白云鄂博地区区域地质和白云鄂博矿区基本地质特征

白云鄂博矿区的地理环境~

白云鄂博矿区位于蒙古高原南部，属内陆干燥气候区。由于受西伯利亚、贝加尔湖和温都尔汗等强冷空气的影响，低温少雨，干旱多风，温差变化大。春旱风沙大，夏短雨集中，秋爽多日照，冬长天寒冷。冬季长达7个月之久，一月平均气温－16.2℃，极端最低气温－35.1℃。气温在20℃以上的夏季为29.4天，七月平均气温为19.4℃，极端最高气温34.3℃。每日均气温5℃以上的持续生长期168天，每日均气温0℃以下的持续霜期217.3天。每年平均气温为2.4℃。最早初霜日在9月4日，最晚终霜日在5月12日。春季3～5月，是大风季节，每年平均7级以上大风日70天，最多达110天，最大风速28米/秒（十级），年平均风速5.5米/秒。秋季年平均日照时间为3240.4小时。从气候条件看，白云鄂博的风能和太阳能资丰富。

华北克拉通北缘地区由于其所处大地构造位置的特殊性，岩浆活动表现出多旋回、多阶段和岩石类型繁多、成因复杂等特点。
一、侵入岩类
按照侵入时代从早到晚的顺序，各时期的侵入岩特征分别描述。
（一）太古代—古元古代侵入岩
华北克拉通北缘发育多期岩浆侵入活动。古-中太古代侵入岩以英云闪长岩-花岗闪长岩-奥长花岗岩（TTG）组合为主，这些侵入岩多已发生角闪岩相-麻粒岩相区域变质作用，岩体形态与原生结构构造均受到多期变形-变质的强烈影响与置换，易被当成变质地层。新太古代早期侵入岩以中基性岩墙、岩脉群为主，晚期以中酸性侵入岩为主，形成大量规模较大的花岗质岩体，如山海关-绥中混合花岗岩、鞍山花岗岩、弓长岭花岗岩、摩离山花岗岩等。古元古代早期侵入岩以辉长-闪长岩为主，晚期以中酸性侵入岩为主，包括混合花岗岩、二长岩、钾长花岗岩等岩石类型，典型岩体如大青山南缘钾长花岗岩带、混合花岗岩，十二分子钾长花岗岩，冀东地区的混合花岗岩和混合岩等（崔盛芹等，2000）。
（二）中-新元古代侵入岩
华北克拉通北缘在中元古代期间并没有显示典型克拉通的稳定状态。间或有岩浆扰动事件发生，分布在燕辽中元古代三叉裂堑系辽宁盖县梁屯-矿洞沟碱性正长岩杂岩体、辽宁建平县断石洼-簸箕山石英正长岩体、河北隆化县黑山纹长二长岩-石英纹长二长岩杂岩体、河北平泉县西坝-大庙辉石正长岩体、北京怀柔兰营石英正长岩体、密云沙厂球斑花岗岩体、河北赤城球斑花岗岩、河北承德黑山和北京怀柔北部斜长岩体以及辽-吉古元古代拗拉谷中辽宁宽甸-桓仁的环斑花岗岩等富碱侵入岩体集中在1.85～1.70 Ga形成（任康绪等，2006），产于新太古代到古元古代的怀安杂岩、恒山杂岩、五台杂岩、阜平杂岩和丰镇孔兹岩系中的镁铁质岩墙群集中在1.8 Ga左右形成（彭澎等，2004），南太行山赞皇地区辉绿岩岩墙1781～1765 Ma，丰镇红旗沟辉绿岩岩墙为1777 Ma，恒山辉绿岩岩墙为1769Ma（韩宝福等，2007），鲁西地区NNW和近SN向基性岩墙群，主要为辉绿岩，年龄在1621～1157Ma之间，中部恒山NNW向基性岩墙群主要在1800～1700 Ma形成（侯贵廷等，2000），反映了克拉通在这一时期已开始发生裂解作用，与全球性的哥伦比亚超大陆解体相对应。武川水泉村、枣沟梁变质中细粒二长花岗岩，锆石年龄为1268 Ma（内蒙古地质局，1997）；商都转达营子角闪石英二长岩，全岩铅法年龄1130 Ma（聂凤军等，1992）；康保十棚变质细粒含石榴子石二长花岗岩和蒙古营子变质中细粒二长花岗岩，锆石U-Pb年龄分别为1283 Ma和1165 Ma，岩体长轴走向与区域构造线一致，岩石普遍发育弱片麻状构造（张臣等，2004）。花岗岩呈东西向带状展布，并与北侧白乃庙（白乃庙群）和阜新旧庙（魏家沟岩群）中元古代古岛弧链及开原蛇绿混杂岩带平行，表明武川-康保地区在中元古代晚期存在一个强烈的俯冲碰撞造山过程，这一碰撞造山事件为华北板块中罗迪尼亚超大陆的拼合提供了最基本制约条件。
