遼東—吉南地區(qū)下元古界含硼巖系的厘定

東野脈興 熊先孝 欒俊霞 王瑩 李代榮

1 中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，河北 涿州 072754 2 中化地質(zhì)礦山總局化工地質(zhì)調(diào)查總院，北京 100013

1 關(guān)于含礦巖系

含礦巖系，顧名思義，是指含有礦產(chǎn)的巖石（地層）單位，即一是要含有可被工業(yè)利用的礦產(chǎn)，二是具有被限定的獨具特征的巖石（地層）單位，巖石單位一般劃分到組、段一級，地層單位一般劃分到世、期一級。全國地層委員會（1981）頒布實施的中國地層指南規(guī)定【1】：組的重要含義在于具有巖性、巖相和變質(zhì)程度的一致性，橫向上具有穩(wěn)定性和直觀的巖石組合類型的相似性，群是最大的巖石地層單位，由兩個或者兩個以上經(jīng)常伴隨在一起而具某些統(tǒng)一的巖石學(xué)特點的組聯(lián)合構(gòu)成，群和組是不同級別的巖石地層單位，不能相互取代或并列。

迄今遼東—吉南地區(qū)下元古界硼礦所有有關(guān)文獻(xiàn)資料，包括各硼礦區(qū)勘查地質(zhì)報告、公開出版的論文、專著等，所稱含硼巖系不外有“下元古界含硼巖系”、“遼河群里爾峪組含硼巖系”、“寬甸群含硼巖系”、“集安群含硼巖系”、“遼東巖群含硼巖系”等等，都是把整個下元古界稱之為含硼巖系。甚至高校教材《礦床學(xué)》（第三版）將含硼巖組中 3個礦層分別稱為第三含硼巖系、第二含硼巖系、第一含硼巖系【2】。種種亂象既不符合“含礦巖系”的含義，也不利于用以指導(dǎo)控礦因素、成礦條件、成礦規(guī)律等的研究。

含礦巖系是群這個最大的巖石地層單位形成的地質(zhì)歷史長河中某演化階段具備成礦物質(zhì)來源和成礦條件下形成的獨具特征的巖石與礦石組合，不可想象或迄今國內(nèi)外尚未發(fā)現(xiàn)上萬米厚的優(yōu)地槽沉積的“群”（寬甸群累積最大厚度7800m，集安群最大厚度為 9800m）為不可劃分的組巖、劃分不出含礦巖系。實際上吉南地區(qū)集安群自上而下劃劃分為大東岔組、新開河組、清河組等 3個組，硼礦產(chǎn)于中部新開河組，上部大東岔組和下部清河組不含硼礦，含硼巖系應(yīng)是新開河組，稱集安群為含硼巖系實為不妥；遼東地區(qū)寬甸群劃分對比尚未統(tǒng)一（表1），筆者將其重新劃分為上、中、下3個巖組（后述），硼礦產(chǎn)于中部巖組，中部巖組為含硼巖系，上部巖組和下部巖組均不產(chǎn)硼礦床，因此把寬甸群稱之為含硼巖系同樣不妥。鑒于此，本文摒棄群含硼巖系和礦層含硼巖系的稱謂，厘定集安群新開河組為含硼巖系。遼東寬甸群中部組含硼巖系沒有建立地方性巖石地層單位名稱，可根據(jù)含礦巖系具有跨省際大區(qū)域一致性，可共用最先命名的含礦巖系名稱的通用做法，將吉南地區(qū)集安群新開河組含硼巖系運用于遼東寬甸群中部組含硼巖系，即遼東—吉南地區(qū)下元古界含硼巖系統(tǒng)稱新開河組含硼巖系，成礦期稱為新開河期（2300～2100Ma）。

