大兴安岭头道桥铌钽矿区地球物理、地球化学特征及找矿标志

赵超 徐传波 张艳昌 刘超 马俊

摘要：头道桥铌钽矿床位于大兴安岭主脊断裂带西北部，该断裂带是寻找多种有色金属、稀土及稀有金属矿产的重要地段。通过分析成矿地质背景，结合地球物理及地球化学测量结果，对找矿标志进行了总结。满克头鄂博组、深部花岗斑岩、含有烧绿石的岩石均可作为直接找矿标志;高阻低极化异常为矿区找矿的地球物理标志;矿区成矿作用以Nb、Ta为主，Li、Be、Th可作为找矿的指示元素;对圈定的土壤综合异常进行查证，探获了矿体，表明由Nb、Ta等主成矿元素组成的异常可作为找矿的地球化学标志。综合利用地质、地球物理、地球化学方法进行找矿是十分有效的手段，可为周边地区找矿提供借鉴。

关键词：地球物理;地球化学;找矿标志;头道桥铌钽矿床;大兴安岭

中图分类号：TD15P618.6文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2021）03-0019-06doi：10.11792/hj20210304

头道桥铌钽矿床位于西伯利亚板块南缘古生代增生带内，该增生带内构造-岩浆活动强烈，成矿条件优越，成矿期次多、强度大、矿床类型多样[1]。该矿床位于内蒙古—兴安岭晚古生代—中生代铜、铅、锌、金、银、锡、铬、钼Ⅱ级成矿带，东乌旗—梨子山—鄂伦春华力西期、燕山期铁、锌、钨、金、铅Ⅲ级成矿带，各类有色金属矿产丰富。前人在区域内的研究多集中于金、银、铅、锌等矿产，尚未发现稀有金属矿产，相关资料较少。该矿床的发现，填补了区域内未发现稀有金属矿产的空白，对该矿床的进一步研究，有助于扩大矿区及区域内寻找稀有金属矿产的潜力。本文基于头道桥一带1∶5万化探异常查证取得的1∶1万地质草测、土壤测量和激电测深测量成果，结合成矿地质条件，分析矿体特征、地球物理和地球化学特征，对找矿标志进行总结，以期为矿区进一步找矿提供理论支撑。

1区域地质背景

头道桥铌钽矿床属于华北地台兴安地槽褶皱系海拉尔凹陷，区域地层以中生代火山岩、火山碎屑岩为主[2];分布有以石炭纪为主的侵入岩，岩性为白岗质花岗岩，且发育闪长岩、闪长玢岩、花岗斑岩、流纹斑岩等晚期岩脉。中生代以来，叠加滨太平洋欧亚大陆活动边缘构造带，致使地质构造十分发育，构造形迹复杂多样，构成了以东西向构造为主，北东向和北西向构造为辅的构造格局。其中，东西向断裂多形成于古生代，且中生代以来持续活动;北东向、北西向断裂的形成相对较晚，多形成于中生代，是主要的控岩、控矿构造。区域矿产资源丰富，已发现翠岭铅锌矿床、梨子山铁矿床、塔尔其铁矿床、重石山钨铍钼矿床、哈达罕萤石矿床、吉源铁矿床等[3]。

2矿区及矿床地质特征

2.1矿区地质特征

矿区内地层属滨太平洋地层区，大兴安岭—燕山地层分区，主要出露侏罗系上统玛尼吐组（J3mn）和满克头鄂博组（J3mk）地层（见图1）。玛尼吐组分布于矿区西南部，岩性比较单一，主要为灰紫色英安岩;满克头鄂博组大面积分布，共划分为4个岩性段，岩性由南向北依次为凝灰质砂砾岩、凝灰质细砂岩、流纹质含角砾晶屑岩屑凝灰岩和流纹岩[4]，整体表现为火山-沉积演化序列，南侧为沉积盆地，北侧为中生代火山岩建造。区内构造多为東西向隐伏构造。矿区地表未见岩浆岩，钻孔内发现花岗斑岩，呈斑状结构、块状构造，斑晶为石英，基质为长英质[5]。

