內蒙古中西部黑色巖系鉑族元素(PGE)成礦規律及找礦方向探討

摘要：黑色巖系中鉑族元素礦床是近幾年各國地質學家研究后新發現的非傳統型礦床類型之一。內蒙古中西部地區白云鄂博群尖山組、比魯特組和渣爾泰山群阿古魯溝組屬典型的黑色巖系，分布廣，面積大，且在其分布區發現了鉑族元素重砂異常，其含礦性和沉積環境與國內外同類巖系對比頗為相似，具有很好的找礦潛力。所以，在本區開展鉑族元素找礦和成礦規律研究具有重要的現實意義和理論意義。

關鍵詞：內蒙古 黑色巖系 鉑族元素

一、黑色巖系鉑礦床及國內外研究現狀

黑色巖系指含有機碳（C有機≥1%）及硫化物（鐵硫化物為主）的暗灰—黑色的硅質巖、碳酸鹽巖、泥質巖及其相應的變質巖石組合的總稱（涂光熾等，2000）。黑色巖系一般來說相對貧PGE，但如果被后期地質作用影響，PGE含量會顯著提高，甚至富集成礦（可達幾十甚至幾百ppm）。其礦石特征是PGE無規則分布，含PGE礦物（硫化物、含金的金屬互生物、金屬有機化合物），粒度極其微小（幾微米—納米級）。含礦巖石的厚度變化較大，從幾十厘米至幾十米。含PGE黑色巖系的形成及成礦年代一般為元古代—晚古生代。

1. 國外研究現狀

國外對與黑色巖系有關的PGE礦床的研究始于上個世紀80年代，但系統研究和勘探工作剛剛開始。代表性礦床主要分布在俄羅斯下西里西亞、外貝加爾北東、加拿大育空和美國中西部[1]等地區。

Gurskaya等（1999）對俄羅斯和鄉鄰獨聯體地區進行了專項研究，在波羅的海地區（加利寧格勒）、東西伯利亞地區（Sette-Daban）、外貝加爾北東地區（Baikal-Patoma）、卡累里阿地區（奧涅加湖地槽）及其它地區都發現了含PGE的黑色頁巖系，并且發現含PGE的黑色頁巖具有不同的成礦專屬性。已經確認了幾種PGE礦床類型，每一種礦床類型伴生的金屬元素具有不同的共生組合特征，礦石成分復雜，多數情況下伴有堿質―云母交代作用。形成時代也不盡相同，成礦時代：銅礦床為中古生代（PZ2）；金礦床為晚里菲期（Late Riphean）到早古生代（R3—PZ1）；多金屬礦床為中里菲期（R2）；硫化物礦床為早—中里菲期（R1—R2）；鈾礦床形成于早里菲期（R1）。研究表明：含鉑族元素黑色頁巖系形成于地質環境變化的條件下，有機碳含量高。最有利的礦床形成環境大陸邊緣海盆，在深斷裂和裂谷構造附近有利于PGE的富集。大多數礦床沿西伯利亞和俄羅斯地臺集中分布。

地處外貝加爾北東部西伯利亞板塊南緣的干谷（Sukhoylog）鉑-金礦床是1988年以來發現的超大型礦床之一，為典型的黑色巖系型層控礦床，有機碳平均含量0.7%。其中PGE的發現是對礦床進行資料二次開發研究時，在深入細致地進行礦物學和巖石學研究的基礎上發現的（1997）[1]，從而極大地提高了該礦床的知名度。

2. 國內研究現狀

國內對與黑色巖系有關的礦床研究在很早就已開始，但對其有關的PGE礦床的研究剛剛起步，而且主要集中在南方。涂光熾等（1997）[2]對中國南方60多個與黑色巖系有關的礦床研究后認為：有Sn、Au、Cu、Pb、Zn、Sb、Cd、V、Mn、Ge、PGE等25種以上的有用元素和組份聚集成礦與黑色巖系有關。已發現的與黑色巖系有關的超大型礦床主要有：桂西北大廠銅坑——長坡錫多金屬礦床、湘中錫礦山超大型礦床、臨滄幫賣超大型鍺礦床等。形成與黑色巖系有關的超大型礦床的主要條件是：大陸邊緣和持續拉張構造活動環境，以及由拉張斷裂控制的裂陷槽；成礦物質多元性，成礦物質輸送、供應的多期性和持續性以及成礦物質的繼承性；低緯度的古氣候和古大洋環境；生物作用和微生物作用；改造作用、變質作用多樣性。成礦時代為中晚元古代-早古生代。