（三）古生代侵入岩
早古生代期间，在华北克拉通北侧发育了白乃庙岛弧岩带（许立权等，2003；贾和义等，2003；Jian et al.，2008；张维等，2008）。白乃庙岛弧岩带可能开始于早奥陶世（475 Ma）或更早，结束于晚志留世（420 Ma左右）。华北克拉通北缘未发现有这一时期的岩浆活动记录，说明在早古生代时期华北克拉通北缘基本保持稳定。晚古生代侵入岩数量、类型与出露面积均多于早古生代，早期以中基性侵入岩为主，晚期以中酸性侵入岩为主。泥盆纪，岩石主要偏碱性，多分布在内蒙地轴南侧，分布受近东西向深大断裂制约，产出可能为弧-陆碰撞后的伸展背景。在石炭-二叠纪，分布范围较广，岩性组合主要为角闪辉长岩、闪长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩、花岗岩，岩石化学以钙碱性、高钾钙碱性、准铝质及SiO2含量变化大为特征。岩石普遍具有花岗岩及埃达克质岩特征，岩石组合、岩石化学及同位素地球化学特征表明其形成于安第斯型大陆边缘，与古亚洲洋板块向华北地块的俯冲有关。
1.泥盆纪侵入岩
泥盆纪侵入岩的分布范围虽然不大，但在华北克拉通北缘自东向西均有分布。时代主要为早泥盆世末期—中泥盆世。少量为晚泥盆世，典型的泥盆纪岩体主要包括：冀西北张家口水泉沟碱性杂岩体，其侵位年龄在390 Ma左右（罗镇宽等，2001）；冀北承德地区的镁铁质-超镁铁质岩的侵位年龄为395 Ma（Zhang et al.，2009a），冀北承德大庙孤山二长闪长岩，侵位年龄为390±5 Ma（Zhang etal.，2007）；内蒙古大青山北缘高家村角闪二长岩（锆石TIMS U-Pb年龄为390 Ma）（天津地质矿产所，2002），内蒙古集宁三道沟地区的碱性岩大约于410 Ma侵位（Zhang et al.，2010a）；内蒙古固阳地区的二长岩和闪长岩形成于400 Ma左右（曾俊杰，2009）；赤峰车户沟正长花岗斑岩年龄为376±3 Ma（Liu et al.，2010）；赤峰红山公园钾长花岗岩年龄为387±4 Ma（Shi et al.，2010）。沿大庙断裂带出露的一些基性-超基性杂岩（红石砬、二道沟及下哈叭沁等地）（倪志耀，2002；Zhanget al.，2009b）及白云鄂博地区的一些碱性花岗岩（内蒙古自治区地质调查院，2002）也形成于这一时期。在赤峰东部莲花山、敖汉旗朝吐沟等地还存在有一些晚泥盆世流纹斑岩及流纹质熔结凝灰岩，其形成年龄为364±2 Ma（张拴宏等，2010），以碱性岩为主的岩石组合特征显示泥盆纪岩浆活动可能形成于伸展构造背景，华北地块北缘泥盆纪岩浆活动的形成可能与这一时期弧-陆碰撞后的伸展背景有关。后仙峪硼矿区矿体与闪长岩脉接触带蚀变岩的金云母氩-氩坪年龄为386.5 Ma（汤好书等，2009），哈达门金矿辉钼矿Re-Os同位素等时线年龄为386.6±6.1 Ma（MSWD＝1.18），加权平均年龄为386.4±2.7 Ma（MSWD＝0.55），成矿年龄也正好在这个时期，东坪金矿区碱性正长岩锆石年龄也在这个时期，说明这些矿床当时也处于同样的地质背景。
2.石炭纪侵入岩
