劉懷金，張旭柱，邱廣義，許 輝，李 源，魏 亮，李志國(guó)，吉虎利

(內(nèi)蒙古有色地質(zhì)礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司, 呼和浩特 010010)

扎拉格阿木銅多金屬礦床是內(nèi)蒙古自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局在大興安嶺中南段西坡新發(fā)現(xiàn)的一處礦產(chǎn)地, 該礦床位于錫林浩特市正南約20 km處, 礦區(qū)中心坐標(biāo): E116°02′00″, N43°40′00″。經(jīng)局部勘探(網(wǎng)度50 m×50 m), 采用地質(zhì)塊段法算得銅金屬量31.20萬(wàn)t, Cu平均品位0.66%; 伴生銀金屬量1 045.47 t, Ag平均品位22.19 g/t。

該礦床自發(fā)現(xiàn)以來(lái),前人僅對(duì)礦床地質(zhì)特征、礦床地球物理和地球化學(xué)特征開(kāi)展了一定程度的研究,取得了階段性成果[1-2]。精確的成礦年齡數(shù)據(jù)是分析礦床成因總結(jié)成礦規(guī)律和成礦作用的關(guān)鍵因素。本文在前人研究工作的基礎(chǔ)上, 對(duì)扎拉格阿木銅多金屬礦床開(kāi)展了成礦年代學(xué)研究,并與大興安嶺中南段同時(shí)代的多金屬礦床進(jìn)行對(duì)比, 對(duì)該礦床的形成時(shí)間及其地質(zhì)意義進(jìn)行了探討, 以期為指導(dǎo)該區(qū)找礦勘查工作提供基礎(chǔ)理論支撐。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

扎拉格阿木銅多金屬礦床位于二連-賀根山斷裂、 西拉木倫河斷裂以及大興安嶺主脊斷裂三者之間的夾持區(qū)域, 大地構(gòu)造位置歸屬于大興安嶺南段晚古生代增生造山帶(圖1a)。該區(qū)受到來(lái)自古亞洲洋構(gòu)造體系和濱西太平洋構(gòu)造體系的雙重影響, 構(gòu)造-巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈[3-5]。西拉木倫河斷裂以南為華北地臺(tái)北緣早古生代增生造山帶, 二連-賀根山斷裂以北為大興安嶺北段晚古生代增生造山帶, 兩條深大斷裂之間為大興安嶺南段晚古生代增生造山帶, 它們是區(qū)內(nèi)兩條重要的控巖控礦構(gòu)造, 控制了斷裂兩側(cè)花崗巖體的侵位及金屬礦床的分布[6]。區(qū)域出露地層主要為元古代變質(zhì)巖、 古生代火山巖和淺變質(zhì)巖, 以及中生代火山巖和沉積巖, 海西期、 印支期及燕山期花崗巖均有發(fā)育。同時(shí), 該區(qū)隸屬于大興安嶺中南段成礦帶, 礦產(chǎn)資源非常豐富, 素有“草原上的小南嶺”之稱(chēng)。

圖1 大興安嶺地區(qū)大地構(gòu)造簡(jiǎn)圖(a, 據(jù)文獻(xiàn)[3]修改)、 扎拉格阿木銅多金屬礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b, 據(jù)文獻(xiàn)[1]修改)和15號(hào)勘探線(xiàn)剖面圖(c, 據(jù)文獻(xiàn)[1]修改)Fig.1 Geotectonic map of Da Hinggan Mountains(a), geologic map of deposit(b) and profile map of prospecting line No.15(c)from Zhalageamu Cu polymetallic depositQ—第四系。 哲斯組: mss—雜砂巖; cg—礫巖和含礫砂巖; sl—生物碎屑灰?guī)r; slt—碳質(zhì)板巖; ssl—砂質(zhì)板巖; sl+ss—砂板巖互層; γδ—二疊紀(jì)花崗閃長(zhǎng)巖; δμ—閃長(zhǎng)玢巖脈; γπ—花崗斑巖脈; ξπ—正長(zhǎng)斑巖脈。 1—巖脈; 2—礦體及編號(hào); 3—礦化體; 4—斷層及編號(hào); 5—地層產(chǎn)狀; 6—地質(zhì)界線(xiàn); 7—勘探線(xiàn)及編號(hào); 8—鉆孔及編號(hào)

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 礦床地質(zhì)

