蒙古乌兰多金属矿地质特征与控矿因素研究

张顺国 张亚锋

摘要：乌兰多金属矿位于乔巴山矿区北部，蒙古中央褶皱体系的东北部。乔巴山北部矿区属于科卢连背斜褶皱北部隆起，该隆起自元古代末期起以中等高原的形式发展而来。矿区的北部靠近阿金斯基向斜褶皱弯曲处，处于都尔诺特火山构造带乌兰矿段东北侧。在穆哈尔西北向断裂带和穆哈尔东部西北向断裂带间矿区由东南向西北方向延伸，矿区有发达的岩管状矿脉。本文对乌兰多金属矿地层、构造特征进行了详细分析，并对矿床地球化学特点以及成矿因素进行了深入研究，对以后的工作具有十分重要的参考意义。

关键词：蒙古；乌兰多金属矿；地质特征；控矿因素

1. 地层特征

矿区在其地质发展上有着悠久的历史，因此它的结构形成属于不同时期，岩石也多种多样。矿区中生代以前形成的岩层有着多样的成分，分布着元古代和一少部分古生代的沉积岩和火山岩，闪石岩相和绿帘岩相变质岩，还有各种各样的混合岩、花岗质片麻岩、花岗岩类，在这些花岗岩类主要是花岗闪长岩和古生代早期与晚期的花岗岩。

在中生代，由于地质构造岩浆活动频繁，在该区形成了大量的火山构造结构和断裂带旁的盆地，这些盆地属于东北向的蒙古国——泊里阿尔恭火山带。在东北和西北断裂带交界处形成了都尔诺特、乌戈达姆、杜尔根和各种形状的矿体和霏细斑岩岩脉、石英斑岩岩脉和粗面安山岩岩面。

2. 构造特征

矿床大地构造特点在于它的复杂性，这主要是因为都尔诺特火山结构的形成经历了漫长的历史过程，经过了多次的地壳变迁。具有很好发育的断裂现象，这些断裂现象在方向、形态、时间和堆积深度都各不相同。由角砾石堆积而成的矿脉是矿床的独特结构。

主要的控矿结构是西北（320°～340°）穆哈尔断裂区，该断裂区宽度约为2公里，长度延伸为几十公里。该断裂区包括穆哈尔断裂带，东穆哈尔断裂带，西姆哈尔断裂带，这三个断裂带相互间的距离为400m～1000m。这些断裂带是向西南方倾斜而下的断层——平移断层，断层的垂直位移为几十米。这些断裂带由若干水平和竖直的断层泥或矿物角砾石构造层组成，伴有厚度为30m～40m的粉碎区和裂隙区。东穆哈尔断裂带包括长度约为2公里的石英斑岩矿脉。除了上面所说的主要矿层，在穆哈尔断裂区还有一些小的断裂。这些小断裂与主矿层基本平行或者与这些主矿层的方位角为290°～310°。这些小断裂的长度多为几百米，有时也能达到几公里，厚度为几米到10m～20m。这些断裂表现为细小的裂隙区，但也有有位移痕迹的构造矿层。穆哈尔断裂区的发展历史很漫长。其主要的矿层包括石英斑岩矿脉，多金属矿脉，在这些矿层上保存着成矿流体运动的明显痕迹，成矿流体运动伴有硫化物的粉碎，所有这些说明了在后中生代时期这里多次出现了构造运动。

矿区除了有陡峭的断裂，还有斜坡式断裂，它们主要是沿着火山沉积岩各层的接触面发育，很少有出现在这些矿层的内部。最大的断裂在霏细石基底（古尔旺布拉克断裂），这个断裂延绵通过整个矿床，它是一个斜坡式断裂，伴有粉碎区和厚度为几米到10米的裂隙区。在这个断裂没有发现多金属矿的位移。结构间的小型断裂在各个区域底层都很普遍，特别是出现陡峭断裂的岩层交界处。

3. 矿床地球化学特点

乌兰矿的地球化学特点，乌兰矿包括三种岩相：铁矿——矽卡岩矿相，多金属——矽卡岩——变安山岩岩相，钼——铀岩相。每个矿相都有直接和间接矿化指示元素组合，直接和间接矿化指示元素在矿石和矿物的密集程度和关联程度上有所不同。直接矿化指示元素的特点是含量高（从10～1000或者更高的克拉克值），与主要矿物元素的关联关系良好（关系系数超过0.3）。而间接矿化指示元素的特点是较高的含量（1.5～10的克拉克值），与主要矿物元素的关系微弱（关系系数低于0.3）。矿床上的主要岩相是多金属岩相。对这个岩相矿石和围岩指示元素的分布进行了细致地分析之后发现了矿体的显现特点和规律。多金属矿体伴生着主要的和次要的地球化学指示元素晕，其中最具指示能力的是铅、锌、银、铜、砷、镉、金。间接的指示元素是镍和锡。主要的元素晕的规模已经远远（按顺序）超过了矿体。元素晕的形状取决于矿体和容矿结构的形态，总的说来是重复这些矿体的排列。