二、渣爾泰山群、白云鄂博群黑色巖系分布特征及含礦性

我國北方華北地臺北緣增生帶中發育有大量典型的黑色巖系，以著名的中元古界渣爾泰山群阿古魯溝組和白云鄂博群尖山組、比魯特組為代表，二者呈東西向平行帶狀展布，延伸達1000余公里。其沉積環境為大陸邊緣裂谷系，形成時代為中晚元古代，與其有關的礦床有白云鄂博超大型鐵—稀土礦床、塞烏素中型金礦床、甲生盤鉛鋅硫鐵礦床、霍各乞多金屬礦床、東升廟鉛鋅硫化物礦床、炭窯口多金屬硫化物礦床、朱拉扎嘎大型金礦等。此外，還有鈾、磷、石墨、鉀、紅柱石等中小型礦床多處，礦點礦化點百余處。

研究結果表明（王輯等1989）[3] [4]，白云鄂博群和渣爾泰山群含礦黑色巖系具有如下共同特點：

⑴ 具有典型的層控特征，賦礦巖層一般富含有機質（碳質含量0.5-5%），呈暗灰色或灰黑色巖系，巖性不純，往往是粘土質、砂質、硅質、鈣質、鎂質與炭質混合層。

⑵ 主成礦元素隨位置和層位不同而變化，但普遍伴生鈷、鎘、鎵、銦和金銀。在白云鄂博地區比魯特組下部和中部炭質砂板巖、變質砂巖中含金是克拉克質的十倍左右，著名的塞烏素金礦就產于該層位中。

⑶ 成巖成礦環境為大陸邊緣裂谷系，發育同生斷裂及海底火山活動，具熱鹵水活動特征，地震活動頻繁。

⑷ 成礦元素富集地帶巖石多色深、粒細、富含有機質，低價態金屬元素礦物常見，如黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦晶粒及各種金屬元素（親硫、親鐵）絡合物，且Sr/Ba值介于碎屑巖、碳酸鹽巖之間。

⑸ 黑色巖系中產出的礦床多具層控特點，但在橫向上隨著沉積環境的變化含礦性亦明顯不同。

⑹ 對東升廟層控鉛鋅礦礦區賦礦地層阿古魯溝組的有機碳進行分析，平均含量0.159%，但礦石中平均含量達2-2.78%，與銅、鉛、鋅礦化呈正相關關系。

⑺ 主要成礦元素有：Cu、Pb、Zn、Co、Fe、S、P、K、Mn、U、Th、Au、稀有、稀土元素等。

三、研究區砂鉑異常及礦床分布特征①

內蒙古砂鉑異常及砂鉑礦主要分布在阿拉善盟阿拉坦敖包及其周邊地區，重要異常區有托格考格、阿拉坦敖包、祖宗毛道、沙布格次、 查干塔塔、邁里臻敖包、托格若格、仲嘎順等地。其中阿拉坦敖包為一小型砂鉑—金礦床，儲量為鉑C1+C2級共計55.7kg，金C1+C2級共計79.3kg。

1. 異常區區域地質概況

區內出露地層主要是中上元古界渣爾泰山群阿古魯溝組和劉洪灣組黑色巖系，其次為新太古界色爾騰山巖群片麻巖、變粒巖、大理巖、片巖及不整合其上的中生界上白堊統陸相碎屑巖，新生界第四系分布較廣泛②。

巖漿巖有基性巖、超基性巖、酸性巖和脈巖等。晉寧期基性巖為含斜長角閃巖；加里東中期超基性巖為輝石橄欖巖，未見鉑金；華力西晚期為流紋質次火山巖；印支期為中細粒花崗巖、花崗斑巖，前者見銅礦化。

脈巖主要為石英脈，個別見有銅、鋅及多金屬礦化。

構造以斷裂構造為主，阿拉坦敖包阿拉坦敖包阿拉坦敖包一帶斷裂構造發育且密集，走向東西向為主。東部沙布格次一帶斷裂一北東和北西向為主，分布稀疏。褶皺構造不甚發育。

2. 砂鉑礦及其分布特征

⑴ 含礦層

礦區內中、新生界均含砂鉑、金。

上白堊統地層分布范圍較大，棕紅色砂礫巖、礫巖、粘土巖夾砂巖中見砂鉑、砂金礦化，但品位低。砂鉑品位一般1~5mg/t，最高42mg/t，見礦率2~10%；砂金見礦率·62.3%，有工業礦層分布，底部礫巖層含礦更佳。

