地球学报英文版

（一）实验室简介

国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室成立于2007年，隶属于中国地质科学院矿产资源研究所，定位于应用基础研究。实验室现有固定人员67人，下设10多个专业实验室，拥有开展成岩成矿物质成分（同位素、元素）、结构、年代学和成矿物理化学条件研究的一系列先进的地球化学分析测试仪器，以及开展地球物理、遥感信息处理和可视性矿产资源评价的众多的先进设备。承担了国家“973”计划、国家科技支撑计划、国际合作项目、自然科学基金项目以及省部级项目（包括地质调查项目）等众多科研项目的工作。

国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室以矿产资源形成过程、分布规律和勘查评价技术为研究方向。其特色在于将成矿背景、成矿过程、成矿规律、矿床模型和勘查评价技术作为一个整体来进行研究。其优势在于实验室依托于中国地质科学院矿产资源研究所和中国地质调查局，能够将成矿及找矿理论研究与勘查评价有机地结合在一起，从而使研究成果能迅速地在实践应用中得到检验和提高。

（二）2013年度重要科研成果

1.世界大型超大型矿床成矿图编制及全球成矿规律研究与评价

“1∶2500万世界大型超大型矿床成矿图编制及全球成矿规律研究与评价”是中国地质调查局地质调查项目，也是世界地质图委员会在新世纪批准设立的首个矿产资源编图国际合作项目。通过8年多的工作，取得以下主要成果：

（1）提出客观实用的大型超大型矿床划分全球标准，从全球1285个主要矿床中筛选出445个大型超大型矿床，建立具有国际权威的世界大型超大型矿床数据库。

（2）以世界地质图委员会为国际合作平台，首次编制完成数字化的1：2500万世界大型超大型矿床成矿图，填补了国内外空白。

（3）根据大陆裂解增生、大洋开启闭合、洋陆相互作用及其地质演化特征，结合全球地质构造背景与成矿特征，首次在全球大陆范围划分出4大成矿域和21个巨型成矿区带，提出全球成矿统一性、不同区域成矿特殊性、大型超大型矿床成矿偏在性和异常成矿作用等新认识，深化全球成矿规律研究。

（4）在编图研究基础上，对世界主要类型矿产资源和各大洲矿产资源进行了战略评价，研究探讨了中国矿产资源战略问题。

该项成果为我国编制找矿突破战略行动总体实施方案、组织实施境外矿产资源勘查开发、部署地质调查国际合作、从全球视野破解我国矿产资源难题，提供了重要战略参考和科学指导。世界地质图委员会即将在全球范围正式发布《1：2500万世界大型超大型矿床成矿图》（英文版），使本项成果的应用范围扩展到全球地质界，在发展全球成矿学、寻找大型超大型矿床等方面具有世界指导意义。

此项成果2013年获国土资源科学技术二等奖。

2.我国主要金属矿床模型研究

根据国际矿床模型研究现状和发展趋势，结合我国金属矿床的基本特点，通过对我国20年来矿床研究和勘查成果的进一步总结和提高，建立或提升了我国主要矿床模型。首次按照国际标准，以矿床类型为主线，结合产出地质环境，开展了与酸性花岗岩有关的钨、锡和稀有多金属矿床，与中酸性花岗质岩石有关的斑岩-矽卡岩型铜、铁和钼矿床，与镁铁-超镁铁质岩有关的岩浆型铜镍硫化物矿床，与海底喷流有关的块状硫化物型铜铅锌矿床，密西西比河谷型铅锌矿床和主要金矿床等典型矿床模型和矿集区尺度模型研究，为在一定地质背景下开展特定的矿产及其组合找矿勘查提供了科学依据。完成了26组矿产111个矿床模型的编写，编辑完成了《中国矿床模型概论》。根据我国矿产资源评价和找矿勘查工作的需要，比较全面系统地编著了《国外主要矿床类型、特点及找矿勘查》，介绍了当今国际上主要类型矿床的特点、成矿机制、分布规律、形成背景以及矿床尺度、矿集区尺度和区域尺度的矿床模型，包括造山型金矿床、卡林型金矿床、浅成低温热液型金矿床、斑岩型±矽卡岩型铜钼矿床、密西西比河谷型铅锌矿床、沉积喷流型铅锌矿床、火山块状硫化物型铅锌铜多金属矿床、岩浆铜镍硫化物型矿床、铁氧化物铜金矿床、黑色岩系型矿床、砂岩型铀矿床、红土型镍矿床和红土型铝土矿床等13类矿床模型。根据我国东部中生代大规模成矿作用的期次和特点，选择主要成矿带（区）及代表性矿田或矿床，融汇了前人工作和本次研究的提升内容，系统提出了矿床、矿集区和区域尺度的矿床模型，编制了《中国东部中生代金属矿床图册》，探讨各类矿床的形成过程，最后总结提出中国东部中生代成矿环境，构筑出主要不同类型矿床组合的矿床模型，以期为我国进一步开展找矿勘查提供支撑。

该项成果于2013年获得国土资源科学技术奖二等奖。

3.全国矿产资源潜力评价取得一系列丰硕成果

“全国矿产资源潜力评价”项目经全国有关各单位科技人员奋力拼搏，历时8年，全面完成各项任务，取得了一系列丰硕成果，为制定国家资源战略、实施找矿突破战略行动全国地质矿产保障工程和“十二五”矿产勘查部署提供了重要依据。

