辽宁宽甸南部水镁石矿床地质特征

李 芃

（中国建筑材料工业地质勘查中心辽宁总队，辽宁 沈阳 110004）

辽宁宽甸南部水镁石矿床地质特征

李 芃

（中国建筑材料工业地质勘查中心辽宁总队，辽宁 沈阳 110004）

辽宁水镁石矿床集中分布于岫岩—宽甸地区。古元古界辽河群里尔峪组和大石桥组的白云石大理岩是水镁石的主要含矿层位和容矿岩石，主要矿床明显受控于区域东西向的营口—草河口复向斜，其成矿与酸性岩浆活动密切，矿体的围岩蚀变以水镁石化、蛇纹石化、滑石化、菱镁矿化最为发育。矿床属镁质碳酸盐岩热液交代成因。

水镁石；矿床特征；矿床成因；辽宁宽甸

水镁石是一种以氢氧化镁为主要成分的宝贵矿物。在无卤阻燃剂、酸性废水中和、生产氧化镁、冶炼金属镁等方面有着重要的应用。

辽宁东部地区水镁石矿资源较多、质量优良，既是我国水镁石矿的主要产地、也是镁质碳酸盐岩型水镁石矿床的典型代表，在国内外同类矿床中占居重要地位。

1 区域成矿地质背景

辽宁的水镁石矿床集中分布于东部的岫岩—宽甸地区。大地构造单元属中朝准地台(Ⅰ)胶辽台隆(Ⅱ)之上的营口—宽甸台拱(Ⅲ)。

区域出露的地层为太古界鞍山群、古元古界辽河群、榆树砬子群，中生界侏罗系、白垩系在中部有零星出露。古元古界辽河群最为发育(见表1)，遍布全区，其中辽河群里尔峪组和大石桥组为水镁石矿床的赋存层位。

表1 辽东地区辽河群地层简表

区域构造的主要特征为东西向的营口—草河口紧密线状的复式向斜褶皱。自北至南依次为：①英洛—草河口—太平哨复向斜；②虎皮峪—红石砬子复背斜；③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。褶皱的轴面断裂和层间挤压破碎带十分发育，对水镁石的形成和分布具有重要的控制作用。

区域岩浆侵入活动以燕山旋回最为强烈。岩石以二长花岗岩为主、闪长岩次之。岩体多以岩基、岩株状产出。

区域古元古界辽河群变质岩系呈东西向广泛分布，组成区域褶皱的主体岩性。变质岩的主要类型为变质火山岩类、千枚岩、片岩类、浅粒、变粒岩类、片麻岩类、斜长角闪岩类、石英岩、大理岩类，原岩为粘土岩、碎屑岩、中酸性火山岩、富镁碳酸盐岩等，原岩建造为以沉积岩为主的火山—沉积岩建造，为早元古代辽东裂谷环境堆积的产物，其为以后水镁石矿的形成奠定了物质基础。

古元古代末期辽河运动产生了区域动力热流变质作用，变质地区显示为由辽东裂谷两侧向中心(博洛堡—红石砬子一线)对称出现黑云母带—铁铝榴石带—十字石带—蓝晶石带，变质相分别达到低绿片岩相—高绿片岩相—低角闪岩相。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区地层属古元古界辽河群里尔峪组，根据不同岩性划分为三层。

第一层：岩性为黑云变粒岩。灰黑色—黑色，矿物颗粒(云母和石英等)粗大，粒状变晶结构，块状构造。主要矿物成分：更长石40%、微斜长石20%、黑云母10%、石英25%及微量锆石。

第二层：岩性为矽卡岩，含灰白色白云石大理岩残留体。主要岩石为蛇纹石化镁橄榄石矽卡岩和蛇纹石化含硼镁铁矿镁橄榄石矽卡岩，其原岩为白云石大理岩，水镁石矿床即赋存在本层中。厚度≥200m。本层主要岩石特征如下：