2.2矿床地质特征

2.2.1矿体特征

矿体赋存于满克头鄂博组地层中，主要含矿岩性为花岗斑岩（见图2）、流纹岩及流纹质火山碎屑岩[6]（见图3），受岩性控制明显，确定矿床成因类型为火山岩（岩控）型。矿体呈层状沿东西向展布，最大长度3.3km，最大宽度1.7km，埋深较浅，分布深度集中在100m以内，呈不规则面状展布。矿体水平投影面积4.3km 2，平均厚度96.94m，密度2.02g/cm 3，（Nb、Ta）2O5最高品位0.1664%，平均品位0.0186%，估算矿石量15.15万t[7]。

2.2.2矿石特征

矿石中矿物成分极其简单，烧绿石为主要载体矿物，矿石类型为火山岩型。矿石结构主要为斑状结构，矿石构造主要为流纹状构造、块状构造，烧绿石主要以浸染状或细脉状分布。金属矿物为烧绿石和少量磁铁矿，非金属矿物主要为石英，少量长石和绢云母等。

2021年第3期/第42卷黄金地质黄金地质黄金

2.2.3围岩蚀变

矿体围岩主要是火山岩底部和周边部的沉积岩，岩性为沉凝灰岩、砂砾岩、石英长石砂岩、泥岩及粉砂岩，这些岩性是区分矿（化）体与非矿体的重要标志。围岩蚀变主要有硅化、高岭土化、绢云母化、烧绿石化、磁铁矿化等。

3矿区地球物理特征

3.1岩（矿）石电性特征

矿区内岩性主要为花岗斑岩、流纹岩、流纹质熔结凝灰岩、流纹质晶屑凝灰岩、含砾粉砂质泥岩、砂砾岩，对这些岩（矿）石电性进行了测试与统计，结果见表1。

由表1可知：极化率方面，花岗斑岩、流纹岩、流纹质熔结凝灰岩、砂砾岩的极化率（常见值为0.87%～1.22%）均较高，岩石中未见有明显的金属硫化物;流纹质晶屑凝灰岩、含砾粉砂质泥岩极化率（常见值为0.34%～0.59%）均较低。电阻率方面，花岗斑岩、流纹岩、流纹质熔结凝灰岩、流纹质晶屑凝灰岩电阻率（常见值为67.0～164.8Ω·m）均相对较高，含砾粉砂质泥岩及砂砾岩电阻率（常见值为18.7～26.5Ω·m）均相对较低。

3.2激电异常特征

对矿区2号剖面和8号剖面进行了激电测深测量，发现深部异常受岩性分层控制明显，不同岩性层位对应不同的激电异常特征（见图4、图5，AB为极距）。

2号剖面浅部为相对高阻低极化异常，深部为相对低阻高极化异常，总体表现为似层状异常，为不同岩性差异引起。经钻探工程验证，该剖面两侧表现为不同地质背景，剖面南侧75.78m以上岩性为含铌钽矿的花岗斑岩，下部为沉凝灰岩和石英长石砂砾岩;剖面北侧76.20m以下为花岗斑岩，上部为流纹质岩屑晶屑凝灰岩。结合地质背景、岩石物性特征及钻探验证成果，推断深部相对低阻高极化异常为砂砾岩、凝灰岩等沉积岩充水后形成，上部相对高阻低极化异常为满克头鄂博组火山岩的反映，局部高阻高极化异常由花岗斑岩引起。

8号剖面激电异常整体形态和2号剖面基本一致，浅部显示为相对高阻低极化异常，深部为相对低阻高极化异常，表现为层状异常。经钻探验证，浅部为含铌钽矿化的流纹岩、流纹质火山碎屑岩，深部为含水的沉凝灰岩、砂砾岩，岩性分布特征与2号剖面相同。

