遼寧省鏵子峪菱鎂礦地質特征及成礦模式

姚志宏，孫鵬慧，劉長純

（遼寧省地質礦產調查院，遼寧沈陽 110031）

遼寧省鏵子峪菱鎂礦地質特征及成礦模式

姚志宏，孫鵬慧，劉長純

（遼寧省地質礦產調查院，遼寧沈陽 110031）

鏵子峪菱鎂礦位于遼寧省海城境內，形成于古元古代，含礦建造為古元古代遼河群大石橋組三段含鎂大理巖.通過對礦區內含鎂大理巖中微量元素的分析和對大石橋期巖相古地理、古氣候環境等的研究，總結出鏵子峪菱鎂礦的成礦模式：菱鎂礦礦質來源于干熱的湖盆地內含Mg質較高的水體，隨著蒸發作用的不斷進行，菱鎂礦原始礦源層逐漸沉積形成，后期的區域變質作用使原始礦源層富集成礦，從而形成了該沉積變質型超大型礦床.

地質特征；礦床成因；沉積變質型；成礦模式；鏵子峪菱鎂礦；遼寧省

遼寧省菱鎂礦以儲量豐富、礦石質量優良而享譽世界.其主要成礦帶分布于大石橋-海城-遼陽大安口一帶.青山懷、圣水寺、鏵子峪、祝家、王家堡子、下房身等大型、超大型菱鎂礦均產于此帶.鏵子峪菱鎂礦位于遼寧省海城縣東南，距海城約18 km，北距鞍山市約55 km.

1 區域地質背景

1.1 地層

礦區大地構造位置隸屬于華北陸塊（Ⅱ）、膠遼古陸塊（Ⅱ-1）、遼東裂谷次級隆起（Ⅱ-1-3）三級構造單元.區內地層主要有：太古宙鞍山群、古元古代遼河群、新元古代陸源碎屑巖-碳酸鹽巖建造、古生代陸源碎屑巖-碳酸鹽巖建造、中生代火山巖建造-含煤碎屑巖建造.前造山基性巖、條痕狀花崗巖、同造山二長花崗巖、后造山鉀長花崗巖及基性巖在區內大面積分布.

遼河群底層厚度大于10 km，自下而上由5個組構成（見表1）.菱鎂礦礦床位于大石橋組碳酸鹽建造中.在長60 km，寬1～2 km范圍內礦層分布穩定，呈層狀.

表1 遼河群地層簡表Table 1 Stratigraphy of the Liaohe Group

圖1 大石橋－海城地區區域地質簡圖Fig.1 Regional geologic map of the Dashiqiao-Haicheng area

1.2 構造

區域構造主要表現為北東至北北東向的扇形構造.巖層呈北東60～80°分布，傾角60～80°，由于區域變質后期受南北向的擠壓形成了區域性的扇形構造，如楊家甸扇形構造、陳馬-梁家威子扇形構造和梨樹溝-缸窯嶺下堡扇形構造等.扇形構造兩側的巖層產狀相向傾斜，核部為一明顯的直立帶.在此范圍內巖層的破劈理極為發育.扇形構造核部的直立帶，往往發生滑石化或出現滑石礦.此外，全區斷裂構造甚為發育，以走向斷層規模最大，其次北北東和北西西向的橫斷裂亦較發育，但規模較小.

菱鎂礦層受控于古元古代中晚期古裂谷中次一級沉積盆地的鎂質碳酸鹽巖建造.后者呈近東西向楔狀分布，由北至南形成3個較大的楔狀體.每個楔狀體都是西部厚，可達千米以上，向東變薄，僅有幾百米厚，并逐漸尖滅.其與下伏巖層多為斷層接觸或被巖墻群切割.在該建造中還存在白云質的同生礫巖，為同沉積斷裂活動的產物［1-2］.

1.3巖漿巖

區內花崗巖及中、基性脈巖較發育，它們與某些滑石礦有成因和空間上的關系.早元古代的變質輝長巖也有出露，但對菱鎂礦體無影響.

2 礦區地質特征

2.1 礦床地質背景

2.1.1 地層

鏵子峪菱鎂礦礦區出露地層主要是下元古界遼河群大石橋組二段上部和三段下部含礦帶. 1）大石橋組二段上部地層自下而上分為5層.

