湘南地區(qū)芙蓉錫礦床中硼礦化的發(fā)現(xiàn)及意義*

李小賽，李厚民，李立興，沈宏飛

（1中國地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院，湖北武漢 430074；2中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所自然資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100037）

硼在自然界只以化合物形式存在，被廣泛應(yīng)用于建材、機(jī)械、電器、化工、輕工、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、冶金、核工業(yè)等領(lǐng)域，在中國國民經(jīng)濟(jì)和國防事業(yè)中發(fā)揮著極為重要的作用（王瑩等，2014；袁建國等，2018）。中國硼礦有沉積變質(zhì)型、鹽湖沉積型、矽卡巖型、地下鹵水型、熱液型、海相沉積型、火山沉積型等7種類型，但具工業(yè)意義的僅有沉積變質(zhì)型、鹽湖沉積型、矽卡巖型3種（陳毓川等，2010）。沉積變質(zhì)型硼礦是中國最重要的硼礦類型，主要分布在遼東地區(qū)，其中后仙峪硼鎂礦和翁泉溝硼鎂鐵礦已經(jīng)開采利用，但仍然供不應(yīng)求。鹽湖沉積型硼礦主要分布在青藏高原，由于伴生元素多、加工技術(shù)水平較低等原因，導(dǎo)致該類型硼礦利用程度有限。長期以來，中國硼礦依賴進(jìn)口，對外依存度居高不下，因此，找尋新的硼礦資源迫在眉睫（袁建國等，2018）。

近期，筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，通過對湘南地區(qū)鎢錫多金屬礦床成礦特征的認(rèn)識(shí)，認(rèn)為該地區(qū)具備矽卡巖型硼礦的成礦條件。進(jìn)而，對該地區(qū)一些礦床進(jìn)行了野外調(diào)查和室內(nèi)巖礦鑒定工作，發(fā)現(xiàn)芙蓉錫礦床屋場坪礦區(qū)存在硼鎂鐵礦、遂安石、氟硼鎂石等硼礦物，確認(rèn)了屋場坪矽卡巖型硼礦化的存在。這為拓展中國工業(yè)硼礦的找礦空間提供了重要依據(jù)，同時(shí)，對于區(qū)域成礦規(guī)律的深化研究與找礦工作部署具有重要意義。

1 芙蓉錫礦床中矽卡巖型硼礦化的發(fā)現(xiàn)

芙蓉錫礦床地處華夏地塊中北緣（圖1a），位于騎田嶺巖體南部（圖1b），是湘南地區(qū)具代表性的大型錫礦床之一，礦化類型有云英巖型、矽卡巖型、構(gòu)造蝕變帶型、蝕變巖型等（許以明等，2000）。以往對該礦床只注重于錫礦的找礦和研究，未關(guān)注到硼礦化。筆者在芙蓉錫礦床屋場坪采坑19號(hào)錫礦體（矽卡巖型錫礦石）中發(fā)現(xiàn)了大量富硼礦物，用于本次研究的錫硼礦石即采自該礦體。

錫硼礦石手標(biāo)本呈灰黑色，條帶狀或塊狀構(gòu)造（圖2a），主要由粒硅鎂石、硼鎂鐵礦、遂安石及少量的磁鐵礦、氟硼鎂石、綠泥石、菱鎂礦、透輝石和錫石等礦物組成。礦石中淺色條帶和暗色條帶之間界線清晰（圖2b），淺色條帶由共生的粒硅鎂石和綠泥石組成（圖2c），暗色條帶由共生的硼鎂鐵礦、磁鐵礦、遂安石和錫石組成（圖2d）。其中，硼鎂鐵礦呈自形-半自形板狀，長約200μm、寬約100μm，遂安石長100～200μm，錫石多為針狀，長多為5～15μm，生長于磁鐵礦顆粒內(nèi)或填充于硼鎂鐵礦和遂安石顆粒之間（圖2e～h）。

圖2 芙蓉錫礦床屋場坪礦區(qū)硼礦化特征a.錫硼礦石標(biāo)本；b.錫硼礦石發(fā)育條帶狀構(gòu)造；c.粒硅鎂石與綠泥石共生（正交偏光顯微鏡照片）；d.硼鎂鐵礦、遂安石、磁鐵礦共生（反射光顯微鏡照片）；e.兩組共生礦物組合界線清晰（背散射圖像）；f.硼鎂鐵礦、遂安石、磁鐵礦共生（背散射圖像）；g.錫石呈浸染狀與硼鎂鐵礦、磁鐵礦等共生（背散射圖像）；h.針狀錫石與硼鎂鐵礦、磁鐵礦共生（背散射圖像）Chn—粒硅鎂石；Chl—綠泥石；Lud—硼鎂鐵礦；Mag—磁鐵礦；Su—遂安石；Cst—錫石Fig.2 Photographs showing boron mineralization of the Wuchangping mining district in the Furong tin deposit a.Tin-boron ore;b.Thin-section of tin-boron orewith clear banded texture;c.Coexisting chondroditeand chlorite(cross-polarized light);d.Symbio‐sisof ludwigite,suaniteand magnetite(reflected light);e.Dark bands(composed of ludwigite,suanite,magnetiteand cassiterite)showing clear boundary with light bands(composed of chondrodite and chlorite)(BSEimage);f.Coexisting ludwigite,suanite and magnetite(BSE image);g.Cas‐siteritecoexisted with ludwigiteand magnetite(BSEimage);h.Needle-likecassiteritecoexisted with ludwigiteand magnetite(BSEimage)Chn—Chondrodite;Chl—Chlorite;Lud—Ludwigite;Mag—Magnetite;Su—Suanite;Cst—Cassiterite

