沽源—红山子多金属成矿带燕山成矿阶段主要控矿因素研究新进展和存在的主要问题

王国建

（东华理工大学地球科学学院，江西 南昌 330013）

1 区域地质背景

沽源-红山子多金属成矿带东起赤峰克什克腾旗，西至沽源县，构造活动强烈，且中酸性火山活动发生频繁（赵博，2015）。该成矿带大地构造位置位于中朝古板块与西伯利亚古板块的结合部，隶属加里东地槽褶皱带。而加里东地槽褶皱带位于为华北克拉通北部，位于内蒙中部褶皱区南部。根据地理位置可以将沽源-红山子多金属成矿划分两个成矿区：成矿带西部的沽源成矿区和成矿带北部的红山子矿区。沽源地区的代表性矿床有大官厂矿床、张马井矿床，红山子地区代表性矿床有红山子矿床、马甲子矿床、灶火沟门矿床等。

2 成矿带地质特征

（1）张麻井矿床。张麻井矿床位于沽源火山盆地次级断陷盆地内，地层由古元古界变质岩系基底和早白垩世张家口组火山岩系盖层组成。主要含矿层主要为下白垩统粗面岩、流纹质火山熔岩和火山碎屑岩。矿床受北北东向F45断裂及北西向F3断裂和破火山机构联合控制，为潜火山型破火山口。含矿岩体岩石富硅、富钾、贫钙、铁、镁，岩体形成年龄为122.2 Ma（朱斌等，2019）。矿石类型可分为三种类型：上部-蓝黑色-浸染状矿石，中部-红色-网脉状和浸染状矿石和下部-红色-脉状矿石。且围岩蚀变具有明显分带性的特点，在垂向上呈现上酸下碱蚀变分布特征。

（2）核桃坝矿床。核桃坝矿床处于多伦火山盆地北西缘，火山机构控制矿床产出地层、构造条件等。矿区内侵入岩发育广泛，主要为晚侏罗世流纹斑岩和花岗斑岩。矿区内断裂构造系统较为复杂，发育北东向、北西向、东西向、近南北向四组断裂，其中近南北向构造是主要的控矿、容矿构造。围岩蚀变类型主要以红化、萤石化、水云母化、黄铁矿化、绿帘石化等为主，其中有研究认为与成矿关系最为密切的围岩蚀变类型为赤铁矿化和萤石化（薛伟等，2019）。

（3）红山子矿床。红山子矿床产于大兴安岭南部的火山塌陷盆地中，基底和盖层均具有较高丰度，为成矿提供了丰富的来源。红山子矿床赋矿层位为晚侏罗世高K、Ca碱性流纹岩组合（巫建华等，2015）。根据结构构造、物质成分、蚀变特征和矿化关系等方面将碱性流纹岩组合分为三种类型：即钠化较弱的流纹岩、正常流纹岩、含矿碎裂流纹岩。其中含矿碎裂钠化流纹岩呈红色，多呈碎晶斑状，斑晶为格子状钠长石，此外可见穿插网脉状脉体存在，脉体成分由为磁铁矿、碳酸盐矿物、绿泥石、萤石等副矿物组成（黄志新等，2015）。

3 成矿带主要控矿因素

（1）区域复合构造。中生代期间研究区存在着两大构造体系域：来自前中生代时期东西向的古亚洲构造体系域和来自中生代时期北东向的太平洋构造体系域。研究区中生代伸展构造体系，存在较多的火山盆地例如沽源火山盆地等）是由于受到复合的区域性构造体制转换和格局影响。这一系列的盆地大多数具有双层结构，即由前寒武系时期的基底和侏罗世火山岩系的该层组成（薛伟，2019）。

（2）火山构造。通常火山构造包括喷发岩带、火山机构和盆地等。前人研究发现矿床或是矿化点在空间分布位置上与火山盆地机构存在契合关系：如张麻井矿床矿化产于火山管道中的次火山岩体流纹斑岩中（纪宏伟，2015）；此外塌陷火山机构也是常见的火山机构且其为应力薄弱处，多组断裂交汇，控制此次火山岩体侵入界面。

（3）岩浆岩。从前人研究资料发现个普遍规律：即有利矿化地段往往为多旋回岩性和多期岩浆活动叠加的结果。岩浆活动形成与拉张伸展构造背景导致地表和深部进行物质和能量交换从而引起成矿物质多次迁移活化并聚集。综合分析从岩浆岩条件来看成矿地段须为岩浆体系共存的地段。

