辽宁省翁泉沟铁硼矿地球化学找矿模型初探

温德娟，滕寿仁

（辽宁省地质矿产调查院，辽宁 沈阳 110031）

辽宁省翁泉沟铁硼矿地球化学找矿模型初探

温德娟，滕寿仁

（辽宁省地质矿产调查院，辽宁 沈阳 110031）

通过对翁泉沟铁硼矿地质矿产特征及所处区域、矿区地球化学特征所作的分析及总结，初步建成了翁泉沟海相火山沉积变质型铁硼矿的地质-地球化学找矿模型：古元古界辽河群里尔峪组为层位稳定且变质程度较高的含硼建造，岩浆活动强烈且构造形迹比较复杂；翁泉沟铁硼矿及其相似地质背景发育区主要出现B、MgO、Fe2O3的异常组合，各个单元素高值区内的浓集中心显著，但各异常元素间的组分分带性不明显；在矿床周边地区B和Fe2O3异常以较好套合的组合出现作为本区寻找该类矿床的地球化学异常找矿标志，相对而言B和MgO伴生出现的情况相对要少.矿床地质-地球化学找矿模型的建立，可以为寻找同类型矿床而开展的预测远景区圈定、找矿靶区挑选、资源量估算等工作提供依据.

翁泉沟铁硼矿；海相火山沉积变质型；地球化学特征；找矿模型；辽宁省

0 前言

为进一步摸清全国重要矿产资源“家底”，中国地质调查局下达了“全国矿产资源潜力评价”项目，并于2007～2013年在全国范围内以省为单位全面展开.在现有工作程度基础上，充分利用地质、物探、化探、遥感和矿产勘查等综合成矿信息，全面总结各省基础地质调查和矿产勘查工作成果和资料，并应用现代矿产资源预测评价的理论方法和GIS评价技术，开展铁、铜、铝、铅、锌、钼、锰、镍、钨、锡、金、铬、锑、稀土、银、硼、菱镁矿、重晶石等矿种的资源潜力预测评价工作，估算本省有关矿产资源潜力及其空间分布，为研究制定国家矿产资源战略与国民经济中长期规划提供科学依据，为今后开展矿产勘查的规划部署研究奠定扎实的信息基础.

辽宁省矿产资源潜力评价化探资料应用研究课题是辽宁省矿产资源潜力评价项目的一个子课题.该课题对省内典型矿床、预测工作区、成矿区带等进行了系统的地球化学研究，为本文开展的研究工作积累了大量第一手资料并奠定了坚实的基础.

翁泉沟铁硼矿为辽宁省较有代表性的海相火山沉积变质型铁硼矿床，处于Ⅲ-56-②营口-长白（次级隆起，Pt1裂谷）Pb-Zn-Fe-Au-Ag-U-B-菱镁矿成矿区带内.在总结、提取基础地质矿产特征（包括有利地层、构造、矿物组合、围岩蚀变、控矿因素等）、地球化学特征（异常元素组合、分带、剥蚀程度等）基础上，建立该典型矿床地质-地球化学找矿模型，是在该成矿区带中进一步开展钼矿预测远景区圈定、找矿靶区挑选、资源量估算等工作的重要依据.

1 翁泉沟铁硼矿地质矿产特征

翁泉沟铁硼矿床属于华北陆块区胶东古陆块胶辽古裂谷的裂谷盆地相，为海相火山沉积变质型翁泉沟式铁硼矿床.

1.1 矿区主要地层

翁泉沟铁硼典型矿床矿区主要出露古元古界辽河群里尔峪组、高家峪组、大石桥组和盖县组地层，其中里尔峪岩组层位稳定，变质程度较高，以普遍含硼为特点，所以称为含硼建造.

1.1.1 里尔峪组

该组共分为两个岩段，即上部浅粒岩段和下部变粒岩段.

变粒岩段分布于矿区东部和北部，呈弧形展布，区内的铁硼矿体即赋存于其中.自下而上分别为：

①黑云变粒岩，为矿体的底板岩层，其中夹有多层透辉（角闪）变粒岩、电气变粒岩、电气透辉变粒岩、电气透辉岩和磁铁浅粒岩.

