关于鄂尔多斯盆地伊克乌素地区铜矿成矿前景的分析

关于鄂尔多斯盆地伊克乌素地区铜矿成矿前景的分析

赵永辉 杨光 左海洋

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

摘要：本文通过对鄂尔多斯盆地伊克乌素地区的两个重要层位；中侏罗统和下白垩统铜成矿的地质条件进行分析，认为在该地区这两个目的层均具有良好的成矿前景，并对氧化带的类型和发育方向提出了看法。

关键词：伊克乌素,中侏罗统,下白垩统,成矿条件

1区域地质背景

1.1盆地构造格架

鄂尔多斯盆地所处的大地构造位置位于华北地台的西部，是中生代发育起来的大型内陆拗陷盆地，其周边活动性强，褶皱、断裂形迹密集，岩浆活动较发育；而盆内则较稳定，以隆起、坳陷、宽缓褶皱为主要形式。

鄂尔多斯盆地在中生代可划分为6个次级构造单元，分别为伊盟隆起、伊陕斜坡、天环向斜、西缘逆冲带、晋西断褶带、渭北断隆带，工作区主要位于盆地北西部，以天环向斜为中心向北跨伊盟隆起西部，向东进入伊陕斜坡，向西跨西缘逆冲带，是构造运动相对活动的地质构造单元。

1.2盆地基底特征

根据该盆地结构构造特征，前中元古代变质岩系为其结晶基底，前三叠纪地层作为盆地的直接基底，盆地具有“双重”基底的结构特征。

1.3盆地沉积盖层特征

盆地沉积盖层有三叠系、侏罗系、下白垩统、第三系和第四系，各地层在横向和纵向上的发育差异较大，其中侏罗系和下白垩统是盆地的沉积主体。侏罗系在盆地西部桌子山东缘略有出露外，在工作区大部分地区埋藏较深。而下白垩统在盆地中部大部分地区分布，是盆地西部主要找矿目的层位。第三系只分布于盆地边部，而第四系以风成砂为主。

2铜成矿地质条件

2.1岩性-岩相条件

（1）中侏罗统延安组、直罗组

在盆地西北部桌子山的东麓，局部地段出露中侏罗统，钻探在乌仁都西地段揭露到延安组及直罗组，其中延安组为河湖三角洲相沉积，发育灰色泥岩、砂岩夹煤层；而直罗组主要为河流相沉积，泥-砂-泥结构发育，其中泥岩以灰色、灰绿色为主，厚度5-15m；而砂体上部以灰紫色中砂、中粗砂岩及粗砂岩为主，多见褐铁矿化的斑点，下部以灰色中砂岩、中粗砂岩、粗砂岩为主，分选中等，形状呈次棱角状，厚度20-40m。因后期抬升，直罗组、延安组在西部翘起而出露，向东倾伏，为西缘逆冲带断裂构造推复而成，呈推复体存在，其本身的找矿意义不大，但它是深部中侏罗统地层的窗口，也意味着深部中侏罗统含水层与地表含水层存在着构造联系。且具有很好的泥砂泥结构，非常有利于西部蚀源区含氧含铜水的下渗，因此，西部中侏罗统成矿的地质及水文地质条件是非常有利的，值得进一步研究探索。

（2）下白垩统志丹群

鄂尔多斯盆地北西部下白垩统志丹群由洛河组、华池-环河组、罗汉洞组、泾川组组成，其中华池-环河组在该区分布较广，且埋深适中，并发育稳定的河流相及河湖三角洲相砂体，是该区主要的找矿目的层。

华池-环河组：是下白垩统沉积最广泛的一套地层，平面上各种相带发育，其中湖相区主要呈近北北西向分布于盆地的中部，其中北西部湖区位于草井图附近，范围相对较小；中部及南东部湖区位于神乃山东-巴彦诺尔地区；面积相对较大。另外在工作区南西部的布伦庙一带也发育湖相区，并向南部延伸。沉积物源区主要来自北东部的河套古隆起及西部贺兰山，并从蚀源区到湖区之间依次发育冲洪积扇相、河流相、三角洲相，其中湖区西侧由于后期桌子山隆起的形成，冲积扇相遭到剥蚀而缺失，而整个工作区河流相及其前缘的三角洲相比较发育，为后期氧化带的发育提供良好的空间。

