辽东张家堡子绿泥石矿床地质特征及成因探讨

张金良

(中国建筑材料工业地质勘查中心辽宁总队，辽宁 沈阳 110004)

绿泥石作为滑石代用品，可作化工、轻工行业的填料、润滑剂、悬浮剂、吸附剂与涂料等[1]。本文根据矿区勘查资料，收集同类矿床的同位素、微量元素等资料，分析总结了区域地质背景、矿区地质、矿体地质特征，研究探讨了矿床成因，初步认为本矿床属中—低温区域变质热液交代矿床。对今后该地区绿泥石资源勘查具有一定的参考意义。

1 区域地质背景

1.1 区域地层

矿区大地构造位置处于中朝准地台(I)胶辽台隆(I1)营口—宽甸台拱(I13)凤城凸起(I13-1)的西南部[2](图1)。区内出露的地层有古元古界辽河群下亚群浪子山组(Pt1l)、里尔峪组(Pt1lr)、上亚群高家峪组(Pt1g)、大石桥组(Pt1d)、盖县组(Pt1gx)及中元古界榆树砬子群(Pt2y)(表1)，其中盖县组为绿泥石矿床的赋存层位。

表1 辽东地区主要地层简表

图1 大地构造位置图

1.2 区域构造

区域构造形式为褶皱和断裂。褶皱构造有东西向的营口—草河口紧密线状的复式向斜褶皱，自北至南依次为英洛—草河口—太平哨复向斜、虎皮峪—红石砬子复背斜、盖县—岫岩—古楼子复向斜。各复式褶皱由多个同斜、倒转等不同类型的次级褶皱构成，其中本矿床位于区域盖县—岫岩—古楼子复向斜中段北翼。断裂构造为东西向、北东向、北北东向及北西向的壳断裂构成，其中东西向断裂为太子河盆地南缘断裂；北东向断裂为寒岭—偏岭断裂；北北东向断裂为庄河断裂带；北西向断裂为析木城—岫岩活动断裂带。北北东向断裂叠加在区域褶皱之上，多表现为高角度逆冲断层。区域构造表现十分复杂。

1.3 岩浆岩

区域侵入岩发育，辽河旋回以辉绿岩、辉长岩为主，并伴有少量斜长花岗岩；印支、燕山旋回以二长花岗岩、闪长岩为主。

1.4 变质岩和变质作用

区域变质岩由古元古界辽河群及零星出露的榆树砬子群组成。变质岩的主要类型按岩石及其变质矿物共生组合特征划分为变质火山岩类、千枚岩、片岩类、浅粒岩、变粒岩类、片麻岩类、斜长角闪岩类、石英岩、大理岩类。不同类型变质岩其原岩恢复为：基性—酸性火山岩、粘土岩、碎屑岩、富镁碳酸盐岩等，原岩建造为火山—沉积岩建造，是古元古代辽东裂谷环境堆积的产物[3-4]。区域变质作用为区域热动力变质作用。

2 矿区地质特征

矿区出露的地层为古元古界辽河群盖县组和新生界第四系。辽河群盖县组为绿泥石矿体的赋存层位。地层总体走向为北西向，倾向南西，倾角33～40°。主要岩性为灰—灰黑色绿泥石片岩、二云片岩，夹少量黑云斜长变粒岩、浅粒岩等。矿区构造简单，地层总体呈单斜产出(矿体顺片理产出)，走向北西，倾向210～220°，倾角33～40°。

矿区内见有一条伟晶岩脉，长约600m，宽约150m，灰白色—灰色伟晶结构，块状构造，由石英、长石，少量云母等组成。

矿区内出露的变质岩为古元古界辽河群盖县组变质岩。属于区域动力热流变质作用条件下形成的一套变质岩石组合，主要岩石类型有：绿泥石片岩、黑云片岩、二云片岩、夹黑云斜长变粒岩、浅粒岩。变质作用程度相当于绿片岩相—低角闪岩相区域中浅变质作用。

3 矿床特征

3.1 含矿变质岩特征

矿区内含矿变质岩主要岩石类型有绿泥石片岩、二云片岩，其中绿泥石片岩为矿体直接围岩。

绿泥石片岩为鳞片花岗变晶结构，片状构造。主要由绿泥石、斜绿泥石和石英组成。特征变质矿物有绿泥石、白云母、黑云母等。二云片岩岩石为粒状鳞片变晶结构，片状构造。主要由黑云母、白云母、斜长石、石英组成。特征变质矿物有黑云母、白云母、十字石、红柱石等。片岩的原岩恢复为粘土岩。岩石化学成分具有硅高、钙低、K2O＞Na2O的特点(表2)。

表2 岩石化学成分 (单位：%)

