内蒙古甲乌拉矿区节理发育分布规律与成矿关系的研究

孙贵远，卢志刚，刘 洋

（新巴尔虎右旗荣达矿业有限责任公司，内蒙古 呼伦贝尔 021300）

1 矿区区域地质背景

1.1 矿区构造位置

甲乌拉矿区大地构造位置处于西伯利亚克拉通、华北克拉通与中亚造山带交接位置处（图1a），地处额尔古纳褶皱带东南缘，兴安地槽褶皱系额尔古纳兴凯地槽褶皱带（图1b），区域地质位置为得尔布干深断裂北西侧的木哈尔-甲乌拉断裂带与甲乌拉火山-次火山岩浆活动带交会区域西北处（图1c）。

1.2 大地构造沉积演化史

通过大量资料的查阅和搜集整理，可以得出古生代-中生代地层均有分布，其中中生代地层分布较为广泛；大地构造主要经历了四个阶段，分别是：①西伯利亚板块南缘侧向增生；②中生代中侏罗世蒙古-鄂霍茨克洋在额尔古纳地块西北部的闭合；③华北-蒙古板块与西伯利亚板块的碰撞，形成现有大兴安岭山脉，与此同时由于一系列的北东向逆冲和推覆构造使得早-中侏罗世岩石发生一些列的褶皱和动力变质作用，诱发中酸性岩浆活动；④晚侏罗世太平洋板块与华北-蒙古板块的侧向俯冲碰撞，致使矿区产生一系列的拉张性断层和断裂带以及碱性和高钾钙碱性侵入岩。

图1 矿区大地构造及区域构造位置简图

1.3 区域构造沉积演化史

矿区区内侏罗纪和白垩纪的地层广泛出露，以侏罗纪的地层出露为主；区域地质构造运动主要经历了三个发展阶段，分别是①中侏罗世末期由于华北-蒙古板块与西伯利亚板块的碰撞，使得矿区区域上受到北西-南东方向的构造挤压，形成矿区一系列北东、北东东向构造；②晚侏罗世由于太平洋板块与华北-蒙古板块的侧向俯冲碰撞，致使区域木哈尔断裂因额尔古纳-呼伦深断裂的继承性活动，诱发产生右旋转动及平移错动使甲乌拉背斜轴向发生扭转，形成矿区一系列的北西、北北西、北西西方向的构造；③随着次火山岩的侵入使岩层产生近似放射状排列和环状排列的断裂系统。

1.4 岩浆活动发展演化史

矿区经历过多次的岩浆活动，主要经历印支晚期和燕山期两次的岩浆活动的[1-3]。其中，燕山期地壳活动较为强烈，随着太平洋板块与欧亚大陆板块的俯冲，导致本区发生大规模的剪切作用，形成一系列的深大断裂，使得地壳破碎，为幔源物质的上涌提供了良好的通道，形成大规模的二长花岗岩、石英玢岩、安山岩、闪长玢岩、黑云母花岗岩、正长斑岩等浅成-超浅成侵入岩[4]。

2 矿区节理类型及特征

本文主要通过对甲乌拉矿区200m中段3号矿体84线～124勘探线、2号矿体1线～32勘探线之间的穿脉和脉外工程、技改主副井位置与2号矿体6线～8勘探线之间穿脉工程的所有节理数目进行全面的观察和统计。结合矿区整体与200m中段现场对节理类型及特征进行系统、全面的观察和分析，资料的整理等可以得出矿区节理类型和特征，节理主要受构造、岩性、岩浆活动的影响和控制[5]。引用丁文龙的分类方法，依据其裂缝的成因、几何的形态、产状、破裂性质等其他来进行分类的方法，可以明显得出矿区节理类型主要分为构造节理和非构造节理两大类，其中构造节理以剪节理为主，主要受区域构造剪应力超过岩石的抗剪强度而在岩体中产生的破裂面，常与断层与褶皱相伴生，节理面一般被白色粉末碳酸盐、石英脉、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿所充填；非构造节理为热收缩节理，由于岩石受侵入岩浆烘烤变质，温度梯度作用，受热岩石冷却收缩破裂产生的节理，主要分布在外围3号矿体周围。