②白云石大理岩-钙镁硅酸盐岩，主要由钙镁、铁镁硅酸盐岩及富镁碳酸盐岩组成，以含有铁硼矿伴生放射性元素及稀土元素为显著特点.岩石类型有蛇纹岩、金云母蛇纹岩、蛇纹石化大理岩、金云透闪岩、白云石大理岩，其中夹有黑云角闪变粒岩、透辉变粒岩、电气透辉岩.铁硼矿主要产于蛇纹岩、金云母蛇纹岩中，部分产于蛇纹石化大理岩中.放射性元素与铁硼矿伴生.含矿层中局部见有石膏矿小夹层.

③角闪透辉变粒岩，为主矿体顶板岩层，其中夹有多个薄层钠长浅粒岩、角闪（黑云）变粒岩，局部夹有电气变粒岩、角闪岩、黑云母岩等小透镜夹层.

浅粒岩段分布于矿区中部，岩性比较单一，主要岩石类型为钠长浅粒岩及部分微斜浅粒岩，其中夹角闪透辉变粒岩、电气变粒岩.该层下部还夹有金红石浅粒岩.

1.1.2 高家峪组

矿区内只出露高家峪组一段（Pt1Lg1）地层.出露于矿区中部，平面上呈一不规则的长轴东西向的椭圆形.出露厚度96～175 m.

岩石组合为黑云透辉变粒岩、黑云透辉岩夹角闪变粒岩及透闪岩.该段下部黑云透辉变粒岩中含磷灰石，局部可达5%.

1.2 构造

翁泉沟矿区由于受多期变质变形构造运动的影响，构造形迹比较复杂.

1.2.1 褶皱构造

区域褶皱构造主要为东西向褶皱构造.以翁泉沟复背斜、教家屯-北艾家堡子背斜、南艾家堡子背斜、朱家堡子-蔡家堡背斜为代表.

翁泉沟典型矿床矿区内褶皱构造主要为翁泉沟向斜，是区域上翁泉沟复背斜的一部分，为一个南翼缓，北翼陡，东端仰起的向斜.褶皱轴向近东西，长约4.5 km.向斜西端被大荒沟断裂带破坏，成为马蹄形.核部地层为里尔峪组二段，两翼为里尔峪组一段地层.该向斜控制了本区铁硼矿体的分布.

1.2.2 断裂构造

区内大部分断裂构造都发生在铁硼矿形成之后，故对矿体都有一定破坏作用.

1.3 岩浆岩

翁泉沟铁硼典型矿床矿区出露岩浆岩主要为条痕状花岗岩（条痕状混合岩）及安山岩、辉绿玢岩、流纹岩、伟晶岩、花岗斑岩、石英正长斑岩、闪长岩、辉石闪长岩、煌斑岩、石英脉等脉岩.

条痕状花岗岩，岩石片麻理明显，分布于含硼岩系的底部，由于其年代久远，与辽河群地层同时发生了变质和变形，使其片麻理与地层产状基本一致.该花岗岩体主要出露于翁泉沟复背斜的核部，多与里尔峪组接触，与含硼岩系相互位置关系密切，有时也与高家峪组、大石桥组直接接触.该岩体虽然与含硼岩系位置关系密切，我们认为以其为直接产物的构造岩浆活动，为含硼岩系变质作用提供了热动力，岩浆热液和变质热液又为硼矿的局部进一步富集提供了介质.

另外，区内还有年代较新的岩浆岩大面积分布于本区南部，以酸性花岗岩为主，中酸性花岗闪长岩次之，此外还有安山岩、辉绿玢岩、流纹岩、伟晶岩、花岗斑岩、石英正长斑岩、闪长岩、辉石闪长岩、煌斑岩、石英脉等脉岩穿切在地层中.这些岩脉充填于成矿后断裂构造中，与铁硼矿无成因联系，有的破坏铁硼矿体.

1.4 矿床地质特征

翁泉沟铁硼矿体赋存于翁泉沟向斜构造中，翁泉沟矿段是翁泉沟向斜的南翼东段，也是翁泉沟硼铁典型矿床重点研究的矿段.它是翁泉沟硼铁矿区的主矿体，规模较大，呈层状、似层状产出.矿体地表呈东西走向展布，沿走向、倾向厚度变化较大，矿体倾向340～350°，倾角70～80°.此段矿体为本区陡倾斜的矿体，长约700 m，最大厚度156 m，平均厚度约45 m.赋存于-50～+494 m标高之间.TFe平均品位31.22%，B2O3平均品位7.83%.