(1) 蛇纹石化镁橄榄石矽卡岩。

风化面淡黄绿色，主要矿物成分：镁橄榄石45%、叶蛇纹石50%、磁铁矿及氧化铁5%左右，少量尖晶石等组成。镁橄榄石粒状以残留体形式存在于蛇纹石中；叶蛇纹石片状集合体，沿镁橄榄石裂隙及边缘交代镁橄榄石，形成网环状结构；磁铁矿不规则状与氧化铁一起分布在蛇纹石中，是橄榄石蚀变或蛇纹石析出的铁质；尖晶石呈绿色，有被蛇纹石交代现象。网环结构，块状构造。

(2) 蛇纹石化含硼镁铁矿镁橄榄石矽卡岩。

风化面淡—浅黄绿色，浅灰绿色，硼镁铁矿呈细小条带状或团块状分布在岩石中，局部形成一定规模的硼镁铁矿体，岩石呈浅灰色。

主要矿物成分：硼镁铁矿35%、镁橄榄石25%、叶蛇纹石20%、方解石10%、硼镁石10%。硼镁铁矿柱状，不规则状，已分解形成磁铁矿及硼镁石，硼镁石有的已流失；镁橄榄石粒状以残余体存在，有被硼镁铁矿交代包裹现象；叶蛇纹石叶片状，交代镁橄榄石；方解石粒状以残余体以及似脉状淋出；硼镁石纤维鳞片状，有的直接交代碳酸盐，有的为硼镁铁矿分解淋出。

叶片柱粒状变晶结构，斑杂状构造。

(3) 蛇纹石岩。

多呈囊状、透镜状及不规则状产于蛇纹石化含硼镁铁矿镁橄榄石矽卡岩中。以绿色为主，部分黄绿色，少量深绿色，叶片状变晶结构，块状构造。

(4) 水镁石化镁橄榄石矽卡岩。

浅灰白色。岩石组成：镁橄榄石40%，水镁石50%，少量硼镁铁矿、蛇纹石等组成。镁橄榄石不规则粒状，被水镁石及蛇纹石、硼镁铁矿等交代，水镁石纤维状及叶片状切割蛇纹石，硼镁铁矿切割镁橄榄石有被水镁石切割交代现象，蛇纹石沿镁橄榄石裂理交代橄榄石，纤维叶片粒状变晶结构。

第三层：主要以透闪—阳起变粒岩、透闪石变粒岩、黑云母变粒岩、斜长角闪变粒岩组合为主要岩石特征，以透闪—阳起石变粒岩、黑云母变粒岩为主。厚度40～50m。

2.2 构造及岩浆岩

2.2.1 构造

矿区位于蜂蜜砬子背斜东端北翼，二道岗子—望宝石断层东盘。在整体上受区域性EW向和NNE-SW向构造控制，岩层产状变化大。岩层总体走向：40～120°，倾角30～80°。

2.2.2 岩浆岩

区内岩浆岩较发育，其中以燕山期侵入的毛甸子花岗岩岩体为主，其次见有晚侏罗世的闪长玢岩脉和辉绿岩脉。

毛甸子花岗岩岩体分布在矿区的东部，呈小岩株产出。与辽河群里尔峪组呈明显的侵入关系。岩石风化比较强烈，多呈松散颗粒状，且粒度较大。主要有二长花岗岩、黑云母花岗岩及普通花岗岩，以二长花岗岩为主，岩石呈灰白色，风化后多呈黄褐色、褐色，中—粗粒状花岗结构，块状构造。主要矿物成分：微斜长石及条纹长石30%、钠-更长石30%、石英35%、黑云母5%，其中微斜长石及条纹长石他形不规则状有泥化现象，钠—更长石自形到半自形板状，具绢云母化，少数具净边结构，个别具蠕虫状结构；石英他形不规则状，黑云母片状，个别具绿泥石化。磁铁矿不规则状。

3 矿床地质特征

3.1 矿体形态、产状和规模

矿体赋存在辽河群里尔峪组第二层矽卡岩中。见有二个矿体，在地表均有出露。矿体均为囊状，长轴方向大致为NE-SW向。

Ⅰ矿体：地表出露长度140m、宽50～100m。顶板为蛇纹石化含硼镁铁矿镁橄榄石矽卡岩，底板是以透闪—阳起石变粒岩、黑云母变粒岩为主的变粒岩层。矿体产状与围岩基本一致，倾向130～166°，倾角近80°。深部矿体宽度基本同地表，直接与混合花岗岩接触。

