内蒙古镶黄旗—正镶白旗一带地球物理与地球化学简析

内蒙古镶黄旗—正镶白旗一带地球物理与地球化学简析

巴图

内蒙古有色地质矿业（集团）地博矿业有限责任公司，内蒙古自治区呼和浩特市  010010

摘要：本文主要以地区成矿元素的土壤地球化学异常特征，结合地球物理特征相关技术，与出露晚侏罗世到早白垩世中酸性岩浆岩，包括中晚三叠世黑云母二长花岗岩、晚侏罗世花岗斑岩和花岗闪长岩，白垩世黑云母二长花岗岩、正长花岗岩、花岗斑岩、钠长石花岗岩进行探讨，对花岗岩体进行系统岩石地球化学研究。

关键词：晚侏罗世；早白垩世；地球物理特征；地球化学特征；

0引言

综合研究整理1∶20万区调成果、1∶5万区调成果、1∶5万矿调成果、遥感、航磁、相关文献等的基础上，通过开展路线地质调查及样品采集测试等工作，基本厘清了区内地层，确定了与铌钽钨锡等成矿有关的岩体时代、时空分布特征，建立了研究区内侵入岩序列，归并整理了研究区构造；收集了研究区1:20万化探原始数据，采用C-A分形和混合筛分方法对1:20万土壤化探铌（钽）钨等稀有金属成矿有关的地球化学元素分布规律进行分析和找矿预测，并对研究区内镶黄旗加不斯铌钽矿床、镶黄旗那仁乌拉钨铋银大型矿床、正镶白旗都比银（铌钽）三处稀有金属矿床进行了研究。

1地质背景

区大地构造位置位于一级构造单元天山-兴蒙造山系与华北陆块区的衔接部位，除西南角属于华北陆块外，绝大部分属于天山-兴蒙造山系中的温都尔庙俯冲增生杂岩带。前中生代地层属于华北地层大区，内蒙古草原地层区，出露最古老的地层是早元古代宝音图群（Pt1by），古生界地层包括二叠系下统三面井组（P1sm）、上统额里图组（P2e）。晚古生代随着古亚洲洋的闭合，研究区在中生代进入了滨西太平洋构造域。中新生界代地层属于大兴安岭-燕山地层分区，乌兰浩特-赤峰地层小区，出露的地层有上侏罗统满克头鄂博组（J3mk）、玛尼图组（J3mn）、下白垩统白音高老组（K1b）、大磨拐河组（K1d）、新近系宝格达乌拉组（N2b）及第四系不同成因类型的砂土、砾石。研究区内内地层、岩石多呈北东向展布，次北北西向，断裂构造以北东（包括北东东向）向为主，次为北西向及北北东向或南北向。在较古老地层中发育不同程度、不同样式的褶皱构造。

2岩石地质特征

该矿区出露的地层较为简单，仅见新近系上新统宝格达乌拉组红色粘土及第四系风成细砂土，未见有其它地层出露地表。新近系上新统宝格达乌拉组（N2b）：仅分布于矿区西部地势低洼剥蚀冲沟内，岩性为砖红色粘土，内含少量钙质结核，上部有细砂土层和腐殖土，其上有少量植被，厚度5～15m。新生界第四系全新统:大面积分布在矿区相对低洼处，主要为风成细砂土，厚度3～5m。区域上巴龙查布诺尔背斜轴部，沿褶皱轴向被大面积花岗岩所侵位，使得褶皱构造相当隐蔽，断裂构造的形迹亦不十分明显。部分节理被石英脉充填，局部含钨，含钨矿石英脉主要呈北东向缓倾状和北西向陡倾状。似伟晶岩壳还发育条纹岩和钾化带，条纹岩由呈条带状分布的天河石、石英和钠长石组成，含有较高的Ta、Nb、Li、Rb。锂云母钠长花岗岩局部热液活动强烈，高岭土化呈土状。局部钠长石化强烈，基本不含其他矿物，呈致密的钠长石岩。整体上锂云母钠长花岗岩的Ta、Nb、Li、Rb和F含量均较高，比围岩高2～3个数量级。利用流体包裹体和各类同位素测试分析来研究其主要特征。根据典型矿床的流体包裹体的研究，研究区稀有金属矿的流体包裹体主要包括气液两相和含CO2包裹体等，研究区稀有金属矿成矿流体包裹体的均一温度集中在在200～350℃，盐度介于6～11wt%NaCleq之间，成矿流体整体上属于中高温的、中低盐度的NaCl-H2O-CO2体系。那仁乌拉钨多金属矿床含钨石英脉的H-O同位素测试结果投图显示矿床成矿流体可能以岩浆水为主，有少量大气降水的混入；对黄铁矿的δ34S测试分析显示其硫源相对单一，均一程度较高，可能来自花岗岩内。