第四系見四個含礦層位，分別為下更新統礫巖，見礦率低；中上更新統灰黃色松散-微固結砂礫層，厚0.5—1m（主要含礦層），見礦率49.2~51.1%，在近基巖面處較富集，鉑品位最高可達9890.6mg/m3；全新統沖洪積（主要含礦層），見礦率50%以上，為松散狀砂礫層，厚度一般0.5—1m，品位35.75~97.6mg/m3，最高可達千余mg/m3，巖現代溝谷分布，小沖構比大和床見礦率高；殘坡積層分布廣，鉑品位變化大而無規律。

⑵ 異常區砂鉑、金含量變化比例

砂鉑、金礦點是共生的，但多數地段砂金多于砂鉑，不同的地段和含礦層二者比例明顯不同。上白堊統含礦層中砂金大于砂鉑，但在東部沙布格次地區砂鉑見礦率增高為14—39%。在第四系含礦層中，阿拉坦敖包礦區，砂金、鉑礦總體大致相等，東部砂鉑占優勢，西部砂金占優勢。在祖宗毛道、沙布格次、邁里臻敖包、托格若格等地，砂鉑多于砂金。

⑶ 砂鉑的重礦物組合及物理化學特征

異常區內與砂鉑礦半生的除自然金外，還有磁鐵礦、假象赤鐵礦、褐鐵礦、鈦鐵礦、白鈦石、金紅石、石榴石、鋯石、電氣石、榍石、獨居石等。

本區所見自然鉑多為銀白-銀灰色，鋼灰色極少，大部分呈金屬光澤。以粒狀、不規則粒狀為主，次為扁粒狀，個別為立方體和八面體晶形。粒度在0.1~0.6mm，少數達0.7~0.8mm，最大3mm。多具磁性。鉑礦的化學成分見表1。

鉑礦光譜分析結果：Pt＞10%；Fe、Cr、Os、Pd各為1~10%；Rh、Ir、Zr各為0.1~1%；Al、Ba各為0.001~0.01%。可以看出，本區鉑族元素成礦與俄、銥、鐵、銅、金礦化關系密切。

⑷ 砂鉑礦的來源

本區砂鉑礦異常分布廣泛，對其含礦母巖的確定前人曾做過較多工作，主要對象是區內變質基性巖—斜長角閃巖，其依據是該巖類分布全區，每一個鉑礦點附近均有變質角閃巖分布。經不同單位多次人工重砂大樣分析，均未發現鉑族元素礦物。

本區白堊系廣泛分布，均含砂鉑礦。第四系砂鉑礦有很大一部分可能是它們經風化剝蝕與搬運再次富集形成的。

由于鉑礦比重大，搬運距離有限，包括白堊系在內的砂鉑礦均不可能搬運很遠，所以砂鉑礦的含礦母巖或原生鉑礦就在砂鉑礦和砂鉑異常附近。那么該區除變質斜長角閃巖外，含有可能成為含礦母巖的只有渣爾泰山群阿古魯溝組黑色巖系和呈脈狀產出的超基性巖（橄欖輝石巖），但后兩者前人均未作任何研究與探索工作，使該區尋找鉑族元素元生礦的重要層位。

四、內蒙古中西部黑色巖系中尋找鉑族元素礦床的可能性

綜上所述，我區黑色巖系有如下特點：

⑴ 渣爾泰山群和白云鄂博群黑色巖系含礦特征與國內外有關黑色巖系PGE礦床特征的報道具有驚人的相似性，黑色巖系的形成環境和物質組成與結構構造基本相識。

⑵ 區內黑色巖系分布區存在砂鉑異常和砂鉑礦床，砂鉑與俄、銥、鐵、銅、金、鎳等元素關系密切，這與本區黑色巖系的含礦特征極其相似。但前人從未對本區黑色巖系進行過鉑族元素含礦性的研究。

