内蒙古中西部地区黑色岩系铂族元素(PEG)成矿条件及找矿思路

摘要:内蒙古中西部地区白云鄂博群尖山组、比鲁特组和渣尔泰山群阿古鲁沟组属典型的黑色岩系,分布广、面积大,且在其分布区发现了铂族元素重力异常,其含矿性和沉积环境与国内外同类岩系对比颇为相似,具有很妤的找矿潜力。所以,在本区开展铂族元素找矿和成矿规律研究具有重要的现实意义和理论意义。

关键词:内蒙古 黑色岩系 铂族元素

1． 黑色岩系铂矿床及国内外研究现状

黑色岩系指含有机碳(C有机≥1%)及硫化物(铁硫化物为主)的暗灰―黑色的硅质岩、碳酸盐岩、泥质岩(含层凝灰岩)及其相应的变质岩石组合的总称。黑色岩系一般来说相对贫PGE,但如果被后期的地质作用影响,PGE含量会显著提高,甚至富集成矿[可达(几十～几百)× 106]。其矿石特征是PGE无规则分布,含PGE矿物(硫化物、含金的金属互生物、金属有机化合物),粒度极其微小（几微米～纳米级)。含矿岩石的厚度变化较大,从几十厘米至几十米。含PGE黑色岩系的形成及成矿年代一般为元古代―古生代。

1.1 国外研究现状

国外对与黑色岩系有关的PGE矿体的研究始于上个世纪8O年代。代表性矿体主要分布在俄罗斯下西里西亚、外贝加尔北东、加拿大育空和美国中西部[1]等地区。

Guskaya等对俄罗斯相邻独联体地区进行了专项研究,在波罗的地区(加利宁格勒)、东西伯利亚地区(sette-Daban)、外贝加尔北东地区(Baikal-Patoma)、卡累里阿地区(奥涅加湖地槽)及其他地区都发现了含PGE的黑色页岩系,并且发现含PGE的黑色页岩具有不同的成矿专属性。已经确认了几种PGE矿床类型,每一种矿床类型伴生的金属元素具有不同的共生组合特征,矿石成分复杂,多数情况下伴有碱质-云母交代作用形成时代也不尽相同:铜矿床为古生代(Pz2);金矿床为晚里菲期(lateriphea)早古生代(R3-Pz1);多金属矿床中里菲期(R2);硫化物矿床为早一中里菲期(R1-R2);铀矿体形成于早里菲期(R1)。研究表明:含铂族元素黑色页岩系形成于地质环境变化的条件下,有机碳含量高。最有利的矿床形成环境是大陆边缘海盆,在深断裂和裂谷构造附近有利于PGE的富集。大多数矿床沿西伯利亚和俄罗斯地台边缘集中分布。

地处外贝加尔北东部西伯利亚板块南缘的干谷(Sukhoylon)铂一金矿床是1988年以来发现的超大型矿床之一,为典型的黑色岩系型层控矿床,有机碳平均含量0.7%。其中PGE的发现是对矿床进行资料二次开发研究时,在深人细致地进行矿物学和岩石学研究的基础上发现的,从而极大地提高了该矿床的知名度。

1.2 国内研究现状

国内对与黑色岩系有关的矿床研究在很早就已开始,但对与其有关的PGE矿床的研究则刚刚起步,而且主要集中在南方。涂光炽等[2]对中国南方60 多个与黑色岩系有关的矿床研究后认为:有Sn、Au、Cu、Pb、zn、Sb、Cd、V、Mn、Ce、PGE等25种以上的有用元素和组分聚集成矿与黑色岩系有关。已发现的与黑色岩系有关的超大型矿床主要有:桂西北大厂铜坑―长坡锡多金属矿床、湘中锡矿山超大型矿床、临沧帮买超大型锗矿床等。形成与黑色岩系有关的超大型矿床的主要条件是:大陆边缘和持续拉张构造活动环境,以及由拉张断裂控制的裂陷槽;成矿物质多元性,成矿物质输送、供应的多期性和持续性以及成矿物质的继承性;低纬度的古气候和古大洋环境;生物作用和微生物作用;改造作用、变质作用多样性。成矿时代为中晚元古代-早古生代。

