遼寧寬甸南部水鎂石礦床地質(zhì)特征

李 芃

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

遼寧寬甸南部水鎂石礦床地質(zhì)特征

李 芃

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

遼寧水鎂石礦床集中分布于岫巖—寬甸地區(qū)。古元古界遼河群里爾峪組和大石橋組的白云石大理巖是水鎂石的主要含礦層位和容礦巖石，主要礦床明顯受控于區(qū)域東西向的營(yíng)口—草河口復(fù)向斜，其成礦與酸性巖漿活動(dòng)密切，礦體的圍巖蝕變以水鎂石化、蛇紋石化、滑石化、菱鎂礦化最為發(fā)育。礦床屬鎂質(zhì)碳酸鹽巖熱液交代成因。

水鎂石；礦床特征；礦床成因；遼寧寬甸

水鎂石是一種以氫氧化鎂為主要成分的寶貴礦物。在無(wú)鹵阻燃劑、酸性廢水中和、生產(chǎn)氧化鎂、冶煉金屬鎂等方面有著重要的應(yīng)用。

遼寧東部地區(qū)水鎂石礦資源較多、質(zhì)量?jī)?yōu)良，既是我國(guó)水鎂石礦的主要產(chǎn)地、也是鎂質(zhì)碳酸鹽巖型水鎂石礦床的典型代表，在國(guó)內(nèi)外同類礦床中占居重要地位。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

遼寧的水鎂石礦床集中分布于東部的岫巖—寬甸地區(qū)。大地構(gòu)造單元屬中朝準(zhǔn)地臺(tái)(Ⅰ)膠遼臺(tái)隆(Ⅱ)之上的營(yíng)口—寬甸臺(tái)拱(Ⅲ)。

區(qū)域出露的地層為太古界鞍山群、古元古界遼河群、榆樹砬子群，中生界侏羅系、白堊系在中部有零星出露。古元古界遼河群最為發(fā)育(見表1)，遍布全區(qū)，其中遼河群里爾峪組和大石橋組為水鎂石礦床的賦存層位。

表1 遼東地區(qū)遼河群地層簡(jiǎn)表

區(qū)域構(gòu)造的主要特征為東西向的營(yíng)口—草河口緊密線狀的復(fù)式向斜褶皺。自北至南依次為：①英洛—草河口—太平哨復(fù)向斜；②虎皮峪—紅石砬子復(fù)背斜；③蓋縣—岫巖—古樓子復(fù)向斜。各復(fù)式褶皺由多個(gè)同斜、倒轉(zhuǎn)等不同類型的次級(jí)褶皺構(gòu)成。褶皺的軸面斷裂和層間擠壓破碎帶十分發(fā)育，對(duì)水鎂石的形成和分布具有重要的控制作用。

區(qū)域巖漿侵入活動(dòng)以燕山旋回最為強(qiáng)烈。巖石以二長(zhǎng)花崗巖為主、閃長(zhǎng)巖次之。巖體多以巖基、巖株?duì)町a(chǎn)出。

區(qū)域古元古界遼河群變質(zhì)巖系呈東西向廣泛分布，組成區(qū)域褶皺的主體巖性。變質(zhì)巖的主要類型為變質(zhì)火山巖類、千枚巖、片巖類、淺粒、變粒巖類、片麻巖類、斜長(zhǎng)角閃巖類、石英巖、大理巖類，原巖為粘土巖、碎屑巖、中酸性火山巖、富鎂碳酸鹽巖等，原巖建造為以沉積巖為主的火山—沉積巖建造，為早元古代遼東裂谷環(huán)境堆積的產(chǎn)物，其為以后水鎂石礦的形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

