遼寧省翁泉溝鐵硼礦地球化學(xué)找礦模型初探

溫德娟，滕壽仁

（遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，遼寧 沈陽 110031）

遼寧省翁泉溝鐵硼礦地球化學(xué)找礦模型初探

溫德娟，滕壽仁

（遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，遼寧 沈陽 110031）

通過對(duì)翁泉溝鐵硼礦地質(zhì)礦產(chǎn)特征及所處區(qū)域、礦區(qū)地球化學(xué)特征所作的分析及總結(jié)，初步建成了翁泉溝海相火山沉積變質(zhì)型鐵硼礦的地質(zhì)-地球化學(xué)找礦模型：古元古界遼河群里爾峪組為層位穩(wěn)定且變質(zhì)程度較高的含硼建造，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈且構(gòu)造形跡比較復(fù)雜；翁泉溝鐵硼礦及其相似地質(zhì)背景發(fā)育區(qū)主要出現(xiàn)B、MgO、Fe2O3的異常組合，各個(gè)單元素高值區(qū)內(nèi)的濃集中心顯著，但各異常元素間的組分分帶性不明顯；在礦床周邊地區(qū)B和Fe2O3異常以較好套合的組合出現(xiàn)作為本區(qū)尋找該類礦床的地球化學(xué)異常找礦標(biāo)志，相對(duì)而言B和MgO伴生出現(xiàn)的情況相對(duì)要少.礦床地質(zhì)-地球化學(xué)找礦模型的建立，可以為尋找同類型礦床而開展的預(yù)測遠(yuǎn)景區(qū)圈定、找礦靶區(qū)挑選、資源量估算等工作提供依據(jù).

翁泉溝鐵硼礦；海相火山沉積變質(zhì)型；地球化學(xué)特征；找礦模型；遼寧省

0 前言

為進(jìn)一步摸清全國重要礦產(chǎn)資源“家底”，中國地質(zhì)調(diào)查局下達(dá)了“全國礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)”項(xiàng)目，并于2007～2013年在全國范圍內(nèi)以省為單位全面展開.在現(xiàn)有工作程度基礎(chǔ)上，充分利用地質(zhì)、物探、化探、遙感和礦產(chǎn)勘查等綜合成礦信息，全面總結(jié)各省基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查和礦產(chǎn)勘查工作成果和資料，并應(yīng)用現(xiàn)代礦產(chǎn)資源預(yù)測評(píng)價(jià)的理論方法和GIS評(píng)價(jià)技術(shù)，開展鐵、銅、鋁、鉛、鋅、鉬、錳、鎳、鎢、錫、金、鉻、銻、稀土、銀、硼、菱鎂礦、重晶石等礦種的資源潛力預(yù)測評(píng)價(jià)工作，估算本省有關(guān)礦產(chǎn)資源潛力及其空間分布，為研究制定國家礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略與國民經(jīng)濟(jì)中長期規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)，為今后開展礦產(chǎn)勘查的規(guī)劃部署研究奠定扎實(shí)的信息基礎(chǔ).

遼寧省礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)化探資料應(yīng)用研究課題是遼寧省礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)項(xiàng)目的一個(gè)子課題.該課題對(duì)省內(nèi)典型礦床、預(yù)測工作區(qū)、成礦區(qū)帶等進(jìn)行了系統(tǒng)的地球化學(xué)研究，為本文開展的研究工作積累了大量第一手資料并奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

翁泉溝鐵硼礦為遼寧省較有代表性的海相火山沉積變質(zhì)型鐵硼礦床，處于Ⅲ-56-②營口-長白（次級(jí)隆起，Pt1裂谷）Pb-Zn-Fe-Au-Ag-U-B-菱鎂礦成礦區(qū)帶內(nèi).在總結(jié)、提取基礎(chǔ)地質(zhì)礦產(chǎn)特征（包括有利地層、構(gòu)造、礦物組合、圍巖蝕變、控礦因素等）、地球化學(xué)特征（異常元素組合、分帶、剝蝕程度等）基礎(chǔ)上，建立該典型礦床地質(zhì)-地球化學(xué)找礦模型，是在該成礦區(qū)帶中進(jìn)一步開展鉬礦預(yù)測遠(yuǎn)景區(qū)圈定、找礦靶區(qū)挑選、資源量估算等工作的重要依據(jù).

