李俊建,付超,党智财,唐文龙 ,刘晓阳 ,席宏 ,何江涛
(1.中国地质调查局天津地质调查中心,天津300170;2.中国地质调查局华北科技创新中心,天津300170)
蒙古国位于亚洲中部,北与俄罗斯,东、南、西与中国接壤,国土面积156.56 km2,中蒙两国边界线长4 710 km。蒙古人口约270万人,是世界上人口密度最低的国家之一。蒙古国矿产资源十分丰富,但总体工作程度较低,多数矿床/矿点未进行过系统勘查工作。近年来欧玉陶勒盖(Oyu Tolgoi)超大型斑岩铜金矿的发现,标志着该区仍具有巨大的成矿找矿潜力。随着经济全球化趋势的日益增强,充分利用我们的近邻蒙古国与我国的资源互补优势,开展多种形式的资源开发和利用,以弥补我国部分矿产资源缺口,是现有条件下积极实施“两种资源、两个市场”战略的明智选择。本文对蒙古国矿产资源概况作一简要介绍。
据统计,蒙古已发现的有色金属矿种包括铜、铅、锌、钼、镍、钴和铝土矿[1-5],已发现的矿床/矿点421处,其中铜矿173处(包括超大型铜矿2处和大型铜矿9处);铅矿87处;锌矿43处;钼矿50处;镍矿30处;钴矿5处;铝矿33处。其中较为重要的是铜(金、钼)矿床和铅锌矿床。
铜(金、钼)矿:蒙古的铜矿主要有三种类型,晚古生代-早中生代的斑岩型Cu-Mo/Au矿,与辉长岩有关的岩浆分异型Cu-Ni矿和古生代层控型铜矿床。上述的Cu-Mo/Au矿床主要产于阿尔泰、北蒙古、南蒙古、东蒙古的四个有色金属成矿区内。典型矿床有欧玉陶勒盖、额尔登特、查干苏布尔加矿床等(图1)。
铅锌矿:蒙古主要的Pb-Zn矿床类型矿包括矽卡岩型,矿化爆破角砾岩筒型,脉型和矿化带型。大部分有色金属矿床形成于中生代中晚期。主要的Pb-Zn矿床产于蒙古的东部地区,其次为中部地区及阿尔泰山地区。典型矿床有图木尔廷敖包、乌兰、查夫(Tsav)矿床等。
图1 蒙古主要铜金矿床分布示意图(据参考文献[6])Fig.1 Distribution of main copper and gold deposits in Mongolia
研究表明,蒙古的北部,南部和中部成矿区有发现新的Cu、Mo、Pb、Zn、Ag矿床潜力。蒙古的北部和南部成矿区是斑岩型Cu-Mo(Au)矿的潜力区,而中部地区则有斑岩型Cu-Mo矿和Pb-Zn-Ag矿的资源潜力。最具发现大型多金属矿床的潜力地区是蒙古西南部的阿尔泰地区,该区地质构造上位于阿尔泰和北天山构造带的交汇处。阿尔泰成矿区包括俄罗斯、中国和蒙古的阿尔泰三个地区。其中在俄罗斯的阿尔泰地区已发现大型的Pb-Zn矿床,在俄罗斯与蒙古接壤的边境地区已发现大型热液型Pb-Zn-Ag矿床和火山碎屑岩型铁矿床;在中国阿尔泰地区古生代砂岩、页岩和火山碎屑沉积岩中已发现同构造山火山成因的块状Cu-Ni硫化物矿床。基于此,可以推断在比邻的蒙古西南部阿尔泰地区亦可找到类似的块状Cu-Ni硫化物矿床,同样可找到有工业价值的Cu、Mo、Pb、Zn矿床。最近在蒙古阿尔泰北部地区已发现层控铜矿床和与辉长岩有关的同造山期Cu-Ni矿床。蒙古西南部阿尔泰成矿区的南部边界是北天山构造带的北部边缘断裂,这条断裂带长850~900 km,宽30~50 km,最新研究表明其仍在活动。这一地区是产出多金属矿床的最有利地区,尤其该区出露有火山沉积岩、砂岩-碳酸盐岩建造和中小型侵入岩如英云闪长岩、浅色花岗岩、碱性玄武岩、正长岩、辉长岩和超镁铁质岩等复杂的岩石类型和多组平移断层的存在,为多金属矿床的形成提供了良好的成矿环境。
图2 欧玉陶勒盖矿区剖面图(据参考文献[6])Fig.2 Profile of Oyu Tolgoiore district
