遼寧寬甸南部水鎂石礦床地質特征

李 芃

（中國建筑材料工業地質勘查中心遼寧總隊，遼寧 沈陽 110004）

遼寧寬甸南部水鎂石礦床地質特征

李 芃

（中國建筑材料工業地質勘查中心遼寧總隊，遼寧 沈陽 110004）

遼寧水鎂石礦床集中分布于岫巖—寬甸地區。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域東西向的營口—草河口復向斜，其成礦與酸性巖漿活動密切，礦體的圍巖蝕變以水鎂石化、蛇紋石化、滑石化、菱鎂礦化最為發育。礦床屬鎂質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。在無鹵阻燃劑、酸性廢水中和、生產氧化鎂、冶煉金屬鎂等方面有著重要的應用。

遼寧東部地區水鎂石礦資源較多、質量優良，既是我國水鎂石礦的主要產地、也是鎂質碳酸鹽巖型水鎂石礦床的典型代表，在國內外同類礦床中占居重要地位。

1 區域成礦地質背景

遼寧的水鎂石礦床集中分布于東部的岫巖—寬甸地區。大地構造單元屬中朝準地臺(Ⅰ)膠遼臺隆(Ⅱ)之上的營口—寬甸臺拱(Ⅲ)。

區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育(見表1)，遍布全區，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 遼東地區遼河群地層簡表

區域構造的主要特征為東西向的營口—草河口緊密線狀的復式向斜褶皺。自北至南依次為：①英洛—草河口—太平哨復向斜；②虎皮峪—紅石砬子復背斜；③蓋縣—岫巖—古樓子復向斜。各復式褶皺由多個同斜、倒轉等不同類型的次級褶皺構成。褶皺的軸面斷裂和層間擠壓破碎帶十分發育，對水鎂石的形成和分布具有重要的控制作用。

區域巖漿侵入活動以燕山旋回最為強烈。巖石以二長花崗巖為主、閃長巖次之。巖體多以巖基、巖株狀產出。

區域古元古界遼河群變質巖系呈東西向廣泛分布，組成區域褶皺的主體巖性。變質巖的主要類型為變質火山巖類、千枚巖、片巖類、淺粒、變粒巖類、片麻巖類、斜長角閃巖類、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境堆積的產物，其為以后水鎂石礦的形成奠定了物質基礎。

古元古代末期遼河運動產生了區域動力熱流變質作用，變質地區顯示為由遼東裂谷兩側向中心(博洛堡—紅石砬子一線)對稱出現黑云母帶—鐵鋁榴石帶—十字石帶—藍晶石帶，變質相分別達到低綠片巖相—高綠片巖相—低角閃巖相。

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區地層屬古元古界遼河群里爾峪組，根據不同巖性劃分為三層。

第一層：巖性為黑云變粒巖。灰黑色—黑色，礦物顆粒(云母和石英等)粗大，粒狀變晶結構，塊狀構造。主要礦物成分：更長石40%、微斜長石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，形成網環狀結構；磁鐵礦不規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；尖晶石呈綠色，有被蛇紋石交代現象。網環結構，塊狀構造。

(2) 蛇紋石化含硼鎂鐵礦鎂橄欖石矽卡巖。

風化面淡—淺黃綠色，淺灰綠色，硼鎂鐵礦呈細小條帶狀或團塊狀分布在巖石中，局部形成一定規模的硼鎂鐵礦體，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。

葉片柱粒狀變晶結構，斑雜狀構造。

(3) 蛇紋石巖。

多呈囊狀、透鏡狀及不規則狀產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，葉片狀變晶結構，塊狀構造。

(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構。

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

2.2 構造及巖漿巖

2.2.1 構造

礦區位于蜂蜜砬子背斜東端北翼，二道崗子—望寶石斷層東盤。在整體上受區域性EW向和NNE-SW向構造控制，巖層產狀變化大。巖層總體走向：40～120°，傾角30～80°。

2.2.2 巖漿巖

區內巖漿巖較發育，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玢巖脈和輝綠巖脈。

毛甸子花崗巖巖體分布在礦區的東部，呈小巖株產出。與遼河群里爾峪組呈明顯的侵入關系。巖石風化比較強烈，多呈松散顆粒狀，且粒度較大。主要有二長花崗巖、黑云母花崗巖及普通花崗巖，以二長花崗巖為主，巖石呈灰白色，風化后多呈黃褐色、褐色，中—粗粒狀花崗結構，塊狀構造。主要礦物成分：微斜長石及條紋長石30%、鈉-更長石30%、石英35%、黑云母5%，其中微斜長石及條紋長石他形不規則狀有泥化現象，鈉—更長石自形到半自形板狀，具絹云母化，少數具凈邊結構，個別具蠕蟲狀結構；石英他形不規則狀，黑云母片狀，個別具綠泥石化。磁鐵礦不規則狀。

3 礦床地質特征

3.1 礦體形態、產狀和規模

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

Ⅰ礦體：地表出露長度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—陽起石變粒巖、黑云母變粒巖為主的變粒巖層。礦體產狀與圍巖基本一致，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。產狀基本同圍巖，傾向125°，傾角近70°。

3.2 礦石質量特征

3.2.1 礦石的礦物組成及結構構造

礦石呈葉片狀變晶結構、塊狀構造。

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出；硼鎂鐵礦不規則柱狀；金云母條狀。

3.2.2 礦石類型及化學成分

礦石類型主要按其結構、構造特征劃分，以塊狀為主，次為片狀。各礦體平均化學成分統計見表2。

表2 礦石主要化學成分(%)

從上表統計可以看出：Ⅰ礦體平均品位相對較高，整個礦體可達二級品。地表品位比地下稍高，從地表向地下品位有降低的趨勢，但變化幅度不大。Ⅱ礦體平均品位比Ⅰ礦體較低，按工業技術指標可達三級品標準。

4 礦床成因及找礦標志

4.1 礦床成因

本礦區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系密切。

白云石大理巖與巖漿巖接觸部發生弱矽卡巖化作用，形成接觸變質帶。由于巖漿上侵過程中的高溫效應和熱接觸變質作用過程中的碳酸鹽礦物分解出的CO2氣體揮發作用，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水，與白云石大理巖發生熱液交代作用。

隨著熱水溫度的升高，鎂質大理巖發生水化交代作用，部分白云石首先與流體中少量的SiO2形成滑石。此時，水鎂石開始出現，并伴隨有水鎂石交代蛇紋石、滑石、鎂橄欖石的反應。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變為蛇紋巖得到了證明。

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

顯微鏡研究表明，礦物中沒有發現方鎂石假象出現，且礦石中殘余的各類團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，而無蛇紋石化菱鎂礦大理巖。從以上證據可以判斷，體系最高溫度沒有達到方鎂石出現階段，或只是剛剛接近方鎂石階段。

成礦期熱液變質作用階段是整個熱液變質作用的鼎盛期。此時成礦條件趨于穩定，CO2氣體大量溢出，且持續時間長，熱水流體的活動性也最大，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，當溫度降至400～300℃時，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，在成礦構造有利部位發生熱液交代形成。礦床成因類型為與燕山期中、酸性巖漿活動有關的矽卡巖大理巖建造接觸變質礦床。

4.2 礦床的找礦標志

(1) 成礦母巖標志：富鎂碳酸鹽巖類變質巖層。

(2) 巖漿巖標志：與富鎂質碳酸鹽巖類接觸的中酸性巖漿巖附近。

(3) 風化層標志：水鎂石礦體在地表露頭處，因風化普遍有一層不完整的、厚度小的風化殼，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。

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2011-08-05