吉林省非金屬礦床成礦系列劃分初探

劉 吉，李忠水

（中國建筑材料工業地質勘查中心吉林總隊，吉林 長春 130033）

1 前言

吉林省地處華北板塊、西伯利亞板塊與太平洋板塊全球三大板塊疊加造山帶，經歷多旋回的構造—巖漿—沉積—成礦作用，成礦環境好，形成了不同時代、不同成因、不同用途的非金屬礦產。已發現非金屬礦礦種118種，查明資源儲量的有85種，開發利用的有71種，查明礦產地560多處，具有重要的經濟價值。

2 非金屬成礦系列劃分

2.1 概念

關于成礦系列的概念問題，程裕淇等[1]有過專門論述，以研究金屬礦床為主而提出的成礦系列的概念。非金屬礦床和金屬礦床雖然都是地質歷史演化之產物，但兩者不能同日而語，非金屬礦床有自身的特征，因此，陶維屏等[2]根據非金屬礦床的成礦特點，提出了非金屬礦床成礦系列的概念，即“非金屬礦床成礦系列可以認為是由于成礦物質或礦化途徑的聯系(可以是同源的，也可以是不同源的)，在一定的大地構造環境中，受一定成礦作用的組合控制，因成礦微環境的差異(如溫度、壓力、介質等的細微變化)或控礦因素發生變化，在某一成礦帶(成礦區)中，同時生成或不同時但以先后順序生成而有規律地相伴分布的幾種非金屬礦床的特定組合”。

2.2 成礦系列劃分原則

成礦系列的分類和命名目前很不統一，尤其金屬礦床，同一成礦系列會出現幾種命名，這是系列劃分原則不統一造成的。因此有必要提出較正確、全面的劃分原則。

對于非金屬成礦系列劃分原則，陶維屏等[2]已經做了精確的論述，以巖相、含礦建造、成礦作用、礦產組合作為劃分的準則，根據這一劃分原則，將吉林省非金屬礦床劃分為13個成礦系列，見下頁表。

3 吉林省非金屬成礦系列特征

3.1 海相碳酸鹽巖建造沉積成礦系列

該系列所含礦種以石灰巖、白云巖為主，石膏時有出現，在沉積成礦序列上，自下而上大致為灰巖、白云巖、石膏、含礦建造成礦的地質背景沉積于陸緣海中，有三個主要成礦期，即中寒武世(張夏組)；早奧陶世(冶里組、亮甲山組、馬家溝組)；石炭紀(磨盤山組、石咀子組、山秀嶺組)，該系列特征有：①分布上的普遍性，從地理單元來說，除吉林省中部外，其余各市縣不同程度的都有碳酸鹽巖分布，從構造單元來說，古陸的邊緣海或洋板塊的弧后海盆都有分布；②從南至北成礦時代由老到新的特點明顯；③古陸中碳酸鹽巖，分布于較窄的弧后邊緣海，礦石質量好，分布面積大，礦床規模往往構成大中型礦床。

3.2 濱海—淺海相碎屑巖碳酸鹽巖建造沉積成礦系列

該系列包括灰巖、白云巖、飾面石材、石英巖、松花石、磷等礦床(點)，各礦種沿吉南古陸中的三個裂陷盆地分布，自呂梁運動以來吉南古陸形成裂陷運動，造成鴨綠江、渾江、三統河三條拗陷的生成，在這三個拗陷盆地沉積了濱海相、淺海相的碎屑巖、碳酸鹽巖建造。從巖相看，青白口紀的釣魚臺期是濱海環境，沉積物得到充分的分選，形成一套石英砂巖沉積，青白口紀的南芬期為瀉湖相沉積了一套紫色頁巖、蛋青色泥灰巖，成為硯石(松花石)的好材料[3]。震旦紀進入一個較大的海進期，以碳酸鹽巖建造為主，藻礁大量發育，形成灰巖、白云巖、飾面石材等礦床。