欧玉陶勒盖斑岩型铜金矿床[6-10]达世界级规模,矿床位于蒙古南戈壁沙漠中,距中蒙边界80 km。矿床由西南部、南部、中部和远北部4个矿化区组成(图2)。该矿床是由蒙古高级地质学家Garamjav首先发现。澳大利亚BHP公司亚洲勘探部Sergei Diakov领导的一个踏勘组于1996年检查了该地区,1997—2000年BHP公司取得了勘查权,打了23个钻孔,见到了矿化。2000年5月BHP公司将包括欧玉陶勒盖项目工作区在内的238 km2勘查权区转让给了Ivanhoe Mines公司。2000年6月,Ivanhoe Mines公司开始开展反循环钻进,至当年9月底,完成了109个孔,在许多孔的底部打到了可工业利用的深部铜金矿化体。2001年,Ivanhoe Mines公司开始施工金刚石岩心钻探,以查明项目区深部矿化潜力。欧玉陶勒盖西南部区东北部OTD150孔为Ivanhoe Mines公司的矿体现孔,揭示了欧玉陶勒盖斑岩铜金矿深部矿化的情况。OTD150孔孔深590 m,从70至578m,揭穿了508 m的矿体,铜平均品位0.81%,金平均品位1.17×10-6,其中从188 m至466 m,总计278 m为富矿段,铜平均品位1.02%,金平均品位1.60×10-6,从而拉开了欧玉陶勒盖斑岩铜金矿大规模勘探的序幕。
地质概况:南戈壁地区邻近蒙古南部和南戈壁构造区的交界部位。该区由古生代火山岩、沉积岩和侵入岩以及中生代沉积盖层构成。在欧玉陶勒盖矿权区,以志留纪、泥盆纪的层状安山岩和玄武岩为主,并有细至粗粒陆源火山碎屑沉积夹层。侵入岩主要为长石斑岩、长石角闪石斑岩和石英长石斑岩株和岩脉。
西南部区矿床地质特征:该区主矿体呈筒状,含高品位铜金矿化,近地表直径约250 m,垂深超过700 m。中心部位分布小规模(几米至十几米)石英二闪长岩岩脉,走向大致为NE70°。高品位区(金品位>1×10-6)主要产于块状、斑状含辉石玄武岩中。强烈硅化(>20%的量)和黑云母化蚀变发育,确定了斑岩系统中心。向外缺失绢云母化带,代之为弱绿帘石化,铜品位在0.3%左右。斑岩系统含硫低(<5%),铜、金矿化主要与黄铜矿发育有关,含少量斑铜矿(<20%)。以发育热液磁铁矿和石膏-硬石膏为特征。钻探结果指示随深度增加,矿体的金和铜品位变高,高品位的金铜矿体规模变大。
南部区矿床地质特征:该区地表发育氧化带,范围为1 100 m×400 m,最深延伸60 m。在氧化带之下的原生铜矿化为斑铜矿,但与欧玉陶勒盖西南部不一样,此处含金低。铜矿化发育于玄武质火山岩中。玄武质火山岩中发育绢云母化石英二长闪长岩脉。与西南部区相比,本区石英脉、黑云母化蚀变岩和热液成因磁铁矿少,而后期的绿泥石-绢云母化发育。含硫化物低(<5%)。
中部区矿床地质特征:该区发育泥质蚀变带,以石英、明矾石、迪开石、叶蜡石、绢云母和氯黄晶及少量萤石等组合为特征,分布范围为600m×230 m,最厚处达325 m,主岩为石英二长闪长岩。其泥质蚀变矿物组合与我国福建上杭县紫金山铜金矿床十分相似。泥质蚀变带叠加在早期的铜金斑岩系统上。矿石矿物为铜蓝、斑铜矿、硫砷铜矿和原生辉铜矿。在中部区的东部,铜蓝带内原生辉铜矿含量明显增加,并且局部以辉铜矿为主。晚期石英二长闪长岩岩脉稀疏分布于铜蓝带内,并发育黄铜矿和金矿化。在中部区的铜蓝带之上发育次生富集席状辉铜矿层,范围大概为1 000 m×300 m,分布在近地表至地表以下约100 m处,平均20~35 m厚,最厚处达40 m。在席状辉铜矿层之上覆盖了大约40~60 m厚的无矿粘土层,席状辉铜矿层底部铜蓝发育。辉铜矿与铜蓝的富集呈正相关关系。中部区深部为斑岩型矿,分布在泥质蚀变-铜蓝带边部和下部。与欧玉陶勒盖西南部特征相似,铜金矿化均发育于中等泥质蚀变或绿泥石化蚀变玄武质火山岩中,而不是石英二长闪长岩中。中部区东南部泥质蚀变带走向北东30°,范围1 000m×300 m,分布在沉积岩石约200 m以下,泥质蚀变原岩可能为火山灰流凝灰岩和多孔火山碎屑岩,矿化主要为黄铜矿化,其次为硫砷铜矿、斑铜矿和辉铜矿,尤其富含硫化物(黄铁矿含量达10%)。未发现明显的金矿化。
远北区矿床地质特征:该区高极化率异常走向NE70°,范围为600 m×200 m。在地表以下100~200 m的火山灰流凝灰岩中发育泥质蚀变,可能带有部分层控性质。在火山灰流凝灰岩之上覆盖有粉砂岩,与中部区东南部揭穿的火山沉积岩系相同。在强泥质蚀变和中等泥质蚀变带中矿化发育,主要为黄铜矿和斑铜矿,其次为硫砷铜矿、铜蓝和辉铜矿。该矿区硫化物(黄铁矿)特别发育,含硫砷铜矿的出现说明含砷也较高。在验证高极化率异常时,有一批钻孔见到了厚度大、品位高的矿体。矿化发育于凝灰岩和玄武质火山岩中。该区已成为欧玉陶勒盖远北区最有远景的矿区。
