遼寧省鏵子峪菱鎂礦地質(zhì)特征及成礦模式

姚志宏，孫鵬慧，劉長純

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

遼寧省鏵子峪菱鎂礦地質(zhì)特征及成礦模式

姚志宏，孫鵬慧，劉長純

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

鏵子峪菱鎂礦位于遼寧省海城境內(nèi)，形成于古元古代，含礦建造為古元古代遼河群大石橋組三段含鎂大理巖.通過對(duì)礦區(qū)內(nèi)含鎂大理巖中微量元素的分析和對(duì)大石橋期巖相古地理、古氣候環(huán)境等的研究，總結(jié)出鏵子峪菱鎂礦的成礦模式：菱鎂礦礦質(zhì)來源于干熱的湖盆地內(nèi)含Mg質(zhì)較高的水體，隨著蒸發(fā)作用的不斷進(jìn)行，菱鎂礦原始礦源層逐漸沉積形成，后期的區(qū)域變質(zhì)作用使原始礦源層富集成礦，從而形成了該沉積變質(zhì)型超大型礦床.

地質(zhì)特征；礦床成因；沉積變質(zhì)型；成礦模式；鏵子峪菱鎂礦；遼寧省

遼寧省菱鎂礦以儲(chǔ)量豐富、礦石質(zhì)量優(yōu)良而享譽(yù)世界.其主要成礦帶分布于大石橋-海城-遼陽大安口一帶.青山懷、圣水寺、鏵子峪、祝家、王家堡子、下房身等大型、超大型菱鎂礦均產(chǎn)于此帶.鏵子峪菱鎂礦位于遼寧省海城縣東南，距海城約18 km，北距鞍山市約55 km.

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 地層

礦區(qū)大地構(gòu)造位置隸屬于華北陸塊（Ⅱ）、膠遼古陸塊（Ⅱ-1）、遼東裂谷次級(jí)隆起（Ⅱ-1-3）三級(jí)構(gòu)造單元.區(qū)內(nèi)地層主要有：太古宙鞍山群、古元古代遼河群、新元古代陸源碎屑巖-碳酸鹽巖建造、古生代陸源碎屑巖-碳酸鹽巖建造、中生代火山巖建造-含煤碎屑巖建造.前造山基性巖、條痕狀花崗巖、同造山二長花崗巖、后造山鉀長花崗巖及基性巖在區(qū)內(nèi)大面積分布.

遼河群底層厚度大于10 km，自下而上由5個(gè)組構(gòu)成（見表1）.菱鎂礦礦床位于大石橋組碳酸鹽建造中.在長60 km，寬1～2 km范圍內(nèi)礦層分布穩(wěn)定，呈層狀.

表1 遼河群地層簡表Table 1 Stratigraphy of the Liaohe Group

圖1 大石橋－海城地區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖Fig.1 Regional geologic map of the Dashiqiao-Haicheng area

1.2 構(gòu)造

區(qū)域構(gòu)造主要表現(xiàn)為北東至北北東向的扇形構(gòu)造.巖層呈北東60～80°分布，傾角60～80°，由于區(qū)域變質(zhì)后期受南北向的擠壓形成了區(qū)域性的扇形構(gòu)造，如楊家甸扇形構(gòu)造、陳馬-梁家威子扇形構(gòu)造和梨樹溝-缸窯嶺下堡扇形構(gòu)造等.扇形構(gòu)造兩側(cè)的巖層產(chǎn)狀相向傾斜，核部為一明顯的直立帶.在此范圍內(nèi)巖層的破劈理極為發(fā)育.扇形構(gòu)造核部的直立帶，往往發(fā)生滑石化或出現(xiàn)滑石礦.此外，全區(qū)斷裂構(gòu)造甚為發(fā)育，以走向斷層規(guī)模最大，其次北北東和北西西向的橫斷裂亦較發(fā)育，但規(guī)模較小.