2． 渣尔泰山群、白云鄂博群黑色岩系分布特征及含矿性

我国北方华北地台北缘增生带中发育有大量典型的黑色岩系,以著名的中元古界渣尔泰山群阿古鲁沟组和白云鄂博群尖山组、比鲁特组为代表,二者呈东西向平行带状展布,延伸达1，000余km。其沉积环境为大陆边缘裂谷系,形成时代为中晚元古代,与其有关的矿床有白云鄂博超大型铁一稀土矿床、赛乌素中型金矿床、甲生盘铅锌硫铁矿床、霍各乞多金属矿床、东升庙铅锌硫化物矿床、碳窑口多金属硫化物矿床、朱拉扎嘎大型金矿等。此外,还有铀、磷、石墨、钾、红柱石等小型矿床多处,矿点矿化点100余处。

研究结果表明[3-4］,白云鄂博群和渣尔泰山群含矿黑色岩系具有如下共同特点:

(1)具有典型的层控特征,赋矿岩层一般富含有机质(碳质含量0.5%～5%),呈暗灰色或灰黑色岩系,岩性不纯,往往是粘土质、砂质、硅质、钙质、镁质与碳质混合层。

(2)主成矿元素随位置和层位不同而变化,但普遍伴生钴、镉、铟、镓和金银。在白云鄂博地区比鲁特组下部和中部碳质砂板岩、变质砂岩中含金是克拉克值的10倍左右,著名的赛乌素金矿就产于该层位中。

(3)成岩成矿环境为大陆边缘裂谷系,发育同生断裂及海底火山活动,具热卤水活动特征,地震活动频繁。

(4)成矿元素富集地带岩石多色深、粒细、富含有机质,低价态金属元素矿物常见,如黄铁矿、黄铜矿、方铅矿晶粒及各种金属元素(亲硫、亲铁)络合物,且Sr/Ba值介于碎屑岩、碳酸盐岩之间。

(5)黑色岩系中产出的所有矿床均具层控特点,但在横向上随着沉积环境的变化含矿性亦明显不同。

(6)对东升庙层控铅锌矿矿区赋矿地层阿古鲁沟组有机碳进行分析,平均含量0.159%,但矿石中平均含量达2%～2.78%,与铜、铅、锌矿化呈正相关。

(7)主要成矿元素有:Cu、Pb、Zn、Co、Fe、S、P、K、Mn、U、Th、Au稀有、稀土元素等。

3． 研究区砂铂异常及铂矿床分布特征

内蒙古砂铂异常及砂铂矿仅分布在阿拉善盟阿拉坦敖包及其周边地区,主要异常区有托格考格、阿拉坦敖包、祖宗毛道、沙布格次、查干塔塔、迈里臻敖包、托格若格、仲嘎顺等地。其中阿拉坦敖包为一小型砂铂―金矿床,储量为铂C1+C2级共计55.7kg,金C1+C2级共计79.3kg。

3.1 异常区区域地质概况

区内出露地层主要是中上元古界渣尔泰山群阿古鲁沟组和刘洪湾黑色岩系,其次为新太古界色尔腾山岩群片麻岩、变粒岩、大理岩、片岩及不整合上的中生界上白垩统陆相碎屑岩,新生界第四系分布较广泛。岩浆岩有基性岩、超基性岩、酸性岩和脉岩等。晋宁期基性岩为含斜长角闪岩;加里东中期超基性岩为辉石橄榄岩,未见铂金;华力西晚期为流纹质次火山岩;印支期为中细粒花岗岩、花岗斑岩,前者见铜矿化。脉岩主要为石英脉,个别见有铜、锌及多金属矿化。

