《辽东吉南地区硼矿床地质特征及成矿远景.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《辽东吉南地区硼矿床地质特征及成矿远景.doc（15页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、文章编号 :025827106 (2008) 0620727215辽东2吉南硼矿的控矿因素及成矿作用研究王翠芝1 ,肖荣阁2 ,刘敬党3(1 福州大学紫金矿业学院 , 福建 福州 350108 ; 2 中国地质大学地球科学与资源学院 , 北京 100083 ;3 辽宁省化工地质勘查院 , 辽宁 锦州 121000)摘 要 文章从区域成矿理论出发 ,分析了含硼岩系 、镁质容矿岩石 、区域变质及混合岩化热液交代作用 、构造控制和改造等 4 大控矿因素在成矿过程中的作用 。研究表明 ,含硼岩系 、镁质容矿岩石是硼矿形成的物质基础 ,区域 变质及混合岩化作用 、构造改造活动是硼矿形成的必要条件 ; 辽
2、东2吉南硼矿的成矿作用为原始火山2沉积初始富集和部分熔融含硼热液交代镁质岩石的成矿作用过程 。关键词 地质学 ;硼矿 ;控矿因素 ;成矿作用 ;辽东2吉南地区中图分类号 : P619 . 21 + 9文献标志码 :AOre2controll ing factors an d metall ogenesis of borate deposits in ea sternL ia on ing an d southern Jil inWAN G Cui Zhi1 , XIAO Ro ng Ge2 and L IU J ingDang3(1 Zijin Mining College of Fuzhou
3、 U niversity , Fuzhou 350108 , Fujian , China ; 2 School of Eart h Science and Resources , China U niversity of Geosciences , Beijing 100083 , China ; 3 Liao ning Geological Survey for Chemical Indust ry ,J inzhou 121000 , Liao ning , China)AbstractFro m t he viewpoint of regio nal o re2fo r ming t
4、heo ry , t he aut ho rs analyzed bo ro n2bearing rock sequence ,magnesian ho st rocks , regio nal metamo rp hism , migmatitizatio n and tecto nism , and t he result show s t hat t he bo ro n2bearing rock sequence and t he magnesian rocks co nstit uted t he basis fo r t he fo r matio n of t he bo rat
5、e de2 po sit s , w hereas regio nal metamo rp hism , migmatitizatio n and tecto nism made up t he necessary co nditio ns. The o re2fo r ming mechanism of t he bo rate depo sit s in easter n Liao ning and so ut her n J ilin lies in t he enrichment of bo ro n in p rimary volcanic sedimentary rocks and