⑶ 阿拉坦敖包一帶砂鉑重砂異常分布范圍與黑色巖系出露范圍基本吻合。

⑷ 1：20萬地球化學資料顯示該區存在銅、金、鎳綜合異常，其中鎳、金金屬量異常點多分布在黑色巖系出露區③。

近幾年來隨著鉑族元素分析技術的提高和找礦理論的新突破，黑色巖系中鉑族元素的含礦性受到了地質學家的普遍重視。所以在本區開展對黑色巖系含PGE特征的研究，并開展找礦工作，實屬當務之急，對尋找國家緊缺礦種具有重要現實意義和理論意義，對于PGE找礦理論的創新無疑具有巨大的推動作用。

本區黑色巖系分布面積廣，厚度巨大，沉積環境變化頻繁，礦化普遍，礦種豐富（Cu、Pb、Zn、Fe、REE、P、Mn、Au、S、石墨、稀有元素等），找礦潛力巨大。

五、黑色巖系泊礦床研究與找礦總體思路及找礦方法

1. 總體思路

總體思路包括追本溯源、已知礦區資料二次開發研究和區域性系統綜合研究。

首先，以鉑砂礦異常區為出發點，系統研究鉑砂礦的來源，追索尋找含礦母巖和原生鉑礦，重點研究本區侏羅系、白堊系及下更新統巖性、巖相、古水流方向及含礦性。

其次，選擇內蒙古中西部與黑色巖系有關的典型礦床（銅鉛鋅礦床、鈾—稀有稀土礦床、金礦床等），對礦床及圍巖中黑色巖系應用新技術、新方法，在礦物學、巖石學及物質組成方面進行系統研究，進行資料的二次開發。

第三，要系統總結內蒙古西部黑色巖系的分布及巖性巖相特征和成礦規律，進行金、鉑及銅多金屬礦成礦預測，選擇找礦靶區。

2. 找礦研究方法

⑴ 首先選擇有砂鉑異常又有黑色巖系分布的地段進行地面調查，系統查明含砂鉑礦地層的分布、巖性、巖相、厚度變化特征；系統進行古水流方向的測量和恢復調查，特別是中朱羅統和上白堊統含砂鉑礦層位古水流方向，以查清砂鉑礦的含礦母巖和原生礦的位置。該項調查以點上調查為主，配合剖面（線）觀察，做到點面結合。

⑵ 對黑色巖系時空分布特征進行調查和綜合研究，特別要對砂鉑礦異常區黑色巖系分布、巖性、巖相特征進行研究。野外期間以詳細剖面觀察為主，系統收集一手資料，并輔以一定的追索路線。

⑶ 系統采集黑色巖系各巖性層巖石、化學樣品，進行含礦性和成巖環境的研究。該項工作以剖面研究為主，室內統計和綜合整理。

⑷ 選擇與黑色巖系有關的主要礦床（白云鄂博稀土礦、塞烏素金礦、朱拉扎嘎金礦、霍各乞鉛鋅礦、東升廟鉛鋅礦等），研究PGE分布特征、礦物學、巖石學特征，進行資料的二次開發研究，尋找鉑金礦床。以重要礦區點和剖面調查調查為主。

⑸ 對調查和綜合研究分析出的遠景區進行物探測量和大比例尺化探掃面。

⑹ 系統收集國內外最新研究成果，特別是對白云鄂博群、渣爾泰山群中賦存礦床的研究成果，應用新的成礦理論與方法進行綜合研究與理論分析。

參考文獻：

[1] Laverov N P.Distler v v.International Platinum[M].

TheophrapusPublications，1998，173~177，194~198.

[2] 涂光熾等.與黑色巖系有關的超大型礦床[M].中國超大型礦床（I），北京：科學出版社，2000. 3~9 204~219

[3] 王輯.王保良.徐成海.梁玉左等. 內蒙古渣爾泰山群與白云鄂博群時代對比及含礦性[M].呼和浩特：內蒙古人民出版社，1989.1~171.

[4] 譚琳.朱紳玉.周盛德等. 內蒙古渣爾泰山群巖相古地理[M].北京：地質出版社，1991.1~166.

注：

①寧夏回族自治區地質局. 阿拉坦敖包幅（k-48-ⅩⅩⅩⅢ）1︰200000區域地質調查報告，1980.

②內蒙古自治區地質調查院. 巴彥諾爾公地區1:50000區域地質調查報告及說明書，2001.

③內蒙古自治區地礦局.阿拉坦敖包幅（k-48-33）1︰200000地球化學調查報告，1997.