遼東-吉南硼礦床成礦地質(zhì)特征及成礦規(guī)律

◎何俐

一、含礦層及礦體特征

硼礦床在空間上與里爾峪組關(guān)系密切,里爾峪組具有富硼的特征，又稱其為含硼巖系。含硼巖系中下部電氣變粒巖、黑云變粒巖所夾鎂質(zhì)大理巖或鎂橄欖巖,呈層狀、似層狀、透鏡狀斷續(xù)分布,巖石類型為白云石大理巖、菱鎂大理巖或鎂橄欖巖,硼礦體在空間上與之密切,是硼礦體的直接圍巖,鎂質(zhì)大理巖構(gòu)成了層控硼礦體的唯一容礦巖石,或稱含礦層(蘊(yùn)礦層),容礦巖石多已發(fā)生塑性變形,呈較為復(fù)雜形態(tài)。鎂質(zhì)大理巖化學(xué)成分見表1-1。

表1-1 含硼鎂質(zhì)大理巖化學(xué)成份表(%)Table1-1 Chemical components(%)of boron-bearing Mg marbles

從化學(xué)成份表中可看出蘊(yùn)礦母巖成份還是有區(qū)別的，鎂質(zhì)橄欖巖中Fe元素、Si元素遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于白云石大理巖中的含量。硼礦的蘊(yùn)礦母巖有富Mg、Ca的白云石大理巖和富Mg貧Ca含F(xiàn)e的橄欖巖兩種，賦存鎂質(zhì)碳酸鹽型硼鎂石礦床和鎂質(zhì)硅酸鹽型硼鎂石礦床或硼鎂鐵礦床兩種。

二、礦化巖石類型

1.礦床礦化類型。在不同歷史時(shí)期，人們根據(jù)各自的認(rèn)識(shí)出發(fā)對(duì)礦床類型劃分提出了不同的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行了不同的分類，一般都是以硼酸鹽礦物為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類。為了研究硼礦床成因，我們提出一種新的分類方案，即高鎂容礦基質(zhì)巖石為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，可以劃分三類：⑴ 超鎂橄欖巖型，礦床容礦巖石是超鎂橄欖巖，是大石橋地區(qū)的主要容礦巖石，根據(jù)巖石學(xué)研究，這是一種以鎂橄欖石和貴橄欖石及硅鎂石為主要礦物組成的巖石類型，其巖石類型類似于科馬提巖，是裂谷噴發(fā)超基性火山巖巖石。大石橋地區(qū)為此類型硼礦床。⑵ 高鎂玄武巖型，礦床容礦巖石是高鎂基性火山巖、火山碎屑巖及脈巖類，在鳳城地區(qū)發(fā)育，巖石大部分蛇紋石化蝕變，但是變余火山巖、火山碎屑巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造仍比較明顯，其中也含有少量橄欖石類礦物。鳳城地區(qū)主要為此類型硼礦床。⑶ 高鎂白云巖型，容礦巖石主要是鎂碳酸鹽巖石，包括白云巖、菱鎂巖，但是其中含有較多的鎂橄欖巖變余包體殘留，根據(jù)巖石學(xué)研究這是一種變質(zhì)成因或熱液成因碳酸鹽巖石，明顯不同于沉積成因碳酸鹽巖，這種容礦巖石類型在寬甸礦區(qū)各硼礦床發(fā)育。

各種類型容礦巖石的基本特征是以高鎂為特征，不同的容礦巖石類型具有明顯的成因聯(lián)系。

2.硼酸鹽礦化巖石。遼東地區(qū)硼礦床的區(qū)別除了礦石礦物是硼鎂石和硼鎂鐵礦及磁鐵礦之外，主要是含礦圍巖性質(zhì)不同，大石橋地區(qū)礦化巖石是超鎂橄欖巖及蛇紋石化橄欖巖礦化為主；鳳城地區(qū)礦化巖石是基性火山碎屑巖及蛇紋石化基性火山巖；磚廟地區(qū)則是以白云巖及菱鎂巖為主。為了探討礦床成因，以礦化巖石進(jìn)分類也許更有意義。不同礦化巖石基質(zhì)導(dǎo)致礦石礦物成分也有明顯差異，超鎂橄欖巖及白云巖、菱鎂巖等高鎂基質(zhì)礦化巖石以形成硼鎂石、遂安石等硼鎂礦物為主，而玄武質(zhì)低鎂基質(zhì)巖石則以形成硼鎂鐵礦物為主。