泾川组：沉积区在北西部，形成了北部呈东西向展布的乌加庙-喇嘛湾沉降凹陷和西部桌子山东麓呈南北向展布的铁盖苏木-大庙沉积凹陷，各凹陷的残留厚度分别为400m和200m左右。沉积相以静水湖相为主，部分地段有河湖交替相砂体发育，并形成较稳定的泥砂泥结构，但由于还原能力不足，地层仅以吸附作用富集铜，因此成矿条件较差。

2.2发育区域性层间氧化带

根据钻孔资料，并结合地球化学环境指标特征，推测出了该区华池-环河组层间氧化带前锋线。平面上氧化带前锋线在空间位置上与华池-环河组三角洲相砂体有关，且在湖区两侧均有发育，其中东侧氧化带前锋线在四十里梁-白星柴达木一带发育，并向南部进一步延伸，呈近南北向展布，前锋线规模相对较大，属大型区域性层间氧化带，氧化带从东向西发育，含氧水主要来自北东部古隆起或大气降水，氧化带宽度大于100km，埋深一般为150-300m，所形成的氧化带前锋线长度大于110km。西侧氧化带前锋线有2段，其中北侧氧化带前锋线分布于乌加庙-神乃山-新召一带，呈近南北向并向东凸出的弧形展布，发育规模相对较大，氧化带从西向东发育，其含氧水主要来自于桌子山隆起，氧化带宽30-70km，埋深200-360m；另外在布伦庙北侧发育一条近东西向层间氧化带前锋线，规模相对较小，氧化带宽度约40km，埋深一般为约300m，值得进一步探索。

2.3古气候条件

目的层沉积期的相对潮湿环境和沉积期后的干旱气候环境是水成铜矿的有利古气候环境，该区各目的层具有有利成矿的古气候条件。

（1）中侏罗世古气候由潮湿转干旱

通过钻孔资料的整理和区域地质调查可知，富县组以灰色建造为主，延安组为灰色含煤建造，都是温暖潮湿气候沉积。直罗组岩石以杂色及煤层发育明显减少为特征，气候已由潮湿向半干旱过渡。安定期岩石呈紫红、褐红色，古气候已完全变为干旱-半干旱气候。因此，延安组和直罗组沉积后的干旱-半干旱气候对延安组和直罗组层间氧化带型铜矿的形成是非常有利的。

（2）早白垩世古气候由干旱→温湿→干旱→温湿变化

下白垩统洛河组为沙漠沉积的区域原生红层；华池-环河组岩石颜色以灰色调为主，并在西部发育有大量爬行类龟和松柏纲、银杏纲、花粉，故古气候为温湿气候；罗汉洞组沉积时古气候为干旱气候；泾川组沉积时为干旱-半干旱气候。由此可见，下白垩统华池-环河组具备形成层间氧化带型铜矿有利的古气候条件。

2.4铜源条件

盆地北部和北西部出露大面积的太古代、早元古代变质岩系和不同时代的酸性岩体，岩石古铜丰度一般较高，铜浸出明显，这些地层和岩体不仅为盆地沉积提供物源，而且是后生成矿的主要铜源。

各目的层沉积时，由于当时古气候以温暖潮湿为主，地层中富含大量的腐殖质、炭质和煤层，可吸附铜，形成铜的预富集，也可为后生成矿提供一定的铜源。如延安组、直罗组和华池-环河组砂岩的铜含量分别高达33.90×10^—6、32.20×10^—6、15.60×10^—6，表明它们沉积时均形成了铜的预富集，可成为后生成矿的重要铜源。

另外，鄂尔多斯盆地北部在早白垩世后长期处于干旱、半干旱气候条件下，沙漠化严重，蒸发作用强，使地下水中铜含量明显增高，通常地下水中铜含量可达n×10^—4g/l，而n×10^—5g/l的铜含量就足以形成大型矿床。