全国重要矿产和区域成矿规律研究工作项目取得的主要成果有：①首次实现1、2、3、4级成矿区带的全覆盖，提出23个矿种矿产预测类型划分方案，厘定出388个矿产预测类型；②首次划分了单矿种的成矿区带，编制了系列图件，建立了矿产地一览表及数据库。完善了各成矿省的区域成矿模式及区域成矿谱系；培养了一批青年骨干及19位博士、博士后等，出版专著8部，发表论文168篇。

工作成果在一些重要矿床，如广西大厂锡多金属矿床、江西淘锡坑钨矿、盘古山钨矿、贵州大竹园铝土矿等矿床的勘查评价中起到了有效的指导作用，取得良好的找矿效果；在区域成矿规律研究方面提出了“五层楼+地下室”新成矿模式。

4.全国重要矿产总量预测项目建立矿床模型综合地质信息矿产预测方法体系

全国重要矿产总量预测项目在借鉴国内外矿产预测经验基础上，创新性地提出了矿床模型综合地质信息矿产预测方法体系，在此基础上圈定了各类不同级别预测靶区、成矿远景区近5万处，优选了省级成矿远景区和全国成矿远景区。预测评价了每个靶区、成矿远景区的潜在资源量。编制了单矿种资源潜力分布图、远景区分布图和勘查部署图等。全国重要矿产总量预测工作是一项任务庞大、覆盖全域的复杂系统工程，与以往和国外矿产预测比较，此次预测评价在地质资料水平、矿产预测方法、预测广度等方面处于国家领先水平。此项预测成果将对我国资源预测评价和矿产规划产生深远影响。

5.深部探测技术与实验研究专项取得重要进展

历时5年努力，深部探测技术与实验研究专项的深部矿产资源立体探测技术及实验研究项目取得了丰硕的成果。长江中下游成矿带岩石圈结构、深部成岩成矿过程、矿集区3D结构探测取得一批重大发现，深化了对巨型成矿带和矿集区形成的认识：

（1）发现了长江中下游成矿带发生岩石圈拆沉和幔源岩浆底侵的地震学证据，证实存在多级岩浆活动，诠释了巨型成矿带成岩、成矿的动力学成因。

（2）揭示了成矿带地壳精细结构和变形历史。发现上地壳由多重滑脱层上的逆冲-褶皱构造系统组成；后期的伸展盆地多数是在逆冲断层的基础上再活化形成。

（3）明确了郯庐断裂、长江构造带等重要构造带的性质。发现郯庐断裂为逆冲-推覆构造，张八岭隆起为一推覆体；“长江深断裂”为陆内造山阶段形成的多重逆冲构造，伸展阶段演化为伸展坳陷；“庐江-繁昌-湖州”断裂为伸展拆离构造带，向西可能与信阳-霍山断裂相接。

（4）获得铜陵、庐枞矿集区3D结构，揭示出重要岩体和控矿地质体的空间分布，深化了对成矿的认识，为深部找矿提供了重要信息。

6.钾盐成矿理论和预测评价取得重要进展

（1）裂谷成钾模式。从古生代—中生代晚期—新生代，钾盐成矿的大地构造环境从克拉通稳定巨型陆表海，转变为裂谷盆地。裂谷构造沉降形成封闭性良好的盆地，同时伴有大量火山活动，以温泉等形式带来丰富的深源成矿物质，一些裂谷还与大洋沟通，接受海水的补给；上述构造、物质条件与干旱气候的耦合，导致钾盐沉积成矿。总结研究提出裂谷成钾“两阶段三过程”模式。第一阶段，地表盐湖-太阳能作用；第二阶段，埋藏-岩浆热能作用；“三个成钾作用过程”：第一是蒸发沉积，第二是沉积淋滤，第三是变质-改造（图35，图36）（地球学报，2013,34（5），全文已被下载82644次）。

图35 裂谷盆地成钾模式图

（2）塔里木水化学与罗布泊成钾物源研究。课题组共采集和收集资料获得537件水样数据，统计分析发现，塔里木盆地河水SO4/Cl背景值为，分别高出柴达木盆地河水（）和海水（）两倍多和18倍多；而塔里木盆地河水K/Cl背景值为，高出海水（）两倍多。由此说明，塔里木盆地地质背景本身具有富K和SO4、贫Cl的特征，这可能就是造成罗布泊盐湖巨量钙芒硝沉积、钾盐富集和盐湖氯相对亏损的地球化学背景（Boying et al.,2013）。研究还发现，除了蒸发作用和周围山区岩石风化影响外，塔里木盆地氯化物型盐泉水广泛分布，表明了来自地球深部的CaCl2型水参与了盆地水体演化及补给罗布泊盐湖。罗布泊是塔里木盆地水体的最终归宿。塔里木盆地地质背景即老地层富钾，构成了罗布泊盐湖成钾的矿源区，不仅对解释罗布泊富钾机理和中国陆块成钾理论研究具有重要启示，也对在罗布泊深部和外围开展找钾奠定了科学依据。

图36 裂谷盆地钾盐沉积及富钾卤水形成过程示意图

（3）钾盐找矿与资源预测。江陵凹陷钾盐勘查：在裂谷成钾模式指导下，通过实施油钾兼探，开展多学科综合研究，基本掌握了江陵凹陷深层富钾卤水的分布规律，建立钾盐资源模型，评价获得富钾卤水氯化钾资源预测量为亿吨，确定了下一步勘查的主攻方向和优选靶区。

