内蒙古乌拉特中旗索伦山地区铬铁矿矿床成因初探

赵春荣 刘 伟 李钢柱 董明明 刘智杰 王丕军

1.武警黄金第一总队 哈尔滨 150086

2.武警黄金第二支队 呼和浩特 010010

索伦山地区位于内蒙古自治区中西部，北与蒙古接壤，隶属于乌拉特中旗，距县城130km。地处内蒙古中部重要的铬铁矿成矿带上，也是铬、铁、铜、金等多金属成矿的有利地段。二十世纪五六、十年代，内蒙古地质局等相关单位进行过简单普查勘查工作，但缺乏系统工作和深入研究。由于该区所处位置偏远，工作条件较差，因此该地区矿床的基础地质研究程度较低，同时找矿勘查工作也存在诸多问题。

近年来，随着西部大开发战略部署的深入实施，该地区的矿产勘查和开发投资力度不断加大，2013年根据中国地质调查局部署开展索伦山地区1∶5万区域地质矿产调查工作，以及进行了一系列系统的物化探测量和地表工程揭露工作，综合研究认为该地区具有良好的铬铁矿成矿前景。本文将通过对索伦山铬铁矿分布规律、矿床地质特征、控矿因素、探讨矿床成因、总结找矿标志，为今后进一步找矿指明方向。

1.矿区地质特征

1.1 超基性岩体

索伦山地区地处内蒙古自治区中西部与蒙古国接壤的边境地带，位于华北板块与西伯利亚板块拼接部位的天山——兴蒙造山带东段[1-3]。索伦山蛇绿岩位于索伦山地区北部中蒙边境线附近，西起索伦敖包西哈布塔盖地区，东到乌珠尔少布特地区，北侧进入蒙古国境内，东与满都拉蛇绿岩相连，区内南北最宽达4km，东西延伸超过70km，呈近东西向或北东东向展布，在区域上构成显著的构造混杂带（图1、2）。研究区的铬铁矿床均产于索伦山蛇绿岩超基性岩中。索伦山蛇绿岩组成以超基性岩为主，有索伦山、阿不盖和乌珠尔少布特等较大岩块，岩性主要由纯橄榄岩、辉石橄榄岩、橄榄辉石岩等组成（图1、2）。结合野外地质调查研究，将索伦山的超基性岩体进行解体划分不同的岩相带，一般分异较好的，铬铁矿床规模大、品位高。索伦——阿布盖岩体具有对称分异的特点，由中心向边缘依次为纯橄岩、斜方辉橄岩、二辉橄榄岩三个岩相带（图1、2），乌珠尔少布特岩体具较典型的垂直分布特征，由南向北分为纯橄榄岩——斜方辉石橄榄岩、带状纯橄榄岩——斜方辉石橄榄岩杂岩带和纯橄榄岩岩相带（图2）。

图1 索伦地区地质图略

纯橄榄岩相：约占岩体总面积的80%，主要为纯橄榄岩，岩石蚀变较严重，新鲜面为暗绿色、黑绿色，主要由蛇纹石（70%）和橄榄石残晶（20%～30%）组成，局部含有少量辉石（小于5%）。其中混杂有大小不等分布不均的方辉橄榄岩与纯橄榄岩交互产出，呈渐变过渡，主要根据岩体的辉石含量的多少来判断区分。

方辉橄榄岩：约占岩体总面积的15%，岩石呈暗绿色、墨绿，岩性主要以方辉橄榄岩为主，主要由橄榄石（＞75%）和斜方辉石（5%～25%）组成，橄榄石均已蛇纹石化。

二辉橄榄岩岩相：约占岩体总面积的5%，岩石呈绿黑色，似板状结构，岩性主要以二辉橄榄岩为主，由橄榄石（＞70%），斜方辉石和单斜辉石（5%～30%）组成，橄榄石均已蛇纹石化。

图2 阿不盖地区和乌珠尔少布特地区地质略图

70年代末开展的1∶20万（内蒙古地质局第一区域地质调查队.1980.1∶20万索伦幅等4幅区域地质调查报告.内部资料）区域地质调查，认为区内超基性岩是侵入上石炭统本巴图组，将其划为华力西中期和晚期侵入岩，在东邻图满都拉幅1∶25万（内蒙古自治区地质调查院.2004.1∶25万满都拉幅区域地质调查报告.内部资料）地质调查中，对橄榄辉长岩进行了同位素测年，将其时代划归为早泥盆世。陶继雄等（2004）认为索伦山蛇绿混杂岩形成于433Ma之前[4]。项目组获得索伦山蛇绿岩中辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄280Ma（另文发表），王惠等（2005）在索伦山蛇绿构造混杂岩带发现了二叠纪放射虫化石[5]，结合区域地质和最新研究成果，初步认为索伦山蛇绿岩的主体形成年龄为早二叠世。