总之，盆地不同层位均具备了形成砂岩铜矿床的铜源条件，其中盆地北部、西部蚀源区是后生铜成矿的主要铜源区。

2.5盆地构造演化及水动力机制

现代的鄂尔多斯盆地为一开放式盆地，其地下水的补给，主要接受大气降水的补给，迳流和排泄区域上以地形、地貌为控制为主，地层产状控制为辅，具有多个排泄区，最终排泄于周边的黄河，形成外流地下水系统。而盆地形成时期地下水系统与此恰好相反，为内流地下水系统。

鄂尔多斯盆地从侏罗纪开始，特别进入早白垩世，由于盆地西缘逆冲构造带构造活动的加强和天环向斜的继承性发育，西缘断陷与整体坳陷两种机制联合作用，所以鄂尔多斯盆地区域上同时具有断陷与坳陷盆地特点，其西缘断裂带在盆地中新生代发育过程中对盆地的沉积作用有一定的控制作用。但总体看来，该盆地可视为一大型单断箕状盆地，盆地东侧粗碎屑岩相规模较大，相带相对稳定，分布空间较大，相带发育宽度巨大。盆地西侧为一个东倾的斜坡带，东西宽约20-30km，同样存在相对稳定的沉积环境。所以就盆地规模及基底结构而言，鄂尔多斯盆地东、西两侧，具有非常有利于蚀源区含氧含铜水的大规模渗入，因而均具有形成大型砂岩铜矿的有利条件。且作为找矿目的层‘直接基底’三叠系，是鄂尔多斯盆地天然气的产气和赋存的重要层位，油气对其上覆碎屑岩的还原作用普遍发育。

早白垩世华池-环河组沉积后，东部大部分地区没有接受上覆地层的沉积，早白垩世末又被抬升暴露地表，所以更具备含氧含铜水的大面积渗入条件，东部侏罗系出露区也充当其含氧含铜水的补给区，与侏罗系相比具有更为广阔的含氧含铜水的渗入空间，更利于层间氧化作用的进行和区域层间氧化带的形成。华池-环河组沉积后构造运动同样继承了其同沉积构造运动的性质，西缘断裂构造带的活动和区域性构造运动引起伊陕斜坡的单向向西倾斜，控制了此单断箕状盆地沉积后构造运动对同沉积构造运动的继承性。所以，亦具有由北东向南西、由东向西的氧化作用，形成与岩性、岩相发育趋势一致的岩石地球化学分带性。另外，该组300m以下的承压水现在仍保持由东向西的迳流方向，黄河断陷的形成并没有改变深部承压水的古水动力方向，层间氧化作用得以长期继承性发展。

2.6铜矿化信息

鄂尔多斯盆地北西部地表存在大量的铜矿化点、异常点及航放高场，矿化主要分布在下白垩统的罗汉洞组及中侏罗统延安组、直罗组。而该区深部也有一定的矿化显示，其中在工作区较有意义的矿化层位为下白垩统华池—环河组。

（1）地表铜矿化点、异常点

红井矿化点（414）：位于鄂托克旗阿尔巴斯苏木棋鲁班嘎查以东约2km处，产于盆地西缘下白垩统罗汉洞组红色碎屑岩建造中。铜矿化已出露地表而遭剥蚀，矿化呈层状、似层状、透镜状，以近南北向断续延伸，总长度达4km以上。矿化厚1.2-1.5m，但单个矿化晕的面积不超过20m²。矿化区伽玛照射量率本底值为14-16nC/kg.h，矿化层为60-160nC/kg.h，最高可达300nC/kg.h。采样分析铜含量为0.013-0.032％。铜镭平衡系数为1.09，基本处于平衡状态，表明该矿点抬升剥蚀的时间不长。