2.1 构造控制节理类型及特征

矿区经历过多次区域地质作用的影响，致使矿区节理具有多阶段，多期次特性。尤其燕山期地壳活动极为强烈，形成一系列深断裂，导致矿区节理构造非常发育，分布于各类岩石中，由于受力情况大小不同，在不同区域节理表现形式也不一样[6]。矿区构造成因节理主要为剪节理，节理特征表现为，产状相对较稳定、延伸方向较远、裂缝面平直光滑、都切穿所经过的岩层。

2.2 岩性控制节理类型及特征

通过资料的查阅、井下现场观察、手标本的选取和薄片鉴定可知，矿区内三大岩石均有出现，沉积岩主要以砂岩为主；火山沉积岩主要以安山质凝灰岩为主；岩浆岩主要以印支晚期和燕山期后期侵入岩，花岗岩、花岗闪长玢岩，安山岩、二长花岗岩为主；没有大套的变质岩出现，局部地方围岩蚀变为主。岩石的成分、结构、构造不同，其化学和物理成分也不同，对成岩作用和构造作用的响应明显不同，裂缝发育的程度也不一样。岩石的成分和结构决定了岩石的脆性和塑性。因此在不同岩石中节理的发育程度和表现形式也不一样。矿区砂岩中节理主要以剪节理为主，岩石节理发育，节理面延伸较远、节理面平直光滑紧闭、围岩节理面常被白色石英脉充填，含矿区域常被方铅矿、闪锌矿、黄铁矿所充填；岩浆岩中岩石节理以剪节理和热收缩节理为主，其中剪节理面绝大多数呈平直—微舒缓波状，不规则状，连续性相对较差，节理面常被蚀变矿物白色粉末碳酸岩、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿细脉侵染所充填；热收缩节理主要分布3号矿体局部地方，节理面相对较为不规则状，延伸不远，节理间距较小。

2.3 岩浆活动控制节理类型及特征

矿区主要经历过印支晚期和燕山期两次的岩浆活动。其中，燕山期地壳活动较为强烈，随着太平洋板块与欧亚大陆板块的俯冲，导致本区发生大规模的剪切作用，形成一系列的深大断裂，使得地壳破碎，为幔源物质的上涌提供了良好的通道，使得大量的岩浆岩得以侵入到断裂中，使得周围岩石被烘烤和变质，随着岩浆的冷却和岩浆活动的减弱，受热岩石冷却和热胀冷缩导致被烘烤岩石破裂，形成引爆角砾岩，从而产生一系列的热收缩节理[7]。

3 节理的分期和配套

某个地方的节理一般是长期多次构造运动的产物，是应力场变化的直接反映，能够揭示岩层多期构造演化和相应构造应力场的分布特征，因此对节理数据进行处理和分析，对所研究的节理进行分期、配套、以便更好的研究矿区的构造演化历程和古应力场的恢复提供相应的参考依据[8]。

3.1 节理数据的处理及玫瑰花图绘制

本次研究主要针对矿区200m中段所揭露坑道251条的节理进行全面的统计和分析（图2），把节理的倾向、倾角、走向方位按照5°为一间隔进行分组，分别统计每组节理平均方位，绘制相应的节理倾向、走向（第一、四象限表示）、倾角玫瑰花图。

3.2 节理的配套

对矿区200m中段251条节理所绘制的走向、倾向、倾角玫瑰花图，大致可以看出矿区节理分布规律。其中，该区节理按其走向可分为5组优势节理：北北东11°～15°、北东东66°～90°、北北西351°～355°、西北326°～340°、北西西291°～301°；倾向可分为4组优势节理：东北56°～64°、南南西201°～205°、西南216°～220°、西西南226°～250°、西西南261°～264°；倾角主要集中在51°～80°，其中71°～75°最为优势（图3）。

