品位w（Ni）＝0.86%，w（Co）＝0.028%～0.033%。15号—17号矿体呈层状、似层状分布，为镍钴矿体。矿体控制延长160m，延深240m，厚6.81～7.58m，矿体埋深10～150m，矿体平均品位w（Ni）＝0.48%，w（Co）＝0.26%。矿体整体上窄下宽，厚度、品位变化较大。18号—22号矿体为镍钴矿体，见矿厚度为1～9.46m，矿体埋深10～190m，矿体平均品位w（Ni）＝0.37%～0.55%，w（Co）＝0.015%～0.026%。

矿石矿物主要为硅酸镍、硫化镍、黄铁矿等。矿石主要为致密块状结构，层状（似层状）、细脉浸染状、浸染状构造。

3.2 克布—小南山矿带

克布—小南山矿带处于狼山—白云鄂博台缘坳陷，主要发育以富铜、镍为主，伴生Pt，Pd元素的铜－镍（PGE）矿床。矿床规模较小，矿体主要呈透镜状、脉状、扁豆状、树枝状或似层状，走向近EW向，各岩体间的倾角差异较大。含矿岩体主要由辉长岩和辉长闪长岩构成，矿石中w（Cu）＝0.14%～3.55%，w（Ni）＝0.1%～1.43%，w（Pt，Pd）＝0.3×10－6～2.46×10－6。矿石金属矿物主要为黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿、紫硫镍铁矿、磁黄铁矿、辉铜矿，铂族矿物有砷铂矿、硫铂钯矿、碲钯矿等，含少量斑铜矿、辉砷钴镍矿、锑针镍矿、方黄铜矿；脉石矿物主要为方解石、白云石、长石、石英和碳酸盐矿物。矿石结构主要为交代结构、他形粒状结构、假象交代结构和残晶结构，次为包裹结构和似海绵陨铁结构，粒状结构和似海绵陨铁结构反映熔离矿石的特点；矿石构造以浸染状为主，次为斑点状、网脉状、块状和角砾状构造。岩石蚀变主要发育次闪石化、阳起石化、绿泥石化、绿帘石化、绢云母化。赋矿岩体有克布、黄花滩和小南山，其中以小南山矿床较为典型。

图2 达布逊镍矿区地质图Fig.2 Geological map of Dabuxun Ni ore area

小南山矿区（图3）出露地层主要为白云鄂博群哈拉霍圪特组，次为侏罗系和新生界。哈拉霍圪特组岩性较单一，下部以石英砂岩为主，夹薄层灰岩、泥灰岩；上部以泥灰岩为主，夹钙质石英砂岩。侏罗系主要为砾岩、泥岩、碳质页岩及薄煤层。侵入岩主要为辉长岩、石英闪长玢岩、花岗闪长斑岩等，其中辉长岩是本区铜－镍（PGE）矿床的成矿岩体。

区内由5个不规则的脉状岩体组成，其中Ⅰ号和Ⅳ号岩体沿NE向主干断裂侵入，Ⅱ，Ⅲ，Ⅴ号岩体沿NW向次一级断裂侵入，并由南向北作雁行式平行排列，Ⅴ号岩体未出露。矿体赋存于脉岩体底盘及外接触带围岩中，矿体受脉岩体控制，其产状与脉岩体产状基本一致。主要铜、镍、铂矿体赋存于Ⅱ号脉岩体的底盘及外接触带围岩中，Ⅲ号脉岩体底盘及外接触带中亦有少量工业矿体。矿体形态极不规则，沿走向或倾向均有分支、复合、膨胀、收敛等现象。矿体由2种成因类型组成：一种是岩浆熔离型矿体，赋存于辉长岩底盘内，形成辉长岩型铜镍矿体，呈似层状、透镜状产出，地表出露长200m，最宽处18m，局部有分支、膨缩现象。倾向225°～240°，倾角55°～80°，倾角由东向西逐渐变缓。矿体具侧伏特点，侧伏方向300°，侧伏角38°～50°。矿体氧化带的深度为28～38m，个别可达50m，矿石以浸染状、斑点状构造为主。另一种是热液交代型（岩浆深部熔离－贯入型）矿体，主要赋存于辉长岩体下盘泥灰岩中，形成泥灰岩型铜镍矿体［8］，矿体产状与接触带基本一致或稍有交角，矿体出露长50m，断续延伸达300m，厚2～14m，矿石以网脉状构造为主。

