辽东—吉南地区下元古界含硼岩系的厘定

东野脉兴 熊先孝 栾俊霞 王莹 李代荣

1 中化地质矿山总局地质研究院，河北 涿州 072754 2 中化地质矿山总局化工地质调查总院，北京 100013

1 关于含矿岩系

含矿岩系，顾名思义，是指含有矿产的岩石（地层）单位，即一是要含有可被工业利用的矿产，二是具有被限定的独具特征的岩石（地层）单位，岩石单位一般划分到组、段一级，地层单位一般划分到世、期一级。全国地层委员会（1981）颁布实施的中国地层指南规定【1】：组的重要含义在于具有岩性、岩相和变质程度的一致性，横向上具有稳定性和直观的岩石组合类型的相似性，群是最大的岩石地层单位，由两个或者两个以上经常伴随在一起而具某些统一的岩石学特点的组联合构成，群和组是不同级别的岩石地层单位，不能相互取代或并列。

迄今辽东—吉南地区下元古界硼矿所有有关文献资料，包括各硼矿区勘查地质报告、公开出版的论文、专著等，所称含硼岩系不外有“下元古界含硼岩系”、“辽河群里尔峪组含硼岩系”、“宽甸群含硼岩系”、“集安群含硼岩系”、“辽东岩群含硼岩系”等等，都是把整个下元古界称之为含硼岩系。甚至高校教材《矿床学》（第三版）将含硼岩组中 3个矿层分别称为第三含硼岩系、第二含硼岩系、第一含硼岩系【2】。种种乱象既不符合“含矿岩系”的含义，也不利于用以指导控矿因素、成矿条件、成矿规律等的研究。

含矿岩系是群这个最大的岩石地层单位形成的地质历史长河中某演化阶段具备成矿物质来源和成矿条件下形成的独具特征的岩石与矿石组合，不可想象或迄今国内外尚未发现上万米厚的优地槽沉积的“群”（宽甸群累积最大厚度7800m，集安群最大厚度为 9800m）为不可划分的组岩、划分不出含矿岩系。实际上吉南地区集安群自上而下划划分为大东岔组、新开河组、清河组等 3个组，硼矿产于中部新开河组，上部大东岔组和下部清河组不含硼矿，含硼岩系应是新开河组，称集安群为含硼岩系实为不妥；辽东地区宽甸群划分对比尚未统一（表1），笔者将其重新划分为上、中、下3个岩组（后述），硼矿产于中部岩组，中部岩组为含硼岩系，上部岩组和下部岩组均不产硼矿床，因此把宽甸群称之为含硼岩系同样不妥。鉴于此，本文摒弃群含硼岩系和矿层含硼岩系的称谓，厘定集安群新开河组为含硼岩系。辽东宽甸群中部组含硼岩系没有建立地方性岩石地层单位名称，可根据含矿岩系具有跨省际大区域一致性，可共用最先命名的含矿岩系名称的通用做法，将吉南地区集安群新开河组含硼岩系运用于辽东宽甸群中部组含硼岩系，即辽东—吉南地区下元古界含硼岩系统称新开河组含硼岩系，成矿期称为新开河期（2300～2100Ma）。

不论是硼矿还是其他矿种都同理，例如鄂湘黔地区跨省际的 1千多公里长的震旦系自下而上包括南沱组、陡山沱组和灯影组 3个岩组，工业磷矿产于陡山沱组，3个省有关勘查地质报告以及所有有关文献、专著一律称陡山沱组为含磷岩系，没有称震旦系含磷岩系。同样，分布于中朝准地台南—东部的 4000km长的元古界变质磷灰岩成矿带，横跨湖北、安徽、江苏、辽宁、吉林五省，含磷岩组分别为红安群七角山组、宿松群文山组、海州群锦屏组、辽河群高家峪组、老岭群珍珠门组，这套含磷岩组完全可以对比，但海州群锦屏组含磷岩系命名在先，因此将该层位的含磷岩系称之为锦屏组含磷岩系，而不称海州群含磷岩系【3】。全国其他矿种也一样，因此不可把辽吉地区下元古界、或宽甸群、或集安群称之为含硼岩系，更不可把同一岩组中的3个矿层分别命名为3个含硼岩系。