6、 t he metamo rp hic hydrot her mal reactio n bet ween t he bo ro n2 bearing fluid and t he magnesian rocks during regio nal metamo rp hism , migmatitizatio n and tecto nism.Key words : geology , bo rate depo sit , o re2co nt rolling f acto rs , mineralizatio n ,easter n Liao ning and so ut her nJ il
7、in area(点) 都有各自的地质特征 ( 张景山 , 1994) 。关于硼矿的成因 ,有多种成因观点 ,主要有矽卡岩型 ( 王秀 璋 ,1974) 、混合岩化热液交代型 ( 张秋生 ,1988 ; 董申 保 ,1999) 和沉积变质型 。沉积变质型依据沉积作用辽 宁 东 部 和 吉 林 南 部 是 中 国 的 大 型 硼 矿 成 矿带 ,分布于辽2吉古裂谷早期的火山沉积地 层 中 ( 冯 本智 等 , 1998 ) 。目 前 在 这 一 硼 矿 成 矿 带 内 已 发 现100 多个 硼 矿 床 ( 点) ( 曲 洪 祥 等 , 2005 ) , 各 个 矿 床 本文得到国家自然科学基金项
8、目 ( 40073013) 和辽宁省国土资源厅基金 ( 2006) 项目的联合资助第一作者简介 王翠芝 ,女 ,1965 年生 ,博士 ,高级工程师 ,从事矿物学 、岩石学 、矿床学的教学和科研工作 。E2mail : wcuizhi 163 . co m收稿日期 2007211205 ; 改回日期 2008207201 。李德先编辑 。的不同 ,又分为蒸发沉积硼矿 ( 彭齐鸣等 ,1994 ; Penget al . ,1993 ;1995 ;2002 ; Xu et al . , 2004) 、热水沉积 硼矿 (冯本智等 ,1994 ;邹日 ,1993 ; 邹日等 ,1995) 、火 山沉
9、积2变质改造硼矿 ( 张景山 ,1994) 等 。沉积变质 观点侧重于成矿物源的作用 ,混合岩化观点和矽卡岩型的观点侧重于成矿流体的影响 。 本文通过 分 析 辽 东2吉 南 硼 矿 带 内 几 个 典 型 硼矿床的控矿因素 ,探讨了该区硼矿的成矿作用 ,希望 对该区的区域找矿提供理论依据 。(统称辽河群为含硼岩系 ,如图 1) ,而吉林省称之为集安群 (吉林省地质矿产局 ,1988) 。吕梁运动使辽2吉古 裂谷闭合 ,辽河群 (或集安群) 发生褶皱 ,岩石遭受绿 片岩相2角闪岩相的区域变质 (贺高品等 ,1998) 和强烈 的混合岩化 (张秋生 ,1988) ,形成非金属镁质成矿系统(蔡克勤
10、等 ,2000 ;陈从喜等 ,2002 ;2003) 。2控矿因素通过对辽东大石桥 、翁泉沟 、宽甸地区和吉林集安地区几个典型硼矿的控矿因素分析 ,并与辽东2吉 南的硼矿控制因素对比 ,可以发现 ,虽然两省内的地 层划分 有 所 差 异 , 但 控 矿 因 素 却 基 本 相 似 , 主要控矿因素有含硼岩系 ( 提供矿质来源) 、镁质容 矿岩石 (提供镁质淀剂) 、区域变质及混合岩化热液交代作用 (硼质活化形成含硼热液) 、构造控制 ( 运输 通道及矿体改造) 等 。1区域地质背景辽2吉硼矿带位于中朝准地台东北部 ,属胶辽台隆北部的营口2宽甸2集安台拱 。古元古代 ,这一区域产 生近 EW 向
11、的张裂断陷盆地 辽2吉古裂谷 ,并沉积了一套镁质碳酸盐岩建造 ,辽宁省称之为辽河群 (辽 宁省地质矿产局 ,1988) ,其中的里尔峪组为含硼岩组图 1 辽东2吉南主要硼矿区地质略图Fig. 1 Geological sketch map of main boro n deposit s in eastern Liao ning and sout hern J ilin 全国矿产储量委员会. 1987 . 硼矿床勘探类型实例附图 ( 硼矿地质勘探规范附件 ,内部资料) . 辽宁省地质局丹东地质大队二队. 1976 . 辽宁省凤城县翁泉沟铁硼矿床总结勘探报告. 化学工业部地质勘探公司辽宁地质勘探