菱鎂礦層受控于古元古代中晚期古裂谷中次一級(jí)沉積盆地的鎂質(zhì)碳酸鹽巖建造.后者呈近東西向楔狀分布，由北至南形成3個(gè)較大的楔狀體.每個(gè)楔狀體都是西部厚，可達(dá)千米以上，向東變薄，僅有幾百米厚，并逐漸尖滅.其與下伏巖層多為斷層接觸或被巖墻群切割.在該建造中還存在白云質(zhì)的同生礫巖，為同沉積斷裂活動(dòng)的產(chǎn)物［1-2］.

1.3巖漿巖

區(qū)內(nèi)花崗巖及中、基性脈巖較發(fā)育，它們與某些滑石礦有成因和空間上的關(guān)系.早元古代的變質(zhì)輝長巖也有出露，但對(duì)菱鎂礦體無影響.

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 礦床地質(zhì)背景

2.1.1 地層

鏵子峪菱鎂礦礦區(qū)出露地層主要是下元古界遼河群大石橋組二段上部和三段下部含礦帶. 1）大石橋組二段上部地層自下而上分為5層.

①黑云母片巖層：由二云片巖、石榴黑云片巖、十字黑云片巖組成.厚度大于150 m.

②大理巖及白云質(zhì)大理巖層：由灰—深灰色條帶狀（1～5 mm）、細(xì)粒（1 mm）大理巖及白云質(zhì)大理巖組成，于中上部有黑色燧石層（厚3～5 m）.厚30～224 m.

③千枚巖及黑云母片巖層：千枚巖與黑云母片巖為漸變接觸，千枚巖沿走向逐漸變?yōu)榻佋颇钙瑤r或二云母片巖、黑云母片巖.厚16～60 m.

④十字石黑云母片巖-石榴十字黑云母片巖層：本層在東部為十字、黑云片巖和黑榴黑云片巖；西部多為十字黑云片巖.厚65～220 m.

⑤黑云母片巖層：巖性與①層相同，但夾菱鎂礦大理巖薄層（厚1～2 m）.片巖與菱鎂礦大理巖接觸處多為滑石化.厚22～53 m.

2）大石橋組三段下部含礦帶

①第1層菱鎂礦層：白、灰白色，粗粒結(jié)構(gòu)，層狀、條帶狀構(gòu)造，菱鎂礦粒徑一般為20 mm左右，個(gè)別可達(dá)50～60 mm.沿層理面由碳質(zhì)、滑石和菱鎂礦組成1～3 mm厚的灰黑色條帶.有的菱鎂礦晶體垂直灰黑色條帶呈犬齒狀或斜交條帶呈放射狀生長.本層夾有滑石片巖、千枚巖及白云石大理巖.夾層單層長40～290 m，寬2～15 m.在東部還夾有條帶狀、薄層狀大理巖.該層長200 m，厚5～15 m，延深100～200 m.本層厚9～50 m.

②絹云母片巖層：片理與層理大多一致.在X線以西含石榴石.在與菱鎂礦大理巖的接觸面上往往有綠泥石化和滑石化.本層兩端薄，中部較厚，夾數(shù)層滑石化菱鎂礦大理巖，最大者長780 m，厚2～25 m，由滑石和少量碳質(zhì)組成薄層狀或條帶狀構(gòu)造.本層見3 m厚大理巖.本層厚10～150 m.

③第2層菱鎂礦層與千枚巖互層：由菱鎂礦、千枚巖各二層組成，總厚度65 m.菱鎂礦灰白—白色，粒度2～50 mm，呈條帶狀、放射狀、片巖等結(jié)構(gòu)，層面往往含有碳質(zhì)和滑石薄膜.上層千枚巖以斷層關(guān)系與第三層菱鎂礦接觸，在斷層帶附近千枚巖發(fā)生綠泥石化和滑石化，蝕變強(qiáng)烈時(shí)變成綠泥滑石片巖.

