遼寧寬甸地區硼礦區域成礦特征及找礦標志

謝 忠，張海濤，初曉強，劉國昊，劉學文，支禹強

(遼寧省地質礦產調查院，遼寧 沈陽 110032)

遼寧寬甸地區硼礦區域成礦特征及找礦標志

謝 忠，張海濤，初曉強，劉國昊，劉學文，支禹強

(遼寧省地質礦產調查院，遼寧 沈陽 110032)

遼寧寬甸地區硼礦資源豐富，其礦床賦存于早元古代下遼河群里爾嶼巖組一段金云母蛇紋巖、蛇紋石化大理巖中，具成礦專屬性，并與遼吉花崗巖空間關系密切。同時后期褶皺構造及斷裂構造疊加作用使礦床受到破壞及改造。1∶20萬化探測量結果顯示，寬甸地區硼元素背景值為3.9ppm，取異常下限6.0ppm，不同異常的峰值在14.5～450ppm之間；物探磁法測量顯示，區內硼礦床(點)主要分布在較規整的條帶狀正磁異常的內部及其邊部梯級帶內。本文據此提出：結合“就礦找礦”經驗，在確定成礦有利層位的基礎上，物化探異常可作為區內硼礦床重要的找礦標志。

寬甸地區；硼礦；遼河群；找礦標志

遼寧寬甸地區是我國硼礦資源的主要產區之一。其大地構造位置處于中朝準地臺(Ⅰ)膠遼臺隆(Ⅱ)營口-寬甸臺拱(Ⅲ)的東端。據以往成礦區劃成果[1]，該區位于濱太平洋成礦域遼東古元古宙成礦區、營口-寬甸-集安古元古宙硼Ⅲ級成礦帶的中段東部。區內廣泛分布有遼河群火山沉積變質巖系，特別是下遼河群里爾峪巖組(含硼巖系)十分發育，該時代地層與研究區內硼礦成礦關系極為密切[1-4]。區內已知有多處大中型和數十處小型硼礦床和礦點，構成一個硼礦床集中區，具有獨特的成礦地質特征。

1 區域成礦地質特征

1.1 區域地層分布及控礦特征

區內地層出露面積約占總面積的60%，其余為巖漿巖分布區。地層層序較為齊全，各時代地層較為發育，其中以上元古界遼河群地層最為發育，約占地表出露地層分布面積的70%。

寬甸地區位于南遼河群重點發育地段，其下部以缺失浪子山組地層為主要特征之一區別于北遼河群[3，5]。地層由下至上劃分為里爾峪巖組、高家峪巖組、大石橋巖組和蓋縣巖組[5]。

高家峪巖組主要由含墨黑云片麻巖、變粒巖、石墨透閃透輝變粒巖，局部夾斜長角閃巖、大理巖透鏡體組成；其原巖主要為濁積巖系。大石橋巖組由大理巖夾透閃透輝變粒巖、黑云變粒巖、斜長角閃巖組成。蓋縣巖組由含墨黑云變粒巖、石榴矽線黑云斜長片麻巖、片巖等組成。

經前人研究表明[6]：除里爾峪巖組外，其余三個巖組構成了南遼河群中上部含鉛鋅的碳酸鹽系和含金的碎屑巖系，對硼礦成礦無明顯的控制作用，說明里爾峪巖組是硼礦形成的專屬地層。

區內含硼巖系集中分布于寬甸東部和南部的五道嶺-磚廟-夾皮溝-南吊-楊林和毛甸子-紅石砬子-大西岔一帶，含礦地層總體呈近SW向或NWW向展布。

地層對硼礦的控制作用十分明顯，區內已知的所有硼礦床和礦點都分布于里爾峪巖組一段中。該巖段的發育程度，特別是含硼金云母蛇紋巖、含硼蛇紋石化鎂質大理巖的發育程度與硼礦的存在和規模具明顯的正相關(野外觀察)。據前人工作成果統計[7]，硼礦床一般分布在含硼巖系厚度大于500m，且其中蛇紋巖厚度大于30m的地層中。

1.2 構造控礦特征

區內大地構造位置屬中朝準地臺膠遼臺隆營口-寬甸臺拱的東段。該臺拱由北而南，由草河口-太平哨復向斜、虎皮峪-紅石砬子復背斜，蓋縣-古樓子復向斜三個區域性褶皺構成，區內含硼巖系分布于虎皮峪-紅石砬子復背斜的東段。