欧玉陶勒盖铜金矿区与矿化有关的石英闪长年龄为(371±2)Ma,矿化稍弱的花岗闪长岩的年龄约为(365±2)Ma[6,7];从西南欧玉区、中欧玉区和南雨果区采集的辉钼矿样品中确定的Re-Os的年龄范围从373到370±1.2 Ma[8]。Oyu Tolgoi超大型斑岩铜金矿的发现,进一步证实了中亚成矿带的巨大找矿潜力。勘查Oyu Tolgoi的方法,可供在戈壁地区寻找隐伏半隐伏斑岩铜矿借鉴。
额尔登特超大型斑岩型铜钼矿床,现为蒙俄联合开采。矿床位于乌兰巴托东北365 km。Erdenet铜矿1978年建矿,到现在年产矿石量约2 000万吨,年产铜12.4万吨、钼1 672吨。此外还产出少量的钨。Erdenet铜钼矿产于与火山岩有关的大型斑岩侵入体中,是典型的斑岩型铜钼矿床(图3)。在火山侵入杂岩体中赋存有四个独立的网脉状矿带。主矿带位于岩体西侧,即Erdenet矿床,是一条由2~5 mm的细脉组成的近垂直的网状脉带。长约2 400 m,宽300~1 300 m,中心部位垂向延深达1 000 m,而靠近斑岩边部延深约600~700 m。Erdenet铜矿地表出露近2 km2,铜的边界品位为0.25%。该矿床氧化淋滤带的主要矿物组成为赤铜矿、孔雀石、蓝铜矿、水胆矾、绿松石和自然铜。氧化淋滤带铜的平均品位为0.1%。氧化带下部的次生富集带主要以辉铜矿、斑铜矿、铜蓝矿物组合为特征,铜含量0.65%~1.35%,平均为0.81%;钼0.077%~0.3%,平均为0.17%。Erdenet铜钼矿原生矿石的主要矿石矿物为黄铁矿、辉钼矿、辉铜矿。部分矿石含有20~68 g/t的钨。据Y.Watanabe(2000)测定的Erdenet铜矿中辉钼矿的Re-Os成矿年龄为240.7±0.8和240.4±0.8。Erdenet铜矿主矿带估计矿石量为2 295百万吨,铜平均品位0.50%,钼0.014 g/t,银1.81 g/t,金0.05 g/t。该矿床的铜资源量1 000万吨,钼3.7万吨。额尔登特矿床石英-绢云母化带绢云母40Ar/39Ar年龄为207 Ma[12],辉钼矿Re-Os年龄为240.7±0.8 Ma[13]和241.0±3.1 Ma[14],矿化石英闪长岩的锆石SHRIMP和LAMC-ICP-MS锆石U-Pb年龄为240±3 Ma~246.6±1.0 Ma[14]。
图3 额尔登特铜钼矿床地质图(据参考文献[11])Fig.3 Geological map of Erdente copper molybdenum deposita.地质图;b.剖面图;早中生代斑岩共生组合(俄尔登特杂岩):1.成矿后流纹岩岩颈;2.石英-绢云母化蚀变轮廓;3.未划分的斑岩;4.第四、第五期流纹英安岩、英安岩、安山岩-英安岩、英云闪长斑岩及闪长斑岩;5.第三期斜长斑岩;6.第二期花岗闪长斑岩;7.第一期英安岩、同生角砾岩;8.第一期英安岩;9.第一期花岗闪长斑岩;10.细粒花岗闪长斑岩;11.中粒花岗闪长斑岩;二叠纪Selenge侵入岩:12.Sogot岩体花岗闪长斑岩、石英正长岩和花岗岩;13.花岗闪长斑岩;14亚碱性和碱性辉长岩;15.断裂
查干苏布尔加(Tsagaan Suvarga)大型铜钼矿床位于蒙古东戈壁省赛音山达市西南220 km,距乌兰巴托560 km。该矿床位于地表以下6~50 m,氧化带平均深度17 m,为高温热液成因,斑岩-夕卡岩型铜钼矿床。查干苏布尔加铜钼矿床矿化聚集部位的斑状正长岩中的花岗岩、闪长岩等含矿岩体均形成于泥盆纪。矿床上部为碳酸盐岩、火山沉积岩所覆盖,岩性为石灰岩、凝灰岩、砂岩、中性镁铁质岩等,后期角斑岩、钠长斑岩、安山质玢岩岩墙穿切其中。矿区发育四组断裂,分别为北东向铜钼矿容矿断裂、纬向受岩脉充填的断裂、北西向小断裂层和经向断裂。该矿床包括7条矿化带,其中Serven Sukhait地区进行过详查,矿带长1.9 km,宽0.1~0.5 km,估算的1、2号矿体铜储量为143万吨。其中1号矿体长1 050 m,平均厚220 m,最大厚390 m,最小厚60 m。矿体呈脉状、网状状,矿石矿物有孔雀石、蓝铜矿、赤铜矿、辉铜矿、铜蓝、黄铜矿、软锰矿、黑铜矿、辉钼矿等。原生矿石含铜0.3%~1.5%,含钼0.001%~0.1%。该矿床矿石中绢云母Ar39-Ar40年龄为364.9±3.5 Ma、辉钼矿Re-Os年龄为370.4±0.8 Ma[13],花岗岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为369±3 Ma[15]。查干苏布尔加矿床具有有利的地质和埋藏条件,使得低成本的露天开采成为可能。目前蒙古的一家矿业公司拥有该矿矿权,但还未开采。
