内蒙古科右前旗呼和哈达超基性岩特征及成因

内蒙古科右前旗呼和哈达超基性岩特征及成因
作者：吉珍娃王心亮邢俊峰贾瑞娟
来源：《西部资源》2023年第06期
［关键词］呼和哈达；二叠系千枚岩；超基性岩；铬铁矿
呼和哈达地区地理位置处于大兴安岭中南段，位于内蒙古科右前旗大石寨镇西北15 km。

超基性岩体矿区范围南起归流河北岸的三道营子—呼和哈达—敖包营子村，北至舍苓扎拉格村北，东起三道营子村西山，西至靠山屯村北，面积约12 km2。

超基性岩体内含有小型铬铁矿，超基性岩体大部分蚀变为蛇纹岩，是大型化肥用蛇纹岩矿，保有储量矿石量14454.6×104t，经济价值高。

我国铬资源极度匮乏，总储量仅占全球千分之一左右，且铬金属需求量的99% 以上都依赖进口。

我国地壳层位中基性—超基性侵入体规模较小，几乎不发育层状铬铁矿床，蛇绿岩豆荚状铬铁矿床是我国铬资源的主要来源，所以加强蛇绿岩铬铁矿床的研究，有助于我国的铬资源增储，缓解对外依存度极高的困境[1]。

1. 区域及矿区地质特征
大兴安岭地区大地构造在属性上归属于中亚造山带东段（兴蒙造山带），是华北板块与西伯利亚板块碰撞、拼合的部位[2]，属于天山—兴安造山系的北山—内蒙古—吉林造山带，位于爱力格庙—锡林浩特中间地块与苏尼特右旗晚华力西地槽褶皱带两个次级构造单元的衔接部位[3]。

前中生代地层属北疆兴安地层大区、兴安地层区、乌兰浩特—哈尔滨地层分区；中新生代地层划归滨太平洋地层区、乌兰浩特—赤峰地层小区[4]。

早二叠世花岗岩（P1γ）侵入到下二叠统大石寨组地层（P1ds），形成大石寨花岗岩体（P1γ），早二叠世基性、超基性岩侵入到下二叠统大石寨组地层（P1ds）形成呼和哈达基性岩（P1Ν）、超基性岩体（P1Σ），傲很楚鲁—西楚鲁吐基性岩体群和舍苓扎拉格北山基性岩体（P1N）及分布于新发屯、大石寨一带呈北东向展布的十个次火山岩体[5]，二连—贺根山—霍林河—大石寨—扎兰屯—黑河深大断裂缝合带是上地幔侵入岩喷涌通道，发育一系列蛇绿混杂岩带[6]，近东西向归流河深大断裂是区域超基性、基性岩的控制断裂。

区内出露的地层有二叠系下统林西组（P1l），岩性为千枚岩、安山玢岩，白垩系下统龙江组（K1lj），岩性为凝灰熔岩及凝灰岩，新生界第四系松散沉积物（Q4）。

工作区位于呼和哈达—合屯—关家屯背斜的西北翼，次级褶皱以北东向短轴盆状向斜构造为主。

区内南部东西向归流河深大断裂将超基性岩阻隔在断层北，次级断裂为南北向正断层为主，其他断层有平行地层的正断层，斜交地层的逆断层。

区内岩浆岩有早二叠世超基性岩（P1Σ）、基性岩
（P1Ν），早白垩世花岗岩（K1γ）、闪长岩等（K1δ），与此深成岩有关的各种脉岩也较发育，矿区地质特征见图1[7-9]。

2. 超基性岩特征
2.1 超基性岩总体特征
本区超基性岩体出露地段地形平缓，岩石易风化，并广泛被第四系松散沉积物覆盖，岩石直接露出地表部分较少。

主要岩体有四个，由西向东依次为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号岩体，岩体形状呈似脉状及透镜状，最长1300 m，最短380 m，膨脹部分最宽200 m，长宽比例（长与膨胀部分之比）均在4.5∶1以上，最大为6.7∶1。

