辽宁宽甸地区硼矿区域成矿特征及找矿标志

谢 忠，张海涛，初晓强，刘国昊，刘学文，支禹强

(辽宁省地质矿产调查院，辽宁 沈阳 110032)

辽宁宽甸地区硼矿区域成矿特征及找矿标志

谢 忠，张海涛，初晓强，刘国昊，刘学文，支禹强

(辽宁省地质矿产调查院，辽宁 沈阳 110032)

辽宁宽甸地区硼矿资源丰富，其矿床赋存于早元古代下辽河群里尔屿岩组一段金云母蛇纹岩、蛇纹石化大理岩中，具成矿专属性，并与辽吉花岗岩空间关系密切。同时后期褶皱构造及断裂构造叠加作用使矿床受到破坏及改造。1∶20万化探测量结果显示，宽甸地区硼元素背景值为3.9ppm，取异常下限6.0ppm，不同异常的峰值在14.5～450ppm之间；物探磁法测量显示，区内硼矿床(点)主要分布在较规整的条带状正磁异常的内部及其边部梯级带内。本文据此提出：结合“就矿找矿”经验，在确定成矿有利层位的基础上，物化探异常可作为区内硼矿床重要的找矿标志。

宽甸地区；硼矿；辽河群；找矿标志

辽宁宽甸地区是我国硼矿资源的主要产区之一。其大地构造位置处于中朝准地台(Ⅰ)胶辽台隆(Ⅱ)营口-宽甸台拱(Ⅲ)的东端。据以往成矿区划成果[1]，该区位于滨太平洋成矿域辽东古元古宙成矿区、营口-宽甸-集安古元古宙硼Ⅲ级成矿带的中段东部。区内广泛分布有辽河群火山沉积变质岩系，特别是下辽河群里尔峪岩组(含硼岩系)十分发育，该时代地层与研究区内硼矿成矿关系极为密切[1-4]。区内已知有多处大中型和数十处小型硼矿床和矿点，构成一个硼矿床集中区，具有独特的成矿地质特征。

1 区域成矿地质特征

1.1 区域地层分布及控矿特征

区内地层出露面积约占总面积的60%，其余为岩浆岩分布区。地层层序较为齐全，各时代地层较为发育，其中以上元古界辽河群地层最为发育，约占地表出露地层分布面积的70%。

宽甸地区位于南辽河群重点发育地段，其下部以缺失浪子山组地层为主要特征之一区别于北辽河群[3，5]。地层由下至上划分为里尔峪岩组、高家峪岩组、大石桥岩组和盖县岩组[5]。

高家峪岩组主要由含墨黑云片麻岩、变粒岩、石墨透闪透辉变粒岩，局部夹斜长角闪岩、大理岩透镜体组成；其原岩主要为浊积岩系。大石桥岩组由大理岩夹透闪透辉变粒岩、黑云变粒岩、斜长角闪岩组成。盖县岩组由含墨黑云变粒岩、石榴矽线黑云斜长片麻岩、片岩等组成。

经前人研究表明[6]：除里尔峪岩组外，其余三个岩组构成了南辽河群中上部含铅锌的碳酸盐系和含金的碎屑岩系，对硼矿成矿无明显的控制作用，说明里尔峪岩组是硼矿形成的专属地层。

区内含硼岩系集中分布于宽甸东部和南部的五道岭-砖庙-夹皮沟-南吊-杨林和毛甸子-红石砬子-大西岔一带，含矿地层总体呈近SW向或NWW向展布。

地层对硼矿的控制作用十分明显，区内已知的所有硼矿床和矿点都分布于里尔峪岩组一段中。该岩段的发育程度，特别是含硼金云母蛇纹岩、含硼蛇纹石化镁质大理岩的发育程度与硼矿的存在和规模具明显的正相关(野外观察)。据前人工作成果统计[7]，硼矿床一般分布在含硼岩系厚度大于500m，且其中蛇纹岩厚度大于30m的地层中。

1.2 构造控矿特征

区内大地构造位置属中朝准地台胶辽台隆营口-宽甸台拱的东段。该台拱由北而南，由草河口-太平哨复向斜、虎皮峪-红石砬子复背斜，盖县-古楼子复向斜三个区域性褶皱构成，区内含硼岩系分布于虎皮峪-红石砬子复背斜的东段。