不論是硼礦還是其他礦種都同理，例如鄂湘黔地區(qū)跨省際的 1千多公里長的震旦系自下而上包括南沱組、陡山沱組和燈影組 3個巖組，工業(yè)磷礦產(chǎn)于陡山沱組，3個省有關(guān)勘查地質(zhì)報告以及所有有關(guān)文獻(xiàn)、專著一律稱陡山沱組為含磷巖系，沒有稱震旦系含磷巖系。同樣，分布于中朝準(zhǔn)地臺南—東部的 4000km長的元古界變質(zhì)磷灰?guī)r成礦帶，橫跨湖北、安徽、江蘇、遼寧、吉林五省，含磷巖組分別為紅安群七角山組、宿松群文山組、海州群錦屏組、遼河群高家峪組、老嶺群珍珠門組，這套含磷巖組完全可以對比，但海州群錦屏組含磷巖系命名在先，因此將該層位的含磷巖系稱之為錦屏組含磷巖系，而不稱海州群含磷巖系【3】。全國其他礦種也一樣，因此不可把遼吉地區(qū)下元古界、或?qū)挼槿?、或集安群稱之為含硼巖系，更不可把同一巖組中的3個礦層分別命名為3個含硼巖系。

2 遼東—吉南地區(qū)下元古界地層劃分

吉南地區(qū)下元古界集安群自上而下劃分為大東岔組、新開河組、清河組等 3個巖組，硼礦產(chǎn)于新開河組，已得到地質(zhì)學(xué)家的普遍認(rèn)可，唯遼東地區(qū)下元古界地層劃分對比尚未取得一致意見，其各種劃分方案見表1。

表1 遼東、吉南地區(qū)中、下元古界地層對比表Table1 Stratigraphic correlation of Middle and Lower Proterozoic Erathem between eastern Liaoning and southern Jilin

遼東地區(qū)下元古界寬甸群是一套優(yōu)地槽性質(zhì)的火山—沉積巖系，經(jīng)多次地質(zhì)構(gòu)造運動、區(qū)域變質(zhì)作用及混合巖化作用，給地層劃分對比帶來不小難度。

表 1中遼河群，包括上下兩套地層，上部高家峪組、大石橋組和蓋縣組是一套碎屑巖—沙泥質(zhì)—石灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r的正常海相冒地槽建造，下部里爾峪組是一套以火山巖為主的火山—沉積的優(yōu)地槽建造，據(jù)姜春潮研究，二者為不整合關(guān)系【4】，他將里爾峪組從遼河群劃分出來，建立寬甸群，即符合地層劃分原則，更有利于所含礦產(chǎn)研究。

劉敬黨（2007）研究認(rèn)為姜春潮的寬甸群七個巖組有的是同一地層褶皺重復(fù)，并根據(jù)野外調(diào)查和礦床勘查資料，將遼東下元古界重新命名為遼東巖群，并進(jìn)一步劃分4個巖組【5】。

表1中主要的3種意見已大體趨于一致，即里爾峪組、寬甸群、遼東巖群指的是同一套地層。

近年來寬甸群逐漸被認(rèn)可，加之其創(chuàng)立比較早，我們不主張再立新名，延用寬甸群為好，其有不足之處，應(yīng)加以修正，例如創(chuàng)立者將其置于新太古界，但其同位素年齡＜2500Ma，早于1850±50Ma，因此歸屬早元古界，創(chuàng)立者劃分的7個組，有的因褶皺重復(fù)，而且把屬于同一層位的不同硼礦床的礦層劃歸不同的組，使得成礦帶內(nèi)含礦地層和礦層不易對比，不利于硼礦成礦條件和成礦規(guī)律等的研究，鑒于此，筆者根據(jù)遼東地區(qū)大石橋、鳳城和寬甸等 3個硼礦礦集區(qū)代表性礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)資料、礦床的勘查資料、鉆孔資料、礦區(qū)地層與區(qū)域地層資料等【6～19】，將寬甸群重新劃分上、中、下 3個巖組，分別稱上部巖組、中部巖組、下部巖組，硼礦產(chǎn)于中部巖組，完全可以與吉南集安群大東岔組、新開河組、清河組 3個巖組對比。