各岩体走向大体一致，近南北向分布，倾向除Ⅱ岩体向东南倾斜外，其余岩体均向西倾斜。

Ⅰ、Ⅳ号岩体为似脉状独立岩体，Ⅱ、Ⅲ岩体是深部为一个岩体的两个分支。

岩体内部岩相以斜方辉石橄榄岩为主，夹少许纯橄榄岩异离体，岩体已全部蛇纹石化，岩体边缘有青盘岩化辉长岩。

超基性岩体侵入于上古生界下二叠统地层中，后经剥蚀，局部被中生界下白垩统火山岩覆盖（Ⅳ岩体除外）。

2.2 超基性岩蚀变特征
本区超基性岩，除蛇纹石化外，还有碳酸盐化和滑石化作用。

在超基性岩中，尤其在纯橄榄岩中常见有灰白色，灰色方解石脉和碳酸盐矿物薄膜，在裂隙、破碎带及岩体边缘碳酸盐化
和滑石化较强。

磷镁岩化根据野外观察和镜下鉴定，常有碳酸盐细脉穿插蛇纹岩或蛇纹岩被碳酸盐和滑石交代，说明蛇纹石化比碳酸盐化和滑石化早。

超基性岩风化淋滤作用，一般比超基性岩体与火山岩、辉长岩接触带、断裂带及破碎带上强，赭石化多在淋滤蛇纹岩边缘发生。

在超基性岩与火山岩接触带上，常见棕黄、棕褐色、坚硬、棱角状矽质蛇纹岩。

2.3 超基性岩相特征
按岩石中辉石含量分为纯橄榄岩、辉石橄榄岩及斜方辉石橄榄岩。

在超基性岩体中还有单斜辉石橄榄岩、橄榄岩、辉石岩和角闪岩（表1）。

2.3.1 蛇纹石化纯橄榄岩相
灰绿色、黑绿色、灰黑色、古铜色、风化面呈暗绿色，黄灰绿色、褐黑色、块状、片状、网格状、胶冻状。

块状者有的呈致密状具贝壳状断口，性脆，有的呈粒状。

网格状多有碳酸盐物的网状细脉，地表风化后，具球形外貌，胶冻状、鲜绿色、有的表面呈银灰色，为铬铁矿直接围岩，构成铬铁矿不厚外壳。

岩石主要由蛇纹石组成，并有少量铬尖晶石和磁铁矿；镜下：橄榄石全蚀变为蛇纹石，含量98％以上。

蛇纹石有叶蛇纹石，片蛇纹石，隐晶质蛇纹石及纤维蛇纹石，附生矿物有铬尖晶石和磁铁矿及少量滑石、菱镁矿、方解石等；岩石主要结构有：网格状，密集网状交代残余网格状，格子状隐晶质，其次有纤维变晶，隐晶质斑状，网环状。

2.3.2 蛇纹石化辉石橄榄岩相
深绿色、黑绿色、灰绿黑色、新鲜面呈灰绿色，致密块状，质坚硬，见有少许绢石和磁铁矿，绢石板柱状晶形，发亮，粒径1～2 mm。

磁铁矿，黑色，常集中分布。

镜下：橄榄石全蚀变为蛇纹石，辉石蚀变为绢石，铬尖晶石有溶蚀现象，主要结构有网状，格子状，其次为少斑状，似斑状。

2.3.3 蛇纹石化斜方辉石橄榄岩相
灰绿色、黑绿色、褐黑色、风化表面常呈暗绿色，黄灰绿色，染有褐黑色铁锰质薄膜，主要矿物由蛇纹石，绢石组成。

绢石一般为中—粗粒，粒径1～2 mm，少数2～3 mm，个别达5～8 mm，晶体自形、他形，板柱状局部集中，镜下观察，绢石具辉石假象，常呈假斑晶出现。

岩石呈块状，片状构造，在片状蛇纹岩中，常见疙瘩状斜方辉石橄榄岩。

3. 铬铁矿特征
3.1 矿石矿物
铬铁矿呈铁黑色，钢灰色表面带褐色，品位高者呈褐黑色，低者为灰黑色，风化表面呈黄褐黑色、棕黄褐色、咖啡色，半金属光泽、块状、片状和粉末状，后者甚少，常见碳酸盐矿物
薄膜和细脉穿插在矿石中。

铬铁矿石中矿物有铬尖晶石、蛇纹石、碳酸盐矿物、少量绿泥石和滑石。

Cr2O3与TFe、FeO、Fe2O3间变化关系是Cr2O2含量愈高，TFe、FeO、Fe2O3含量愈低。

3.2 矿石结构、构造和类型
铬铁矿以半自形、他形，中—细粒结构为主，自形结构和粗粒结构少见。

矿石的构造有致密块状构造，铬尖晶石含量80％以上者多为细粒结构、条带状构造，由贫富相间的浸染状铬铁矿平行条带排列，本区少见；空心瘤状构造，核心为纯橄榄岩，环边由铬尖晶石组成浸染状矿石，有的未完全封闭，本区少见；杂状构造，铬尖晶石分布不均。

