遼寧寬甸地區(qū)硼礦區(qū)域成礦特征及找礦標(biāo)志

謝 忠，張海濤，初曉強(qiáng)，劉國昊，劉學(xué)文，支禹強(qiáng)

(遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，遼寧 沈陽 110032)

遼寧寬甸地區(qū)硼礦區(qū)域成礦特征及找礦標(biāo)志

謝 忠，張海濤，初曉強(qiáng)，劉國昊，劉學(xué)文，支禹強(qiáng)

(遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，遼寧 沈陽 110032)

遼寧寬甸地區(qū)硼礦資源豐富，其礦床賦存于早元古代下遼河群里爾嶼巖組一段金云母蛇紋巖、蛇紋石化大理巖中，具成礦專屬性，并與遼吉花崗巖空間關(guān)系密切。同時(shí)后期褶皺構(gòu)造及斷裂構(gòu)造疊加作用使礦床受到破壞及改造。1∶20萬化探測量結(jié)果顯示，寬甸地區(qū)硼元素背景值為3.9ppm，取異常下限6.0ppm，不同異常的峰值在14.5～450ppm之間；物探磁法測量顯示，區(qū)內(nèi)硼礦床(點(diǎn))主要分布在較規(guī)整的條帶狀正磁異常的內(nèi)部及其邊部梯級(jí)帶內(nèi)。本文據(jù)此提出：結(jié)合“就礦找礦”經(jīng)驗(yàn)，在確定成礦有利層位的基礎(chǔ)上，物化探異?？勺鳛閰^(qū)內(nèi)硼礦床重要的找礦標(biāo)志。

寬甸地區(qū)；硼礦；遼河群；找礦標(biāo)志

遼寧寬甸地區(qū)是我國硼礦資源的主要產(chǎn)區(qū)之一。其大地構(gòu)造位置處于中朝準(zhǔn)地臺(tái)(Ⅰ)膠遼臺(tái)隆(Ⅱ)營口-寬甸臺(tái)拱(Ⅲ)的東端。據(jù)以往成礦區(qū)劃成果[1]，該區(qū)位于濱太平洋成礦域遼東古元古宙成礦區(qū)、營口-寬甸-集安古元古宙硼Ⅲ級(jí)成礦帶的中段東部。區(qū)內(nèi)廣泛分布有遼河群火山沉積變質(zhì)巖系，特別是下遼河群里爾峪巖組(含硼巖系)十分發(fā)育，該時(shí)代地層與研究區(qū)內(nèi)硼礦成礦關(guān)系極為密切[1-4]。區(qū)內(nèi)已知有多處大中型和數(shù)十處小型硼礦床和礦點(diǎn)，構(gòu)成一個(gè)硼礦床集中區(qū)，具有獨(dú)特的成礦地質(zhì)特征。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)特征

1.1 區(qū)域地層分布及控礦特征

區(qū)內(nèi)地層出露面積約占總面積的60%，其余為巖漿巖分布區(qū)。地層層序較為齊全，各時(shí)代地層較為發(fā)育，其中以上元古界遼河群地層最為發(fā)育，約占地表出露地層分布面積的70%。

寬甸地區(qū)位于南遼河群重點(diǎn)發(fā)育地段，其下部以缺失浪子山組地層為主要特征之一區(qū)別于北遼河群[3，5]。地層由下至上劃分為里爾峪巖組、高家峪巖組、大石橋巖組和蓋縣巖組[5]。

高家峪巖組主要由含墨黑云片麻巖、變粒巖、石墨透閃透輝變粒巖，局部夾斜長角閃巖、大理巖透鏡體組成；其原巖主要為濁積巖系。大石橋巖組由大理巖夾透閃透輝變粒巖、黑云變粒巖、斜長角閃巖組成。蓋縣巖組由含墨黑云變粒巖、石榴矽線黑云斜長片麻巖、片巖等組成。

經(jīng)前人研究表明[6]：除里爾峪巖組外，其余三個(gè)巖組構(gòu)成了南遼河群中上部含鉛鋅的碳酸鹽系和含金的碎屑巖系，對(duì)硼礦成礦無明顯的控制作用，說明里爾峪巖組是硼礦形成的專屬地層。