矿石岩性为中粗粒长石石英砂岩、岩屑砂岩等，其中石英含量占15-40％，长石为30-35％，岩屑含量可达5-20％，砂岩成熟度较低，分选较差，反映出成矿主岩具近源沉积的特点。矿化岩石的胶结物由铁质及铁质混染的胶磷矿和微晶或隐晶的胶磷矿组成，可占10-25％，部分赤铁矿已结晶成半自形的晶体。此外，还含有少量呈它形的方解石，含量为1-2％，矿化与胶结物有关，铜被分散吸附于其中，出露地表的矿石中未见铜的原生矿物。

矿体及其围岩发育强烈的碳酸盐化、粘土矿化和赤铁矿化蚀变。特别引人注目的是这种赤铁矿化呈紫红色，这类似于热液铜矿脉旁“红化”的颜色，而与原生强氧化条件下沉积物中赤铁矿化的颜色有明显的区别。后生蚀变具有分带性，即后生的赤铁矿化与铜矿化紧密共生，碳酸盐化广泛发育在整个矿层及其紧邻的围岩中，并以矿层下部的褪色岩石中最为强烈。粘土化、绿泥石化常出现在矿体下盘褪色的“浅色带”中。

割蛇山地区乌兰素（9401）矿化点：位于鄂托克旗北部的割蛇山之南。出露的地层为罗汉洞组的底部层位，岩性为粉红色中粒砂岩、灰黄色钙质中细粒砂岩、灰褐色泥岩等，以及灰白色钙质中粒砂岩。伽玛照射量率一般为5.16-6.71 nC/kg.h，高于区域上该地层的本底值3.61 nC/kg.h，其中大于15.48 nC/kg.h的黄色钙质中粒砂岩铜矿化层，在该区数平方千米的范围有广泛分布，但大多已被风化剥蚀呈岛状山而不连续分布，最高伽玛照射量率为46.44 nC/kg.h。面积较大的一片异常有100m²，厚度3m。野外测量为15.48 nC/kg.h的样品，经化学分析铜含量为0.011％，磷含量较高。铜镭平衡系数为Kp=1.1，铜镭基本平衡。铜矿化与地表淋漓有关。

乌仁都有西地区中侏罗统延安组和直罗组推覆地表出露的砂岩中存在伽玛异常，也直接反应了其“母体”存在铜矿化的可能性。

（2）深部铜矿化

钻探在该区发现矿化孔1个，异常孔1个，铜化均产于下白垩统华池—环河组河流相砂体中。

其中矿化孔含矿层砂体砂体厚＞100m，为灰绿色、灰色砂岩夹泥岩，铜矿化产于砂体中部，含矿岩性为灰色细砂岩夹褐红色的中砂岩，见大最的炭屑，矿化有两层，最高解释厚度0.40m、品位为0.0336%，铜矿化位于潜水面附近，为潜水氧化作用形成。异常孔特征与矿化孔征相似，只是其含矿岩石为灰色粉砂岩。

3结论

综上所述，鄂尔多斯盆地西北部伊克乌素地区中侏罗统，具有有利的岩性—岩相条件，地层结构条件，水文地质件以及铜源条件和后生还原条件，是形成层间氧化带的有利地段和层位，值得进行研究和探索。

同时，该地区下白垩统华池-环河组也是非常重要且有利的层位，它具有范围大，岩性相带发育完整，发育有区域性氧化带，有有利于地球化学环境改变的古气候条件，铜源广阔，含氧含铜地下水入渗条件好，并且已发现地表和深部的铜矿化信息，因此该层位具有较好的成矿前景

通过一年的工作本人对该地区有以下二点认识；首先根据地层的结构对下白垩统氧化带的认识不能仅局限于层间；其次是地层上部还原剂相对较少，向深部及油气田区还原能力会增强，有形成强大氧化-还原障的可能性。

参考文献

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[2]彭云彪.内蒙古鄂托克前旗毛盖图地区1:25万铜矿带钻区调2000年度地质报告[R].2000年

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作者简介：赵永辉，男（1987.6-）满族，内蒙古通辽市人，硕士研究生，工程师，主要从事资源勘查及地质工程研究工作。

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