④第3層菱鎂礦層：為主要含礦層，其中含有主礦體.含礦層中夾少量白云石大理巖及千枚巖、滑石片巖層.前者多分布于本層的中上部，后者分布于本層的下部.夾層一般長10～300 m，厚1～12 m，延深50～100 m.本層上部含有滑石化柱狀透閃石.本層中偶見白云石自形晶體，大者30 mm×30 mm左右.本層厚度：東段Ⅳ-Ⅶ線為27～296 m，平均125 m.其中Ⅳ線以西最薄為27～67 m，平均44 m.

⑤石棉透閃石白云石大理巖層：灰白—白色，細(xì)均粒變晶結(jié)構(gòu)，沿層間有灰白色硅質(zhì)條帶，寬1～99 mm.含較多的透閃石，呈白色放射狀、纖維狀及長柱狀.在Ⅰ線附近發(fā)育成透閃石石棉團(tuán)塊、網(wǎng)脈.鉆孔中見本層有菱鎂礦大理巖夾層，長10～500 m，厚1～20 m，延深40～240 m.本層厚14～70 m.

⑥第4菱鎂礦層：灰白色，中、粗粒為主，巨粒次之，部分具有清楚的或隱約的條帶構(gòu)造，含滑石、綠泥石、石英.本層中部厚菱鎂礦大理巖中含滑石化透閃石，厚2～3 m.菱鎂礦與白云石大理巖接觸處有滑石和白云巖包體.本層厚7～46 m，向深部有增厚趨勢.

⑦石英透閃石白云石大理巖層：灰白—白色，細(xì)均粒變晶結(jié)構(gòu)，厚—薄層狀，以白云石為主，含透閃石、滑石、石英及少量石棉，在Ⅲ線夾滑石菱鎂礦大理巖一層，厚約5 m.本層厚6～51 m.

⑧第5菱鎂礦層：灰白—白色，局部淡紅色.粗、中粒結(jié)構(gòu).礦物成分以菱鎂礦為主，含滑石、斜綠泥石、透閃石等.本層厚9～90 m.

⑨透閃石白云石大理巖層：灰白—白色，細(xì)粒、等粒結(jié)構(gòu)，厚層狀，含條帶狀石英細(xì)脈.透閃石分布不均勻，地表有3處夾菱鎂礦大理巖，長110～360 m，寬6～15 m.本層厚10～57 m.

⑩第6層菱鎂礦層：灰白—白色，中粒結(jié)構(gòu)，上部有少量碳質(zhì)和滑石沿層分布，顯層狀構(gòu)造.夾白云石大理巖和包體，長20～135 m，厚2～23 m，在與菱鎂礦大理巖接觸層面上有滑石化.在Ⅵ線頂部尚夾一層千枚巖，長130 m，寬5 m.本層厚28～100 m.

白云石大理巖夾千枚巖層：主要為灰—灰白色，細(xì)粒中厚層白云石大理巖.其中含石英及柱狀透閃石.局部有藻疊層石白云巖大理巖層，厚2～3 m.本層夾5層千枚巖，厚2～32 m，長55～2770 m.斷續(xù)夾4層菱鎂礦大理巖，長130～255 m，厚7～15 m.

2.1.2 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)沒有成規(guī)模的巖體出露，均為巖脈.

正長斑巖脈：有數(shù)條，一般長30～850 m，最長2000 m，寬6～20 m，走向65～70°，傾向北西，傾角30～45°.侵入于含礦層.

煌斑巖脈：大小數(shù)十條，有數(shù)條較長者超過100 m，最長達(dá)380 m，最厚達(dá)8 m，一般長度40～60 m，厚0.5～2 m.巖脈多充填于橫正斷層，侵入含礦層，使近礦圍巖產(chǎn)生重結(jié)晶，對(duì)礦石質(zhì)量沒有影響.