控制硼矿成矿作用的构造主要是辽河旋回前造山期和造山期的古老构造，显生宙构造对硼矿床仅起改造破坏作用并形成一定的矿床保存条件[4，6，8]。

前造山期构造包括控制辽吉古裂谷形成、演化，控制古微地貌和古火山喷发等岩相古地理环境的同沉积构造。据20世纪80年代提出的辽吉裂谷理论[9]，控制辽河群形成的辽吉古裂谷开始形成于元古代之初。辽宁境内，该地质单元发育东西长300余公里，南北宽大于100km。横向上分为鞍山-桓仁北缘滨海斜坡区，营口-宽甸轴部浅海裂陷区，岫岩-丹东南缘滨海浅台区三个构造岩相区。含硼岩系受控于古裂谷中部营口-宽甸轴部浅海裂陷区。

造山期构造指辽东古裂谷经受辽河旋回运动消亡时所形成的绿帘角闪岩相区域变质变形作用，它们对矿体的形态、规模、产状和埋藏条件都具有明显的控制作用。含硼岩系分布区的褶皱构造十分复杂。主期变形的褶皱轴向总体呈东西向或北西西向，早期多为紧闭褶皱，晚期形成一系列复式褶曲构造，在背斜核部出露岩性多为辽吉花岗岩，向斜核部基本为上辽河群地层。区内较大的背向斜构造有鹰嘴砬子-杨木杆背斜，南吊-四平街向斜，老黑山-小荒沟背斜，杉松-大西岔向斜，大屁股山背斜，土门岭穹窿，土城子-永甸背斜等一系列规模较大的背向斜相间分布。褶皱构造的轴部转折端和转弯处，往往是硼矿体赋存的有利部位。

由于同造山期断裂构造以韧性剪切变形为主，受变质作用和后期构造改造已很难识别。它们多以顺层剪切滑动构造为主，造成地层的变薄、缺失或重复出现。

辽河旋回运动以后的多期构造运动形成的褶皱和断裂构造是硼矿成矿的期后构造。它们对矿床的改造作用一般不大，主要表现为一些较大断裂对矿体的局部错断作用。

1.3 岩浆岩控矿特征

区内岩浆活动主要集中在元古代和中生代，局部地区发育有较少量的第四纪玄武岩。

总之，辽吉花岗岩与各种变粒岩、浅粒岩、电气变粒岩及镁质大理岩构成了具有独特性质的含硼建造。另一些造山期重熔花岗岩对硼矿体和地层则具有穿层改造作用[8]，故显生宙以来的岩浆活动对含硼岩系及硼矿体起到了局部改造和破坏矿体的作用。

1.4 区域地球化学特征

区域1∶20万水系沉积物测量酸溶硼地球化学数据表明：区内硼元素背景值值很高，为3.90ppm，异常下限为6.0ppm，共有硼异常27处。主要分布在杨木杆-砖庙、牛皮闸、毛甸子、红石砬子、西江等地，多数异常往往集中分布，构成一定范围的异常区。从区内成矿地质条件与异常的对应关系可知，下元古界含硼岩系、古元古宙岩浆活动及近EW向或NWW向基底褶皱构造控制着区内硼异常的分布，结合区内成矿地质条件可划分出5处规模较大的硼异常区，各异常特征及与硼矿床的关系见图1和表1。

综上，宽甸地区区域地球化学特征可总结为：①异常与含硼岩系及矿床(点)的空间分布是吻合一致的，说明化探方法找硼的效果明显；②异常规模与硼矿床规模具有正相关性。凡是较突出的异常内都有小型以上规模的矿床；③五道岭大型硼矿位于弱异常地带，是区内唯一无显著异常的大型硼矿床，这种特殊情况是因该矿床处于半隐伏状态以及硼镁铁矿石在自然状态下难以分解造成的。

表1 宽甸地区酸溶硼地球化学特征

1.5 区域地球物理特征

从已取得的1∶20万航磁异常平面等值线图可见(图1)，区内的磁性差异较大。含硼岩系和辽吉花岗岩属较强的磁性体。硼矿床(点)主要分布在比较规整的条带状正磁异常的内部及其边部梯级带，可见由里尔峪岩组引起的磁异常，是寻找含硼岩系和硼矿的主要物性标志之一。

图1 宽甸地区1∶20万航磁异常平面等值线图

岩石名称块数K(×10-6CGSM)Jr(×10-6CGSM)变化范围几何平均值变化范围几何平均值磁铁矿14384～1173402570084～378005848片麻状花岗杂岩860～6510227770～855001450角闪变粒岩150～131040～3803电气变粒岩210～2330310～8957磁铁浅粒岩15294～298702540～10620170浅粒岩270～98020～6502大理岩440～26210～1073蛇纹岩160～11030～651硼镁石矿670～3500～831硼镁铁矿22143～879601134088～465307340斜长角闪岩50～1250150～689015金云透闪岩10497～279019230～500204伟晶岩脉70～1491240～1007闪长岩140～2730260～333044石英脉340～102420～1981