矿石自然类型为氧化铜镍矿石、硫化铜镍矿石，工业类型为辉长岩型铜镍矿石、泥灰岩型铜镍矿石。含矿岩体有用组分平均w（Cu）＝0.46%，最高达17.03%；平均w（Ni）＝0.64%，最高9.21%；平均w（Co）＝0.02%，最高0.23%；平均 w（Pt）＝0.44×10－6；平均w（Pd）＝0.44×10－6。伴生有益组分w（Os）＝0.04×10－6；w（Ir）＝0.03×10－6；w（Rh）＝0.02×10－6；w（Ru）＝0.04×10－6；w（Au）＝0.4×10－6。

图3 小南山铜－镍（PGE）矿床地质图及勘探线剖面图（据文献［8］）Fig.3 Geological and cross－section maps of Xiaonanshan Cu－Ni（PGE）sulfide deposit

4 成矿特征讨论

该镁铁质－超镁铁质岩带北距索伦山蛇绿岩带仅约100km，而索伦山缝合带被认为是华北板块与西伯利亚板块最后碰撞缝合的位置［26－28］。研究区的赋矿岩体成岩成矿时代为314～269Ma，与索伦山蛇绿岩带为同一成岩成矿期［3，6－7，22－23］，均属晚华力西期产物。而古亚洲洋板块向华北板块北缘俯冲的时间为300～270Ma［24－25］，与岩体成岩成矿年龄大致 吻 合。 赵 磊［23－24］、古 艳 春［17］、罗 红 玲［6］及 王倩［4］等认为，区内岩体主要形成于二叠纪早期的岛弧或活动大陆边缘环境，可能为古亚洲洋板块向华北板块北缘俯冲消减过程中再循环下地壳组分对岩石圈地幔的改造，使其发生部分熔融形成岩浆，岩浆底侵上升形成岩体［4－6，17，23－24］。

该镁铁质－超镁铁质岩体在横向上横跨2个构造单元：宝音图岩浆弧和狼山—白云鄂博台缘坳陷。不同构造单元内岩体富集形成不同矿产类型矿床：镍矿床和铜－镍（PGE）矿床。结合岩体所处构造单元及形成时代初步认为，区内不同构造单元内岩体富集不同成矿元素的原因，可能是古亚洲洋板块向华北板块北缘俯冲，岩石圈地幔部分熔融的岩浆在不同构造单元底侵上升，经过不同的介质和围岩，导致不同构造单元内岩体成矿特征呈现明显的差异。

5 结论

（1）内蒙古中部出露的镁铁质－超镁铁质岩体形成的原因可能与古亚洲洋板块向华北板块北缘俯冲消减有关，岩浆沿不同构造单元底侵上升，形成2个成矿亚带：额布图—特颇格日图矿带和克布—小南山矿带。

（2）额布图—特颇格日图矿带产于宝音图岩浆弧，主要发育以富镍为主、伴生钴的镍矿床，w（Ni）＝0.37%～4.37%，w（Co）＝0.009 8%～0.26%；含矿岩性主要为橄榄岩、辉橄岩和辉长岩，矿石矿物主要为镍黄铁矿、紫硫镍铁矿、黄铁矿等。

（3）克布—小南山矿带：构造单元为狼山—白云鄂博台缘坳陷，主要发育以富铜、镍为主，伴生Pt，Pd等铂族元素的铜－镍（PGE）矿床，w（Cu）＝0.14%～3.55%，w（Ni）＝0.1%～1.43%，w（Pt－Pd）＝0.3×10－6～2.46×10－6。含矿岩性主要为辉长岩和辉长闪长岩，矿石矿物主要为黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿、紫硫镍铁矿、磁黄铁矿、辉铜矿等。

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