图木尔廷敖包大型锌矿床位于蒙古东部的Sukhbaatar省,为矽卡岩型矿床[16],分布面积0.5 km2,区内出露的地层主要为泥盆系含灰岩的火山沉积岩。受晚期花岗岩侵入活动影响,其中火山岩已经变质为钠长角岩,灰岩变质形成大理岩。岩浆活动强烈,花岗岩类侵入体几乎围绕泥盆系地层分布,将泥盆系地层包裹在中间。本区花岗岩包括中粗粒黑云母花岗岩和细粒黑云母花岗岩。沿北东向断裂,还贯入有后期侵入的流纹斑岩和安山玢岩脉或岩墙,其它类型的脉岩分布零星。断裂构造发育,有北东向、近东西向、北西向和南北向,其中南北向断裂为最晚一期断裂,它切割了矿体。花岗岩与锌矿床关系密切,接触交代作用形成的矽卡岩是主要的容矿岩石,锌矿分布与矽卡岩分布基本一致。锌矿由一条主矿体和三条小规模矿体组成。主矿体位于矿区东北部,平面上呈椭圆形,走向长800 m,倾向宽320 m,在剖面上走向为北西西,向南南西方向倾斜,矿体上部倾角20°,矿体下部倾角50°,矿体厚5~40 m,最大埋深近200 m,容矿围岩为矽卡岩(图4)。三个分散的小矿体位于矿区的西南部,围岩为大理岩或矽卡岩,矿体走向北西,倾向南西倾角40°~70°,长度一般100 m左右,厚度多小于10 m,最大埋深350 m。
图4 图木尔廷敖包锌矿床7号勘探线剖面图(据参考文献[16])Fig.4 Profile of exploration line 7 of Tumurtiin Ovoo zinc deposit1.黏土页岩/角岩;2.晶状石灰岩/大理岩;3.中粗粒花岗岩;4.含磁铁矿石榴石矽卡岩;5.石榴石矽卡岩;6.角岩;7.矿体;8.流纹斑岩脉;9.闪长玢岩;10.辉绿玢岩;11.中细粒花岗岩;12.断层
乌兰大型Pb-Zn矿床位于蒙古东北部乔巴山市西北110 km,距Mardai铀矿6 km。乌兰Pb-Zn矿床产于四个角砾岩筒中,矿化较好的主岩筒地表呈楔型,宽度20~120 m,深30 m。在角砾岩筒中含有大量的围岩碎块,这些碎块受到了流体的强烈改造。Pb-Zn矿化深度达800 m以下。矿床氧化带深度为30~35 m,个别地段达90 m。本矿区共有14个矿体,其中7个进行了详查,初步估算的铅锌资源量110万吨,Zn品位2.0%、Pb 1.09%、Ag 53 g/t。矿石矿物有黄铜矿、黄铁矿、毒砂、磁铁矿、方黄铜矿、赤铁矿、自然银、磁黄铁矿、辉铋矿、辉砷钴矿、砷黝铜矿、黝铜矿和自然金。据张璟等[17]测定矿区粗面流纹岩的锆石LA-ICPMS U-Pb同位素年龄为164.7±3.1 Ma(MSWD=0.048),提出乌兰铅锌矿为形成于晚侏罗世,受爆破角砾岩控制的中硫化浅成热液脉型铅锌矿床。该矿床目前由中国中铁资源集团开采。
蒙古已发现的贵金属矿床/矿点1 089处,其中包括金矿1 044处(其中大型矿床8处、中型矿床53处和小型矿床428处)和银矿45处。
蒙古金矿床形成于前寒武纪,寒武纪早期,古生代,中生代和新生代的各个地质时期,但重要的金矿床多与二叠系、三叠系、侏罗系的岩浆活动有关。砂金矿主要形成于白垩系、古近系和第四系。蒙古地区有经济价值的大型金矿床主要为脉型和砂矿。据目前资料圈定了十个重要金矿成矿区带,其中蒙古西南部石英脉型金矿和白垩系、古近系砾岩型金矿具较好资源前景。
博洛大型金矿床位于乌兰巴托北部150 km,是蒙古第一个利用现代采矿和加工技术露天开采的金矿床,位于蒙古中北部的北肯特金矿带上。金矿化产于晚二叠-早三叠世浅色黑云母花岗岩与早古生代砂质浊积岩的接触带中。矿带沿接触带走向可追溯15~700 m,延深150~300 m,倾角15~20°。平行发育两条矿化带,上部厚7~8 m,下部厚3.5 m,中间为弱矿化的花岗岩,共同构成主矿化带。矿体氧化深度为40 m。该矿床金储量约30吨,金品位3~4 g/t,伴生少量银。金矿化与强烈的石英-绢云母蚀变有关,有含金硫化物石英脉型和含金石英脉型两种类型矿体。含金硫化物石英脉型矿体中含博洛矿床最高品位的金矿体,可细分出含金-黄铁矿-毒砂-石英脉和含金-石英-绢云母-黄铁矿-碳酸盐型脉。含金-黄铁矿-毒砂-石英脉产于石英-绢云母蚀变带中,为不规则细脉、网脉状,富含毒砂;含金-石英-绢云母-黄铁矿-碳酸盐脉一般叠加于含金-黄铁矿-毒砂-石英脉之上。含金石英脉型矿体沿裂隙带发育,其中金属硫化物以浅色、亮白色的黄铁矿为主,有黝铜矿和方铅矿生长边,石英脉中可见明金。博洛金矿脉中钾长石K-Ar年龄为208~178 Ma,为早中侏罗世成矿[18]。