①黑云母片巖層：由二云片巖、石榴黑云片巖、十字黑云片巖組成.厚度大于150 m.

②大理巖及白云質大理巖層：由灰—深灰色條帶狀（1～5 mm）、細粒（1 mm）大理巖及白云質大理巖組成，于中上部有黑色燧石層（厚3～5 m）.厚30～224 m.

③千枚巖及黑云母片巖層：千枚巖與黑云母片巖為漸變接觸，千枚巖沿走向逐漸變為絹云母片巖或二云母片巖、黑云母片巖.厚16～60 m.

④十字石黑云母片巖-石榴十字黑云母片巖層：本層在東部為十字、黑云片巖和黑榴黑云片巖；西部多為十字黑云片巖.厚65～220 m.

⑤黑云母片巖層：巖性與①層相同，但夾菱鎂礦大理巖薄層（厚1～2 m）.片巖與菱鎂礦大理巖接觸處多為滑石化.厚22～53 m.

2）大石橋組三段下部含礦帶

①第1層菱鎂礦層：白、灰白色，粗粒結構，層狀、條帶狀構造，菱鎂礦粒徑一般為20 mm左右，個別可達50～60 mm.沿層理面由碳質、滑石和菱鎂礦組成1～3 mm厚的灰黑色條帶.有的菱鎂礦晶體垂直灰黑色條帶呈犬齒狀或斜交條帶呈放射狀生長.本層夾有滑石片巖、千枚巖及白云石大理巖.夾層單層長40～290 m，寬2～15 m.在東部還夾有條帶狀、薄層狀大理巖.該層長200 m，厚5～15 m，延深100～200 m.本層厚9～50 m.

②絹云母片巖層：片理與層理大多一致.在X線以西含石榴石.在與菱鎂礦大理巖的接觸面上往往有綠泥石化和滑石化.本層兩端薄，中部較厚，夾數層滑石化菱鎂礦大理巖，最大者長780 m，厚2～25 m，由滑石和少量碳質組成薄層狀或條帶狀構造.本層見3 m厚大理巖.本層厚10～150 m.

③第2層菱鎂礦層與千枚巖互層：由菱鎂礦、千枚巖各二層組成，總厚度65 m.菱鎂礦灰白—白色，粒度2～50 mm，呈條帶狀、放射狀、片巖等結構，層面往往含有碳質和滑石薄膜.上層千枚巖以斷層關系與第三層菱鎂礦接觸，在斷層帶附近千枚巖發生綠泥石化和滑石化，蝕變強烈時變成綠泥滑石片巖.

④第3層菱鎂礦層：為主要含礦層，其中含有主礦體.含礦層中夾少量白云石大理巖及千枚巖、滑石片巖層.前者多分布于本層的中上部，后者分布于本層的下部.夾層一般長10～300 m，厚1～12 m，延深50～100 m.本層上部含有滑石化柱狀透閃石.本層中偶見白云石自形晶體，大者30 mm×30 mm左右.本層厚度：東段Ⅳ-Ⅶ線為27～296 m，平均125 m.其中Ⅳ線以西最薄為27～67 m，平均44 m.

⑤石棉透閃石白云石大理巖層：灰白—白色，細均粒變晶結構，沿層間有灰白色硅質條帶，寬1～99 mm.含較多的透閃石，呈白色放射狀、纖維狀及長柱狀.在Ⅰ線附近發育成透閃石石棉團塊、網脈.鉆孔中見本層有菱鎂礦大理巖夾層，長10～500 m，厚1～20 m，延深40～240 m.本層厚14～70 m.

⑥第4菱鎂礦層：灰白色，中、粗粒為主，巨粒次之，部分具有清楚的或隱約的條帶構造，含滑石、綠泥石、石英.本層中部厚菱鎂礦大理巖中含滑石化透閃石，厚2～3 m.菱鎂礦與白云石大理巖接觸處有滑石和白云巖包體.本層厚7～46 m，向深部有增厚趨勢.

⑦石英透閃石白云石大理巖層：灰白—白色，細均粒變晶結構，厚—薄層狀，以白云石為主，含透閃石、滑石、石英及少量石棉，在Ⅲ線夾滑石菱鎂礦大理巖一層，厚約5 m.本層厚6～51 m.