3.2 矿体特征

矿区共发现8个绿泥石矿体(图2)，其中①、②、③矿体地表出露，其余矿体为隐伏矿体，④号矿体为主矿体，②号矿体次之，其余矿体规模较小。矿体均呈脉状，一般走向延长25～149m，倾向沿深达25～130m，厚1.0～11.79m(表3)。矿体围岩主要为绿泥石片岩，呈致密块状，较坚硬，矿体与围岩界线清晰。矿体夹石较少，为绿泥石片岩。

表3 矿体规模、形态特征表

④号矿体为隐伏矿体，呈脉状产出，控制走向延长124m，倾向沿深113～130m，最大厚度11.79m，最小厚度1.04m，平均6.99m，厚度变化系数58%，埋深35～123m，倾向210～220°，倾角28～58°。矿石平均品位：SiO237.49% 、Fe2O32.33% 、H2O-0.27%、Al2O317.90%、MgO 27.20%，矿石品级为Ⅰ级品(图3)。

图3 张家堡子绿泥石矿0线地质剖面图

②号矿体呈脉状地表出露长度149m，倾向延深78～90m，最大厚度3.00m，最小厚度1.00m，平均1.68m，厚度变化系数47%，埋深0～84m。倾向210～220°，倾角40～70°。矿石平均品位：SiO236.21% 、Fe2O33.36% 、H2O-0.25%、Al2O319.44%、MgO 25.60%，矿石品级为Ⅱ级品[5]。

3.3 矿石结构、构造

矿石为鳞片变晶结构，块状构造(图4)，呈深绿色、灰绿色，不透明—半透明，具滑腻感，条痕白色，质软，手指甲可划动。绿泥石(Chl)具黄绿色—浅绿色多色性，片状，集合体呈鳞片状，正低突起，干涉色一级灰，但被自身颜色掩盖显绿色，含量约90%。方解石(Cal)无色，细小粒状集合体，闪突起，干涉色高级白，含量约2%～5%。石英(Qtz)无色，他形粒状，正低突起，波状消光，干涉色一级黄，含量约2%～5%。

图4 矿石的镜下鉴定图

3.4 物质成分

矿石矿物为绿泥石(含量90.53%)，呈片状、叶片状，片径为0.05～0.1mm。脉石矿物为滑石(3.4%)、方解石(2.5%)、透闪石、蛇纹石等少量，石英、电气石等微量[6-7]，含量小于矿物总量的10%。

矿石化学成分特征(表4)为低硅、高镁、高铝。矿石品级主要为Ⅰ、Ⅱ级品，其中①④⑤⑦号矿体为Ⅰ级品，②③⑧号矿体为Ⅱ级品，⑥号矿体为Ⅲ级品。

表4 矿石化学成分 (单位：%)

3.5 成因探讨

辽阳大安口绿泥石矿床赋存于辽河群盖县组绿泥石片岩、二云母片岩中，矿体呈似层状，主要矿物成分为绿泥石，平均含量88.95%。矿石为鳞片变晶结构，块状构造。矿石品级为Ⅰ、Ⅱ级品。矿石中绿泥石的δ18O为12.31‰～15.67‰、δD值从-28.30‰到-57.58‰，说明成矿热液为区域变质热液，微量元素WSr/WBa比值为35.4，与围岩的WSr/WBa比值(36)接近，而与花岗岩(0.52)相差甚远，说明成矿物质Al2O3、MgO来源于围岩绿泥石片岩、二云片岩，而与岩浆活动无关[8]。矿床形成年代为1660±0.7Ma(Rb—Sr等时线)，相当于元古代产物。成矿温度为230～300℃，压力为0.30～0.33GPa。矿床成因类型属中—低温区域变质热液交代矿床。

通过与辽阳大安口绿泥石矿床类比，初步认为张家堡子绿泥石矿床属富镁绿泥石型矿床，是富含Al2O3、MgO的区域变质热液交代围岩导致绿泥石局部富集而成，矿床成因类型属中—低温区域变质热液交代矿床[9-10]。

4 结论

(1)张家堡子绿泥石矿床产于盖县—岫岩—古楼子复向斜中段北翼，矿体赋存于盖县组绿泥石片岩中，规模为小型。

(2)本矿床共划分8个矿体，矿体呈脉状，顺层产出，主要矿物成分为绿泥石，含量90%以上，矿石化学成分特征为低硅、高镁、高铝，矿石品级主要为Ⅰ、Ⅱ级品。

(3)通过类比周边同类矿床初步认为该矿床成因类型属中低温区域变质热液交代矿床，张家堡子绿泥石工业矿床的首次发现为本地区寻找同类型的矿床提供了借鉴。