早石炭世的岩浆活动微弱，如内蒙古哈达门沟地区大约353 Ma就位的大桦背花岗岩（苗来成等，2001）。中晚石炭世的岩浆活动也基本呈带状分布，主要岩石类型包括镁铁质-超镁铁质岩体、高镁闪长岩和花岗岩，如内蒙古四子王旗地区330～300 Ma期间形成的辉长岩和闪长岩（周志广等，2009），乌花敖包钼矿石英斑岩353.3±4.3 Ma（孔维琼等，2010），商都大石沟黑云母钾长花岗岩342 Ma（张臣等，2007），冀北地区的镁铁-超镁铁岩-闪长岩-花岗岩也大约在330～300 Ma间形成（Zhang et al.，2007c，2009b）。波罗诺石英闪长岩302±4 Ma、虎石哈花岗闪长岩310±5 Ma（Zhanget al.，2007c）。
3.二叠纪侵入岩
与邻区造山带的情况类似，二叠纪也是华北克拉通北缘岩浆活动最为强烈的时期，近年来许多学者在自西而东包括内蒙古乌拉特-达茂旗-白云鄂博-固阳-集宁-赤峰（罗红玲等，2007；2009；章永梅等，2008；范宏瑞等，2009）、冀北张家口-承德-建平（王惠初等，2007；Zhang et al.，2009a，b，c）、辽北阜新-法库（张晓辉等，2005；Zhang et al.，2009b，2010b）等地区陆续揭示出大量二叠纪岩浆岩。具体而言，内蒙古乌拉特中旗地区克布闪长岩和辉长岩的侵位年龄分别为291±3 Ma和277Ma（罗红玲等，2007），乌梁斯太碱性花岗岩基形成于277±3 Ma（罗红玲等，2009），乌梁斯太东部红旗店辉长闪长岩锆石LA-ICPMS U-Pb年龄为273 Ma，乌拉特中旗钙碱性闪长岩黑云母40Ar/39Ar年龄为260～258 Ma，SHRIMP年龄为291 Ma（罗红玲，2007），大青山石兰哈达、元恒永钙碱性闪长岩TIMS年龄分别为299 Ma，282 Ma（袁桂邦等，2006；张玉清等，2007）；大青山哈拉合少正长花岗岩TIMS年龄261 Ma（赵庆英等，2007）；东胜庙地区强过铝花岗岩独居石Th-U-Pb年龄276～286 Ma和康保地区S型花岗岩252～281 Ma（王鑫琳等，2007），四子王旗公呼都格花岗岩Rb-Sr和TIMS年龄为252～306 Ma（李兰英，2005；章永梅等，2008），镶黄旗一带花岗岩TIMS年龄262～275 Ma（洪大卫等，2007）；乌梁斯太北部温更辉长岩和白云鄂博矿区辉长岩SHRIMP年龄分别为272，259 Ma（赵磊，2008；张宗清，2003），温更角闪闪长岩锆石LA-ICPMS年龄277 Ma；冀北角闪闪长岩SHRIMP年龄279～288 Ma（王惠初等，2007）；东胜庙地区二辉橄榄岩TIMS年龄270 Ma（内蒙古地质矿产勘查开发局，1999），乌梁斯太黑云母二长花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄为277±3Ma，侵位于早二叠世晚期，北部的锡林浩特流纹岩和花岗岩SHRIMP年龄分别为279±3 Ma和276±3 Ma（Shi et al.，2004），哈达庙金矿成矿斑岩锆石LA-ICP MS铀铅年龄为271.8±3.3 Ma（鲁颖淮等，2009），金厂沟梁片麻状二长花岗岩LA-ICP-MS U-Pb年龄在258.6～261.6 Ma之间（本次研究），元宝山钼矿石英二长斑岩SHRIMP年龄269 Ma（Liu et al.，2010），乌兰德勒钼矿花岗闪长岩299.3±2.4 Ma（陶继雄等，2009），这些岩浆岩年龄集中在252～291 Ma之间，车户沟矿床的细脉状黄铜矿Rb-Sr等时线年龄为260±14 Ma（刘建明，2007），车户沟钼矿床Re-Os年龄257.5±2.5 Ma（Liu et al.，2010），毕力赫斑岩型金矿Re-Os等时线年龄272.7±1.6 Ma和加权平均年龄271.3±1.7Ma（卿敏等，2010）。