礦區(qū)出露的地層主要為中二疊統(tǒng)哲斯組和第四系。哲斯組為一套砂板巖, 主要包括千枚狀含碳質(zhì)板巖夾砂巖、 砂質(zhì)板巖、碳質(zhì)板巖、雜砂巖、礫巖、含礫砂巖及生物碎屑灰?guī)r, 銅多金屬礦體主要賦存于該套地層中。第四系主要由風(fēng)成砂、 沖洪積物等組成, 分布于地勢(shì)低洼處。礦區(qū)褶皺構(gòu)造不發(fā)育, 斷裂構(gòu)造以北東向?yàn)橹? 其中F4斷裂為主要的控礦構(gòu)造(圖1b),產(chǎn)狀160°∠70°。礦區(qū)發(fā)育的侵入巖主要為二疊紀(jì)花崗閃長(zhǎng)巖,脈巖主要有閃長(zhǎng)玢巖、 花崗斑巖及正長(zhǎng)斑巖, 其中花崗斑巖僅見(jiàn)于鉆孔巖心。

2.2 礦體地質(zhì)

礦區(qū)已控制礦化帶東西長(zhǎng)大于1 200 m(56～31線(xiàn)), 南北寬80～200 m, 走向北東, 傾向南東, 傾角60°～80°(圖1c)。礦體主要賦存于二疊紀(jì)花崗閃長(zhǎng)巖與哲斯組的外接觸帶, 圍巖受巖體侵位影響發(fā)生熱變質(zhì)作用, 普遍具角巖化。

礦區(qū)共圈出工業(yè)礦體16條,礦體僅在局部地段零星出露,為典型的半隱伏-隱伏礦床。其中⑤號(hào)礦體最具代表性,礦體長(zhǎng)1 140 m, 延深大于655 m,礦體最小厚度1.53 m,最大厚度66.6 m, 平均厚度17.6 m。單樣品銅最高品位13.4%, 一般品位0.40%～1.39%, 伴生銀品位3.29～165 g/t。礦石結(jié)構(gòu)主要有自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)、 交代結(jié)構(gòu)、 包含結(jié)構(gòu)、 固溶體分離結(jié)構(gòu)及壓碎結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造主要有脈狀-細(xì)脈狀構(gòu)造、 網(wǎng)脈狀構(gòu)造、 角礫狀構(gòu)造、 塊狀構(gòu)造、 稀疏浸染狀構(gòu)造、 細(xì)脈浸染狀構(gòu)造及斑雜狀構(gòu)造。礦石礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦、毒砂、 閃鋅礦、方鉛礦、銀黝銅礦,及少量的輝鉬礦等(圖2)。

圖2 典型礦石照片F(xiàn)ig.2 Photos of typical oresa—致密塊狀黃銅礦和銅藍(lán); b—毒砂、 輝鉬礦和磁黃鐵礦; c—黃銅礦和黃鐵礦脈; d—反射光顯微鏡下黃銅礦(Ccp)、 毒砂(Apy)和黃鐵礦(Py)

2.3 成礦期次與成礦階段劃分

根據(jù)地質(zhì)體相互穿插關(guān)系和礦物共生組合特征(圖3), 可將扎拉格阿木銅多金屬礦床分為2期, 即熱液期和表生期, 熱液期可進(jìn)一步劃分為以下4個(gè)成礦階段(圖4):

圖3 礦石脈體相互穿插關(guān)系Fig.3 Intervening relationship between ore and veinsa—含黃鐵礦石英脈切穿早期石英脈; b—方解石脈切穿含毒砂、 黃銅礦石英脈; c—含毒砂石英脈切穿早期石英脈, 方解石脈切穿毒砂石英脈及早期石英脈; d—方解石脈切穿含黃銅礦石英脈。Qz—石英; Cal—方解石。圖中標(biāo)尺黑白間隔均為1 cm

圖4 扎拉格阿木銅多金屬礦床主要礦物組合生成順序Fig.4 Paragenetic sequence of mineral assemblages in Zhalageamu Cu polymetallic deposit

(1)絹英巖化階段：以發(fā)育大量絹云母和石英為特征，基本無(wú)硫化物礦化；

(2)石英黃鐵礦階段：發(fā)育了大量石英黃鐵礦脈，且黃鐵礦脈切穿相對(duì)粗大的石英脈(圖3a)；

(3)石英多金屬硫化物階段: 發(fā)育了大量黃銅礦、 毒砂、 閃鋅礦、 方鉛礦等多種硫化物, 為該礦床的主要成礦階段;

(4)碳酸鹽階段: 以發(fā)育大量脈狀和團(tuán)塊狀方解石為特征,局部伴生有螢石細(xì)脈,方解石脈形成較晚,切穿含毒砂、 黃銅礦石英脈和早期石英脈(圖3b～d)。