區(qū)內(nèi)含硼巖系集中分布于寬甸東部和南部的五道嶺-磚廟-夾皮溝-南吊-楊林和毛甸子-紅石砬子-大西岔一帶，含礦地層總體呈近SW向或NWW向展布。

地層對(duì)硼礦的控制作用十分明顯，區(qū)內(nèi)已知的所有硼礦床和礦點(diǎn)都分布于里爾峪巖組一段中。該巖段的發(fā)育程度，特別是含硼金云母蛇紋巖、含硼蛇紋石化鎂質(zhì)大理巖的發(fā)育程度與硼礦的存在和規(guī)模具明顯的正相關(guān)(野外觀察)。據(jù)前人工作成果統(tǒng)計(jì)[7]，硼礦床一般分布在含硼巖系厚度大于500m，且其中蛇紋巖厚度大于30m的地層中。

1.2 構(gòu)造控礦特征

區(qū)內(nèi)大地構(gòu)造位置屬中朝準(zhǔn)地臺(tái)膠遼臺(tái)隆營口-寬甸臺(tái)拱的東段。該臺(tái)拱由北而南，由草河口-太平哨復(fù)向斜、虎皮峪-紅石砬子復(fù)背斜，蓋縣-古樓子復(fù)向斜三個(gè)區(qū)域性褶皺構(gòu)成，區(qū)內(nèi)含硼巖系分布于虎皮峪-紅石砬子復(fù)背斜的東段。

控制硼礦成礦作用的構(gòu)造主要是遼河旋回前造山期和造山期的古老構(gòu)造，顯生宙構(gòu)造對(duì)硼礦床僅起改造破壞作用并形成一定的礦床保存條件[4，6，8]。

前造山期構(gòu)造包括控制遼吉古裂谷形成、演化，控制古微地貌和古火山噴發(fā)等巖相古地理環(huán)境的同沉積構(gòu)造。據(jù)20世紀(jì)80年代提出的遼吉裂谷理論[9]，控制遼河群形成的遼吉古裂谷開始形成于元古代之初。遼寧境內(nèi)，該地質(zhì)單元發(fā)育東西長300余公里，南北寬大于100km。橫向上分為鞍山-桓仁北緣濱海斜坡區(qū)，營口-寬甸軸部淺海裂陷區(qū)，岫巖-丹東南緣濱海淺臺(tái)區(qū)三個(gè)構(gòu)造巖相區(qū)。含硼巖系受控于古裂谷中部營口-寬甸軸部淺海裂陷區(qū)。

造山期構(gòu)造指遼東古裂谷經(jīng)受遼河旋回運(yùn)動(dòng)消亡時(shí)所形成的綠簾角閃巖相區(qū)域變質(zhì)變形作用，它們對(duì)礦體的形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀和埋藏條件都具有明顯的控制作用。含硼巖系分布區(qū)的褶皺構(gòu)造十分復(fù)雜。主期變形的褶皺軸向總體呈東西向或北西西向，早期多為緊閉褶皺，晚期形成一系列復(fù)式褶曲構(gòu)造，在背斜核部出露巖性多為遼吉花崗巖，向斜核部基本為上遼河群地層。區(qū)內(nèi)較大的背向斜構(gòu)造有鷹嘴砬子-楊木桿背斜，南吊-四平街向斜，老黑山-小荒溝背斜，杉松-大西岔向斜，大屁股山背斜，土門嶺穹窿，土城子-永甸背斜等一系列規(guī)模較大的背向斜相間分布。褶皺構(gòu)造的軸部轉(zhuǎn)折端和轉(zhuǎn)彎處，往往是硼礦體賦存的有利部位。

由于同造山期斷裂構(gòu)造以韌性剪切變形為主，受變質(zhì)作用和后期構(gòu)造改造已很難識(shí)別。它們多以順層剪切滑動(dòng)構(gòu)造為主，造成地層的變薄、缺失或重復(fù)出現(xiàn)。

遼河旋回運(yùn)動(dòng)以后的多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的褶皺和斷裂構(gòu)造是硼礦成礦的期后構(gòu)造。它們對(duì)礦床的改造作用一般不大，主要表現(xiàn)為一些較大斷裂對(duì)礦體的局部錯(cuò)斷作用。

