淺析本溪縣草河掌鎮(zhèn)南窯子

朱德奎 董穎 胡越 陳毓翯

摘 要：隨著地質(zhì)勘查技術(shù)方法的不斷發(fā)展應(yīng)用，一些以往未開發(fā)利用的礦產(chǎn)資源逐漸被發(fā)現(xiàn)、被利用。在實(shí)際勘查本溪縣草河掌鎮(zhèn)南窯子一帶鉛鋅礦過程中，就在遼寧石炭系本溪組地層中發(fā)現(xiàn)存在鎵礦，通過運(yùn)用大比例尺地質(zhì)填圖、槽探、鉆探、化驗(yàn)等工作手段，在礦區(qū)內(nèi)圈定出鎵礦體。

關(guān)鍵詞：草河掌；本溪組地層；鎵礦床

中圖分類號：P618.74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）05-0204-02

鎵主要屬于來自鉛鋅礦床、鋁土礦床和煤三大礦床類型的副產(chǎn)品，目前尚未發(fā)現(xiàn)獨(dú)立的鎵礦床。遼寧本溪地區(qū)石炭系地層發(fā)育，本溪組地層沉積厚度在150m以上，在同一構(gòu)造單元上，在相同沉積環(huán)境中，從理論上來說鎵礦是應(yīng)該存在的。值得令人興奮的是在本溪縣草河掌鎮(zhèn)南窯子一帶鉛鋅礦勘查工作過程中，在遼寧石炭系本溪組地層中發(fā)現(xiàn)了鎵礦體。

1 本溪縣草河掌鎮(zhèn)南窯子一帶區(qū)域地質(zhì)概況

該地區(qū)賦存鎵礦的區(qū)域位于中朝準(zhǔn)地臺、膠遼臺隆、太子河-渾江臺陷、遼陽-本溪凹陷的南部。

1.1 區(qū)域地層特征

本溪縣草河掌鎮(zhèn)南窯子一帶區(qū)域出露的地層主要為青白口系南芬組，震旦系橋頭組，寒武系堿廠組，奧陶系冶里組、亮甲山組，石炭系本溪組，二疊系山西組，侏羅系轉(zhuǎn)山子組以及第四系等。

1.2 區(qū)域構(gòu)造特征

本溪縣草河掌鎮(zhèn)南窯子一帶區(qū)域內(nèi)褶皺構(gòu)造較發(fā)育，褶皺為同斜向斜構(gòu)造，石炭系本溪組地層組成向斜的核心部位地層。褶皺位于礦區(qū)的南東部，褶皺軸面的傾斜方向?yàn)楸睎|方向。

本溪縣草河掌鎮(zhèn)南窯子一帶區(qū)域內(nèi)的斷層包含北東向、北西向、近南北向和近東西向四種類型，可見斷裂構(gòu)造十分發(fā)育。

1.3 區(qū)域巖漿巖特征

本溪縣草河掌鎮(zhèn)南窯子一帶區(qū)域巖漿巖屬于燕山期花崗巖。主要分布在區(qū)域中東部，總體呈北西方向走向。巖性主要為斑狀斜長花崗巖類、還有花崗斑巖類。

2 本溪縣草河掌鎮(zhèn)南窯子一帶賦鎵礦地層特點(diǎn)

（1）含鎵礦體地層為石炭系本溪組（C2b）的地層，地層總體為北西走向，在該區(qū)域的姜家堡子地區(qū)東面是東西走向，傾向北。在該區(qū)域的姜家堡子西面地區(qū)，地層為北東傾向。而賦存在葫蘆頭溝一帶的地層，總體為南北走向，北東傾向。勘查發(fā)現(xiàn)在陶器粘土礦巖層、鐵質(zhì)粉砂巖層位、細(xì)粒巖屑石英砂巖等巖層中賦存大量鎵礦。

（2）勘查結(jié)果顯示含鎵礦的本溪組（C2b）鐵質(zhì)粉砂巖巖體的地層，其總體走向?yàn)槟媳弊呦?，出露長度5600m左右，有7條鎵礦體賦存在本溪組（C2b）鐵質(zhì)粉砂巖巖體中。該鐵質(zhì)粉砂巖巖體主要成分為紫色的次棱角狀石英，呈砂狀結(jié)構(gòu)。膠結(jié)物為鐵質(zhì)，為基底式膠結(jié)類型。

（3）有1條鎵礦體賦存于本溪組（C2b）陶器粘土礦地層中。該部分出露地層總體為南北走向，傾向東。該地層主要成分為灰白色呈渾圓狀粘土，粘土結(jié)構(gòu)呈細(xì)沙或粉砂狀，粘土構(gòu)造大多呈片狀、塊狀。有泥質(zhì)膠結(jié)物，屬基底式膠結(jié)類型。地層中還出露渾圓狀的細(xì)小石英顆粒。

（4）有4條鎵礦體賦存在本溪組（C2b）細(xì)粒巖屑石英砂巖地層中。該部分出露地層總體為北西-南東走向，北東傾向。出露的巖石成分主要為石英，呈次棱角狀，分選性較好，粒徑細(xì)小，顏色為灰白色、灰黃色，砂狀結(jié)構(gòu)，可見有小部分泥質(zhì)膠結(jié)物，屬基底式膠結(jié)。

3 本溪縣草河掌鎮(zhèn)南窯子一帶鎵礦體特征分析

3.1 鎵礦體的規(guī)模

勘查發(fā)現(xiàn)，本溪縣草河掌鎮(zhèn)南窯子一帶礦區(qū)內(nèi)所圈定出的鎵礦體，主要分布在草河掌鎮(zhèn)三道溝村葫蘆頭溝、大甸子村一帶。

