遼吉活動帶硼礦地質(zhì)遺跡的地質(zhì)特征及評價*

胡艷春 李婷婷 馮園園 石 建

（1.山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院；2.山東省富鐵礦勘查技術(shù)開發(fā)工程實驗室；3.臨沂市自然資源和規(guī)劃局；4.山東省國土測繪院）

遼吉活動帶是全球最古老的活動帶之一，其內(nèi)部發(fā)育眾多的與重大構(gòu)造—熱事件相關(guān)的硼礦、菱鎂礦及石墨礦等金屬和非金屬礦床［1-2］。該帶夾持于華北陸塊東部的龍崗地塊和狼林陸塊之間，早期經(jīng)歷了復(fù)雜的裂解—造山事件，最終閉合于古元古代時期［2-4］。近年來，對遼吉活動帶內(nèi)火山—沉積建造、巖漿活動、變質(zhì)—變形程度、成礦作用等方面的研究已經(jīng)取得了豐碩的成果，但對其形成和演化過程仍存在較大爭議［1-4］。目前已提出的主要構(gòu)造模式為大陸裂谷開合模式［4-6］、陸—陸俯沖模式［7-8］和弧—陸俯沖模式［9］。此外，遼吉活動帶也是我國重要的硼礦資源產(chǎn)區(qū)之一，主要賦存于古元古代遼河群里爾峪組火山—沉積建造下部的蛇紋石化大理巖中［10］。目前，硼礦已被遼寧省列為實行保護(hù)性開采的特定礦種，主要分布在大石橋市黃土嶺鎮(zhèn)后仙峪村和呂王村馮家堡子，以及建一鎮(zhèn)的岔溝、岔北村。對區(qū)內(nèi)典型礦床地質(zhì)遺跡資源進(jìn)行合理保護(hù)和開發(fā)利用，不僅可以為基礎(chǔ)地質(zhì)研究提供重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，而且對于遼吉活動帶內(nèi)其他優(yōu)勢礦種產(chǎn)業(yè)及地方經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

遼吉活動帶位于華北陸塊東部，主要分布于遼東的大石橋、海城、寬甸、蓋縣和丹東一帶以及吉林南部的渾江、集安和通化地區(qū)（圖1）?；顒訋怯梢惶坠旁糯冑|(zhì)巖系（遼寧南、北遼河群和吉林集安群和老嶺群）和花崗巖（強過鋁質(zhì)花崗巖和遼吉花崗巖）組成。變質(zhì)巖系主體由2 套巖石組成，一套以沉積巖為主變質(zhì)程度相對較低，在遼東地區(qū)稱為北遼河群，在吉南地區(qū)稱老嶺群；另一套巖石以火山巖為主，變質(zhì)程度相對較高，在遼寧稱為南遼河群，吉林稱為集安群。其中，前人以青龍山—棗兒嶺斷裂為界將遼河群分為南、北遼河群。北遼河群自下而上包括浪子山組、里爾峪組、高家峪組、大石橋組和蓋縣組。南遼河群自下而上分為里爾峪組、高家峪組、大石橋組和蓋縣組，以大量出露變質(zhì)火山巖與北遼河群相區(qū)別。集安群主要分布于吉南通化地區(qū)，自下而上依次可劃分為螞蟻河組、荒岔溝組和大東岔組。老嶺群自下而上依次為達(dá)臺山組、珍珠門組、花山組、臨江組和大栗子組［4，7-9，11-12］。

遼吉活動帶內(nèi)的硼礦床主要產(chǎn)于古元古界南遼河群里爾峪組和集安群螞蟻河組內(nèi)，近EW 向分布長約400 km，寬近160 km。該成礦帶西起遼寧營口經(jīng)鳳城、寬甸至吉南集安地區(qū)，斷續(xù)產(chǎn)出近百處規(guī)模不等的硼礦床，是目前國內(nèi)最大的硼礦分布區(qū)（圖1）。我國的硼礦資源比較豐富，已探明儲量居世界第4位。其中，遼吉活動帶內(nèi)的硼礦儲量約占全國總量的65%。前人對欒家溝礦段礦體上盤中的電氣石變粒巖和斜長角山巖進(jìn)行了SHRIMP 鋯石U-Pb 定年，限定了區(qū)內(nèi)硼礦的初始沉積成礦時代為2.17 Ga［13］。關(guān)于礦床的成因主要存在多種認(rèn)識，包括與巖漿作用有關(guān)的混合巖化熱液交代型礦床、蒸發(fā)沉積—變質(zhì)型礦床和熱水噴流沉積型礦床等［10，13］。