罗布泊钾盐预测：建立了盐湖钾盐聚集模型，推算获得罗布泊地层水体中可能蕴藏有亿吨KCl资源量。目前，勘查发现卤水KCl的资源/储量为亿吨，剩余亿吨，故此，推断罗布泊尚具有很大的找钾空间。

兰坪-思茅盆地成矿预测：建立成矿地质体体积法资源量预测方法，计算预测区兰坪-思茅盆地预测区钾盐资源量达亿吨；综合评价,预测结果可信度为，高于传统地质体体积法（范建福，肖克炎等，2013）。至今，仅在勐野井发现2000万吨钾盐资源量，可见，兰坪-思茅盆地钾盐找矿尚有较大的潜力。

（4）青海柴达木盆地盐湖低品位钾盐开发利用研究。开发了一种用于盐矿开采的多级驱动溶矿方法，并获国家发明专利（专利号：ZL2009 1 ）。在青海别勒滩地区试验结果表明，利用该项技术可以整体提高溶剂水位，增大溶矿面积，增加可溶矿开采的有益矿产资源总量，增大溶矿效率，切断单级驱动产生的优势通道，有效降低了溶剂的直排浪费。该项技术如果成功运用到整个察尔汗地区，对于缓解我国钾盐资源短缺现状意义重大。

（5）罗布泊盐湖120万吨/年硫酸钾成套技术开发。该项研究成果获2013年度国家科技进步奖一等奖（主要完成单位：国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司、化工部长沙设计研究院、中蓝连海设计研究院、中国地质科学院矿产资源研究所、清华大学。主要完成人：李浩、唐中凡、尹新斌、雷光元、刘小力、汤建良、李守江、黎礼、李红星、谭晶晶、郭兴寿、颜辉、湛留意、刘成林、侯悦民）。

罗布泊（罗北凹地）硫酸盐型卤水钾矿的大规模成套技术开发，涉及三大技术系统，即采矿（卤）系统、盐田系统和装置加工系统。中国地质科学院矿产资源研究所主要从事罗北卤水资源勘查、成因与赋存规律等研究，查清了矿区的富钾卤水化学特征（氯化钾品位等）与分布规律、储层物性、卤水动力学条件与卤水富集区等，为采矿系统的首采区选择等奠定了科学基础。

7.长江中下游玢岩铁矿研究新进展

充分认识到膏盐层氧化障在长江中下游玢岩铁矿成矿中的作用。根据长江中下游中下三叠统膏盐层与玢岩铁矿关系密切的现象，提出膏盐层不仅为成矿提供大量Na+、Cl-等矿化剂，还是重要氧化障，将岩浆熔体中Fe2+氧化成Fe3+，促使岩浆分异出铁氧化物，形成矿浆型铁矿。矿浆型和热液型矿体同时存在，两者在空间上具“双层成矿结构”（图37）。

图37 长江中下游玢岩铁矿“双层成矿结构”

8.铁矿床研究进展

提出了5期铁矿大规模成矿动力学背景，将与4种铁矿类型有关的控矿系统划分为海底火山喷气-沉积型、超浅成侵入体型、中-浅成中酸性侵入体型、深成镁铁-超镁铁质侵入体型和叠加改造型5种类型，建立了沉积变质型、矽卡岩型和岩浆型铁矿的地质-地球物理模型，并对模型进行了验证，为成矿预测奠定了重要基础。

提出了BIF原始沉积物除二氧化硅、氢氧化铁胶体外，还有铁白云石泥新认识；总结了沉积变质型富铁矿的空间分布、矿石类型及成因机制；首次获得辽宁弓长岭二矿区大型富铁矿有关蚀变岩的U-Pb锆石年龄为1840±7Ma，厘定富铁矿的形成时代为中元古代；通过控矿构造研究，提出背斜对于矿体尤其是隐伏矿和富铁矿有明显的控制作用，韧性变形有利于硅铁分离形成富铁矿，贫铁矿层间断裂与其他断裂组成的断裂系统也有利于富铁矿的形成。

厘定了阿尔泰地区海相火山岩型铁矿形成时代为398～385Ma，西天山海相火山岩型铁矿形成时代为317～300Ma，宁芜地区梅山玢岩型铁矿形成时代为早白垩世；提出海相火山岩型铁矿的成矿动力学背景为大陆岩浆弧边缘环境；提出阿尔泰阿巴宫铁矿和宁芜地区玢岩铁矿属于基鲁纳型。

将新疆北部与火山-侵入岩有关的铁多金属矿划分为火山岩型、矽卡岩型、辉绿岩型和岩浆岩型，形成于5个成矿期：早泥盆世（407～384Ma）、中泥盆世（382～375Ma）、早石炭世（362～324Ma）、晚石炭世（323～302Ma）和早-中二叠世（289～261Ma）。形成于6种环境，阿尔泰早泥盆世为岩浆弧环境，准噶尔北缘中泥盆世为大洋岛弧环境，西天山早石炭世为岩浆弧环境、晚石炭世由俯冲-碰撞转换为拉长环境，东天山石炭纪为岛弧环境、早-中二叠世为后碰撞环境。提出与成矿有关的侵入岩多数为与火山岩同时代的潜火山岩，属同源演化的产物。

9.同位素地球化学研究新进展

建立了锂同位素实验方法，分析精度与国际同类实验室水平相当，实现了标准样品的长期稳定重现，可用来测定天然样品的Li同位素组成。根据Li同位素研究成果，认为特提斯洋壳板片的流体参与了斑岩的源区富集，而俯冲印度地壳的流体/熔体参与了钾质超钾质火山岩的源区富集，提出了拉萨地块斑岩、钾质-超钾质火山岩成因模式。对比了裂谷环境与碰撞环境碳酸岩的源区特征。