12、大队. 1988 . 辽宁省宽甸县砖庙硼矿区栾家沟矿段勘探地质报告. 化学工业部地质勘探公司辽宁地质勘探大队. 1992 . 辽宁省宽甸满族自治县夹皮沟乡砖庙硼矿区二人沟矿段详查地质报告. 辽宁省地质矿产局第七地质大队. 1986 . 辽宁省宽甸县杨木杆硼矿床研究报告.王翠芝等 : 辽东2吉南硼矿的控矿因素及成矿作用研究第 27 卷 第 6 期729表 1 含硼岩系硼元素含量及富集系数Ta ble 1 Composition and concentration coeff icients of boron element in boron2bear ing rocks 现在靠近西半部的钟家台2
13、双塔岭一线 ,向两侧逐渐变薄 。含硼岩系下部岩组是沿海平原和大陆架地区分布 的一套陆源碎屑沉积岩 ,中2上部岩组的岩层层序显示 了 2 个火山喷发2沉积旋回 ,整个岩系中陆源碎屑沉积 岩与碳酸盐岩呈反向消长关系 。碳酸盐岩在钟家台(西部) 夹层甚少 ,向东逐渐增多 ;在草河口一线 ,碳酸 盐岩的厚度占整个里尔峪岩组厚度的 50 %左右 ,而陆 源碎屑沉积从西向东逐渐减少 。2 . 2 容矿岩石辽东2吉南地区的含硼酸盐岩石主要是镁橄榄岩 及蛇纹石化镁橄榄岩 、蛇纹石化橄榄玄武岩及含磁铁矿基性火山碎屑岩 、以菱镁矿和白云石为主的富镁大理岩 。不同的含硼酸盐岩石 , 其 矿 化 后 矿 石 矿 物成
14、分也有明显差异 : 镁橄榄岩及富镁大理岩等高 镁岩石以形成硼镁石 、遂安石等硼镁矿物为主 ,而含磁铁矿基性火山岩橄榄玄武质低镁岩石则以形成硼 镁铁矿为主 。镁橄榄岩及富镁大理岩中 , MgO 含量均在 40 % 以上 , FeO 和 Fe2 O3 含量较少 ,橄榄玄武岩中 MgO 明 显偏低 , FeO 和 Fe2 O3 含量较高 ,并且 TiO2 含量也较高 (表 2) 。213 区域变质作用及混合岩化作用含硼岩系在后期的 挤 压 隆 升 地 质 过 程 中 , 经 历 了角闪岩相的区域变质作用和强烈的混合岩化 , 形w B/ 10 - 6岩石名称富集系数斜长角闪岩 ( 3)黑云变粒岩 (
15、3)浅粒岩 ( 4)电气变粒岩 ( 6)混合岩 ( 8)白云质大理岩 ( 6)8435071769506510491140421 . 5253 . 5884 . 52532 . 5524 . 5570注 :国土资源部廊坊地球物理化学所分析 ; 分析方法 : ICP2MS 、ICP2O ES 、XRF 、ISE 。括号中的数据为样品个数 。硼的富集系数 = 岩石 中硼的含量/ 原 始 地 幔 中 硼 的 含 量 ; 原 始 地 幔 中 硼 的 含 量 取 值 为015 10 - 6 ( 黎彤 ,1976) 。白云质大理岩中的硼含量数据引自张景 山 ( 1994) 。2 . 1 含硼岩系含硼岩系由
16、各种变粒岩 、浅粒岩等构成 ,尤其是 有多层的电气石变粒岩最具特色 。中部含厚达 5001 500 m ,由镁橄榄岩 、斜长角闪岩 、大理岩组成的碳酸盐建造 , 碳酸盐建造的上下层为层位相当稳定 的角闪条痕状混合岩 , 这是辽河群岩石组合独具特 点之处 。含硼岩系各类岩石中 含 硼 量 均 很 高 , 硼 富 集 系 数都 在 250 以 上 ( 表 1 ) , 最 小 值 为 黑 云 变 粒 岩 的25315 ;最大值为电气变粒岩的 253215 。由此可见 , 含硼岩系中硼已经达到高度初始富集 , 成为辽东硼 矿的初始矿源层 。由于含硼岩系经受了角闪岩相的区域变质作用和强烈的混合岩化作用
17、,目前测出的矿源 层中硼的含量还不能完全代表初始矿源层中硼的含 量 ,因为它有可能已遭受了后期含硼热液的改造 。根据张秋生 (1988) 的研究 ,含硼岩系原岩建造为 一套以海底火山喷发2沉积作用为主 ,伴随少量陆源物质混入的火山2沉积岩系 。它的最大厚度 (1 300 m) 出成大面积分布的混合岩化花岗岩 ( 刘敬党等 ,2005) 。杨木杆硼矿 200 m 中段 , 以斜长角闪岩的角闪石和斜长石矿物对确定的变质温度为 620 ,根据角闪 石形成压力的 Al 对 Si 的变异图分析 ,变质压力在5 108 Pa线附近 ,并以靠近低压为主 ,变质温度 620650 。因此 ,含硼岩系普遍遭受了
