辽东-吉南硼矿床成矿地质特征及成矿规律

◎何俐

一、含矿层及矿体特征

硼矿床在空间上与里尔峪组关系密切,里尔峪组具有富硼的特征，又称其为含硼岩系。含硼岩系中下部电气变粒岩、黑云变粒岩所夹镁质大理岩或镁橄榄岩,呈层状、似层状、透镜状断续分布,岩石类型为白云石大理岩、菱镁大理岩或镁橄榄岩,硼矿体在空间上与之密切,是硼矿体的直接围岩,镁质大理岩构成了层控硼矿体的唯一容矿岩石,或称含矿层(蕴矿层),容矿岩石多已发生塑性变形,呈较为复杂形态。镁质大理岩化学成分见表1-1。

表1-1 含硼镁质大理岩化学成份表(%)Table1-1 Chemical components(%)of boron-bearing Mg marbles

从化学成份表中可看出蕴矿母岩成份还是有区别的，镁质橄榄岩中Fe元素、Si元素远远高于白云石大理岩中的含量。硼矿的蕴矿母岩有富Mg、Ca的白云石大理岩和富Mg贫Ca含Fe的橄榄岩两种，赋存镁质碳酸盐型硼镁石矿床和镁质硅酸盐型硼镁石矿床或硼镁铁矿床两种。

二、矿化岩石类型

1.矿床矿化类型。在不同历史时期，人们根据各自的认识出发对矿床类型划分提出了不同的标准，进行了不同的分类，一般都是以硼酸盐矿物为标准进行分类。为了研究硼矿床成因，我们提出一种新的分类方案，即高镁容矿基质岩石为标准进行分类，可以划分三类：⑴ 超镁橄榄岩型，矿床容矿岩石是超镁橄榄岩，是大石桥地区的主要容矿岩石，根据岩石学研究，这是一种以镁橄榄石和贵橄榄石及硅镁石为主要矿物组成的岩石类型，其岩石类型类似于科马提岩，是裂谷喷发超基性火山岩岩石。大石桥地区为此类型硼矿床。⑵ 高镁玄武岩型，矿床容矿岩石是高镁基性火山岩、火山碎屑岩及脉岩类，在凤城地区发育，岩石大部分蛇纹石化蚀变，但是变余火山岩、火山碎屑岩结构构造仍比较明显，其中也含有少量橄榄石类矿物。凤城地区主要为此类型硼矿床。⑶ 高镁白云岩型，容矿岩石主要是镁碳酸盐岩石，包括白云岩、菱镁岩，但是其中含有较多的镁橄榄岩变余包体残留，根据岩石学研究这是一种变质成因或热液成因碳酸盐岩石，明显不同于沉积成因碳酸盐岩，这种容矿岩石类型在宽甸矿区各硼矿床发育。

各种类型容矿岩石的基本特征是以高镁为特征，不同的容矿岩石类型具有明显的成因联系。

2.硼酸盐矿化岩石。辽东地区硼矿床的区别除了矿石矿物是硼镁石和硼镁铁矿及磁铁矿之外，主要是含矿围岩性质不同，大石桥地区矿化岩石是超镁橄榄岩及蛇纹石化橄榄岩矿化为主；凤城地区矿化岩石是基性火山碎屑岩及蛇纹石化基性火山岩；砖庙地区则是以白云岩及菱镁岩为主。为了探讨矿床成因，以矿化岩石进分类也许更有意义。不同矿化岩石基质导致矿石矿物成分也有明显差异，超镁橄榄岩及白云岩、菱镁岩等高镁基质矿化岩石以形成硼镁石、遂安石等硼镁矿物为主，而玄武质低镁基质岩石则以形成硼镁铁矿物为主。

3.围岩蚀变。在含硼镁质岩石与电气或黑云变粒岩的接触处发育各种蚀变岩,蚀变岩的厚度从几米到几十米不等。蚀变岩具有明显的水平分带现象,从外向内,分别为:黑云母带-金云透闪岩带-阳起石带-蛇纹石带-矿体。这种蚀变岩带,有时在矿体的两侧对称出现,有时出现在矿体的上盘。其中蛇纹岩是与成矿关系最密切的一种蚀变岩。蛇纹岩按成分可以分两大类,一种是由镁橄榄石经热液交代作用而形成蛇纹岩;另一种是含硼热液交代菱镁大理岩形成蛇纹岩。热液交代形成的蛇纹岩化矿床中发育广泛,是直接的找矿标志。

三、含硼岩系沉积旋回

根据含硼岩系内岩石的地质产状、岩石学、岩石化学和地球化学等特点确定变质含硼岩系的原岩组成岩石包括超镁橄榄岩、基性、中酸性火山熔岩、酸性凝灰岩或含其它杂质的凝灰岩、粘土质-半粘土质碎屑岩、富镁碳酸盐岩及富硅、富硼、铁的热水沉积岩，它们代表古元古代裂谷环境产物，根据原岩组成可以划分为四个阶段：

1.前期阶段。早期阶段以碎屑沉积为主，主要岩石为砂砾岩及泥质碎屑岩，含硼镁均较低。

2.早期阶段。裂谷海槽内火山活动强烈,形成建造下部的基性—酸性火山熔岩、凝灰岩或凝灰岩与粘土岩互层(代表岩段为Lr1-Lr2)。该段火山活动过程中挥发性组分起了很大作用,表现在岩段中含B的矿物(电气石)普遍发育。

3.中期阶段。火山活动继续进行，以爆发为主，尤其是超镁橄榄岩、富镁火山岩的喷发也提供了高镁盆地卤水环境，导致富镁碳酸盐岩沉积，于火山间歇期间，仍有与火山有关的喷流活动，形成了镁硼酸盐矿物基质岩石，为后期镁硼酸盐矿床形成奠定了物质基础。

4.末期阶段。以含铁的富钾酸性熔岩、凝灰岩的喷发为主，间有基性火山岩的喷发与富铁硅质岩、富硼硅质岩的热水沉积。在成矿盆地中可形成小型铁矿床(杨林式铁矿)。

由上述看出，含硼岩系代表两个火山—沉积旋回，Lr1-Lr3为下部旋回，它有利于硼矿床的形成，Lr4为上部旋回，有利于铁矿床的形成，此种成矿物质在剖面中的变化，反映了成矿盆地演化过程中，深部所提供的矿质的差别及盆地水体化学成分的改变。

上述含硼岩系演化阶段只能代表裂谷演化的早期阶段，并非是一个完整裂谷沉积序列，也许在早元古代之前很难见到完整的裂谷沉积序列。