石炭纪-二叠纪侵入岩呈东西向带状分布，平行于华北克拉通北缘边界。在岩石组合、矿物组合、岩石地球化学、同位素组成及空间分布等方面均显示活动大陆边缘的特征。因此岩浆活动发育的构造背景应为安第斯型活动大陆边缘，其形成与古亚洲洋板块向华北克拉通俯冲有关。华北地块北缘内蒙古隆起大致代表了这一安第斯型活动大陆边缘弧的范围，并导致了内蒙古车户沟斑岩铜钼矿床、哈达庙斑岩型金矿床、乌兰德勒钼矿床、元宝山钼矿床、毕力赫金矿床等一批矿床的形成。
（四）中生代侵入岩
刘红涛等（2002）将华北克拉通北缘的中生代花岗岩类划分为钙碱性和高钾钙碱性花岗岩、强过铝质淡色花岗岩、高锶花岗岩、碱质A型花岗岩和碱性花岗岩五个类型。强过铝质淡色花岗岩起源于泥砂质变沉积岩在地壳加厚和隆升过程中的减压脱水熔融；高锶花岗岩起源于强烈加厚陆壳的下部或壳幔过渡带的中酸性或基性岩石脱水部分熔融；碱质A型花岗岩和碱性花岗岩均为岩石圈伸展背景下的岩浆作用产物，但后者明确指示区域岩石圈已处于板内裂谷状态，在区域地质演化总体框架下，中生代各类型花岗质岩浆活动的时间序列，明确反映出区域地球动力学背景从碰撞后到非造山的演化过程；钙碱性和高钾钙碱性花岗岩、强过铝质淡色花岗岩、高锶花岗岩、碱质A型花岗岩构成碰撞后花岗岩套，而碱性花岗岩、碱质A型花岗岩则构成板内非造山花岗岩套，区域花岗岩浆活动的演化表明，华北克拉通北缘地区中生代重大构造转折应发生在160～150 Ma之间，在160 Ma以前的中生代早中期，区域岩石圈仍处于碰撞后前期的强烈加厚过程之中，该时期以出现大量的高锶花岗岩和少量过铝质淡色花岗岩为特征，150～110 Ma期间为碰撞后晚期的区域岩石圈强烈伸展时期，该时期则以高锶花岗岩侵位事件的急剧减少和碱质A型花岗岩大量出现为特征，在大约110 Ma左右，区域岩石圈基本减薄到正常厚度（35～40 km），并进入板内非造山的裂谷阶段，此时以出现碱性花岗岩为特征，研究认为，贯穿整个碰撞后阶段的钙碱性和高钾钙碱性花岗岩之所以具有消减带岩浆的地球化学特征，是因为它们继承了碰撞前西伯利亚板块向华北板块消减阶段及同碰撞阶段已经活化的源区（包括富集的地幔楔及下地壳）性质（刘红涛等，2002）。
1.三叠纪侵入岩
华北克拉通北缘三叠纪岩浆岩的分布范围也很广泛，岩性主要为钾长花岗岩、二长花岗岩及碱性杂岩，其次为基性-超基性岩及少量中-酸性火山岩，岩浆活动主要开始于250 Ma左右。具体而言，如内蒙古四子王旗黄合少正长岩Rb-Sr年龄203 Ma（牟保磊等，1992）、包头东霓辉正长岩Rb-Sr年龄198 Ma和凉城霓辉正长岩Rb-Sr年龄190 Ma（阎国翰等，2000）、河北涿鹿矾山正长岩Rb-Sr年龄218 Ma（牟保磊等，1992）、河北平泉光头山碱性花岗岩Rb-Sr年龄194 Ma（韩宝福等，1993）、辽宁凤城柏林川正长岩Rb-Sr年龄218 Ma和赛马霞石正长岩Rb-Sr年龄244 Ma（周玲棣等，1996），这些主要为碱性岩系列，嵇少丞等（2008）总结其产于与后碰撞有关的张性环境。河北矾山杂岩体Sm-Nd等时线年龄为243.4±9.7 Ma，Rb-Sr等时线年龄为218±8 Ma，属于以幔源为主的壳幔相互作用的产物（牛晓露等，2009）。另外近年来识别出这个时期大量的赋矿岩体年龄，如鸡冠山斑岩钼矿赋矿花岗斑岩SHRIMP年龄为245±2.7 Ma（曾庆栋等，2009），沙德盖黑云母正长花岗岩SHRIMP年龄为221.6±2.1 Ma（本次研究），西沙德盖钼矿斑状二长花岗岩ICP-MS年龄222.9±0.82 Ma（本次研究），冀东都山岩体240 Ma（罗镇宽等，2003）、库里吐钼矿花岗岩SHRIMP年龄 229±4 Ma（Zhang et al.