2 辽东—吉南地区下元古界地层划分

吉南地区下元古界集安群自上而下划分为大东岔组、新开河组、清河组等 3个岩组，硼矿产于新开河组，已得到地质学家的普遍认可，唯辽东地区下元古界地层划分对比尚未取得一致意见，其各种划分方案见表1。

表1 辽东、吉南地区中、下元古界地层对比表Table1 Stratigraphic correlation of Middle and Lower Proterozoic Erathem between eastern Liaoning and southern Jilin

辽东地区下元古界宽甸群是一套优地槽性质的火山—沉积岩系，经多次地质构造运动、区域变质作用及混合岩化作用，给地层划分对比带来不小难度。

表 1中辽河群，包括上下两套地层，上部高家峪组、大石桥组和盖县组是一套碎屑岩—沙泥质—石灰岩和白云质灰岩的正常海相冒地槽建造，下部里尔峪组是一套以火山岩为主的火山—沉积的优地槽建造，据姜春潮研究，二者为不整合关系【4】，他将里尔峪组从辽河群划分出来，建立宽甸群，即符合地层划分原则，更有利于所含矿产研究。

刘敬党（2007）研究认为姜春潮的宽甸群七个岩组有的是同一地层褶皱重复，并根据野外调查和矿床勘查资料，将辽东下元古界重新命名为辽东岩群，并进一步划分4个岩组【5】。

表1中主要的3种意见已大体趋于一致，即里尔峪组、宽甸群、辽东岩群指的是同一套地层。

近年来宽甸群逐渐被认可，加之其创立比较早，我们不主张再立新名，延用宽甸群为好，其有不足之处，应加以修正，例如创立者将其置于新太古界，但其同位素年龄＜2500Ma，早于1850±50Ma，因此归属早元古界，创立者划分的7个组，有的因褶皱重复，而且把属于同一层位的不同硼矿床的矿层划归不同的组，使得成矿带内含矿地层和矿层不易对比，不利于硼矿成矿条件和成矿规律等的研究，鉴于此，笔者根据辽东地区大石桥、凤城和宽甸等 3个硼矿矿集区代表性矿区区域地质资料、矿床的勘查资料、钻孔资料、矿区地层与区域地层资料等【6～19】，将宽甸群重新划分上、中、下 3个岩组，分别称上部岩组、中部岩组、下部岩组，硼矿产于中部岩组，完全可以与吉南集安群大东岔组、新开河组、清河组 3个岩组对比。

现将各矿集区 3个岩组，划分及各岩组特征列述如下。

2.1 宽甸矿集区（砖庙矿区为代表）

上部岩组：主要由多种浅粒岩组成，厚120m，岩性组合为磁铁微斜浅粒岩、电气更长浅粒岩、二长浅粒岩，夹斜长角闪岩（角闪石岩）、透辉（角闪）更长浅粒岩、黑云斜长变粒岩、透辉（角闪）更长变粒岩、黑云斜长（二长）片麻岩、透辉方解大理岩、石墨大理岩、石墨黑云变粒岩等。

中部岩组（含矿岩组）：本岩组由多种变粒岩组成，夹蛇纹石化白云质大理岩和斜长角闪岩，按岩石类型和含矿性分为3个层，自上而下为：

（3）上含矿层：上部为电气黑云斜长变粒岩、黑云斜长变粒岩、角闪斜长变粒岩夹斜长角闪岩；下部为含硼蛇纹石化白云质大理岩、电气黑云斜长变粒岩夹斜长角闪岩。蛇纹石化白云质大理岩，厚度变化较大，70～180m（二人沟矿区），为矿体的主要赋存层位。含矿层呈层状、似层状、透镜状，具明显的膨缩与尖灭再现特征。

（2）电气微斜变粒岩层：岩性单一，为该区上下含矿层之间较明显的标志层。厚15～40m。

（1）下含矿层：斜长变粒岩、电气斜长变粒岩，含硼蛇纹石化白云质大理岩，夹斜长变岩粒和斜长角闪岩。蛇纹石化白云质大理岩呈似层状产出，斜长角闪岩呈透镜状或扁豆状。下含矿层沿走向较稳定，但厚度较小，一般小于20m，只发现零星小矿体，总体呈似层状透镜状。

