大興安嶺中段二疊系大石寨組地球化學特征及其成礦意義

摘要：二疊紀海相火山沉積巖系是大興安嶺中段出露的主要基底地層，大興安嶺南段二疊系大石寨組發育兩套火山巖，即拉斑玄武巖系列的細碧+角斑巖類和大石寨地區鈣堿性巖石系列玄武巖和玄武安山巖類。是銅多金屬礦床的主要富礦圍巖，其中成礦元素Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｓｎ均具有較高的豐度值，是形成礦床的重要物質來源，而不同礦床類型的時、空分布與早二疊世古構造沉積環境密切相關。

關鍵詞： 大興安嶺中段 二疊紀地層 成礦元素豐度

成礦物質來源大興安嶺中段指的是阿爾山—龍江一線至林東—天山北側和霍林郭勒以東地區，是我國重要的且具有巨大找礦潛力的銅、鉛鋅、銀和稀有稀土元素成礦帶。在已知的134處銅多金屬礦床（點）中，90%以上賦存于二疊紀地層中。故對二疊紀地層地球化學的研究，對了解成礦元素地球化學背景、成礦控制因素以及礦產勘查具有重要的理論和實際意義。

1. 各地帶的地層和巖石組合

根據上述各地層展布和巖石組合特征，將本區由北西至南東依次分為4個北東向的地帶：（1）五岔溝—火龍溝地帶，發育下二疊統大石寨組海陸交互相中性、中酸性及酸性火山巖；（2）吳家屯—索倫地帶，發育下二疊統大石寨組、吳家屯組海相碎屑巖夾灰巖及上二疊統索倫組瀉湖相沉積巖；（3）大石寨—黃合吐地帶，發育下二疊統大石寨組鈣性、鈣堿性玄武巖、玄武安山巖、安山巖及流紋巖；（4）好田—新立屯地帶，發育下二疊統青風山組、大石寨組和吳家屯組淺海相碎屑巖及上二疊統瀉湖相砂、頁巖。（1）和（3）帶主要發育大石寨組鈣堿性火山巖，形成于火山弧環境，（2）和（4）帶除發育少量大石寨組和青風山組火山巖、砂頁巖外，主要發育早二疊世晚期和晚二疊世碎屑—泥質沉積巖，成為（1）與（3）及與南東側“火山弧”之間的盆地。由于燕山期的銅多金屬礦床主要賦礦于（2）、（3）、（4）巖帶的二疊紀地層中。

2. 二疊系大石寨組特征：

發育中性、中酸性、酸性火山巖建造。這套火山巖系的巖性和厚度變化較大，其中以大石寨黃合吐一線的火山巖最為發育，厚達4607ｍ。在火山活動間歇期有正常碎屑巖夾碳酸鹽巖沉積[1]。

細碧巖、角斑巖和石英角斑巖在全區僅出露于林西的王蓋山、五道石門和八稷等地，分布于大石寨組相變復雜的火山—沉積巖系的底部。細碧—角斑巖建造可分為兩個亞旋回，每一旋回由下而上按石英角斑巖、角斑巖和細碧巖的順序產出。細碧巖的主要巖石類型為玄武巖、玄武安山巖、安山巖。時代為早二疊世[2]。

角閃石、綠泥石和綠簾石化發育，有的呈細脈狀穿切，并伴隨磁鐵礦細脈和浸染體，巖石普遍遭受了低綠片巖相的變質作用。

3. 大石寨組地球化學背景

濃集系數大于1的元素依次為As、Sn、Ag、Ba、Cr、Mn、Zn和Pb，其中主要為金屬成礦元素。鐵族元素除Cr、Mn外，濃集系數均大于1。在成礦帶內各地區成礦元素富集程度明顯不同，如Sn主要在礦帶南部區富集，中部及北部區濃集系數降低，Ag、Pb主要富集在中部區，其次為北部區，而Zn在各區相差不大，但以中部區相對富集。Cu在本組地層中濃集系數小于1，但在中部區含量有所不同，在南部區、中部區富集系數均為0.84，在北部區僅為0.45，既在南部區、中部區含量相對較高，而北部區明顯偏低。

3.1 在細碧巖和玄武巖類基性巖中，金屬成礦元素Sn、Cu、Pb、Zn、Mo均大于克拉克值，其中以Zn、Sn、Cu含量為最高，濃集系數為3-7，Pb濃集系數為1-1.5之間，此外鐵族元素Cr、Ni、Co、V濃集系數均大于2。

