海城南沟菱镁矿床地质特征及成因

梁槟　尚旋

摘要：海城南沟菱镁矿赋存于辽河群大石桥组三段高镁质碳酸盐岩层中，为浅海相化学沉积的富镁质碳酸盐岩建造，经区域变质作用和后期热液叠加形成晶质镁矿，属于沉积变质后期热液叠加改造层控矿床。区域菱镁矿成矿地质条件较好，层位相对稳定，矿体连续性较好，亦有向深部延展的趋势，是一个发展前景看好的矿区。

关键词：菱镁矿床；地质特征；矿床成因；海城南沟

1. 区域地质背景

本区大地构造位于中朝准地台、胶辽台隆营口～宽甸台拱西段中部。岩性主要由古元古代辽河群的变质岩系所组成[1—4]。

1.1 区域地层

区域出露地层有元古界辽河群和新生界第四系。由老至新叙述如下：

（1） 元古界辽河群：自下而上可分为浪子山组、里尔峪组、高家峪组、大石桥组和盖县组[1—4]。岩层总厚度上万米。

（2） 新生界第四系：主要分布在沟谷、河流的两岸及山间洼地，构成河床及沟谷的冲积层和冲积扇裙。岩性为粘土、沙土、砂砾及砾石等。厚4m～20m。

1.2 区域构造

区域构造活动强烈，褶皱构造和各方向的断裂构造均发育，发展演化史漫长而复杂，表现形式多样。

（1） 区内褶皱构造较发育，北东东向褶皱构造为析木一王家堡子一庞家堡子向斜。核部为盖县组，两翼为大石桥组、高家峪组、里尔峪组和浪子山组地层。

（2） 区内断裂构造发育，根据空间展布方向可划分为三组，分别为北东东向、北北东向和北西西向，主要特征如下：

北东东向断裂构造：自西向东横穿区域中部，倾向北北西或南南东，倾角15°～65°，羊角峪至腰岭走向逆断层；北北东向断裂构造，主要分布在中部的羊角峪至楼房一带；北西西向断裂构造：主要分布在西部的王家堡—范勒马峪一带。

1.3 区域混合岩和岩浆岩

混合岩：区内混合岩多分布于北部，岩性主要为片麻状混合花岗岩、黑云混合花岗岩、条带状注入混合片麻岩和角砾状混合岩及伟晶岩脉和长英岩脉。

岩浆岩：区内岩脉种类繁多，主要为变质辉长岩、变质辉绿岩、安山岩、闪长岩、闪长纷岩、辉绿岩、辉绿辉长岩、煌斑岩、闪斜煌斑岩。此外有流纹岩、少量橄榄玄武岩。岩脉时代从前震旦纪到中生代均有。

2. 矿床地质特征

2.1 矿体地质特征

经地质填图及工程验证，矿区内共发现十条菱镁矿体。

Mg1—1菱镁矿体位于勘查区西部，地表矿体，出露最大厚度24m，最小厚度3m，平均厚度14.17m，其厚度变化系数54.39。走向长约600m，控制延深180m。矿体走向大致为44°～48°，倾向NW，倾角55°～65°。真厚度在2.82～17.12m之间，平均约9.45m。平均品位MgO 45.73%，CaO 0.70%，SiO22.59%。

Mg1—2菱镁矿体位于勘查区西部，属隐伏矿体，与Mg1—1 平行，矿体走向与Mg1—1相同，倾向NW，倾角55°。真厚度为2.04m。平均品位MgO 46.04%，CaO 0.53%，SiO2 2.63%。

Mg2—1菱镁矿体位于勘查区西部，地表矿体，出露平均厚度4m，走向长约50m。矿体走向大致为48°E，倾向NW，倾角55°。真厚度为3.60m。平均品位MgO 45.10%，CaO 0.85%，SiO2 2.86%。

Mg2—2菱镁矿体位于勘查区西部，地表矿体，出露最大厚度16m，最小厚度8m，平均厚度12m，其厚度变化系数为33.33。走向长约240m，倾向延深25m～35m。矿体走向为48°～73°，倾向NW，倾角43°～45°。真厚度在8.35～14.27m之间，平均约11.31m。平均品位MgO 45.08%，CaO 0.77%，SiO2 1.51%。

Mg2—3菱镁矿体位于勘查区西部，属于隐伏矿体，矿体走向大致为30°，倾向NW，倾角60°。真厚度为3.87m。平均品位MgO 45.78%，CaO 0.61%，SiO2 3.21%。

Mg3菱镁矿体位于勘查区中上部，地表矿体，出露最大厚度24m，最小厚度9m，平均厚度16.6m，其厚度变化系数为32.33。走向长约400m，倾向延深50m。矿体走向大致为95°～105°，倾向NE，倾角47°～50°。真厚度在5.80～11.64m之间，平均约8.45m。平均品位MgO 46.20%，CaO 0.45%，SiO2 1.53%。