3 樣品采集與分析

用于Re-Os同位素測(cè)年的輝鉬礦和毒砂樣品均采自鉆孔巖心, 分別從鉆孔ZK1902、 SK2和ZK1106中各采集毒砂樣品1件, 鉆孔ZK1507中采集輝鉬礦樣品1件。樣品特征見(jiàn)表1。

表1 Re-Os同位素分析樣品采樣位置及特征Table 1 Sampling locations and characteristics of samples for Re-Os isotope analysis

將野外采集的礦石樣品在雙目鏡下手工挑選出輝鉬礦和毒砂單礦物, 輝鉬礦質(zhì)純、 無(wú)氧化、 無(wú)污染; 毒砂呈自形-半自形粒狀, 與黃銅礦共生, 毒砂與黃銅礦為主成礦階段的產(chǎn)物。樣品純度達(dá)99%以上。將各樣品粉碎至200目(74 μm), 然后通過(guò)細(xì)頸漏斗將準(zhǔn)確稱(chēng)量好的粉末樣品加入到Carius管中, 依次進(jìn)行溶樣、 蒸餾, 分離Re和Os, 最后用質(zhì)譜儀測(cè)定其含量[7]。Re-Os同位素測(cè)試在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心完成, 所采用的儀器為電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS, 型號(hào)TJAX-Scrics), 測(cè)試原理及分析方法見(jiàn)參考文獻(xiàn)[8-9]。

4 分析結(jié)果

Re-Os同位素測(cè)年是一種研究?jī)?nèi)生金屬礦床成礦年齡十分有效的手段[10]。由1件輝鉬礦和3件毒砂樣品的Re-Os同位素測(cè)試結(jié)果(表2)限定的扎拉格阿木銅多金屬礦成礦年齡為(141.81±0.84)～(138.10±0.90) Ma。187Re衰變常數(shù)(λ值)為1.666×10-11a-1[11], 利用Isoplot軟件[12]將3件毒砂數(shù)據(jù)擬合成一條直線(xiàn)(圖5a), 求得等時(shí)線(xiàn)年齡為137.7±1.7 Ma; 1件輝鉬礦和3件毒砂的加權(quán)平均年齡為140.2±3.3 Ma(圖5b), 等時(shí)線(xiàn)年齡與加權(quán)平均年齡在誤差范圍內(nèi)一致, 輝鉬礦年齡與毒砂年齡基本一致, 顯示了數(shù)據(jù)的可靠性。輝鉬砂中普通Os含量為0.275×10-9, 而毒砂中普通Os含量為(0.003～0.035)×10-9, 接近于0, 可以認(rèn)為樣品中Os幾乎全部為放射性成因, 即硫化物中的187Os由187Re衰變形成, 說(shuō)明單個(gè)樣品年齡可準(zhǔn)確反映礦物結(jié)晶時(shí)間[13]。

表2 輝鉬礦和毒砂Re-Os同位素測(cè)年數(shù)據(jù)Table 2 Re-Os isotopic data of molybdenite and arsenopyrite

圖5 毒砂Re-Os等時(shí)線(xiàn)年齡(a)與毒砂-輝鉬礦加權(quán)平均年齡(b)Fig.5 Re-Os isochron age of arsenopyrite(a) and weighted average age of molybdenite and arsenopyrite(b)

5 討 論

5.1 成礦時(shí)代

目前, 輝鉬礦Re-Os同位素體系被認(rèn)為是最合適的成礦年齡確定方法之一[14]。輝鉬礦富集Re(10-6級(jí)), 而普通Os含量極低(接近于0), 即輝鉬礦中Os完全是放射成因的187Os, 且該認(rèn)識(shí)得到了廣泛應(yīng)用和實(shí)踐[15]。因此, Re-Os同位素體系測(cè)定輝鉬礦形成年齡能為相關(guān)礦床的形成時(shí)間和區(qū)域構(gòu)造演化等提供高精度的年代學(xué)制約。

扎拉格阿木銅多金屬礦床中3件毒砂單礦物樣品中Re含量為(0.79～ 21.96)×10-9, 平均9.7×10-9。3件毒砂樣品計(jì)算出的等時(shí)線(xiàn)年齡為137.7±1.7 Ma; 1件輝鉬礦的模式年齡為141.81±0.84 Ma, 其與3件毒砂樣品的加權(quán)平均年齡為140.2±3.3 Ma, 在誤差范圍內(nèi)一致, 表明輝鉬礦和毒砂的Re-Os加權(quán)平均年齡可以代表輝鉬礦的形成年齡, 即扎拉格阿木銅多金屬礦床形成于早白堊世。這與同處大興安嶺中南段的大井銅錫多金屬礦(與成礦有關(guān)的巖漿巖鋯石年齡為146～133 Ma)[16]、 維拉斯托銅鋅多金屬礦(133.4±1.0 Ma)[17]、 拜仁達(dá)壩鉛鋅多金屬礦(135.0±3 Ma)[18]、 邊家大院銀多金屬礦(140±1.2 Ma)[19]、 半砬山鉬礦(含礦花崗閃長(zhǎng)斑巖猗石U-Pb年齡為133.5±1.7 Ma)[20]、 敖侖花鉬礦(131.2±1.9 Ma)[21]等礦床的成礦時(shí)代基本一致。