1.3 巖漿巖控礦特征

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)主要集中在元古代和中生代，局部地區(qū)發(fā)育有較少量的第四紀(jì)玄武巖。

總之，遼吉花崗巖與各種變粒巖、淺粒巖、電氣變粒巖及鎂質(zhì)大理巖構(gòu)成了具有獨(dú)特性質(zhì)的含硼建造。另一些造山期重熔花崗巖對(duì)硼礦體和地層則具有穿層改造作用[8]，故顯生宙以來的巖漿活動(dòng)對(duì)含硼巖系及硼礦體起到了局部改造和破壞礦體的作用。

1.4 區(qū)域地球化學(xué)特征

區(qū)域1∶20萬水系沉積物測量酸溶硼地球化學(xué)數(shù)據(jù)表明：區(qū)內(nèi)硼元素背景值值很高，為3.90ppm，異常下限為6.0ppm，共有硼異常27處。主要分布在楊木桿-磚廟、牛皮閘、毛甸子、紅石砬子、西江等地，多數(shù)異常往往集中分布，構(gòu)成一定范圍的異常區(qū)。從區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)條件與異常的對(duì)應(yīng)關(guān)系可知，下元古界含硼巖系、古元古宙巖漿活動(dòng)及近EW向或NWW向基底褶皺構(gòu)造控制著區(qū)內(nèi)硼異常的分布，結(jié)合區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)條件可劃分出5處規(guī)模較大的硼異常區(qū)，各異常特征及與硼礦床的關(guān)系見圖1和表1。

綜上，寬甸地區(qū)區(qū)域地球化學(xué)特征可總結(jié)為：①異常與含硼巖系及礦床(點(diǎn))的空間分布是吻合一致的，說明化探方法找硼的效果明顯；②異常規(guī)模與硼礦床規(guī)模具有正相關(guān)性。凡是較突出的異常內(nèi)都有小型以上規(guī)模的礦床；③五道嶺大型硼礦位于弱異常地帶，是區(qū)內(nèi)唯一無顯著異常的大型硼礦床，這種特殊情況是因該礦床處于半隱伏狀態(tài)以及硼鎂鐵礦石在自然狀態(tài)下難以分解造成的。

表1 寬甸地區(qū)酸溶硼地球化學(xué)特征

1.5 區(qū)域地球物理特征

從已取得的1∶20萬航磁異常平面等值線圖可見(圖1)，區(qū)內(nèi)的磁性差異較大。含硼巖系和遼吉花崗巖屬較強(qiáng)的磁性體。硼礦床(點(diǎn))主要分布在比較規(guī)整的條帶狀正磁異常的內(nèi)部及其邊部梯級(jí)帶，可見由里爾峪巖組引起的磁異常，是尋找含硼巖系和硼礦的主要物性標(biāo)志之一。

圖1 寬甸地區(qū)1∶20萬航磁異常平面等值線圖

巖石名稱塊數(shù)K(×10-6CGSM)Jr(×10-6CGSM)變化范圍幾何平均值變化范圍幾何平均值磁鐵礦14384～1173402570084～378005848片麻狀花崗雜巖860～6510227770～855001450角閃變粒巖150～131040～3803電氣變粒巖210～2330310～8957磁鐵淺粒巖15294～298702540～10620170淺粒巖270～98020～6502大理巖440～26210～1073蛇紋巖160～11030～651硼鎂石礦670～3500～831硼鎂鐵礦22143～879601134088～465307340斜長角閃巖50～1250150～689015金云透閃巖10497～279019230～500204偉晶巖脈70～1491240～1007閃長巖140～2730260～333044石英脈340～102420～1981

注：表內(nèi)樣品來源以寬甸地區(qū)為主，少部分采自遼東其他地區(qū)。

1.6 區(qū)域內(nèi)硼礦床類型及成礦系列劃分

1.6.1 硼礦床類型劃分

區(qū)內(nèi)現(xiàn)已探明大型硼礦床三處，中型硼礦床七處，小型礦床、礦點(diǎn)數(shù)十處。按其礦石類型可劃分為硼鎂石型、硼鎂鐵礦型和混合型，除五道嶺大型硼礦、毛甸子中小型硼礦以“黑硼”(硼鎂石+磁鐵礦+少量硼鎂鐵礦型礦石)為主外，磚廟大型硼礦、夾皮溝和楊木桿中型硼礦、南吊小型硼礦等都是以“白硼”(硼鎂石+少量磁鐵礦型礦石)為主，其它礦床為“混合礦”(硼鎂石+磁鐵礦型礦石)。三類礦石目前選礦均無問題，但“黑硼”礦石往往品位較低，選礦難度大。

