辽宁砖庙硼矿地质特征及成矿作用

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摘要：本文通过对辽宁砖庙硼矿容矿岩石特征、赋矿层位、矿石结构构造及三氧化二硼品位进行数学地质判别资料以及混合筛分成果综合分析得出，硼矿物质的形成主要由火山活动提供有利条件的，并从中探究得知，矿床形成经历沉积及变质改造两个阶段。

关键字：辽宁砖庙硼矿；辽吉裂谷；火山活动；地质特征；成矿作用；变质改造

辽宁砖庙硼矿区位于宽甸县东北。从西到东共包括八个矿段，依次为：大阳沟、二人沟、老人沟、漏河沟、花园沟、砖庙沟、栾家沟以及小汤石，各矿段彼此由北北东向断层分开。矿体主要赋存在北北东向逆掩断层之下，是该区赋矿的最大特点。

一、区域成矿概括

在太古宙克拉通的结晶基底上，早元古代，辽东－吉南产生了近东西的辽吉裂谷（据陈荣度 1990）。裂谷长约400Km，宽约160Km。根据岩相建造与构造特征，裂谷在纵向上可分为鞍山―桓仁北缘滨海斜坡、营口―宽甸轴部浅海凹陷、岫岩―丹东南缘滨海浅台三个构造岩相区（插图1）

其中营口―宽甸轴部浅海凹陷区内形成了一套富钠、钾和硼的火山岩和海相沉积岩，并沉积了富硼的硼矿床。根据资料得知：几乎所有的硼矿床（点）均分布于该轴部凹陷区内。且特大、大中型硼矿床分布于轴部凹陷区的轴部附近。砖庙硼矿即位于该轴部凹陷区的东部。

经吕梁运动，富硼的地层和硼矿床在区域动力热流变质作用下形成了以含电气石为特征的各种浅粒岩、变粒岩、条痕状混合岩以及镁质大理岩为主的一套角闪岩相的辽河群变质岩岩石组合。辽河群经历了明显的两幕变形作用，前期形成近东西或北东向的褶皱，后期形成轴面北西的叠加褶皱。以庄河―灌水一线为界，西部变形较弱，形成平缓开阔、局部倒转的褶皱；东部变形强烈，形成紧密等斜的倒转褶皱。

1、含硼岩系地质特征

1）地层：该区域地层属华北地层区辽东分区，出露古元古界辽河群变质岩系。由下而上分别为：

①里尔峪组：以富硼元素为特征,习惯称含硼岩系。可分为两个岩段：一段为含硼的变粒岩段，以黑云角闪变粒岩、电气黑云变粒岩为主，夹斜长角闪岩、阳起变粒岩、含硼蛇纹岩和蛇纹石化大理岩等，赋存硼矿体；二段为浅粒岩段，主要岩性为含黄铁磁铁浅粒岩、含电气石磁铁浅粒岩、钠长浅粒岩等。与上覆高家峪岩组地层呈整合接触。

②高家峪组：黑云斜长片麻岩、黑云斜长变粒岩，夹斜长角闪岩、透闪透辉变粒岩、大理岩，普遍含有石墨；

③大石桥组：上部含墨方解大理岩、金云大理岩等，夹透闪透辉岩、斜长角闪岩；下部含墨方解大理岩、白云质大理岩；

④盖县组：包含片岩、千枚岩以及夹板岩、变质长石石英砂岩等。

2）构造：大地构造位置属于中朝准地台（Ⅰ）胶辽台隆（Ⅱ）营口―宽甸台拱（Ⅲ）的东端以及虎皮峪―红石砬子复背斜东部。硼矿体赋存于该褶皱构造的次级褶皱构造的翼部或转折端部位。断裂构造主要是北东向构造，断裂构造有时切割错断地层和矿体所造成的东西向和北西向断裂构造。

2、原岩恢复

通过原岩恢复，镁橄榄岩和透闪透辉岩坐落于化学沉积石灰岩区内，其余角闪黑云变粒岩、电气变粒岩、角闪变粒岩以及斜长角闪岩等则落在火成岩区内。此现象表明了含硼岩系是火山――沉积建造系列，在裂谷中以海相火山沉积为主，并且夹包含着正常地沉积物组成。

二、矿床地质特征

砖庙硼矿床蕴矿地层有两层，矿体赋存于高镁质碳酸盐岩石中。其中每个蕴矿层均有两层矿体。蕴矿层及矿体受成矿后北东向和北西向横断裂切割而构成八个矿段，即花园沟、栾家沟和二人沟三个大型硼矿矿段；砖庙沟和大阳沟两个中型硼矿段；小汤石小型硼矿段；零散分布的小矿体有老人沟和漏河沟矿段。造成各矿段矿体沿走向的不连续，矿体大致呈东西向断续延长达5200米，主要矿体沿走向长300～700米，沿倾向控制延深最深500米，平均品位达到18％，品位均匀波动小；厚度1～40米左右，波动较大。