3.3 节理分期与古应力场

3.3.1 节理的分期

根据以上节理玫瑰花图的分析、区域构造应力场、现场观察和编录资料可以清晰看出北东向节理与北西向节理为共轭“X”节理，且东北方向节理被西北方向节理成所揭穿（图4）。可以得出北东-南西走向节理先形成，北西-南东方向节理后期所形成，因此可以将研究区共轭节理划为2期构造应力场所形成，其中第1期为北北东、北东东走向节理产物，属于北西一南东东方向挤压的构造应力场控制所形成产物；第2期为北北西、北西西、西北走向节理产物，属于北东一南西方向挤压的构造应力场所形成节理[9,10]。

图2 甲乌拉矿200m中段节理产状统计汇总

图3 节理走向、倾向、倾角玫瑰花图

图4 北东向节理被北西向节理所截穿（200m地质编录图）

3.3.2 北西—南东向构造应力场

燕山期中侏罗纪由于强烈华—蒙块体与西伯利亚板块陆陆碰撞，使得矿区区域上受到北西-南东方向的构造挤压和导致华北蒙古板块的加厚，抬升地壳的重力塌陷使得矿区及其周围产生一系列的拉张性断裂和岩浆的侵入，形成矿区一系列北北东、北东东向节理。

3.3.3 北东—南西向构造应力场

晚侏罗世-白垩纪由于太平洋板块与华北-蒙古板块的侧向俯冲碰撞，华北板块发生构造体系转换由北西-南东向构造应立成转换为北东-南西向构造应力场，使得木哈尔断裂因额尔古纳-呼伦深断裂的继承性活动，诱发产生右旋转动及平移错动使甲乌拉背斜轴向发生扭转，形成矿区一系列的北西、北北西、北西西方向的节理。

4 构造应力场与成矿关系

通过对矿区矿体形态分布规律、节理玫瑰花图、古构造引力场的恢复等研究，阐明矿区矿体形成和分布规律与古应力力场的关系的研究，为后续的生产探矿提供一定的依据和指出重点探矿方向。

4.1 矿体分布规律

矿区主要以2号、2-44号、1号、1-1号、3号、6号、9号、12-0号、12-1号、12-2号、12-3号、3-B83号12条主矿体为主，矿体以脉状、侵染状、透镜状为主，赋存于北西西、北西、北北西向断裂构造带中，0号勘探线附近以北区域有整体往西北方向收敛的趋势；矿化不均匀；矿体整体有纵向分带的规律，上部中段以方铅矿、闪锌矿为主，继续往深部黄铁矿有增多的趋势[11]。矿体倾向大多以南西、南南西向为主，少部分矿体倾向为南东，南东倾向目前揭露矿体主要为12-1、3-B89、2-A41矿体（图5）。

图5 甲乌拉矿区550m中段矿体、构造分布简图和214线矿体综合地质剖面图

4.2 构造应力场与成矿关系

前面对节理进行分期和配套可以知道，矿区节理是地质构造和岩浆活动多期次、多阶段的产物，矿区主要受到燕山期中侏罗纪北西-南东和晚侏罗纪-早白垩纪北东-南西向构造挤压的作用形成一系列的构造和节理。大量资料的查阅和前人对甲乌拉硫化物的Rb-Sr等时线年龄为143Ma～142Ma；与成矿有关的岩体石英二长斑岩的锆石U-Pb年龄为143±2Ma；表明甲-查矿田的成矿年龄为137Ma～143Ma，成矿时代为早白垩世，成矿略晚于成岩。因此矿区矿体的形成和分布主要受到来自北东-南西向构造应力场所控制，由于晚侏罗世-白垩纪由于太平洋板块与华北-蒙古板块的侧向俯冲碰撞，形成一系列的深大断裂，与古断裂贯通，使得地壳岩石破碎，具有了更强的渗透性，为后续地幔岩浆的侵入提供了良好的通道和为矿体的形成提供了动力和矿源，为后期成矿提供了空间和矿源，从而控制矿区矿体形态和分布规律主要以脉状、透镜状、侵染状赋存与北西、北西西、北北西向构造中[12-14]。