1.2 地层与构造

矿区内与岩体接触的地层为石炭统本巴图组和白垩系二连组，与本巴图岩组呈断层接触，断层近EW向——NNE向，部分岩块呈“飞来峰”形式推覆于本巴图岩组之上，被白垩纪二连组不整合覆盖。

2.矿床地质特征

在索伦山地区，查明的铬铁矿床11处，矿点11处，矿化点6处，均产于超基性岩体内部，产出众多规模大小不等的铬铁矿矿床和矿点，同时与超基性岩体分布有关。矿体均具有成带分布、分段集中的特点。目前，已有4个较大规模的开采的矿床，大部分地区研究程度和勘探程度还仅仅处于勘探开发的初期阶段，较好的找矿前景。

2.1 含矿性特征及赋存层位

索伦山、阿布盖岩体中纯橄榄岩——方辉橄榄岩岩相带含矿性较好，乌珠尔少布特岩块中纯橄榄岩岩相带中的矿床规模较大。矿体赋存于索伦山蛇绿岩中纯橄榄岩和纯橄榄岩——方辉橄榄岩中，矿体顶底板围岩均为纯橄榄岩或斜方辉橄岩中，其与矿体界线不明显，以化学分析样品来控制矿体的边界。矿体产状受异离体产状控制，随着异离体的变化而变化。一般矿体产状较陡，约60°～70°，倾向不定。

2.2 矿体形态

矿体为似脉状、长条状、透镜状、扁豆状断续分布在岩体中部。脉状矿体窄而长，厚度一般都不大，矿体较稳定，延伸性较好；脉状矿体有时局部膨胀，而使宽度变大。在厚大的纯橄榄岩异离体中往往有几条平行的脉状矿体。透镜状矿体在厚大的纯橄榄岩岩相带中，由几个不连续的透镜状矿体组成一个矿床，矿床的形状复杂，厚度变化很大。矿体与围岩为渐变过渡接触关系，以就地结晶分异作用为主，应属岩浆就地分异形成的同生矿床。

2.3 矿石结构、构造

矿石结构为半自形——他形晶结构、半自形——自形晶中——细粒结构、交代结构、填隙结构。矿石构造有条带状、网环状、稀疏浸染状及稠密浸染状构造等。矿石主要矿物为铬尖晶石，脉石矿物为橄榄石、辉石、蛇纹石等。在矿石中还发现少量磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、方铅矿等金属矿物。

3.矿床成因初探

铬铁矿矿床为典型岩浆矿床，可分为层型（产于层状超镁铁质——镁铁质侵入体）和蛇绿岩型（产于蛇绿岩中的以豆荚状铬铁矿为特征）两类，而产出这两种铬铁矿床的纯橄岩的成因却存在差别[6]。层型铬铁矿床（如Bushveld和Stillwater）的形成被认为与大规模的熔体混合有关，即高温富镁铁质初始熔体与相对富铝富硅的低温残留熔体（即经过初始橄榄石和尖晶石共同结晶后的熔体）混合会导致铬尖晶石的持续结晶沉淀，并在重力分异等有利条件下堆晶成矿[7]。矿体呈多层状，矿石均以不同稠密度的浸染状为特征，矿体与围岩界线明显。蛇绿岩型铬铁矿床产于蛇绿岩套壳幔边界（即岩石学莫霍面）附近的地幔橄榄岩中，矿体多呈条带状、扁豆状、似层状和不规则透镜状，矿体长轴方向平行、似平行或局部穿插围岩（纯橄岩或方辉橄榄岩）面理[8]，矿体与围岩界线呈渐变过渡或迅速过渡关系。大量的研究表明地幔橄榄岩部分熔融产生的熔体在迁移过程中会与周围的橄榄岩发生熔——岩反应，蛇绿岩型铬铁矿与这些经历熔——岩反应后更加亏损的方辉橄榄岩，尤其是纯橄岩紧密共生[9-14]。索伦山地区铬铁矿床产出于蛇绿岩中纯橄榄岩和方辉橄榄岩中，矿体形态为似脉状、长条状、透镜状、扁豆状，具有蛇绿岩型铬铁矿床的典型特征。目前，熔——岩反应可以很好地被用来解释蛇绿岩型铬铁矿的成因，所以索伦山地区的铬铁矿成因可能与熔-岩反应有关。

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