3.3 陸相含煤屑巖建造成礦系列

中生代以來，全省進入陸相發展階段，山前、山間盆地、斷陷盆地形成了一些湖泊相、湖沼相、河流相堆積。風化剝蝕作用加劇，陸相碎屑巖建造發育。從侏羅紀、白堊紀、新近紀本省普遍有含煤碎屑巖沉積，該建造形成的礦床有膨潤土、耐火材料、陶瓷粘土、高嶺土、煤矸石等，礦床成因類型屬于沉積礦床，如公主嶺劉房子晚侏羅紀的鈉基膨潤土礦床；永吉縣缸窯白堊紀的陶瓷粘土礦床；舒蘭縣新近紀水曲柳組的耐火粘土礦床。含煤巖系的煤層的頂底板，煤層中間，蘊藏著豐富的高嶺石、膨潤土等，應該重視該建造與煤伴生的沉積礦產，做好綜合開采利用。

表1 吉林省非金屬礦床成礦系列

3.4 海相碳酸鹽巖建造接觸變質成礦系列

該系列的主要礦種是大理巖、硅灰石、透閃石、透輝石等礦床組合。這個礦床組合又細分為大理巖(鈣質)+硅灰石與大理巖(鎂質)+透閃石(透輝石)兩種亞系列。大理巖+硅灰石是吉林省常見的礦床組合形式，形成吉林省著名的大理巖+硅灰石礦床，如龍井縣細磷河硅灰石(大理巖)礦床。該系列是碳酸鹽巖與巖漿巖接觸時，碳酸鹽巖經巖漿熱力作用重晶形成大理巖。硅灰石是一種新生成的礦物，有兩種形成方式：①較純灰巖中的鈣和侵入體帶來的含硅熱液進行交代形成硅灰石，屬接觸交代型，形成矽卡巖型大理巖+硅灰石礦床組合；②含硅質灰巖與巖漿接觸，侵入巖漿只提供熱量，促進CaO、SiO2重新結合形成硅灰石。鎂質碳酸鹽巖與巖漿接觸在交代作用和熱力作用下形成透輝石(透閃石)+大理巖礦床組合。該系列幾種礦產的分布從巖體至原巖依次是硅灰石(透閃石)—大理巖—灰巖[4-6]。

3.5 海相鎂質碳酸鹽巖建造區域變質—混合巖化成礦系列

該系列包括的礦產有硼、石棉、石墨、滑石、云母、安綠石、水鎂石、蛇紋石等(圖1)。成礦系列分布于經強烈區域變質作用富含白云質大理巖的變質地體中，含礦層位是集安群變質巖系，經區域變質和混合巖化作用。由于富含SiO2的混合巖漿的熱水溶液及偉晶巖脈的侵入，直接交代白云質大理巖生成滑石化、蛇紋石化白云質大理巖和蛇紋巖。混合巖化產生的熱能，使硼元素發生活化遷移，向有利于硼賦存部位遷移，形成硼礦體。

含礦層從頂至低有明顯的對稱分帶：硅化白云石大理巖—滑石化菱鎂大理巖—黃綠色菱鎂蛇紋巖—暗綠色蛇紋巖—黃綠色菱鎂蛇紋巖—滑石化菱鎂大理巖—硅化白云石大理巖。石棉賦存于暗綠蛇紋巖中，由于含硅液組分的參與，在有利空間(裂隙)進行交代形成鎂碳酸鹽巖型石棉礦床，硼、石棉、水鎂石、滑石等礦床都賦存于鎂質碳酸鹽巖建造之中，成為緊密共生和伴生礦產組合。

圖1 吉林省海相鎂質碳酸鹽巖建造區域變質—混合巖化成礦系列礦床分布圖

3.6 混合巖建造區域變質成礦系列

該系列包括的礦種有石榴石、碎云母、磷、花崗石等，這些礦產賦存于太古宙變質巖系，有三套含礦巖系：①為含低品位晶質磷礦巖系，吉林省太古宙地層普遍有磷灰石礦化，成為有工業意義的礦床見于龍崗巖群楊家店巖組；②為含石榴石巖系，石榴石、絹云母富集于石榴二云片巖中；③吉南有大面積的混合花崗巖，是飾面石材的良好品種。

