遼寧寬甸欒家溝硼礦床地質地球化學特征

趙恩海 劉夢璐

摘要：欒家溝硼礦為一特大型硼鎂石型和硼鎂石遂安石混合型硼礦。硼礦石中的MgO含量遠遠高于大理巖。礦石中富含Cs、Nd、Ta、Sn、Cd等微量元素及F等揮發(fā)分，稀土總量從2.46×10-6～198.16×10-6，具Eu負異常。欒家溝硼礦為變質的基礎上經含礦熱液交代作用而富集，為沉積變質再造型。

關鍵詞：硼礦；地質地球化學特征；遼寧寬甸欒家溝

我國可以利用的硼酸鹽型硼礦資源集中于遼東地區(qū)。滿足了我國硼礦內需的90%以上[1]。遼東地區(qū)已發(fā)現(xiàn)硼礦床全部位于遼吉裂谷的軸部，自西向東斷續(xù)分布，并集中出現(xiàn)于營口、鳳城、寬甸三個地區(qū)，它們代表著古裂谷海槽中3個較大型的成礦盆地[3]。欒家溝硼床作為寬甸硼礦床集中區(qū)的典型代表，出露巖層主要為遼河群底部層狀巖系里爾峪巖組含硼巖系與高家峪巖組巖系，總體走向近東西，受北北東向斷層切割，地層有較大錯動。

1 礦床基本特征

欒家溝硼礦為一特大型硼鎂石型和硼鎂石遂安石混合型硼礦，最高品位（B2O3）為40.29%，平均品位為17.87%。

礦體賦存在磚廟礦倒轉背斜的北翼-正常翼，其產狀嚴格受含礦大理巖所控制。礦床呈東西帶狀分布，由兩層近于平行的似層狀含礦蛇紋石化白云質大理巖所組成，其內分布有大小不等的十個礦體。上部含礦大理巖長900米，下部含礦大理巖長450米，上下大理巖平均厚度均為16米左右，之間距離約30米[2]。

礦體均呈不規(guī)則的透鏡狀和扁豆狀，沿走向、傾向多有分支復合現(xiàn)象，礦體厚度變化不穩(wěn)定，少部分礦體局部被斷層切割。

兩層大理巖的巖石組合和巖性特征基本相同，但上部大理巖含礦性好，占所獲儲量的絕大部分，上段為主要含礦層。

礦體分布規(guī)律：礦體賦存在蛇紋石化白云質大理巖中，呈吻合產出，斷續(xù)延展，平行排列或不規(guī)則的斜列式展布。礦體多分布在大理巖膨大部位，并隨其同步膨縮和等距（150米左右）尖滅再現(xiàn)。

2 礦石物質組成

主要礦石礦物有纖維硼鎂石、遂安石，其次有極少量的柱狀硼鎂石、板狀硼鎂石和硼鎂鐵礦。脈石礦物主要為白云石、蛇紋石，次為鎂橄欖石、金云母、透輝石、粒硅鎂石、斜硅鎂石、水鎂石和透閃石等。

纖維狀硼鎂石，為白色、灰白色，油脂光澤或絹絲光澤，單體呈纖維狀。

遂安石，鴨蛋綠色或無色透明，玻璃光澤，晶體呈板狀、針狀、楔狀，尖刀狀等，結晶，晶形發(fā)育完善。

蛇紋石，顏色呈深綠色、黃綠色及褐棕色，晶體呈纖維狀、葉片狀，多見粒狀呈粒硅鎂石假象。

白云石，白色、他形粒狀或板狀，有時可見清楚的菱形解理。

3 礦石結構構造特點

礦石結構主要有交代結構、纖維變晶結構，次為纖維鱗片結構及斑雜狀結構四種類型。

礦石構造分為條帶（條紋、條痕）狀、團塊狀、三角形格架狀、反角礫狀，次為花斑狀、脈狀～網脈狀六種構造類型，其中以條帶（條紋、條痕）狀和團塊狀構造為主。

礦石的結構構造指示了其形成的機制。具有變余沉積形成機制的粒狀變晶結構、板柱狀變晶結構、三角格架狀構造、條紋、條帶狀構造、反角礫狀構造；變質變形形成機制的纖維變晶結構、纖維鱗片結構、條帶狀構造；交代與充填機制的交代殘余結構、交代假象結構、脈狀～網脈狀構造。這種形成機制指示了礦體沉積特征。

4 礦床地球化學

4.1 主要元素地球化學特征

礦石中有益組分為B2O3，其中硼鎂礦石型礦石，B2O3平均含量為23.5%，遂安石硼鎂石混合型B2O3含量為31.91%。其他組分主要有：MgO、TFe、SiO2、、CaO等。