2.1.3 構(gòu)造

礦床為一扭轉(zhuǎn)單斜構(gòu)造，扭轉(zhuǎn)中心在Ⅶ線附近.其兩側(cè)巖層走向變化不大，為60～70°，但傾向相反.Ⅶ線以東傾向北北西，傾角52～85°.Ⅶ線以西傾向南南東，傾角54～88°.東部為倒轉(zhuǎn)層位，西部為正常層位.扭轉(zhuǎn)單斜構(gòu)造傾角在扭轉(zhuǎn)中心部位最陡，向兩邊逐漸變緩.礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造對(duì)礦體產(chǎn)生破壞作用.

2.2 礦體特征

含礦帶全長5100 m，東段長2200 m，西段長2900 m.主要礦層有6層，其中第3層為主礦層.菱鎂礦層特點(diǎn)描述如下.

第1層：由于含滑石、SiO2較高，只有2個(gè)扁豆?fàn)罟I(yè)礦體.一個(gè)長70 m、厚3～7 m，另一長200 m，厚7 m.

第2層：分上、下兩分層，中間夾有一層千枚巖.東段有工業(yè)礦體6個(gè)，長60～530 m、厚2～8 m，于Ⅳ-Ⅵ線內(nèi)礦體厚30～50 m.西段有工業(yè)礦體4個(gè).其上部有1個(gè)工業(yè)礦體，長2230 m、平均厚24 m，呈似層狀；下部含工業(yè)礦體3個(gè)，長度分別為700、460和530 m，厚度分別為10、15和10 m，礦體分別呈似層狀、扁豆?fàn)?

第3層：為礦區(qū)主礦層，有工業(yè)礦體1個(gè)，長大于3000 m，傾斜延深大于510 m，厚度57～195 m.礦體呈層狀—似層狀，厚度穩(wěn)定，連續(xù)性好.

第4層：有工業(yè)礦體7個(gè)，長250～1480 m、厚2～30 m，向深部礦體增厚，呈似層狀、扁豆?fàn)睢⑼哥R狀.

第5層：有7個(gè)工業(yè)礦體，長60～330 m，厚2～28 m，多呈透鏡狀和似層狀.

第6層：規(guī)模和質(zhì)量僅次于第3層，工業(yè)礦體多為似層狀，部分呈扁豆?fàn)?、透鏡狀，厚13～60 m，平均厚29.8 m.

各層產(chǎn)狀基本一致，走向60～70°，傾向北西.Ⅶ線以西傾向南東，傾角56～87°；Ⅶ線以東傾向北西，傾角42～87°.

2.3 礦石特征

礦石類型可分為3類.

1）純鎂型：主要分布于第3菱鎂礦層中.

2）硅鎂型（高硅型）：包括①滑石-菱鎂礦組合；②透閃石-菱鎂礦組合；③滑石-透閃石-菱鎂礦組合；④石英-滑石-透閃石-菱鎂礦組合；⑤滑石-透閃石-綠泥石-菱鎂礦組合；

3）硅鈣鎂型（高硅高鈣型）：包括①白云石-滑石-菱鎂礦組合；②白云石-滑石-透閃石-菱鎂礦組合.

礦石結(jié)構(gòu)以中粗粒花崗變晶結(jié)構(gòu)為主，巨粒結(jié)構(gòu)次之.礦石構(gòu)造主要為塊狀、薄—厚層狀構(gòu)造，少量巨粒菱鎂礦形成放射狀構(gòu)造.

礦石礦物成分為菱鎂礦.脈石礦物有白云石、石英、透閃石、滑石、綠泥石.在礦區(qū)西部局部可見軟玉.

2.4 圍巖蝕變

滑石、透閃石、蛇紋石、直閃石、斜綠泥石、絹云母、海泡石、褐鐵礦等蝕變.

3 礦床成因及時(shí)代

3.1 成礦時(shí)代

菱鎂礦的成礦時(shí)代為古元古代，大約2174 Ma［3］.