現(xiàn)將各礦集區(qū) 3個巖組，劃分及各巖組特征列述如下。

2.1 寬甸礦集區(qū)（磚廟礦區(qū)為代表）

上部巖組：主要由多種淺粒巖組成，厚120m，巖性組合為磁鐵微斜淺粒巖、電氣更長淺粒巖、二長淺粒巖，夾斜長角閃巖（角閃石巖）、透輝（角閃）更長淺粒巖、黑云斜長變粒巖、透輝（角閃）更長變粒巖、黑云斜長（二長）片麻巖、透輝方解大理巖、石墨大理巖、石墨黑云變粒巖等。

中部巖組（含礦巖組）：本巖組由多種變粒巖組成，夾蛇紋石化白云質(zhì)大理巖和斜長角閃巖，按巖石類型和含礦性分為3個層，自上而下為：

（3）上含礦層：上部為電氣黑云斜長變粒巖、黑云斜長變粒巖、角閃斜長變粒巖夾斜長角閃巖；下部為含硼蛇紋石化白云質(zhì)大理巖、電氣黑云斜長變粒巖夾斜長角閃巖。蛇紋石化白云質(zhì)大理巖，厚度變化較大，70～180m（二人溝礦區(qū)），為礦體的主要賦存層位。含礦層呈層狀、似層狀、透鏡狀，具明顯的膨縮與尖滅再現(xiàn)特征。

（2）電氣微斜變粒巖層：巖性單一，為該區(qū)上下含礦層之間較明顯的標(biāo)志層。厚15～40m。

（1）下含礦層：斜長變粒巖、電氣斜長變粒巖，含硼蛇紋石化白云質(zhì)大理巖，夾斜長變巖粒和斜長角閃巖。蛇紋石化白云質(zhì)大理巖呈似層狀產(chǎn)出，斜長角閃巖呈透鏡狀或扁豆?fàn)睢Ｏ潞V層沿走向較穩(wěn)定，但厚度較小，一般小于20m，只發(fā)現(xiàn)零星小礦體，總體呈似層狀透鏡狀。

下部巖組：主要由磁鐵微斜（二長）淺粒巖、電氣石變粒巖、夾斜長角閃巖或角閃石巖組成，厚度100m。該組混合巖化比較強(qiáng)烈，形成混合巖化變粒巖、角閃質(zhì)混合巖等。

2.2 鳳城礦集區(qū)（以翁泉溝礦區(qū)為代表）

上部巖組：該巖組以淺粒巖為主，主要巖石類型為鈉長淺粒巖及部分微斜淺粒巖，其中夾有角閃透輝變粒巖、電氣變粒巖、磁鐵微斜淺粒巖、黑云淺粒巖、電氣淺粒巖，厚度304m。

黑云透輝變粒巖夾角閃變粒巖、黑云透閃巖、黑云透輝變粒巖含磷灰石，局部含量可達(dá)5%。

該組上部含“楊林式鐵礦”下部黃鐵礦淺粒巖局部硫、鈷等元素有富集地段，形成有一定工業(yè)意義的黃鐵礦礦床。

中部巖組（含硼巖組），自上而下為：

（3）角閃透輝變粒巖層：為主礦體頂板巖層，厚度變化較大3～324m。主要由角閃透輝變粒巖所組成，其中夾有較多薄層鈉長淺粒巖、角閃（黑云）變粒巖，局部夾有電氣變粒巖、角閃巖、黑云母巖等小透鏡狀夾層。

（2）白云大理巖—鈣鎂硅酸鹽巖層：主要由鈣鎂、鐵鎂硅酸鹽巖及富鎂碳酸巖所組成，以含有鐵硼礦、磷灰石礦，并伴生放射性元素及稀土元素為顯著特點。一般厚度50～110m，最大厚度336m。巖石類型有蛇紋巖、金云母蛇紋巖、蛇紋石大理巖、金云透閃巖、白云石大理巖、橄欖玄武巖，其中夾有黑云角閃變粒巖、透輝變粒巖、黑云母巖、電氣透輝巖。