阿斯加特超大型低温热液型银矿床位于蒙古的西北边境,发现于1976年,位于海拔2 300~3 650 m的高山区。银和伴生贱金属矿化集中产出在11个呈放射状北、北东向延伸,北西向倾斜的银矿带中,矿带长1.5~12 km,宽5~80 m。矿区Ag(Sb)矿体产出在中-上泥盆系黑色页岩中,银矿体以束状产出(图5),主要由15条矿脉群构成,走向与地层近于一致,倾角45~90°,平均长3 km,宽达80 m。单个矿体厚约0.8~3.3 m,延走向延伸120~640 m,倾向延深500 m左右。主要蚀变矿物有硅酸盐、电气石、黄铁矿、菱铁矿。矿化脉、网脉和角砾中的矿物主要是菱铁矿、方解石和石英。矿石矿物为黝铜矿、硫铜锑矿、黄铜矿,还有少量黄铁矿、毒砂、闪锌矿、方铅矿、辉铋矿、自然铋、石墨等。该矿床资源量为银1.20万吨、铋1.6万吨的、锑8.0万吨及铜15万吨,矿石品位为Ag 100~450 g/t,Bi 0.03%~0.09%,Ti 0.04%~0.7%,现由蒙俄合资开发。
蒙古已发现各类非金属矿床/矿点842处,其中萤石199处,石棉12处,石膏36处,云母13处,菱镁矿7处,滑石13处,珍珠岩18处,沸石11处,石墨22处,硫铁矿4处,重晶石9处,磷矿54处,盐矿83处,膨润土3处,宝石矿36处,水晶57处,玛瑙24处,玉石5处,大理石矿3处,建材灰岩矿68处,石材矿69处,建材用砂矿48处,粘土矿61处。
图5 阿斯加特银矿床地质图(据参考文献[3-4])Fig.5 Geological map of Asgat silver deposit
蒙古萤石矿广泛发育在晚古生代到晚中生代地层中,最主要萤石成矿期为晚侏罗-早白垩世。有经济意义的萤石矿床化有两种类型,浅成热液脉型和交代型矿床。晚中生代萤石矿常伴生有不具备经济意义的稀土元素和铅-锌矿化。蒙古分为三个萤石成矿省,分别为北蒙古、中蒙古和南蒙古成矿省。在中蒙古成矿省已探明巨大萤石储量,是最具资源潜力的成矿区。最重要的矿床是博尔温都尔(Bor Ondor),它是蒙古最重要的萤石生产基地,正是依靠它,蒙古才成为世界上最大的制酸级和冶金级萤石生产国。同时,Befkh,哈日艾拉格(Khar Airag),Urgun 和Khajuu Ulaan矿山也处于开采状态。
博尔温都尔(Bor Ondor)萤石矿[1-2]矿床位于肯特省西南部方,由东西向和东北向、西南向延伸的脉状石英-萤石矿体组成,赋存于晚白垩世火山岩中。矿区中心为三叠纪花岗岩,北部为二叠纪酸性火山岩,东部为中生代安山岩、玄武岩。该矿床圈定出20多个萤石矿体,陡倾斜,由四个矿区组成,分别为博尔温都尔、阿达格、巴彦乌兰和温都尔敖包,彼此相隔2~10 km,矿体厚度从0.5~32 m,长100~3 400 m,向下延深20~350 m。矿石平均品位为:CaF228%~44%,SiO240%~55%,CaCO30.8%~2.2%。博尔温都尔是蒙古最大的萤石矿床,大部分矿体已开采。矿体沿断裂带延伸,长150~2 280 m,深60~4 00 m,平均宽度2~9 m。矿体位于晚二叠世酸性和晚侏罗世-早白垩世基性火山岩中,北西、北东向断裂是最重要控矿构造。该矿床已探明矿石量1 220万吨,萤石储量5200吨,平均品位40%~50%。博尔温都尔是蒙古目前处于开采量最大的萤石矿床,年产萤石597.1×103t,由蒙俄Monrostsvetnmet合资公司共同开采。
蒙古具有丰富的磷矿资源,主要集中在蒙古北部与俄罗斯接壤的库苏古尔含磷盆地中,库苏古尔含磷盆地为中亚磷矿带的一部分,该矿带西起哈萨克斯坦北部,横跨阿尔泰-萨彦到东部的鄂霍茨克海岸。库苏古尔含磷盆地南北长300 km,宽30~60 km,自六十年代中期以来,蒙古-苏联-捷克的联合勘探队对库苏古尔湖区2.5万km2的区域进行了勘探,先后发现了30余个磷矿床。初步估计磷储量为24亿吨。其中有八个较大的矿床,它们是库苏古尔(大型)、布伦汗(大型)、察干诺尔(中型)等。其中提交了勘探储量的矿床为布伦汗和库苏古尔。