在稠密浸染状矿石中，有局部致密块状矿石，在浸染状矿石中局部有富矿和无矿地段；均匀染状构造，中—细粒铬尖晶石均染而成。

同一矿体中，常有几种结构、构造；铬铁矿石中矿物有铬尖晶石，蛇纹石，碳酸盐矿物及少量的绿泥石和滑石；致密块状矿石，铁黑色，质坚硬，边缘常迅速过渡为稠密浸染状，多分布在矿巢状矿体中；稠密浸染状矿石，多为中粒，半自形结构，均匀浸染状构造，少数为斑杂状构造，多分布在矿巢状和脉状矿体中下部；中等及稀疏浸染状矿石，中—细粒，半自形，他形结构为主，具均匀浸染状，斑杂状和条带状构造，多分布在透镜状，扁豆状和脉状矿体中。

铬尖晶石含量致密块状80％以上，稠密浸染状50%～80%，中等浸染状30%～50%，稀疏浸染状15%～30%。

3.3 矿体形状、产状及规模
矿体形状有矿巢状、扁豆状、透镜状和似脉状。

似脉状矿体狭而长，规模不大，大者22 m×2 m，小者几米长，十余厘米宽，厚度变化大，富矿多位于矿体中下部，矿石类型多稠密及中等浸染状，两侧变贫，迅速尖灭，矿体与围岩界线清楚，在膨大的纯橄榄岩中，常有平行矿脉，就目前资料来看，大而厚的富矿体多分布在纯橄榄岩中下部，矿体中常有纯橄榄岩夹层，在主矿脉两侧有细小的矿脉穿插于围岩中，矿体有分枝现象，脉状矿体本区少见；扁豆状及透镜状矿体、规模小、大者15 m×1.5 m，小者两三米长，十余厘米宽，小者占主要，矿石类型以中等浸染状为主，矿体与围岩界线清楚或呈迅速过渡接触关系；矿巢状矿体，大者一二米长，几十厘米宽，小者几十厘米长，几厘米或十几厘米宽，矿石类型以稠密浸染状和致密块状为主，矿体与围岩界线清楚。

本区矿巢状矿体多，扁豆状，透镜状和矿巢状矿体空间分布（走向延长、倾向延伸）上，断续出现，连续性不好，矿体产状受纯橄榄岩产状控制，倾角45°～60°。

随围岩变化而变化，因断裂影响局部有不一致的，成倍产出的矿体，其产状大致相同。

矿体规模与纯橄榄岩大小有关，在规模甚小的纯橄榄岩异离体中，很少见到矿，且质量不好，本区铬铁矿主要产于第Ⅱ岩体的纯橄榄岩中，其规模比其余岩体都大，在纯橄榄岩转变及膨大部分常有较大的矿体，矿体常见有不厚的蛇纹岩外壳。

从Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ岩体含矿纯微榄岩分布位置看，均处于岩体的中下部。

第Ⅱ岩体含矿性好。

Ⅰ、Ⅳ岩体仅含极少的小矿巢，Ⅱ岩体未见矿，从各岩体的化学成分资料看，Ⅲ岩体MgO 含量最高，其次为Ⅳ、Ⅰ岩体，Ⅱ岩体最低，说明Cr2O3与岩体MgO 含量呈正相关，和Al2O3呈负相关。

3.4 矿石质量
本区铬铁矿矿石类型以中等浸染及稠密浸染状为主，致密块状矿石甚少，Cr2O3平均品位为15.5%，矿石中有纯橄榄岩夹层，夹石厚度不等，一般为几厘米或十几厘米，含夹石者多为脉状矿体，岩体中未见铂矿。

4. 矿床特点及成因
4.1 超基性岩矿床特点及成因
本区二叠系下统超基性岩体（P1Σ）侵入于二疊系下统（P1）地层中，局部被白垩系下统（K1）火山岩覆盖，侵入岩受深大断裂归流河断裂构造控制。

岩体长轴方向与区域地层及构造线走向大体一致，近南北向排列，Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ岩体倾向与围岩倾向相交，倾角比围岩大，Ⅱ岩体倾向与围岩倾向相反，倾角甚陡、Ⅰ、Ⅳ岩体为单独的似脉状，Ⅱ、Ⅲ岩体为深部相连的两个岩枝。