1 翁泉溝鐵硼礦地質(zhì)礦產(chǎn)特征

翁泉溝鐵硼礦床屬于華北陸塊區(qū)膠東古陸塊膠遼古裂谷的裂谷盆地相，為海相火山沉積變質(zhì)型翁泉溝式鐵硼礦床.

1.1 礦區(qū)主要地層

翁泉溝鐵硼典型礦床礦區(qū)主要出露古元古界遼河群里爾峪組、高家峪組、大石橋組和蓋縣組地層，其中里爾峪巖組層位穩(wěn)定，變質(zhì)程度較高，以普遍含硼為特點(diǎn)，所以稱為含硼建造.

1.1.1 里爾峪組

該組共分為兩個(gè)巖段，即上部淺粒巖段和下部變粒巖段.

變粒巖段分布于礦區(qū)東部和北部，呈弧形展布，區(qū)內(nèi)的鐵硼礦體即賦存于其中.自下而上分別為：

①黑云變粒巖，為礦體的底板巖層，其中夾有多層透輝（角閃）變粒巖、電氣變粒巖、電氣透輝變粒巖、電氣透輝巖和磁鐵淺粒巖.

②白云石大理巖-鈣鎂硅酸鹽巖，主要由鈣鎂、鐵鎂硅酸鹽巖及富鎂碳酸鹽巖組成，以含有鐵硼礦伴生放射性元素及稀土元素為顯著特點(diǎn).巖石類型有蛇紋巖、金云母蛇紋巖、蛇紋石化大理巖、金云透閃巖、白云石大理巖，其中夾有黑云角閃變粒巖、透輝變粒巖、電氣透輝巖.鐵硼礦主要產(chǎn)于蛇紋巖、金云母蛇紋巖中，部分產(chǎn)于蛇紋石化大理巖中.放射性元素與鐵硼礦伴生.含礦層中局部見有石膏礦小夾層.

③角閃透輝變粒巖，為主礦體頂板巖層，其中夾有多個(gè)薄層鈉長淺粒巖、角閃（黑云）變粒巖，局部夾有電氣變粒巖、角閃巖、黑云母巖等小透鏡夾層.

淺粒巖段分布于礦區(qū)中部，巖性比較單一，主要巖石類型為鈉長淺粒巖及部分微斜淺粒巖，其中夾角閃透輝變粒巖、電氣變粒巖.該層下部還夾有金紅石淺粒巖.

1.1.2 高家峪組

礦區(qū)內(nèi)只出露高家峪組一段（Pt1Lg1）地層.出露于礦區(qū)中部，平面上呈一不規(guī)則的長軸東西向的橢圓形.出露厚度96～175 m.

巖石組合為黑云透輝變粒巖、黑云透輝巖夾角閃變粒巖及透閃巖.該段下部黑云透輝變粒巖中含磷灰石，局部可達(dá)5%.

1.2 構(gòu)造

翁泉溝礦區(qū)由于受多期變質(zhì)變形構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，構(gòu)造形跡比較復(fù)雜.

1.2.1 褶皺構(gòu)造

區(qū)域褶皺構(gòu)造主要為東西向褶皺構(gòu)造.以翁泉溝復(fù)背斜、教家屯-北艾家堡子背斜、南艾家堡子背斜、朱家堡子-蔡家堡背斜為代表.

翁泉溝典型礦床礦區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造主要為翁泉溝向斜，是區(qū)域上翁泉溝復(fù)背斜的一部分，為一個(gè)南翼緩，北翼陡，東端仰起的向斜.褶皺軸向近東西，長約4.5 km.向斜西端被大荒溝斷裂帶破壞，成為馬蹄形.核部地層為里爾峪組二段，兩翼為里爾峪組一段地層.該向斜控制了本區(qū)鐵硼礦體的分布.

1.2.2 斷裂構(gòu)造

區(qū)內(nèi)大部分?jǐn)嗔褬?gòu)造都發(fā)生在鐵硼礦形成之后，故對(duì)礦體都有一定破壞作用.

