内蒙古扎赉特旗巴彦套海石榴石矿床地质特征及找矿标志

吉珍娃　王晓娇　赵锴　王强　邢俊峰

［关键词］石榴石矿床；矽卡岩型；扎赉特旗巴彦套海

随着现代科技及制造业发展，石榴石用途越来越广泛，是装备制造业重要的特种研磨、清洁材料、水射流切割材料、建筑装饰材料、橡胶、油漆添加材料等[1]。研究其矿床地质特征、总结成矿规律、研究矿床成因，用现代勘查技术手段深部勘探，对老矿山增储提质（发现宝石级石榴石）及区域找矿具有重要意义。巴彦套海石榴石矿床位于内蒙古扎赉特旗巴达尔胡镇，项目进行了基础地质、槽井探、平巷等稀疏浅部工程控制，查明了属于钙铝石榴石为主的中型矽卡岩富矿，储量728 kt，平均品位79.98%，矿体形态简单、产状稳定、埋藏浅、资源量大、易采、易选、中等偏上硬度，是优质典型石榴石矿床。矿床深部没有控制，区域找矿工作较少。

1 区域地质背景

大兴安岭地区位于东西向古生代古亚洲构造成矿域与北北东向中新生代滨西太平洋构造成矿域强烈叠加、复合、转换的部位，从而使大兴安岭地区的成矿地质条件优越、成矿期次多、成矿强度大、矿床类型多样[2]。区域上位于大兴安岭隆起带与松辽沉降带之过渡带靠近隆起带一侧，嫩江大断裂西侧，二连浩特-贺根山缝合带北侧[2]。区域地层[3，4]有二叠系中统哲斯组（P₂zs），下统大石寨组（P₁ds）和寿山沟组（P₁ss），侏罗系中统万宝组（J₂wb），侏罗系上统白音高老组（J₃b）、玛尼吐组（J₃mn）、满克头鄂博组（J₃mk）及第四系（Q₄）。褶皱为线形紧密状复式褶皱，次级褶皱为大神山褶皱。断裂构造有巴彦套海―好斯台压扭性冲断层、北西向张扭断层、近南北向扭断层，北东向冲断层和压扭性断层为控矿构造。侵入岩[4，5]发育，主要为早白垩世黑云母花岗闪长岩（K₁γδβ）、正长花岗岩（K₁ζγ）、二长斑岩（K₁ηπ）、花岗斑岩（K₁γπ），晚侏罗世二长花岗岩（J₃ηγ）。区域矿产主要有神山等铜铁矿多金属矿、巴达尔胡水泥用石灰岩矿、巴尔嘎斯台水泥用大理岩等15 处大理岩、石灰岩矿，是兴安盟石灰岩主产区。二叠系石灰岩、大理岩的广泛分布，早白垩世―晚侏罗世中酸性侵入岩的侵入，北东向、北北西向断裂构造等地质条件为矽卡岩型石榴石等矿产的形成创造了良好的成矿环境。

2 矿区地质特征

2.1 矿区地层

主要为二叠系下统大石寨组安山岩（P₁dsα）、大理岩（P₁dsmb）、变质粉砂岩（P₁dsmslt）。大理岩是矿区主要地层，也是含矿地层（图1，在1989 年文献5 基础上根据2019 年文献4 侵入岩、地层同位素年龄测定及岩性鉴定结果修正改编）。

2.2 矿区构造

矿区处在大神山复式背斜的东南翼，褶皱和断裂构造均较发育，哈布特盖背斜为矿区的主体构造，背斜轴北东走向，由于被花岗闪长岩侵入及钠长斑岩穿切，破坏了构造形迹的完整性；北东向压扭性断层与裂隙是矿区的主体断裂构造，绝大多数已被脉岩填充（并控制着脉岩的规模和形态）；北北西向张扭性断层与裂隙在矿区内不甚发育但有所表现，且规模较小，例如Ⅲ号石榴石矿体的展布方向以及V 号石榴石矿体东部出露的闪长玢岩的展布方向均属此类。本区发育的北东、北北东向挤压带为早白垩世黑云母花岗闪长岩（K₁γδβ）的侵入开拓了良好的通道，在其与大理岩的接触处及其附近往往形成具有工业意义的石榴石矿床，晚期构造控制了脉岩的分布。

2.3 矿区岩浆活动

主要侵入岩为早白垩世黑云母花岗闪长岩（K₁γδ），在其与二叠系下统大石寨组大理岩（P₁dsmb）接触部位内带形成成分较为单一的石榴石矽卡岩体并具工业价值。脉岩主要为钠长斑岩（φ），多沿北东向呈雁行排列，次为闪长玢岩（δμ）和石英岩（q），脉岩对矿体起切割破坏作用。

2.4 矿区围岩蚀变

矿体赋存部位除产在黑云母花岗闪长岩（K₁γδβ）与大理岩（P₁dsmb）的接触处，还有赋存在大理岩（P₁dsmb）与安山岩（P₁dsα）接触处，以及黑云母花岗闪长岩（K₁γδβ）内部，体现了成矿期构造、岩熔物质交换、期次的复杂性，上述岩石均为矿体之围岩。主要蚀变为成矿期的矽卡岩化，且以石榴石矽卡岩为主、成矿晚期的绿帘石化次之，矿体内部的碳酸盐化、阳起石化，黑云母花岗闪长岩（K₁γδβ）中的高岭土化、绿泥石化。

