內蒙古烏拉特中旗索倫山地區鉻鐵礦礦床成因初探

趙春榮 劉 偉 李鋼柱 董明明 劉智杰 王丕軍

1.武警黃金第一總隊 哈爾濱 150086

2.武警黃金第二支隊 呼和浩特 010010

索倫山地區位于內蒙古自治區中西部，北與蒙古接壤，隸屬于烏拉特中旗，距縣城130km。地處內蒙古中部重要的鉻鐵礦成礦帶上，也是鉻、鐵、銅、金等多金屬成礦的有利地段。二十世紀五六、十年代，內蒙古地質局等相關單位進行過簡單普查勘查工作，但缺乏系統工作和深入研究。由于該區所處位置偏遠，工作條件較差，因此該地區礦床的基礎地質研究程度較低，同時找礦勘查工作也存在諸多問題。

近年來，隨著西部大開發戰略部署的深入實施，該地區的礦產勘查和開發投資力度不斷加大，2013年根據中國地質調查局部署開展索倫山地區1∶5萬區域地質礦產調查工作，以及進行了一系列系統的物化探測量和地表工程揭露工作，綜合研究認為該地區具有良好的鉻鐵礦成礦前景。本文將通過對索倫山鉻鐵礦分布規律、礦床地質特征、控礦因素、探討礦床成因、總結找礦標志，為今后進一步找礦指明方向。

1.礦區地質特征

1.1 超基性巖體

索倫山地區地處內蒙古自治區中西部與蒙古國接壤的邊境地帶，位于華北板塊與西伯利亞板塊拼接部位的天山——興蒙造山帶東段[1-3]。索倫山蛇綠巖位于索倫山地區北部中蒙邊境線附近，西起索倫敖包西哈布塔蓋地區，東到烏珠爾少布特地區，北側進入蒙古國境內，東與滿都拉蛇綠巖相連，區內南北最寬達4km，東西延伸超過70km，呈近東西向或北東東向展布，在區域上構成顯著的構造混雜帶（圖1、2）。研究區的鉻鐵礦床均產于索倫山蛇綠巖超基性巖中。索倫山蛇綠巖組成以超基性巖為主，有索倫山、阿不蓋和烏珠爾少布特等較大巖塊，巖性主要由純橄欖巖、輝石橄欖巖、橄欖輝石巖等組成（圖1、2）。結合野外地質調查研究，將索倫山的超基性巖體進行解體劃分不同的巖相帶，一般分異較好的，鉻鐵礦床規模大、品位高。索倫——阿布蓋巖體具有對稱分異的特點，由中心向邊緣依次為純橄巖、斜方輝橄巖、二輝橄欖巖三個巖相帶（圖1、2），烏珠爾少布特巖體具較典型的垂直分布特征，由南向北分為純橄欖巖——斜方輝石橄欖巖、帶狀純橄欖巖——斜方輝石橄欖巖雜巖帶和純橄欖巖巖相帶（圖2）。

圖1 索倫地區地質圖略

純橄欖巖相：約占巖體總面積的80%，主要為純橄欖巖，巖石蝕變較嚴重，新鮮面為暗綠色、黑綠色，主要由蛇紋石（70%）和橄欖石殘晶（20%～30%）組成，局部含有少量輝石（小于5%）。其中混雜有大小不等分布不均的方輝橄欖巖與純橄欖巖交互產出，呈漸變過渡，主要根據巖體的輝石含量的多少來判斷區分。

方輝橄欖巖：約占巖體總面積的15%，巖石呈暗綠色、墨綠，巖性主要以方輝橄欖巖為主，主要由橄欖石（＞75%）和斜方輝石（5%～25%）組成，橄欖石均已蛇紋石化。

二輝橄欖巖巖相：約占巖體總面積的5%，巖石呈綠黑色，似板狀結構，巖性主要以二輝橄欖巖為主，由橄欖石（＞70%），斜方輝石和單斜輝石（5%～30%）組成，橄欖石均已蛇紋石化。

圖2 阿不蓋地區和烏珠爾少布特地區地質略圖

70年代末開展的1∶20萬（內蒙古地質局第一區域地質調查隊.1980.1∶20萬索倫幅等4幅區域地質調查報告.內部資料）區域地質調查，認為區內超基性巖是侵入上石炭統本巴圖組，將其劃為華力西中期和晚期侵入巖，在東鄰圖滿都拉幅1∶25萬（內蒙古自治區地質調查院.2004.1∶25萬滿都拉幅區域地質調查報告.內部資料）地質調查中，對橄欖輝長巖進行了同位素測年，將其時代劃歸為早泥盆世。陶繼雄等（2004）認為索倫山蛇綠混雜巖形成于433Ma之前[4]。項目組獲得索倫山蛇綠巖中輝長巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡280Ma（另文發表），王惠等（2005）在索倫山蛇綠構造混雜巖帶發現了二疊紀放射蟲化石[5]，結合區域地質和最新研究成果，初步認為索倫山蛇綠巖的主體形成年齡為早二疊世。