4.3 后期重点探矿方向

根据前面的阐述可以知道矿区矿体主要受到来自北东-南西向构造应力的控制，分布于北西，北西西，北北西向构造带中；矿体具有纵向分带性，上部中段以方铅矿、闪锌矿为主，继续往深部黄铁矿有增多的趋势。通过对矿区这些规律的了解和认识，矿区今后应该从以下几方面进行重点探矿：

（1）加强上部中段“探边扫盲”工作：首先由于前面的钻探密度大多是以100m×100m，但矿区矿化不均匀，有歼灭再现的特点。很多平行小矿体走向长度不到100m，致使部分盲矿体没有得以控制，因此在一些重点探矿靶区应该加密勘探网度，寻找周围一些盲矿体，探主矿体同时兼顾周围平行小矿体。1-1矿体下盘为大套花岗岩，控制程度却比较低，虽说现在普遍观点认为铅锌矿母岩为闪长岩和辉长岩一类，但不能排除花岗岩中也有铅锌矿或其他矿体赋存，因此对1-1矿体下盘进行一定的地质钻所控制还是很有必要的；另外对一些有利赋矿构造部位，譬如北西、北西西、西西北方向构造和矿体进行重点探矿。

（2）加快深部技改工程的探矿平台建设：矿区320m中段以上主矿体大部分都已经被坑道所控制，矿体形态和分布规律大致已经比较明朗。320m以下主要以脉外和地质钻所控制为主，因此加快深部技改工程建设是很有必要的，尤其200m中段为重点探矿平台的建设，应该对2、2-44、3、1-1号矿体走向延长和纵向赋存情况展开重点探矿，其中2号矿体应该查明在7’-21’号勘探线之间的赋存情况；从对214号勘探线的延长对3、2-44、1-1、12-0号矿体进行重新切割综合地质剖面图，可以大致看出3号矿体与12-2、12-3号矿体；12-1矿体与2-44、2、1-1矿体在100m以下有相交或者合并的趋势（图5 214线综合地质剖面图），应该对其查明；1-1矿体目前为矿区最下盘主矿体，为隐伏矿体，具有矿化不均匀，大部分区域以构造为主，局部区域富集特性，应该对1-1进行综合研究，圈定其可能存在的富集区间，对他进行探矿。

5 结论

本文通过对甲乌拉矿区大地构造背景、区域构造背景；岩浆活动、地层岩性认识；200m中段251条节理进行野外观察和室内分析整理、解析节理受控因素、分布规律及特征类型、绘制节理（走向、倾向、倾角）玫瑰花图，对节理进行分期、配套、应力分析等恢复矿区古应力场；进行矿区矿体形态、分布规律与节理的关系研究等可以得出以下结论：

（1）矿区节理类型和特征主要受构造、岩性、岩浆活动的影响和控制，节理类型主要以构造节理剪节理为主，其次是非构造节理热收缩节理。

（2）矿区节理主要受控于2期构造作用力影响和控制，其中第1期古应力场来自蒙古-华北板块与西伯利亚板块碰撞所产生的北西-南东向古应力场的影响，形成一系列北北东，北东东向节理；第2期为太平洋板块与蒙古-华北板块的侧向俯冲，致使矿区古应力场由北西-南东向转换为北东-南西向古应力场的影响，产生一系列的北北西、北西、北西西向节理。

（3）矿区矿体的形成和分布规律主要受到晚侏罗世-白垩纪由于大地构造太平洋板块与华北-蒙古板块的侧向俯冲碰撞，产生北东-南西向构造应力场所控制，致使矿区矿体主要以脉状、透镜状、侵染状赋存与北西、北西西、西西北向构造中。

（4）矿区后续探矿，一是对320m中段以上加强综合地质研究和“探边扫盲”工作，重点以主矿体周围次级构造和赋矿构造部位进行重点探矿；二是加快深部技改工程的探矿平台建设，尤其是200m中段探矿平台的建设和完善。