大兴安岭中南段布敦化铜矿床H-O-S-Pb同位素特征及成矿指示
H-O-S-Pb isotopic components of the Budunhua Cu deposit in the middle-south part of the Da Hinggan Mountains and their implications for the ore-forming process
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摘要: 提要：布敦化铜矿是大兴安岭中南段一个斑岩-热液脉型复合铜矿床，包括南部的金鸡岭斑岩型铜矿段和北部的孔雀山热液脉型铜矿段。本文在详细的矿床地质特征研究基础上，通过对矿体的氢、氧、硫和铅同位素系统研究，探讨了成矿流体和成矿物质来源以及成矿机制。氢、氧同位素组成表明，金鸡岭矿段与孔雀山矿段早期成矿流体主要以岩浆水为主，至成矿晚期有大气降水的参与。硫同位素分析结果表明金鸡岭矿段相对富集重硫，成矿热液的硫同位素组成为+2.54‰~+2.60‰。而孔雀山矿段相对富集轻硫，成矿热液的S同位素组成为-1.84‰~-1.71‰，两矿段的硫同位素组成表明硫主要来源于地球深部，铅同位素组成则表明铅具壳幔混合的特点，其来源与岩浆活动密切相关。结合大兴安岭中南段区域地质演化历史认为，布敦化矿床两个矿段的成矿作用均是由流体混合而导致黄铜矿等金属硫化物的大量沉淀。Abstract: Abstract：The Budunhua Cu deposit is a porphyry-hydrothermal vein type composite deposit in the middle-south part of the Da Hinggan Mountains. The deposit consists of the southern Jinjiling porphyry Cu ore block and northern Kongqueshan hydrothermal vein-type Cu ore block. Based on a detailed analysis of geological characteristics and a study of hydrogen, oxygen, sulfur, and lead isotopes in hydrothermal minerals, this paper has discussed the origin of ore-forming fluid and materials and genesis of the Budunhua deposit. Hydrogen and oxygen isotope analyses indicate that the ore-forming fluid in the early ore-forming stage in Jinjiling and Kongqueshan ore blocks was mainly magmatic water, whereas that in the late ore-formaing stage was probably a mixed fluid of magmatic and meteoric water. Sulfur isotope analyses show that the Jinjiling ore block is relatively rich in 34S, with sulfur isotope composition of ore-forming fluid being +2.54~+2.60‰, while the Kongqueshan ore block is relatively depleted in 34S, with sulfur isotope composition of ore-forming fluid being -1.84~-1.71‰. The sulfur isotope composition of the two ore blocks suggest a deep-seated source, and the lead isotope results display crust-mantle mixing characteristics closely related to magmatism. With the regional geological evolution history of the middle-south part of the Da Hinggan Mountains as a premise, the mineralization of the Jinjiling and the Kongqueshan Cu ore blocks in the Budunhua Cu deposit should be mainly related to fluid mixing which led to the precipitation of metal sulfides.
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1. 研究目的（Objective）
研究区地处鄂尔多斯盆地北部伊盟隆起中部的塔然高勒地区，其东侧紧邻纳岭沟铀矿，西侧为大营铀矿，区内地层整体为一向西南缓倾的单斜构造，含铀目的层为中侏罗统直罗组下段。塔然高勒铀矿的发现有望使大营和纳岭沟相连，成为世界级的铀矿田。
2. 研究方法（Methods）
依靠煤田和石油勘查钻孔资料“二次”开发的创新性思路，中国地质调查局天津地质调查中心在鄂尔多斯盆地东北缘塔然高勒地区通过收集分析研究区煤田勘查、开发钻孔资料以及区域地质、矿产、物探、化探、遥感及水文地质等资料，开展铀矿战略选区；编制研究区目的层系列图件，分析铀矿成矿地质条件，圈定找矿靶区；优选放射性异常钻孔和成矿有利地段进行钻探施工，分析放射性异常和含矿目的层的空间位置以及矿体分布、矿石质量等特征，初步评价铀资源潜力。
3. 研究结果（Results）
排查研究区煤田测井资料，发现潜在铀矿孔164个，潜在铀矿化孔65个。自然伽玛强度值较高，放射性异常钻孔形态连片、成带特征明显，规模较大。通过对优选的放射性异常钻孔和成矿有利地段进行钻探施工，共发现铀矿工业孔14个，铀矿化孔26个，矿区达到大型铀矿产地规模；铀矿体平面上总体呈北东—南西向展布，矿体平均埋深526 m，由北东向南西方向埋深逐渐增大。垂向上，铀矿体主要赋存于中侏罗统直罗组下段下亚段的灰色砂体中，矿体形态为板状。矿石岩性为中粗粒砂岩，碎屑物胶结类型以接触式、孔隙式胶结为主，铀的存在形式以吸附态为主，含铀矿物主要为铀石。
研究区目前共圈定6个工业矿体，矿体厚度变化范围为1.30~7.50 m，平均值为4.33 m；矿体平均品位为0.0342%，矿体平米铀量变化范围为1.76~ 11.20 kg/m2，平均值为3.49 kg/ m2。
目前主要对研究区东部矿体进行钻探工程控制，而矿体向西南方向深部的延伸情况及其西部矿体的分布情况均未进行有效控制，矿区仍具有较大的铀矿找矿潜力。
4. 结论（Conclusions）
（1）鄂尔多斯盆地东北缘塔然高勒铀矿的发现拓展了该地区的铀矿找矿空间，扩大了鄂尔多斯盆地东北部铀资源基地规模。
（2）研究区与周边的大营、纳岭沟铀矿具有相似的优越铀矿成矿地质条件，铀源丰富、泥砂泥结构完整、辨状河道砂体发育，炭屑、有机质等找矿标志明显。通过加大该地区的铀矿调查力度，有望使该地区成为世界级铀矿田。
（3）该地区铀矿的发现是利用煤田资料“二次开发”技术思路快速寻找砂岩型铀矿的成功范例之一，该技术方法极大减少了铀矿调查周期，节省了大量勘查成本。
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图 1 塔然高勒研究区钻孔剖面图(a—南北向; b—东西向）Figure 1. Drilling profile of the Tarangaole area (a-in north-south direction; b- in east-west direction)5. 致谢（Acknowledgements）
感谢李建国、李效广及项目组成员的支持。
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