10.率先利用石英毛细管合成流体包裹体技术，原位观测硫酸盐热还原反应（TSR）过程

硫酸盐热还原反应广泛发生在各类油气盆地和与盆地流体有关的金属矿床内，因而对TSR反应机理的认识对于油气藏的开发利用和与盆地流体有关金属矿床成矿机理的认识均具有重要意义。长期以来，很多学者从野外地质特征、理论计算及实验模拟方面对TSR反应进行了大量的研究，但由于TSR反应过程复杂，存在一系列反应的中间产物，以往利用的淬火分析技术难以有效揭示TSR反应过程。针对这一难题，我们率先将最新开发出的石英毛细管合成流体包裹体技术引入TSR模拟实验中，结合原位的激光拉曼分析，实现了对高温高压下对TSR反应的原位观测。以往的研究认为S-H2O-CH4之间的反应并不是严格意义上的TSR反应（Chen et al.,2009），我们通过一系列模拟实验的开展，查明S-H2O-CH4体系在高温高压下的反应是分步进行的，其中包含了S的水解反应和高温下硫酸盐的热还原反应（TSR），并在250℃以上实现了CH4对硫酸根的还原，这一温度比以往模拟实验中利用CH4对硫酸根还原的温度更加接近于自然体系下TSR反应发生的温度，为深入理解自然体系甲烷参与TSR反应提供了重要的实验依据（图38）。

图38 石英毛细管合成流体包裹体（a）和原位激光拉曼光谱分析装置（b）

11.秦岭中生代花岗岩研究进展

系统总结了秦岭中生代花岗岩演化特征，探讨了晚中生代花岗岩与钼等多金属矿的关系。揭示了秦岭早中生代花岗岩240～250Ma和225～190Ma两个阶段演化，厘定了俯冲碰撞到后碰撞的演化特征。厘定了晚中生代花岗岩160～130Ma和120～100Ma两阶段从I型向I-A过渡和A型演化趋势，并揭示了与钼矿的密切关系。通过中生代花岗岩同位素组成时空变化分析，初步查明了秦岭不同块体的地壳深部组成特征，对深入认识成矿分布规律提供了新依据。

12.个旧超大型锡-铜多金属矿研究进展

与澳大利亚和美国同行合作对我国云南个旧超大型锡-铜多金属矿区的岩浆作用和成矿作用开展了解剖研究。

（1）个旧地区大规模岩浆-成矿作用背景。运用SHRIMP和LA-ICPMS高精度锆石U-Pb定年方法，对个旧地区基性-中性-酸性岩浆岩组合的形成时代进行了系统研究，发现这一套起源不同的岩浆岩的结晶时代基本一致，它们构成了双峰式的岩石组合。此外，提出该区花岗岩在形成过程中发生了强烈的分异结晶作用，成矿能力与分异程度正相关；辉长岩为岩石圈地幔物质发生熔融后经过少量的地壳混染而形成，暗色微粒包体是玄武质岩浆与长英质岩浆发生物理-化学交换的结果，碱性岩由幔源岩浆经历强烈的分异结晶作用形成，镁铁质岩墙为同一幔源岩浆受到大量地壳物质混染的结果。研究表明，个旧地区大规模岩浆-成矿作用形成于岩石圈伸展和强烈壳幔相互作用的背景（图39）。

图39个旧地区大规模岩浆-成矿作用模式

（2）个旧锡多金属矿床成因。结合个旧矿区的成矿金属元素空间分带和成矿流体物理-化学条件演化规律，认为个旧锡是具有典型的与花岗岩有关热液矿床的特征；H-O-S同位素系统填图结果支持成矿物质主要来源于花岗岩，早阶段的成矿流体以从花岗岩出溶的岩浆水为主，晚阶段天水/地表水发生了流体混合。云母Ar-Ar、辉钼矿Re-Os和LAICPMS锡石U-Pb测年结果证实，个旧地区成矿时代矿区与岩浆活动一致，发生于晚白垩世。（3）运用新技术与新方法探索“层间氧化矿”成因和S n的成矿条件。运用新近发展的Fe同位素分析技术，从矿化元素本身的角度对层间氧化矿进行了系统研究，发现不同氧化程度矿石的Fe同位素组成呈规律性的变化，认为这种矿体为后期氧化形成。运用SEM-CL和LA-ICP-MS技术对锡石晶体开展内部结构和微区原位微量元素研究，发现锡石环带结构的发育程度与花岗岩之间的距离存在负相关性，且不同成矿环境中的锡石均具有类似的微量元素特征，元素含量受控于锡石的原子半径及其电子价态，为Sn成矿条件提供了重要的新观察和新认识。

13.大瑶山地区与加里东期钨钼矿成矿作用

初步构建了钦杭成矿带南西段大瑶山地区岩浆岩及相关矿床的时空格架，研究了岩浆岩类型、特征和成矿专属性。通过典型矿床解剖，确定了矿床类型，探讨了成矿机理，重新划分了成矿系列。提出大瑶山地区存在加里东期与花岗闪长（斑）岩有关的斑岩-矽卡岩-石英脉型钨钼铜成矿系列，具有巨大的找矿潜力，是今后大瑶山地区找矿的主攻方向之一。在此基础上，提出古龙-倒水-夏郢和大黎断裂带两个找矿远景区，并在已知社垌大型矿床外围新发现了3个斑岩型-矽卡岩-石英脉型钨钼铜铋矿床，在成矿理论创新指导矿产勘查工作方面做出了新的成绩。

Composite Stratigraphy of the Sailinhuodong Group and Ore-bearing Micrite Mound in the Bayan Obo Deposit,Inner Mongolia,China

乔秀夫高林志彭阳章雨旭

原文刊于《地质学报》1999年，第71卷第3期；英文版刊于Acta Geologica Sinica,1997,.