Mg4—1菱镁矿体位于勘查区中部，地表矿体，出露最大厚度12m，最小厚度6m，平均厚度10m，其厚度变化系数为88.28。走向长约400m，倾向延深75m。矿体走向为80°～85°，倾向NW，倾角35°左右。真厚度5.12m，平均品位MgO 45.92%，CaO 0.60%，SiO2 1.68%。

Mg4—2菱镁矿体位于勘查区中部，地表矿体，出露最大厚度20m，最小厚度4m，平均厚度12m，其厚度变化系数为56.11。走向长约410m，倾向延深75m。矿体走向80°～85°，倾向NW，倾角40°左右。真厚度13.80m，平均品位MgO 45.54%，CaO 0.56%，SiO2 1.37%。

Mg4—3菱镁矿体位于勘查区中部，地表礦体，出露最大厚度32m，最小厚度4m，平均厚度17.2m，其厚度变化系数为75.74。走向长约450m，倾向延深75m。矿体走向80°～85°，倾向NW，倾角40°左右。真厚度16.62m，平均品位MgO 44.82%，CaO 0.71%，SiO2 2.14%。

Mg4—4菱镁矿体位于勘查区中部，地表矿体，出露最大厚度6m，最小厚度4m，平均厚度5m，其厚度变化系数为23.09。走向长约400m，倾向延深75m。矿体走向80°～85°，倾向NW，倾角40°左右。真厚度6.52m，平均品位MgO 45.69%，CaO 0.60%，SiO2 2.07%。

2.2 矿石特征

矿石组构

矿石中菱镁矿均为晶质菱镁矿，中—粗粒变晶结构，半自形—它形粒状，粒度0.2mm～6mm不等。颗粒间紧密状镶嵌，菱面体解理完全，性脆，主要以致密块状为主。

（2）矿石成分

①矿物成分：以菱镁矿为主，含量在95%～98%以上，其余为透闪石、白云石、滑石、石英、黄铁矿、褐铁矿、绿泥石和方解石等。

②化学成分：主要组分为MgO、有害组分为CaO、SiO2。

2.3 矿体围岩及夹石情况

矿体赋存于菱镁大理岩中，菱镁矿与菱镁大理岩没有明显界线，主要根据样品中有益及有害组分圈定其界线。菱镁大理岩上下盘围岩均为白云大理岩，它们之间的接触关系为整合接触。菱镁矿中夹石主要为菱镁石大理岩（CaO或SiO2杂质含量超标）。

3. 矿床成因

南沟菱镁矿的形成经历了较为漫长地质历史时期，是多个阶段、不同期次、多种成因的复杂的地质作用过程，总结本区菱镁矿的成矿机制，将矿床成因归纳为以下几点：

（1） 菱镁矿产于早元古代辽河群大石桥组三段富镁质碳酸盐岩层中，大石桥组位于古纬度较低的干旱亚热带环境，封闭的浅海、泻湖相为菱镁矿的赋存提供了丰富的镁质、钙质和二氧化碳等物质来源及良好的沉积环境。

（2） 矿体主要呈层状，似层状产出，少数为透镜状。矿体产状与围岩一致，表现出原生沉积和物质成分呈渐变的过渡关系，围岩中见到藻类和叠成石化石，反映了原始沉积的特点。

（3） 菱镁矿是沉积作用形成的矿床，后期又有区域变质作用和热液交代作用的叠加和改造。矿石结构构造表现为熔蚀结构，角砾状构造、交代残余构造等。

（4） 有区域变质重结晶作用，又有热液交代作用形成各类围岩蚀变，菱镁矿化、滑石化、绿泥石化、白云石化、硅化、方柱石化、蛇纹石化、透闪石化等。

综上所述辽河群大石桥组三段在浅海盆地中，古地理古气候条件下有大量的富镁质碳酸盐岩沉积经区域变质作用形成菱镁大理岩，再经后期构造和岩浆活动，形成大量热源使镁更加富集，重结晶形成菱镁矿。

4. 结论

本文重点对南沟菱镁矿的地质特征和矿床成因进行分析，总结成矿规律，为进一步勘探实践及深部、外围找矿提供有价值的参考。由于本矿区综合研究程度和总体控制程度较低，对矿床形成的条件、成矿作用机理和分布规律的认识不够深入，建议在成矿有利地段开展详查工作。

参考文献：

[1] 辽宁省区域地质志[M].北京：地质出版社，1989.

[2] 张秋生.辽东半岛早期地壳与矿床[M].北京：地质出版社，1988.

[3] 冯本智，朱国林，董清水等. 辽东海城—大石桥超大型菱鎂矿矿床的地质特征及成因[J].长春地质学院学报，1995，25（2）：121—124

[4] 潘贵馨.辽宁海城菱镁矿床成因探讨[J].科技传播，2015，20（7）：77—78.

[5] 辽宁省冶金地质勘查局四○四队. 辽宁省海城市南沟菱镁矿普查报告.2015.