下部岩组：主要由磁铁微斜（二长）浅粒岩、电气石变粒岩、夹斜长角闪岩或角闪石岩组成，厚度100m。该组混合岩化比较强烈，形成混合岩化变粒岩、角闪质混合岩等。

2.2 凤城矿集区（以翁泉沟矿区为代表）

上部岩组：该岩组以浅粒岩为主，主要岩石类型为钠长浅粒岩及部分微斜浅粒岩，其中夹有角闪透辉变粒岩、电气变粒岩、磁铁微斜浅粒岩、黑云浅粒岩、电气浅粒岩，厚度304m。

黑云透辉变粒岩夹角闪变粒岩、黑云透闪岩、黑云透辉变粒岩含磷灰石，局部含量可达5%。

该组上部含“杨林式铁矿”下部黄铁矿浅粒岩局部硫、钴等元素有富集地段，形成有一定工业意义的黄铁矿矿床。

中部岩组（含硼岩组），自上而下为：

（3）角闪透辉变粒岩层：为主矿体顶板岩层，厚度变化较大3～324m。主要由角闪透辉变粒岩所组成，其中夹有较多薄层钠长浅粒岩、角闪（黑云）变粒岩，局部夹有电气变粒岩、角闪岩、黑云母岩等小透镜状夹层。

（2）白云大理岩—钙镁硅酸盐岩层：主要由钙镁、铁镁硅酸盐岩及富镁碳酸岩所组成，以含有铁硼矿、磷灰石矿，并伴生放射性元素及稀土元素为显著特点。一般厚度50～110m，最大厚度336m。岩石类型有蛇纹岩、金云母蛇纹岩、蛇纹石大理岩、金云透闪岩、白云石大理岩、橄榄玄武岩，其中夹有黑云角闪变粒岩、透辉变粒岩、黑云母岩、电气透辉岩。

铁硼矿主要产于蛇纹岩、橄榄玄武岩、金云母蛇纹岩，部分产于蛇纹石大理岩中；磷灰石矿主要产于金云透闪岩中；放射性元素与铁硼矿紧密伴生；稀土元素矿化主要见于电气透辉岩及磷灰石矿石之中。

本含硼岩层一个重要特点是多种岩石（岩层）成互层或相变，例如黑云变粒岩与角闪透辉变粒、白云质大理岩与斜长角闪岩、橄榄玄武岩与蛇纹石大理岩等的互层与相变，但仍然显示层序性，自上而下为：

⑤角闪透辉变粒岩

④白云石大理岩、蛇纹岩、橄榄玄武岩（第二层矿）

③黑云变粒岩

②白云质大理岩、蛇纹岩（第一层矿）

①角闪透辉变粒岩

（1）黑云变粒岩层：为矿体底板岩层。主要由黑云变粒岩所组成，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、电气石透辉岩、磁铁浅粒岩。矿床南部特点是西端夹有黑云母岩、黑云母透辉岩、大理岩及铁硼矿扁豆体。出露厚度26～586m，厚度变化较大。

下部岩组：主要由钠长浅粒岩、透辉钠长浅粒岩、磁铁浅粒岩、黑云变粒岩、斜长角闪岩等组成，混合岩化比较强，形成条痕混合岩、混合浅粒岩、角闪质混合岩等，混合岩基体组分主要是由黑云母、角闪石、磁铁矿等，脉体是长石和石英等浅色矿物，厚403m。

2.3 大石桥矿集区（以后仙峪矿区为代表）

上部岩组：主要由黑云变粒岩、浅粒岩、斜长角闪岩等组成，混合岩化较强，多形成角闪质混合岩、混合岩化变粒岩，基体由角闪石、黑云母、磁铁矿等组成，脉体为长英质浅色矿物，厚度在560m以上。