控制硼礦成礦作用的構造主要是遼河旋回前造山期和造山期的古老構造，顯生宙構造對硼礦床僅起改造破壞作用并形成一定的礦床保存條件[4，6，8]。

前造山期構造包括控制遼吉古裂谷形成、演化，控制古微地貌和古火山噴發等巖相古地理環境的同沉積構造。據20世紀80年代提出的遼吉裂谷理論[9]，控制遼河群形成的遼吉古裂谷開始形成于元古代之初。遼寧境內，該地質單元發育東西長300余公里，南北寬大于100km。橫向上分為鞍山-桓仁北緣濱海斜坡區，營口-寬甸軸部淺海裂陷區，岫巖-丹東南緣濱海淺臺區三個構造巖相區。含硼巖系受控于古裂谷中部營口-寬甸軸部淺海裂陷區。

造山期構造指遼東古裂谷經受遼河旋回運動消亡時所形成的綠簾角閃巖相區域變質變形作用，它們對礦體的形態、規模、產狀和埋藏條件都具有明顯的控制作用。含硼巖系分布區的褶皺構造十分復雜。主期變形的褶皺軸向總體呈東西向或北西西向，早期多為緊閉褶皺，晚期形成一系列復式褶曲構造，在背斜核部出露巖性多為遼吉花崗巖，向斜核部基本為上遼河群地層。區內較大的背向斜構造有鷹嘴砬子-楊木桿背斜，南吊-四平街向斜，老黑山-小荒溝背斜，杉松-大西岔向斜，大屁股山背斜，土門嶺穹窿，土城子-永甸背斜等一系列規模較大的背向斜相間分布。褶皺構造的軸部轉折端和轉彎處，往往是硼礦體賦存的有利部位。

由于同造山期斷裂構造以韌性剪切變形為主，受變質作用和后期構造改造已很難識別。它們多以順層剪切滑動構造為主，造成地層的變薄、缺失或重復出現。

遼河旋回運動以后的多期構造運動形成的褶皺和斷裂構造是硼礦成礦的期后構造。它們對礦床的改造作用一般不大，主要表現為一些較大斷裂對礦體的局部錯斷作用。

1.3 巖漿巖控礦特征

區內巖漿活動主要集中在元古代和中生代，局部地區發育有較少量的第四紀玄武巖。

總之，遼吉花崗巖與各種變粒巖、淺粒巖、電氣變粒巖及鎂質大理巖構成了具有獨特性質的含硼建造。另一些造山期重熔花崗巖對硼礦體和地層則具有穿層改造作用[8]，故顯生宙以來的巖漿活動對含硼巖系及硼礦體起到了局部改造和破壞礦體的作用。

1.4 區域地球化學特征

區域1∶20萬水系沉積物測量酸溶硼地球化學數據表明：區內硼元素背景值值很高，為3.90ppm，異常下限為6.0ppm，共有硼異常27處。主要分布在楊木桿-磚廟、牛皮閘、毛甸子、紅石砬子、西江等地，多數異常往往集中分布，構成一定范圍的異常區。從區內成礦地質條件與異常的對應關系可知，下元古界含硼巖系、古元古宙巖漿活動及近EW向或NWW向基底褶皺構造控制著區內硼異常的分布，結合區內成礦地質條件可劃分出5處規模較大的硼異常區，各異常特征及與硼礦床的關系見圖1和表1。

綜上，寬甸地區區域地球化學特征可總結為：①異常與含硼巖系及礦床(點)的空間分布是吻合一致的，說明化探方法找硼的效果明顯；②異常規模與硼礦床規模具有正相關性。凡是較突出的異常內都有小型以上規模的礦床；③五道嶺大型硼礦位于弱異常地帶，是區內唯一無顯著異常的大型硼礦床，這種特殊情況是因該礦床處于半隱伏狀態以及硼鎂鐵礦石在自然狀態下難以分解造成的。

表1 寬甸地區酸溶硼地球化學特征

1.5 區域地球物理特征

從已取得的1∶20萬航磁異常平面等值線圖可見(圖1)，區內的磁性差異較大。含硼巖系和遼吉花崗巖屬較強的磁性體。硼礦床(點)主要分布在比較規整的條帶狀正磁異常的內部及其邊部梯級帶，可見由里爾峪巖組引起的磁異常，是尋找含硼巖系和硼礦的主要物性標志之一。

圖1 寬甸地區1∶20萬航磁異常平面等值線圖

巖石名稱塊數K(×10-6CGSM)Jr(×10-6CGSM)變化范圍幾何平均值變化范圍幾何平均值磁鐵礦14384～1173402570084～378005848片麻狀花崗雜巖860～6510227770～855001450角閃變粒巖150～131040～3803電氣變粒巖210～2330310～8957磁鐵淺粒巖15294～298702540～10620170淺粒巖270～98020～6502大理巖440～26210～1073蛇紋巖160～11030～651硼鎂石礦670～3500～831硼鎂鐵礦22143～879601134088～465307340斜長角閃巖50～1250150～689015金云透閃巖10497～279019230～500204偉晶巖脈70～1491240～1007閃長巖140～2730260～333044石英脈340～102420～1981