3.2 鎵礦體的賦存狀態(tài)

勘查結(jié)果表明，該礦區(qū)內(nèi)所圈定出的鎵礦體均賦存在含陶器的粘土礦地層、富鐵質(zhì)的粉砂巖地層、呈細(xì)粒巖屑的石英砂巖地層及石英雜砂巖的地層中。

3.3 礦石質(zhì)量特點(diǎn)

由于鎵礦顆粒小，含量低，金屬鎵或含鎵礦物的特征用肉眼很難觀察，我們利用化驗(yàn)手段和方法對其進(jìn)行圈定，結(jié)果顯示鎵Ga平均品位達(dá)到20.13～47.19×10-6，基本滿足圈定鎵礦的工業(yè)指標(biāo)。

本溪縣草河掌鎮(zhèn)南窯子一帶賦存的鎵礦，礦石均為原生礦石，其工業(yè)類型為需選的鎵礦石。鑒于目前國內(nèi)對鎵礦開發(fā)研究尚處初級階段，本區(qū)該礦石的自然類型及品級目前尚待確定。

4 本溪縣草河掌鎮(zhèn)南窯子一帶鎵礦找礦標(biāo)志

4.1 賦存地層及所含巖性標(biāo)志

勘查工作發(fā)現(xiàn)，本溪縣草河掌鎮(zhèn)南窯子一帶地區(qū)的鎵礦賦存地層層位，主要為本溪組中陶器的粘土礦地層、鐵質(zhì)粉砂巖的地層、石英雜砂巖的地層、細(xì)粒巖屑石英砂巖的地層，特征非常明顯。

4.2 鎵含量與Al2O3含量二者之間的相互關(guān)系

勘查結(jié)果顯示，本溪縣草河掌鎮(zhèn)南窯子一帶鎵礦賦存在石炭系本溪組Al2O3含量高的巖石中。巖石中Al2O3含量高，鎵的含量也相應(yīng)增高，發(fā)現(xiàn)兩者具有一定的正相關(guān)關(guān)系。因此，初步認(rèn)為本溪組灰白色的陶器粘土礦的巖石（Al2O3含量高），是該地區(qū)尋找鎵礦的找礦標(biāo)志。

5 本溪縣草河掌鎮(zhèn)南窯子一帶鎵礦床成因探討

5.1 鎵和鋁的密切關(guān)系

查閱相關(guān)地質(zhì)資料可知，鎵礦的礦床成因類型有多種，主要是沉積成因類型。在地球化學(xué)性質(zhì)上，Ga和Al具有相似的地球化學(xué)性質(zhì)?？辈榘l(fā)現(xiàn)有相當(dāng)數(shù)量的鎵賦存在自然界高含鋁的鋁硅酸鹽礦物中，如常見的堿性長石與鈣堿性長石中。在沉積成巖作用過程中，隨著粘土礦和鋁土礦層的形成，Ga和Al表現(xiàn)出同步增長。因此，在鋁土礦層形成的特殊地質(zhì)作用過程中伴生鎵礦床形成。

5.2 鎵組分富集和形成過程分析

鎵同鋁一起在鋁土礦層中富集。首先是那些賦含鎵的長英質(zhì)礦物、巖石，經(jīng)過長期緩慢，穩(wěn)定隆升的構(gòu)造作用，被不斷地分解，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌降乃樾嘉镔|(zhì)，然后經(jīng)搬運(yùn)或在原地相對聚集起來。

初步富集的鎵組分，在地表水的經(jīng)?；顒幼饔孟?，并且在溫暖濕潤與干旱交替易分解的物理化學(xué)成礦環(huán)境作用下，鎵組分被繼續(xù)地進(jìn)一步細(xì)碎屑化、泥化、粘土化。在地表活動水的作用同時，導(dǎo)致組分中部分去硅、去鉀、去鈉，伴隨著鋁土礦化而使鎵進(jìn)一步富集。

進(jìn)入中奧陶世時期，氣候溫暖濕潤，植物繁茂。本溪縣草河掌鎮(zhèn)南窯子一帶所處的遼陽-本溪凹陷，開始整體隆升，逐漸形成陸地。此時在比較強(qiáng)烈的生物化學(xué)風(fēng)化作用下，活潑組分不斷流失，穩(wěn)定組分進(jìn)而富集，鋁土品級逐漸提高，鎵隨鋁的聚集而逐漸富集，就在不整合面上進(jìn)一步達(dá)到工業(yè)礦化的程度。

6 結(jié)語

本溪縣草河掌鎮(zhèn)南窯子一帶的石炭系本溪組地層分布廣泛，地層中鎵含量普遍較高，并且估計具有一定的遠(yuǎn)景儲量。本文根據(jù)實(shí)際勘查工作資料，對本溪縣草河掌鎮(zhèn)南窯子一帶賦鎵礦的區(qū)域地質(zhì)特征及成礦因素進(jìn)行了淺析和探討。相信如果隨著今后勘查工作技術(shù)方法和手段的不斷提高，冶煉和回收的技術(shù)水平不斷進(jìn)步，那么鎵礦的經(jīng)濟(jì)利用價值會十分可觀。

參考文獻(xiàn)

[1]涂光熾，等著.分散元素地球化學(xué)及成礦機(jī)制[M].北京：地質(zhì)出版社，2004.