岩体属斜方辉石橄榄岩相夹少许纯橄榄岩，单斜辉石橄榄岩，橄榄岩、辉石岩及辉长岩异离体的杂岩体类型，在数量上斜方辉石橄榄岩相占了绝对的优势，其次为纯橄榄岩相，各岩相带相互平行，呈迅速过渡关系，具条带状构造，纯橄榄岩形态呈扁豆状、透镜状和狭长条带状，产状严格受岩体产状的控制，在岩体转弯及膨大部分纯橄榄岩变厚，主要分布在岩体的中下部，在第Ⅰ岩体含矿纯橄榄岩狭长带状的上下盘附近，斜方辉石橄榄岩相中有成的小扁豆状纯橄榄岩、其余岩体中小的纯橄榄岩异离体，虽连续性不好，但在空间分布上均构成有一定规律性的断续的与岩体平行的杂岩相带。

超基性岩已强烈蛇纹石化，橄榄石和辉石蚀变为蛇纹石和绢石，交代结构明显。

基性岩与超基性岩有密切关系，为同源分异的产物，基性岩有稍早侵入的青盘岩化辉长岩就地分异的辉长岩及岩浆冷凝后贯入的基性岩脉。

断裂以斜交岩体走向陡角度阶梯式正断裂为主，把纯橄榄岩切割成段块状相连，片理构造发育。

灰绿色、黑绿色、褐黑色、风化表面常呈暗绿色，黄灰绿色，染有褐黑色铁锰质薄膜，主要矿物由蛇纹石，绢石组成。

绢石一般为中—粗粒，粒径1～2 mm，少数2～3 mm，个别达5～8 mm，晶体自形、他形，板柱状局部集中，镜下观察，绢石具辉石假象，常呈假斑晶出现。

岩石呈块状，片状构造，在片状蛇纹岩中，常见疙瘩状斜方辉石橄榄岩。

3. 铬铁矿特征
3.1 矿石矿物
铬铁矿呈铁黑色，钢灰色表面带褐色，品位高者呈褐黑色，低者为灰黑色，风化表面呈黄褐黑色、棕黄褐色、咖啡色，半金属光泽、块状、片状和粉末状，后者甚少，常见碳酸盐矿物薄膜和细脉穿插在矿石中。

铬铁矿石中矿物有铬尖晶石、蛇纹石、碳酸盐矿物、少量绿泥石和滑石。

Cr2O3与TFe、FeO、Fe2O3间变化关系是Cr2O2含量愈高，TFe、FeO、Fe2O3含量愈低。

3.2 矿石结构、构造和类型
铬铁矿以半自形、他形，中—细粒结构为主，自形结构和粗粒结构少见。

矿石的构造有致密块状构造，铬尖晶石含量80％以上者多为细粒结构、条带状构造，由贫富相间的浸染状铬铁矿平行条带排列，本区少见；空心瘤状构造，核心为纯橄榄岩，环边由铬尖晶石组成浸染状矿石，有的未完全封闭，本区少见；杂状构造，铬尖晶石分布不均。

在稠密浸染状矿石中，有局部致密块状矿石，在浸染状矿石中局部有富矿和无矿地段；均匀染状构造，中—细粒铬尖晶石均染而成。

同一矿体中，常有几种结构、构造；铬铁矿石中矿物有铬尖晶石，蛇纹石，碳酸盐矿物及少量的绿泥石和滑石；致密块状矿石，铁黑色，质坚硬，边缘常迅速过渡为稠密浸染状，多分布在矿巢状矿体中；稠密浸染状矿石，多为中粒，半自形结构，均匀浸染状构造，少数为斑杂状构造，多分布在矿巢状和脉状矿体中下部；中等及稀疏浸染状矿石，中—细粒，半自形，他形结构为主，具均匀浸染状，斑杂状和条带状构造，多分布在透镜状，扁豆状和脉状矿体中。