注：表内样品来源以宽甸地区为主，少部分采自辽东其他地区。

1.6 区域内硼矿床类型及成矿系列划分

1.6.1 硼矿床类型划分

区内现已探明大型硼矿床三处，中型硼矿床七处，小型矿床、矿点数十处。按其矿石类型可划分为硼镁石型、硼镁铁矿型和混合型，除五道岭大型硼矿、毛甸子中小型硼矿以“黑硼”(硼镁石+磁铁矿+少量硼镁铁矿型矿石)为主外，砖庙大型硼矿、夹皮沟和杨木杆中型硼矿、南吊小型硼矿等都是以“白硼”(硼镁石+少量磁铁矿型矿石)为主，其它矿床为“混合矿”(硼镁石+磁铁矿型矿石)。三类矿石目前选矿均无问题，但“黑硼”矿石往往品位较低，选矿难度大。

1.6.2 硼矿成矿系列划分

硼矿属变质成矿系列组合，即变质火山岩(火山-沉积)热液富集改造型成矿系列，进一步可划分出两个亚系列：硼铁亚系列、硼镁亚系列[7，10]。

硼铁亚系列：区内代表性矿床主要有五道岭硼矿。蕴矿母岩为蛇纹岩、蛇纹石化橄榄岩及蛇纹石化大理岩。矿物组合为硼镁石、磁铁矿、蛇纹石、硼镁铁矿、金云母、橄榄石等。矿床类型为磁铁矿-硼镁石型(黑矿)。

硼镁亚系列：区内代表性矿床主要有砖庙沟、杨木杆硼矿等。蕴矿母岩为白云质大理岩、菱镁矿岩等。矿物组合为硼镁石、遂安石、白云石、菱镁矿、蛇纹石、少量水镁石、磁铁矿、金云母、方解石等。矿床类型为硼镁石型、硼镁石-遂安石型(白矿)。

以往研究资料表明[7]，成矿亚系列是成矿环境的反映，硼铁亚系列分布于浅海凹陷区轴部，而硼镁亚系列则分布于浅海凹陷区的边缘。

2 找矿标志

2.1 地貌标志

“辽吉花岗岩”抗风化性较强，在地貌上常呈正地形；而蕴矿蛇纹石化大理岩及蛇纹岩上部的里尔峪岩组二段浅粒岩，其抗风化性也强于里尔峪一段的变粒岩及蛇纹石化大理岩及硼矿体。所以蕴矿层通常出现在正地形中的负地形或凹地。

2.2 岩性地层标志

早元古宙辽河群中的含硼岩系是寻找硼矿的地层标志，具成矿专属性。含硼岩系中的白云质大理岩、蛇纹石化大理岩及蛇纹岩是寻找硼矿的岩性标志。

2.3 构造标志

目前已知的硼矿床(点)均赋存在近SW向或NWW向的向形构造之中。它们位于“辽吉花岗岩”的一侧或两侧。向形构造及钩状褶皱则是硼矿就位的有利场所，故可做为寻找硼矿的构造标志。

2.4 地球化学找矿标志

首先，富镁碳酸盐岩的Ca/Mg比值可作为指示标志，通过总结，可得出已知硼矿体的CaO/MgO比值为0.35～0.01[5]。同时，对硼矿成矿区位具有重要指示意义的菱镁白云大理岩和蛇纹石化大理岩(往往作为围岩)也具有较低的CaO/MgO比值，见表3[5]。结合区域地球化学特征可以发现，目前已知的硼矿床(点)附近均有大小不等，强度不一的酸溶硼异常。这些异常反映了已知硼矿的区位特征，同时也可指示尚未发现硼矿地区的成矿可能。但区域地球化学异常区内的峰度值不应成为判断找矿前景的标准，原因有二：①半隐伏状态下的矿体所引起的异常往往峰度值较低，但面积较大；②受实验手段的限制，针对硼镁铁等难以分解的矿石类型，其化验结果往往存在一定误差。故在评价地球化学异常规模时，应综合考虑各要素，同时，适时的调高除峰度值以外地球化学要素的权重，以期取得良好的异常评定结果，并使得地球化学异常特征成为重要和有效的找矿标志。