上述各礦都是經區域變質成礦和富集的，磷礦原巖含礦，經區域變質—混合巖化進一步富集，晶體增大；石榴石、絹云母是含鋁、鐵的泥質巖，經區域變質形成的礦床。

3.7 角閃巖—綠片巖相變粒巖片麻巖建造成礦系列

此系列包括的礦產有石墨、透輝石、透閃石、矽線石、堇青石等，礦產賦存于古元古代拗拉槽經角閃巖相—綠片巖相變質的變粒巖、片麻巖建造之中，含礦層位有清河組、大東岔組和荒岔溝組。石墨礦是地層中有機質經區域變質、混合巖化兩個階段變質作用形成晶質石墨礦，石墨產于石墨變粒巖中。原巖為泥質巖石經強烈變質形成粗大的矽線石、堇青石，賦存于片麻巖之中，目前矽線石、堇青石、透閃石礦床沒有找到，隨著地質工作的進展，可能會有發現。

3.8 泥巖建造區域變質接觸變質成礦系列

此系列的礦產有紅柱石、藍晶石、金紅石、絹云母、板巖等礦床(種)。這一系列賦存弧后巖漿帶變質體中。紅柱石、藍晶石是在不同溫壓條件下形成的同質多象變體，富含泥質的巖石受高溫低壓區域變質作用，在沒有明顯的物質交換的封閉系統中形成。金紅石、絹云母產于片巖、片麻巖中，屬于區域變質型；另外接觸變質作用，也是紅柱石形成的重要成礦形式，產于中酸性侵入巖與泥質巖石的接觸變質帶中。泥巖經區域變質形成板巖，是良好的建筑材料。

3.9 酸性凝灰巖建造蝕變成礦系列

該系列包括的礦產有高嶺石、葉蠟石、地開石、珍珠石、明礬石、黃鐵礦等，礦床賦存于上侏羅統包大橋組(四道溝組)的一套富酸、低堿、富鋁硅、貧鐵鎂的酸性火山巖或酸性火山碎屑巖建造中。該礦產是酸性凝灰巖經熱液蝕變而成，如長白馬鹿溝高嶺石、葉蠟石和明礬石礦床(圖2)。礦床與火山活動關系密切，火山活動不僅提供了有利母體，而且火山氣液為成礦提供了熱液來源，但不排除其他熱液來源的可能性，當含硫、二氧化碳和其他酸性氣水溶液與酸性凝灰巖接觸，首先與鉀離子作用形成明礬石，在壓力不大、溫度不高的酸性介質中與惰性大的Al2O3作用形成高嶺石族礦物(高嶺石、地開石、珍珠巖)，從高溫至低溫依次是黃鐵礦—明礬石—高嶺石(地開石、珍珠巖)這套成礦系列是嚴格受陸緣火山活動的控制，我國東南沿海是陸緣火山弧的發育期(環太平洋島弧帶)，因此，該成礦系列東南沿海有諸多礦床形成。

圖2 吉林省長白馬鹿溝高嶺石、地開石和明礬石礦床地質圖

3.10 酸性火山熔巖建造蝕變成礦系列

該系列包括的礦產主要有珍珠巖、沸石、膨潤土等，成礦特征是三種礦產都與火山玻璃有關。珍珠巖屬同生礦床，是酸性火山玻璃溢出地表，急劇冷卻而成，沸石在吉林省有兩種礦床類型：陸相火山巖型和化學沉積型。沸石是原巖中玻璃質脫玻化形成的。膨潤土也是火山玻璃進一步蝕變(水解)形成的。吉林省有三種礦床類型：火山沉積型、風化殘積型和熱液型，以前兩種為主。