鐵硼礦主要產(chǎn)于蛇紋巖、橄欖玄武巖、金云母蛇紋巖，部分產(chǎn)于蛇紋石大理巖中；磷灰石礦主要產(chǎn)于金云透閃巖中；放射性元素與鐵硼礦緊密伴生；稀土元素礦化主要見于電氣透輝巖及磷灰石礦石之中。

本含硼巖層一個重要特點是多種巖石（巖層）成互層或相變，例如黑云變粒巖與角閃透輝變粒、白云質(zhì)大理巖與斜長角閃巖、橄欖玄武巖與蛇紋石大理巖等的互層與相變，但仍然顯示層序性，自上而下為：

⑤角閃透輝變粒巖

④白云石大理巖、蛇紋巖、橄欖玄武巖（第二層礦）

③黑云變粒巖

②白云質(zhì)大理巖、蛇紋巖（第一層礦）

①角閃透輝變粒巖

（1）黑云變粒巖層：為礦體底板巖層。主要由黑云變粒巖所組成，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、電氣石透輝巖、磁鐵淺粒巖。礦床南部特點是西端夾有黑云母巖、黑云母透輝巖、大理巖及鐵硼礦扁豆體。出露厚度26～586m，厚度變化較大。

下部巖組：主要由鈉長淺粒巖、透輝鈉長淺粒巖、磁鐵淺粒巖、黑云變粒巖、斜長角閃巖等組成，混合巖化比較強(qiáng)，形成條痕混合巖、混合淺粒巖、角閃質(zhì)混合巖等，混合巖基體組分主要是由黑云母、角閃石、磁鐵礦等，脈體是長石和石英等淺色礦物，厚403m。

2.3 大石橋礦集區(qū)（以后仙峪礦區(qū)為代表）

上部巖組：主要由黑云變粒巖、淺粒巖、斜長角閃巖等組成，混合巖化較強(qiáng)，多形成角閃質(zhì)混合巖、混合巖化變粒巖，基體由角閃石、黑云母、磁鐵礦等組成，脈體為長英質(zhì)淺色礦物，厚度在560m以上。

中部巖組（含硼巖組）：上部層為黑云變粒巖、陽起石淺粒巖，平均厚23m，為礦層頂板巖層。

中部層為含礦層，主要由鎂橄欖巖、菱鎂大理巖組成，由于巖漿期后熱液交代作用，二者均發(fā)生蛇紋石化，構(gòu)成蛇紋石化鎂橄欖巖，蛇紋石化菱鎂大理巖，均為硼礦體的容礦巖石。厚2～45m。

下部為黑云變粒巖，厚 17～30m，為礦層底板巖石。

下部巖組：主要由電氣變粒巖、黑云電氣變粒巖、黑云片麻巖等組成。厚度在450m以上。

綜合后仙峪、翁泉溝、磚廟所在的大石橋、鳳城、寬甸3個礦集區(qū)下元古界寬甸群的上、中、下3個巖組有如下特征：

（1）下部巖組：主要由黑云變粒巖、電氣石變粒巖、磁鐵淺粒巖、斜長角閃、黑云片麻巖等組成，其原巖為火山碎屑巖、中酸性火山巖、砂質(zhì)泥巖等一套火山沉積建造，為遼吉裂谷早期（2500～2300Ma）火山—沉積的產(chǎn)物。

（2）中部巖組：主要由白云石碳酸巖（富鎂大理巖）、鎂橄欖巖、橄欖玄武巖、斜長角閃巖以及這些巖石受巖漿期后熱液作用產(chǎn)生的蝕變巖類組成，其原巖為基性—超基性熔巖，這套巖層頂、底板及夾層為變粒巖類，它們的原巖為中酸性火山巖—基性火山熔巖—超基性火山熔巖再到中酸性火山巖等一套火山雜巖，為遼吉裂谷發(fā)展中期階段（2300～2100Ma）火山活動較強(qiáng)烈時期的產(chǎn)物。