3.2.1 布伦汗(Bur enkhaan-I)磷矿床
布伦汗-I磷矿床位于库苏古尔省省会木伦市西北23 km,矿区属丘陵地区。1980—1984年前苏联地质学家进行了勘探,该矿床产于文德至下寒武系沉积地层中,矿体长3.7 km,宽45~270 m。矿体被断裂切割为三段,中段已商业开采。布伦汗-I矿床属于富磷型,矿石的P2O5含量为28%~38%,平均品位为20%,总储量3亿吨,其中1.92亿吨可露天开采。
3.2.2 苏古尔(Khovsgol)磷矿床
库苏古尔磷矿床位于库苏古尔湖西岸,距省会木伦市120 km,含矿岩系与布伦汗相同,从南到北划分四个矿段:上汗矿段、科沁塞尔矿段、额古勒格努尔矿段及乌兰都什矿段。矿体长40~50 km,宽15~20 km。矿区文德至下寒武系含矿岩系厚300 m,其中含一层磷矿,矿层厚30 m,倾角55~60O,品位20%~25%,条带状、块状硅质磷块岩为主要矿石类型。对上述前三个矿段进行了勘探,总储量8亿吨,其中2.73亿吨可露天开采。
该处磷矿床目前均未开采,其开发最大障碍是生态环境保护问题和交通运输问题。
蒙古已发现各类稀有稀土矿床/矿点329处,其中钨矿119处,锡矿73处,铋矿15处,铍矿21处,钽矿3处,铌矿8处,锂矿4处,锆矿9处,砷矿10处,碲矿23处,汞矿12处,锶矿7处,稀土矿23处,铱矿2处。
蒙古的稀有稀土矿床主要赋存于晚中生代、早中生代和晚古生代的长英质碱性岩石中。已发现的矿床具以下特点,稀土矿化同碱性花岗岩和火山深成杂岩体有关;钨矿床主要产于花岗岩中;锡矿床产于花岗岩和碳酸盐岩接触带的矽卡岩中。蒙古境内有6个稀土矿床成矿区:阿尔泰、蒙古北部、肯特、杭盖、蒙古东南部和蒙古南部。研究表明阿尔泰地区及蒙古南部成矿区是最有希望发现Ta、Nb、Zr、W、Y和其它稀土矿床的地区。
该矿床位于科布多省,产于晚古生代碱性花岗岩中。碱性花岗岩体地表长800~200 m,NW向延伸,主要由正长岩、碱性花岗岩、含稀土元素碱性花岗岩及岩脉组成。稀土矿化集中产出在呈岩株状侵入正长岩的碱性微斜长石-钠长石花岗岩中,矿体呈囊状。具稀土矿化的碱性花岗岩多已蚀变为钠铁闪石-钠长石-石英蚀变岩,出露面积约0.85 km2,其中以大量产出萤石脉为特征。稀土矿化以均匀分布的锆石、烧绿石、铌铁矿、钠锆石为特征,偶见磷钇矿、独居石、钍石和铁钍石。矿体平均品位Nb2O50.2%,ZrO21.5%,Y2O30.35%。按200 m深度估算的稀土元素资源量为Nb2O56万吨,Ta2O53.5万吨,ZrO2400万吨,稀土元素氧化物100万吨,Y2O310万吨。同时在稀土矿化花岗岩体附近,还产出100万吨的锆石-烧绿石砂矿。
该矿床位于蒙古东南部边境,距乔巴山火车站280 km。区内出露地层为受晚三叠-早侏罗世斑状花岗岩侵入的奥陶系粉砂岩。钨矿化呈脉型和云英岩型两种。矿化云英岩位于斑状花岗岩的顶部,呈月牙形镶嵌于斑状花岗岩中。主矿化区面积大于2 km2,长约1 200 m,宽100~200 m。以0.5%W2O3为边界品位,圈定了11个透镜状脉型矿体,最大的矿体占矿床总储量的90%,长1 400 m,宽400~950 m,厚50~250 m,产于花岗岩侵入体的顶部(图6)。云英岩型矿石由黑钨矿、辉钼矿和绿柱石组成。该矿床矿石中钨平均品位0.197%,钼平均品位0.056%,在某些地段含较高铍(0.08%)和铋(0.132%)。矿床总矿石量2 160万吨,W2O3储量4万吨,Mo1.2万吨。该矿床矿石中已获辉钼矿铼-锇年龄为224±6.2 Ma,花岗岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为225.9±2.1 Ma,钨(钼)矿床形成时间为晚三叠世,属印支期岩浆活动产物[19]。
蒙古已发现各类固体燃料矿床/矿点201处,其中煤矿177处,油页岩17处,沥青2处,泥炭5处。