⑧第5菱鎂礦層：灰白—白色，局部淡紅色.粗、中粒結構.礦物成分以菱鎂礦為主，含滑石、斜綠泥石、透閃石等.本層厚9～90 m.

⑨透閃石白云石大理巖層：灰白—白色，細粒、等粒結構，厚層狀，含條帶狀石英細脈.透閃石分布不均勻，地表有3處夾菱鎂礦大理巖，長110～360 m，寬6～15 m.本層厚10～57 m.

⑩第6層菱鎂礦層：灰白—白色，中粒結構，上部有少量碳質和滑石沿層分布，顯層狀構造.夾白云石大理巖和包體，長20～135 m，厚2～23 m，在與菱鎂礦大理巖接觸層面上有滑石化.在Ⅵ線頂部尚夾一層千枚巖，長130 m，寬5 m.本層厚28～100 m.

白云石大理巖夾千枚巖層：主要為灰—灰白色，細粒中厚層白云石大理巖.其中含石英及柱狀透閃石.局部有藻疊層石白云巖大理巖層，厚2～3 m.本層夾5層千枚巖，厚2～32 m，長55～2770 m.斷續夾4層菱鎂礦大理巖，長130～255 m，厚7～15 m.

2.1.2 巖漿巖

礦區內沒有成規模的巖體出露，均為巖脈.

正長斑巖脈：有數條，一般長30～850 m，最長2000 m，寬6～20 m，走向65～70°，傾向北西，傾角30～45°.侵入于含礦層.

煌斑巖脈：大小數十條，有數條較長者超過100 m，最長達380 m，最厚達8 m，一般長度40～60 m，厚0.5～2 m.巖脈多充填于橫正斷層，侵入含礦層，使近礦圍巖產生重結晶，對礦石質量沒有影響.

2.1.3 構造

礦床為一扭轉單斜構造，扭轉中心在Ⅶ線附近.其兩側巖層走向變化不大，為60～70°，但傾向相反.Ⅶ線以東傾向北北西，傾角52～85°.Ⅶ線以西傾向南南東，傾角54～88°.東部為倒轉層位，西部為正常層位.扭轉單斜構造傾角在扭轉中心部位最陡，向兩邊逐漸變緩.礦區內斷裂構造對礦體產生破壞作用.

2.2 礦體特征

含礦帶全長5100 m，東段長2200 m，西段長2900 m.主要礦層有6層，其中第3層為主礦層.菱鎂礦層特點描述如下.

第1層：由于含滑石、SiO2較高，只有2個扁豆狀工業礦體.一個長70 m、厚3～7 m，另一長200 m，厚7 m.

第2層：分上、下兩分層，中間夾有一層千枚巖.東段有工業礦體6個，長60～530 m、厚2～8 m，于Ⅳ-Ⅵ線內礦體厚30～50 m.西段有工業礦體4個.其上部有1個工業礦體，長2230 m、平均厚24 m，呈似層狀；下部含工業礦體3個，長度分別為700、460和530 m，厚度分別為10、15和10 m，礦體分別呈似層狀、扁豆狀.

第3層：為礦區主礦層，有工業礦體1個，長大于3000 m，傾斜延深大于510 m，厚度57～195 m.礦體呈層狀—似層狀，厚度穩定，連續性好.

第4層：有工業礦體7個，長250～1480 m、厚2～30 m，向深部礦體增厚，呈似層狀、扁豆狀、透鏡狀.

第5層：有7個工業礦體，長60～330 m，厚2～28 m，多呈透鏡狀和似層狀.

第6層：規模和質量僅次于第3層，工業礦體多為似層狀，部分呈扁豆狀、透鏡狀，厚13～60 m，平均厚29.8 m.

各層產狀基本一致，走向60～70°，傾向北西.Ⅶ線以西傾向南東，傾角56～87°；Ⅶ線以東傾向北西，傾角42～87°.

2.3 礦石特征

礦石類型可分為3類.

1）純鎂型：主要分布于第3菱鎂礦層中.