（3）上部巖組：主要由變粒巖、淺粒巖、斜長角閃巖以及少量二云片巖、石英巖組成，其原巖為陸源碎屑巖、泥質(zhì)巖、泥灰?guī)r、中酸性火山巖類，為一套火山沉積建造，為遼吉裂谷晚期（2100～1900Ma）地殼運動相對寧靜時期的火山—沉積的產(chǎn)物。

寬甸群中部巖組含硼巖系，總的特點是由各種變粒巖、白云石大理巖、蛇紋巖、橄欖玄武巖、金云透輝巖、斜長角閃巖、透輝巖、透閃巖、磷灰金云透閃巖等組成的一套鐵鎂硼酸鹽巖、鎂鐵硅酸鹽巖、富鎂碳酸巖的巖石組合，產(chǎn)有鐵硼礦、磷灰石礦、鈾礦（化）、稀土礦（化）等礦產(chǎn)。礦體容礦巖石為富鎂碳酸巖、橄欖玄武巖。其原巖是中酸性火山巖—基性（橄欖玄武巖）—超基性（碳酸巖）熔巖噴溢的一套火山雜巖，所產(chǎn) B、Fe、P、U和稀土等礦產(chǎn)（或礦化）均與碳酸巖有直接關(guān)系。

遼吉地區(qū)新開河期硼礦成礦帶一個重要特點是：成礦帶西部大石橋地區(qū)有一層礦，中部鳳城至寬甸地區(qū)有兩層礦，到東部吉南集安地區(qū)有兩至三層礦；另一個特點是容礦巖石主要為碳酸巖，但有一定差異，即成礦帶西部（例如后側(cè)峪硼礦）除碳酸巖外容礦巖石有基性熔巖（橄欖玄武巖），成礦帶中部（翁泉溝硼礦）容礦巖石同時有巖鎂橄欖巖（超基性熔），成礦帶東部（高臺溝硼礦）容礦巖石則全部是超基性熔巖—碳酸巖（白云石大理巖）。表明遼吉裂谷早元古代中期（2300～2100Ma）中酸性火巖噴發(fā)（電氣石變粒巖等）過程中伴有基性—超基性和碳酸巖熔巖噴溢，由西—中—東部地區(qū)與成礦有關(guān)的火山噴溢活動由1次到2次甚至到3次，有逐漸增多的趨勢，熔巖由基性到超基性再到碳酸巖熔巖三者由西到東的演化過程，而且每次巖漿期后都有含B熱液交代早期噴溢的碳酸巖成礦，形成有重要工業(yè)價值的硼（鐵）礦床以及中部翁泉溝地區(qū)有巖漿碳酸巖型磷、鈾和稀土礦化。關(guān)于硼礦床成因，筆者對前人的傳統(tǒng)觀點（包括沒積變質(zhì)成礦、沉積變質(zhì)再造成礦、超變質(zhì)熱液成礦等）從論點到論據(jù)提出質(zhì)疑，并論證了碳酸巖巖漿期后含硼熱液交代早期噴溢的碳酸巖成礦。

3 結(jié)論

群是最大的巖石地層單位，所含某種礦產(chǎn)不可能遍布自下而上整個巖群，一定是在群形成的漫長地質(zhì)歷史中具備成礦物質(zhì)來源和成礦地質(zhì)條件的某個階段成礦，即群是能夠劃分兩個或兩個以上經(jīng)常伴隨在一起且具某些統(tǒng)一的巖石學(xué)特點的組聯(lián)合構(gòu)成，某種礦產(chǎn)一般產(chǎn)于其中一個組，這個組具有含礦巖組的相關(guān)成礦地質(zhì)特征，這個組便構(gòu)成含礦巖系。

吉南地區(qū)硼礦產(chǎn)于集安群中部新開河組，遼東地區(qū)硼礦產(chǎn)于寬甸群中部巖組，新開河組命名在先，厘定遼吉地區(qū)下元古界含硼巖系為新開河組，摒棄寬甸群含硼巖系、集安群含硼巖系、下元古界含硼巖系、遼東巖群含硼巖系、單礦層含硼巖系等多種稱謂，既符合全國地層委員會頒布實施的中國地層指南及地層指南說明書關(guān)于群、組的概念，也列于硼礦成礦條件和成礦規(guī)律的研究，具有規(guī)范作用和實際意義。