构造以断裂构造为主,阿拉坦敖包一带断裂构造发育且密集,走向东西为主。东部沙布格次一带断裂以北东和北西向为主,分布稀疏。褶皱构造不发育。

3.2 砂铂矿及异常分布特征

3.2.l 含矿层

矿区内中、新生界均含砂铂、金。上白垩统地层分布范围较大,棕红色砂砾岩、粘土岩夹砂岩中见砂铂、砂金矿化,但品位低。砂铂品位一般1～5mg/m3,最高42mg/m3,见矿率2%～10%;砂金见矿率62.3%,有工业矿层分布,底部砾岩层含矿更佳。

第四系见4个含矿层位,分别为下更新统砾岩,见矿率低;中上更新统灰黄色松散一微固结砂砾层,厚0.5～1m(主要含矿层),见矿率42.9%～51.1%,在近基岩面处较富集,铂品位最高可达9，890.6mg/m3;全新统冲洪积(主要含矿层)见矿率50%以上,为松散状砂砾层,厚度一般0.5～1m,品位35.75～97.6mg/m3,最高可达1，000mg/m3 ,沿现代沟谷分布,小冲沟比大河床见矿率高;残坡积层分布广,铂品位变化大而无规律。

3.2.2 异常区砂铂、金含量变化比例

砂铂、金矿点是共生的,但多数地段砂金多于砂铂,不同的地段和含矿层二者比例明显不同。上白垩统含矿层中砂金大于砂铂,但在东部沙布格次地区砂铂见矿率增高为14%～39%。在第四系含矿层中,阿拉坦敖包矿区,砂金、铂矿总体大致相等,东部砂铂占优势,西部砂金占优势。在祖宗毛道、沙布格次、迈里臻敖包、托格若格等地,砂铂多于砂金。

3.2.3 砂铂的重矿物组合及物理化学特征

异常区内与砂铂矿伴生的除自然金外,还有磁铁矿、假像赤铁矿、褐铁矿、钛铁矿、白钛石、金红石、石榴石、锆石、电气石、榍石、独居石等。

本区所见自然铂多为银色一银灰色,钢灰色极少,大部分呈金属光泽。以粒状、不规则粒状为主,次为扁粒状,个别具立方体和八面体之晶体。粒度在0.1～0.6mm,少数达0.7～0.8mm,最大3mm。多具有磁性。铂矿的化学成分见表1。

铂矿光谱分析结果:Pt>10%;Fe、Cr、Os、Pd各为1%～10%;Rh、Ir、Zr为0.1%～1%;Al、Ba各为0.001%～0.01%。可以看出,本区铂族元素成矿与锇、铱、铁、铜、金矿化关系较密切。

3.2.4 砂铂矿的来源

本区砂铂矿异常分布广泛,对其含矿母岩的确定前人曾做过较多工作,主要对象是区内变质基性岩一斜长角闪岩,其依据是,每一个铂矿点附近均有斜长角闪岩分布。经不同单位多次人工重砂大样分析,均未发现铂族元素矿物。

本区白垩系广泛分布,均含砂铂矿。第四系砂铂矿有很大一部分可能是它们经风化剥蚀与搬运再次富集形成的。

由于铂矿密度大,搬运距离有限,包括白垩系在内的砂铂矿均不可能搬运很远,所以砂铂矿的含矿母岩或原生铂矿就在砂铂矿和砂铂异常附近。那么该区除斜长角闪岩外,还有可能成为含矿母岩的只有渣尔泰山群阿古鲁沟组黑色岩系和呈脉状产出的超基性岩(橄榄辉石岩等),但后两者前人均未做任何研究与探索工作,是该区寻找铂族元素原生矿的重要层位。

4． 内蒙古中西部黑色岩系中寻找铂族元素矿床的可能性

内蒙古中西部黑色岩系有如下特点:

(1)渣尔泰山群和白云鄂博群黑色岩系含矿特征与国外有关黑色岩系PGE矿床特征具有相似性,黑色岩系的形成环境和物质组成与结构构成基本相似。

(2)区内黑色岩系分布区存在砂铂矿床,铂矿与锇、铱、铜、金、铁、镍等元素关系密切,这与本区黑色岩系的含矿特征极其相似。但前人未对本区黑色岩系进行过铂族元素含矿性的研究。

(3)阿拉坦敖包一带砂铂重砂异常分布范围与黑色岩系出露范围基本吻合。

(4)1/20万地球化学资料显示该区存在铜、金、镍综合异常,其中镍、金金属异常点多分布在黑色岩系出露区。

近几年来随着铂族元素分析技术的提高和找矿理论的新突破,黑色岩系中铂族元素的含矿性受到了地质学家的普遍重视。所以在本区开展对黑色岩系含PGE特征的研究,并开展找矿工作,实属当务之急,对寻找国家紧缺矿种具有巨大的推动作用。

本区黑色岩系分布面积广,厚度巨大,沉积环境变化频繁,矿化普遍,矿种丰富(Cu、Pb、Zn、Fe、REE、P、Mn、Au、S、石墨、稀有元素等),找矿潜力巨大。

5． 黑色岩系铂矿床研究与找矿总体思路及找矿方法

5.1 总体思路

(1)以砂铂矿异常区为出发点,系统研究砂铂矿的来源,追索寻找含矿母岩和原生铂矿,重点研究本区侏罗系、白垩系及下更新统岩性、岩相、古水流方向及含矿性。

(2)选择内蒙古中西部与黑色岩系有关的典型矿床(铜铅矿床、铀一稀有稀土矿床、金矿床等),对矿床及围岩中黑色岩系应用新技术、新方法,在矿物学、岩石学及物质组成方面进行系统研究,进行资料的二次开发。

(3)系统总结内蒙古中西部黑色岩系的分布及岩性岩相特征和成矿规律,进行金、铂及铜多金属成矿预测,选择找矿靶区。

5.2 找矿方法

(1)首先选择有砂铂异常又有黑色岩系分布的地段进行地面调查,系统查明含砂铂矿地层的分布、岩性、岩相、厚度变化特征;系统进行古水流方向的测量和恢复调查,特别是中侏罗统和上白垩统含砂铂矿层位古水流方向,以查清砂铂矿的含矿母岩和原生矿的位置。

(2)对黑色岩系时空分布特征进行调查和综合研究,特别要对砂铂矿异常区黑色岩系分布、岩性、岩相特征进行研究。野外期间以详细剖面观察为主,系统收集一手资料,并辅以一定的追索路线。

(3)系统采集黑色岩系各岩性层岩石、化学样品,进行含矿性和成岩环境的研究。该项工作以剖面研究为主,室内统计和综合整理。

(4)选择与黑色岩系有关的主要矿床(白云鄂博稀土矿、朱拉扎嘎金矿、赛乌素金矿、东升庙铅锌矿、霍各乞铅锌矿等)研究PGE分布特征、矿物学、岩石学特征,进行资料的二次开发研究,寻找金铂矿床。以重点矿区点和重要剖面调查为主。

(5)对调查和综合研究分析选出的远景区进行物探测量和大比例尺化探扫描。

(6)系统收集国内外最新研究成果,特别是对白云鄂博群、渣尔泰山群中赋存矿床的研究成果,应用新的成矿理论与方法进行综合研究与理论分析。

参考文献：

[1] LaverovN P,DIsucr v v,Intemational platinum.Thero-phrapusPublications,1998:I73^177,194-198.

[2] 涂光炽,等.与黑色岩系有关的超大型矿床。中国超大型矿床(I) 北京:科学出版社,2003:3-9,⒛4―219.

[3] 王辑,王保良,徐成海,等 内蒙古渣尔泰山群与白云鄂博群时代对比及含矿性.呼和浩特:内蒙古人民出版社,1989:1-171.

[4] 谭林,朱绅玉,周盛德,等 内蒙古渣尔泰山群岩相古地理.北京:地质出版社,1991:1-166.