18、中压角闪岩相 的区域变质作用 ,变质带相当于角闪石2石榴子石带 ,变质温度为 600700 ,压力约 5 108 Pa 。表 2 镁质岩石化学组成( wB/ %)Ta ble 2 Composition of major elements of magnesian rocks( wB/ %)SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMgOCaONa2OK2OMnOP2O5B2O3烧失量总和大石桥镁橄岩 ( 15)翁泉沟玄武岩 ( 8)大石桥大理岩 ( 7)砖庙大理岩 ( 11)37 . 9146 . 4734 . 9417 . 610 . 091 . 740 . 100 . 021 . 451
19、5 . 471 . 150 . 992 . 142 . 441 . 370 . 813 . 476 . 502 . 460 . 3740 . 559 . 6536 . 7041 . 751 . 507 . 061 . 964 . 170 . 182 . 810 . 120 . 100 . 141 . 920 . 180 . 030 . 110 . 130 . 080 . 060 . 060 . 290 . 090 . 010 . 470 . 430 . 165 . 2111 . 554 . 8320 . 2528 . 3999 . 6299 . 7499 . 5699 . 52注 :括号中的数
20、字为样品数 。 辽宁省地质矿产局第七地质大队. 1986 . 辽宁省宽甸县杨木杆硼矿床研究报告 。不 同 地 区 、不 同 岩 组 混 合 岩 化 程 度 是 不 同 的 。从西南营口 、凤城到宽甸 、再到吉林的集安地区 , 含 硼岩系的混合岩化程度有变弱的趋势 。在营口 、凤 城地区 ,出现大面积层状分布的混合岩 ,而在宽甸及 以东地区 ,大理岩分布较多 ,混合岩分布相对减少 。这主要是由于原岩组成的不一致 ,在变质重熔过程 中出现不一致熔融所致 。本区混合岩可分为均质混合岩 、条带状混合岩 、 条痕状混合岩 、眼球状混合岩和混合岩化片麻岩等 。 这些混合岩均表现为重熔作用的特点 ,即不同种
21、类的沉积变质岩经混合岩化后 ,常可形成不同类型的 混合岩或混合花岗岩 ,如角闪质的原岩往往形成角 闪质混合岩 ,黑云母质的原岩形成黑云母质混合岩 , 浅粒岩质的原岩则形成相应的淡色混合岩等 。以长 英质矿物为主的浅粒岩 ,脉体发育 ,形态呈瘤状或不规则状 ,界线模糊 ,出现结构较细的长英岩脉 ; 角闪 质岩石 、片麻岩 、大理岩混合程度相对减弱 , 表明含 硼岩系中的混合岩 ,尤其是层状混合岩 ,在矿物成分 和化学成分上都带有原岩的继承性 。混合岩脉体多 呈脉状和分支状 ,以注入作用为主 ,界限清楚 , 其中花岗伟晶岩脉最发育 ,局部可出现长英岩脉和石英 脉 。基体主要为黑云母变粒岩 、电气石
22、变粒岩 、角闪 变粒岩等含暗色矿物较多的岩石 ,基体变质岩的结 构 、构造和矿物成分变化不大 。稀土元素地球化学分析表明 , 部分熔融过程中稀土元素大量转移进入熔融体中 ,导致混合岩的稀 土元素总量高于基质变粒岩等变质岩中稀土元素总 量 (图 2 、表 3) ,混合岩化岩石部分熔融量在 17 %25 %之间 。从图 2 可以看出 , 本区变质作用明显分 成 3 组 : 电气变粒岩与混合岩具相似的稀土元素配分特征 ,轻稀土元素含量较高 ,分异明显 , 具明显 的负 Eu异常 ; 黑云变粒岩与浅粒岩也具相似的稀土元素配分特征 ,轻重 、稀土元素分异不明显 ,负 Eu异常不明显 ; 斜长角闪岩轻重稀
23、土元素没有分异 , 无 Eu 异常 ,重稀土元素含量较高 。后两组岩石的稀 土元素特征 ,反映了含硼岩系的稀土元素特征具有 裂谷化模式的特点 。2 . 4 构造控制与改造辽东硼矿床的硼矿化明显分为两期 , 早期的遂 安石和 硼 镁 铁 矿 化 , 晚 期 的 硼 镁 石 化 ( 王 翠 芝 等 ,2006) 。遂安石和硼镁铁矿明显受区域构造控制 ( 表4) ,后仙峪硼矿床位于虎皮峪倒转复背斜的南翼 ; 二 台子硼矿床位于鸡冠山背斜的南翼 ; 翁泉沟硼矿床位于翁泉沟的倒转复背斜的北翼 ; 砖庙 、花园沟 、二人沟 、栾家沟硼矿和杨木杆硼矿分别位于砖庙和杨 木杆倒转复背斜的南翼 ; 高台沟硼矿床位
