内蒙北山大交通瑞铜矿床地质与含矿岩石地球化学特征

全守村，杨生飞，杨建国，李文明，梁博，王育习，韩媛，赵辛敏(中国地质调查局西安地质调查中心，陕西 西安 710054)

内蒙北山大交通瑞铜矿床地质与含矿岩石地球化学特征

全守村，杨生飞，杨建国，李文明，梁博，王育习，韩媛，赵辛敏
(中国地质调查局西安地质调查中心，陕西 西安 710054)

内蒙北山大交通瑞铜矿位于北山中央古陆断隆带红柳河-牛圈子-洗肠井缝合带北侧，含矿岩石主要为石英闪长岩和斜长花岗斑岩，矿化类型为斑岩-矽卡岩型铜矿化，目前已发现矿体十几条，主要矿石矿物为黄铜矿、辉钼矿和磁铁矿。地球化学数据显示，大交通瑞铜矿床的含矿岩石具类似埃达克岩的地球化学特征，如Al2O3、Sr含量与Sr/Y、La/Yb比值高，低Y、Yb，极弱负Eu异常-正Eu异常及正Sr异常，结合区域构造演化，认为大交通瑞铜矿形成于红柳河-牛圈子-洗肠井洋盆向北俯冲消减的动力学背景。

内蒙北山；大交通瑞铜矿；埃达克岩；地球化学；地质特征

斑岩铜矿是最重要的铜矿类型之一，甘蒙北山地区已发现斑岩型铜矿床(点)多处，斑岩-矽卡岩型铜(钼金)矿床空间分布受EW向展布的火山-构造-岩浆岩带控制，各带内矿床(点)分段集中产出的特征明显，铜钼金矿化集中区主要位于EW向火山-构造-岩浆岩带与NE向基底构造-岩浆带的交汇部位，其分布与NNE或NE向断裂具空间上的耦合性[1]。北山已发现的斑岩型铜矿达中型以上的仅公婆泉和白山堂铜矿床，且均位于甘肃北山。2008~2010年课题组在内蒙北山地区开展矿产远景调查时首次发现大交通瑞铜矿点[2]，经初步评价，划分出南北两个矿化蚀变带，圈定出多个铜矿(化)体，铜矿化产于石英闪长(斑)岩和斜长花岗斑岩内部及其与围岩接触带附近，矿化类型为斑岩-矽卡岩型。

1　区域地质背景

大交通瑞铜矿位于北山成矿带红柳河-牛圈子-洗肠井缝合带北侧的星星峡-旱山微陆块[3]，地处明水-石板井-小黄山和方山口-黑山-碱泉子两大断裂带夹持的北山中央古陆断隆带[4]。区域内出露的最老地层为元古界北山群，为一套变质程度较高的黑云二长片麻岩、花岗片麻岩、黑云角闪片岩、斜长角闪片岩、斜长角闪岩、二云母石英片岩、绢云石英片岩等，呈岩片(块)或残留体出现。除青白口系、泥盆系和石炭系缺失外，其余各时代地层广泛出露。区内断裂构造发育，北为石头井-野马梁子井NWW-近 EW向左行走滑断裂带，中为黄山-白云山呈羽状排列的NW向平移断裂带，南为红柳河-牛圈子-洗肠井深大断裂带。北山中央古陆断隆带内广泛分布泥盆纪中酸性侵入岩，早期有花岗闪长岩、钾长花岗岩和二长花岗岩，呈岩株状；似斑状斜长花岗岩较晚，呈岩枝、岩脉状。在白玉山南-公婆泉-七一山早古生代活动陆缘带内的大交通瑞-石板井岩浆弧构造带中，NW-NNW向压扭性裂隙、近NS向张性裂隙发育，有大量岩脉产出，主要有闪长岩脉、辉长(绿)岩脉、钠长玢岩脉、花岗斑岩脉、花岗细晶岩脉、英安斑岩脉、钾长花岗岩脉、石英脉等脉岩群。

2　矿区地质特征

矿区位于黄山-白云山断裂带NW延伸部分，NW与NWW向断裂构造的复合叠加部位。矿区内为北山群花岗片麻岩、斜长角闪片麻岩、斜长角闪片岩、斜长角闪岩、绢云石英片岩等(图1)。伴随多期断裂构造活动，沿断裂有岩浆的侵入，主要侵入岩有中细粒花岗闪长岩、花岗岩，中粗粒斜长花岗岩(脉)、细粒石英闪长(斑)岩(脉)、斜长花岗斑岩(脉)等，含矿岩石有石英闪长(斑)岩和斜长花岗斑岩，二者属两期岩浆活动产物，可见斜长花岗斑岩脉穿插至石英闪长(斑)岩中，其中石英闪长(斑)岩为主成矿岩石。