1.3 巖漿巖

翁泉溝鐵硼典型礦床礦區(qū)出露巖漿巖主要為條痕狀花崗巖（條痕狀混合巖）及安山巖、輝綠玢巖、流紋巖、偉晶巖、花崗斑巖、石英正長斑巖、閃長巖、輝石閃長巖、煌斑巖、石英脈等脈巖.

條痕狀花崗巖，巖石片麻理明顯，分布于含硼巖系的底部，由于其年代久遠(yuǎn)，與遼河群地層同時(shí)發(fā)生了變質(zhì)和變形，使其片麻理與地層產(chǎn)狀基本一致.該花崗巖體主要出露于翁泉溝復(fù)背斜的核部，多與里爾峪組接觸，與含硼巖系相互位置關(guān)系密切，有時(shí)也與高家峪組、大石橋組直接接觸.該巖體雖然與含硼巖系位置關(guān)系密切，我們認(rèn)為以其為直接產(chǎn)物的構(gòu)造巖漿活動(dòng)，為含硼巖系變質(zhì)作用提供了熱動(dòng)力，巖漿熱液和變質(zhì)熱液又為硼礦的局部進(jìn)一步富集提供了介質(zhì).

另外，區(qū)內(nèi)還有年代較新的巖漿巖大面積分布于本區(qū)南部，以酸性花崗巖為主，中酸性花崗閃長巖次之，此外還有安山巖、輝綠玢巖、流紋巖、偉晶巖、花崗斑巖、石英正長斑巖、閃長巖、輝石閃長巖、煌斑巖、石英脈等脈巖穿切在地層中.這些巖脈充填于成礦后斷裂構(gòu)造中，與鐵硼礦無成因聯(lián)系，有的破壞鐵硼礦體.

1.4 礦床地質(zhì)特征

翁泉溝鐵硼礦體賦存于翁泉溝向斜構(gòu)造中，翁泉溝礦段是翁泉溝向斜的南翼東段，也是翁泉溝硼鐵典型礦床重點(diǎn)研究的礦段.它是翁泉溝硼鐵礦區(qū)的主礦體，規(guī)模較大，呈層狀、似層狀產(chǎn)出.礦體地表呈東西走向展布，沿走向、傾向厚度變化較大，礦體傾向340～350°，傾角70～80°.此段礦體為本區(qū)陡傾斜的礦體，長約700 m，最大厚度156 m，平均厚度約45 m.賦存于-50～+494 m標(biāo)高之間.TFe平均品位31.22%，B2O3平均品位7.83%.

1.5 礦石礦物組合及結(jié)構(gòu)構(gòu)造

翁泉溝典型礦床礦石礦物成分比較簡單.主要礦石礦物有：金屬氧化物中的磁鐵礦，硼酸鹽類礦物中的硼鎂鐵礦、纖維硼鎂石、板狀硼鎂石和遂安石.脈石礦物主要有蛇紋石、金云母和斜硅鎂石，伴生少量或微量的黃鐵礦、磁黃鐵礦和黃銅礦等硫化礦物.

翁泉溝典型礦床礦石化學(xué)成分主要為TFe和B2O3，其含量占礦石總化學(xué)成分的45.9%，其他組分有SiO2、Al2O3、CaO、MgO等.礦區(qū)內(nèi)保有礦體中TFe平均品位31.18%，B1＋B2+B3品級(jí)礦體B2O3平均品位為7.84%.其中B1品級(jí)礦體B2O3平均品位為11.94%，B2品級(jí)礦體B2O3平均品位為7.55%，B3品級(jí)礦體B2O3平均品位為3.98%.

礦石結(jié)構(gòu)可分為變晶結(jié)構(gòu)和交代結(jié)構(gòu)兩大類.

礦石構(gòu)造包括條帶狀、塊狀、斑雜狀、皺紋狀和網(wǎng)脈狀5種，其中以條帶狀構(gòu)造為主.

1.6 礦體與圍巖關(guān)系

本區(qū)硼鐵礦體賦存于里爾峪組下部變粒巖段之中.礦體呈層狀—扁豆?fàn)町a(chǎn)出.礦體因受斷層切割，造成重復(fù)和拉開.重復(fù)者，礦體突然加厚，重復(fù)出現(xiàn)；拉開者，造成無礦窗（業(yè)家溝礦段）.從而使礦體形態(tài)變得較復(fù)雜.