24、于二户来2 清河东西向复背斜的南翼 。根据矿体所在的特定构造部位及构造控制的类 型 ,本区矿体可划分为以下几种 :(1) 鞍状矿体该形态矿体分布于背斜的轴部 , 呈马鞍状或弯 月状 。矿体中棱角状角砾比较发育 ,角砾大小不均 ,图 2 各类变质岩稀土元素配分曲线Fig. 2 Cho ndrite2normalized R EE pat terns of metamorp hic rocks表 3 各类变质岩稀土元素平均值( wB/ 10 - 6 )Ta ble 3 Mean values of REE elements in meta morphic rocks( wB/ 10 - 6 )岩石
25、类型L aCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbL uR EE斜长角闪岩 ( 3)黑云变粒岩 ( 6) 浅粒岩 ( 4) 电气变粒岩 ( 6)混合岩 ( 8)6 . 8615 . 847 . 3453 . 1294 . 8515 . 4332 . 5216 . 82110 . 09184 . 42 . 204 . 442 . 2013 . 8920 . 9310 . 2816 . 928 . 8051 . 2768 . 823 . 773 . 642 . 378 . 9110 . 851 . 030 . 710 . 611 . 131 . 255 . 113 . 702 . 347
26、. 349 . 611 . 160 . 680 . 431 . 041 . 468 . 544 . 382 . 615 . 778 . 571 . 900 . 900 . 531 . 021 . 615 . 972 . 831 . 623 . 014 . 830 . 920 . 560 . 250 . 410 . 675 . 542 . 711 . 522 . 303 . 721 . 000 . 450 . 320 . 400 . 6169 . 7190 . 2847 . 76259 . 70412 . 18注 :分析数据由中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所分析 ;分析方法 : ICP2
27、MS 。括号内为样品数 。王翠芝等 : 辽东2吉南硼矿的控矿因素及成矿作用研究第 27 卷 第 6 期731表 4 辽东2吉南硼矿床的分布特征Distribution characteristics of borate deposits in eastern L iaon ing and southern Jil inTa ble 4硼矿床与褶皱构造的关系 3矿床类型矿床产地含硼层位硼镁石2遂安石硼镁铁型 硼镁石2遂安石硼镁石2遂安石 硼镁石2遂安石 硼镁石2遂安石硼镁石2遂安石 硼镁石2遂安石 硼镁矿型硼镁矿型Pt 1 k n 7Pt 1 k n 7Pt 1 k n 7Pt 1 k n 7P
28、t 1 k n 7Pt 1 k n 7Pt 1 k n 7Pt 1 k n 7Pt 1 k n 6Pt 1 k n 6辽宁营口后仙峪辽宁风城翁泉沟 辽宁风城二台子辽宁宽甸杨木杆 辽宁宽甸砖庙 辽宁宽甸花园沟辽宁宽甸二人沟 辽宁宽甸栾家沟 辽宁宽甸五道岭吉林集安高台沟位于倒转背斜南翼位于倒转背斜北翼 位于正常背斜南翼位于倒转背斜南翼 位于倒转背斜南翼 位于倒转背斜南翼位于倒转背斜南翼 位于倒转背斜南翼 位于正常背斜南翼位于正常背斜3 引自化学工业部矿产地质研究院. 1993 . 其中的含硼层位为宽甸群 ,相当于本次研究中的辽河群里尔峪组 。图 3 后仙峪硼矿床 375 m 水平鞍状矿体剖面图 (