3.2 在安山巖中濃集系數大于1的元素主要為As、Sn、Ag、Pb、Zn、Cr，其中SnAg、As濃集系數大于2。Pb、Zn濃集系數在1-2之間。Cu的濃集系數為0.61，低于地殼的平均含量。

3.3凝灰巖在本區出露較少，與粘土巖相比，Ag、Zn含量均甚相近，但從Sn、Cu、Pb則明顯偏低；與安山巖相比，Ag相近，但Sn、Pb、Zn較安山巖為低，而Cu偏高，從成礦元素看，占據安山巖與粘土巖的中間位置。

4. 金屬成礦元素的原始含量情況：

4.1 Ag是本區各類巖石中濃集系數大于1的元素，且在各類巖石均甚相近，濃集系數在2、2—2.5之間，表明Ag在各類巖石中分布較均勻，且含量均較高。

4.2 Sn在各類巖石中的濃集系數在1.4—7.5之間，其中以細碧巖、玄武巖、安山巖含量最高，濃集系數大于4.5，在碎屑巖中Sn的濃集系數為2—3，表明巖層中Sn部分來自地幔和下地殼，部分來自大陸地殼。

4.3 Pb、Zn除碳酸鹽巖在各類巖石中含量均大于克拉克值，濃集系數在1—3之間，其中Pb主要富集在長石砂巖和安山巖中，Zn主要富集在基性和中基性火山巖中，表明地除中的Zn主要來源于深部。

4.4 Cu在各類巖石中普遍較低，但在細碧巖和玄武巖中濃集系數大于1，在細碧巖中濃集系數達到3以上，說明本區個別巖石是富銅的。

4.5 本區各類巖石中均含金屬成礦元素，其濃集系數Sn為3—6，Ag為1—2，Pb為1—2，Zn為1—5，Cu在安山巖中接近1，但在上二疊統碎屑巖中則大于1，這充分表明本區各巖石均富含金屬成礦元素，但富集程度不同而已[3]。

結論

上述關于二疊紀地層剖面的元素豐度、元素組合、元素分布形式、濃集系數與地層形成環境的關系研究，揭示了大興安嶺中段主要成礦元素來源、富集程度具有復雜多樣性以及礦床種類和類型在一定程度上受控于賦礦圍巖（地層）的特征。大石寨—黃合吐地帶火山巖建造中，有銅、銀的初始富集。前者被燕山早期同熔型花崗巖類侵位，形成熱液脈型和斑巖型銅礦床，地層的成礦元素組合與巖體和礦床的成礦元素組合相對應，地層為礦床形成提供了部分銅、鋅。后者則顯示了火山作用成礦信息。鉛、銀在下二疊統各類巖石中均有較高的豐度值，尤其是銀多為富集元素，且鉛與銀密切相關，具同源特征，因而推斷下二疊統可能是鉛、銀的礦源層。鉛、鋅、銀多金屬礦床的成因類型，在空間分布上，受控于賦礦圍巖的性質[4]。

在大石寨—黃合吐火山島弧北側，碳酸鹽類發育，與侵入巖接觸帶上形成數處矽卡巖型礦床，如白音諾、浩布高大型鉛鋅礦；而南側以正常碎屑巖為主，缺乏碳酸鹽類，則以熱液脈型和斑巖型礦床為主，如蓮花山銅礦、布敦化銅礦床。氫、氧同位素特征揭示有大量的天水參與了成礦作用，因而，在熱液環境作用下，地層本身就可提供成礦物質。初步認為：下二疊統是成礦的物質基礎，而燕山期巖漿侵入是成礦關鍵。

參考文獻

[1] 呂志成.大興安嶺南段早二疊世兩類火山巖巖石地球化學特征及其構造意義，中國科學院地球化學研究所礦床地球化學開放實驗室.

[2] 楊國富.內蒙古大興安嶺南段二疊系的地質建造與控礦作用、礦產與地質.

[3] 范書義.毛華人、張曉東等，大興安嶺中段二疊系地球化學特征及其成礦意義、中國區域地質.

[4] 徐志剛.內蒙古東南部銅多金屬礦床成礦構造背景.德全，趙一鳴大興安嶺及鄰區銅多金屬礦床論文集.