2.1矿(化)体特征

大交通瑞铜矿(化)体多位于石英闪长岩和斜长花岗斑岩内部及其与围岩的接触带附近，矿化类型为斑岩-矽卡岩型。目前已圈出矿(化)体14个(含1个隐伏铜铁矿体)，长50~300 m，厚0.64~16.92 m，Cu品位0.2%~2.7%，平均品位0.88%，铜矿体呈脉状、透镜状，呈近EW-NWW向展布。据不同矿化和蚀变特征，可划分为南、北两个矿化带(表1)。

图1　大交通瑞矿区地质图Fig.1 Geological map of Da-jiaotongrui copper ore district

北矿化带呈近EW向展布，长4 km，宽400 m。已有包括K7主矿体等8个铜(钼)矿(化)体，矿体长约100~200 m，厚0.64~16.92 m，铜矿体品位0.35%~ 2.7%，平均0.93%。铜矿化主要赋存于石英闪长岩内部及其与围岩交代形成的矽卡岩中，此外，与绢云石英片岩、斜长角闪片岩接触的硅化蚀变带内也发育浸染状和脉状铜矿化。地表铜矿化及矽卡岩露头较小(宽1~5 m)，呈脉状，不连续出露。

表1　大交通瑞铜矿床主矿体的地质特征Table 1 Geological characteristics of the main ore body of Dajiaotongrui copper district

南矿化带呈NWW向展布，宽300 m，长1 km，已圈出包括K14隐伏主矿体等6个矽卡岩型铜(铁)矿体，该带以发育层状、团块状绿帘石和石榴子石矽卡岩为特征。其中，K14隐伏矿体是南矿化带的主矿体。

2.2矿石特征

矿石类型可分为两类，一是石英闪长岩和斜长花岗斑岩为主的岩体型，金属矿物主要有黄铜矿、辉钼矿、少量斑铜矿、铜蓝、黄铁矿、孔雀石、褐铁矿等，呈细脉-浸染状、星点状和小团块状；二是矽卡岩型，金属矿物以黄铜矿、黄铁矿和磁铁矿为主。

2.3围岩蚀变

矿区围岩蚀变普遍且较强烈，主要有钾硅酸盐化、绢英岩化、黄铁矿化、绿帘石化、青磐岩化、碳酸盐化和矽卡岩化等，蚀变分布多以带状为主，具一定分带特征。北矿带蚀变类型有褐铁矿化、硅化、绢云母化、黝帘石化、钠化、碳酸盐化、石榴子石矽卡岩化等。南矿带蚀变类型有绿帘石化、阳起石化、矽卡岩化、黄铁矿化等。其中，硅化、绢云母化、钠化、石榴子石矽卡岩化与铜矿化关系最密切。

3　含矿岩石特征

大交通瑞矿区主要含矿岩体为石英闪长岩和斜长花岗斑岩。石英闪长岩呈灰白色，细粒结构，块状构造，主要矿物由斜长石(70%~75%)、石英(约10%)和角闪石(10%)及少量黑云母组成，岩石中副矿物见磷灰石和少量金属矿物，含矿岩石次生蚀变明显，蚀变矿物主要为绢云母、黝帘石等。斜长花岗斑岩呈灰白色，斑状结构，块状构造。斑晶由自形程度较好且环带发育的斜长石(25%~30%)和石英(小于5%)构成，斑晶大小一般为2 mm×3 mm。基质为隐晶质和微细粒花斑结构，由斜长石(约50%)、石英(15%)及少量黑云母构成，含矿岩石次生蚀变明显，蚀变矿物主要为绢云母、黝帘石和钠长石等。

本文采集了石英闪长岩和斜长花岗斑岩样品，岩石地球化学测试分析在中国地质调查局西安地质调查中心实验测试中心完成。主量元素用压片法、X射线荧光光谱，微量元素采用等离子体质谱法(ICP-MS)。分析数据结果见表2。

3.1主量元素

大交通瑞矿区石英闪长岩SiO2含量58.7%~ 64.65%，Al2O3含量18.11%~18.72%，K2O含量0.6%~ 1.97%，Na2O含量2.46%~7%，K2O/Na2O为0.09~ 0.49，MgO含量1.07%~5.19%，Mg﹟值46.3~66.95，CaO含量4.49%~5.22%，TiO2含量0.32%~0.9%，P2O5含量0.13%~0.23%。

斜长花岗斑岩的SiO2含量70.91%~71.29%，Al2O3含量16.27%~16.56%，K2O含量0.44%~0.71%， Na2O含量4.82%~5.03%，K2O/Na2O为0.09~0.15，MgO含量0.58%~0.92%，Mg﹟值38.16~60.45，CaO含量为3.21%~3.72%，TiO2含量为0.11%~0.17%，P2O5含量为0.04%~0.07%。

