遼東小西溝水鎂石礦床地質特征及礦床成因

程 林，柳忠杰，常麗麗，田彥凱

（中國建筑材料工業(yè)地質勘查中心遼寧總隊，遼寧 沈陽 110004）

水鎂石是20世紀80年代勘查開發(fā)的新礦種，我國具有工業(yè)利用價值的水鎂石礦床主要集中于遼寧東部地區(qū)，礦石礦物含量較高，一般為70%～95%，個別達98%以上。水鎂石廣泛應用于橡膠、塑料、造紙等行業(yè)中，還可作為生產金屬鎂的原料、高溫耐火材料等。因此加強對水鎂石礦床地質研究很有必要，不但具有理論意義，而且對遼寧地區(qū)水鎂石找礦工作具有指導意義。

1 礦區(qū)地質

遼寧東部小西溝水鎂石礦床地處中朝準地臺(Ⅰ)膠遼臺隆(Ⅱ)營口—寬甸臺拱(Ⅲ)鳳城凸起(Ⅳ)的中部。

礦區(qū)內地層以古元古界遼河群大石橋組一段(Ptlhd1)為主， 主要巖性為：菱鎂礦大理巖、白云石大理巖、黑云母變粒巖。地層走向北西—南東，傾向北東，傾角40～60°?？傮w產狀為一單斜構造。

與成礦關系密切的燕山期花崗巖體侵入于遼河群大石橋組地層中。分布于礦區(qū)北部。礦區(qū)內巖體長軸近東西，長170m， 最大寬度60m，Ⅰ線向西變寬，向東變窄至尖滅(圖1)。

2 礦床特征

2.1 礦體特征

圖1 小西溝水鎂石礦地質簡圖

水鎂石礦體呈不規(guī)則透鏡體狀分布于遼河群大石橋組一段(Ptlhd1)白云石及菱鎂礦大理巖中。共劃分6個礦體，其中Ⅰ礦體位于地表Ⅰ-Ⅱ線之間，呈近東西向展布，地表出露長為90m，寬度16～48m，平均40m，最大延深83m。其他礦體分布于礦區(qū)深部，呈小透鏡體狀，規(guī)模較小(圖2)。

圖2 小西溝水鎂石礦勘探線剖面圖

2.2 礦石質量特征

2.2.1 礦石類型及礦物成分

水鎂石礦石分為青白色、黃白色及黑色三種，以青白色為主，質量好，黃白色及黑色主要分布在節(jié)理裂隙兩側。

按構造劃分為兩種礦石類型：①致密塊狀水鎂石，青白色為主，黃白色次之，半透明，油脂光澤，有玉感，粒狀變晶結構，塊狀構造；礦物成分以水鎂石為主，含量占90%以上，含少量蛇紋石、白云石及鐵質殘留體；礦石礦化不均，在水鎂石中含有白云石大理巖殘留體，呈團塊狀不均勻分布。②鱗片狀水鎂石，青白色，白色透明，玻璃光澤，鱗片變晶結構，片狀構造；礦物成分以水鎂石為主，含量占95%以上，雜質少，質量純，主要分布在接觸帶及節(jié)理邊緣，礦區(qū)內僅有少量出現(xiàn)。

兩種類型水鎂石有益礦物成分均為水鎂石，含量高，其他成分為有害組分，含量較少。

2.2.2 礦石化學成分

Ⅰ礦區(qū)礦體主要化學成分見表1。根據(jù)礦體全部樣品化學分析結果來看，主要化學成分為MgO，MgO均＞55%，最高達65.71%。整個礦體的化學成分變化較大，MgO變化系數(shù)43.16%，個別樣品SiO2＞10%，說明礦體蛇紋石化較強。

表1 Ⅰ礦區(qū)礦體化學成分 (單位：%)

2.3 礦體圍巖與夾石特征

礦體的頂、底板圍巖為白云石大理巖、菱鎂礦大理巖。大部分為蛇紋石、水鎂石交代，其特征見表2。

表2 圍巖基本特征

礦體內夾石較多，主要分布于Ⅱ線深部礦體中，巖性為蛇紋石化水鎂石化白云石大理巖，形態(tài)為透鏡體狀。巖石為灰白—黃褐色，主要礦物成分為白云石、水鎂石，少量蛇紋石，細粒變晶結構，塊狀構造。

3 礦床成因及找礦標志

3.1 成礦地質條件

(1) 礦床主要產于古元古界遼河群一套富鎂質碳酸鹽巖地層中，具有一定層位。

(2) 水鎂石礦體均與燕山期花崗巖密切相關，產于菱鎂礦大理巖與花崗巖的接觸帶。

(3) 礦體圍巖均有不同程度的蛇紋石化、滑石化。(4) 礦物具有交代特點。

3.2 礦床成因探討

根據(jù)水鎂石礦床礦物共生組合及圍巖特點，該礦床應屬菱鎂巖型。根據(jù)礦床特征，當成礦熱液交代菱鎂巖時，成礦作用可概括為以下方式：

通過對礦區(qū)水鎂石單礦物的氫氧同位素分析表明，水鎂石的δ18O為-0.46%～-1.28%，δD為-10%～-11.5%，與礦區(qū)燕山期大氣降水熱液礦床的氫氧同位素組成一致，這表明形成水鎂石的水是大氣降水，而與巖漿熱液無關。對水鎂石、菱鎂礦大理巖和花崗巖等進行了大量的稀土元素和微量元素分析，結果表明水鎂石的稀土元素和微量元素組成與菱鎂礦大理巖十分接近，而與花崗巖差別顯著，顯然水鎂石的成礦原巖為菱鎂礦大理巖，而花崗巖在水鎂石成礦過程中僅提供了熱能而沒有物質帶入。

綜上所述，該水鎂石礦床成因類型為與燕山期中酸性巖漿活動有關的中低溫接觸變質型礦床。

3.3 找礦標志

(1) 成礦母巖標志：遼河群大石橋組一段(Ptlhd1)的富鎂碳酸鹽巖類變質巖層。

(2) 巖漿巖標志：與富鎂質碳酸鹽巖類接觸的巖漿巖體附近。

(3) 風化層標志：水鎂石礦體表面因風化普遍存在一層不完整的、厚度小的風化殼，一般稱水鎂石淋濾層，可作為直接找礦標志。

(4) 與水鎂石伴生的礦產：蛇紋石、滑石、菱鎂礦等。