火山—沉積型硼礦成礦條件及找礦依據的研究

王叢山　陳文西　張旭　單福龍

摘 要：火山-沉積型硼礦形成于中新世特定火山-構造-環境條件下，具有含硼蒸發巖沉積層與凝灰巖、安山巖等火山巖相結合的典型二元沉積結構，該文從成礦物質來源、板塊構造、火山活動、成礦流體及緯度氣候等8個方面對成礦條件進行了闡述，認為成礦物源為古海相地層沉積物重熔后碰撞噴發的中酸性火山巖，構造背景為活動大陸邊緣深部構造強烈活動區，而蒸發環境為必須條件。總結了野外伴生礦產找礦依據，望為火山-沉積型硼礦理論研究和野外勘查提供參考意見。

關鍵詞：中新世 火山-沉積建造 成礦條件 找礦依據

中圖分類號：P619.210.1 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（a）-0054-02

世界已發現的火山-沉積型硼礦均產于環太平洋和阿爾卑斯-喜馬拉雅構造-火山帶中，成礦時代主要為新近紀中新世[1-3]，硼儲量占90%[4]，具有極大商業價值。該文借鑒前人對火山-沉積型硼礦床的研究成果[1-8]，對成礦條件和找礦依據進行系統總結，為火山-沉積型硼礦的理論研究和野外勘查提供有益參考。

1 火山—沉積型硼礦床二元結構特征

火山-沉積型硼礦床具有典型“二元結構”：下部為富硼凝灰巖、安山巖或酸性巖，是成礦的物質基礎；上部是弱鹽化-強鹽化環境下形成的含硼礦層的蒸發巖沉積；或是凝灰巖、安山巖與湖相沉積巖呈多旋回互層結構[1-2-9]（圖1）。硼酸鹽礦物層通常與石膏、粘土、灰巖、凝灰巖互層沉積。

2 火山-沉積硼礦礦床成礦條件

火山-沉積型硼礦床成礦系統及演化過程可以從成礦要素、成礦作用過程、成礦產物以及成礦后變化等方面進行討論。結合眾多學者的研究成果，總結出火山-沉積硼礦成礦條件如下。

（1）成礦物質來源：硼礦物質來源可分為火山熔巖源和沉積碎屑巖源，分別包括與火山活動有關的熱泉、鹵水、地殼深部流體及碎屑巖沉積層中富硼火山碎屑沉積物、火山塵、火山灰[3-5-8-10]。王培軍等（1996）通過微量元素分配模式證實了火山熔巖及其上覆各種沉積巖源于同一類型巖漿巖，即是同源產物，推測成礦物質最主要來源是古海相地層沉積物重熔后碰撞噴發的中酸性火山巖，硼含量均值為44ug/g，最大可達100ug/g[2-8]。

（2）板塊構造條件：從大地構造層面看，絕大部分火山-沉積硼礦床都處于主動大陸邊緣及板塊碰撞帶中。垂直方向上，位于畢涅奧夫帶下插到大陸板塊150～200km深度的范圍，在水平方向上分布于離深海溝200～600km的海溝與島弧之間或弧后陸緣地帶，與畢涅奧夫帶中產生鈣堿性熔巖分布有關（凝灰巖、安山巖占優勢的地區）[2][3][13]。從區域構造情況看，火山-沉積型硼礦產于造山晚期由于褶皺-斷塊隆起的差異性運動而形成的山間盆地湖相地層[3][7][9][10][12]。深大斷裂作為構造盆地的邊界條件而顯示明顯的控盆控礦作用，對構造盆地空間展布、火山巖分布和構造巖漿活動起到制約作用，從而形成構造圈閉達到物源富集。

（3）緯度氣候條件：火山-沉積型硼酸鹽礦床大都位于中低緯度（30°～40°N）、高原氣候帶中，具備干旱、少雨、強烈蒸發條件，形成弱鹽化-強鹽化的蒸發巖沉積環境[2-3-9-10]。

（4）火山活動條件：大陸主動邊緣及其碰撞帶中的火山活動是控制湖盆地中硼礦沉積的主要因素[3-10]。火山噴發因受構造斷裂帶深度影響而產生物源不同的巖漿，研究認為富硼火山巖的物源應為下地殼及地幔熔融部分，且具雙峰式旋回噴發模式，巖性以中酸性鈣堿性系列為主。

（5）沉積空間與封閉條件：硼酸鹽沉積物的堆積作用是在具有穩定的封閉或半封閉沉積盆地中，閉流或弱徑流淺水條件下進行的，沉積介質環境為弱堿性[3][5][6][10]。

