辽东小西沟水镁石矿床地质特征及矿床成因

程 林，柳忠杰，常丽丽，田彦凯

（中国建筑材料工业地质勘查中心辽宁总队，辽宁 沈阳 110004）

水镁石是20世纪80年代勘查开发的新矿种，我国具有工业利用价值的水镁石矿床主要集中于辽宁东部地区，矿石矿物含量较高，一般为70%～95%，个别达98%以上。水镁石广泛应用于橡胶、塑料、造纸等行业中，还可作为生产金属镁的原料、高温耐火材料等。因此加强对水镁石矿床地质研究很有必要，不但具有理论意义，而且对辽宁地区水镁石找矿工作具有指导意义。

1 矿区地质

辽宁东部小西沟水镁石矿床地处中朝准地台(Ⅰ)胶辽台隆(Ⅱ)营口—宽甸台拱(Ⅲ)凤城凸起(Ⅳ)的中部。

矿区内地层以古元古界辽河群大石桥组一段(Ptlhd1)为主， 主要岩性为：菱镁矿大理岩、白云石大理岩、黑云母变粒岩。地层走向北西—南东，倾向北东，倾角40～60°。总体产状为一单斜构造。

与成矿关系密切的燕山期花岗岩体侵入于辽河群大石桥组地层中。分布于矿区北部。矿区内岩体长轴近东西，长170m， 最大宽度60m，Ⅰ线向西变宽，向东变窄至尖灭(图1)。

2 矿床特征

2.1 矿体特征

图1 小西沟水镁石矿地质简图

水镁石矿体呈不规则透镜体状分布于辽河群大石桥组一段(Ptlhd1)白云石及菱镁矿大理岩中。共划分6个矿体，其中Ⅰ矿体位于地表Ⅰ-Ⅱ线之间，呈近东西向展布，地表出露长为90m，宽度16～48m，平均40m，最大延深83m。其他矿体分布于矿区深部，呈小透镜体状，规模较小(图2)。

图2 小西沟水镁石矿勘探线剖面图

2.2 矿石质量特征

2.2.1 矿石类型及矿物成分

水镁石矿石分为青白色、黄白色及黑色三种，以青白色为主，质量好，黄白色及黑色主要分布在节理裂隙两侧。

按构造划分为两种矿石类型：①致密块状水镁石，青白色为主，黄白色次之，半透明，油脂光泽，有玉感，粒状变晶结构，块状构造；矿物成分以水镁石为主，含量占90%以上，含少量蛇纹石、白云石及铁质残留体；矿石矿化不均，在水镁石中含有白云石大理岩残留体，呈团块状不均匀分布。②鳞片状水镁石，青白色，白色透明，玻璃光泽，鳞片变晶结构，片状构造；矿物成分以水镁石为主，含量占95%以上，杂质少，质量纯，主要分布在接触带及节理边缘，矿区内仅有少量出现。

两种类型水镁石有益矿物成分均为水镁石，含量高，其他成分为有害组分，含量较少。

2.2.2 矿石化学成分

Ⅰ矿区矿体主要化学成分见表1。根据矿体全部样品化学分析结果来看，主要化学成分为MgO，MgO均＞55%，最高达65.71%。整个矿体的化学成分变化较大，MgO变化系数43.16%，个别样品SiO2＞10%，说明矿体蛇纹石化较强。

表1 Ⅰ矿区矿体化学成分 (单位：%)

2.3 矿体围岩与夹石特征

矿体的顶、底板围岩为白云石大理岩、菱镁矿大理岩。大部分为蛇纹石、水镁石交代，其特征见表2。

表2 围岩基本特征

矿体内夹石较多，主要分布于Ⅱ线深部矿体中，岩性为蛇纹石化水镁石化白云石大理岩，形态为透镜体状。岩石为灰白—黄褐色，主要矿物成分为白云石、水镁石，少量蛇纹石，细粒变晶结构，块状构造。

3 矿床成因及找矿标志

3.1 成矿地质条件

(1) 矿床主要产于古元古界辽河群一套富镁质碳酸盐岩地层中，具有一定层位。

(2) 水镁石矿体均与燕山期花岗岩密切相关，产于菱镁矿大理岩与花岗岩的接触带。

(3) 矿体围岩均有不同程度的蛇纹石化、滑石化。(4) 矿物具有交代特点。

3.2 矿床成因探讨

根据水镁石矿床矿物共生组合及围岩特点，该矿床应属菱镁岩型。根据矿床特征，当成矿热液交代菱镁岩时，成矿作用可概括为以下方式：

通过对矿区水镁石单矿物的氢氧同位素分析表明，水镁石的δ18O为-0.46%～-1.28%，δD为-10%～-11.5%，与矿区燕山期大气降水热液矿床的氢氧同位素组成一致，这表明形成水镁石的水是大气降水，而与岩浆热液无关。对水镁石、菱镁矿大理岩和花岗岩等进行了大量的稀土元素和微量元素分析，结果表明水镁石的稀土元素和微量元素组成与菱镁矿大理岩十分接近，而与花岗岩差别显著，显然水镁石的成矿原岩为菱镁矿大理岩，而花岗岩在水镁石成矿过程中仅提供了热能而没有物质带入。

综上所述，该水镁石矿床成因类型为与燕山期中酸性岩浆活动有关的中低温接触变质型矿床。

3.3 找矿标志

(1) 成矿母岩标志：辽河群大石桥组一段(Ptlhd1)的富镁碳酸盐岩类变质岩层。

(2) 岩浆岩标志：与富镁质碳酸盐岩类接触的岩浆岩体附近。

(3) 风化层标志：水镁石矿体表面因风化普遍存在一层不完整的、厚度小的风化壳，一般称水镁石淋滤层，可作为直接找矿标志。

(4) 与水镁石伴生的矿产：蛇纹石、滑石、菱镁矿等。