注：表內樣品來源以寬甸地區為主，少部分采自遼東其他地區。

1.6 區域內硼礦床類型及成礦系列劃分

1.6.1 硼礦床類型劃分

區內現已探明大型硼礦床三處，中型硼礦床七處，小型礦床、礦點數十處。按其礦石類型可劃分為硼鎂石型、硼鎂鐵礦型和混合型，除五道嶺大型硼礦、毛甸子中小型硼礦以“黑硼”(硼鎂石+磁鐵礦+少量硼鎂鐵礦型礦石)為主外，磚廟大型硼礦、夾皮溝和楊木桿中型硼礦、南吊小型硼礦等都是以“白硼”(硼鎂石+少量磁鐵礦型礦石)為主，其它礦床為“混合礦”(硼鎂石+磁鐵礦型礦石)。三類礦石目前選礦均無問題，但“黑硼”礦石往往品位較低，選礦難度大。

1.6.2 硼礦成礦系列劃分

硼礦屬變質成礦系列組合，即變質火山巖(火山-沉積)熱液富集改造型成礦系列，進一步可劃分出兩個亞系列：硼鐵亞系列、硼鎂亞系列[7，10]。

硼鐵亞系列：區內代表性礦床主要有五道嶺硼礦。蘊礦母巖為蛇紋巖、蛇紋石化橄欖巖及蛇紋石化大理巖。礦物組合為硼鎂石、磁鐵礦、蛇紋石、硼鎂鐵礦、金云母、橄欖石等。礦床類型為磁鐵礦-硼鎂石型(黑礦)。

硼鎂亞系列：區內代表性礦床主要有磚廟溝、楊木桿硼礦等。蘊礦母巖為白云質大理巖、菱鎂礦巖等。礦物組合為硼鎂石、遂安石、白云石、菱鎂礦、蛇紋石、少量水鎂石、磁鐵礦、金云母、方解石等。礦床類型為硼鎂石型、硼鎂石-遂安石型(白礦)。

以往研究資料表明[7]，成礦亞系列是成礦環境的反映，硼鐵亞系列分布于淺海凹陷區軸部，而硼鎂亞系列則分布于淺海凹陷區的邊緣。

2 找礦標志

2.1 地貌標志

“遼吉花崗巖”抗風化性較強，在地貌上常呈正地形；而蘊礦蛇紋石化大理巖及蛇紋巖上部的里爾峪巖組二段淺粒巖，其抗風化性也強于里爾峪一段的變粒巖及蛇紋石化大理巖及硼礦體。所以蘊礦層通常出現在正地形中的負地形或凹地。

2.2 巖性地層標志

早元古宙遼河群中的含硼巖系是尋找硼礦的地層標志，具成礦專屬性。含硼巖系中的白云質大理巖、蛇紋石化大理巖及蛇紋巖是尋找硼礦的巖性標志。

2.3 構造標志

目前已知的硼礦床(點)均賦存在近SW向或NWW向的向形構造之中。它們位于“遼吉花崗巖”的一側或兩側。向形構造及鉤狀褶皺則是硼礦就位的有利場所，故可做為尋找硼礦的構造標志。

2.4 地球化學找礦標志

首先，富鎂碳酸鹽巖的Ca/Mg比值可作為指示標志，通過總結，可得出已知硼礦體的CaO/MgO比值為0.35～0.01[5]。同時，對硼礦成礦區位具有重要指示意義的菱鎂白云大理巖和蛇紋石化大理巖(往往作為圍巖)也具有較低的CaO/MgO比值，見表3[5]。結合區域地球化學特征可以發現，目前已知的硼礦床(點)附近均有大小不等，強度不一的酸溶硼異常。這些異常反映了已知硼礦的區位特征，同時也可指示尚未發現硼礦地區的成礦可能。但區域地球化學異常區內的峰度值不應成為判斷找礦前景的標準，原因有二：①半隱伏狀態下的礦體所引起的異常往往峰度值較低，但面積較大；②受實驗手段的限制，針對硼鎂鐵等難以分解的礦石類型，其化驗結果往往存在一定誤差。故在評價地球化學異常規模時，應綜合考慮各要素，同時，適時的調高除峰度值以外地球化學要素的權重，以期取得良好的異常評定結果，并使得地球化學異常特征成為重要和有效的找礦標志。