，2009），库里吐钼矿似斑状二长花岗岩SHRIMP年龄236 Ma（刘建明，2010），西台子二长花岗岩ICP-MS年龄226.8±0.87 Ma（本次研究）。近年来，在华北板块北部获得的这个时期金、钼多金属矿床的年龄，如大苏计Re-Os年龄222.5±3.2 Ma（张彤等，2009），元宝山钼矿Re-Os年龄248.0±2.7 Ma（Liu et al.，2010），哈达门沟金矿床绢云母Ar/Ar年龄240±3 Ma（聂凤军等，2005），冀东金厂峪金矿辉钼矿Re-Os等时线年龄为（242.6±6.8）Ma（宋扬等，2011），金厂沟梁17号脉中揉皱石英脉辉钼矿Re-Os年龄244.7±2.5 Ma（本次研究），西沙德盖钼矿Re-Os年龄226.4±3.3 Ma（侯万荣，2010），库里吐钼矿Re-Os年龄236±3 Ma（Zhang et al.，2009），查干花Re-Os等时线年龄242.7±3.5 Ma（蔡明海等，2011）。
三叠纪侵入岩的岩石组合及地球化学特征均显示出后碰撞/后造山岩浆作用特征，形成与华北地块与西伯利亚南缘蒙古增生褶皱带最终碰撞拼合后的后碰撞/后造山伸展作用有关。岩石组成上有由二叠纪末—中三叠世以高钾钙碱性为主，向晚三叠世大量出现碱性岩及相伴的碱性超镁铁质岩的演变的趋势，与该期岩浆作用相对应的有哈达门沟金矿床、金厂峪金矿床，乌兰德勒、鸡冠山、库里吐、查干花、西沙德盖、大苏计等较多的钼多金属矿床形成。
2.侏罗纪—白垩纪侵入岩
华北克拉通北缘尤其东段在该时期岩浆岩活动非常强烈，分布范围十分广泛，岩浆活动早期以侵入活动为主，晚期伴随强烈的岩浆喷发。侵入岩主要为花岗岩、花岗斑岩、钾长花岗岩、花岗闪长岩及碱性杂岩，其次为石英斑岩、石英正长斑岩、二长花岗岩等；主要呈岩株状、岩脉状，少数呈岩基状沿隆起带产出，呈EW、NE、NNE向分布。具体而言，与金矿成矿有关的岩体如赤峰红花沟岩体、安家营子岩体、对面沟岩体、河洛堡岩体、四道沟岩体、铭山岩体、牛家营子岩体、喀喇沁岩体、烧锅营子岩体、撰山子岩体等；与钨矿有关的岩体如镶黄旗毫义哈达岩体、黄花敖包岩体，东乌旗沙麦岩体等；与铁矿有关的岩体如朝不楞岩体和与锡矿有关的岩体如黄岗花岗斑岩体等。喷出岩主要分布在白垩纪火山岩盆地中，如二道沟金矿就产出在侏罗纪蓝旗组火山建造中，在金厂沟梁矿区西北部乌拉山火山断陷盆地中分布有碱性粗面岩、粗面安山岩等。
近年来，获得了一系列该期与成矿有关岩体的精确年龄，如半砬子山花岗闪长斑岩133.5 Ma（张晓静等，2010）、红山子流纹斑岩130 Ma（Liu et al.，2007）、碾子沟A型花岗岩155 Ma（张作伦等，2010）、牛心山花岗岩SHRIMP年龄173±2 Ma（郭少峰，2009）、鸡冠山钾长花岗斑岩155 Ma（Wu et al.，2010）、奥伦花斑状花岗岩139 Ma（曾庆栋等，2009）、奥伦花斑状二长花岗岩134 Ma（马星华等，2009）、内蒙古乌日尼图钼矿区细粒花岗岩LA-ICPMS年龄133.6±3.3 Ma（刘翠等，2010）、乌花敖包钼矿石英斑岩139.2±3.4 Ma（孔维琼等，2010）、金厂沟梁石英斑岩ICP-MS年龄154.68±0.45 Ma（本次研究）、金厂沟梁对面沟斑状花岗闪长岩ICP-MS年龄140.9～142.7 Ma（本次研究）、对面沟中细粒花岗闪长岩ICP-MS年龄138.7±1.2 Ma（本次研究）、金厂沟梁黑云粗安岩ICP-MS年龄131.7±1.1 Ma（本次研究）、小东沟斑状花岗岩年龄142 Ma（覃峰等，2008）、乌兰德勒钼矿细粒二长花岗岩131.3±1.6 Ma（陶继雄等，2009）。