1 全國地層委員會. 中國地層指南及地層指南說明書[M]. 北京：科學(xué)出版社，1981

2 翟裕生，姚書振，蔡克勤. 礦床學(xué)（第三版）[M]. 北京：地質(zhì)出版社，2013

3 東野脈興. 磷塊巖成礦理論體系與找礦實踐[M]. 北京：地質(zhì)出版社，2015

4 姜春潮. 遼吉東部前寒武紀(jì)地質(zhì)[M]. 沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1987

5 劉敬黨，肖榮閣，王文武，等. 遼東硼礦區(qū)域成礦模型[M]. 北京：地質(zhì)出版社，2007

6 遼寧省地質(zhì)局631隊第一地質(zhì)普查勘探隊. 遼寧省鳳城縣翁泉溝硼鎂鐵礦床詳查評價報告[R]. 丹東：遼寧省地質(zhì)局631隊第一地質(zhì)普查勘探隊，1964

7 遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局，遼寧省區(qū)域地質(zhì)志[M]. 北京：地質(zhì)出版社，1989

8 遼寧省地質(zhì)局丹東地質(zhì)大隊. 遼寧省鳳城縣翁泉溝鐵硼礦礦床總結(jié)勘探報告[R]. 丹東：遼寧省地質(zhì)局地質(zhì)大隊二分隊，1976

9 遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局第七地質(zhì)大隊.遼寧省寬甸縣楊木桿硼礦典型礦床研究報告[R]. 丹東：遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局第七地質(zhì)大隊，1986

10 化工部第二地質(zhì)勘探隊. 遼寧省寬甸縣楊木桿子硼鎂礦床詳細(xì)勘探報告[R]. 錦州：化工部第二地質(zhì)隊，1969

11 化工部地勘公司遼寧地質(zhì)勘探大隊. 遼寧省寬甸縣夾皮溝鄉(xiāng)磚廟硼礦區(qū)二人溝礦段勘探地質(zhì)報告[R]. 錦州：化工部地勘公司遼寧地質(zhì)勘探大隊，1992

12 遼寧省化工地質(zhì)勘查院. 遼寧省大石橋市后仙峪硼礦帶東岔溝礦區(qū)普查地質(zhì)報告[R]. 錦州：遼寧省化工地質(zhì)勘察院，2006

13 遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局第七地質(zhì)隊. 遼寧省寬甸縣老紅頂子礦區(qū)硼礦地質(zhì)報告[R]. 丹東：遼寧省地質(zhì)局第七地質(zhì)大隊，1989

14 遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院. 遼寧省硼礦資源潛力評價成果報告[R]. 沈陽：遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，2012

15 遼寧省化工地質(zhì)勘察院. 遼寧省寬甸滿族自治縣大西岔鎮(zhèn)廟溝硼礦地質(zhì)報告[R]. 錦州：遼寧省化工地質(zhì)勘察院，2009

16 遼寧省地質(zhì)局第七地質(zhì)大隊. 遼寧省鳳城市二臺子—中興一帶礦區(qū)硼礦普查報告[R]. 丹東：遼寧省地質(zhì)局第七地質(zhì)大隊，2011

17 遼寧省地質(zhì)局第七地質(zhì)大隊. 遼寧省寬甸縣白石硼礦床詳細(xì)普查地質(zhì)報告[R]. 丹東：遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局第七地質(zhì)大隊，1983

18 遼寧省地質(zhì)局第七地質(zhì)大隊. 遼寧省寬甸縣牛毛塢鄉(xiāng)五道嶺硼礦詳細(xì)普查地質(zhì)報告[R]. 丹東：遼寧省地質(zhì)局第七地質(zhì)大隊，1987

19 遼寧省地質(zhì)局631隊. 遼寧省鳳城縣二臺子硼鎂石礦床最終勘探補(bǔ)充報告[R]. 丹東：遼寧省地質(zhì)局631隊，1965