（4）围岩蚀变。成矿带不同矿床蚀变矿物组合不同，总体上西段表现为碱性矿物特点，而中段表现为酸性矿物特点。而东北段蚀变类型呈钠长石化→钾长石化→酸性蚀变（水云母化、绿泥石化）演化，其中钠长石化特征最为明显且具有明显的多期多阶段性和分带特征。此外火山盆地内部矿化点带多属中低温热液产物，如张麻井矿床为热液硫化物为低温胶硫矿，成矿温度140℃～250℃；而边缘隆起带中矿床多属中温热液矿床，如红山子矿床是辉钼矿成矿温度220℃～275℃。

（5）层位和岩性。成矿带产出位置同时受层位和岩性控制，通过对成矿带多个代表性矿床进行汇总，得出个普遍规律：即成矿带主要产矿层集中在晚侏罗世时期次火山岩及满克头鄂博组地层。同时酸性火山碎屑岩往往是当出现互层现象时含矿流体富集及沉淀的有利岩性。主要原因有两方面：由于构造作用火山碎屑岩在容易在受力情况下产生剥离空间；火山碎屑岩为酸性岩浆故其地球化学特征决定该岩性具有含量较高的成矿元素。

4 成矿规律研究进展

矿床的成矿模式研究一直是大家所关注的，有效的成矿模式可以指导发现矿床。

黄志新等（2015）在张明林基础上总结了张麻井钼矿床、大官厂多金属矿床和蔡家营铅锌矿床等矿床的成矿特征，对沽源多金属矿床进行了详细的研究分析，提出了二期五阶段的成矿作用：①初步富集期（2阶段）：古元古代吕梁运动导致沽源地区基底发生强烈的钾质混合岩化作用，在混合岩化强度不断上升情况下，丰度不断富集，此为第一次预富集作用。中生代以来，太平洋板块发生俯冲消减，多旋回的燕山活动开始产生，对沽源地区的基底岩系中钾质岩系发生重熔作用，该时期形成了直接矿源层，第二次富集②多金属成矿期（3阶段）：燕山运动晚期岩浆中的含量随重熔作用不断升高，形成高含量的流纹斑岩岩体熔浆，高含量熔浆通过区域性基底断裂和火山通道向上侵位，随物化条件改变，冷却成岩形成富矿流体，流体进一步萃取围岩中的有用元素，并在有利构造部位成矿（张麻井矿床）。喜山运动早期，构造背景由挤压转变为拉张，致使幔源基性岩浆上涌，形成玄武质岩浆，沿深大断裂上侵，萃取围岩，有利成矿区域成矿（大官厂矿床）。古近纪时期，地壳抬升，矿体出露遭受剥蚀，发生表生氧化富集作用，致原生矿体金属含量进一步提升，形成现有的矿床分布状态。

李继木等（2015）强调了潜火山岩在成矿过程中起到导矿和储矿的双重作用，并提出简易的成矿模式：首先多阶段的铀源预富集配套多层次的热运动循环（深熔带-过渡岩浆室-潜火山岩入侵），深熔带提供物源，过渡岩浆室提供热源，潜火山岩为通道，矿液运移至火山机构等有利成矿位成矿，后期发生改造进一步富集成矿。

5 结论及存在的问题

5.1 结论

（1）沽源-红山子多金属成矿带赋矿围岩为火山岩，主要包括粗面岩、流纹岩、流纹斑岩、石英斑岩。

（2）沽源-红山子多金属成矿带主要控矿因素：断裂构造、火山构造、围岩蚀变、层位及岩性控制。

（3）沽源-红山子多金属成矿带年代学研究表明，矿床的成岩与成矿年龄普遍存在矿岩时差，且均大于30 Ma。其成岩、成矿年龄均形成“北东老、西南新”的时空格局，表明该多金属成矿带主要受两期构造活动的影响。

5.2 存在的问题

（1）沽源-多金属成矿带大部分金属矿床缺少最新的成矿年代数据。

（2）前人对沽源-红山子多金属成矿带赋矿围岩粗面岩、流纹岩、流纹斑岩、石英斑岩的成因及岩石组合进行了大量研究，但其形成的动力机制及成因联系目前研究程度较浅。

（3）通过大量研究资料分析发现，前人对沽源-红山子多金属成矿带的研究缺少相同因素的研究对比，因此笔者认为，在日后的研究中应增加对矿床的矿流体来源、矿田的成矿期次、矿体与围岩形成年龄的进行对比研究，这样有利于进一步了解沽源-红山子多金属成矿带的成矿规律，并且进一步指导找矿。