3地球物理特征

通过Landsat8陆地卫星所携带传感器在可见光波段和近红外波段皆设置有相应通道，能探测含铁离子矿物波谱特征。研究区含铁离子矿物主要有褐铁矿、赤铁矿和黄铁矿等。在粘土矿物的众多组成成分中，羟基（OH-）扮演了十分重要的角色，其能显著影响粘土矿物的光谱特征。并且，羟基光谱特征会因水的存在而显现，故在众多自然界地物光谱中，羟基基团所含信息较之其它基团更为丰富。发现研究区的构造方向主要为北东向、北西向和近东西向，研究区中部主要分布北东向和北西向断裂构造，在研究区南部还发育近东西向断裂，此外还在明安图、翁贡和加不斯北地区解译出三个环形构造。

区域内具有磁性的矿石主要为含铁石英岩（磁铁石英岩），矿石磁性差异较大，磁化率均值在（n×101～n×104）×10-5SI，最大可达200000×10-5SI，且普遍具有较强的剩磁，均值在（2000～4000）×10-3A/m。二叠系、侏罗系及白垩系内的凝灰岩、安山质凝灰岩、安山岩、安山玢岩和玄武岩等火山岩有强磁性，磁化率均值（n×10

1～n×103）×10-5SI，一般剩磁较强，大者达4000×10-3A/m。这些地层一般能引起高强度的磁异常，同时异常梯度陡且个别异常形态规则。二叠系的砂岩、泥岩、灰岩等沉积岩具有弱磁性，磁化率均值在（n×102～n×103）×10-5SI，区别于中生界侏罗系、白垩系相同岩性的磁性特征。不同时代和岩性的侵入岩磁性差异较大。磁性最强的是超基性岩，磁化率均值在（27～4070）×10-5SI，最大者达13500×10-5SI，因而区域内超基性岩对应的磁异常强度大，且具有梯度陡、形态规则的特点，在区域内具有较为明显的区分特征；基性岩中的辉绿岩、辉长岩磁性均不强，均值在（n×101～n×102）×10-5SI，基性岩在区域内出露很少，而且不能引起明显的磁异常；中性侵入岩如闪长岩、花岗闪长岩、石英闪长岩、闪长玢岩等岩性普遍磁性强，磁化率变化范围大，均值在（7～4600）×10-5SI，一般能够引起中等强度的磁异常，局部区域可引起强异常；花岗岩类普遍无磁性或磁性低，磁化率均值（3～782）×10-5SI，对应的磁场一般为起伏波动较小的弱异常区，其中黑云母花岗岩磁性相对较高，磁化率极大值能达到1750×10-5SI，能引起数百纳特的磁异常；花岗斑岩类普遍也无磁性或弱磁，磁化率均值（36～50）×10-5SI，对应的磁场一般为起伏波动较小的弱异常区。

根据1:10万航空伽玛能谱数据，研究区基岩出露区的航空放射性场以背景场、偏高场和高值场为主要特征，北部沙地地区属于背景场，研究区整体上位于锡林浩特地区的南部航放高能普场区，航空放射性总量介于6.40～38.60 Ur。基岩出露区航空伽玛能谱区域场特征表现为高场区，异常走向呈北东向，可能与北东向展布的燕山期花岗岩关系密切，主要集中在中生代花岗岩类及酸性火山岩出露区。因此推测航放异常主要由上述岩性引起。