表3 宽甸地区硼矿及富镁碳酸岩钙镁值对比

2.5 地球物理找矿标志

通过野外观察和薄片镜下鉴定可知：蕴矿蛇纹岩及蛇纹石化大理岩和硼矿中均含有一定量的磁铁矿和硼镁铁矿，后两者往往引起一定的区域磁异常。因此，磁法找硼镁铁型及相伴生的硼镁石型硼矿，效果较好。所以在古远古宙碳酸盐地层广泛发育的地区，磁异常可作为寻找硼矿的间接标志。

3 结 论

1)辽宁宽甸地区硼矿床，受层状含硼岩系控制作用明显，矿体主要赋存于辽河群里尔峪岩组一段中，成矿期岩浆活动和热液蚀变作用为其提供了有利的成矿条件，同造山期的褶皱构造为其赋存或再就位提供了空间位置，成矿期后的构造活动则对矿体起到改造和破坏作用。

2)宽甸地区硼矿化与地球物理磁异常、地球化学酸溶硼异常分布关系密切，通过对比发现后两者为重要的硼矿找矿标志，其中化探测量对非硼镁铁类矿化指示作用较强，而物探磁法测量则对硼镁铁类矿化具有较明显的指示作用。

3)找矿建议：一是就矿找矿，加强开展针对已知矿床深部和外围的找矿工作，扩大矿化集中区的资源远景；二是加强弱异常区和无异常区的找矿工作，寻找隐伏矿体。

致谢：本文在成文过程中，得到了教授级高级工程师李尔峰先生和辽宁省地质矿产调查院王长峰总工程师的热心指导，同时匿名审稿专家也为本文提出了建设性的意见，在此一并表示感谢！

[1] 陈毓川，薛春纪，王登红，等.华北陆块北缘区域矿床成矿谱系探讨[J].高校地质学报，2003，9(4)：520-535.

[2] Peng QM and Palmer MR.The Palaeoproterozoic boron deposits in eastern Liaoning，China：A metamorphosed evaporate[J].Precambrian Research，1995，72：185-197.

[3] 陈荣度，李显东，张福生.对辽东古元古代地质若干问题的讨论[J].中国地质，2003，30(2)：207-213.

[4] 贺高品，叶慧文.辽东-吉南地区早元古代两种类型变质作用及其构造意义[J].岩石学报，1998，14(2)：152-162.

[5] 辽宁省地质矿产局.辽宁省区域地质志[M].北京：地质出版社，1989：33-53.

[6] 赵光惠，等.辽宁省区域矿产总结[R].辽宁省地质矿产勘查局，2006.

[7] 李尔峰，刘学文，谢忠.辽宁宽甸地区硼矿评价成果报告[R].辽宁省地质矿产调查院，2004.

[8] 张景山.辽东硼镁石型硼矿床地质特征及成矿作用[J].辽宁地质，1994(4)：289-324.

[9] 张秋生，等.辽东半岛早期地壳与矿床[M].北京：地质出版社，1998：332-358.

[10] 杨占兴.辽宁省成矿系列与成矿区带研究[D].北京：中国地质大学(北京)，2006.

The regional metallogenic characteristics and prospecting criteria of boron deposit in Kuandian area of Liaoning Province

XIE Zhong，ZANG Hai-tao，CHU Xiao-qiang，LIU Guo-hao，LIU Xue-wen，ZHI Yu-qiang

( Liaoning Survey Academy of Geology and Mineral Resources，Shenyang 110031，China)

Boron deposit in Kuandian area of Liaoning province has rich resources.The boron deposits occur in Liaohe group Lieryu formation，which lithology is mainly composed of phlogopite serpentinite and serpentine marble showing the obvious metallogenetic specialization.And boron deposits have a close space relationship with Liaoji granite.Not only that，the destruction and reconstruction of late fold and fault structure cannot be ignored.The background and threshold of boron are 3.9ppm and 6.0ppm basing on some geochemical prospecting data in scale 1：200000.The peak values are between 14.5ppm and 450ppm of different anomalies.In addition，Kuandian boron deposits are distributed in some strapped positive magnetic anomalies or occurring within the gradient grade zone of some magnetic anomalies.Accordingly，basing on the position of the favourite ore-forming country rocks and connecting all obtained information with the boron prospecting model，geochemical and geophysical anomaly should be regarded as important criteria for ore prospecting.

Kuandian area；boron ore；Liaohe Group；prospecting criteria

2015-01-21

中国地质调查局地质矿产调查工作项目资助(编号：1212011120743)

谢忠(1968-)，男，高级工程师，现从事区域矿产远景调查及矿产资源勘查工作。E-mail:xz-1861@163.com。

P619.21

A

1004-4051(2015)08-0079-05