1.6.2 硼礦成礦系列劃分

硼礦屬變質(zhì)成礦系列組合，即變質(zhì)火山巖(火山-沉積)熱液富集改造型成礦系列，進(jìn)一步可劃分出兩個(gè)亞系列：硼鐵亞系列、硼鎂亞系列[7，10]。

硼鐵亞系列：區(qū)內(nèi)代表性礦床主要有五道嶺硼礦。蘊(yùn)礦母巖為蛇紋巖、蛇紋石化橄欖巖及蛇紋石化大理巖。礦物組合為硼鎂石、磁鐵礦、蛇紋石、硼鎂鐵礦、金云母、橄欖石等。礦床類型為磁鐵礦-硼鎂石型(黑礦)。

硼鎂亞系列：區(qū)內(nèi)代表性礦床主要有磚廟溝、楊木桿硼礦等。蘊(yùn)礦母巖為白云質(zhì)大理巖、菱鎂礦巖等。礦物組合為硼鎂石、遂安石、白云石、菱鎂礦、蛇紋石、少量水鎂石、磁鐵礦、金云母、方解石等。礦床類型為硼鎂石型、硼鎂石-遂安石型(白礦)。

以往研究資料表明[7]，成礦亞系列是成礦環(huán)境的反映，硼鐵亞系列分布于淺海凹陷區(qū)軸部，而硼鎂亞系列則分布于淺海凹陷區(qū)的邊緣。

2 找礦標(biāo)志

2.1 地貌標(biāo)志

“遼吉花崗巖”抗風(fēng)化性較強(qiáng)，在地貌上常呈正地形；而蘊(yùn)礦蛇紋石化大理巖及蛇紋巖上部的里爾峪巖組二段淺粒巖，其抗風(fēng)化性也強(qiáng)于里爾峪一段的變粒巖及蛇紋石化大理巖及硼礦體。所以蘊(yùn)礦層通常出現(xiàn)在正地形中的負(fù)地形或凹地。

2.2 巖性地層標(biāo)志

早元古宙遼河群中的含硼巖系是尋找硼礦的地層標(biāo)志，具成礦專屬性。含硼巖系中的白云質(zhì)大理巖、蛇紋石化大理巖及蛇紋巖是尋找硼礦的巖性標(biāo)志。

2.3 構(gòu)造標(biāo)志

目前已知的硼礦床(點(diǎn))均賦存在近SW向或NWW向的向形構(gòu)造之中。它們位于“遼吉花崗巖”的一側(cè)或兩側(cè)。向形構(gòu)造及鉤狀褶皺則是硼礦就位的有利場所，故可做為尋找硼礦的構(gòu)造標(biāo)志。

2.4 地球化學(xué)找礦標(biāo)志

首先，富鎂碳酸鹽巖的Ca/Mg比值可作為指示標(biāo)志，通過總結(jié)，可得出已知硼礦體的CaO/MgO比值為0.35～0.01[5]。同時(shí)，對(duì)硼礦成礦區(qū)位具有重要指示意義的菱鎂白云大理巖和蛇紋石化大理巖(往往作為圍巖)也具有較低的CaO/MgO比值，見表3[5]。結(jié)合區(qū)域地球化學(xué)特征可以發(fā)現(xiàn)，目前已知的硼礦床(點(diǎn))附近均有大小不等，強(qiáng)度不一的酸溶硼異常。這些異常反映了已知硼礦的區(qū)位特征，同時(shí)也可指示尚未發(fā)現(xiàn)硼礦地區(qū)的成礦可能。但區(qū)域地球化學(xué)異常區(qū)內(nèi)的峰度值不應(yīng)成為判斷找礦前景的標(biāo)準(zhǔn)，原因有二：①半隱伏狀態(tài)下的礦體所引起的異常往往峰度值較低，但面積較大；②受實(shí)驗(yàn)手段的限制，針對(duì)硼鎂鐵等難以分解的礦石類型，其化驗(yàn)結(jié)果往往存在一定誤差。故在評(píng)價(jià)地球化學(xué)異常規(guī)模時(shí)，應(yīng)綜合考慮各要素，同時(shí)，適時(shí)的調(diào)高除峰度值以外地球化學(xué)要素的權(quán)重，以期取得良好的異常評(píng)定結(jié)果，并使得地球化學(xué)異常特征成為重要和有效的找礦標(biāo)志。