4. 控矿因素

乌兰矿从时间角度可以分出三个矿物形成阶段，这三个阶段岩浆的地球化学性能各不相同：气化的岩浆，铁石矿矽卡岩相的形成与此有关。地热气化岩浆，决定了多金属矿矽卡岩-变安山岩岩相的形成。地热岩浆，形成了钼——铀岩相，石英——萤石岩相，与其相伴的变质板岩岩相。

矽卡岩铁矿石岩相的年限还不清楚。也许这一岩相的形成是在古生代或者中生代早期的花岗类岩侵入的时期。也不排除说它的形成是在中生代晚期矿脉形成的初期阶段。有一点是毋庸置疑的是这些矽卡岩的形成是由于气化岩浆对元古代晶基变质岩石施加影响，在这个矿段变质岩含有铁镁质成分，含有碳酸盐层。

乌兰矿大部分新生矿物结构的形成是由于中生代后期构造变质运动所造成多阶段地热活动。而且在这一活动的最初几个阶段还受气化放射的影响，矿脉矿物结构里的矽卡岩组合（斧石）的显现说明了这一点。石英——正长石变质物中正长石的规定温度（400°C）也说明了这一点。所有这些都是将石英——正长石组合，伴有石榴石、辉石、磁铁石的绿帘石——起阳石组合归入气化——地热结构的原因，气化地热结构的形成是由于铁——钙交代变质突出表现造成的。

在所有上面所列举的变质岩上是方锌矿——闪锌矿矿化阶段，伴有石英、萤石和其他矿物。矿化的矿物组合属于高温地热结构。这一点通过地热研究得到了证实，对上面提到的石英和萤石的气——液化进行了研究，石英和萤石均化温度为330℃～350℃，而且在萤石的一条气化——液化发现了氯化钠的封锁矿物。很有可能，在多金属矿化过程中氯化物——萤石液体起了很大的作用。为了比较我们说，位于乌兰矿北部8公里处的巴龙苏智印矿的萤石的特点是均化温度为140℃～170℃。这样的话，矿物组合形成的温度为300℃～350℃。

为了进一步确认吴兰多金属矿成因特点，对几种硫化物硫的同位成分进行了44次的判定。硫同位素的分析结果显示，矿床的所有硫化物的特点是数值δ34S‰为-1～+4。黄铁矿和闪锌矿硫的成分最接近，与此同时，方铅矿的特点是所含有该元素的同位素更轻。所有硫化物此类硫的同位成分说明这些硫化物有着一致的深层来源。只有个别从2号平硐选出的黄铁矿是特例，这些黄铁矿中的重硫数量要少得多（-5.7和-28.6δ34S‰）。可能这些黄铁矿中的硫有着生物生成原因。

一致认为，铀矿矿化与多金属——矽卡岩——变安山岩岩相相连，变伴有典型的容矿盐低温蚀变现象：板岩化、赤铁矿化，萤石化。铀矿的形成是低温胶体地热岩浆造成的。能证明这一点的是与铀矿矿物组合的石英、萤石和碳酸盐气——液均化温度很低（90℃～170℃），还有就是矿带的胶体结构。铀矿的形成是在酸性环境条件下，因为与矿化带相连接的板岩矿是酸性尖灭的结果。

地热活动结束时形成石英——萤石——钙化物成分的纹理，它们既与多金属矿体交错，又与铀矿化带交错。钙化物和萤石气——液均化温度在90℃～120℃间波动。在实验室对4个样品使用铅判断法确定了沥青铀矿的绝对年限分别为1.36亿，1.37亿，1.43亿和1.57亿年，除此之外在这个实验室还使用了锂——氩的方法确定了乌兰矿绢云母的成矿年限，为1.61±0.07亿年。我们知道，绢云母在围岩蚀变岩石中的成矿时间要早于多金属矿的成矿时间，所以多金属矿的成矿时间大致可确定为1.40～1.60亿年间。

这样的话，乌兰矿的特点就是具有多种成矿过程：气化成矿，气化地热成矿，地热成矿。这些成矿过程在时间上与三个矿物形成阶段形成对比。

确定了地球化学特征各不相同的矿体岩相和变质岩相的形成顺序。与古生代晚期的气化阶段相对应的是铁矿石矽卡岩岩相的形成。气化地热和地热阶段是由于中生代后期岩浆构造运动形成的。与气化地热相对应的是多金属矽卡岩——变安山岩岩相，与地热阶段对应的是钼——铀岩相，石英——萤石岩相，以及与其相伴的板岩变质岩相。

5. 结论

乌兰金属矿的形成是由于典型的地热系活动造成的，该地热系与不朽的穆哈尔深邃断裂区相连。将乌兰矿和苏联以及世界其他国家类似矿床相比表明乌兰矿属于角砾岩岩脉矿床。这样的矿床常常位于火山带。这样的矿床有铜矿，铋和铜矿床，多金属矿，铀矿和其他矿物矿床。

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