呼伦贝尔新巴尔虎右旗印染水处理系统

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图2-46乌奴格吐山斑岩铜矿区域构造示意图Fig.2-46Regional structure sketch of Wunugetushan porphyry copper deposit

1—呼伦湖地堑；2—断裂；3—基底等深线；4—大型矿床；5—小型矿床、矿点

一、大地构造单元

乌奴格吐山斑岩铜矿床位于额尔古纳褶皱系深断裂带为界。额尔古纳褶皱系相对为隆起带，大兴安岭优地槽相对为坳陷带。该矿区位于隆坳交接带的隆起一侧（图2-46）。得尔布干深断裂为一个切割到上地幔的岩石圈断裂，对区内的地层、构造、岩浆活动和矿化作用起长期控制作用。进入中生代以来，该断裂带活动性增强，伴随区域性断陷和火山岩浆活动的同时，许多有色金属和贵金属矿床应运而生，乌奴格吐山斑岩铜矿床为其中的一例。

二、矿区地质

（一）地层

矿区分布主要地层有：

新元古界佳疙疸群：岩性为古老的片岩类；

泥盆系中统乌奴尔组：岩性为变质较深的碎屑岩、火山岩及碳酸岩；

二叠系上统老龙头组：浅变质中酸性火山岩及变质砂砾岩；

侏罗系中统南平组：岩性为陆相粗—细碎屑岩、含凝灰质成分；

侏罗系上统包括塔木兰沟组、木瑞组和上库力组，岩性为中酸性火山岩及次火山岩，共分3个喷发和溢流旋回，也是斑岩矿床和浅成热液矿床成矿的最佳阶段；

白垩系伊列克得组和大磨拐河组：岩性为陆相碎屑岩及中基性-中性-酸性钙碱系列火山岩和碱性玄武岩。

本区除中生代地层广泛发育外，古生界和前古生界只有零星出露。

（二）构造

得尔布干深断裂带是区域控岩控矿的主导因素，据地球物理资料表明，该断裂已切穿壳层达到上地幔，在地壳浅部表现为两侧内倾陡立正断层，构成地堑构造。地堑下陷深度可达3000m。得尔布干深断裂带发生于古生代内蒙古-鄂霍次克海封闭时，中生代由于太平洋板块北西向推挤而活化。在中生代这种构造动力因素带动下，造成深部岩浆房的物质分异、岩浆上侵及成矿物质迁移沉淀，导致NNE向满洲里-新巴尔虎右旗多金属成矿带的形成。

与得尔布干深断裂相配套的有一系列NW向和NWW向张性和张剪性断裂，其中哈尼沟和木哈尔北西向断裂带构成重要的成矿亚带（图2-46）。乌奴格吐山斑岩铜矿即位于哈尼沟成矿亚带上。NW向和NWW断裂带在燕山早期为压性和压剪性，到燕山中晚期才转为张性或张剪性（李伟实，1994）。这种断裂性质的转变与成矿时间是一致的。

在NW向成矿亚带中，火山-次火山构造往往控制矿体的定位。例如乌奴格吐山斑岩铜矿产于破火山构造中；哈拉胜和大坝火山热液多金属矿床产于火山穹隆构造；甲乌拉浅成热液银-多金属矿床产于火山-次火山复合构造。乌奴格吐山矿区环状火山断裂系统对于控矿容矿十分明显。

（三）侵入岩

王之田等（1988）认为乌奴格吐山斑岩铜（钼）矿床的近矿围岩为黑云母花岗岩（187Ma,K-Ar法）。成矿母岩为二长花岗斑岩（138Ma,K-Ar法）。李伟实（1994）称成矿岩体为花岗闪长斑岩（138Ma,K-Ar法）。本文认为王之田等的命名较为合理，故称成矿主要斑岩为二长花岗斑岩。

实际上，成矿岩体为同源多期喷发和浅成侵位的复式岩体，平面上呈NW向拉长的椭圆形，剖面近于陡立略向北西侧伏，出露面积大约为0.12km²，呈一岩株，分三个时期侵位：

（1）成矿早期为充填于火山通道中的流纹质角砾凝灰岩；

（2）主成矿期为沿火山管道侵位的二长花岗斑岩；

（3）成矿期后为侵入英安角砾岩。此外，还有花岗斑岩、石英斑岩及闪长玢岩等脉岩充填于四周环状裂隙中。

黑云母花岗岩为成矿的主要围岩，灰色略带粉红色。其矿物组成为：石英大于30%，条纹长石和正长石约占30%，钠长石为15%，黑云母占5%～15%。

二长花岗斑岩为灰白色，岩体上部以细粒或霏细结构为主，少斑晶，多晶屑；岩体下部斑晶明显增多，中细粒，基质为显微晶粒结构。斑晶以斜长石为主，其次为石英和黑云母，斑晶占43%～50%，基质为石英、钾长石和斜长石。暗色矿物含量少于6%。