1.2 地層與構造

礦區內與巖體接觸的地層為石炭統本巴圖組和白堊系二連組，與本巴圖巖組呈斷層接觸，斷層近EW向——NNE向，部分巖塊呈“飛來峰”形式推覆于本巴圖巖組之上，被白堊紀二連組不整合覆蓋。

2.礦床地質特征

在索倫山地區，查明的鉻鐵礦床11處，礦點11處，礦化點6處，均產于超基性巖體內部，產出眾多規模大小不等的鉻鐵礦礦床和礦點，同時與超基性巖體分布有關。礦體均具有成帶分布、分段集中的特點。目前，已有4個較大規模的開采的礦床，大部分地區研究程度和勘探程度還僅僅處于勘探開發的初期階段，較好的找礦前景。

2.1 含礦性特征及賦存層位

索倫山、阿布蓋巖體中純橄欖巖——方輝橄欖巖巖相帶含礦性較好，烏珠爾少布特巖塊中純橄欖巖巖相帶中的礦床規模較大。礦體賦存于索倫山蛇綠巖中純橄欖巖和純橄欖巖——方輝橄欖巖中，礦體頂底板圍巖均為純橄欖巖或斜方輝橄巖中，其與礦體界線不明顯，以化學分析樣品來控制礦體的邊界。礦體產狀受異離體產狀控制，隨著異離體的變化而變化。一般礦體產狀較陡，約60°～70°，傾向不定。

2.2 礦體形態

礦體為似脈狀、長條狀、透鏡狀、扁豆狀斷續分布在巖體中部。脈狀礦體窄而長，厚度一般都不大，礦體較穩定，延伸性較好；脈狀礦體有時局部膨脹，而使寬度變大。在厚大的純橄欖巖異離體中往往有幾條平行的脈狀礦體。透鏡狀礦體在厚大的純橄欖巖巖相帶中，由幾個不連續的透鏡狀礦體組成一個礦床，礦床的形狀復雜，厚度變化很大。礦體與圍巖為漸變過渡接觸關系，以就地結晶分異作用為主，應屬巖漿就地分異形成的同生礦床。

2.3 礦石結構、構造

礦石結構為半自形——他形晶結構、半自形——自形晶中——細粒結構、交代結構、填隙結構。礦石構造有條帶狀、網環狀、稀疏浸染狀及稠密浸染狀構造等。礦石主要礦物為鉻尖晶石，脈石礦物為橄欖石、輝石、蛇紋石等。在礦石中還發現少量磁鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦、方鉛礦等金屬礦物。

3.礦床成因初探

鉻鐵礦礦床為典型巖漿礦床，可分為層型（產于層狀超鎂鐵質——鎂鐵質侵入體）和蛇綠巖型（產于蛇綠巖中的以豆莢狀鉻鐵礦為特征）兩類，而產出這兩種鉻鐵礦床的純橄巖的成因卻存在差別[6]。層型鉻鐵礦床（如Bushveld和Stillwater）的形成被認為與大規模的熔體混合有關，即高溫富鎂鐵質初始熔體與相對富鋁富硅的低溫殘留熔體（即經過初始橄欖石和尖晶石共同結晶后的熔體）混合會導致鉻尖晶石的持續結晶沉淀，并在重力分異等有利條件下堆晶成礦[7]。礦體呈多層狀，礦石均以不同稠密度的浸染狀為特征，礦體與圍巖界線明顯。蛇綠巖型鉻鐵礦床產于蛇綠巖套殼幔邊界（即巖石學莫霍面）附近的地幔橄欖巖中，礦體多呈條帶狀、扁豆狀、似層狀和不規則透鏡狀，礦體長軸方向平行、似平行或局部穿插圍巖（純橄巖或方輝橄欖巖）面理[8]，礦體與圍巖界線呈漸變過渡或迅速過渡關系。大量的研究表明地幔橄欖巖部分熔融產生的熔體在遷移過程中會與周圍的橄欖巖發生熔——巖反應，蛇綠巖型鉻鐵礦與這些經歷熔——巖反應后更加虧損的方輝橄欖巖，尤其是純橄巖緊密共生[9-14]。索倫山地區鉻鐵礦床產出于蛇綠巖中純橄欖巖和方輝橄欖巖中，礦體形態為似脈狀、長條狀、透鏡狀、扁豆狀，具有蛇綠巖型鉻鐵礦床的典型特征。目前，熔——巖反應可以很好地被用來解釋蛇綠巖型鉻鐵礦的成因，所以索倫山地區的鉻鐵礦成因可能與熔-巖反應有關。

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