3.2 成礦物質(zhì)來源

本區(qū)菱鎂礦與白云石大理巖的δ13C皆接近于+1，說明菱鎂礦與白云巖中無機(jī)碳為海水來源.從菱鎂礦所含微量元素看，其中Cr/Ga值為1.6左右，與海水的1.67接近.一些難遷移元素，如Ti、Zr、Nb、V等含量均小于或接近于海相碳酸鹽中的含量，這些充分證明鎂質(zhì)來自于海水.

3.3 巖相古地理及古氣候條件

古氣候條件為淺的、高鹽度潟鹽湖或溫暖干旱的潮坪［4］.而對(duì)遼東元古宙古地磁研究表明［5］，這一時(shí)期的鏵子峪菱鎂礦古緯度多數(shù)均在35°以南的低緯度區(qū)，即含鎂碳酸鹽巖建造形成于赤道以北古緯度較低的地理環(huán)境中［6］.

4 成礦模式

通過對(duì)鏵子峪菱鎂礦的區(qū)域地質(zhì)背景、礦區(qū)地質(zhì)特征、礦床成因等詳細(xì)研究，最終總結(jié)出礦床成礦模式（圖2），可分為沉積和變質(zhì)改造2個(gè)階段.

圖2 鏵子峪菱鎂礦成礦模式圖Fig.2 Metallogenic model of the Huaziyu magnesite deposit

變質(zhì)改造階段：遼河群沉積以后，裂谷處于消亡階段，由沉降拗陷轉(zhuǎn)為擠壓收縮.礦源層、貧礦層和沉積物一起發(fā)生變形褶皺、斷裂.經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用，在一定的溫度、壓力、液體相作用下礦質(zhì)再次富集、重結(jié)晶形成厚層粗粒的優(yōu)質(zhì)菱鎂礦礦體［7-8］.

［1］蘇建江.遼東南部菱鎂礦地質(zhì)特征［A］.中國鋼鐵年會(huì)論文集,2003: 227.

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［5］姜春潮.再論遼東前寒武紀(jì)地層的劃分和對(duì)比——“遼河群”一詞使用的商榷［J］.中國地質(zhì)科學(xué)院院報(bào),1984,9:161—164.

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GEOLOGICAL CHARACTERISTICS AND METALLOGENIC MODEL OF THE HUAZIYU MAGNESITE DEPOSIT IN LIAONING PROVINCE

YAO Zhi-hong,SUN Peng-hui,LIU Chang-chun
（Liaoning Institute of Geology and Mineral Resources Exploration,Shenyang 110031,China）

The Huaziyu magnesite deposit,situated in Haicheng,Liaoning Province,is formed in the Paleoproterozoic Era. The ore formation is the magnesian marble in the third member of Dashiqiao Formation,Liaohe Group.Through the analysis of trace elements in the magnesian marble and the research of lithofacies paleogeogarphy and paleoclimatic environment of Dashiqiao age,the metallogenic model of Huaziyu magnesite deposit is summarized as follows:The ore material was derived from the water containing rich magnesium in the dry and hot lagoon basin.With constant evaporation,the primary magnesite ore bed deposited gradually.The later regional metamorphism enriched the primary ore bed.The super large magnesite depositofsedimentarymetamorphosedtypewasthenformed.

geological characteristics;genesis of deposit;sedimentary metamorphosed type;metallogenic model;Huaziyu magnesite deposit;Liaoning Province

1671-1947（2014）02-0126-05

P619.23

A

2012－12－ 27；

2013-03-28.編輯：李蘭英．

收稿日期：中國地質(zhì)調(diào)查局“全國礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)”項(xiàng)目（編碼1212011121004）資助.

姚志宏（1983—），女，工程師，從事礦產(chǎn)普查與勘探工作，通信地址遼寧省沈陽市皇姑區(qū)寧山中路42號(hào)羽豐大廈24-13室，E-mail//yao_zhihong@126.com