5.2 地質(zhì)意義

大興安嶺中南段是我國(guó)重要的有色金屬礦產(chǎn)基地, 以發(fā)育大量的鉛鋅銀礦床和錫多金屬礦床為特征, 而關(guān)于該區(qū)銅多金屬礦找礦成果的報(bào)道相對(duì)較少, 且已發(fā)現(xiàn)的銅礦床主要集中分布在大興安嶺中南段東坡, 如登吉屯銅礦(172.6 Ma)[22]、 布敦化銅礦(151.95 Ma)[23]、 蓮花山銅礦(139.1 Ma)[24]、 鬧牛山銅礦(134.3 Ma)[25], 成礦時(shí)代為中侏羅世—早白堊世。類(lèi)比區(qū)域已知銅多金屬礦床成礦時(shí)代可知, 扎拉格阿木銅多金屬礦成礦年齡(140 Ma)與該區(qū)已發(fā)現(xiàn)的銅礦床成礦年齡基本一致。

前人根據(jù)大興安嶺中南段已知礦床(點(diǎn))產(chǎn)出的構(gòu)造環(huán)境、 分布特征、 礦化類(lèi)型、 元素組合特征, 將該區(qū)劃分出3條各具特色、 北東向延伸、 相互平行的成礦亞帶[26-27], 即以銅為主的東坡多金屬成礦帶、 錫富鉛鋅鐵銅主峰成礦帶、 富鉛鋅富銀西坡成礦帶[28], 大興安嶺中南段西坡因發(fā)育花敖包特、 拜仁達(dá)壩、 維拉斯托等鉛鋅銀錫多金屬礦床而著稱(chēng), 受到廣大科研工作者的關(guān)注[29-32]。而扎拉格阿木礦床的發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了大興安嶺中南段西坡中-大型銅礦床分布的空白。

綜上所述, 扎拉格阿木礦床為大興安嶺中南段大規(guī)模成礦作用時(shí)期(140 Ma左右)[33-35]構(gòu)造巖漿成礦作用耦合的產(chǎn)物。本文的Re-Os年齡數(shù)據(jù)填補(bǔ)了扎拉格阿木礦床成礦年齡的空白, 同時(shí)說(shuō)明從東坡(蓮花山和鬧牛山)到西坡(扎拉格阿木), 早白堊世該區(qū)可能處于同一構(gòu)造背景, 并不存在礦床分布的差異。從成礦的時(shí)空分布特征可知, 大興安嶺中南段中侏羅世—早白堊世成礦存在較大規(guī)模的銅成礦作用, 尤其是大興安嶺中南段西坡應(yīng)得到重視。因此, 加強(qiáng)該區(qū)中侏羅世—早白堊世成礦地質(zhì)背景研究, 結(jié)合物化探異常進(jìn)行找礦靶區(qū)優(yōu)選, 同時(shí), 加大勘查和綜合研究力度, 在銅礦找尋方面有望實(shí)現(xiàn)更大突破。

6 結(jié) 論

(1)扎拉格阿木銅多金屬礦床1件輝鉬礦樣品的Re-Os同位素模式年齡為141.81±0.84 Ma, 3件毒砂Re-Os同位素模式年齡分別為138.1±0.9 Ma、 140.8±7.7 Ma和141.2±2.1 Ma, 等時(shí)線(xiàn)年齡為137.7±1.7 Ma; 4件樣品的加權(quán)平均年齡為140.2±3.3 Ma, 表明礦床形成于早白堊世。

(2)類(lèi)比區(qū)域上已知銅多金屬礦床空間分布和成礦年齡可知, 扎拉格阿木銅多金屬礦床是大興安嶺中南段西坡的重要礦床, 與其他金屬礦床應(yīng)該是同一期次成礦作用的產(chǎn)物。

(3)就勘探程度而言, 該礦床的礦體延深和延長(zhǎng)均未得到工程的有效控制, 其深部和外圍仍具有較大找礦潛力。