筆者對其中1件矽卡巖型錫硼礦石（編號(hào)：WCP-12）進(jìn)行X射線粉晶衍射分析，結(jié)果進(jìn)一步明確該礦石主要由硼鎂鐵礦、遂安石、磁鐵礦、菱鎂礦、綠泥石、透輝石、粒硅鎂石、氟硼鎂石、錫石等9種礦物組成，礦物比例分別為22.0%、18.6%、9.3%、4.6%、6.2%、4.6%、26.7%、6.8%、1.3%（圖3）?？梢钥闯觯饺劐a礦床中屋場坪礦區(qū)含硼礦物共3種，按礦物比例由高到低分別為硼鎂鐵礦、遂安石、氟硼鎂石，總比例達(dá)到47.4%，換算成w(B)（以B2O3計(jì)）為9.5%。

本次研究結(jié)果顯示，芙蓉錫礦床屋場坪礦區(qū)中的硼以獨(dú)立礦物產(chǎn)出，主要有硼鎂鐵礦、遂安石和氟硼鎂石3種，均為硼酸鹽礦物，與磁鐵礦、錫石密切共生。按化學(xué)組成，含硼礦物可分為硼硅酸鹽礦物、硼鋁硅酸鹽礦物和硼酸鹽礦物3種，但能夠作為工業(yè)硼資源開發(fā)利用的主要是硼酸鹽礦物，具體包括硼鎂石、硼鎂鐵礦、天然硼砂、遂安石、鈉硼解石、硬硼鈣石、柱硼鎂石等10余種（趙鴻，2007）。顯然，芙蓉錫礦床屋場坪礦區(qū)中含硼礦物為工業(yè)可利用類型，其品位高于中國硼鎂石型、硼鎂鐵礦型硼礦的最低工業(yè)品位（均為5%，以B2O3計(jì)），且略高于湖南常寧地區(qū)七里坪矽卡巖型硼礦的礦石品位（6.5%～8.8%）（趙鴻，2007）。因此，芙蓉錫礦床屋場坪礦區(qū)的硼完全可作為共伴生礦產(chǎn)與錫礦一起開采利用。

2 地質(zhì)意義

湘南地區(qū)燕山期花崗巖十分發(fā)育，并具有多揮發(fā)分和高分異等特點(diǎn)（毛景文等，2004）。在燕山期花崗巖體周圍形成了眾多與之相關(guān)的鎢錫多金屬礦床（圖1b），礦床類型有矽卡巖型等多種。有的礦床鎢錫均達(dá)工業(yè)利用價(jià)值，如香花嶺Sn-W-Pb-Zn礦床和柿竹園W-Sn-Mo-Bi-F礦床；有的礦床鎢達(dá)工業(yè)利用價(jià)值，如新田嶺W-Mo礦床和瑤崗仙W-Mo礦床；有的則是錫達(dá)工業(yè)利用價(jià)值，如芙蓉Sn礦床和界牌嶺Sn-Cu-F礦床（李厚民等，2021）。

圖1 湘南地區(qū)大地構(gòu)造簡圖(a)與地質(zhì)礦產(chǎn)簡圖（b，修改自Yuan et al.,2011）Fig.1 Simplified tectonic map(a)and geological map of the southern Hunan area(b,modified after Yuan et al.,2011)

在花崗質(zhì)巖漿演化過程中，錫、硼等元素在殘余熔體中不斷富集（Yuan et al.,2018;2019）。因此，高分異花崗巖中普遍富硼（Duke et al.,1992;Thomas et al.,2003）。國外與高分異花崗巖有關(guān)的、且有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的矽卡巖型硼礦主要分布于俄羅斯塔約日諾耶-西伯利亞地區(qū)、韓國霍爾-科爾地區(qū)等（Dill,2010）。該類硼礦在國內(nèi)主要分布在湖南常寧地區(qū)、江蘇六合地區(qū)等（孫淺等，2017）。矽卡巖型硼礦主要有遂安石、硼鎂鐵礦、硼鎂石等硼酸鹽礦物，其礦化伴隨磁鐵礦等鐵礦物的沉淀而發(fā)生，主要發(fā)育在鎂矽卡巖型外接觸帶最外帶（Dill,2010）。常寧地區(qū)大義山花崗巖體與中上石炭統(tǒng)壺天群富鎂碳酸鹽巖接觸交代形成的矽卡巖外接觸帶附近，形成了受構(gòu)造帶控制的七里坪和湯市鋪硼礦（李昌元等，2015）。六合地區(qū)冶山花崗閃長巖體與上震旦系和下寒武統(tǒng)鎂質(zhì)碳酸鹽巖的接觸帶及附近的構(gòu)造裂隙中，形成了冶山硼礦（孫淺等，2017）?？梢?，中酸性富硼巖漿流體、鎂質(zhì)碳酸鹽巖和斷裂帶是形成矽卡巖型硼礦非常重要的成礦要素。

湘南地區(qū)與中酸性高分異花崗巖相關(guān)的鎢錫多金屬礦床中很多都發(fā)育顯生宙碳酸鹽巖（袁順達(dá)等，2012a；2012b；Yuan et al.,2015），具備形成矽卡巖型硼礦床的條件。本文芙蓉錫礦床屋場坪19號(hào)錫礦體中硼礦化的發(fā)現(xiàn)，預(yù)示著湘南地區(qū)，乃至華南地區(qū)有良好的硼成礦潛力，在今后的找礦過程中，要特別關(guān)注該地區(qū)矽卡巖型鎢錫多金屬礦床中的硼礦化。