古元古代末期遼河運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了區(qū)域動(dòng)力熱流變質(zhì)作用，變質(zhì)地區(qū)顯示為由遼東裂谷兩側(cè)向中心(博洛堡—紅石砬子一線)對(duì)稱出現(xiàn)黑云母帶—鐵鋁榴石帶—十字石帶—藍(lán)晶石帶，變質(zhì)相分別達(dá)到低綠片巖相—高綠片巖相—低角閃巖相。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)地層屬古元古界遼河群里爾峪組，根據(jù)不同巖性劃分為三層。

第一層：巖性為黑云變粒巖?；液谏谏?，礦物顆粒(云母和石英等)粗大，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物成分：更長(zhǎng)石40%、微斜長(zhǎng)石20%、黑云母10%、石英25%及微量鋯石。

第二層：巖性為矽卡巖，含灰白色白云石大理巖殘留體。主要巖石為蛇紋石化鎂橄欖石矽卡巖和蛇紋石化含硼鎂鐵礦鎂橄欖石矽卡巖，其原巖為白云石大理巖，水鎂石礦床即賦存在本層中。厚度≥200m。本層主要巖石特征如下：

(1) 蛇紋石化鎂橄欖石矽卡巖。

風(fēng)化面淡黃綠色，主要礦物成分：鎂橄欖石45%、葉蛇紋石50%、磁鐵礦及氧化鐵5%左右，少量尖晶石等組成。鎂橄欖石粒狀以殘留體形式存在于蛇紋石中；葉蛇紋石片狀集合體，沿鎂橄欖石裂隙及邊緣交代鎂橄欖石，形成網(wǎng)環(huán)狀結(jié)構(gòu)；磁鐵礦不規(guī)則狀與氧化鐵一起分布在蛇紋石中，是橄欖石蝕變或蛇紋石析出的鐵質(zhì)；尖晶石呈綠色，有被蛇紋石交代現(xiàn)象。網(wǎng)環(huán)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

(2) 蛇紋石化含硼鎂鐵礦鎂橄欖石矽卡巖。

風(fēng)化面淡—淺黃綠色，淺灰綠色，硼鎂鐵礦呈細(xì)小條帶狀或團(tuán)塊狀分布在巖石中，局部形成一定規(guī)模的硼鎂鐵礦體，巖石呈淺灰色。

主要礦物成分：硼鎂鐵礦35%、鎂橄欖石25%、葉蛇紋石20%、方解石10%、硼鎂石10%。硼鎂鐵礦柱狀，不規(guī)則狀，已分解形成磁鐵礦及硼鎂石，硼鎂石有的已流失；鎂橄欖石粒狀以殘余體存在，有被硼鎂鐵礦交代包裹現(xiàn)象；葉蛇紋石葉片狀，交代鎂橄欖石；方解石粒狀以殘余體以及似脈狀淋出；硼鎂石纖維鱗片狀，有的直接交代碳酸鹽，有的為硼鎂鐵礦分解淋出。

葉片柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)，斑雜狀構(gòu)造。

(3) 蛇紋石巖。

多呈囊狀、透鏡狀及不規(guī)則狀產(chǎn)于蛇紋石化含硼鎂鐵礦鎂橄欖石矽卡巖中。以綠色為主，部分黃綠色，少量深綠色，葉片狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

(4) 水鎂石化鎂橄欖石矽卡巖。

淺灰白色。巖石組成：鎂橄欖石40%，水鎂石50%，少量硼鎂鐵礦、蛇紋石等組成。鎂橄欖石不規(guī)則粒狀，被水鎂石及蛇紋石、硼鎂鐵礦等交代，水鎂石纖維狀及葉片狀切割蛇紋石，硼鎂鐵礦切割鎂橄欖石有被水鎂石切割交代現(xiàn)象，蛇紋石沿鎂橄欖石裂理交代橄欖石，纖維葉片粒狀變晶結(jié)構(gòu)。

第三層：主要以透閃—陽(yáng)起變粒巖、透閃石變粒巖、黑云母變粒巖、斜長(zhǎng)角閃變粒巖組合為主要巖石特征，以透閃—陽(yáng)起石變粒巖、黑云母變粒巖為主。厚度40～50m。