白云鄂博超大型矿床成因解释甚多，本文首次提出它的赋矿白云岩是一巨型深水微晶丘。之后在章雨旭等的研究中认为深水微晶丘物质来源于海底热液和CO2的喷溢，其中的生物与深海热水活动相伴生（微晶丘成因新认识， 2005，地球科学进展，20卷，20期）。重新刊印的意义在于：①腮林忽洞群白云岩与白云鄂博超大型铌稀土铁矿赋矿白云岩是与深部物质活动相关联，地震事件紧位于微晶丘之下及微晶丘内部，地震事件同样反映深部物质活动的结果；地震事件与内生金属成矿作用伴生。地层中地震记录的研究在矿床研究中应受到足够的重视。②腮林忽洞群腮4组中的地震记录是典型的“molar tooth构造”，它的时代为奥陶系。最近高林志等对腮林忽洞群中斑脱岩的锆石SHRIMP U-Pb定年为奥陶系，与古生物材料完全吻合，从而表明：液化泥亮晶脉（国外所称molar tooth）并非某些学者认定的只局限于中、新元古界。

据层序地层、事件地层、生物地层和岩石地层研究，腮林忽洞群是白云鄂博群的一部分。于腮林忽洞群下部层位的岩石切片中首次发现三叶虫屑，并首次分离出奥陶系疑源类及几丁虫化石；于上部层位首次识别出碳酸盐震积岩组及顶部巨型微晶丘（micrite mound）。白云鄂博超大型铌稀土铁矿赋矿白云岩既非火成碳酸岩，也非一般层状沉积岩，而是一巨型微晶丘，与腮林忽洞群顶部微晶丘白云岩宏观特征一致，并可能属同一层位。根据已有的化石材料，腮林忽洞群与白云鄂博群应为下古生界而非中元古界。本文的新发现与新认识将对白云鄂博超大型矿床的成因解释提供新的思路。并有可能在其以南地区发现新的同类型矿床。

腮林忽洞群、白云鄂博群位于内蒙古自治区呼和浩特市西北的白云鄂博—百灵庙草原，北纬41° 38′～41° 55′之间，呈EW向分布（图1）。有关白云鄂博群及白云鄂博矿床研究的历史很长，研究精度极高[1～33]。但是有关白云鄂博群在地层柱中的位置一直有不同的认识：是中元古界？还是下古生界？有关白云鄂博超大型矿床的成因解释甚多，对赋矿白云岩的成因认识极不相同：有人认为是沉积碳酸盐岩[1,5,14,18,21,23,28,33]，但缺乏典型的沉积岩结构、构造和层状岩石的风化地形；有人认为是火成碳酸岩[2,4,9,11,12,27]，尽管有岩石化学、地球化学数据支持，但无法否认其中的生物化石和藻纹层等；有人认为与火山作用有关[6,19,31,32]，而赋矿白云岩的成因与矿床成因又有着直接关系。近年来，有关白云鄂博群基础地质及矿床成因研究应提及张鹏远等[28]、白鸽等[32]、赵景德等[21,26]和潘启宇[33]的成果。他们的研究对于进一步认识白云鄂博群时代与矿床成因环境均具重要意义。过去的研究多限于白云鄂博矿区及北侧的宽沟背斜北翼。宽沟背斜北翼由于接近北部洋壳，构造复杂，与矿区地层和赋矿围岩的对比方面容易产生不同认识。本文选择白云鄂博铁矿矿区东南约20km，即白云鄂博复向斜南翼的腮林忽洞群，进行精细露头层序地层、事件地层与生物地层工作。腮林忽洞群轻度变质，但构造简单、剖面连续、层序界面清晰，有利于认识与白云鄂博群相关的基础地质记录及整个盆地的演化。

图1 腮林忽洞群、白云鄂博群与什那干群分布图

1层序地层

图2为野外识别的腮林忽洞群层序与层序不整合界面，计7个三级层序。

层序特征与纵向演化

层序1(DS1）：以碎屑岩为特征的层序。LST为发育于色尔腾山群基底岩石侵蚀面上的河流相沉积，河床主流相为巨型透镜状砾岩，边滩相为长石石英砂岩。河床砾岩下切下伏花岗片麻岩基底达15～25 m深度。TST（三角洲—滨岸）以初始海侵面与LST分界。HST顶部含砂灰岩，广泛发育帐篷构造和硅结壳层。DS1中凝缩层不明显。

层序2(DS2）：碎屑岩与碳酸盐岩混合相。底界面为岩相转换面。CS段为4～5 m厚的黑色板岩（第22层）。HST早期为深水锥柱叠层石灰岩，晚期变为圆柱叠层石灰岩及滨岸碎屑岩。

层序3(DS3）：含石英砂藻纹层灰岩组成的碳酸盐岩层序。底界为海侵碳酸盐岩上超面；顶部界面是厚度不大的铁质风化壳。50cm厚不含石英砂的纹层灰岩（第35层）为CS期记录。