4地球化学特征

研究区内矿产成矿条件优越，近年来相继发现了以钨矿和铌（钽）矿为主的大中型矿床。本次研究工作利用C-A分形和混合筛分方法对1:20万土壤化探土壤样品数据中与铌（钽）钨等稀有金属成矿有关的地球化学元素分布规律进行分析和找矿预测，主要元素包括W、Sn、Nb、Mo、Bi、Cu、Pb、Zn、Ag、Au、As、Hg、Sb、Cr和Ni等15个元素。本次研究结合目前区内发现的主要稀有金属矿床，将W和Nb作为主成矿元素，为进一步揭示W和Nb与其他元素之间的密切关系，明确化探找矿元素组合，对化探数据中的各元素进行了相关性分析，计算了各元素之间的相关系数，可以发现W与Bi、Cu相关系数均大于0.5，而Nb与Cu的相关系数也大于0.5。在数据进行R型聚类分析时，分析结果显示出W、Nb、Cu和Bi为一组（如下图）。

图1  R型聚类分析图

通过成矿过程是一种复杂地质系统过程，涉及到成矿元素不均匀性、成矿过程的奇异性和空间聚散性等特征。自相似性是各种地质过程和地质事件所产生的地质特征和模式的本质属性之一，而分形/多重分形理论是研究系统自相似性的有力工具，为定量模拟与识别复杂成矿异常提供了可能。C-A分形模型（即浓度-面积）对地球化学元素浓度值的非线性描述和异常划分有着重要作用。该方法是利用地学现象的广义自相似性对地球化学数据空间模式进行定量处理，可以对不同深度地质体引起的各向异性的异常进行分离，也能对一般地质过程引起的各向异性的异常进行分离，分离由于矿化作用引起的局部地球化学异常与区域背景。化探通常会在多个地质过程的作用下表现为混合分布，因此混合分布的识别和筛分对于解释受多个地球化学过程影响的化探数据具有重要意义。本次研究区内有关的稀有金属成矿作用可能就存在多阶段成矿作用，包括早期岩浆-热液过渡期的铌（钽）锂铷矿矿化阶段、热液期钨铋矿化阶段和热液期硫化物成矿阶段等。而根据数据定量分析和统计结果对与稀有金属成矿有关的化探元素的分形组合异常和混合筛分组合异常进行综合分析，并结合已知的矿床（点）的地层、构造和岩体等地质信息，综合对比上述信息后选择找矿预测区。多重分形组合异常与目前发现的稀有金属矿床或矿点吻合程度不高。混合筛分组合异常分布面积要比多重分形大很多，与现有的稀有矿床或矿点重合度较高；

5结论

对工作区早二叠—晚二叠世、晚侏罗—早白垩世岩浆演化特征及花岗岩体与成矿关系的研究，大地构造演化与岩浆演化和铌钽钨锡等金属成矿作用的关系研究程度不足，应进一步探讨。

参考文献

[1]全国地质矿产标准化技术委员会.时间域激发极化法技术规定〔s〕．北京：中国地质出版社，1993

[2]程志平 ．电法勘探教程〔M〕．北京：冶金工业出版社，2007：

[3]朱光喜.音频大地电磁在铁路隧道工程勘察中的应用[J].工程地球物理学报,2009（3）：295-298

[4]何继善.可控音频大地电磁法[M].长沙：中南工业大学出版社,1990.

[5]PHOENIX  GEOPHYSICS. V5 System  2000MTU/MTU-A  User Guide[R].2003

[6]安徽地质矿产局.安徽省区域地质志[M].北京：地质出版社，1987.

[7]李金铭.地电场与电法勘探[M]．地质出版社.2005年208-215.

[8]叶章,刘鸿福.高密度电阻率法在探测多层采空区中的应用[J].科技情报开发与经济.2008(21)33-35.

[9]高彬颖. 瞬变电磁仪在采空区的探测中的应用[J].山东工业技术,2019(05):159-160.

[10]左仁广,汪新庆. 煤矿防治水领域的应用[J].中国矿业,2005(10):34-37.

[11]聂风军,江思宏,等..北山地区金属矿床成矿规律及找矿方向[M].北京:地质出版社. 2002

作者简介：巴图，男（1987.10-）蒙古族，土默特左旗人，大学本科，工程师，主要从事矿产地球物理及地球化学勘察方面工作。