礦體與圍巖呈整合接觸關(guān)系，并有金云透閃巖過渡層，層厚0.2 m至數(shù)十米.礦體中夾有數(shù)層黑云角閃變粒巖、蛇紋巖、金云透閃巖、大理巖、電氣透輝巖等薄層扁豆體.層厚不等，一般在0.5～25 m，延長幾米至數(shù)百米.礦體與蘊(yùn)礦巖層厚度之間關(guān)系極為密切.沿走向、傾向，二者普遍具有正相關(guān)關(guān)系.

翁泉溝鐵硼礦床中，鐵、硼礦緊密共生，形成統(tǒng)一礦體.礦石中TFe和B2O3兩種組分密切共生，有時(shí)呈正相關(guān)關(guān)系，有時(shí)則不同.根據(jù)原勘探報(bào)告的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，二者的共生與礦石類型密切相關(guān)，礦石類型不同，共生情況也明顯不同.

1.7 成礦模式

翁泉溝鐵硼礦成礦作用大致過程如下.

成礦物質(zhì)噴出和物理化學(xué)分選階段：元古宙早期，太古宙克拉通發(fā)生斷陷，形成封閉—半封閉裂谷盆地.沿裂陷軸發(fā)育中基性海底火山，形成凝灰質(zhì)沉積，海水酸化溶解鐵質(zhì)、鈣鎂質(zhì)，硼元素以H3BO3或B（OH）4-形式存在于溫?zé)岷Ｋ?斷裂深達(dá)地幔時(shí)（翁泉溝）鐵質(zhì)成分就會(huì)相當(dāng)豐富.

鐵質(zhì)－硼質(zhì)－鎂質(zhì)同沉積成礦階段：在海底火山噴發(fā)的間歇期，海水降溫、pH值升高、氣候干燥等因素使鐵－鎂－硼等發(fā)生同構(gòu)造化學(xué)沉積——沉積成礦.隨后的海底火山再次噴發(fā)，沉積形成了硼鐵礦層的頂板位置及其上面凝灰質(zhì)的遼河群里爾峪巖組一段上層變粒巖和二段淺粒巖夾變粒巖段等上覆巖層.

鐵硼礦富集變質(zhì)成礦階段：古元古代末期，隨著結(jié)晶基底沿裂谷的古火山口一線活化—塑性底辟上侵，硼鐵礦層同整個(gè)遼河群一道經(jīng)受了角閃-綠片巖相變形變質(zhì)作用，形成穹隆狀短軸構(gòu)造.原始鐵硼礦物變質(zhì)為硼鎂鐵、硼鎂石、磁鐵礦等，并活化遷移到構(gòu)造虛脫部位.遼吉裂谷閉合隆升后，接受風(fēng)化剝蝕、構(gòu)造改造（圖1）.

2 翁泉溝鐵硼礦地球化學(xué)特征

2.1 區(qū)域地球化學(xué)

翁泉溝鐵硼礦處于遼東翁泉溝式火山沉積變質(zhì)型硼鐵礦預(yù)測工作區(qū)內(nèi).翁泉溝鐵硼礦及其相似地質(zhì)背景發(fā)育區(qū)主要出現(xiàn)B、MgO、Fe2O3的異常組合，各個(gè)單元素高值區(qū)內(nèi)的濃集中心顯著，但各異常元素間的組分分帶性不明顯，而且在翁泉溝鐵硼礦床周邊地區(qū)B和Fe2O3的異常在空間分布上組合出現(xiàn)機(jī)率較高，相對(duì)而言B和MgO伴生出現(xiàn)的情況相對(duì)要少.

圖1 翁泉溝鐵硼礦成礦模式圖Fig.1Metallogenic model for the Wengquangou iron-boron deposit

2.2 礦區(qū)地球化學(xué)

從翁泉溝鐵硼礦區(qū)土壤取樣結(jié)果圈定的B、MgO和Fe2O3異常圖（圖2）中可以看到，礦床及其周邊主要出現(xiàn)B、Fe2O3和MgO異常組合，但由于鐵硼礦的伴生產(chǎn)出，B和Fe2O3異常往往以套合較好的組合形式出現(xiàn)，而B與MgO異常的套合程度相對(duì)較弱.

