遼東地區(qū)遼河群大理巖飾面石材地質(zhì)特征及找礦前景

劉昊鵬，陳志斌，夏海波，李 芃

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心遼寧總隊，遼寧 沈陽 110004)

遼寧省飾面石材礦產(chǎn)分布廣泛。已利用的巖石類型有花崗巖、輝長巖、閃長巖、凝灰?guī)r、玄武巖、安山巖、大理巖、石灰?guī)r、白云巖、板巖[1-2]。其中尤以遼東地區(qū)的綠色系列石材最為著名，為遼寧省地方特有的石材品種。本文總結(jié)了遼東地區(qū)遼河群大理巖飾面石材礦的成礦地質(zhì)背景、分布特點、主要礦床類型特征等成礦地質(zhì)因素，圈定了找礦靶區(qū)，為遼東地區(qū)大理巖飾面石材礦找礦提供了方向。

1 成礦地質(zhì)背景

遼東地區(qū)大地構(gòu)造單元屬遼東新元古代—古生代坳陷帶，西以郯廬斷裂與新生代華北盆地毗鄰，發(fā)育地層為遼河群浪子山組、里爾峪組、高家峪組、大石橋組、蓋縣組巖層[3-4]。以營口—草河口復向斜軸部為界，將遼河群劃分為南北兩區(qū)：北區(qū)遼河群大石橋組巖層厚度大且穩(wěn)定，連續(xù)性好，巖層內(nèi)疊層石發(fā)育，且富含菱鎂礦、滑石礦；南區(qū)遼河群各組巖層受到火山活動的影響，厚度相較于北區(qū)較薄，變化大，同時其巖層變質(zhì)程度較深，巖層內(nèi)無疊層石，菱鎂、滑石礦礦化較差，蛇紋石化發(fā)育[5-6]。

古元古代遼河期，華北古陸塊第二次克拉通化開始，遼吉古裂谷開始形成[7]。遼吉古裂谷經(jīng)裂解、沉積后，于第二期變形作用形成營口—草河口復向斜[8](圖1)。期間沉積了遼河群浪子山組(南區(qū)未見)、里爾峪組、高家峪組巖層[9]。至大石橋期，古裂谷拉伸事件結(jié)束后，構(gòu)造活動由拉伸轉(zhuǎn)為收攏閉合，遼東地區(qū)大部分地殼上升為陸地，造成大面積海退，致使大石橋組巖層主要沉積環(huán)境為穩(wěn)定被動大陸邊緣淺海碳酸鹽巖臺地。由于蒸發(fā)作用海水中Ca2+、Mg2+離子與海水中的CO32-離子結(jié)合沉積形成鎂質(zhì)碳酸鹽巖建造[10-11]。丹東東港地區(qū)，大石橋組原巖經(jīng)同期區(qū)域混合巖化作用，鎂質(zhì)碳酸鹽巖中白云石于高溫高壓下發(fā)生鎂橄欖石化、金云母化、透輝石化，形成了鎂矽卡巖[12]。蓋縣期，擠壓活動結(jié)束，地殼大幅下降，海水重新覆蓋該區(qū)，沉積環(huán)境變?yōu)殛懕砗３练e，形成了富鋁黏土巖—碎屑巖建造，覆蓋在大石橋組巖層之上[13-14]。

圖1 遼東地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡圖

燕山運動中期，遼東地區(qū)大面積巖漿巖侵入[15]，南區(qū)遼河群大石橋組鎂碳酸鹽巖建造，在中低溫SiO2飽和熱液狀態(tài)下，白云石大理巖發(fā)生蝕變，蛇紋石化大理巖礦形成。東港地區(qū)蝕變的鎂矽卡巖礦物發(fā)生次生分解和交代，蛇紋石普遍交代鎂橄欖石、透輝石、金云母等，同時蛇紋石還直接交代原巖中的白云石，進而形成著名的“丹東綠”。

2 飾面石材分布特征

遼東地區(qū)絕大多數(shù)飾面用蛇紋石大理巖礦分布在岫巖哈達碑—蘇子溝一帶，目前該地區(qū)已查明資源量約4 000萬m3；鎂橄欖石矽卡巖大理巖礦床，僅見于丹東市東港市，且已有礦床資源已經(jīng)枯竭(圖2)。