1.5 矿石矿物组合及结构构造

翁泉沟典型矿床矿石矿物成分比较简单.主要矿石矿物有：金属氧化物中的磁铁矿，硼酸盐类矿物中的硼镁铁矿、纤维硼镁石、板状硼镁石和遂安石.脉石矿物主要有蛇纹石、金云母和斜硅镁石，伴生少量或微量的黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿等硫化矿物.

翁泉沟典型矿床矿石化学成分主要为TFe和B2O3，其含量占矿石总化学成分的45.9%，其他组分有SiO2、Al2O3、CaO、MgO等.矿区内保有矿体中TFe平均品位31.18%，B1＋B2+B3品级矿体B2O3平均品位为7.84%.其中B1品级矿体B2O3平均品位为11.94%，B2品级矿体B2O3平均品位为7.55%，B3品级矿体B2O3平均品位为3.98%.

矿石结构可分为变晶结构和交代结构两大类.

矿石构造包括条带状、块状、斑杂状、皱纹状和网脉状5种，其中以条带状构造为主.

1.6 矿体与围岩关系

本区硼铁矿体赋存于里尔峪组下部变粒岩段之中.矿体呈层状—扁豆状产出.矿体因受断层切割，造成重复和拉开.重复者，矿体突然加厚，重复出现；拉开者，造成无矿窗（业家沟矿段）.从而使矿体形态变得较复杂.

矿体与围岩呈整合接触关系，并有金云透闪岩过渡层，层厚0.2 m至数十米.矿体中夹有数层黑云角闪变粒岩、蛇纹岩、金云透闪岩、大理岩、电气透辉岩等薄层扁豆体.层厚不等，一般在0.5～25 m，延长几米至数百米.矿体与蕴矿岩层厚度之间关系极为密切.沿走向、倾向，二者普遍具有正相关关系.

翁泉沟铁硼矿床中，铁、硼矿紧密共生，形成统一矿体.矿石中TFe和B2O3两种组分密切共生，有时呈正相关关系，有时则不同.根据原勘探报告的统计结果，二者的共生与矿石类型密切相关，矿石类型不同，共生情况也明显不同.

1.7 成矿模式

翁泉沟铁硼矿成矿作用大致过程如下.

成矿物质喷出和物理化学分选阶段：元古宙早期，太古宙克拉通发生断陷，形成封闭—半封闭裂谷盆地.沿裂陷轴发育中基性海底火山，形成凝灰质沉积，海水酸化溶解铁质、钙镁质，硼元素以H3BO3或B（OH）4-形式存在于温热海水中.断裂深达地幔时（翁泉沟）铁质成分就会相当丰富.

铁质－硼质－镁质同沉积成矿阶段：在海底火山喷发的间歇期，海水降温、pH值升高、气候干燥等因素使铁－镁－硼等发生同构造化学沉积——沉积成矿.随后的海底火山再次喷发，沉积形成了硼铁矿层的顶板位置及其上面凝灰质的辽河群里尔峪岩组一段上层变粒岩和二段浅粒岩夹变粒岩段等上覆岩层.

铁硼矿富集变质成矿阶段：古元古代末期，随着结晶基底沿裂谷的古火山口一线活化—塑性底辟上侵，硼铁矿层同整个辽河群一道经受了角闪-绿片岩相变形变质作用，形成穹隆状短轴构造.原始铁硼矿物变质为硼镁铁、硼镁石、磁铁矿等，并活化迁移到构造虚脱部位.辽吉裂谷闭合隆升后，接受风化剥蚀、构造改造（图1）.

2 翁泉沟铁硼矿地球化学特征

2.1 区域地球化学

翁泉沟铁硼矿处于辽东翁泉沟式火山沉积变质型硼铁矿预测工作区内.翁泉沟铁硼矿及其相似地质背景发育区主要出现B、MgO、Fe2O3的异常组合，各个单元素高值区内的浓集中心显著，但各异常元素间的组分分带性不明显，而且在翁泉沟铁硼矿床周边地区B和Fe2O3的异常在空间分布上组合出现机率较高，相对而言B和MgO伴生出现的情况相对要少.