二长花岗斑岩的SiO₂含量平均为70.5%,K₂O+Na₂O为8.27%,w（K₂O）/w（Na₂O）为0.83。其复式杂岩体组合指数δ为1～2.9，碱度AR为2.4～3.8，属于钙碱系列岩石。固结指数SI较低，为1.2～6.8。拉森指数LI较高，为22～31。以上数据反映乌奴格吐山复式岩体总的基性程度低，酸度较高。蚀变后SI降低，LI增大1，长英指数FL增大。斑岩分异指数DI为85～90，比我国其他几个主要斑岩铜（钼）矿床的都高（德兴68.14，多宝山78.38，玉龙79.61）。

乌奴格吐山二长花岗斑岩和黑云母花岗岩的副矿物组合为磁铁矿、磷灰石、锆石和榍石型。

黑云母花岗岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr的初始值为0.7065。二长花岗斑岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始值为0.7064。并且∑REE值低，w（∑Ce）/w（∑Y）值高，δEu值高，稀土分配模式为右倾曲线，Cu、Mo、Pb、Zn、Pt、Pd等元素丰度高。综上所述其岩源系来自上地幔与下地壳的混合源，岩浆属于同熔型。黑云母花岗岩的K-Ar法全岩年龄值为176.9～201.6Ma，一组Rb-Sr等时线年龄为198.11Ma，定为印支—燕山早期产物。二长花岗斑岩的K-Ar法全岩年龄值为164Ma，属于晚侏罗世产物。

（四）与成矿有关的火山岩

矿区共发育有三个火山亚旋回：第一亚旋回为火山沉积旋回，时代属于中侏罗世；第二亚旋回为岩浆侵入亚旋回，是黑云母花岗岩侵位的主要时期，时代属于中、晚侏罗世；第三亚旋回为得尔布干地堑火山喷发的主要时期，时代属于晚侏罗世，最上部有一部分已跨早白垩世，第三亚旋回又划分四个火山喷发阶段。

这些火山岩岩石化学特征为：大部分属于正常系列，铝过饱和，少数为碱过饱和，w（K₂O）>w（Na₂O）。每个阶段从碱钙性开始，终于钙碱性和钙性，硅质和碱质含量递增，Al₂O₃、CaO、MgO、Fe₂O₃、FeO含量偏低。在火山喷发的间隙期有斑岩侵位，为热液蚀变和矿化的主要时期。

（五）铜矿床地质

矿体：全矿区共探明33个铜矿体，13个钼矿体。北矿段矿体主要赋存在斑岩体的内接触带，受围绕斑岩体的环状断裂控制。在剖面上矿体向北西倾斜，铜矿体向下分支。南矿带矿体形态不规则，以钼为主。整个矿带呈哑铃状，中间变窄，矿带NE-SW向长3200m，宽130～780m，延伸大于550m（图2-47）。铜储量223.2万吨，品位0.46%；钼储量25.8万吨，品位0.019%；银储量175t；铼储量99t。

图2-47乌奴格吐山斑岩铜（钼）矿床地质略图Fig.2-47Geological sketch map of Wunugetushan porphyry copper（molybdenum）deposit

Q1—第四系；clm—古生代安山岩、结晶灰岩；ζiπ—次英安质角砾熔岩；γiπ—二长花岗斑岩；λiπ—次流纹质晶屑凝灰熔岩；γβ—黑云母花岗岩；αμ/δμ—安山玢岩，闪长玢岩；λπ—流纹斑岩；γπ—花岗斑岩；I-H—水云母化带；Q-S-H—石英绢云母化带；Q-Kf—石英钾长石化带；1—断层；2—环状断裂系统；3—火山管道构造，4—爆发角砾岩筒；5—地质界线；6—蚀变带界线；7—铜矿化；8—钼矿化

矿石矿物成分：主要金属矿物为黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿、斑铜矿、闪锌矿、黝铜矿、砷黝铜矿、方铅矿、磁黄铁矿和毒砂等；主要非金属矿物为石英、绢云母、钾长石和方解石等。

矿石结构构造：矿石主要为浸染状和细脉浸染状构造。

矿石化学成分：矿石中主要工业元素为Cu和Mo，伴生有益组分为Ag、Au、Re等，矿石中微量元素还有Ag、Pb、Zn、Au、Re、Co、Ni、Pt、Pd、As、Ti、Mg、Bi、Se、Sb、Sn、Te等。