珍珠巖、膨潤土、沸石三個礦種密切伴生，有時三者呈逐漸過渡，組成三位一體，從地表至地下珍珠巖—沸石—膨潤土，或珍珠巖(沸石)—膨潤土，有時三個礦種彼此獨立成礦。吉林省該成礦系列主要分布在中生代斷陷盆地中，成礦時代以侏羅紀為主，次為白堊紀。

3.11 玄武巖建造噴發沉積成礦系列

該系列包括的礦種有浮石、火山灰、飾面石材、火山渣、寶石(藍寶石、橄欖石)、鑄石、巖棉用原料、硅藻土等礦產(圖3)。基性巖漿噴溢造成玄武巖堆積，玄武巖本身是鑄石、巖棉的良好原料，塊度大、無孔的巖體可以作飾面石材，基性玄武質巖漿直接噴發地表形成火山渣礦床，基性巖漿噴發火山彈中含有橄欖石[7]。二輝橄欖玄武巖中的深源包體有橄欖石，晶體完整、粗大、透明度好的橄欖石可作寶石。基性巖漿噴發的間隙有堿流質巖漿噴發形成浮石和火山灰礦床。玄武巖漿來源于上地幔，高溫高壓是形成藍寶石(剛玉)有利條件，因此，在玄武巖覆蓋區的重砂中發現了藍寶石，這是重要的找礦線索。硅藻土礦與玄武巖關系密切，往往硅藻土沉積是玄武質熔巖噴發的寧靜期形成的，玄武巖出熔的SiO2是硅藻生長的必要條件。

圖3 吉林省玄武巖建造噴發沉積成礦系列的礦床分布圖

3.12 花崗巖建造風化蝕變充填成礦系列

該系列包括飾面花崗石、高嶺石、伊利石、鉀長石、脈石英、水晶、螢石等礦產。吉林省分布著大量的加里東、華力西、燕山期花崗巖體，約占全省露頭面積67%左右，組成吉北巖漿巖帶，它是板塊消減、俯沖、聚合作用的產物，花崗巖建造中的非金屬礦產可劃分五種類型：①與花崗巖本身有關的礦產為飾面花崗石及各種建筑材料；②花崗偉晶巖脈有關的礦產為水晶、鉀長石、脈石英、電氣石等；③巖漿期后熱液充填型礦產有螢石脈、重晶石脈等；④酸性脈巖風化蝕變型礦產有高嶺石、伊利石、瓷石等；⑤花崗巖經長期風化、淋漓作用而形成粘土、高嶺土、伊利石等。

3.13 霓霞巖霞石正長巖建造成礦系列

該系列礦產有石材、霞石正長巖、鉀長石、鋯石。目前我國堿性巖較出名的有四川貓貓溝巖體、云南個舊白云山巖體、遼寧風城賽馬巖體等。吉林省堿性巖以樺甸蘇密溝巖體為代表，自中心至邊部依次為：霓輝正長巖、含霞霓輝正長巖—霓輝霞石正長巖、斑狀霓輝正長巖、霓輝正長巖、含石英霓輝霞石正長巖—石英正長巖五個相帶。該巖體成塊性較好，有1～2m3以上的荒料，大塊是很好的飾面石材，不但國內銷路很好，而且國外爭相購買，成了搶手貨，小塊和碎石加工成長石粉，鋯石以副礦物出現，加工長石粉的尾礦中順便提取鋯石和燒綠石(鈮、鉭)。

4 結論

通過對吉林省非金屬礦成礦系列的初步研究和總結，劃分出13個非金屬礦成礦系列。結論如下。

(1) 一定種類的非金屬礦床分布在一定的含礦建造(含礦巖系)中，如硅藻土礦床的產出與玄武巖密切相關。不同含礦建造的巖石組合和含礦性也不同。這種規律有助于找礦方向和明確找礦目標。

(2) 成礦系列中相關非金屬礦床按一定規律共生、伴生組合在一起。利用該規律可以在找到一種礦床基礎上，再尋找其共生、伴生礦種。

(3) 吉林省非金屬成礦系列的總結，可為綜合開發非金屬礦床提供方向，有助于提高非金屬礦產資源利用率和礦業經濟效益。