圖2 遼寧東部大石橋組展布地質(zhì)簡圖

從時間上看，飾面用蛇紋石大理巖礦床與鎂橄欖石矽卡巖大理巖礦床均形成于古元古代，古元古代遼河群大石橋組為其含礦層位。鎂質(zhì)碳酸鹽巖地層及燕山期中酸性巖漿巖侵入是兩類礦床形成的共同特征；而鎂橄欖石矽卡巖大理巖礦床的形成則與古元古代遼河期區(qū)域混合巖化作用密切相關(guān)。

從空間上看，兩類大理巖礦床分布遼東新元古代—古生代坳陷帶，遼—吉古元古代古裂谷之中。屬營口—草河口復向斜軸部以南中部凹陷區(qū)。礦床附近區(qū)域內(nèi)往往可見大面積巖漿巖侵入。

3 主要礦床類型特征

3.1 飾面用蛇紋石大理巖礦床特征

礦床位于營口—草河口復向斜南緣淺臺區(qū)，出露地層為古元古界遼河群里爾峪組、高家峪組、大石橋組、蓋縣組及第四系[16]。礦床多呈單斜構(gòu)造，走向近東西，傾向北，傾角一般20～45°，局部可達75°。區(qū)域內(nèi)巖漿巖主要為古元古代(呂梁期)中酸性侵入巖及中生代(燕山期)中酸性侵入巖。礦體賦存于遼河群大石橋組地層之中，呈層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與巖層一致。礦體沿走向上及傾向上均有一定延伸，厚度5～30m不等。礦區(qū)局部構(gòu)造較發(fā)育，多為煌斑巖脈或輝綠巖脈充填，對礦體有一定的破壞作用。礦體頂?shù)装鍑鷰r為大石橋組白云石大理巖，礦體與圍巖界線較明顯，圍巖蝕變不發(fā)育。礦體內(nèi)一般不含夾石[17-18]。礦床成礦類型為接觸變質(zhì)型礦床[19-20]。

礦石呈綠灰色或呈灰、白、綠相間的斑雜色，顯微纖維狀或粒狀變晶結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造。主要礦物成分為白云石、蛇紋石，含少量透閃石、滑石。礦石礦物以白云石為主，約占30%～70%，蛇紋石含量一般在10%～75%，蛇紋石化強烈時含量最多可達90%。蛇紋石由葉蛇紋石、纖維蛇紋石組成，呈葉片狀、纖維狀集合體。蛇紋石在礦石中展布形態(tài)較復雜，大多呈淺綠色、翠綠色、黃綠色不規(guī)則團塊狀；有的沿裂隙及頁理方向，呈淺綠色、綠色及翠綠色串珠狀，大小不一，界線清晰，形成大小不一的串珠，斷斷續(xù)續(xù)平行排列。

礦石節(jié)理裂隙發(fā)育中等，荒料率20%～35%?；牧蠅K度最大可達幾十立方米，最小0.5m3。礦石板材率18%左右。

礦石白底帶綠色花紋，光澤度高，質(zhì)地細膩，外觀色澤清新淡雅，色調(diào)基本一致，花紋有規(guī)律性排列。其產(chǎn)品材質(zhì)顆粒細膩均勻，同時其紋理圖案繁多，有山水型、云霧型、圖案型(螺紋、柳葉、文像、古生物等)、雪花型等。蛇紋石大理巖的質(zhì)感柔和美觀莊重，格調(diào)高雅，花色繁多，能進行各種加工，是裝飾豪華建筑的理想材料，也是藝術(shù)雕刻的傳統(tǒng)材料(圖3)。礦石具有較高的抗壓強度和良好的物理化學性質(zhì)，易于加工(表1)。

表1 岫巖飾面用蛇紋石大理巖礦石主要物理特征

圖3 岫巖白底綠紋大理巖標準樣

3.2 鎂橄欖石矽卡巖大理巖礦床特征

鎂橄欖石矽卡巖大理巖礦床目前僅分布在丹東市東港市合隆滿族鄉(xiāng)齊家堡村一帶，屬南緣淺臺區(qū)。礦床及外圍出露地層、巖漿巖與蛇紋石化大理巖礦床出露地層基本一致，均為一整套遼河群地層，巖漿巖為古元古代中酸性侵入巖及中生代中酸性侵入巖。礦床區(qū)域構(gòu)造位置位于遼吉古裂谷的最東端和遼東中新生代上疊盆地帶的南緣。次級構(gòu)造則屬莊河斷裂帶北北東向東湯斷裂的一部分。東湯斷裂北北東向構(gòu)造帶北起東湯鎮(zhèn)南至合隆滿族鄉(xiāng)，南北長約60km，由10余條斷層、擠壓帶和北北東向巖脈群組成。礦床呈單斜產(chǎn)出，地層產(chǎn)狀傾向20～70°，傾角30～80°。礦區(qū)內(nèi)無大的斷裂構(gòu)造，但局部地段小斷層發(fā)育。礦區(qū)裂隙構(gòu)造比較發(fā)育。礦體賦存于區(qū)內(nèi)殘留的遼河群大石橋組地層之中，呈扁豆狀或透鏡狀。礦體頂?shù)装鍑鷰r多為白云石大理巖，局部與巖漿巖直接接觸。礦床成礦類型為接觸變質(zhì)型礦床。