2.2 構(gòu)造及巖漿巖

2.2.1 構(gòu)造

礦區(qū)位于蜂蜜砬子背斜東端北翼，二道崗子—望寶石斷層?xùn)|盤。在整體上受區(qū)域性EW向和NNE-SW向構(gòu)造控制，巖層產(chǎn)狀變化大。巖層總體走向：40～120°，傾角30～80°。

2.2.2 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖較發(fā)育，其中以燕山期侵入的毛甸子花崗巖巖體為主，其次見有晚侏羅世的閃長(zhǎng)玢巖脈和輝綠巖脈。

毛甸子花崗巖巖體分布在礦區(qū)的東部，呈小巖株產(chǎn)出。與遼河群里爾峪組呈明顯的侵入關(guān)系。巖石風(fēng)化比較強(qiáng)烈，多呈松散顆粒狀，且粒度較大。主要有二長(zhǎng)花崗巖、黑云母花崗巖及普通花崗巖，以二長(zhǎng)花崗巖為主，巖石呈灰白色，風(fēng)化后多呈黃褐色、褐色，中—粗粒狀花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物成分：微斜長(zhǎng)石及條紋長(zhǎng)石30%、鈉-更長(zhǎng)石30%、石英35%、黑云母5%，其中微斜長(zhǎng)石及條紋長(zhǎng)石他形不規(guī)則狀有泥化現(xiàn)象，鈉—更長(zhǎng)石自形到半自形板狀，具絹云母化，少數(shù)具凈邊結(jié)構(gòu)，個(gè)別具蠕蟲狀結(jié)構(gòu)；石英他形不規(guī)則狀，黑云母片狀，個(gè)別具綠泥石化。磁鐵礦不規(guī)則狀。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體形態(tài)、產(chǎn)狀和規(guī)模

礦體賦存在遼河群里爾峪組第二層矽卡巖中。見有二個(gè)礦體，在地表均有出露。礦體均為囊狀，長(zhǎng)軸方向大致為NE-SW向。

Ⅰ礦體：地表出露長(zhǎng)度140m、寬50～100m。頂板為蛇紋石化含硼鎂鐵礦鎂橄欖石矽卡巖，底板是以透閃—陽(yáng)起石變粒巖、黑云母變粒巖為主的變粒巖層。礦體產(chǎn)狀與圍巖基本一致，傾向130～166°，傾角近80°。深部礦體寬度基本同地表，直接與混合花崗巖接觸。

Ⅱ礦體：地表出露長(zhǎng)72m，寬5～20m。頂、底板均為蛇紋石化含硼鎂鐵礦鎂橄欖石矽卡巖。產(chǎn)狀基本同圍巖，傾向125°，傾角近70°。

3.2 礦石質(zhì)量特征

3.2.1 礦石的礦物組成及結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石呈葉片狀變晶結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。

顏色：淡灰色，白色，少量白色淡綠色。

礦物組成：水鎂石80%上以，少量鎂橄欖石、蛇紋石，微量硼鎂鐵礦，極微量金云母等組成。

水鎂石片狀、葉片狀，少量鱗片狀；鎂橄欖石粒狀，被水鎂石、蛇紋石交代以殘余體存在；蛇紋石葉片狀，交代鎂橄欖石和以脈狀產(chǎn)出；硼鎂鐵礦不規(guī)則柱狀；金云母條狀。

3.2.2 礦石類型及化學(xué)成分

礦石類型主要按其結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征劃分，以塊狀為主，次為片狀。各礦體平均化學(xué)成分統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 礦石主要化學(xué)成分(%)

從上表統(tǒng)計(jì)可以看出：Ⅰ礦體平均品位相對(duì)較高，整個(gè)礦體可達(dá)二級(jí)品。地表品位比地下稍高，從地表向地下品位有降低的趨勢(shì)，但變化幅度不大。Ⅱ礦體平均品位比Ⅰ礦體較低，按工業(yè)技術(shù)指標(biāo)可達(dá)三級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因