综上所述，可初步确定矿区内火山岩大致层厚及各岩性段的界线，结合地质背景，推断矿区应属于火山沉积盆地，是中生代构造-火山作用的产物。满克头鄂博组火山岩是主要含矿地层，成矿专属性明显，其电性特征表现为高阻低极化异常，分布面积及厚度均较大，具备较好的找矿前景，同时局部的高阻高极化异常可以确定为花岗斑岩，岩体内同样含有矿体且品位较好，说明深部的激电异常是矿区找矿的重要方向。

4矿区地球化学特征

4.11∶5万岩屑地球化学特征

区域1∶5万岩屑测量圈定了以Nb、Y、Sn元素为主的综合异常（见图1）。该综合异常呈椭圆状，异常元素间套合较好。Nb元素异常强度高，具有三级浓度分带，且以内带为主，浓集中心清晰，规模大，极大值为163.00×10 -6;Y元素异常以外、中带为主，内带面积小，浓度梯度变化较缓，极大值为273.00×10 -6;Sn元素异常强度变化中等，只具有外、中带，极大值为25.50×10 -6。地表出露满克头鄂博组和白音高老组火山岩，认为该综合异常与火山成矿作用有关，是寻找铌、铱、钽的有利地段。

4.21∶1万土壤地球化学特征

4.2.1元素含量特征

对矿区进行了1∶1万土壤地球化学测量，将测试结果进行了统计（见表2）。

主成矿元素Nb、Ta、Li、Be、Y、Th、W、Sn富集系数均大于2.0，且Nb、Ta富集系数分别为6.59，12.10，表明上述元素具有一定的成矿潜力。此外，元素相关性分析表明，Nb与Ta、Li、Be、Th等相关性较强，且Nb与Ta相关性最强。综上，认为矿区成矿作用以Nb、Ta为主，Li、Be、Th可作为找矿的指示元素。

4.2.2综合异常特征

结合成矿地质条件，圈定了以Nb、Ta元素为主的土壤综合异常HT5（见图1、表3）。

土壤综合异常HT5面积5.31km 2，以Nb、Ta、Th、Li、Be元素为主，Nb元素极大值142.00×10 -6，平均值121.10×10 -6;Ta元素极大值21.30×10 -6，平均值16.79×10 -6。主要成矿元素分布于满克头鄂博组流纹岩中，受岩性控制明显，其余元素均分布于流纹岩边部或外侧。流纹岩普遍发育高岭土化和烧绿石化蚀变，Nb、Ta富集，局部达到边界品位。

针对该综合异常，在对应位置分别布置了槽探与钻探工程进行地表揭露和深部验证。在探槽中圈定的矿体品位0.0140%～0.0380%，平均值0.0186%，与地表元素质量分数差异不大，钻孔内探获的矿体品位同样稳定，说明主成矿元素受剥蚀淋滤作用影响较小，元素分布在地表或深部都呈现相对集中且穩定的状态。深部钻探均发现了矿体，除2处花岗斑岩型矿体外，其余各矿体全部赋存于满克头鄂博组火山岩、火山碎屑岩中。由此可见，土壤综合异常HT5具有异常规模较大、强度高、元素分布集中、含量相对稳定、见矿效果好的特点。此外，成矿元素对岩性具有明显的选择性，成矿与满克头鄂博组地层密切相关，主成矿元素组合对找矿的指示作用明显，故由Nb、Ta等主成矿元素组成的异常是找矿的地球化学标志。