組合分析樣品的化學組分為B2O3、MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、Al2O3和CaO。其中SiO2和MgO含量較高，而Al2O3則較低，其。

從分析結果看，礦石總的化學成分特點是富硼、富鎂及硅。隨著B2O3含量的增加，SiO2含量線性負增長，Al2O3含量也趨于下降，CaO含量則先增長，隨B2O3含量升高而迅速降低；MgO含量也隨之升高，這些表明鹵水中高濃度鎂離子的存在對于形成硼礦并富集有著重要意義，高濃度鎂離子是硼的沉淀劑。

4.2 微量及稀土元素

硼鎂石礦石品位B2O3 9.02—32.23%，其中SiO2含量最高20%，一般小于10%，表明有較強的蛇紋石化，含鈣較低，巖石化學特征表明受含礦原巖影響較小。因此稀土元素特征可以指示礦化過程中元素的演化特點。

硼鎂礦礦石稀土總量變化比較大，一般為2.46×10-6到198.16×10-6，平均31.46×10-6。輕重稀土分餾明顯，LREE/HREE 3.63，La/Yb 7.29，δEu明顯小于1，個別大于1，δCe在1左右。

蛇紋石化大理巖的稀土元素含量及特征值差別比較大，含量從7.98×10-6到138.54×10-6，輕重稀土略有分異，但是不太明顯，這一點與蛇紋石化橄欖巖類似。

硼鎂石礦石與大理巖及蛇紋石化大理巖比較，稀土地球化學特征具有相似處，也有不同，稀土總量及輕重稀土分異程度均界于兩者之間，但是硼鎂石礦石的La/Lu值明顯大于大理巖和蛇紋石化大理巖，表明其輕重稀土分異更為明顯。

硼鎂石礦石的稀土配分曲線圖形界于大理巖和蛇紋石化大理巖之間，表明硼鎂石礦石即有含礦大理巖的繼承性，也有蛇紋石化的改造作用。

大理巖的蛇紋石化蝕變有外來硅質的熱液組分帶入，與此同時應該同時帶入了稀土成分，因此其稀土成分具有后期改造的特征。

4.3 硼同位素特征

硼同位素一般具有特征為高δ11B（‰）值的硼礦物均認為為海源硼礦物，負δ11B（‰）值硼礦物認為為陸源硼礦物。根據硼同位特征可知，欒家溝硼礦床的電氣石及硼鎂礦物呈共生產出，它們是同源礦物，其硼同位素組成δ11B（‰）值表示出來的差異經分析認為是后生地質作用造成的。

所測試硼礦物可以分為三種，即含結晶水和不含結晶水的硼鎂礦物、硼鎂鐵礦與電氣石類礦物，硼同位素具有如下基本特征：

1）電氣石δ11B（‰）值較低或呈負值，而其它硼礦物均具有較高的正δ11B（‰）值。

2）含結晶水的硼鎂石δ11B（‰）值高于或與不含結晶水的遂安石的δ11B（‰）值相近，說明硼酸鹽礦物水化變質過程中對硼同位素有一定影響。

3）硼鎂鐵礦的δ11B（‰）值變化較大，說明硼鎂鐵礦形成過程中含硼熱液成分不穩(wěn)定。

原生硼礦形成后遭受了角閃巖相變質作用和變形作用的改造，變質作用表現(xiàn)為礦石、礦物中變質組構的出現(xiàn)和礦物組合相變的產生，如硅質鎂碳酸鹽形成鎂橄欖石巖以及沉積的含水鎂硼酸鹽脫水后以重結晶向板狀硼鎂石（遂安石）轉變等。在變質作用后期，因熱液作用，板狀硼鎂石、遂安石、鎂橄欖石等發(fā)生蝕變成纖維硼鎂石、蛇紋石等。

5結論

欒家溝硼礦為受變質的與火山活動有關的熱水沉積礦床[1]。同時存在的蒸發(fā)氣候條件，促使富硼熱鹵水濃縮，提高了硼沉淀的效率。在進行區(qū)域運用同生沉積成礦理論并對研究構造特征對找礦具有重要意義。

參考文獻：

[1] 蔣文濤、劉德壽、李純洲等.遼寧省寬甸縣磚廟硼礦區(qū)欒家溝礦段勘探地質報告.化工部遼寧地質勘探大隊。內部資料，1988.

[2] 王文武、黃兆洪、楊曉明等.中國東地區(qū)硼礦地質特征及硼礦資源市場現(xiàn)狀分析.遼寧省化工地質勘查院.內部資料.2003.

[3] 劉敬黨、肖云閣、王文武等.遼東硼礦區(qū)域成礦模型.北京：地質出版社，2007.