矿化分带：金属矿物组分由中心向外依次为：磁黄铁矿-黄铁矿-辉钼矿→黄铁矿-辉钼矿-黄铜矿→黄铁矿-黄铜矿→黄铁矿-闪锌矿-方铅矿组合。

成矿阶段：李伟实（1994）将该矿床划分为4个成矿阶段：

（1）石英-铁硫化物阶段，主要形成石英和黄铁矿；

（2）石英-硫化物阶段，产于石英-钾长石带，主要形成石英、钾长石、黄铁矿、辉钼矿和黄铜矿，为钼矿的主要成矿阶段；

（3）石英-绢云母-硫化物阶段，主要形成石英、绢云母、黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿、方铅矿和闪锌矿等，为铜矿主成矿阶段，产于石英-绢云母化带；

（4）方解石-硫化物阶段，主要形成方解石和黄铁矿等。

（六）近矿围岩蚀变

矿床围岩蚀变分带明显，但青磐岩化带不发育。北矿带以斑岩体中心形成环带状蚀变带，从内到外可分三个带：内带——石英-钾长石化带；中带——石英-绢云母化带；外带——水云母化带。

（七）物化探综合异常

（1）矿床位于平静低磁异常区（△Z100～200nT），外围磁场强度增高且杂乱（△Z200～500nT）;

（2）自电异常在矿体上方有—100mV左右的异常；

（3）激电幅频率异常在矿体上方呈弱异常（4%）至中等强度（6%～8%）异常，背景值2%～4%；矿体上呈低阻率100～300Ωm，而围岩电阻率300～700Ωm;

（4）电阻率联合剖面在矿体上有明显的低阻正交点；

（5）在矿体上方次生晕具有Pb、Zn、Mo、As内带异常，F、Hg、S、Mn外带组合异常及Cu的中带异；

（6）矿体上方地表原生晕有Pb、Zn、Cd内带异常，As、Ag、W、Ni、Co中带异常及F、Hg、Cu、Mo、Sb、Au、Sn、Mn、Rb、Ba外带异常。矿头晕特征元素为Pb、Zn、S、Ni（Cd、Ag、As）内带异常；矿体中部晕特征元素为Ag、As（Pb、Zn）内带异常，Hg（Cu）中带异常，Mn外带异常；矿尾部晕特征元素Bi、W内带和Co、Sn、Cu、Mo中带异常；

（7）矿石元素垂向变化自上而下Ag、Pb含量呈低-高-低变化，Pb、Ag主要富集在近地表300m深之内；Cu含量从上至下增加，Cu在深部富集；Zn量呈低-高-低-高变化，有两个富集段，即650～550m标高和310m标高以下。

三、成矿条件

（一）稳定同位素

金属硫化物的硫同位素组成为接近陨石硫，为正值，δ³⁴S平均为＋2.24‰，极差小，离散度小，频率图呈塔式分布。在矿区范围内没有明显的硫同位素分馏，硫化物基本是在同位素平衡条件下生成的，硫源明显属于深部来源（上地幔），未受地壳物质污染。

矿石铅同位素组成为：²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb为18.327～18.526,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.436～15.633,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为37.997～38.421，比值波动不大。²³⁸U/²⁰⁴Pb变化为9.42292～9.26762,9个样品均属在正常铅增长曲线上及卡农三角图的小三角图形内，与火成岩的初始铅组成非常一致，表明铅源来自深部岩浆房。

石英-钾长石化带的δ¹⁸O为—119.56‰，δ¹⁸O_H2O为＋6.28‰；石英绢云母化带的δD为—120.89‰，δ¹⁸O_H2O为＋1.31‰，表明成矿热液属于以天水为主的混合热流体。

（二）稀土元素

二长石花岗斑岩的w（∑Ce）/w（∑Y）值为4.8，δEu为1.08，无铕异常，相当于下地壳的REE特征。王之田等（1988）推测斑岩岩浆属于下地壳部分熔融并遭受上地壳混染的产物。

（三）流体包裹体及成矿物理化学条件

温度：矿物流体包裹体的温度变化范围为180～650℃；石英钾长石化带的均一温度变化范围为380～650℃，叠加有280～430℃和130～210℃两组后期蚀变温度；石英绢云母化带的均一温度为280～430℃，叠加一组130～310℃蚀变温度；水云母化带的均一温度为110～310℃。蚀变和矿化都是多期叠加的。

压力：成矿早期，体系处于相对封闭状态，压力可高达1000×10⁵Pa，例如石英-钾长石化带的压力变化范围为（200～1000）×10⁵Pa。随着构造裂隙的复杂化，体系趋于开放，例如石英-绢云母化带的压力变化范围为（200～300）×10⁵Pa，而到水云母化带的压力已降到（50～180）×10⁵Pa。