2.3 地球化學(xué)找礦模式

翁泉溝鐵硼礦的地質(zhì)-地球化學(xué)綜合找礦模式如表1.

從翁泉溝鐵硼礦區(qū)利用土壤取樣結(jié)果圈定的B、MgO和Fe2O3異常圖（圖2）中可以看到，礦床及其周邊主要出現(xiàn)B、Fe2O3和MgO異常組合，但由于鐵硼礦的伴生產(chǎn)出，B和Fe2O3異常往往以套合較好的組合形式出現(xiàn)，而B與MgO異常的套合程度相對(duì)要弱.所以把B和Fe2O3異常以較好套合的組合出現(xiàn)作為本區(qū)尋找該類礦床的地球化學(xué)異常找礦標(biāo)志.

表1 遼寧省翁泉溝鐵硼礦地質(zhì)-地球化學(xué)綜合找礦模式Table 1Geological-geochemical prospecting model for Wengquangou iron-boron deposit

3 結(jié)論

圖2 翁泉溝鐵硼礦區(qū)地球化學(xué)異常圖Fig.2Geochemical prospecting model of Wengquangou iron-boron deposit

在對(duì)典型礦床進(jìn)行地質(zhì)背景、礦區(qū)成礦條件直至礦石礦物組成、成礦物質(zhì)來源、成礦機(jī)理等系統(tǒng)研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開展其所處區(qū)域的地球化學(xué)特征剖析，最終建成了地質(zhì)-地球化學(xué)找礦模型.通過對(duì)典型礦床綜合研究，有效提取地球化學(xué)信息，建立相應(yīng)成礦類型地球化學(xué)找礦模型，可以對(duì)預(yù)測區(qū)的進(jìn)一步圈定及研究起到以點(diǎn)帶面的作用.遵循相似地質(zhì)條件和相似地球化學(xué)異常特征有可能找到類似礦床的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，通過模型類比可優(yōu)選出與已建立找礦模型地質(zhì)及地球化學(xué)條件相近的具有找礦前景的異常及找礦靶區(qū)，為綜合地質(zhì)找礦工作提供有效的地球化學(xué)找礦信息.

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PRELIMINARY DISCUSSION ON THE GEOCHEMICAL PROSPECTING MODEL FOR THE WENGQUANGOU IRON-BORON DEPOSIT IN LIAONING PROVINCE

WEN De-juan,TENG Shou-ren
（Liaoning Institute of Geology and Mineral Resources Exploration,Shenyang 110031,China）

With analysis and sum-up of the regional geology,geochemistry and mineral resources of the Wengquangou ironboron deposit in Liaoning province,the geological-geochemical prospecting model for the marine volcanic-sedimentary metamorphic type of deposit is preliminarily established as follows:The Lieryu Formation,Liaohe Group of Paleoproterozoic Erathem is the boron-bearing formation with a stable horizon,high metamorphic degree,intensive magmatic activities and complicated structures.The anomaly assemblage of B,MgO and Fe2O3appears in the orefield and areas with similar geological background.Each element has significant concentration centers in the high-value areas,but the zonation between difference elements is not so clear.The anomalies of B and Fe2O3around the deposit are well coincided,which is the geochemical prospecting indicator in the area.However,the association of B and MgO is relatively unfamiliar.The establishment of the geological-geochemical prospecting model provides an important basis for the delineation of prospective areas,choiceoftargetsandestimationofresourcesofthedepositsofthesametype.

Wengquangouiron-borondeposit;marinevolcanic-sedimentarymetamorphictype;geochemicalcharacteristics; metallogenicmodel;LiaoningProvince

1671-1947（2014）03-0256-05

P618.31

A

20143－02－25；

2013-04-10.編輯：張哲．

國土資源部地質(zhì)大調(diào)查項(xiàng)目“全國礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)”（1212011121004）資助.

溫德娟（1980—），女，碩士，工程師，主要從事地質(zhì)與礦產(chǎn)普查工作，通信地址遼寧省沈陽市皇姑區(qū)寧山中路42號(hào)，E-mail//wendejuan@126.com