表3 寬甸地區硼礦及富鎂碳酸巖鈣鎂值對比

2.5 地球物理找礦標志

通過野外觀察和薄片鏡下鑒定可知：蘊礦蛇紋巖及蛇紋石化大理巖和硼礦中均含有一定量的磁鐵礦和硼鎂鐵礦，后兩者往往引起一定的區域磁異常。因此，磁法找硼鎂鐵型及相伴生的硼鎂石型硼礦，效果較好。所以在古遠古宙碳酸鹽地層廣泛發育的地區，磁異常可作為尋找硼礦的間接標志。

3 結 論

1)遼寧寬甸地區硼礦床，受層狀含硼巖系控制作用明顯，礦體主要賦存于遼河群里爾峪巖組一段中，成礦期巖漿活動和熱液蝕變作用為其提供了有利的成礦條件，同造山期的褶皺構造為其賦存或再就位提供了空間位置，成礦期后的構造活動則對礦體起到改造和破壞作用。

2)寬甸地區硼礦化與地球物理磁異常、地球化學酸溶硼異常分布關系密切，通過對比發現后兩者為重要的硼礦找礦標志，其中化探測量對非硼鎂鐵類礦化指示作用較強，而物探磁法測量則對硼鎂鐵類礦化具有較明顯的指示作用。

3)找礦建議：一是就礦找礦，加強開展針對已知礦床深部和外圍的找礦工作，擴大礦化集中區的資源遠景；二是加強弱異常區和無異常區的找礦工作，尋找隱伏礦體。

致謝：本文在成文過程中，得到了教授級高級工程師李爾峰先生和遼寧省地質礦產調查院王長峰總工程師的熱心指導，同時匿名審稿專家也為本文提出了建設性的意見，在此一并表示感謝！

[1] 陳毓川，薛春紀，王登紅，等.華北陸塊北緣區域礦床成礦譜系探討[J].高校地質學報，2003，9(4)：520-535.

[2] Peng QM and Palmer MR.The Palaeoproterozoic boron deposits in eastern Liaoning，China：A metamorphosed evaporate[J].Precambrian Research，1995，72：185-197.

[3] 陳榮度，李顯東，張福生.對遼東古元古代地質若干問題的討論[J].中國地質，2003，30(2)：207-213.

[4] 賀高品，葉慧文.遼東-吉南地區早元古代兩種類型變質作用及其構造意義[J].巖石學報，1998，14(2)：152-162.

[5] 遼寧省地質礦產局.遼寧省區域地質志[M].北京：地質出版社，1989：33-53.

[6] 趙光惠，等.遼寧省區域礦產總結[R].遼寧省地質礦產勘查局，2006.

[7] 李爾峰，劉學文，謝忠.遼寧寬甸地區硼礦評價成果報告[R].遼寧省地質礦產調查院，2004.

[8] 張景山.遼東硼鎂石型硼礦床地質特征及成礦作用[J].遼寧地質，1994(4)：289-324.

[9] 張秋生，等.遼東半島早期地殼與礦床[M].北京：地質出版社，1998：332-358.

[10] 楊占興.遼寧省成礦系列與成礦區帶研究[D].北京：中國地質大學(北京)，2006.

The regional metallogenic characteristics and prospecting criteria of boron deposit in Kuandian area of Liaoning Province

XIE Zhong，ZANG Hai-tao，CHU Xiao-qiang，LIU Guo-hao，LIU Xue-wen，ZHI Yu-qiang

( Liaoning Survey Academy of Geology and Mineral Resources，Shenyang 110031，China)

Boron deposit in Kuandian area of Liaoning province has rich resources.The boron deposits occur in Liaohe group Lieryu formation，which lithology is mainly composed of phlogopite serpentinite and serpentine marble showing the obvious metallogenetic specialization.And boron deposits have a close space relationship with Liaoji granite.Not only that，the destruction and reconstruction of late fold and fault structure cannot be ignored.The background and threshold of boron are 3.9ppm and 6.0ppm basing on some geochemical prospecting data in scale 1：200000.The peak values are between 14.5ppm and 450ppm of different anomalies.In addition，Kuandian boron deposits are distributed in some strapped positive magnetic anomalies or occurring within the gradient grade zone of some magnetic anomalies.Accordingly，basing on the position of the favourite ore-forming country rocks and connecting all obtained information with the boron prospecting model，geochemical and geophysical anomaly should be regarded as important criteria for ore prospecting.

Kuandian area；boron ore；Liaohe Group；prospecting criteria

2015-01-21

中國地質調查局地質礦產調查工作項目資助(編號：1212011120743)

謝忠(1968-)，男，高級工程師，現從事區域礦產遠景調查及礦產資源勘查工作。E-mail:xz-1861@163.com。

P619.21

A

1004-4051(2015)08-0079-05