火山—沉积型硼矿成矿条件及找矿依据的研究

王丛山　陈文西　张旭　单福龙

摘 要：火山-沉积型硼矿形成于中新世特定火山-构造-环境条件下，具有含硼蒸发岩沉积层与凝灰岩、安山岩等火山岩相结合的典型二元沉积结构，该文从成矿物质来源、板块构造、火山活动、成矿流体及纬度气候等8个方面对成矿条件进行了阐述，认为成矿物源为古海相地层沉积物重熔后碰撞喷发的中酸性火山岩，构造背景为活动大陆边缘深部构造强烈活动区，而蒸发环境为必须条件。总结了野外伴生矿产找矿依据，望为火山-沉积型硼矿理论研究和野外勘查提供参考意见。

关键词：中新世 火山-沉积建造 成矿条件 找矿依据

中图分类号：P619.210.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（a）-0054-02

世界已发现的火山-沉积型硼矿均产于环太平洋和阿尔卑斯-喜马拉雅构造-火山带中，成矿时代主要为新近纪中新世[1-3]，硼储量占90%[4]，具有极大商业价值。该文借鉴前人对火山-沉积型硼矿床的研究成果[1-8]，对成矿条件和找矿依据进行系统总结，为火山-沉积型硼矿的理论研究和野外勘查提供有益参考。

1 火山—沉积型硼矿床二元结构特征

火山-沉积型硼矿床具有典型“二元结构”：下部为富硼凝灰岩、安山岩或酸性岩，是成矿的物质基础；上部是弱盐化-强盐化环境下形成的含硼矿层的蒸发岩沉积；或是凝灰岩、安山岩与湖相沉积岩呈多旋回互层结构[1-2-9]（图1）。硼酸盐矿物层通常与石膏、粘土、灰岩、凝灰岩互层沉积。

2 火山-沉积硼矿矿床成矿条件

火山-沉积型硼矿床成矿系统及演化过程可以从成矿要素、成矿作用过程、成矿产物以及成矿后变化等方面进行讨论。结合众多学者的研究成果，总结出火山-沉积硼矿成矿条件如下。

（1）成矿物质来源：硼矿物质来源可分为火山熔岩源和沉积碎屑岩源，分别包括与火山活动有关的热泉、卤水、地壳深部流体及碎屑岩沉积层中富硼火山碎屑沉积物、火山尘、火山灰[3-5-8-10]。王培军等（1996）通过微量元素分配模式证实了火山熔岩及其上覆各种沉积岩源于同一类型岩浆岩，即是同源产物，推测成矿物质最主要来源是古海相地层沉积物重熔后碰撞喷发的中酸性火山岩，硼含量均值为44ug/g，最大可达100ug/g[2-8]。

（2）板块构造条件：从大地构造层面看，绝大部分火山-沉积硼矿床都处于主动大陆边缘及板块碰撞带中。垂直方向上，位于毕涅奥夫带下插到大陆板块150～200km深度的范围，在水平方向上分布于离深海沟200～600km的海沟与岛弧之间或弧后陆缘地带，与毕涅奥夫带中产生钙碱性熔岩分布有关（凝灰岩、安山岩占优势的地区）[2][3][13]。从区域构造情况看，火山-沉积型硼矿产于造山晚期由于褶皱-断块隆起的差异性运动而形成的山间盆地湖相地层[3][7][9][10][12]。深大断裂作为构造盆地的边界条件而显示明显的控盆控矿作用，对构造盆地空间展布、火山岩分布和构造岩浆活动起到制约作用，从而形成构造圈闭达到物源富集。

（3）纬度气候条件：火山-沉积型硼酸盐矿床大都位于中低纬度（30°～40°N）、高原气候带中，具备干旱、少雨、强烈蒸发条件，形成弱盐化-强盐化的蒸发岩沉积环境[2-3-9-10]。

（4）火山活动条件：大陆主动边缘及其碰撞带中的火山活动是控制湖盆地中硼矿沉积的主要因素[3-10]。火山喷发因受构造断裂带深度影响而产生物源不同的岩浆，研究认为富硼火山岩的物源应为下地壳及地幔熔融部分，且具双峰式旋回喷发模式，岩性以中酸性钙碱性系列为主。

（5）沉积空间与封闭条件：硼酸盐沉积物的堆积作用是在具有稳定的封闭或半封闭沉积盆地中，闭流或弱径流浅水条件下进行的，沉积介质环境为弱碱性[3][5][6][10]。

（6）成矿流体系统：指存在于熔岩中具流动性的富硼热液，所含硼元素及阳离子浓度、PH对硼酸盐矿物的富集产生综合影响[11-12]。硼酸盐成矿流体一般具有贫氯、低硫、高硼、高钙以及较丰富的钠、砷、锶元素的特点[5-7]。

（7）成矿地质体：火山-沉积型硼矿床成矿地质体为闭塞海相-河湖相盆地中喷发的富硼火山岩及火山碎屑岩，空间上位于火山喷发影响范围内。

（8）沉积模式：硼酸盐最有利的沉积盆地为具有稳定构造环境、强烈蒸发条件的干盐湖盆地。含硼火山热液沿断层系统喷出地表，火山碎屑岩及火山灰在闭塞湖相盆地沉积。蒸发作用下盆地中水体变浅、矿化度增大，在沉积-水体交界面以下沉积物尚未固结阶段，其孔隙溶液中硼含量达到富集状态时，硼酸盐矿物便可结晶析出，随着沉积物经历压实作用，硼酸盐矿物逐渐聚集（图2）[5][6][7][9][11][13]。

3 伴生矿物找矿依据

不同硼酸盐矿床具有不同的伴生矿物，如C.Helvaci（1994）所述凯斯特莱克硼酸盐矿床（土耳其）伴生沉积矿产有方解石、沸石、蒙脱石、伊利石和绿泥石；而苏丹泽里硼矿床伴生矿产除以上外还有石膏。另外天青石、鸡冠石和原生硫也是硼酸盐矿床中常见的伴生矿物，且沉积特征显示鸡冠石（雄黄）与硼酸盐为同期沉积的原生矿物[5][13]。

综上所述，典型的常见硼矿床伴生矿物有沸石、蒙脱石、伊利石、天青石、绿泥石以及原生硫等，在野外硼矿床勘查中可充分利用伴生矿物找到新突破。

4 结语与认识

（1）火山-沉积型硼矿床主要产于新近纪中新世，所具有的火山-沉积建造特点非常特殊，成矿条件需要具备构造-火山-沉积-环境等条件，具体成矿条件是矿物质来源、板块构造条件、纬度气候、火山活动等8个方面综合作用的结果。

（2）调查研究发现，火山-沉积型硼矿与伴生矿物具有紧密联系，在沸石、蒙脱石、伊利石、绿泥石、天青石及雄黄、雌黄大量显现的露头区，进行进一步勘查极有可能找到新突破。

参考文献

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