中部岩组（含硼岩组）：上部层为黑云变粒岩、阳起石浅粒岩，平均厚23m，为矿层顶板岩层。

中部层为含矿层，主要由镁橄榄岩、菱镁大理岩组成，由于岩浆期后热液交代作用，二者均发生蛇纹石化，构成蛇纹石化镁橄榄岩，蛇纹石化菱镁大理岩，均为硼矿体的容矿岩石。厚2～45m。

下部为黑云变粒岩，厚 17～30m，为矿层底板岩石。

下部岩组：主要由电气变粒岩、黑云电气变粒岩、黑云片麻岩等组成。厚度在450m以上。

综合后仙峪、翁泉沟、砖庙所在的大石桥、凤城、宽甸3个矿集区下元古界宽甸群的上、中、下3个岩组有如下特征：

（1）下部岩组：主要由黑云变粒岩、电气石变粒岩、磁铁浅粒岩、斜长角闪、黑云片麻岩等组成，其原岩为火山碎屑岩、中酸性火山岩、砂质泥岩等一套火山沉积建造，为辽吉裂谷早期（2500～2300Ma）火山—沉积的产物。

（2）中部岩组：主要由白云石碳酸岩（富镁大理岩）、镁橄榄岩、橄榄玄武岩、斜长角闪岩以及这些岩石受岩浆期后热液作用产生的蚀变岩类组成，其原岩为基性—超基性熔岩，这套岩层顶、底板及夹层为变粒岩类，它们的原岩为中酸性火山岩—基性火山熔岩—超基性火山熔岩再到中酸性火山岩等一套火山杂岩，为辽吉裂谷发展中期阶段（2300～2100Ma）火山活动较强烈时期的产物。

（3）上部岩组：主要由变粒岩、浅粒岩、斜长角闪岩以及少量二云片岩、石英岩组成，其原岩为陆源碎屑岩、泥质岩、泥灰岩、中酸性火山岩类，为一套火山沉积建造，为辽吉裂谷晚期（2100～1900Ma）地壳运动相对宁静时期的火山—沉积的产物。

宽甸群中部岩组含硼岩系，总的特点是由各种变粒岩、白云石大理岩、蛇纹岩、橄榄玄武岩、金云透辉岩、斜长角闪岩、透辉岩、透闪岩、磷灰金云透闪岩等组成的一套铁镁硼酸盐岩、镁铁硅酸盐岩、富镁碳酸岩的岩石组合，产有铁硼矿、磷灰石矿、铀矿（化）、稀土矿（化）等矿产。矿体容矿岩石为富镁碳酸岩、橄榄玄武岩。其原岩是中酸性火山岩—基性（橄榄玄武岩）—超基性（碳酸岩）熔岩喷溢的一套火山杂岩，所产 B、Fe、P、U和稀土等矿产（或矿化）均与碳酸岩有直接关系。

辽吉地区新开河期硼矿成矿带一个重要特点是：成矿带西部大石桥地区有一层矿，中部凤城至宽甸地区有两层矿，到东部吉南集安地区有两至三层矿；另一个特点是容矿岩石主要为碳酸岩，但有一定差异，即成矿带西部（例如后侧峪硼矿）除碳酸岩外容矿岩石有基性熔岩（橄榄玄武岩），成矿带中部（翁泉沟硼矿）容矿岩石同时有岩镁橄榄岩（超基性熔），成矿带东部（高台沟硼矿）容矿岩石则全部是超基性熔岩—碳酸岩（白云石大理岩）。表明辽吉裂谷早元古代中期（2300～2100Ma）中酸性火岩喷发（电气石变粒岩等）过程中伴有基性—超基性和碳酸岩熔岩喷溢，由西—中—东部地区与成矿有关的火山喷溢活动由1次到2次甚至到3次，有逐渐增多的趋势，熔岩由基性到超基性再到碳酸岩熔岩三者由西到东的演化过程，而且每次岩浆期后都有含B热液交代早期喷溢的碳酸岩成矿，形成有重要工业价值的硼（铁）矿床以及中部翁泉沟地区有岩浆碳酸岩型磷、铀和稀土矿化。关于硼矿床成因，笔者对前人的传统观点（包括没积变质成矿、沉积变质再造成矿、超变质热液成矿等）从论点到论据提出质疑，并论证了碳酸岩岩浆期后含硼热液交代早期喷溢的碳酸岩成矿。