图6 玉古兹尔钨-钼矿床地质图(据参考文献[1])Fig.6 Geological map of Yugodzer wolfram-molybdenum deposit1.石英脉、石英网状脉、石英脉破碎带;2.上第四系现代沉积物:砂岩,粉砂岩,粘土岩;3.云英岩化;4.地质界线:a.实测,b.推测,c.相界线;5.云英岩化带;6.Mo-W矿体;7.勘探线;8.钻孔位置及编号
自1940年始蒙古和苏联的地质专家就开始在蒙古寻找铀矿,至今已发现4个主要的铀成矿区,即Priargun,Gobi-Tamtsag,Khentii-Daur和北蒙古成矿区,在蒙古东部的Mardai和北蒙古Kharaat地区发现了有工业价值的铀矿床,探明储量为6.2万吨,全蒙铀总量为130.7万吨。铀矿床类型主要有火山岩型铀矿和砂岩型铀矿,其次还有与花岗岩有关的铀矿。火山岩型铀矿主要分布于蒙古东部Priargunskiy-Deerbugan成矿带和中蒙-额尔古纳成矿带中,该中侏罗世-早白垩世成矿带从蒙古中部一直延伸到蒙古东北部,并且延伸至俄国和中国境内,是东北亚最大的金属成矿带之一,涵盖了大约80个矿山、矿床或矿化点,火山岩型铀矿床只是该多金属成矿带内的一种类型矿床。砂岩型铀矿主要分布在戈壁-Tamsag铀矿成矿带中,主要的砂岩铀矿床位于Haraat和Narsyn地区,赋存于晚中生代东蒙古大陆裂谷中早白垩纪沉积地堑和晚白垩纪沉积盆地中。一些高品位铀矿床与煤矿互层。铀矿床和矿点由含铀的砂岩层和透镜体组成(Ochirbat,1998)。近年在中蒙边界地区二连盆地群发现了多处具工业意义的大、中型砂岩型铀矿床,标志着该类型铀矿床具有巨大的找矿潜力。
塔旺陶勒盖煤矿是蒙古规模最大(90 km2)质量最好的煤田,位于乌兰巴托南部560 km的Ulannuur含煤盆地中。煤层产于被断层和叠加褶皱改造的大型向斜盆地内。二叠系晚期的含煤岩系厚965 m,其中含16层厚度在2~72 m的煤层(图7)。含煤盆地中心部位煤层平均厚度为163 m,最大延伸945 m。该煤田9 km2范围内的详勘深度为340 m,更深部位仅限于初查。Ulannuur盆地的其他地区如Ukha Khudag,东部和Bortolgoi等地勘探深度也在340 m。该煤田的煤质可与美国、加拿大、澳大利亚的同类煤相媲美。Ulannuur盆地包括 Tavan Tolgoi、Ukha Khudag,东部和Bortolgoi,煤炭资源总量估计为70亿吨,其中包括40亿吨的焦煤。Tavan Tolgoi煤矿的总储量为50亿吨,其中包括28亿吨的可露采至340 m的煤层。目前Tavan Tolgoi煤矿仅小规模开采,大规模开采需引进外资。
道尔脑德大型火山岩型铀矿床位于额尔古纳地块的北部,是在查证放射性异常时被发现的。道尔脑德铀矿床位于北西向马尔代恩古尔(Mardayn-gol)和巴嘎尔克(Baga-Erkh)断裂与北东向塔林陶勒盖(Talyn-tolgoi)、布拉格(Bulag)断裂交汇处的含铀火山-沉积岩层下部的岩性段中(图8)。矿体形态多样,以脉状、网脉状、透镜状和层状为主,主要受断裂和层间裂隙控制。其中产于角砾熔岩中的脉状、网脉状铀矿体位于道尔脑德火山岩系的底部,约占该区铀储量的一半,高品位铀矿石主要赋存在网脉状矿体中,一般沿中央断裂带延伸。道尔脑德层状矿体主要产在火山岩系下部缓倾斜的凝灰质沉积岩中,厚度在60~110 m;层状铀矿化通常与低角度拆离带有关,矿体产于具交错层理的砂岩、粉砂岩和凝灰岩的顺层拆离带上,呈雁行状排列。层状矿体的形态和矿石质量主要受南北向和北东向断裂控制。该区共圈定有12个矿段,其中以2号和7号矿体最具代表性[20,21],7 号缓倾网脉状矿体位于整个矿床中部的角砾熔岩中,由9个矿体所构成,以产出规模大和品位高为特征[22-25]。矿体的长度和宽度变化范围为500~800 m和260~450 m。矿石铀平均含量0.23%。2,3和9号矿段位于该矿床的北部和东部,其中2号和3号矿段均由3个矿体组成,铀矿化大都呈网脉状、细脉状和浸染状,赋存在含铀火山-沉积地层中部和下部岩性段流纹岩与炭质组分含量较高的沉积岩接触带中。铀矿物主要包括硅钙铀矿、氧化铀、水硅铀矿、翠砷铜铀矿,铀品位为0.12%~0.26%。
图7 塔旺陶勒盖(Tavan Tolgoi)煤矿地质图(据参考文献[2])Fig.7 Geological map of Tavan Tolgoicoal mine
