辽吉活动带硼矿地质遗迹的地质特征及评价*

胡艳春 李婷婷 冯园园 石 建

（1.山东省第一地质矿产勘查院；2.山东省富铁矿勘查技术开发工程实验室；3.临沂市自然资源和规划局；4.山东省国土测绘院）

辽吉活动带是全球最古老的活动带之一，其内部发育众多的与重大构造—热事件相关的硼矿、菱镁矿及石墨矿等金属和非金属矿床［1-2］。该带夹持于华北陆块东部的龙岗地块和狼林陆块之间，早期经历了复杂的裂解—造山事件，最终闭合于古元古代时期［2-4］。近年来，对辽吉活动带内火山—沉积建造、岩浆活动、变质—变形程度、成矿作用等方面的研究已经取得了丰硕的成果，但对其形成和演化过程仍存在较大争议［1-4］。目前已提出的主要构造模式为大陆裂谷开合模式［4-6］、陆—陆俯冲模式［7-8］和弧—陆俯冲模式［9］。此外，辽吉活动带也是我国重要的硼矿资源产区之一，主要赋存于古元古代辽河群里尔峪组火山—沉积建造下部的蛇纹石化大理岩中［10］。目前，硼矿已被辽宁省列为实行保护性开采的特定矿种，主要分布在大石桥市黄土岭镇后仙峪村和吕王村冯家堡子，以及建一镇的岔沟、岔北村。对区内典型矿床地质遗迹资源进行合理保护和开发利用，不仅可以为基础地质研究提供重要的物质基础，而且对于辽吉活动带内其他优势矿种产业及地方经济的可持续发展具有重要意义。

1 区域地质特征

辽吉活动带位于华北陆块东部，主要分布于辽东的大石桥、海城、宽甸、盖县和丹东一带以及吉林南部的浑江、集安和通化地区（图1）。活动带是由一套古元古代变质岩系（辽宁南、北辽河群和吉林集安群和老岭群）和花岗岩（强过铝质花岗岩和辽吉花岗岩）组成。变质岩系主体由2 套岩石组成，一套以沉积岩为主变质程度相对较低，在辽东地区称为北辽河群，在吉南地区称老岭群；另一套岩石以火山岩为主，变质程度相对较高，在辽宁称为南辽河群，吉林称为集安群。其中，前人以青龙山—枣儿岭断裂为界将辽河群分为南、北辽河群。北辽河群自下而上包括浪子山组、里尔峪组、高家峪组、大石桥组和盖县组。南辽河群自下而上分为里尔峪组、高家峪组、大石桥组和盖县组，以大量出露变质火山岩与北辽河群相区别。集安群主要分布于吉南通化地区，自下而上依次可划分为蚂蚁河组、荒岔沟组和大东岔组。老岭群自下而上依次为达台山组、珍珠门组、花山组、临江组和大栗子组［4，7-9，11-12］。

辽吉活动带内的硼矿床主要产于古元古界南辽河群里尔峪组和集安群蚂蚁河组内，近EW 向分布长约400 km，宽近160 km。该成矿带西起辽宁营口经凤城、宽甸至吉南集安地区，断续产出近百处规模不等的硼矿床，是目前国内最大的硼矿分布区（图1）。我国的硼矿资源比较丰富，已探明储量居世界第4位。其中，辽吉活动带内的硼矿储量约占全国总量的65%。前人对栾家沟矿段矿体上盘中的电气石变粒岩和斜长角山岩进行了SHRIMP 锆石U-Pb 定年，限定了区内硼矿的初始沉积成矿时代为2.17 Ga［13］。关于矿床的成因主要存在多种认识，包括与岩浆作用有关的混合岩化热液交代型矿床、蒸发沉积—变质型矿床和热水喷流沉积型矿床等［10，13］。

2 地质遗迹特征

地质遗迹是在地球演化的漫长地质历史时期，由于各种内、外地质作用形成、发展并遗留下来珍贵的、不可再生的可反应地球演化史的地质现象［15］。地质遗迹是非常重要的自然资源，是追索地球演化历史进程和方向的重要物质记录，其价值不可估量。因此，对现存地质遗迹的保护和可持续的开发利用是当前不可忽视的重要任务之一。根据地质遗迹的成因、自然属性可将其划分为三大类，13类和46个亚类（表1）。

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辽吉活动带内与硼矿相关的地质遗迹主要归属于基础地质大类，具体包括地层剖面、岩石剖面、构造剖面以及重要岩矿石产地4类地质遗迹。其中，矿床主要赋存的地层为南辽河群的里尔峪组，为典型的地层剖面类地质遗迹。翁泉沟、后仙峪和栾家沟硼矿床为典型重要的岩矿石产地类地质遗迹。同时地层内部存在大量变质时期形成的大型、微型褶皱属于构造剖面类地质遗迹。