礦石呈淺綠、綠、黑綠色，粒狀、柱狀變晶結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造。礦物成分為蛇紋石(葉蛇紋石、膠蛇紋石、纖維蛇紋石)，其次為金云母、白云母、滑石、透閃石、葉綠泥石、水鎂石和透輝石。影響礦石色調(diào)和質(zhì)量的是鎂橄欖石和蛇紋石含量的多寡。一般情況下，淺綠色礦石礦物成分為葉蛇紋石、鎂橄欖石及少量白云石；綠色礦石礦物成分除淺綠色礦石礦物成分外，尚有少量膠蛇紋石和鎂鐵橄欖石；而黑綠色礦石中，除上述礦物外，還有磁鐵礦，鐵鎂橄欖石、膠蛇紋石含量也有增多。

“丹東綠”礦石物理性質(zhì)與蛇紋石大理巖礦石基本相同，區(qū)別在于“丹東綠”礦石壓縮強度與彎曲強度略高，板材率略低。

根據(jù)礦石顏色，“丹東綠”礦石劃分為3個品種。淺綠色石材具強玻璃質(zhì)光澤，花紋為純綠色或帶白色斑花與白云石細脈組成美麗圖案；綠色石材具玻璃光澤，花紋由純綠色和少量白色大理石組成；黑綠色石材(圖4)具暗玻璃光澤，花紋由黑綠色或云霧狀黑綠相間組合而成。各品種礦石艷麗美觀，其板質(zhì)堅硬，色澤鮮明，特殊的結(jié)構(gòu)花紋豐富，清晰自然。“丹東綠”為石材中一佳品，甚得國際市場歡迎。

圖4 黑綠色“丹東綠”大理巖標準樣

4 找礦前景分析

丹東市寬甸縣、鳳城市等大石橋組地層發(fā)育地區(qū)，具有較好的找礦前景，可作為遼東地區(qū)大理巖飾面石材礦的重點找礦區(qū)域。

寬甸縣楊木—大西岔一帶，位于營口—草河口復向斜南緣淺臺區(qū)最東端，大地構(gòu)造單元屬遼—吉古元古代古裂谷。區(qū)內(nèi)遼河群大石橋組地層發(fā)育，北西側(cè)見大面積燕山期中酸性巖漿巖出露。該地區(qū)的成礦地質(zhì)背景與岫巖哈達碑—蘇子溝一帶飾面用蛇紋石大理巖礦床成礦地質(zhì)背景基本相同。首先，兩者構(gòu)造背景均位于營口—草河口復向斜南緣淺臺區(qū)；其次，礦床沉積環(huán)境相同；再次，北西側(cè)中酸性巖漿巖的侵入，為該區(qū)形成蛇紋石大理巖礦床提供了良好的成礦條件；目前區(qū)域內(nèi)已形成1處蛇紋石大理巖礦產(chǎn)地。綜上，寬甸縣楊木—大西岔一帶是尋找飾面用蛇紋石大理巖礦床的有利地段，有望形成大型的飾面用蛇紋石大理巖礦產(chǎn)地，找礦前景可觀。

鳳城通遠堡—兄弟山—雞冠山一帶，具有丹東東港“丹東綠”礦床相同的構(gòu)造和沉積環(huán)境，與“丹東綠”礦床形成密切相關(guān)的呂梁期、燕山期巖漿巖，出露于該區(qū)南側(cè)，使該區(qū)既滿足“丹東綠”礦床成礦早期形成鎂矽卡巖的區(qū)域混合巖化條件，又滿足后期蛇紋石交代鎂橄欖石及白云石的中低溫熱液條件。該地區(qū)可作為尋找小型鎂橄欖石矽卡巖大理巖(“丹東綠”)礦床的遠景區(qū)域。