酸碱度：据

平衡反应可估算成矿流体的pH值，石英-钾长石化带（钼矿体）的pH值为5.47，呈弱酸性；石英-绢云母化带的pH值为5.3，酸度稍稍增强了；水云母化带的pH值为5.69，呈弱酸性到中性；无矿正常场的pH值为6.04，呈中性状态。总的说来，成矿流体的酸碱度变化不大，在弱酸性条件下成矿，故缺乏泥化带的发育。

氧逸度：利用矿物平衡反应可以估算成矿的fo₂。从成矿早期到成矿中晚期，fo₂值变化范围为10^-13～10^-44Pa，表现成矿流体向氧逸度降低的方向演化。

成矿流体的演化：从斑岩岩浆房分馏出来的成矿流体最早高达800～900℃，并富Cl^-、F^-、SO₂、CO₂等挥发性组分，还携带碱质K⁺、Na⁺和重金属元素。早期成矿流体与二长花岗斑岩、黑云母花岗岩和火山岩等发生交代反应，即形成黑云母化和钾长石化。这种超临界状态的成矿流体冷凝后形成高盐度流体，其含盐度w（NaCl）可达60%，均一温度达800～500℃，压力达1000×10⁵Pa，有时可见到含子晶的气相包裹体，金属硫化物以辉钼矿为主。

早期成矿流体向上向外运移，温度和压力逐渐降低，从岩浆熔融体中分馏出来的SO₂发生水解，产生H₂S和

，同时由于物理化学条件的骤变，促使金属硫化物大量析出和沉淀。首先是[Mo₂O₇]^2-、[MoO₂S₂]^2-等配合物的分解，生成辉钼矿矿体，随后生成铜硫化物矿体，此时温度为340～430℃，压力为（200～300）×10⁵Pa，含盐度w（NaCl）可达42%～68%。此阶段有部分钾长石分解成绢云母，即石英-绢云母化叠加于石英-钾长石化之上。

图2-48乌奴格吐山斑岩铜（钼）矿床成矿模式Fig.2-48Metallogenic model of Wunugetushan porphyry copper（molybdenum）deposit

1—花岗斑岩；2—黑云母花岗岩；3—熔岩；4—凝灰岩；5—火山角砾岩；6—火山颈相；7—铜钼矿化；8—石英钾长石化带；9—石英绢云母化带；10—水云母化带；11—蚀变界线；12—断裂；13—矿液流向；14—火山管道界线；15—次火山岩体界线；16—侵入角砾岩筒界线；17—矿化界线

成矿体系进一步开放，循环天水大量的参与，在大量酸性介质（Cl^-、F^-等）的影响下，钾长石、斜长石和黑云母分解为绢云母和水云母，形成石英-绢云母化带和水云母化带，同时[CuCl₃]^-、Cu[S₂O₃]^3-、Cu S₂O₃等络合物分解，生成大量黄铜矿，形成主要铜矿体。此时的温度为240～340℃，压力大于200×10⁵Pa，含盐度可达w（NaCl）12%～50%。

成矿流体演化的晚期，对流循环的天水大量加入，其温度、压力和含盐度大大降低，硅酸岩矿物进一步水解，最终生成水云母化带，在矿体边缘及外围生成铅锌硫化物，如方铅矿和闪锌矿，此时的温度为180～310℃，压力为（50～180）×10⁵Pa。

（四）成矿模式

乌奴格吐山斑岩铜（钼）矿床的成矿模式可概括如图2-48所示。

印支—燕山早期，受太平洋板块向西推挤的影响，得尔布干深断裂带复活，黑云母花岗岩侵位，带来钼等成矿元素的富集。

燕山晚期受与得尔布干深断裂带相匹配的NW向拉张断裂的影响，形成许多中心式火山喷发机构，二长花岗斑岩沿火山管道相侵位，带来Cu、Mo、Pb、Ag等成矿元素的富集。乌奴格吐山斑岩铜（钼）矿床的形成是其中的一例。

由于本区多期次的构造岩浆活动，引发了深源岩浆水与下渗的天水对流循环，这种混合热流体由于既富挥发分又富碱质，同时对围岩具有强烈的萃取和交代反应能力，从而导致围绕斑岩体形成环带状蚀变分带和矿化分带。蚀变分带表现为石英-钾长石化带→石英-绢云母化带→水云母化带；矿化分带表现为Mo→Mo-Cu→Cu→Cu-Pb-Zn带。

由上述矿床地质特征表明，乌奴格吐山为较典型的斑岩铜（钼）矿床。