5找矿标志

1）矿体与满克头鄂博组地层关系密切，受该地层控制明显，其中流纹岩、流纹质火山碎屑岩均为主要的含矿岩石，可作为直接找矿标志[7]。

2）通过钻探，在深部发现的花岗斑岩体同样具有良好的含矿性，矿化连续且矿体品位稳定，可作为直接找矿标志。

3）满克头鄂博组火山岩、流纹质火山碎屑岩及花岗斑岩内均发现烧绿石，该矿物是铌钽的载体矿物，故含有烧绿石的岩石是直接找矿标志。

4）矿区浅部的相对高阻低极化异常为富含铌钽的满克头鄂博组地层，该套火山岩确定为铌钽的含矿层位，故高阻低极化异常可作为找矿的地球物理标志。

5）地表圈定了以Nb、Ta元素为主的土壤综合异常，经工程验证发现了矿体，表明由Nb、Ta等主成矿元素组成的异常可作为找矿的地球化学标志。

6结论

1）头道桥矿区内矿体赋存于满克头鄂博组地层中，主要含矿岩性为花岗斑岩、流纹岩及流纹质火山碎屑岩，受岩性控制明显，确定矿床成因类型为火山岩（岩控）型。

2）头道桥矿区浅部为相对高阻低极化异常，深部为相对低阻高极化异常，总体表现为似层状异常，为不同岩性差异引起。满克头鄂博组火山岩具有高阻低极化特征，花岗斑岩具有高阻高极化特征。

3）土壤地球化学测量结果表明，矿区成矿作用以Nb、Ta为主，Li、Be、Th可作为找矿的指示元素。圈定的土壤综合异常经工程查证，探获了矿体。

4）本次找矿取得了较好的效果，验证了成矿可能性，表明利用地质、地球物理、地球化学综合方法对寻找稀有金属矿产是行之有效的手段，对周边地区找矿有很好的借鉴作用。

[参考文献]

[1]刘建明，张锐，张庆洲.大兴安岭地区的区域成矿特征[J].地学前缘，2004，11（1）：269-277.

[2]内蒙古自治区地质矿产局.内蒙古自治区区域地质志[M].北京：地质出版社，1991.

[3]吉林省勘查地球物理研究院.内蒙古自治区鄂温克族自治旗那干楚铅锌多金属矿预查[R].长春：吉林省勘查地球物理研究院，2013.

[4]内蒙古自治区地质矿产局.内蒙古自治区岩石地层[M].武汉：中国地质大学出版社，1996.

[5]卢良兆，许文良.岩石学[M].北京：地质出版社，2011.

[6]關淑艳.内蒙古鄂温克族自治旗头道桥铌钽矿床特征及成因[J].吉林地质，2016，35（4）：72-75.

[7]吉林省勘查地球物理研究院.内蒙古自治区鄂温克族自治旗头道桥一带1∶5万化探异常查证报告[R].长春：吉林省勘查地球物理研究院，2013.

Abstract：ToudaoqiaoNb-TaDepositislocatedinthenorthwestofthemainridgefaultzoneofGreaterKhinganMountains.Thefaultzoneisanimportantareatosearchforavarietyofnonferrousmetals，rareearthandraremetalminerals.Inthispaper，themetallogenicgeologicalbackgroundandthegeophysicalandgeochemicalsurveyresultsareanalyzed，andtheprospectingindicatorsaresummarized.ManketoueboFormation，deepgraniteporphyryandpyrochlorecontainingrockscanbedirectprospectingindicators.Thehighresistivityandlowpolarizationanomalyisthegeophysicalindicatorforprospectinginthedistrict;themineralizationinthedistrictisdominatedbyNbandTa，andLi，BeandThcanbeprospectingindicatorelements;thedelineatedsoilcomprehensiveanomaliesareverifiedandorebodiesarediscovered，indicatingtheanomalycomposedofmainoreformingelementssuchasNbandTacanbegeochemicalindicatorsforprospecting.Comprehensiveunitizationofgeological，geophysicalandgeochemicalmethodsiseffectivemeansforprospecting.Theresearchcanbeusedasreferenceforprospectinginperipheralarea.

Keywords：geophysics;geochemistry;prospectingindicator;ToudaoqiaoNb-TaDeposit;GreaterKhinganMountains