辽宁省铧子峪菱镁矿地质特征及成矿模式

姚志宏，孙鹏慧，刘长纯

（辽宁省地质矿产调查院，辽宁沈阳 110031）

辽宁省铧子峪菱镁矿地质特征及成矿模式

姚志宏，孙鹏慧，刘长纯

（辽宁省地质矿产调查院，辽宁沈阳 110031）

铧子峪菱镁矿位于辽宁省海城境内，形成于古元古代，含矿建造为古元古代辽河群大石桥组三段含镁大理岩.通过对矿区内含镁大理岩中微量元素的分析和对大石桥期岩相古地理、古气候环境等的研究，总结出铧子峪菱镁矿的成矿模式：菱镁矿矿质来源于干热的湖盆地内含Mg质较高的水体，随着蒸发作用的不断进行，菱镁矿原始矿源层逐渐沉积形成，后期的区域变质作用使原始矿源层富集成矿，从而形成了该沉积变质型超大型矿床.

地质特征；矿床成因；沉积变质型；成矿模式；铧子峪菱镁矿；辽宁省

辽宁省菱镁矿以储量丰富、矿石质量优良而享誉世界.其主要成矿带分布于大石桥-海城-辽阳大安口一带.青山怀、圣水寺、铧子峪、祝家、王家堡子、下房身等大型、超大型菱镁矿均产于此带.铧子峪菱镁矿位于辽宁省海城县东南，距海城约18 km，北距鞍山市约55 km.

1 区域地质背景

1.1 地层

矿区大地构造位置隶属于华北陆块（Ⅱ）、胶辽古陆块（Ⅱ-1）、辽东裂谷次级隆起（Ⅱ-1-3）三级构造单元.区内地层主要有：太古宙鞍山群、古元古代辽河群、新元古代陆源碎屑岩-碳酸盐岩建造、古生代陆源碎屑岩-碳酸盐岩建造、中生代火山岩建造-含煤碎屑岩建造.前造山基性岩、条痕状花岗岩、同造山二长花岗岩、后造山钾长花岗岩及基性岩在区内大面积分布.

辽河群底层厚度大于10 km，自下而上由5个组构成（见表1）.菱镁矿矿床位于大石桥组碳酸盐建造中.在长60 km，宽1～2 km范围内矿层分布稳定，呈层状.

表1 辽河群地层简表Table 1 Stratigraphy of the Liaohe Group

图1 大石桥－海城地区区域地质简图Fig.1 Regional geologic map of the Dashiqiao-Haicheng area

1.2 构造

区域构造主要表现为北东至北北东向的扇形构造.岩层呈北东60～80°分布，倾角60～80°，由于区域变质后期受南北向的挤压形成了区域性的扇形构造，如杨家甸扇形构造、陈马-梁家威子扇形构造和梨树沟-缸窑岭下堡扇形构造等.扇形构造两侧的岩层产状相向倾斜，核部为一明显的直立带.在此范围内岩层的破劈理极为发育.扇形构造核部的直立带，往往发生滑石化或出现滑石矿.此外，全区断裂构造甚为发育，以走向断层规模最大，其次北北东和北西西向的横断裂亦较发育，但规模较小.

菱镁矿层受控于古元古代中晚期古裂谷中次一级沉积盆地的镁质碳酸盐岩建造.后者呈近东西向楔状分布，由北至南形成3个较大的楔状体.每个楔状体都是西部厚，可达千米以上，向东变薄，仅有几百米厚，并逐渐尖灭.其与下伏岩层多为断层接触或被岩墙群切割.在该建造中还存在白云质的同生砾岩，为同沉积断裂活动的产物［1-2］.

1.3岩浆岩

区内花岗岩及中、基性脉岩较发育，它们与某些滑石矿有成因和空间上的关系.早元古代的变质辉长岩也有出露，但对菱镁矿体无影响.

2 矿区地质特征

2.1 矿床地质背景

2.1.1 地层

铧子峪菱镁矿矿区出露地层主要是下元古界辽河群大石桥组二段上部和三段下部含矿带. 1）大石桥组二段上部地层自下而上分为5层.

①黑云母片岩层：由二云片岩、石榴黑云片岩、十字黑云片岩组成.厚度大于150 m.

②大理岩及白云质大理岩层：由灰—深灰色条带状（1～5 mm）、细粒（1 mm）大理岩及白云质大理岩组成，于中上部有黑色燧石层（厚3～5 m）.厚30～224 m.