本礦區(qū)在礦體附近有燕山期花崗巖體分布，而且距離礦體很近。巖漿的侵入與礦床的形成關(guān)系密切。

白云石大理巖與巖漿巖接觸部發(fā)生弱矽卡巖化作用，形成接觸變質(zhì)帶。由于巖漿上侵過程中的高溫效應(yīng)和熱接觸變質(zhì)作用過程中的碳酸鹽礦物分解出的CO2氣體揮發(fā)作用，原地層中的大量大氣降水沿張開的裂隙下滲，被巖體加熱后形成的熱流體循環(huán)水，與白云石大理巖發(fā)生熱液交代作用。

隨著熱水溫度的升高，鎂質(zhì)大理巖發(fā)生水化交代作用，部分白云石首先與流體中少量的SiO2形成滑石。此時(shí)，水鎂石開始出現(xiàn)，并伴隨有水鎂石交代蛇紋石、滑石、鎂橄欖石的反應(yīng)。此階段的溫度大約在300～400℃之間，這一溫度范圍已由超基性巖轉(zhuǎn)變?yōu)樯呒y巖得到了證明。

當(dāng)體系溫度超過400℃時(shí)，白云石大量轉(zhuǎn)變成水鎂石并伴有少量蛇紋石轉(zhuǎn)變成滑石，此時(shí)由于CO2氣體的大量溢出，使熱水流體的流動(dòng)性得到了增強(qiáng)。當(dāng)體系溫度達(dá)500～600℃(偉晶巖形成溫度)時(shí)，只發(fā)生白云巖水化、脫氣反應(yīng)，形成大量的水鎂石和少量方解石。

顯微鏡研究表明，礦物中沒有發(fā)現(xiàn)方鎂石假象出現(xiàn)，且礦石中殘余的各類團(tuán)塊以白云石大理巖為多，而且礦體近礦圍巖多為蛇紋石化白云石大理巖，而無(wú)蛇紋石化菱鎂礦大理巖。從以上證據(jù)可以判斷，體系最高溫度沒有達(dá)到方鎂石出現(xiàn)階段，或只是剛剛接近方鎂石階段。

成礦期熱液變質(zhì)作用階段是整個(gè)熱液變質(zhì)作用的鼎盛期。此時(shí)成礦條件趨于穩(wěn)定，CO2氣體大量溢出，且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，熱水流體的活動(dòng)性也最大，是水鎂石大量形成階段。

由于巖體熱能的減少，體系溫度開始下降，當(dāng)溫度降至400～300℃時(shí)，體系中殘余的蛇紋石大量水化成水鎂石。早期形成的殘留鎂橄欖石被蛇紋石化。

以上過程可概括為：

有利的成礦構(gòu)造部位主要是開放型張性斷裂附近。

綜上所述，該水鎂石礦是富鎂碳酸鹽巖建造在燕山晚期中、酸性巖漿的作用下，在成礦構(gòu)造有利部位發(fā)生熱液交代形成。礦床成因類型為與燕山期中、酸性巖漿活動(dòng)有關(guān)的矽卡巖大理巖建造接觸變質(zhì)礦床。

4.2 礦床的找礦標(biāo)志

(1) 成礦母巖標(biāo)志：富鎂碳酸鹽巖類變質(zhì)巖層。

(2) 巖漿巖標(biāo)志：與富鎂質(zhì)碳酸鹽巖類接觸的中酸性巖漿巖附近。

(3) 風(fēng)化層標(biāo)志：水鎂石礦體在地表露頭處，因風(fēng)化普遍有一層不完整的、厚度小的風(fēng)化殼，一般稱水鎂石巖淋濾層。

(4) 與水鎂石礦體伴生的次生變化常見的有：蛇紋石化、滑石化、菱鎂礦化等。

P619.239

A

1007-9386(2011)06-0043-03

2011-08-05