2 地質(zhì)遺跡特征

地質(zhì)遺跡是在地球演化的漫長地質(zhì)歷史時期，由于各種內(nèi)、外地質(zhì)作用形成、發(fā)展并遺留下來珍貴的、不可再生的可反應(yīng)地球演化史的地質(zhì)現(xiàn)象［15］。地質(zhì)遺跡是非常重要的自然資源，是追索地球演化歷史進(jìn)程和方向的重要物質(zhì)記錄，其價值不可估量。因此，對現(xiàn)存地質(zhì)遺跡的保護(hù)和可持續(xù)的開發(fā)利用是當(dāng)前不可忽視的重要任務(wù)之一。根據(jù)地質(zhì)遺跡的成因、自然屬性可將其劃分為三大類，13類和46個亞類（表1）。

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遼吉活動帶內(nèi)與硼礦相關(guān)的地質(zhì)遺跡主要歸屬于基礎(chǔ)地質(zhì)大類，具體包括地層剖面、巖石剖面、構(gòu)造剖面以及重要巖礦石產(chǎn)地4類地質(zhì)遺跡。其中，礦床主要賦存的地層為南遼河群的里爾峪組，為典型的地層剖面類地質(zhì)遺跡。翁泉溝、后仙峪和欒家溝硼礦床為典型重要的巖礦石產(chǎn)地類地質(zhì)遺跡。同時地層內(nèi)部存在大量變質(zhì)時期形成的大型、微型褶皺屬于構(gòu)造剖面類地質(zhì)遺跡。

遼吉活動帶內(nèi)地質(zhì)遺跡類型豐富，不僅發(fā)育基礎(chǔ)地質(zhì)大類的地質(zhì)遺跡，而且發(fā)育地貌景觀大類地質(zhì)遺跡，構(gòu)成同一地區(qū)內(nèi)存在大量時空聯(lián)系的地質(zhì)遺跡體系。這些具有不同形成時代的地質(zhì)遺跡在空間上相鄰甚至相互疊加，如在具有典型重要巖礦石產(chǎn)地類地質(zhì)遺跡特征的硼礦區(qū)，周邊發(fā)育大量的玄武湖峭壁（柱狀節(jié)理玄武巖）和天鍋洞（巖溶地貌），區(qū)內(nèi)即保留了早前寒武紀(jì)和新生代不可再生的地質(zhì)自然遺產(chǎn)，又存在多樣式宜人景色的旅游景觀。因此，該地區(qū)的地質(zhì)遺跡不僅具有重要的科學(xué)價值，還具有極高的美學(xué)觀賞、科普和旅游等方面的開發(fā)潛力。

3 地質(zhì)遺跡形成與演化

遼吉活動帶內(nèi)廣泛發(fā)育古元古代火山—沉積建造、巖漿活動和礦產(chǎn)資源，是記錄早期超大陸聚合—裂解動力學(xué)過程的直接物質(zhì)記錄［16-18］。遼吉活動帶內(nèi)硼礦床的形成時代介于古元古代Kenorland超大陸裂解和Columbian 超大陸的匯聚事件之間（2.3～1.8 Ga）［16］。由于學(xué)術(shù)界對遼吉活動帶的形成和演化過程一直存在較大爭議，因此持裂谷觀點的學(xué)者認(rèn)為該硼礦可能是海相蒸發(fā)沉積成因并在（1 869±28）Ma發(fā)生變質(zhì)［13］，而認(rèn)為遼吉活動帶屬于大陸邊緣及相關(guān)弧后盆地的研究者提出其可能是熱水噴流沉積型礦床，形成于2.2～2.1 Ga，并于1.9～1.8 Ga 發(fā)生變質(zhì)［10，16］。沈保豐等［12］通過對遼吉活動帶內(nèi)古元古代成礦作用的系統(tǒng)研究，認(rèn)為硼質(zhì)應(yīng)以深部至2.2 Ga火山來源為主，經(jīng)歷了多階段的成礦作用，即早期火山—沉積作用形成初始礦體，隨后在變質(zhì)作用的疊加改造中富集，同時構(gòu)造變形作用也為硼礦床提供了有力空間使其發(fā)生塑性遷移重就位，形成熱液噴流沉積—變質(zhì)再造型硼礦床（圖2）。此外，該礦床又在Rodinia 超大陸的聚合—裂解（0.9～0.5 Ga）以及中生代華北克拉通破壞過程中再次富集，最終形成了遼吉活動帶內(nèi)眾多自西向東斷續(xù)分布的硼礦床［16］。

