辽宁宽甸栾家沟硼矿床地质地球化学特征

赵恩海 刘梦璐

摘要：栾家沟硼矿为一特大型硼镁石型和硼镁石遂安石混合型硼矿。硼矿石中的MgO含量远远高于大理岩。矿石中富含Cs、Nd、Ta、Sn、Cd等微量元素及F等挥发分，稀土总量从2.46×10-6～198.16×10-6，具Eu负异常。栾家沟硼矿为变质的基础上经含矿热液交代作用而富集，为沉积变质再造型。

关键词：硼矿；地质地球化学特征；辽宁宽甸栾家沟

我国可以利用的硼酸盐型硼矿资源集中于辽东地区。满足了我国硼矿内需的90%以上[1]。辽东地区已发现硼矿床全部位于辽吉裂谷的轴部，自西向东断续分布，并集中出现于营口、凤城、宽甸三个地区，它们代表着古裂谷海槽中3个较大型的成矿盆地[3]。栾家沟硼床作为宽甸硼矿床集中区的典型代表，出露岩层主要为辽河群底部层状岩系里尔峪岩组含硼岩系与高家峪岩组岩系，总体走向近东西，受北北东向断层切割，地层有较大错动。

1 矿床基本特征

栾家沟硼矿为一特大型硼镁石型和硼镁石遂安石混合型硼矿，最高品位（B2O3）为40.29%，平均品位为17.87%。

矿体赋存在砖庙矿倒转背斜的北翼-正常翼，其产状严格受含矿大理岩所控制。矿床呈东西带状分布，由两层近于平行的似层状含矿蛇纹石化白云质大理岩所组成，其内分布有大小不等的十个矿体。上部含矿大理岩长900米，下部含矿大理岩长450米，上下大理岩平均厚度均为16米左右，之间距离约30米[2]。

矿体均呈不规则的透镜状和扁豆状，沿走向、倾向多有分支复合现象，矿体厚度变化不稳定，少部分矿体局部被断层切割。

两层大理岩的岩石组合和岩性特征基本相同，但上部大理岩含矿性好，占所获储量的绝大部分，上段为主要含矿层。

矿体分布规律：矿体赋存在蛇纹石化白云质大理岩中，呈吻合产出，断续延展，平行排列或不规则的斜列式展布。矿体多分布在大理岩膨大部位，并随其同步膨缩和等距（150米左右）尖灭再现。

2 矿石物质组成

主要矿石矿物有纤维硼镁石、遂安石，其次有极少量的柱状硼镁石、板状硼镁石和硼镁铁矿。脉石矿物主要为白云石、蛇纹石，次为镁橄榄石、金云母、透辉石、粒硅镁石、斜硅镁石、水镁石和透闪石等。

纤维状硼镁石，为白色、灰白色，油脂光泽或绢丝光泽，单体呈纤维状。

遂安石，鸭蛋绿色或无色透明，玻璃光泽，晶体呈板状、针状、楔状，尖刀状等，结晶，晶形发育完善。

蛇纹石，颜色呈深绿色、黄绿色及褐棕色，晶体呈纤维状、叶片状，多见粒状呈粒硅镁石假象。

白云石，白色、他形粒状或板状，有时可见清楚的菱形解理。

3 矿石结构构造特点

矿石结构主要有交代结构、纤维变晶结构，次为纤维鳞片结构及斑杂状结构四种类型。

矿石构造分为条带（条纹、条痕）状、团块状、三角形格架状、反角砾状，次为花斑状、脉状～网脉状六种构造类型，其中以条带（条纹、条痕）状和团块状构造为主。

矿石的结构构造指示了其形成的机制。具有变余沉积形成机制的粒状变晶结构、板柱状变晶结构、三角格架状构造、条纹、条带状构造、反角砾状构造；变质变形形成机制的纤维变晶结构、纤维鳞片结构、条带状构造；交代与充填机制的交代残余结构、交代假象结构、脉状～网脉状构造。这种形成机制指示了矿体沉积特征。

4 矿床地球化学

4.1 主要元素地球化学特征

矿石中有益组分为B2O3，其中硼镁矿石型矿石，B2O3平均含量为23.5%，遂安石硼镁石混合型B2O3含量为31.91%。其他组分主要有：MgO、TFe、SiO2、、CaO等。

