辽东含硼岩系高镁岩石特征

◎何俐

一、超镁橄榄岩

在以往的研究中把超镁橄榄岩仅作为一般的区域变质岩研究，而没有主要到它的意义，因此研究较少。我们这次研究中把超镁橄榄岩作为重点进行研究，作了各种分析。前寒武纪地壳薄弱，岩浆活动强烈，地幔岩浆喷出地表形成超基性火山岩，即科马提岩，但是我国地壳构造变形变质强烈，无法辨别原岩面貌。

本次研究中我们注意到下元古界含硼岩系中超镁橄榄岩分布广泛，在大石桥后仙峪硼矿区是硼矿的主要含矿岩石，在宽甸地区、凤城地区含矿白云岩、蛇纹岩中都见到有变余镁橄榄岩残留体。因此超镁橄榄岩成因的研究对于判别镁硼酸盐矿床成因及辽东裂谷演化都有重要意义。超镁橄榄岩的主要矿物成分为镁橄榄石（Mg2SiO4）与硅镁石（nMgSiO4·MgF2），蚀变后形成黑绿色蛇纹岩、金云母岩石。

前人研究认为这是一套区域变质作用中由镁大理岩变质而成，并没有深入研究，因此一直作为区域变质岩处理。而王秀章（1987）认为橄榄石类矿物为早期镁矽卡岩产物，极少为区域变质产物。它在整个矿体中都有分布，主要为交代大理岩而生成，较少也交代了区域变质透闪岩。认为被金云母包裹及被硅镁石类矿物交代的橄榄石是晚镁矽卡岩阶段蚀变的结果，大部橄榄石类矿物在更晚阶段蚀变为蛇纹石，但不少情况下橄榄石类矿物还以残余形式出现。

对照张秋生（1988）总结的绿岩剖面资料，我们重点对超镁橄榄岩成因进行研究，其产状特征、岩石学特征及地球化学特征都与典型的科马提岩类似，因此初步认为这是一套早元古代超基性喷出科马提岩石。

由于本区超镁橄榄岩处于早元古代的地层中，经过漫长的地质历史演化，遭受多次变质变形作用，原岩特征已无法体现，研究本区岩石地球化学，就只能借助变质变形最弱的岩石和蚀变影响最小的元素。分别从主量元素、微量元素、稀土元素等元素方面对本区弱蚀变的超镁橄榄岩进行分析，得出如下浅显的认识。

1. 据 SiO2、MgO、TFeO、Na2O+K2O、CaO/Al2O3、TiO2，大致确定本区岩石为富镁、富铁的科马提岩，只是本区MgO 比一般的科马提岩的MgO 高。由于本区橄榄岩都经强烈的蛇纹石化，Ca 被渗滤出去，虽然CaO/Al2O3比值可以对科马提岩进行粗略分类，但这些比值不能有把握地用于详细解释岩石成因。

2. 经过统计本区的各类微量元素含量，与典型岩石比较，大致确定本区岩石属超基性岩的范畴；再根据微量元素中Zr、Y、Sc、Ti 这些受科马提岩蚀变影响最小的元素，利用一些微量元素与这些元素的相关性，统计相对稳定元素的比值，得出大部分比值与科马提岩相当；再结合Nb＊、Sr＊，探讨了本区岩石的幔源性和岩石的蚀变程度。

3.稀土元素被认为在低温变质作用到绿片相及角闪岩相级变质作用下不会发生迁移的元素，通常被认为它可以反映新鲜火成岩和蚀变火成岩岩石的成因。本区利用弱蚀变岩石的稀土元素，从总量、分配型式、特征比值几方面，都得出与科马提岩相类比的特性；并结合岩石蚀变，提出的负Eu 异常的原因分析。

二、富镁碳酸盐岩

在辽吉硼矿床中，碳酸盐矿物主要为富镁矿物白云石和菱镁矿（其次还有少量的方解石）。硼镁铁矿型硼矿床的容矿岩石为白云质大理岩；而硼镁石—遂安石型硼矿床则为菱镁矿大理岩。白云石和菱镁矿是非常重要的脉石矿物，它们与硼矿床在空间和时间上关系非常密切，因此对它们的研究显得尤为重要。以往对它们进行了较为全面的研究，旨在为硼矿床成因探讨和找矿勘探提供一些有意义的信息。

一般认为硼酸盐基质富镁碳酸岩是地槽型海相沉积成因的碳酸盐岩，也曾有人认为是超基性岩蚀变而成，或者有火成碳酸岩。

富镁碳酸盐岩矿物主要为菱镁矿和白云岩，其中，菱镁矿的产状主要有两种：①产于大理岩中，构成白云质菱镁大理岩或菱镁矿大理岩。这些岩石显示出明显的层理。与菱镁矿共生的矿物是白云石、镁橄榄石、金云母、硬石膏。②产于矿体中，与菱镁矿共生的矿物有遂安石、镁橄榄石、金云母、硬石膏。

菱镁矿的矿物学特征为：①它是容矿岩石（白云石菱镁矿大理岩和菱镁矿大理岩）的主要组成矿物；②它与硬石膏、遂安石等共生；③其化学成分简单，与理论成分相比，富镁而贫碳；

白云石的产状有两种：①在大理岩中构成白云石大理岩或白云石菱镁矿大理岩。其中白云石大理岩是硼镁铁矿物硼矿床的主要容矿岩石。这些岩石显示出明显的层理特征，并与硼镁铁构成互层状。与白云石共生的矿物及组合为白云石+镁橄榄石+金云母、白云+石硼镁铁矿+镁橄榄石玫白云石+菱镁矿+镁橄榄石。②在硼矿体中，矿物的共生组合为白云石+硼镁铁矿+镁橄榄石+金云母+磁铁矿和白云石+石+富镁硼镁铁矿+镁橄榄石。前一组合见于硼镁铁矿型硼矿床，后一组合见于硼镁石—遂安石型硼矿床。

张景山等（1986）分析了富镁碳酸盐岩的稀土含量，根据La/Yb—REE 图解，样品点均投在碳酸盐类岩石区，认为原岩是沉积岩。又分析了富镁碳酸岩和硼矿中的硫化物硫同位素组成（见表1），认为δ34S 值+l0．5～+13．7‰，具有海相硫酸盐特征。

表1 碳酸盐岩系中黄铁矿硫同位素组成

研究区12 个含硼蛇纹石化大理岩样品的δ13C 值为-4．9‰～3．4‰，δ18O值为+9‰～+23．3‰。根据Keith 和Weber（1964）提出的以δ13C、δ18O 区分海相碳酸盐的公式[Z=2．048×（δ13C+50）+0．489×（δ18O+50），若Z 大于120，则为海相沉积碳酸盐于120，则为陆相沉积碳酸盐岩]衡量，本区12 个含硼蛇纹石化大理岩样品Z 值范围为124．88～147．79，平均值为135．53，显示了海相沉积碳酸盐岩的特点。