3.圍巖蝕變。在含硼鎂質(zhì)巖石與電氣或黑云變粒巖的接觸處發(fā)育各種蝕變巖,蝕變巖的厚度從幾米到幾十米不等。蝕變巖具有明顯的水平分帶現(xiàn)象,從外向內(nèi),分別為:黑云母帶-金云透閃巖帶-陽(yáng)起石帶-蛇紋石帶-礦體。這種蝕變巖帶,有時(shí)在礦體的兩側(cè)對(duì)稱出現(xiàn),有時(shí)出現(xiàn)在礦體的上盤。其中蛇紋巖是與成礦關(guān)系最密切的一種蝕變巖。蛇紋巖按成分可以分兩大類,一種是由鎂橄欖石經(jīng)熱液交代作用而形成蛇紋巖;另一種是含硼熱液交代菱鎂大理巖形成蛇紋巖。熱液交代形成的蛇紋巖化礦床中發(fā)育廣泛,是直接的找礦標(biāo)志。

三、含硼巖系沉積旋回

根據(jù)含硼巖系內(nèi)巖石的地質(zhì)產(chǎn)狀、巖石學(xué)、巖石化學(xué)和地球化學(xué)等特點(diǎn)確定變質(zhì)含硼巖系的原巖組成巖石包括超鎂橄欖巖、基性、中酸性火山熔巖、酸性凝灰?guī)r或含其它雜質(zhì)的凝灰?guī)r、粘土質(zhì)-半粘土質(zhì)碎屑巖、富鎂碳酸鹽巖及富硅、富硼、鐵的熱水沉積巖，它們代表古元古代裂谷環(huán)境產(chǎn)物，根據(jù)原巖組成可以劃分為四個(gè)階段：

1.前期階段。早期階段以碎屑沉積為主，主要巖石為砂礫巖及泥質(zhì)碎屑巖，含硼鎂均較低。

2.早期階段。裂谷海槽內(nèi)火山活動(dòng)強(qiáng)烈,形成建造下部的基性—酸性火山熔巖、凝灰?guī)r或凝灰?guī)r與粘土巖互層(代表巖段為L(zhǎng)r1-Lr2)。該段火山活動(dòng)過(guò)程中揮發(fā)性組分起了很大作用,表現(xiàn)在巖段中含B的礦物(電氣石)普遍發(fā)育。

3.中期階段。火山活動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行，以爆發(fā)為主，尤其是超鎂橄欖巖、富鎂火山巖的噴發(fā)也提供了高鎂盆地鹵水環(huán)境，導(dǎo)致富鎂碳酸鹽巖沉積，于火山間歇期間，仍有與火山有關(guān)的噴流活動(dòng)，形成了鎂硼酸鹽礦物基質(zhì)巖石，為后期鎂硼酸鹽礦床形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

4.末期階段。以含鐵的富鉀酸性熔巖、凝灰?guī)r的噴發(fā)為主，間有基性火山巖的噴發(fā)與富鐵硅質(zhì)巖、富硼硅質(zhì)巖的熱水沉積。在成礦盆地中可形成小型鐵礦床(楊林式鐵礦)。

由上述看出，含硼巖系代表兩個(gè)火山—沉積旋回，Lr1-Lr3為下部旋回，它有利于硼礦床的形成，Lr4為上部旋回，有利于鐵礦床的形成，此種成礦物質(zhì)在剖面中的變化，反映了成礦盆地演化過(guò)程中，深部所提供的礦質(zhì)的差別及盆地水體化學(xué)成分的改變。

上述含硼巖系演化階段只能代表裂谷演化的早期階段，并非是一個(gè)完整裂谷沉積序列，也許在早元古代之前很難見到完整的裂谷沉積序列。