Ⅱ矿体：地表出露长72m，宽5～20m。顶、底板均为蛇纹石化含硼镁铁矿镁橄榄石矽卡岩。产状基本同围岩，倾向125°，倾角近70°。

3.2 矿石质量特征

3.2.1 矿石的矿物组成及结构构造

矿石呈叶片状变晶结构、块状构造。

颜色：淡灰色，白色，少量白色淡绿色。

矿物组成：水镁石80%上以，少量镁橄榄石、蛇纹石，微量硼镁铁矿，极微量金云母等组成。

水镁石片状、叶片状，少量鳞片状；镁橄榄石粒状，被水镁石、蛇纹石交代以残余体存在；蛇纹石叶片状，交代镁橄榄石和以脉状产出；硼镁铁矿不规则柱状；金云母条状。

3.2.2 矿石类型及化学成分

矿石类型主要按其结构、构造特征划分，以块状为主，次为片状。各矿体平均化学成分统计见表2。

表2 矿石主要化学成分(%)

从上表统计可以看出：Ⅰ矿体平均品位相对较高，整个矿体可达二级品。地表品位比地下稍高，从地表向地下品位有降低的趋势，但变化幅度不大。Ⅱ矿体平均品位比Ⅰ矿体较低，按工业技术指标可达三级品标准。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

本矿区在矿体附近有燕山期花岗岩体分布，而且距离矿体很近。岩浆的侵入与矿床的形成关系密切。

白云石大理岩与岩浆岩接触部发生弱矽卡岩化作用，形成接触变质带。由于岩浆上侵过程中的高温效应和热接触变质作用过程中的碳酸盐矿物分解出的CO2气体挥发作用，原地层中的大量大气降水沿张开的裂隙下渗，被岩体加热后形成的热流体循环水，与白云石大理岩发生热液交代作用。

随着热水温度的升高，镁质大理岩发生水化交代作用，部分白云石首先与流体中少量的SiO2形成滑石。此时，水镁石开始出现，并伴随有水镁石交代蛇纹石、滑石、镁橄榄石的反应。此阶段的温度大约在300～400℃之间，这一温度范围已由超基性岩转变为蛇纹岩得到了证明。

当体系温度超过400℃时，白云石大量转变成水镁石并伴有少量蛇纹石转变成滑石，此时由于CO2气体的大量溢出，使热水流体的流动性得到了增强。当体系温度达500～600℃(伟晶岩形成温度)时，只发生白云岩水化、脱气反应，形成大量的水镁石和少量方解石。

显微镜研究表明，矿物中没有发现方镁石假象出现，且矿石中残余的各类团块以白云石大理岩为多，而且矿体近矿围岩多为蛇纹石化白云石大理岩，而无蛇纹石化菱镁矿大理岩。从以上证据可以判断，体系最高温度没有达到方镁石出现阶段，或只是刚刚接近方镁石阶段。

成矿期热液变质作用阶段是整个热液变质作用的鼎盛期。此时成矿条件趋于稳定，CO2气体大量溢出，且持续时间长，热水流体的活动性也最大，是水镁石大量形成阶段。

由于岩体热能的减少，体系温度开始下降，当温度降至400～300℃时，体系中残余的蛇纹石大量水化成水镁石。早期形成的残留镁橄榄石被蛇纹石化。

以上过程可概括为：

有利的成矿构造部位主要是开放型张性断裂附近。

综上所述，该水镁石矿是富镁碳酸盐岩建造在燕山晚期中、酸性岩浆的作用下，在成矿构造有利部位发生热液交代形成。矿床成因类型为与燕山期中、酸性岩浆活动有关的矽卡岩大理岩建造接触变质矿床。

4.2 矿床的找矿标志

(1) 成矿母岩标志：富镁碳酸盐岩类变质岩层。

(2) 岩浆岩标志：与富镁质碳酸盐岩类接触的中酸性岩浆岩附近。

(3) 风化层标志：水镁石矿体在地表露头处，因风化普遍有一层不完整的、厚度小的风化壳，一般称水镁石岩淋滤层。

(4) 与水镁石矿体伴生的次生变化常见的有：蛇纹石化、滑石化、菱镁矿化等。

P619.239

A

1007-9386(2011)06-0043-03

2011-08-05