3 结论

群是最大的岩石地层单位，所含某种矿产不可能遍布自下而上整个岩群，一定是在群形成的漫长地质历史中具备成矿物质来源和成矿地质条件的某个阶段成矿，即群是能够划分两个或两个以上经常伴随在一起且具某些统一的岩石学特点的组联合构成，某种矿产一般产于其中一个组，这个组具有含矿岩组的相关成矿地质特征，这个组便构成含矿岩系。

吉南地区硼矿产于集安群中部新开河组，辽东地区硼矿产于宽甸群中部岩组，新开河组命名在先，厘定辽吉地区下元古界含硼岩系为新开河组，摒弃宽甸群含硼岩系、集安群含硼岩系、下元古界含硼岩系、辽东岩群含硼岩系、单矿层含硼岩系等多种称谓，既符合全国地层委员会颁布实施的中国地层指南及地层指南说明书关于群、组的概念，也列于硼矿成矿条件和成矿规律的研究，具有规范作用和实际意义。

1 全国地层委员会. 中国地层指南及地层指南说明书[M]. 北京：科学出版社，1981

2 翟裕生，姚书振，蔡克勤. 矿床学（第三版）[M]. 北京：地质出版社，2013

3 东野脉兴. 磷块岩成矿理论体系与找矿实践[M]. 北京：地质出版社，2015

4 姜春潮. 辽吉东部前寒武纪地质[M]. 沈阳：辽宁科学技术出版社，1987

5 刘敬党，肖荣阁，王文武，等. 辽东硼矿区域成矿模型[M]. 北京：地质出版社，2007

6 辽宁省地质局631队第一地质普查勘探队. 辽宁省凤城县翁泉沟硼镁铁矿床详查评价报告[R]. 丹东：辽宁省地质局631队第一地质普查勘探队，1964

7 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

8 辽宁省地质局丹东地质大队. 辽宁省凤城县翁泉沟铁硼矿矿床总结勘探报告[R]. 丹东：辽宁省地质局地质大队二分队，1976

9 辽宁省地质矿产局第七地质大队.辽宁省宽甸县杨木杆硼矿典型矿床研究报告[R]. 丹东：辽宁省地质矿产局第七地质大队，1986

10 化工部第二地质勘探队. 辽宁省宽甸县杨木杆子硼镁矿床详细勘探报告[R]. 锦州：化工部第二地质队，1969

11 化工部地勘公司辽宁地质勘探大队. 辽宁省宽甸县夹皮沟乡砖庙硼矿区二人沟矿段勘探地质报告[R]. 锦州：化工部地勘公司辽宁地质勘探大队，1992

12 辽宁省化工地质勘查院. 辽宁省大石桥市后仙峪硼矿带东岔沟矿区普查地质报告[R]. 锦州：辽宁省化工地质勘察院，2006

13 辽宁省地质矿产局第七地质队. 辽宁省宽甸县老红顶子矿区硼矿地质报告[R]. 丹东：辽宁省地质局第七地质大队，1989

14 辽宁省地质矿产调查院. 辽宁省硼矿资源潜力评价成果报告[R]. 沈阳：辽宁省地质矿产调查院，2012

15 辽宁省化工地质勘察院. 辽宁省宽甸满族自治县大西岔镇庙沟硼矿地质报告[R]. 锦州：辽宁省化工地质勘察院，2009

16 辽宁省地质局第七地质大队. 辽宁省凤城市二台子—中兴一带矿区硼矿普查报告[R]. 丹东：辽宁省地质局第七地质大队，2011

17 辽宁省地质局第七地质大队. 辽宁省宽甸县白石硼矿床详细普查地质报告[R]. 丹东：辽宁省地质矿产局第七地质大队，1983

18 辽宁省地质局第七地质大队. 辽宁省宽甸县牛毛坞乡五道岭硼矿详细普查地质报告[R]. 丹东：辽宁省地质局第七地质大队，1987

19 辽宁省地质局631队. 辽宁省凤城县二台子硼镁石矿床最终勘探补充报告[R]. 丹东：辽宁省地质局631队，1965