③千枚岩及黑云母片岩层：千枚岩与黑云母片岩为渐变接触，千枚岩沿走向逐渐变为绢云母片岩或二云母片岩、黑云母片岩.厚16～60 m.

④十字石黑云母片岩-石榴十字黑云母片岩层：本层在东部为十字、黑云片岩和黑榴黑云片岩；西部多为十字黑云片岩.厚65～220 m.

⑤黑云母片岩层：岩性与①层相同，但夹菱镁矿大理岩薄层（厚1～2 m）.片岩与菱镁矿大理岩接触处多为滑石化.厚22～53 m.

2）大石桥组三段下部含矿带

①第1层菱镁矿层：白、灰白色，粗粒结构，层状、条带状构造，菱镁矿粒径一般为20 mm左右，个别可达50～60 mm.沿层理面由碳质、滑石和菱镁矿组成1～3 mm厚的灰黑色条带.有的菱镁矿晶体垂直灰黑色条带呈犬齿状或斜交条带呈放射状生长.本层夹有滑石片岩、千枚岩及白云石大理岩.夹层单层长40～290 m，宽2～15 m.在东部还夹有条带状、薄层状大理岩.该层长200 m，厚5～15 m，延深100～200 m.本层厚9～50 m.

②绢云母片岩层：片理与层理大多一致.在X线以西含石榴石.在与菱镁矿大理岩的接触面上往往有绿泥石化和滑石化.本层两端薄，中部较厚，夹数层滑石化菱镁矿大理岩，最大者长780 m，厚2～25 m，由滑石和少量碳质组成薄层状或条带状构造.本层见3 m厚大理岩.本层厚10～150 m.

③第2层菱镁矿层与千枚岩互层：由菱镁矿、千枚岩各二层组成，总厚度65 m.菱镁矿灰白—白色，粒度2～50 mm，呈条带状、放射状、片岩等结构，层面往往含有碳质和滑石薄膜.上层千枚岩以断层关系与第三层菱镁矿接触，在断层带附近千枚岩发生绿泥石化和滑石化，蚀变强烈时变成绿泥滑石片岩.

④第3层菱镁矿层：为主要含矿层，其中含有主矿体.含矿层中夹少量白云石大理岩及千枚岩、滑石片岩层.前者多分布于本层的中上部，后者分布于本层的下部.夹层一般长10～300 m，厚1～12 m，延深50～100 m.本层上部含有滑石化柱状透闪石.本层中偶见白云石自形晶体，大者30 mm×30 mm左右.本层厚度：东段Ⅳ-Ⅶ线为27～296 m，平均125 m.其中Ⅳ线以西最薄为27～67 m，平均44 m.

⑤石棉透闪石白云石大理岩层：灰白—白色，细均粒变晶结构，沿层间有灰白色硅质条带，宽1～99 mm.含较多的透闪石，呈白色放射状、纤维状及长柱状.在Ⅰ线附近发育成透闪石石棉团块、网脉.钻孔中见本层有菱镁矿大理岩夹层，长10～500 m，厚1～20 m，延深40～240 m.本层厚14～70 m.

⑥第4菱镁矿层：灰白色，中、粗粒为主，巨粒次之，部分具有清楚的或隐约的条带构造，含滑石、绿泥石、石英.本层中部厚菱镁矿大理岩中含滑石化透闪石，厚2～3 m.菱镁矿与白云石大理岩接触处有滑石和白云岩包体.本层厚7～46 m，向深部有增厚趋势.

⑦石英透闪石白云石大理岩层：灰白—白色，细均粒变晶结构，厚—薄层状，以白云石为主，含透闪石、滑石、石英及少量石棉，在Ⅲ线夹滑石菱镁矿大理岩一层，厚约5 m.本层厚6～51 m.

⑧第5菱镁矿层：灰白—白色，局部淡红色.粗、中粒结构.矿物成分以菱镁矿为主，含滑石、斜绿泥石、透闪石等.本层厚9～90 m.

⑨透闪石白云石大理岩层：灰白—白色，细粒、等粒结构，厚层状，含条带状石英细脉.透闪石分布不均匀，地表有3处夹菱镁矿大理岩，长110～360 m，宽6～15 m.本层厚10～57 m.