由于太平洋板块向西俯冲，对欧亚板块产生强力推挤，导致大陆边缘地带及向陆内延伸相当距离的陆壳活化，断裂发育，岩浆喷溢，在坳陷带主要发育火山岩，在隆起带发育侵入岩，本期岩浆活动与内生矿床极为密切，现已发现与本期岩浆活动有关的铜、钼、铅、锌、钨、锡、银、金、铁、稀有稀土等一系列矿产，如八○一稀土矿床、朝不楞铁矿床、沙麦钨矿床、红花沟金矿床、莲花山金矿床、安家营子金矿床、金厂沟梁金矿床、二道沟金矿床、撰山子金矿床以及近年来在内蒙古东部发现的西拉木伦钼矿带等，该期岩浆活动主要与由EW向构造体制向NE—NNE向东构造体制大转换的动力学背景有关，伴随着构造体制的转换和东部岩石圈的减薄，而产生强烈的构造-岩浆活动，并导致中生代成矿大爆发（毛景文等，2003；陈衍景等；2009；翟明国，2010）。
（五）新生代侵入岩
新生代侵入岩出露极少，仅有一些基性小岩体及基性-中酸性小岩脉。
二、火山岩类
华北克拉通北缘发育多期火山岩，在太古宙、古元古代、中元古代、早古生代、晚古生代、印支期、燕山期与喜马拉雅期均发生过不同强度的火山活动，以太古宙-古元古代、古生代与中生代中晚期岩浆喷发活动最为强烈。各期火山活动强度、火山喷发环境与火山岩类型均有所区别。
太古宙火山岩以海底中基性-中酸性火山岩为主，可含少量超基性的科马提岩，其中很多火山岩形成于古岛弧带和深海盆地，太古宙火山岩已发生中高级区域变质作用，原岩结构、构造已被强烈改造。新太古代绿岩带发育超基性-基性-中酸性火山岩组合，火山喷发具有显著的旋回性。
古元古代火山岩仍以中基性-中酸性火山岩为主，大部分形成于海底环境，部分与孔兹岩系伴生，可能形成于较稳定的陆棚环境。在冀东朱杖子、阴山、辽东、吉南等地区，古元古代绿岩带火山岩具有明显的超基性-基性-中酸性火山喷发旋回。
中-新元古代火山活动主要发育于古裂谷带或坳拉槽中，以碱性火山岩与偏碱性火山岩为主。前者如白云鄂博群内的含铁-稀土碳酸岩-碱性玄武岩组合，后者如燕山-辽西地区长城群大红峪组内的玄武岩-安山岩组合，在泛河坳陷尚发育有蓟县群雾迷山组枕状细碧岩。
古生代火山活动主要发生在兴蒙造山带海槽内，早、晚古生代均发育多期海底基性与中酸性火山喷发作用。温都尔庙群、白乃庙群等下古生界均夹有多层海底火山岩系。在白乃庙-温都尔庙地区尚鉴别出早古生代岛弧型火山岩系。晚古生代火山活动仍以多期海底火山喷发为主，火山岩组合以中基性火山岩为主。在蛇绿混杂岩内残留有一些超基性火山质岩石。兴蒙造山带晚二叠世发育一些陆相火山岩。在锡林浩特-艾力格庙陆块两侧均鉴别出中、晚华力西期岛弧型火山岩。
中生代火山活动皆为陆内火山活动，在华北克拉通北缘及其北侧兴蒙造山带均很强烈，其中燕山期火山喷发强度达到高峰，形成了广泛分布的基性-中酸性-碱性火山岩系。印支期火山岩主要分布于冀东北下板城-平泉、辽西地区、吉林的浑江及延边地区，如辽西晚三叠世兴隆沟组中基性火山岩、冀东北下板城地区的下板城组和胡杖子组内夹中酸性火山岩、凝灰岩。燕山期至少发育4～5期强烈的火山喷发活动，包括早侏罗世早期东岭台期中酸性火山岩、早白垩世中期建昌期中基性火山岩及晚白垩世大凌河期基性-中基性火山岩。燕山期火山岩广泛分布于阴山东部、燕山-辽西、辽东、吉南、胶东、太行山等地区，在华北平原、松辽平原与渤海湾盆地也有分布。
新生代火山活动比较强烈，但其活动强度与分布范围均远小于燕山期。新生代华北克拉通北缘至少有三期火山活动，即古近纪、新近纪和第四纪火山喷发作用，各期火山岩均以玄武岩为主，主要由橄榄玄武岩、气孔状玄武岩、伊丁石玄武岩、钛辉石玄武岩等组成。新近纪火山岩分布于大兴安岭西缘、坝上高原、集宁、卓资、丰镇、凉城、兴和等地区。第四纪火山岩主要分布在吉林长白山，赤峰、大同、张北等地区也有分布（崔盛芹等，2000）。