图1 翁泉沟铁硼矿成矿模式图Fig.1Metallogenic model for the Wengquangou iron-boron deposit

2.2 矿区地球化学

从翁泉沟铁硼矿区土壤取样结果圈定的B、MgO和Fe2O3异常图（图2）中可以看到，矿床及其周边主要出现B、Fe2O3和MgO异常组合，但由于铁硼矿的伴生产出，B和Fe2O3异常往往以套合较好的组合形式出现，而B与MgO异常的套合程度相对较弱.

2.3 地球化学找矿模式

翁泉沟铁硼矿的地质-地球化学综合找矿模式如表1.

从翁泉沟铁硼矿区利用土壤取样结果圈定的B、MgO和Fe2O3异常图（图2）中可以看到，矿床及其周边主要出现B、Fe2O3和MgO异常组合，但由于铁硼矿的伴生产出，B和Fe2O3异常往往以套合较好的组合形式出现，而B与MgO异常的套合程度相对要弱.所以把B和Fe2O3异常以较好套合的组合出现作为本区寻找该类矿床的地球化学异常找矿标志.

表1 辽宁省翁泉沟铁硼矿地质-地球化学综合找矿模式Table 1Geological-geochemical prospecting model for Wengquangou iron-boron deposit

3 结论

图2 翁泉沟铁硼矿区地球化学异常图Fig.2Geochemical prospecting model of Wengquangou iron-boron deposit

在对典型矿床进行地质背景、矿区成矿条件直至矿石矿物组成、成矿物质来源、成矿机理等系统研究基础上，进一步开展其所处区域的地球化学特征剖析，最终建成了地质-地球化学找矿模型.通过对典型矿床综合研究，有效提取地球化学信息，建立相应成矿类型地球化学找矿模型，可以对预测区的进一步圈定及研究起到以点带面的作用.遵循相似地质条件和相似地球化学异常特征有可能找到类似矿床的经验规律，通过模型类比可优选出与已建立找矿模型地质及地球化学条件相近的具有找矿前景的异常及找矿靶区，为综合地质找矿工作提供有效的地球化学找矿信息.

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PRELIMINARY DISCUSSION ON THE GEOCHEMICAL PROSPECTING MODEL FOR THE WENGQUANGOU IRON-BORON DEPOSIT IN LIAONING PROVINCE

WEN De-juan,TENG Shou-ren
（Liaoning Institute of Geology and Mineral Resources Exploration,Shenyang 110031,China）

With analysis and sum-up of the regional geology,geochemistry and mineral resources of the Wengquangou ironboron deposit in Liaoning province,the geological-geochemical prospecting model for the marine volcanic-sedimentary metamorphic type of deposit is preliminarily established as follows:The Lieryu Formation,Liaohe Group of Paleoproterozoic Erathem is the boron-bearing formation with a stable horizon,high metamorphic degree,intensive magmatic activities and complicated structures.The anomaly assemblage of B,MgO and Fe2O3appears in the orefield and areas with similar geological background.Each element has significant concentration centers in the high-value areas,but the zonation between difference elements is not so clear.The anomalies of B and Fe2O3around the deposit are well coincided,which is the geochemical prospecting indicator in the area.However,the association of B and MgO is relatively unfamiliar.The establishment of the geological-geochemical prospecting model provides an important basis for the delineation of prospective areas,choiceoftargetsandestimationofresourcesofthedepositsofthesametype.

Wengquangouiron-borondeposit;marinevolcanic-sedimentarymetamorphictype;geochemicalcharacteristics; metallogenicmodel;LiaoningProvince

1671-1947（2014）03-0256-05

P618.31

A

20143－02－25；

2013-04-10.编辑：张哲．

国土资源部地质大调查项目“全国矿产资源潜力评价”（1212011121004）资助.

温德娟（1980—），女，硕士，工程师，主要从事地质与矿产普查工作，通信地址辽宁省沈阳市皇姑区宁山中路42号，E-mail//wendejuan@126.com