⑩第6层菱镁矿层：灰白—白色，中粒结构，上部有少量碳质和滑石沿层分布，显层状构造.夹白云石大理岩和包体，长20～135 m，厚2～23 m，在与菱镁矿大理岩接触层面上有滑石化.在Ⅵ线顶部尚夹一层千枚岩，长130 m，宽5 m.本层厚28～100 m.

白云石大理岩夹千枚岩层：主要为灰—灰白色，细粒中厚层白云石大理岩.其中含石英及柱状透闪石.局部有藻叠层石白云岩大理岩层，厚2～3 m.本层夹5层千枚岩，厚2～32 m，长55～2770 m.断续夹4层菱镁矿大理岩，长130～255 m，厚7～15 m.

2.1.2 岩浆岩

矿区内没有成规模的岩体出露，均为岩脉.

正长斑岩脉：有数条，一般长30～850 m，最长2000 m，宽6～20 m，走向65～70°，倾向北西，倾角30～45°.侵入于含矿层.

煌斑岩脉：大小数十条，有数条较长者超过100 m，最长达380 m，最厚达8 m，一般长度40～60 m，厚0.5～2 m.岩脉多充填于横正断层，侵入含矿层，使近矿围岩产生重结晶，对矿石质量没有影响.

2.1.3 构造

矿床为一扭转单斜构造，扭转中心在Ⅶ线附近.其两侧岩层走向变化不大，为60～70°，但倾向相反.Ⅶ线以东倾向北北西，倾角52～85°.Ⅶ线以西倾向南南东，倾角54～88°.东部为倒转层位，西部为正常层位.扭转单斜构造倾角在扭转中心部位最陡，向两边逐渐变缓.矿区内断裂构造对矿体产生破坏作用.

2.2 矿体特征

含矿带全长5100 m，东段长2200 m，西段长2900 m.主要矿层有6层，其中第3层为主矿层.菱镁矿层特点描述如下.

第1层：由于含滑石、SiO2较高，只有2个扁豆状工业矿体.一个长70 m、厚3～7 m，另一长200 m，厚7 m.

第2层：分上、下两分层，中间夹有一层千枚岩.东段有工业矿体6个，长60～530 m、厚2～8 m，于Ⅳ-Ⅵ线内矿体厚30～50 m.西段有工业矿体4个.其上部有1个工业矿体，长2230 m、平均厚24 m，呈似层状；下部含工业矿体3个，长度分别为700、460和530 m，厚度分别为10、15和10 m，矿体分别呈似层状、扁豆状.

第3层：为矿区主矿层，有工业矿体1个，长大于3000 m，倾斜延深大于510 m，厚度57～195 m.矿体呈层状—似层状，厚度稳定，连续性好.

第4层：有工业矿体7个，长250～1480 m、厚2～30 m，向深部矿体增厚，呈似层状、扁豆状、透镜状.

第5层：有7个工业矿体，长60～330 m，厚2～28 m，多呈透镜状和似层状.

第6层：规模和质量仅次于第3层，工业矿体多为似层状，部分呈扁豆状、透镜状，厚13～60 m，平均厚29.8 m.

各层产状基本一致，走向60～70°，倾向北西.Ⅶ线以西倾向南东，倾角56～87°；Ⅶ线以东倾向北西，倾角42～87°.

2.3 矿石特征

矿石类型可分为3类.

1）纯镁型：主要分布于第3菱镁矿层中.

2）硅镁型（高硅型）：包括①滑石-菱镁矿组合；②透闪石-菱镁矿组合；③滑石-透闪石-菱镁矿组合；④石英-滑石-透闪石-菱镁矿组合；⑤滑石-透闪石-绿泥石-菱镁矿组合；

3）硅钙镁型（高硅高钙型）：包括①白云石-滑石-菱镁矿组合；②白云石-滑石-透闪石-菱镁矿组合.

矿石结构以中粗粒花岗变晶结构为主，巨粒结构次之.矿石构造主要为块状、薄—厚层状构造，少量巨粒菱镁矿形成放射状构造.

矿石矿物成分为菱镁矿.脉石矿物有白云石、石英、透闪石、滑石、绿泥石.在矿区西部局部可见软玉.

2.4 围岩蚀变

滑石、透闪石、蛇纹石、直闪石、斜绿泥石、绢云母、海泡石、褐铁矿等蚀变.

3 矿床成因及时代

3.1 成矿时代

菱镁矿的成矿时代为古元古代，大约2174 Ma［3］.