一、区域地质

白云鄂博矿床位于华北克拉通的北缘，矿区位于白云鄂博群内部，北邻海西褶皱带，南接中元古代渣尔泰群褶皱带，其大地构造性质的确定尚取决于白云鄂博群时代的确定。

关于白云鄂博群的时代主要有中元古代和震旦纪—奥陶纪两种认识。前者主要依据同位素地质年代学证据（张宗清等，1991,1994,1996；范宏瑞等，2006；刘玉龙等，2005,2006）；后者主要依据微古植物和小壳化石等古生物化石（孙淑芬等，1992；张鹏远等，1993；谭励可等，2000）。

乔秀夫等（1997）依据腮林忽洞群中发现的三叶虫碎片和微古植物化石，认为腮林忽洞群是寒武纪—奥陶纪，而根据层序对比认为腮林忽洞群相当于白云鄂博群的下部，因而白云鄂博群也应是早古生代（图1-1）。

值得指出的是，有人认为白云鄂博群形成于裂谷环境（王辑等，1987），其依据是白云鄂博矿床赋矿白云岩为火山作用产物的认识（白鸽等，1983,1996；袁忠信等，1991,1995）。事实上，白云鄂博群的最下部（H₁）为河流相沉积的含砾砂岩和砂岩，向上过渡为滨海相砂岩、页岩夹灰岩，局部为厚层灰岩（H₈），为典型的大陆边缘沉积。除了有争议的赋矿白云岩及其上覆的板岩外，张鹏远等（1993）在比鲁特组（H₁₀）和呼吉尔图组（H₁₃～H₁₅）见火山喷发物，但无详细描述；王一先等（2002）指出白云鄂博群中有非造山岩浆岩，包括响岩、粗面岩、歪长粗面岩、英安岩、流纹岩和中长玄武岩，但未见剖面图，在其所附的地质图中也只见采样点，而并无具体的火山岩层位。笔者在宽沟南、北的地层剖面观察中，未见明显的火山岩层。所以，裂谷的证据并不充分。

图1-1　白云鄂博及邻区区域地质简图

二、矿田地质

为了充分反映白云鄂博矿床的地质特征，本书的白云鄂博矿田是指白云鄂博矿床赋矿白云岩分布区及宽沟以北的相应地区（图1-2）。

1.地层

白云鄂博矿区主要出露白云鄂博群，北侧为海西褶皱带的石炭系，东南隅为海西期花岗岩，南侧为第四系或新近系覆盖。

2.构造

矿区最重要的构造应当是宽沟断裂，同时它也是复背斜的轴部，沿宽沟断裂出露元古宙片岩、片麻岩。在宽沟断裂以南，从东矿至西矿这一段，H₁～

构成紧闭向斜。在宽沟以北，构造较为简单，地层均向北倾斜，由南向北由老变新，地层连续性很好，未见明显构造岩片或推覆构造。

图1-2　白云鄂博矿田地质图（据张鹏远等，1993）

Q—第四系；N₂—上新统；C₃b—上石炭统，宝力格庙组上段；C₂b—中石炭统，宝力格庙组下段；白云鄂博群：H₁₅、H₁₄、H₁₃—呼吉尔图组；H₁₂、H₁₁—白音宝拉格组（H₁₃、H₁₂和H₁₁在图幅内缺失）；H₁₀、H₉—比鲁特组；H₈、H₇、H₆—哈拉霍疙特组；H₅—尖山组上段（宽沟以北为砂岩、板岩夹灰岩）；宽沟以南为：

—上部，富钾板岩；

—中部，块状白云岩，夹板岩；

—下部，板岩；H₄—尖山组下段；H₃、H₂、H₁—都拉哈拉组；Pt₃—新元古界；

—海西晚期花岗岩；

—海西中期花岗岩；

—海西中期花岗闪长岩；γ₄—海西期花岗岩；δ—时代不明闪长岩；Σ₃—加里东期超基性岩；q—石英脉；cbv—碳酸盐脉（wu-dyke），具霓长岩化，即在砂岩中形成霓石-钠闪石-钠长石化

3.岩浆岩

在矿区的东南部，大面积出露海西期花岗岩，它与赋矿白云岩呈侵入接触。在矿区西北部的查干楚鲁有加里东期超基性岩体，前人曾作详细勘查，挖有大量探槽，现在地表已强烈风化。在1:20万地质图等许多文献上均称之为比鲁特超基性岩体，而在张鹏远等（1993）的地质图上，在比鲁特附近还画有一个超基性岩体，但本项目组在野外详细调查中，未能找到。矿区还有大量海西期辉长岩和辉绿岩脉。

在宽沟背斜轴部的变质岩、宽沟北翼尖山东南H：砂岩和南翼H₂～H₄砂岩中还有多条碳酸盐脉，两侧围岩强烈地霓长岩化，碳酸盐脉的宽度几厘米至几十厘米，少数1～2m，可追索长几米至几十米。它们普遍伴有稀土元素矿化。

然而，在赋矿白云岩层上、下的一些所谓岩墙或岩枝，经笔者等野外观察，却是断层形成的“马石”，它们的一个显著特点是两侧没有霓长岩化等蚀变，也没有冷凝边等侵入结构。

前人一般均将上述碳酸盐脉或断层带中的马石称为“碳酸岩墙”，其地球化学组成与赋矿白云岩是十分相似的（杨晓勇等，2000;Yang Xueming et al.，2004；倪培等，2003；范宏瑞等，2006），这表明这些“碳酸岩墙”与赋矿白云岩具有相同的物质来源，但能否作为赋矿白云岩为碳酸岩浆成因的证据是值得商榷的。章雨旭等（1998b）、高计元等（1999）均认为这种脉状体仅产于赋矿白云岩之下，是热水流体的通道相产物。故应称为碳酸盐脉。