29、引自化学工业部化学矿产地质研究院 ,1993 )Fig. 3 Geological sectio n of saddle2backed ore body at 375m level of t he Houxianyu boro n deposit (f ro m Instit ute of Geology for Mineral Resources , Minist ry of Chemical Indust ry , 1993)反映了矿体物质经历了破碎 、运移 、富集的过程 。营口后仙峪硼矿床 375 m 采矿平台所见到的便是一个 完整的鞍状矿体 (图 3) 。(2) 透镜状矿体这是辽东2吉
30、 南 地 区 最 普 遍 的 一 种 矿 体 形 态 类 型 。透镜状是指矿体在剖面上或水平面上的形态 , 而矿体在空间上的形态则是近似椭圆状 。透镜体大小差 别 很 大 , 最 大 的 走 向 长 可 达 550 m , 延 深 可 达250 m ,最小的只有几十米 、十几米 。它们多分布于 褶曲的翼部 ,尤其是大型褶曲的陡翼 、倒转翼 。宽甸 砖庙矿区便是一个典型的例子 ( 图 4) 。该矿区西起 二人沟 ,到中部的漏河沟 、老人沟 、花园沟 ,再到东部的砖庙沟和栾家沟 ,各矿段矿体均分布于砖庙东西 向复背斜倒转翼 ( 南翼) 的次级褶皱带上 ,两翼地层 都向北陡倾 ,倾向 6080,矿体
31、都呈透镜体状 ,并向 西侧伏 。侧伏角由西向东逐渐减小 ,即由 52到 15,矿体侧伏角与砖庙背斜的倾伏角呈正相关关系 , 反映了矿体的分布 、形态和产状受砖庙倒转 、倾伏背斜 的层间剪切运动控制的特点 。(3) 台阶状 、S 状和反 S 状矿体这是受层间剪切作用形成的 X 型断裂控制的矿体形态 ,如砖庙矿区二人沟矿段和宽甸牛皮闸矿段 。二人沟矿段 303 剖面中矿体呈台阶状 、S 状和反 S 状等形态 (图 5) ,由于平行层间剪切力方向的裂隙较为 发育 ,垂直剪切力方向的裂隙发育较差 ,在拉张作用 下 ,含硼溶液沿两组裂隙充填交代形成矿体 。该矿 体两头细长 ,中间粗短 ,走向上与层理平行
32、 , 倾向上 局部与层理斜交 。(4) 羽毛状矿体 羽毛状矿体是由一个主矿体及其一侧数个分枝矿体所组成 ,也是层间剪切作用的产物 ,即由含硼溶 液沿层间剪切断裂及其侧旁派生的次一级裂隙充填 化学工业部化学矿产地质研究院. 1993 . 辽吉内生硼矿矿物学及找矿标志研究.图 4 宽甸砖庙硼矿区地质简图 (据刘敬党 ,2006)1 主要矿段范围 ; 2 辽河群里尔峪组一段 ; 3 辽河群里尔峪组二段 ; 4 辽河群里尔峪组三段 ; 5 辽河群高家峪组 ; 6 第四系 ;7 蛇纹石化大理岩 ; 8 地表出露矿体 ; 9 断层 ; 10 岩层产状Fig. 4 Geological sketch map
33、 of t he Zhuanmiao borate deposit in Kuandian area (f ro m Liu ,2006)1 Main o re block ; 2 1st Member of Lieryu Fo r matio n of Liao he Gro up ; 3 2nd Member of Lieryu Fo r matio n of Liao he Gro up ;4 3rd Member of Lieryu Fo r matio n of Liao he Gro up ; 5 Gaojiayu Fo r matio n of Liao he Gro up ;
34、6 Quaternary ; 7 Serpentinized marble ;8 Ore bo dy at t he surface ; 9 Fault ; 10 At tit ude of st rata图 5 砖庙矿区二人沟矿段 303 剖面矿体形态示意图 (引自化学工业部化学矿产地质研究院 ,1993 )Fig. 5 Schematic geological diagram showing shapes of ore bodies alo ng No . 303 sectio n of Errengou ore block of t he Zuanmiao boro n deposit