图8 道尔脑德矿床地质略图(据参考文献[20]修改)Fig.8 Geological sketch map of the Dornod deposits1-8.晚中生代火山岩和沉积岩:1.安山玄武岩脉;2.喷出体;3.长石质流纹岩;4.隐晶熔结凝灰岩;5.奥长斑岩质流纹岩;6.流纹质凝灰岩;7.玄武安山岩;8.砂岩、粉砂岩、砾岩、凝灰岩;9.早古生代花岗闪长岩;10.主要断层;11.地表矿体及编号
由于蒙古的石油勘探活动中断了二十余年,导致其石油探明资源量缺乏,但已有地质地球物理资料和最近勘查发现的石油以及与邻近中国产油盆地的地质相似性显示在蒙古找到石油的可能性很大,一些美国的专家估计有40~60亿桶石油。蒙古主要的含油层为上侏罗统-下白垩统沉积。巨厚的湖相页岩及煤层作为油源层,互层状或层状砂岩作为储油层,沉积在快速沉降的盆地中。这些沉积形成了生油层,盖层和储油层,当达到热成熟度时它们就会形成有利的含油圈闭。与蒙古相邻的中国有20多处原油产地主要集中在东北和西北地区,如大庆油田,二连油田,Shendinkou油田,克拉玛依油田。野外地质调查和综合分析表明蒙古Tamtsag和东戈壁盆地与中国阿尔山和海拉尔盆地有很多相似性,面积40 000 km2、沉积物平均厚度6 000 m的海拉尔盆地是蒙古Tantsag盆地的延续。说明蒙古具有石油形成的必要地质条件,最近在戈壁和Tamtsag盆地的石油勘探工作已取得明显的进展。蒙古的含油沉积盆地划分了22个勘探区块(总面积528 400 km2),1991—1992年进行了两次勘探投标,与美国,加拿大,澳大利亚及中国的石油公司签订了12个勘探区块协议(PSCs),包括勘探Tamtsag盆地(ⅩⅨ、ⅩⅩ、ⅩⅪ、ⅩⅫ),Zuunbayan和Tsagaan Els区(ⅩⅢ、ⅩⅣ)[1-3]。
Tamtsag盆地:1993—2000年末,英国SOCO公司对Tamtsag盆地的ⅩⅨ、ⅩⅩ、ⅩⅪ、ⅩⅫ 区块以及Ⅺ区块实施了5 990 km长的2-D地震,232 km23-D地震,施工了20个勘探和评估钻井,总投资超过7500万美元。SOCO2000、2001年钻井的成功(ⅩⅨ、ⅩⅪ区块的8口井中6口出油)验证了3-D地震数据的可靠性,最开始的两个井19-13和19-14每天的出油量约为350桶,有望获得稳定产量。目前SOCO掌握Tamtsag盆地的ⅩⅨ、ⅩⅪ、ⅩⅫ区块,保持85%的股份,华北油田作为钻井承包商占有10%的股份,越南石油持有剩下5%的股份。
东戈壁盆地:1940—1950年Joint Soviet的勘探工作发现了东戈壁盆地的Zuunbayan油田,南Zuunbayan油田及Tsagaan Els油田。1950—1969年两个Zuunbayan油田生产了380万桶石油。1994—1997年美国Nescor能源公司在Ⅷ和ⅩⅣ区块进行了勘探和评估工作,并在Zuunbayan市建立了基地。1998年加拿大Joint Venture和澳大利亚ROC Oil从Nescor能源公司获得了在Ⅷ和ⅩⅣ区块的2个PSCs的所有权,并在ⅩⅤ和ⅩNORTH区块获得了两个新的PSCs。1998—2000年Joint Venture施工了5个勘探和评估钻井,实施了2 470 km的2-D地震,并进行卫星图像分析,区域综合分析及盆地模拟。1998—2001年,总共有159 000桶石油通过铁路运到中国。目前该区主要由ROC公司、中国石化的石油分公司、PAM公司等进行勘查工作。
其他区块的工作:过去实施了两个地震测量项目。西部地球物理公司1991—1992年进行1 515 km的2-D地震剖面,穿过蒙古东部盆地(东戈壁615 km,Tamtsag 660km,Choibalsan 240 km)。俄罗斯Sibneftegeophisika公司1992—1993年进行了2 000 km的2-D地震,穿过东戈壁、Zuunbayan和Tsagaan Els盆地。1998年10—11月美国的Xpronet公司对Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ区块进行了航磁测量。目前有很多石油公司显示出对蒙古石油勘探区块的浓厚兴趣。