辽吉活动带内地质遗迹类型丰富，不仅发育基础地质大类的地质遗迹，而且发育地貌景观大类地质遗迹，构成同一地区内存在大量时空联系的地质遗迹体系。这些具有不同形成时代的地质遗迹在空间上相邻甚至相互叠加，如在具有典型重要岩矿石产地类地质遗迹特征的硼矿区，周边发育大量的玄武湖峭壁（柱状节理玄武岩）和天锅洞（岩溶地貌），区内即保留了早前寒武纪和新生代不可再生的地质自然遗产，又存在多样式宜人景色的旅游景观。因此，该地区的地质遗迹不仅具有重要的科学价值，还具有极高的美学观赏、科普和旅游等方面的开发潜力。

3 地质遗迹形成与演化

辽吉活动带内广泛发育古元古代火山—沉积建造、岩浆活动和矿产资源，是记录早期超大陆聚合—裂解动力学过程的直接物质记录［16-18］。辽吉活动带内硼矿床的形成时代介于古元古代Kenorland超大陆裂解和Columbian 超大陆的汇聚事件之间（2.3～1.8 Ga）［16］。由于学术界对辽吉活动带的形成和演化过程一直存在较大争议，因此持裂谷观点的学者认为该硼矿可能是海相蒸发沉积成因并在（1 869±28）Ma发生变质［13］，而认为辽吉活动带属于大陆边缘及相关弧后盆地的研究者提出其可能是热水喷流沉积型矿床，形成于2.2～2.1 Ga，并于1.9～1.8 Ga 发生变质［10，16］。沈保丰等［12］通过对辽吉活动带内古元古代成矿作用的系统研究，认为硼质应以深部至2.2 Ga火山来源为主，经历了多阶段的成矿作用，即早期火山—沉积作用形成初始矿体，随后在变质作用的叠加改造中富集，同时构造变形作用也为硼矿床提供了有力空间使其发生塑性迁移重就位，形成热液喷流沉积—变质再造型硼矿床（图2）。此外，该矿床又在Rodinia 超大陆的聚合—裂解（0.9～0.5 Ga）以及中生代华北克拉通破坏过程中再次富集，最终形成了辽吉活动带内众多自西向东断续分布的硼矿床［16］。

辽吉活动带内硼矿床的形成和演化过程同时也演绎着活动带的前世今生，在不同的地质历史演化阶段形成了目前唯一的、珍贵的、不可再生的地质遗迹资源，不仅为探讨地球早期演化过程提供重要的物质基础，而且对地方经济发展、科学普及和可持续开发利用具有重要的现实意义。

4 地质遗迹资源评价、保护与利用

辽吉活动带内的硼矿床呈近EW 向带状分布于营口、凤城、宽甸和集安等地区，是我国重要的硼矿资源和重要岩矿石产地类地质遗迹，不但具有十分重要的科学内涵，而且对理解地球的早期演化历史具有意义。在漫长的地质历史演化过程中，不同时代、不同类型和不同成因的地质遗迹相互叠加，导致成矿带内地质遗迹复杂多样。然而，由于前寒武纪地质遗迹形成时间久远，经历后期变质—变形作用改造较为强烈，导致除较特殊地区如五台、泰安等景点外，其余多数观赏性较差。然而，由于形成时代较为久远，周边多与大量中、新生代特征性、可赏性强的地质遗迹相伴生。

自然资源的保护与可持续利用是人类生存和发展过程中最主要的矛盾之一。在世界经济全球化的背景下，各国在自然资源管理领域采取了一系列高效应对经济发展中的资源过度消耗和污染问题的措施，旨在保障经济发展的同时实现生态、环境和经济的可持续发展［19］。19 世纪美国和加拿大提出建立“公园”的概念，通过建立国家公园保护地质遗迹和自然环境。欧洲率先从洲际范围推进世界地质公园建设，于2000 年在西班牙召开第一届欧洲地质公园大会，并建立了欧洲地质公园网络，对珍贵的地质遗迹资源进行保护和合理利用。2015 年我国提出了“绿水青山就是金山银山”的发展理念，使人与自然在人类发展中逐渐从分离和对立走向联合与和谐。

辽吉活动带经历了十分复杂的地质演化历史，赋予区内独特的地质景观和丰富的矿产资源。在地理位置上，该活动带主要覆盖辽吉南部的中小型城市群且多为能源型城市。近年来，随着中国经济的转型升级，经济活动和人口进一步向部分城市聚集，同时其他地区也面临着城市的收缩困境。虽然辽吉南部地区具有独特的自然环境优势，多数依山傍水旅游资源丰富。但整体缺乏特色尤其是缺乏独特性的城市文化内涵。科学普及是地质遗迹的重点工作之一，即将科学内涵与地方环境优势相融合，打造地方特色，建设真正的城、镇、村级生态旅游区。因此，在中央密集推进“新基建”部署的进程中，对辽吉活动带内硼矿床地质遗迹的合理开发和可持续利用，将是带动地方经济建设、加快促进当地产业转型的有效途径之一。

5 结 语

辽吉活动带内与硼矿相关的地质遗迹主要属于基础地质大类，具有较高的科学研究价值和社会经济价值。结合区内发育的大量地貌景观资源及地方优势资源，在城市发展进程中将地质遗迹的科学内涵融入城市建设，不但可以提高城市科学内涵以应对城市收缩困境，而且可以促进东北地区从重工业向服务业转型，同时还可以响应区域一体化协调发展战略，为打造特色城市提供技术保障。