表2　大交通瑞铜矿石英闪长岩和斜长花岗斑岩的主量、微量和稀土元素分析结果Table 2 Major element and trace element data of plagiogranite porphyry and quartz diorite from Dajiaotongrui copper deposit

3.2微量和稀土元素

大交通瑞矿区石英闪长岩和斜长花岗斑岩的微量元素蛛网图和稀土元素分布曲线较相似，均以大离子亲石元素（LILE）相对富集（如Rb，Ba，Th，U，K）和高场强元素（HFSE）相对亏损为特征，且均具正Sr异常(图2)。

石英闪长岩∑REE为73.73×10-6~109.83×10-6，LREE/HREE为7.7~16.27，(La/Yb)N为8.16~25.57，显示轻重稀土元素分馏明显，相对富集轻稀土元素，高Sr(443×10-6~986×10-6)，低HREE、Y(5.44×10-6~ 18×10-6)和Yb(0.46×10-6~1.67×10-6)，Sr/Y为35.39~ 181.25，La/Yb为11.38~35.65，高Cr(14.5×10-6~63.1× 10-6)和Ni(10.5×10-6~91.4×10-6)，δEu为0.84~1.1，显示微弱Eu负异常至Eu正异常。

斜长花岗斑岩∑REE为13.02×10-6~29.36×10-6，LREE/HREE为7.35~10.63，(La/Yb)N为8.42~14.13，显示轻重稀土元素分馏明显，相对富集轻稀土元素，高Sr(403×10-6~501×10-6)，低HREE、Y(2.18×10-6~ 3.53×10-6)和Yb(0.17×10-6~0.3×10-6)，Sr/Y为120.3~ 229.82，La/Yb比值为11.73~19.7，高Cr(10.3×10-6~ 28.1×10-6)和Ni(8.43×10-6~14×10-6)，δEu为1.16~1.42，显示正Eu异常。

4　含矿岩石成因与构造环境

埃达克岩(adakite)的原始定义是产生在俯冲消减环境、由年轻的俯冲洋壳板片部分熔融产生的，具独特地球化学特征的一套中酸性火山岩和侵入岩[5]，主量元素以SiO2大于等于56%，Al2O3大于等于15%，MgO小于3%(很少超过6%)为特征。微量元素以高Sr(大于400×10-6)，低Y(小于等于18×10-6)、Yb(小于等于1.9×10-6)，Sr/Y大于20~40，La/Yb大于8~15，高Cr(10×10-6~50×10-6)和Ni(20×10-6~40×10-6)，一般具正Eu异常（少数具极弱负Eu异常）。大交通瑞矿区石英闪长岩和斜长花岗斑岩的地球化学特征均符合上述规定，显示大交通瑞矿区含矿斑岩具埃达克质岩石特征。在Sr/Y-Y和(La/Yb)N-YbN图解上，石英闪长岩和斜长花岗斑岩也基本投影在埃达克岩石区域内(图3)。

图2　大交通瑞铜矿斜长花岗斑岩和石英闪长岩的微量元素蛛网图和稀土元素分布模式图Fig.2 Trace and rare earth distribution pattern of plagiogranite porphyry and quartz diorite from Dajiaotongtui copper deposit

图3　大交通瑞铜矿斜长花岗斑岩和石英闪长岩的Sr/Y-Y和(La/Yb)N-YbN图解Fig.3 Sr/Y-Y和(La/Yb)N-YbNdiagrams of plagiogranite porphyry and quartz diorite from Dajiaotongtui copper deposit

北山地区位于哈萨克斯坦、塔里木和华北3大板块的结合部位，是古亚洲构造域的重要组成部分。北山及邻区古生代构造演化过程可分为3个过程：新元古代—寒武纪裂谷拉伸阶段、奥陶—泥盆纪弧盆演化和洋-陆转化阶段及石炭—二叠纪碰撞造山后陆内伸展阶段。大交通瑞矿区含矿石英闪长岩的形成时代为早古生代奥陶纪(471 Ma)，处于北山弧盆演化阶段，且在构造判别图解上(图4)，含矿岩石投影点均落入火山弧花岗岩区域内，说明其形成于板片的俯冲阶段，但板片是向北俯冲还是向南俯冲?这涉及到古大洋闭合的板块缝合带位置。在古生代构造演化过程中，北山地区形成了诸多蛇绿岩带，前人依据蛇绿岩性质对北山地区古生代构造格局和构造演化进行了恢复重建，但由于缺乏这些蛇绿岩带系统的高精度年代学数据，造成对其性质存在不同的认识，而关于哪条蛇绿岩带代表古大洋闭合的板块缝合带具较大争议。其中，笈笈台子-小黄山蛇绿岩带和红柳河-牛圈子-月牙山-洗肠井蛇绿岩带的性质关系到认识大交通瑞矿区的成岩成矿动力学背景。