3.2 成矿物质来源

本区菱镁矿与白云石大理岩的δ13C皆接近于+1，说明菱镁矿与白云岩中无机碳为海水来源.从菱镁矿所含微量元素看，其中Cr/Ga值为1.6左右，与海水的1.67接近.一些难迁移元素，如Ti、Zr、Nb、V等含量均小于或接近于海相碳酸盐中的含量，这些充分证明镁质来自于海水.

3.3 岩相古地理及古气候条件

古气候条件为浅的、高盐度潟盐湖或温暖干旱的潮坪［4］.而对辽东元古宙古地磁研究表明［5］，这一时期的铧子峪菱镁矿古纬度多数均在35°以南的低纬度区，即含镁碳酸盐岩建造形成于赤道以北古纬度较低的地理环境中［6］.

4 成矿模式

通过对铧子峪菱镁矿的区域地质背景、矿区地质特征、矿床成因等详细研究，最终总结出矿床成矿模式（图2），可分为沉积和变质改造2个阶段.

图2 铧子峪菱镁矿成矿模式图Fig.2 Metallogenic model of the Huaziyu magnesite deposit

变质改造阶段：辽河群沉积以后，裂谷处于消亡阶段，由沉降拗陷转为挤压收缩.矿源层、贫矿层和沉积物一起发生变形褶皱、断裂.经区域变质作用，在一定的温度、压力、液体相作用下矿质再次富集、重结晶形成厚层粗粒的优质菱镁矿矿体［7-8］.

［1］苏建江.辽东南部菱镁矿地质特征［A］.中国钢铁年会论文集,2003: 227.

［2］陈从喜，蒋少涌，蔡克勤，等.辽东早元古代富镁质碳酸盐岩建造菱镁矿和滑石矿床成矿条件［J］.矿床地质,2003,22（2）:166—176.

［3］汤好书，武广，赖勇.辽宁大石桥菱镁矿床的碳氧同位素组成和成因［J］.岩石学报,2009,25（2）:456—457.

［4］李汉瑜，安延恺.中国元古宙地质构造格局演化对于沉积作用的控制［J］.岩相古地现,1989,41（3）:32—34.

［5］姜春潮.再论辽东前寒武纪地层的划分和对比——“辽河群”一词使用的商榷［J］.中国地质科学院院报,1984,9:161—164.

［6］冯本智，朱国林，董清水，等.辽东海城-大石桥超大型菱镁矿矿床的地质特点为及成因［J］.长春地质学院学报,1995,25（2）:122—124.

［7］陈毓川，王登红，徐志刚，等.重要矿产和区域成矿规律研究技术要求［M］.北京：地质出版社,2010:23—27.

［8］李大民，孙永君，许文进，等.甘肃天鹿砂岩型铜矿床地质特征及成矿模式［J］.矿床地质,2006,25（3）:312—320.

GEOLOGICAL CHARACTERISTICS AND METALLOGENIC MODEL OF THE HUAZIYU MAGNESITE DEPOSIT IN LIAONING PROVINCE

YAO Zhi-hong,SUN Peng-hui,LIU Chang-chun
（Liaoning Institute of Geology and Mineral Resources Exploration,Shenyang 110031,China）

The Huaziyu magnesite deposit,situated in Haicheng,Liaoning Province,is formed in the Paleoproterozoic Era. The ore formation is the magnesian marble in the third member of Dashiqiao Formation,Liaohe Group.Through the analysis of trace elements in the magnesian marble and the research of lithofacies paleogeogarphy and paleoclimatic environment of Dashiqiao age,the metallogenic model of Huaziyu magnesite deposit is summarized as follows:The ore material was derived from the water containing rich magnesium in the dry and hot lagoon basin.With constant evaporation,the primary magnesite ore bed deposited gradually.The later regional metamorphism enriched the primary ore bed.The super large magnesite depositofsedimentarymetamorphosedtypewasthenformed.

geological characteristics;genesis of deposit;sedimentary metamorphosed type;metallogenic model;Huaziyu magnesite deposit;Liaoning Province

1671-1947（2014）02-0126-05

P619.23

A

2012－12－ 27；

2013-03-28.编辑：李兰英．

收稿日期：中国地质调查局“全国矿产资源潜力评价”项目（编码1212011121004）资助.

姚志宏（1983—），女，工程师，从事矿产普查与勘探工作，通信地址辽宁省沈阳市皇姑区宁山中路42号羽丰大厦24-13室，E-mail//yao_zhihong@126.com