2）硅鎂型（高硅型）：包括①滑石-菱鎂礦組合；②透閃石-菱鎂礦組合；③滑石-透閃石-菱鎂礦組合；④石英-滑石-透閃石-菱鎂礦組合；⑤滑石-透閃石-綠泥石-菱鎂礦組合；

3）硅鈣鎂型（高硅高鈣型）：包括①白云石-滑石-菱鎂礦組合；②白云石-滑石-透閃石-菱鎂礦組合.

礦石結構以中粗?；◢徸兙ЫY構為主，巨粒結構次之.礦石構造主要為塊狀、薄—厚層狀構造，少量巨粒菱鎂礦形成放射狀構造.

礦石礦物成分為菱鎂礦.脈石礦物有白云石、石英、透閃石、滑石、綠泥石.在礦區西部局部可見軟玉.

2.4 圍巖蝕變

滑石、透閃石、蛇紋石、直閃石、斜綠泥石、絹云母、海泡石、褐鐵礦等蝕變.

3 礦床成因及時代

3.1 成礦時代

菱鎂礦的成礦時代為古元古代，大約2174 Ma［3］.

3.2 成礦物質來源

本區菱鎂礦與白云石大理巖的δ13C皆接近于+1，說明菱鎂礦與白云巖中無機碳為海水來源.從菱鎂礦所含微量元素看，其中Cr/Ga值為1.6左右，與海水的1.67接近.一些難遷移元素，如Ti、Zr、Nb、V等含量均小于或接近于海相碳酸鹽中的含量，這些充分證明鎂質來自于海水.

3.3 巖相古地理及古氣候條件

古氣候條件為淺的、高鹽度潟鹽湖或溫暖干旱的潮坪［4］.而對遼東元古宙古地磁研究表明［5］，這一時期的鏵子峪菱鎂礦古緯度多數均在35°以南的低緯度區，即含鎂碳酸鹽巖建造形成于赤道以北古緯度較低的地理環境中［6］.

4 成礦模式

通過對鏵子峪菱鎂礦的區域地質背景、礦區地質特征、礦床成因等詳細研究，最終總結出礦床成礦模式（圖2），可分為沉積和變質改造2個階段.

圖2 鏵子峪菱鎂礦成礦模式圖Fig.2 Metallogenic model of the Huaziyu magnesite deposit

變質改造階段：遼河群沉積以后，裂谷處于消亡階段，由沉降拗陷轉為擠壓收縮.礦源層、貧礦層和沉積物一起發生變形褶皺、斷裂.經區域變質作用，在一定的溫度、壓力、液體相作用下礦質再次富集、重結晶形成厚層粗粒的優質菱鎂礦礦體［7-8］.

［1］蘇建江.遼東南部菱鎂礦地質特征［A］.中國鋼鐵年會論文集,2003: 227.

［2］陳從喜，蔣少涌，蔡克勤，等.遼東早元古代富鎂質碳酸鹽巖建造菱鎂礦和滑石礦床成礦條件［J］.礦床地質,2003,22（2）:166—176.

［3］湯好書，武廣，賴勇.遼寧大石橋菱鎂礦床的碳氧同位素組成和成因［J］.巖石學報,2009,25（2）:456—457.

［4］李漢瑜，安延愷.中國元古宙地質構造格局演化對于沉積作用的控制［J］.巖相古地現,1989,41（3）:32—34.

［5］姜春潮.再論遼東前寒武紀地層的劃分和對比——“遼河群”一詞使用的商榷［J］.中國地質科學院院報,1984,9:161—164.

［6］馮本智，朱國林，董清水，等.遼東海城-大石橋超大型菱鎂礦礦床的地質特點為及成因［J］.長春地質學院學報,1995,25（2）:122—124.

［7］陳毓川，王登紅，徐志剛，等.重要礦產和區域成礦規律研究技術要求［M］.北京：地質出版社,2010:23—27.

［8］李大民，孫永君，許文進，等.甘肅天鹿砂巖型銅礦床地質特征及成礦模式［J］.礦床地質,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.編輯：李蘭英．

收稿日期：中國地質調查局“全國礦產資源潛力評價”項目（編碼1212011121004）資助.

姚志宏（1983—），女，工程師，從事礦產普查與勘探工作，通信地址遼寧省沈陽市皇姑區寧山中路42號羽豐大廈24-13室，E-mail//yao_zhihong@126.com