铬尖晶石含量致密块状80％以上，稠密浸染状50%～80%，中等浸染状30%～50%，稀疏浸染狀15%～30%。

3.3 矿体形状、产状及规模
矿体形状有矿巢状、扁豆状、透镜状和似脉状。

似脉状矿体狭而长，规模不大，大者22 m×2 m，小者几米长，十余厘米宽，厚度变化大，富矿多位于矿体中下部，矿石类型多稠密及中等浸染状，两侧变贫，迅速尖灭，矿体与围岩界线清楚，在膨大的纯橄榄岩中，常有平行矿脉，就目前资料来看，大而厚的富矿体多分布在纯橄榄岩中下部，矿体中常有纯橄榄岩夹层，在主矿脉两侧有细小的矿脉穿插于围岩中，矿体有分枝现象，脉状矿体本区少见；扁豆状及透镜状矿体、规模小、大者15 m×1.5 m，小者两三米长，十余厘米宽，小者占主要，矿石类型以中等浸染状为主，矿体与围岩界线清楚或呈迅速过渡接触关系；矿巢状矿体，大者一二米长，几十厘米宽，小者几十厘米长，几厘米或十几厘米宽，矿石类型以稠密浸染状和致密块状为主，矿体与围岩界线清楚。

本区矿巢状矿体多，扁豆状，透镜状和矿巢状矿体空间分布（走向延长、倾向延伸）上，断续出现，连续性不好，矿体产状受纯橄榄岩产状控制，倾角45°～60°。

随围岩变化而变化，因断裂影响局部有不一致的，成倍产出的矿体，其产状大致相同。

矿体规模与纯橄榄岩大小有关，在规模甚小的纯橄榄岩异离体中，很少见到矿，且质量不好，本区铬铁矿主要产于第Ⅱ岩体的纯橄榄岩中，其规模比其余岩体都大，在纯橄榄岩转变及膨大部分常有较大的矿体，矿体常见有不厚的蛇纹岩外壳。

从Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ岩体含矿纯微榄岩分布位置看，均处于岩体的中下部。

第Ⅱ岩体含矿性好。

Ⅰ、Ⅳ岩体仅含极少的小矿巢，Ⅱ岩体未见
矿，从各岩体的化学成分资料看，Ⅲ岩体MgO 含量最高，其次为Ⅳ、Ⅰ岩体，Ⅱ岩体最低，说明Cr2O3与岩体MgO 含量呈正相关，和Al2O3呈负相关。

3.4 矿石质量
本区铬铁矿矿石类型以中等浸染及稠密浸染状为主，致密块状矿石甚少，Cr2O3平均品位为15.5%，矿石中有纯橄榄岩夹层，夹石厚度不等，一般为几厘米或十几厘米，含夹石者多为脉状矿体，岩体中未见铂矿。

4. 矿床特点及成因
4.1 超基性岩矿床特点及成因
本区二叠系下统超基性岩体（P1Σ）侵入于二叠系下统（P1）地层中，局部被白垩系下统（K1）火山岩覆盖，侵入岩受深大断裂归流河断裂构造控制。

岩体长轴方向与区域地层及构造线走向大体一致，近南北向排列，Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ岩体倾向与围岩倾向相交，倾角比围岩大，Ⅱ岩体倾向与围岩倾向相反，倾角甚陡、Ⅰ、Ⅳ岩体为单独的似脉状，Ⅱ、Ⅲ岩体为深部相连的两个岩枝。

岩体属斜方辉石橄榄岩相夹少许纯橄榄岩，单斜辉石橄榄岩，橄榄岩、辉石岩及辉长岩异离体的杂岩体类型，在数量上斜方辉石橄榄岩相占了绝对的优势，其次为纯橄榄岩相，各岩相带相互平行，呈迅速过渡关系，具条带状构造，纯橄榄岩形态呈扁豆状、透镜状和狭长条带状，产状严格受岩体产状的控制，在岩体转弯及膨大部分纯橄榄岩变厚，主要分布在岩体的中下部，在第Ⅰ岩体含矿纯橄榄岩狭长带状的上下盘附近，斜方辉石橄榄岩相中有成的小扁豆状纯橄榄岩、其余岩体中小的纯橄榄岩异离体，虽连续性不好，但在空间分布上均构成有一定规律性的断续的与岩体平行的杂岩相带。

超基性岩已强烈蛇纹石化，橄榄石和辉石蚀变为蛇纹石和绢石，交代结构明显。

基性岩与超基性岩有密切关系，为同源分异的产物，基性岩有稍早侵入的青盘岩化辉长岩就地分异的辉长岩及岩浆冷凝后贯入的基性岩脉。

断裂以斜交岩体走向陡角度阶梯式正断裂为主，把纯橄榄岩切割成段块状相连，片理构造发育。