组合分析样品的化学组分为B2O3、MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、Al2O3和CaO。其中SiO2和MgO含量较高，而Al2O3则较低，其。

从分析结果看，矿石总的化学成分特点是富硼、富镁及硅。随着B2O3含量的增加，SiO2含量线性负增长，Al2O3含量也趋于下降，CaO含量则先增长，随B2O3含量升高而迅速降低；MgO含量也随之升高，这些表明卤水中高浓度镁离子的存在对于形成硼矿并富集有着重要意义，高浓度镁离子是硼的沉淀剂。

4.2 微量及稀土元素

硼镁石矿石品位B2O3 9.02—32.23%，其中SiO2含量最高20%，一般小于10%，表明有较强的蛇纹石化，含钙较低，岩石化学特征表明受含矿原岩影响较小。因此稀土元素特征可以指示矿化过程中元素的演化特点。

硼镁矿矿石稀土总量变化比较大，一般为2.46×10-6到198.16×10-6，平均31.46×10-6。轻重稀土分馏明显，LREE/HREE 3.63，La/Yb 7.29，δEu明显小于1，个别大于1，δCe在1左右。

蛇纹石化大理岩的稀土元素含量及特征值差別比较大，含量从7.98×10-6到138.54×10-6，轻重稀土略有分异，但是不太明显，这一点与蛇纹石化橄榄岩类似。

硼镁石矿石与大理岩及蛇纹石化大理岩比较，稀土地球化学特征具有相似处，也有不同，稀土总量及轻重稀土分异程度均界于两者之间，但是硼镁石矿石的La/Lu值明显大于大理岩和蛇纹石化大理岩，表明其轻重稀土分异更为明显。

硼镁石矿石的稀土配分曲线图形界于大理岩和蛇纹石化大理岩之间，表明硼镁石矿石即有含矿大理岩的继承性，也有蛇纹石化的改造作用。

大理岩的蛇纹石化蚀变有外来硅质的热液组分带入，与此同时应该同时带入了稀土成分，因此其稀土成分具有后期改造的特征。

4.3 硼同位素特征

硼同位素一般具有特征为高δ11B（‰）值的硼矿物均认为为海源硼矿物，负δ11B（‰）值硼矿物认为为陆源硼矿物。根据硼同位特征可知，栾家沟硼矿床的电气石及硼镁矿物呈共生产出，它们是同源矿物，其硼同位素组成δ11B（‰）值表示出来的差异经分析认为是后生地质作用造成的。

所测试硼矿物可以分为三种，即含结晶水和不含结晶水的硼镁矿物、硼镁铁矿与电气石类矿物，硼同位素具有如下基本特征：

1）电气石δ11B（‰）值较低或呈负值，而其它硼矿物均具有较高的正δ11B（‰）值。

2）含结晶水的硼镁石δ11B（‰）值高于或与不含结晶水的遂安石的δ11B（‰）值相近，说明硼酸盐矿物水化变质过程中对硼同位素有一定影响。

3）硼镁铁矿的δ11B（‰）值变化较大，说明硼镁铁矿形成过程中含硼热液成分不稳定。

原生硼矿形成后遭受了角闪岩相变质作用和变形作用的改造，变质作用表现为矿石、矿物中变质组构的出现和矿物组合相变的产生，如硅质镁碳酸盐形成镁橄榄石岩以及沉积的含水镁硼酸盐脱水后以重结晶向板状硼镁石（遂安石）转变等。在变质作用后期，因热液作用，板状硼镁石、遂安石、镁橄榄石等发生蚀变成纤维硼镁石、蛇纹石等。

5结论

栾家沟硼矿为受变质的与火山活动有关的热水沉积矿床[1]。同时存在的蒸发气候条件，促使富硼热卤水浓缩，提高了硼沉淀的效率。在进行区域运用同生沉积成矿理论并对研究构造特征对找矿具有重要意义。

参考文献：

[1] 蒋文涛、刘德寿、李纯洲等.辽宁省宽甸县砖庙硼矿区栾家沟矿段勘探地质报告.化工部辽宁地质勘探大队。内部资料，1988.

[2] 王文武、黄兆洪、杨晓明等.中国东地区硼矿地质特征及硼矿资源市场现状分析.辽宁省化工地质勘查院.内部资料.2003.

[3] 刘敬党、肖云阁、王文武等.辽东硼矿区域成矿模型.北京：地质出版社，2007.