层序4(DS4）：一个台地边缘叠层石礁相组成的层序，顶底界面均为以铁质红土型风化壳为代表的陆上暴露面。纹层灰岩（第47层，共厚50cm）为CS期沉积。

层序5(DS5）：由藻团灰岩、藻纹层灰岩、泥晶灰岩组成的碳酸盐岩潮坪层序，顶、底界均为陆上暴露面。TST以波状起伏的海侵面（ts）与下伏海相LST分界。CS段为被上、下硬地限制的纹层灰岩（第57—58层）。59—66层代表早期HST;67—73层是晚期HST。

层序6及层序7(DS6,DS7）：两个层序由深水微晶丘组成。DS6是微晶丘初始发育阶段；DS7微晶丘白云岩夹有三层具液化泄水脉的泥晶灰岩（浅水环境），它反映微晶丘发育过程中曾有三次停顿。DS7顶界由白云鄂博群黑色板岩所覆盖。据研究（袁忠信、白鸽等，1995及作者等薄片观察）[31]，这种黑色板岩的原岩为火山－沉积岩。所以这一界面可能为火山作用形成，不是层序界面。

层序不整合面与盆地演化

层序界面的野外标定是露头层序地层研究的关键。沉积层序及其间的界面是构造与海平面变化结果的响应，即盆地发生、发展的记录。沉积物组成的层序为正记录，界面则为负记录。

图2 腮林忽洞群综合地层柱

图2腮林忽洞群中的层序不整合面有不同类型。DS1底部界面代表腮林忽洞群—白云鄂博群盆地的开始。DS2与DS1之间的水下间断层序不整合面反映了盆地的进一步扩展。海侵碳酸盐上超（DS3底界面）于DSl及DS2组建的碎屑岩垫板（template）之上，标志新的盆地—碳酸盐台地形成，反映了全球海平面总体上升时期。腮林忽洞群碳酸盐台地位于华北地台北部大陆边缘，DS3—DS5碳酸盐岩中普通含有陆源石英砂，也说明这是与大陆相连接的台地。台地发展过程中有3次海平面下降形成暴露不整合面（红土型大陆风化壳），层序界面与当时的断裂构造活动相联系。层序5中大量发育的震积岩，有力地表明暴露型层序不整合面的形成是由于区域断裂构造活动引起碳酸盐台地抬升所致。

DS5,DS6顶部红土型风化壳厚30～50cm，从母岩至风化壳的地球化学变化列于表1中，风化壳中稳定元素大量集中，表明是一个相当长时期的暴露记录。DS5顶部界面的重要意义在于它代表盆地性质的转换期，海平面由下降转变为迅速上升时期，由碳酸盐台地转化为深水盆地，发育了深水微晶丘。这种海平面的迅速上升，应是碳酸盐台地构造下沉的结果。

表1 腮林忽洞群层序5和层序6顶部风化壳化学分析结果表

2地震灾变事件地层

腮林忽洞群DS5为一震积岩构成的地震事件岩组。震积岩主要由内部发育各种形态液化泄水脉的纹理灰泥灰岩组成，即笔者等建立的碳酸盐震积岩序列中的A单元[34,35]。泄水脉由亮晶方解石构成，脉的上、下两端穿刺水平纹层，引起纹层牵引弯曲（图版Ⅰ－1）。除泄水脉外，纹层灰岩中广泛发育液化卷曲变形（B单元）及层间断层（C单元）。DS5中具7个震积岩层，DS7微晶丘中发现3个震积岩层，计代表了10个地震幕。显然， DS5—DS7是腮林忽洞—白云鄂博裂陷槽最强烈的构造活动（断裂活动、火山作用、火成岩侵入）时期，可能也是相应的白云鄂博矿床的成矿时期。震积岩即当时构造活动引起强地震（＞6级）的产物。

3岩石地层

图版Ⅰ腮林忽洞群中的地震记录与微晶丘

地层中地震记录

腮林忽洞群原称腮林忽洞组，由内蒙古地质矿产局第一区域地质调查队1971年建立内蒙古自治区地质局.达尔罕茂明联合旗幅（K-49XⅩⅪ）1:200000区域地质测量报告，1971。，分为一岩段及二岩段。前已述及，“腮林忽洞组”厚达900m，其中有多个沉积间断面，故按岩石地层组的定义，“腮林忽洞组”应称腮林忽洞群，它可分为5个岩组（图2）。DS1,DS2为一个组，即碎屑岩与碳酸盐岩混合岩岩组，这个组即相当于原称的一岩段。二、三、四岩组为碳酸盐岩岩组，顶底均为明确的大陆风化壳所限，野外极易辨认。其中第三岩组为一叠层石灰岩岩组，横向应与灰岩相变；DS5单独构成第四组，第四组为一强地震事件岩组。DS6,DS7（第五组）为微晶丘白云岩。

4生物地层

首次发现三叶虫碎屑

在腮林忽洞剖面第10层上部，即DS1顶部的含石英砂微晶灰岩薄片中，发现有十几粒细小生物碎片（图版Ⅱ－3,4,5），颗粒呈弧形，个别为波浪形，并在碎屑的一侧外壳上有暗色粉末状铁质镶边，在周围灰泥已结晶为细微晶体时仍保持了生物的原始玻纤结构，在正交偏光下呈追踪式消光，这种结构构造是典型的三叶虫碎屑的特征。薄片中可观察到有大量变形的S形石英晶体组成的细脉贯穿岩石，并见由铁质细粉末充填的细小裂缝切断三叶虫碎片。