遼吉活動帶內(nèi)硼礦床的形成和演化過程同時也演繹著活動帶的前世今生，在不同的地質(zhì)歷史演化階段形成了目前唯一的、珍貴的、不可再生的地質(zhì)遺跡資源，不僅為探討地球早期演化過程提供重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，而且對地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科學(xué)普及和可持續(xù)開發(fā)利用具有重要的現(xiàn)實意義。

4 地質(zhì)遺跡資源評價、保護(hù)與利用

遼吉活動帶內(nèi)的硼礦床呈近EW 向帶狀分布于營口、鳳城、寬甸和集安等地區(qū)，是我國重要的硼礦資源和重要巖礦石產(chǎn)地類地質(zhì)遺跡，不但具有十分重要的科學(xué)內(nèi)涵，而且對理解地球的早期演化歷史具有意義。在漫長的地質(zhì)歷史演化過程中，不同時代、不同類型和不同成因的地質(zhì)遺跡相互疊加，導(dǎo)致成礦帶內(nèi)地質(zhì)遺跡復(fù)雜多樣。然而，由于前寒武紀(jì)地質(zhì)遺跡形成時間久遠(yuǎn)，經(jīng)歷后期變質(zhì)—變形作用改造較為強烈，導(dǎo)致除較特殊地區(qū)如五臺、泰安等景點外，其余多數(shù)觀賞性較差。然而，由于形成時代較為久遠(yuǎn)，周邊多與大量中、新生代特征性、可賞性強的地質(zhì)遺跡相伴生。

自然資源的保護(hù)與可持續(xù)利用是人類生存和發(fā)展過程中最主要的矛盾之一。在世界經(jīng)濟(jì)全球化的背景下，各國在自然資源管理領(lǐng)域采取了一系列高效應(yīng)對經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的資源過度消耗和污染問題的措施，旨在保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時實現(xiàn)生態(tài)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展［19］。19 世紀(jì)美國和加拿大提出建立“公園”的概念，通過建立國家公園保護(hù)地質(zhì)遺跡和自然環(huán)境。歐洲率先從洲際范圍推進(jìn)世界地質(zhì)公園建設(shè)，于2000 年在西班牙召開第一屆歐洲地質(zhì)公園大會，并建立了歐洲地質(zhì)公園網(wǎng)絡(luò)，對珍貴的地質(zhì)遺跡資源進(jìn)行保護(hù)和合理利用。2015 年我國提出了“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念，使人與自然在人類發(fā)展中逐漸從分離和對立走向聯(lián)合與和諧。

遼吉活動帶經(jīng)歷了十分復(fù)雜的地質(zhì)演化歷史，賦予區(qū)內(nèi)獨特的地質(zhì)景觀和豐富的礦產(chǎn)資源。在地理位置上，該活動帶主要覆蓋遼吉南部的中小型城市群且多為能源型城市。近年來，隨著中國經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型升級，經(jīng)濟(jì)活動和人口進(jìn)一步向部分城市聚集，同時其他地區(qū)也面臨著城市的收縮困境。雖然遼吉南部地區(qū)具有獨特的自然環(huán)境優(yōu)勢，多數(shù)依山傍水旅游資源豐富。但整體缺乏特色尤其是缺乏獨特性的城市文化內(nèi)涵?？茖W(xué)普及是地質(zhì)遺跡的重點工作之一，即將科學(xué)內(nèi)涵與地方環(huán)境優(yōu)勢相融合，打造地方特色，建設(shè)真正的城、鎮(zhèn)、村級生態(tài)旅游區(qū)。因此，在中央密集推進(jìn)“新基建”部署的進(jìn)程中，對遼吉活動帶內(nèi)硼礦床地質(zhì)遺跡的合理開發(fā)和可持續(xù)利用，將是帶動地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)、加快促進(jìn)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的有效途徑之一。

5 結(jié) 語

遼吉活動帶內(nèi)與硼礦相關(guān)的地質(zhì)遺跡主要屬于基礎(chǔ)地質(zhì)大類，具有較高的科學(xué)研究價值和社會經(jīng)濟(jì)價值。結(jié)合區(qū)內(nèi)發(fā)育的大量地貌景觀資源及地方優(yōu)勢資源，在城市發(fā)展進(jìn)程中將地質(zhì)遺跡的科學(xué)內(nèi)涵融入城市建設(shè)，不但可以提高城市科學(xué)內(nèi)涵以應(yīng)對城市收縮困境，而且可以促進(jìn)東北地區(qū)從重工業(yè)向服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)型，同時還可以響應(yīng)區(qū)域一體化協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略，為打造特色城市提供技術(shù)保障。