1、矿区地质概况

区内发育有下元古界辽河群里尔峪岩组和高家峪岩组地层，地层走向近东西，倾向北。矿区西部上覆石炭―二迭系地层（插图2）。

里尔峪岩组上部为浅粒岩段；下部为含硼变粒岩段，矿体赋存于含硼蛇纹石化大理岩中。

矿区内褶皱构造为一倒转复背斜（砖庙），轴向东西，核部为里尔峪岩组一段地层，两翼为里尔峪岩组二段地层。矿体赋存复背斜的核部。区内断裂构造有东西向、北东向和北西向断裂，其中北东向断裂对含矿层及矿体破坏较大（插图2）。

2、矿体特征：矿体赋存在砖庙倒转背斜的核部，含硼蛇纹石化白云质大理岩中，呈吻合产出，断续延展，整体呈不规则的斜列式展布，沿北西西―南东东方向分布。矿段内的矿体呈不规则的透镜状和扁豆状，沿走向倾向多有分枝复合现象，矿体厚度不均衡分布，甚至有矿体局部被断层切割的现象。由于褶皱构造变动，矿体走向近东西，倾向北北西陡倾斜（60-80°），并向西倾伏，倾伏角27-34°。

3、矿石特征：矿物成分主要为板状硼镁石、纤维状硼镁石、柱状硼镁石、白云石菱镁矿、金云母、水镁石以及透闪石镁橄榄石等。而矿石结构主要为纤维状变晶结构、板状――柱状变晶结构、交代结构。此外，矿石构造主要为团块状构造、带状构造、交错脉状构造、反角砾状构造以及角砾状构造等等。

三、成矿作用探究

通过以上对砖庙矿区矿床地质特征、矿床等方面的探究，将辽宁砖庙硼矿矿床分为两个成矿阶段：

1、沉积成岩成矿作用：①海底火山喷流成矿作用阶段；由于古元古宙砖庙三级构造盆地发展过程中，因为断裂构造的间歇性活动，使富B、Mg等物质的火山热泉沿同生断裂喷溢出海底，这是砖庙硼矿区B质的最初聚集。②成岩成矿阶段；初始形成的富含B，Mg等成矿物质的封闭盆地，由于后来的干旱气候，使得其蒸发以及沉淀出盐类矿物质，并形成最初的硼矿层。

2、变质改造成矿作用：区域变质作用及变形作用对初始形成的硼矿层影响主要表现为随热流升高一些矿物重结晶及含水硼酸盐矿物脱水，使矿源层中的硼元素活化转移，向褶皱转折端及两期褶皱迭加部位所形成的穹窿虚脱空间运移，再富集成矿，形成工业矿体；原硼矿层产生变形，在穹窿虚脱空间或盆地形成局部厚大，品位较高的硼矿体。但是，成矿物质活动只是局限于含矿层位内部。

3、矿体成矿特征

从以上的分析可知，硼矿床中矿体具有同生沉积与后期改造的双重特征。同时，矿体受层位和岩性的控制，矿体赋存于沉积变质的蛇纹石化镁橄岩中，矿体与围岩呈吻合产出，说明矿体与围岩具有同生性，而且矿体只赋存于此岩石中，其它岩性层未见矿体。

矿石的结构:变晶结构是变质作用期间硼矿石中出现的特征结构。具柱状变晶的板、柱状硼镁石矿是整个矿区矿体中的主要矿物。这说明在矿体沉积形成后，其后遭受大规模的区域变质作用的结果。纤维硼镁石是矿体内部的其它硼矿物蚀变的产物，在显微镜下可见到纤维硼镁石交代板柱状硼镁石和遂安石现象，纤维硼镁石有时还保留有其它硼矿物形态的残晶假象。

4、硼物质来源

硼矿及容矿岩开始是受沉积作用控制并形成B2O3的，同时，辽河期海底火山活动频繁，火山喷发物质以富含硼元素为特征。其中有两期较活跃时期陆源物质为富镁的碳酸盐，形成了现今的两层赋矿层，其它时期陆源物质低镁而富含硅质成分时则形成电气变粒岩，低硼或者无硼成分时，则形成其它变、浅粒岩。这些岩石类型组合形成现今的含硼变粒岩段。硼矿床与火山岩之间空间关系、矿石中成矿元素与火山岩之间、矿石中碳同位素比值与火山岩等基本一致性。所以，足以证实含硼岩系和硼矿床中的硼是来源于深部岩浆，火山活动只是提供了硼的物质来源。

四、结语

本文通过对辽宁砖庙硼矿区地质特征的探究分析，砖庙硼矿具有层控的特点，是由沉积形成的，同时，火山活动提供硼矿形成提供所需的硼物质来源。硼矿体沉积形成后，又通过后期变质作用的改造。此外，混合岩化作用使得矿体形成后可以改造矿体局部特征，对矿体形成的作用居于次要地位。

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