首次发现奥陶纪疑源类

微古植物样品采自DS1,DS2及DS3（图2），共计21份。分析结果如下：

①DS1第2层所夹板岩中：Lophosphaeridium sp.,Leiopsophosphaera simplex Sin,Leiopsophosphaera sp.,Micrhystridium sp.,Zonosphaeridium sp.,Taeniatum simplex Sin。

②DS2第22层（CS段）黑色纹理灰岩中：Micrhystridium conifrum Downia,Lophosphospheridium sp.,Microconcentrica sp.，？Gonio-sphaeridiasp.,Goniosphaeridia sp.,Baltisphaeridium solidium(Sin,1962)Fu,Ancyrochiti-nasp.,Rbabdochitina sp.,Cyathochitinasp.。

③DS3第35层CS段黑色纹理灰岩中：？Rbabdochitinasp.,Goniospheridiasp.,Leiopso-phosphaera sp.。

由于腮林忽洞群已轻微变质，具刺疑源类只保留了角刺类和微刺类化石。DS1中的化石属于寒武系的分子；而DS2和DS3中的具刺疑源类和几丁虫则应属奥陶系的分子（图版Ⅱ－6～17），特别是DS2的CS段中疑源类类型多样，反映出CS段沉积时间很长，可以保留较多的属种。Baltisphaeridium Solida,Gonosphaeridiasp.和几丁虫，它们最初发现于俄罗斯地台及扬子地台的下古生界中[36,37]。腮林忽洞群DS2和DS3的疑源类的时代应为早奥陶世。

1.腮四组（DS5）灰岩中的震积岩（岩石切片，比例棒长），液化脉穿刺水平纹理灰岩使之在脉的两端弯曲变形。薄片中可清楚地看到直立的脉是在强地震振动下，由无数的水平泥晶纹层液化泄水集中而成（震积岩序列A单元）。图中直立的亮晶脉在图的上方、中部及底部可看到液化亮晶脉与水平纹层的连结，表明液化脉源于水平纹层灰岩。2.白云鄂博群中赋矿微晶丘宏观展布特征。3.腮林忽洞群微晶丘白云岩风化后的宏观地形。4.腮林忽洞群微晶丘上部青灰色富有机质微晶灰岩与黄色藻团相间排列。5.腮林忽洞群顶部微晶丘中黄色藻团冠部微晶方解石和亮晶方解石填充孔洞接触关系。6.腮林忽洞群微晶丘下部暗色藻泥及其间大量孔洞（箭头所指），比例棒长。7.白云鄂博赋矿微晶丘已变为细晶白云岩，其中可见被改造的石英碎屑，比例棒长，样品采自白云鄂博东矿以东地表。

图版Ⅱ腮林忽洞群中的古生物材料

地层中地震记录

5微晶丘——白云鄂博超大型矿床赋矿围岩

微晶丘一般为底平顶凸的铁饼状体，厚度一般从几米至几十米，出现于较深水缓坡地带，成带状平行于古海岸线。微晶丘由微晶灰岩、生物组分、层晶构造（Stromatactis）、亮晶及陆源沉积物组成。钱宪和[38,39]对微晶丘曾做了系统研究与总结，他认为在微晶丘的形成过程中，微生物，像菌类、蓝绿藻等在新陈代谢的过程中淀出大量的微晶灰泥，同时捕获与沉淀一些灰泥，造成大量的微晶灰岩。笔者等研究华北地台寒武系—奥陶系层序地层时，辨认出北京西山及山西浑源等地冶里组底部纯灰岩为微晶丘，对其宏观与微观特征进行了初步研究[40]彭阳，季强，章雨旭，乔秀夫。北京西山及邻区奥陶系底部微晶丘特征及层序地层学意义.地质论评，1998,44(1）:35～43。，积累了一定的经验，认为腮林忽洞群顶部和白云鄂博矿床赋矿围岩（H8或 ）均为巨型微晶丘。

腮林忽洞群DS7微晶丘特征

腮林忽洞群顶部厚约90～100m均由基本上面貌相同的同一岩性岩石构成，仅在下部有三层发育液化碳酸盐脉（地震记录）的薄层灰岩将其分隔。这一巨大的岩性体是一个主要由碳酸盐岩微晶组成的大型微晶丘，并已发生了白云岩化。微晶丘的风化地貌呈馒头状山丘，与一般层状沉积岩的风化地形迥然不同（图版Ⅰ－3）。微晶丘外貌上呈土黄色厚层块状，在野外可清楚地看到黄色的藻团与青色富有机质灰泥相间生长构造（图版Ⅰ－4）。显微镜下，虽然岩石已重结晶并已白云石化，但仍能与宏观对照看到原生长状藻丛的冠部与填隙物的接触关系（图版Ⅰ－5），表现为生长状藻丛部分结晶较细，而填充的灰泥及孔隙内则结晶较粗；在野外结构构造相同的下部层位的同样黄色藻团中发现了大量藻丝及藻凝团，显然白云岩化之前的微晶丘中除了灰泥之外也存在有类似的藻团，代表微晶丘中的生物组分；其中发育的大量孔洞构造也是微晶丘的特征之一（图版Ⅰ－6）；在DS7顶部发现大量藻纹层，为微晶丘的又一证据。