（6）成礦流體系統：指存在于熔巖中具流動性的富硼熱液，所含硼元素及陽離子濃度、PH對硼酸鹽礦物的富集產生綜合影響[11-12]。硼酸鹽成礦流體一般具有貧氯、低硫、高硼、高鈣以及較豐富的鈉、砷、鍶元素的特點[5-7]。

（7）成礦地質體：火山-沉積型硼礦床成礦地質體為閉塞海相-河湖相盆地中噴發的富硼火山巖及火山碎屑巖，空間上位于火山噴發影響范圍內。

（8）沉積模式：硼酸鹽最有利的沉積盆地為具有穩定構造環境、強烈蒸發條件的干鹽湖盆地。含硼火山熱液沿斷層系統噴出地表，火山碎屑巖及火山灰在閉塞湖相盆地沉積。蒸發作用下盆地中水體變淺、礦化度增大，在沉積-水體交界面以下沉積物尚未固結階段，其孔隙溶液中硼含量達到富集狀態時，硼酸鹽礦物便可結晶析出，隨著沉積物經歷壓實作用，硼酸鹽礦物逐漸聚集（圖2）[5][6][7][9][11][13]。

3 伴生礦物找礦依據

不同硼酸鹽礦床具有不同的伴生礦物，如C.Helvaci（1994）所述凱斯特萊克硼酸鹽礦床（土耳其）伴生沉積礦產有方解石、沸石、蒙脫石、伊利石和綠泥石；而蘇丹澤里硼礦床伴生礦產除以上外還有石膏。另外天青石、雞冠石和原生硫也是硼酸鹽礦床中常見的伴生礦物，且沉積特征顯示雞冠石（雄黃）與硼酸鹽為同期沉積的原生礦物[5][13]。

綜上所述，典型的常見硼礦床伴生礦物有沸石、蒙脫石、伊利石、天青石、綠泥石以及原生硫等，在野外硼礦床勘查中可充分利用伴生礦物找到新突破。

4 結語與認識

（1）火山-沉積型硼礦床主要產于新近紀中新世，所具有的火山-沉積建造特點非常特殊，成礦條件需要具備構造-火山-沉積-環境等條件，具體成礦條件是礦物質來源、板塊構造條件、緯度氣候、火山活動等8個方面綜合作用的結果。

（2）調查研究發現，火山-沉積型硼礦與伴生礦物具有緊密聯系，在沸石、蒙脫石、伊利石、綠泥石、天青石及雄黃、雌黃大量顯現的露頭區，進行進一步勘查極有可能找到新突破。

參考文獻

[1] A.A.奧佐爾.沉積和火山沉積硼礦[M].北京：地質出版社，1987.

[2] 王培君.硼礦床含硼地層的二元結構模式[J].化工礦產地質，1996，18（3）：201—206

[3] 趙曉，王慶龍.浙閩地區火山-沉積型硼礦成礦條件初探[J].化工礦產地質，1998，20（4）：271—278.

[4] 王政勛.我國硼資源開采利用概況[J].化工礦山技術，1986（6）：54-55.

[5] C.Helvaci.Occurrence of rare borate minerals：veatchite-A，tunellite，teruggite and cahnite in the Emet Borate Deposits，Turkey[J].MineraliumDeposita，1984.

[6] C.Helvaci.Mineral assemblages and formation of the Kestelek and Sultancayir borate deposits[J].1994：245—264.

[7] R.N.Alonso，C.Helvacl.A new Tertiary borax deposit in the Andes[J].1988：299—305.

[8] B.V.Roulston，D.C.E.Waugh.A borate Mineral assemblage from the penobsquis and salt springs evaporite deposits of southern New Brunswick[J].1981：19.

[9] G.V.Javier，L.Rosell.Mineralogy，diagenesis and hydrochemical evolution in a probertite–glauberite–halite saline lake（Miocene，EmetBasin，Turkey）[J].Chemical geology，2011：352—364.

[10] 曹開春，賀孟清.土耳其火山沉積硼礦成礦條件綜述[J].化工礦產地質，1999，21（2）：95—111.

[11] R.B.U.Ozbas.Activity diagrams of borates：implications on common deposits[J].Carbonates Evaporites，2012，27（1）：71—85.

[12] M.Keskin編，王義強譯.土耳其安納托里亞地區Erzurum-Kars高原上與碰撞有關的火山作用地球化學特征[J].1993（1）：91.

[13] C.Helvacl.Mineralogy and sedimentology of theMiocene Gcenoluk borate deposit，Kirka district，eastern Anatolia，Turkey[J].Sedimentary Geology.2013，290，85-96.