表3 寬甸地區(qū)硼礦及富鎂碳酸巖鈣鎂值對(duì)比

2.5 地球物理找礦標(biāo)志

通過野外觀察和薄片鏡下鑒定可知：蘊(yùn)礦蛇紋巖及蛇紋石化大理巖和硼礦中均含有一定量的磁鐵礦和硼鎂鐵礦，后兩者往往引起一定的區(qū)域磁異常。因此，磁法找硼鎂鐵型及相伴生的硼鎂石型硼礦，效果較好。所以在古遠(yuǎn)古宙碳酸鹽地層廣泛發(fā)育的地區(qū)，磁異?？勺鳛閷ふ遗鸬V的間接標(biāo)志。

3 結(jié) 論

1)遼寧寬甸地區(qū)硼礦床，受層狀含硼巖系控制作用明顯，礦體主要賦存于遼河群里爾峪巖組一段中，成礦期巖漿活動(dòng)和熱液蝕變作用為其提供了有利的成礦條件，同造山期的褶皺構(gòu)造為其賦存或再就位提供了空間位置，成礦期后的構(gòu)造活動(dòng)則對(duì)礦體起到改造和破壞作用。

2)寬甸地區(qū)硼礦化與地球物理磁異常、地球化學(xué)酸溶硼異常分布關(guān)系密切，通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)后兩者為重要的硼礦找礦標(biāo)志，其中化探測量對(duì)非硼鎂鐵類礦化指示作用較強(qiáng)，而物探磁法測量則對(duì)硼鎂鐵類礦化具有較明顯的指示作用。

3)找礦建議：一是就礦找礦，加強(qiáng)開展針對(duì)已知礦床深部和外圍的找礦工作，擴(kuò)大礦化集中區(qū)的資源遠(yuǎn)景；二是加強(qiáng)弱異常區(qū)和無異常區(qū)的找礦工作，尋找隱伏礦體。

致謝：本文在成文過程中，得到了教授級(jí)高級(jí)工程師李爾峰先生和遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院王長峰總工程師的熱心指導(dǎo)，同時(shí)匿名審稿專家也為本文提出了建設(shè)性的意見，在此一并表示感謝！

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The regional metallogenic characteristics and prospecting criteria of boron deposit in Kuandian area of Liaoning Province

XIE Zhong，ZANG Hai-tao，CHU Xiao-qiang，LIU Guo-hao，LIU Xue-wen，ZHI Yu-qiang

( Liaoning Survey Academy of Geology and Mineral Resources，Shenyang 110031，China)

Boron deposit in Kuandian area of Liaoning province has rich resources.The boron deposits occur in Liaohe group Lieryu formation，which lithology is mainly composed of phlogopite serpentinite and serpentine marble showing the obvious metallogenetic specialization.And boron deposits have a close space relationship with Liaoji granite.Not only that，the destruction and reconstruction of late fold and fault structure cannot be ignored.The background and threshold of boron are 3.9ppm and 6.0ppm basing on some geochemical prospecting data in scale 1：200000.The peak values are between 14.5ppm and 450ppm of different anomalies.In addition，Kuandian boron deposits are distributed in some strapped positive magnetic anomalies or occurring within the gradient grade zone of some magnetic anomalies.Accordingly，basing on the position of the favourite ore-forming country rocks and connecting all obtained information with the boron prospecting model，geochemical and geophysical anomaly should be regarded as important criteria for ore prospecting.

Kuandian area；boron ore；Liaohe Group；prospecting criteria

2015-01-21

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作項(xiàng)目資助(編號(hào)：1212011120743)

謝忠(1968-)，男，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事區(qū)域礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查及礦產(chǎn)資源勘查工作。E-mail:xz-1861@163.com。

P619.21

A

1004-4051(2015)08-0079-05