三、矿床主要特征

白云鄂博矿床是一个多元素共、伴生综合性矿床，其中Nb和稀土元素为特大型，储量均居世界首位；铁为目前主要开采对象，大型；伴生萤石总储量仅次于湖南柿竹园，列中国第二；伴生磷和富钾板岩均可综合利用。

铌和稀土在宽沟南翼的白云岩中呈面状全岩矿化，在上覆板岩中亦有富集。在白云岩分布范围的更东面，尚有三个铌矿体，呈脉状产于H₄砂岩中。

铁矿主要有主矿、东矿两大矿体群，西矿有若干矿体，它们均位于白云岩中。萤石和磷灰石为伴随铁和稀土矿化的产物。富钾板岩为上覆于白云岩之上的板岩，K₂O的含量可达15%。

铌矿物主要为铌铁矿、铌金红石、易解石、烧绿石、褐铈铌矿等；稀土矿物主要有独居石、氟碳铈矿、氟碳钙铈矿、黄河矿等；铁矿物主要为磁铁矿、赤铁矿和菱铁矿。磷主要为磷灰石。非金属矿物主要有白云石、方解石、霓石、钠闪石、钠长石、萤石、磷灰石、黑云母和重晶石等。

铌和稀土为浸染状矿化；铁矿石主要有块状和条带状构造，后者是由磁铁矿、白云石、萤石、霓石、钠闪石、钠长石、磷灰石等相间排列而构成。这种条带状构造的矿石含铁较低，往往萤石含量较高，更有前途的是将其开发为工艺品原料。

2001年夏，陈江峰、郑永飞、杨学明、章雨旭、邱小平、陈辉、倪培、周建波、刘玉龙等一起对白云鄂博矿区进行了野外调查，周建波等（2002）报道说，通过激烈的争论和热烈的讨论，对下列关键现象和认识达成了共识：①主、东铁矿体外围不仅产有数十条碳酸岩墙（脉），而且分布有大面积稀土和铌矿化白云岩；②矿区外围南东25km处的黑脑包地区存在未矿化的大面积块状灰岩，可与北京西山微晶丘灰岩对比；③矿石具有条带状构造，指示成矿过程中存在热液作用；④在矿区内赋矿白云岩与上覆板岩之间存在强烈的碱质蚀变（霓长岩化）；⑤在赋矿白云岩中存在碳酸岩墙（脉）；⑥白云鄂博群下伏地层的变质程度不高，仅有低绿片岩相，可见变质砂岩与变质细砂岩成分的层理；⑦在比鲁特超基性岩体附近存在构造混杂岩，与板块俯冲有关；⑧主矿和东矿均存在赤铁矿型矿石，且赤铁矿型矿石位于磁铁矿型矿石的下盘；⑨白云岩与上覆板岩间为渐变过渡关系，在白云岩内部有多层板岩夹层；⑩在主矿北西约3km处，可见砂岩（H₄）—砂岩—板岩—中薄层白云岩互层以及与块状白云岩的过渡接触关系；（11）在与⑩同一地点，可见碳酸岩墙侵入于砂岩（H₄）中；（12）在东矿以东的露头上，可见多处铁矿化砾块位于白云岩中；（13）海西期花岗岩与白云岩为侵入接触（海西花岗岩晚于白云岩），但其接触界面有多处是很截然的；（14）东矿以东的1～3号铌矿体均位于H₄砂岩与海西期花岗岩之间；（15）在白云鄂博群之上最老的地层为石炭系中酸性火山岩；（16）在达茂旗附近的白云鄂博群灰岩中见到震动液化脉，表明白云鄂博群沉积时本区可能有地震活动；（17）在东矿以东，1号铌矿体北西的H₄砂岩中见到霓石-钠闪石-钠长石组成的脉，它切穿砂岩层理，显然是热液成因；（18）Fe矿化与REE-Nb矿化可能不是同时期、同成因的，即Fe矿化与中元古代的沉积作用有关，而REE-Nb矿化则与早古生代的地幔热液交代作用有关，但Fe矿石及其围岩受到早古生代地幔热液的强烈改造。

这其中许多确实是当时的共识，也是白云鄂博矿床的基本地质特征，但有少数肯定并未得到所有人的认可，有些可能当时记录有误（如1～3号铌矿体事实上与海西期花岗岩是有点距离的，主要是呈脉状产在下伏的砂岩中，与花岗岩并无关系，仍是与赋矿白云岩及碳酸盐脉等同一地质作用的产物）；有些表述在今天看来尚需修正。

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