图4　大交通瑞铜矿斜长花岗斑岩和石英闪长岩的构造判别图解Fig.4 Tectonic discrimination diagrams of plagiogranite porphyry and quartz diorite from Dajiaotongtui copper deposit

近年来，随着对北山地区蛇绿岩带研究的深入，对其形成时代及性质的认识逐渐清晰。大量精确的年龄数据揭示红柳河-牛圈子-月牙山-洗肠井蛇绿岩带属于区域早古生代大洋演化的产物，代表了古大洋闭合的早古生代缝合带[6-10]，而笈笈台子-小黄山蛇绿岩带，形成于早石炭世，与北山早古生代洋盆演化无关，是晚古生代（石炭—二叠纪）碰撞造山期后陆内伸展的产物[11-12]。即大交通瑞铜矿形成于红柳河-牛圈子-月牙山-洗肠井洋盆向北俯冲消减的动力学背景。

研究表明，埃达克岩常与斑岩铜矿等矿床密切共生，例如，Thieblemont et al对世界上43个斑岩铜矿床和浅成热液金矿床的有关岩浆岩进行地球化学数据整理，发现其中38个与埃达克岩有关[13]。在北山地区，公婆泉中型铜矿和白山堂中型铜矿所在的斑岩体均被厘定为埃达克岩[14]。由此可见，北山地区主要斑岩型铜矿与埃达克岩有密切成因关系。

5　结论

大交通瑞铜矿床位于北山中央古陆断隆带红柳河-牛圈子-洗肠井缝合带北侧的公婆泉岛弧带，含矿岩石为石英闪长岩和斜长花岗斑岩，矿(化)体产于岩石内部及其与围岩的接触带附近，矿化类型为斑岩-矽卡岩型。目前发现矿(化)体十几个，长50~300 m，Cu平均品位0.88%，主要矿石矿物为黄铜矿、辉钼矿和磁铁矿。地球化学数据显示，含矿岩石具类似埃达克岩的地球化学特征，如Al2O3、Sr含量与Sr/Y、La/Yb比值高，低Y、Yb，极弱负Eu异常-正Eu异常及正Sr异常，显示较好的找矿潜力。结合区域构造演化，认为大交通瑞铜矿形成于红柳河-牛圈子-月牙山-洗肠井洋盆向北俯冲消减的动力学背景。

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Characteristicsof Geology and Ore-bearing RocksGeochemistry of Dajiaotongrui Copper Deposit in theBeishan Mountain, Inner Mongolia AutonomousRegion

Quan Shoucun,Yang Shengfei,Yang Jianguo,Li Wenming,Liang Bo,Wang Yuxi,Han Yuan,Zhao Xinmin
(Xi'an Center of Geological Survey,China Geological Survey,Xi'an，Shaanxi,710054,China)

The Dajiaotongrui copper deposit is located at the north side of Hongliuhe-Niujuanzi-Xichangjing suture zone within the upfaulted zone of the central ancient land of Beishan Mountain.The deposit is a porphyry-skarn type deposit related to granitoids of quartz diorite and plagiogranite porphyry and have been found more than ten orebodies which contain chalcopyrite,molybdenite and magnetite.The ore-bearing rocks are geochemically similar to adakites,e.g, high Al2O3and Sr content and Sr/Y and La/Yb ratios,depletion of Y and Yb,very weak negative Eu-positive Eu anomalies and positive Sr anomalies.Combine with the tectonic evolution of the Beishan Mountain,we speculate the Dajiaotongrui copper deposit was generated in a island arc tectonic setting triggered by the north-directed subduction of Hongliuhe-Niujuanzi-Xichangjing ocean basin.The newly reported adakite rocks here are surely helpful for the guidance of further exploration of similar Cu deposits in Beishan Mountains.

Beishan Mountains in Inner Mongolia;Dajiaotongrui copper deposit;Adakite;Geochemistry;Geological characteristics

1000-8845(2016)03-404-06

P618.41；P597

A

项目资助:中国地质调查局“内蒙古月牙山地区乌兰赤海-大交通瑞地区矿产地质调查”项目（1212011120557）资助

2015-09-16;

2015-11-10;作者E-mail:lhfz99@sina.com

全守村（1979-），男，福建罗源人，2003年毕业于长安大学，现从事成矿规律研究与矿产地质调查评价