3 矿床地质特征

3.1 矿床总体特征

该矿床由七个工业矿体组成，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ号矿体[5] （表1），石榴石C+D级储量72.87×10⁴t，矿床目前规模属中型。主要矿体为Ⅳ号和V号，全区矿体长度在40～300 m，一般在120～180 m，宽度变化较大，自几米至几十米，斜深只有浅部山地工程控制。矿体形态比较复杂，一般呈不规则脉状、分枝脉状以及透镜状不规则状。矿体产状不稳，沿走向及倾向均有摆动，个别矿体有反倾现象。矿床工业类型为中细粒钙铝榴石型原生富矿，成因类型为简单矽卡岩型。

3.2 主矿体特征

主矿体，Ⅳ号矿体呈近似矩形，长122 m，宽45～62 m，厚度为49 m，厚度变化系数为12%，延深61 m，长轴近南北向延伸，主体向东倾，有时有小的摆动，倾角在40°～80°间，平均倾角71°；矿石品位在72.65%～89.95%，平均品位为82.17%，品位变化系数9%。V号矿体长137 m，宽12～75 m，厚度为44 m，延深69 m，长轴呈近南北向延伸，主体向东倾，倾角在45°～75°间，平均倾角67°；矿石品位较高，一般为80.12%～96.90%，平均品位为86.84%，品位变化系数7%。两矿体摩氏硬度值均为7.1。

3.3 矿石特征及类型

3.3.1 矿石质量

全区矿石摩氏硬度值变化区间为6.8～7.5，一般为7.0～7.3，平均硬度接近7.1，接近铁榴石。依据重砂鉴定，钙铝榴石含量在80.89%，钙铁榴石含量在8.08%，矿石类型为以钙铝榴石为主的高硬度、高含矿率之块状矿石。

3.3.2 矿石结构特征

主要为不等粒他形粒状变晶结构，少数为细粒他形―半自形粒状变晶结构，个别有交代残余及粒状变晶结构。

3.3.3 矿物组分特征

矿石矿物石榴石约占85%～98%，脉石矿物透辉石明显被碳酸盐、石榴石及绿帘石交代。方解石呈他形充填在石榴石、透辉石等晶体间隙或呈细脉状出现，石英呈他形充填在石榴石等晶体间隙中。

3.3.4 矿石类型

以钙铝石榴石为主、钙铁石榴石次之的高硬度、高含矿率块状矿石。

4 成因探讨

4.1 区域地质成因

区域早二叠世形成的浅海相正常沉积自下而上为粉砂粘土岩—碳酸盐（大理岩）—粉砂泥质岩海盆层[6]，在区域变质作用及各期岩浆共同作用下都有不同程度的变质—大理岩化。区域深大断裂二连—贺根山、嫩江深大断裂交汇处，源自上地幔的岩浆沿着深大断裂上侵分异。区域内古生代，尤其是晚古生代具埃达克岩特征的中酸性岩浆活动相当强烈，花岗闪长岩、花岗岩及花岗斑岩极为发育，这些中酸性侵入岩沿着中浅部断裂构造再次入侵大石寨组碳酸盐地层热液交代形成矽卡岩及石榴石矿，矽卡岩的形成以热液交代为主，区域变质使得石灰岩不同程度大理岩化。

4.2 环境地质成因

通过实验及研究，部分学者认为，钙铁榴石在中碱性溶液形成最佳，而钙铝榴石在酸性介质中最易形成，近于等量的钙铁榴石和钙铝榴石有利于中性条件下形成[7]。姚仲伟集宁岩群的原岩中富铝的泥质岩层，在温度650～750℃、压力600～800 MPa 的条件下形成了富含石榴子石的矿体[1]。梁祥济通过钙铝―钙铁系列石榴石形成的物理化学条件实验得出：钙铝榴石在550～700℃、中―酸性溶液的弱氧化―弱还原条件下晶出[8]。

综合分析：石榴石是高压―超高压变质岩石中最重要的变质矿物之一[9]，巴彦套海石榴石的形成是区域碳酸盐建造，区域深度断裂构造，晚侏罗世—早白垩世大规模火山岩喷发及中酸性岩浆喷发，为区域形成矽卡岩矿产提供了基础条件，在高温、高压、熔浆酸碱性、氧化―还原条件下形成的。

5 找矿标志

5.1 矿区成矿地质条件及找矿标志

含（控）矿地层主要为二叠系下统大石寨组（P₁ds）滨海相沉积地层，岩性为大理岩（P₁dsmb）；侵入岩为早白垩世黑云母花岗闪长岩（K₁γδβ），呈岩株状侵入，是成矿母岩；控矿构造为北北西向、近南北向断裂；主要找矿标志为矽卡岩化，蚀变范围是早白垩世黑云母花岗闪长岩（K₁γδβ）与二叠系下统大石寨组大理岩（P₁dsmb）内外接触带，矽卡岩化是石榴石矿的间接找矿标志。

5.2 区域成矿地质条件及找矿标志

扎赉特旗东部石灰岩、大理岩极其发育，在半径60 km范围内集中了石灰岩、大理岩矿山15 座（兴安盟18 座），体现了扎赉特旗东部碳酸盐建造分布之广泛，是矽卡岩型矿产的有利围岩；区域晚侏罗世―早白垩世中酸性岩浆大规模喷发、期后侵入，是矽卡岩型矿产形成的成矿母岩和热源条件；区域上深度断裂及次级断裂构造发育，为中酸性侵入岩提供了通道，也为基性、超基性岩的喷发分异提供了通道。该区域是矽卡岩型矿产的重要产地，矽卡岩化是石榴石矿产的间接找矿标志、是矽卡岩型铁铜矿的重要找矿标志之一。