35、(f ro m Instit ute of Geology for Mineral Resources , Minist ry of Chemical Indust ry , 1993)交代而成 。如凤城二台子硼矿第三中段的矿体便是典型的羽毛状矿体 (图 6 、图 7) 。 硼镁石化与中生代的断裂构造有关 。断裂构造有 EW 向 、N E 向和 N W 向等 3 组 。EW 向断裂形成 最早 ,被 N E 向断裂切割 , N W 向与 N E 向为共轭断 裂 。3 组断裂以 N E 向为主 ,N W 向 、N E 向断裂不仅 切割了含硼层 ,而且切割了硼矿床 ,对硼矿体有一定的破坏作用 (尤其
36、是 N E 向的断裂 ,如宽甸砖庙硼矿 区的矿体一般被 N E 向断裂切断) 。在断裂附近 ,矿石 、岩石发生蚀变 ,遂安石蚀变为硼镁石 ; 硼镁铁矿分解为硼镁石和磁铁矿 ( 图 8a) ; 橄榄岩蚀变成蛇纹 岩 ,有时蛇纹石发生碳酸盐化而形成菱镁矿大理岩 (图 8b) 。3成矿作用讨论整个含硼岩系的岩石中硼元素都有富集 , 说明硼元素来自整个含硼岩系的形成环境 ,即火山2沉积 化学工业部化学矿产地质研究院. 1993 . 辽吉内生硼矿矿物学及找矿标志研究.王翠芝等 : 辽东2吉南硼矿的控矿因素及成矿作用研究第 27 卷 第 6 期733图 6 凤城二台子硼矿第三中段矿体形态平面图 (据化学工
37、业部化学矿产地质研究院 ,1993 )Plan of ore bodies at No . 3 level of t he Ertaizi boro n deposit in Fengcheng ( modified f ro m Instit ute of Geology forMineral Resources , Minist ry of Chemical Indust ry , 1993)Fig. 6盐湖型及火山热泉型硼砂矿床 、硬硼钙石2钠硼解石矿床 、钠硼解石 、硼砂和板硼钙石矿床 ( Smit h ,1985 ; Crowley , 1996 ; Bar ker , 1980 ;
38、 Bar ker et al . , 1975 ;1985 ; Sieke , 1991) ; 土耳其靠近地中海沿岸的火山2盐湖盆地沉积硬硼钙石 、钠硼解石和白硼钙石矿床 ( Helvaci et al . , 1976 ; 1995b ; Helvaci 1995a ; Inan et al . ,1973) 。蒸发沉积成矿亦是可能的方式 ( 彭齐鸣 等 , 1994 ; Peng , 2002 ; Peng et al . , 1993 ; 1995 ; Xu ,2004) ,如 在 美 国 加 州 的 莫 拉 维 ( Mojave) 沙 漠 Clear湖 、内华达州西部的干盐湖均发现了硼
39、砂 。 硼矿的容矿岩石主要是镁橄榄岩及蛇纹石化镁橄榄岩 、蛇纹石化橄榄玄武岩及含磁铁矿基性火山 碎屑岩 、以菱镁矿和白云石为主的富镁大理岩 。对 这几类富镁质容矿岩石的成因研究表明 ,硼矿的容矿岩石可划分为镁橄榄岩 、橄榄玄武岩和镁质大理 岩 3 大类 ,且 3 类镁质岩石同属于辽2吉古裂谷环境 下幔源富镁岩浆熔离 、水下喷发的不同相的产物 ( 王 翠芝 ,2007) 。关于镁质大理岩的成因 , 许多学者做了同位素方面的研究 : 张景山 ( 1994) 基于硫 、碳 、氧同位素数 据 ,得出本区镁质大理岩为海相沉积大理岩的结论 , 其主要证据为 ,镁质大理岩和硼矿中的硫化物硫同 位素34 S
40、值为 + 1015 + 1317 ,具有海相硫酸 盐特征 ;碳同位素13 C 值为 - 2 216 ,可与 Kei2 t h 提出的现代海相碳酸岩13 C0156 1155 相 比 较 ( 赵伦山等 ,1 9 8 8 ) 。前寒武纪沉积碳酸盐岩与图 7 凤城二台子硼矿 V + 50 勘探线剖面图(据辽宁省地质矿产局第七地质大队 ,1986 )Fig. 7 Ore bodies of geological sectio n alo ng V + 50 line of t he Ertaizi boro n deposit in Fengcheng ( modified f ro m No . 7