白云鄂博超大型铁矿赋矿白云岩——微晶丘的特征

1.白云鄂博矿床矿石中的纹层状构造，与藻纹层有相似性。白云鄂博东矿。

2.白云鄂博矿床赋矿微晶丘（H25）中的纹层状构造（藻纹层）。白云鄂博东矿以东地表。

3.岩石薄片中的三叶虫屑，箭头所指。单偏光（－），比例棒长。

4.岩石薄片中细小的三叶虫屑（箭头所指），图中可见到细裂缝切断三叶虫碎片。单偏光（－），比例棒长。

5.三叶虫屑，具玻纤结构，暗色部分为混染的泥、铁质杂质。单偏光（－），比例棒长。

ophaeridiasp.（×800) sp.（×800)8— （×800)10— （×800)12.角刺藻（×800).（×260).（×800)15.?Goniosphaeridiasp.（×800) sp.（×800).（×260）(6—17号样品采自腮二组第22层，标本号911031-8,9）

赋矿白云岩形态呈长透镜状，具有微晶丘的宏观形态及展布特征（图版Ⅰ－2），东西向延伸18km，它为由早奥陶世（相当于腮四组时期）两条东西向同沉积断裂控制的深水盆地中的碳酸盐灰泥体。依潘启宇意见，这两条断裂为北部的高位断裂和南部的东介格勒断裂[33]。矿区内部受矿化的影响使原始结构破坏殆尽，只有矿石中的不规则条带状构造有可能是继承了原藻纹层的结构构造（图版Ⅱ－1）；矿区东部同层位白云岩中宏观上也可见层纹状结构（图版Ⅱ－2），应为微晶丘内部微生物成分（如隐藻）的体现，其内部结构为细晶白云石成层分布（图版Ⅰ－7）；微晶丘白云岩中有板岩的夹层及透镜体，这些板岩是由间歇性火山喷发的火山灰沉积在微晶丘内部或丘间（微晶丘应看成是由若干个次一级的微晶丘互相叠置而成），后经变质改造形成；微晶丘的顶部为凹凸不平的起伏状，上覆很厚的板岩层，由于板岩为火山灰变质而来[31]，因此微晶丘的消亡是由于大规模的火山喷发带来大量的火山灰沉降使制造碳酸盐岩微晶的微生物窒息而死。在白云岩下伏页岩中有白云岩的夹层及透镜体（原来疑为白云岩侵入体），应解释为在微晶丘的初始发育阶段，页岩中有微晶丘的夹层。

6讨论

腮林忽洞群、白云鄂博群在地层柱中的位置

图3 腮林忽洞群与白云鄂博群下部层位可能的对比关系

内蒙古地质学家一直将腮林忽洞群与中元古界什那干群相对比[41]。腮林忽洞群组成白云鄂博复向斜南翼（图1），与白云鄂博群均不整合于色尔腾山群（Pt1sr）之上，有着共同基底，而与其南远距约100km的什那干群无关（图1左下图）。图3表示腮林忽洞群与白云鄂博群下部（H1—H5）的对比关系。 及H1,H2为河流—三角洲—滨岸浅水硅质碎屑岩为主；海侵碳酸盐岩上超的结果，发育了华北地台北缘的碳酸盐台地（ O1s2-4）及其以北台地前泥质沉积（H3—H4）；腮林忽洞群微晶丘白云岩 与白云鄂博群赋矿微晶丘白云岩 可能为同一时期深水碳酸盐盆地沉积。白云鄂博群的时代曾有长期争论。目前主导性认识将其置于中元古界[41]。主要依据是同位素定年资料（1400～1200 Ma）。张鹏远等对白云鄂博群的全面研究和公布的丰富的微古植物及微体动物化石（H3,H5,H8,H10），论证了白云鄂博群为下古生界[24,28]。作者等在腮林忽洞群中新发现的化石材料，支持了张鹏远等的工作。据目前已有的材料，在全球范围内，微晶丘仅见于奥陶纪—三叠纪，也佐证了白云鄂博群与腮林忽洞群更可能为下古生界。根据新的地质记录，作者修正原有中元古界的观点，认为，腮林忽洞群—白云鄂博群为加里东期裂陷槽沉积。根据震积岩层位，裂陷作用始于腮林忽洞群DS5，即腮四组时期。前已述及，这个时期可能正是主要成矿时期，白云鄂博群下古生界化石资料与大量加里东期成矿年龄数据相吻合[21,26,41,42]。至于1400～1200 Ma的年龄数据需进一步研究其地质意义。

丘控矿床

基于赋矿白云岩为微晶丘这一新认识，白云鄂博矿床的形成除了可能与幔源物质及火山作用有关外，微晶丘的生物聚矿作用和微晶丘本身的储矿作用也是十分重要的。

7结论

腮林忽洞群与白云鄂博群的研究涉及对华北地台北缘构造演化和白云鄂博矿床成因的认识。笔者希望本文提供的新材料和新认识能引起地层学、沉积学、古生物学、构造地质学、同位素地质年代学和矿床学等学科地质学家的兴趣，从新的角度和思路进一步深入研究。

目前，部分同位素年龄数据与古生物材料的矛盾应如何解释？腮林忽洞群中震积岩组与白云鄂博群中的多个震积岩层位如何等时对比？强地震形成的构造背景如何？腮林忽洞群微晶丘层位是否可能高于白云鄂博赋矿微晶丘而是一个穿时微晶丘？微晶丘生物成矿机制和微晶丘储矿机制如何？这些问题均需深入研究。

丘控矿床的提出，使我们不得不将注意力集中到与白云鄂博赋矿微晶丘平行的腮林忽洞微晶丘上，在这个微晶丘中是否存在类似的铁、稀土或（和）铌矿化。这是本文的期待。

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