41、Geological Part y , Liao ning Bureau of Geology and MineralResources , 1986)中的水体 ,而不只是某种火山岩 。水下火山岩喷发出的大量硼溶解在海水里 ,火山活动是主导因素 ,目 前世界 上 有 工 业 价 值 的 硼 矿 床 都 与 火 山 活 动 有 关(Ozol ,1976) ,如分布于美国加州及南美洲的新生代 化学工业部化学矿产地质研究院. 1993 . 辽吉内生硼矿矿物学及找矿标志研究. 辽宁省地质矿产局第七地质大队. 1986 . 辽宁省宽甸杨木杆硼矿床研究报告. Bar ker J M and Wilso n
42、 J L . 1975 . Bo rate depo sit s in t he Deat h Valley regio n , in Guideboo k :L as Vegas to Deat h Valley and Ret urn : NevadaBureau of Mines and Geology. 23232 ,26 .图 8 后仙峪硼矿区原生矿石及容矿岩石的蚀变a . 柱状的硼镁铁矿分解为纤维状的硼镁石和磁铁矿 ( 单反射光) ; b. 蛇纹石 ( N18) 交代镁橄榄石 ( N17) ,蛇纹石又被菱镁矿 ( N19) 交代 ,其中 N17 、N18 、N19 为电子探针分析号
43、Fig. 8 Alteratio n of p rimary ore and host rock in t he Houxianyu boro n deposita . Columnar ludwigite deco mpo sed into fibro us szaibelyite and magnetite ; b. Serpentine ( N18) replacing fo rsterite ( N17) and replaced by magnesite( N19) ; N17 ,N18 and N19 Serial number of elect ro n p ro be anal
44、ysis近代碳酸盐岩的13 C 值相同 ,都接近零 ;氧同位素组成为 10164 21149 ,和沉积成因的碳酸盐岩中 的氧同位素 (14 ) 相近 。但此同位素分析所用大理 岩中的硫化物不能排除为后生矿物的可能 ,因为本 区镁质大理岩在区域变质 、混合岩化过程中 ,很可能已遭受了含硼热液的强烈改造 。Xia 等 ( 2005) 认为 翁泉沟硼矿石和镁质大理岩的碳 、硫同位素有不同 的来源 ,硼矿石13 C 值为 - 2169 - 1104 ,为火 山来源 ,镁质大理岩13 C 值为 - 216 + 2169 , 为海相碳酸盐 ; 硼矿石34 S 值为 1158 918 ,硫来自 深 源 ,
45、镁 质 大 理 岩 的 34 S 值 为 - 312 10199 ,来自火山硫 。邹日 ( 1993) 根据碳 、氧同 位 素资料 ,认为镁质大理岩的特征具有岩浆碳酸岩的 特征 。本次研究根据大理岩的碳 、氧同位素资料 ,认为本区镁质大理岩为岩浆碳酸岩 ,但遭受到海水的强 烈改遭 ,具沉积岩的某些特征 。对该区镁质大理岩和硼矿石的氧同位素研究发 现 , 18 O 值为 10164 21149 ,变化范围较大 ( 表5) ; 13 C 值为 - 3135 + 211 , 接近海水的同位素组成 ,与白云鄂博碳酸岩的碳 、氧同位素组成类似 ( Fei et al1 ,2005) ( 图 9) ,因此推测镁质大理岩来源 于海底喷发的碳酸岩浆 ,这与邹日 ( 1993) 采用的岩 浆碳酸岩判别图得出的观点基本吻合 (图 10) 。同位 素组成受海水影响较大 ,因此在岩浆碳酸岩的正向延长线方向 ,与典型沉积碳酸盐岩有所不同 。硼矿石中的碳同位素在 - 9157 - 5133 之间 ,更说 明其火山岩浆的来源特征 。变质温度 600700 ,变质压力约 5 108 Pa ,这是硅铝质矿物和铁镁质矿物发生部分熔融分离的 温压条件
