遼東小西溝水鎂石礦床地質(zhì)特征及礦床成因

程 林，柳忠杰，常麗麗，田彥凱

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心遼寧總隊，遼寧 沈陽 110004）

水鎂石是20世紀(jì)80年代勘查開發(fā)的新礦種，我國具有工業(yè)利用價值的水鎂石礦床主要集中于遼寧東部地區(qū)，礦石礦物含量較高，一般為70%～95%，個別達(dá)98%以上。水鎂石廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、造紙等行業(yè)中，還可作為生產(chǎn)金屬鎂的原料、高溫耐火材料等。因此加強(qiáng)對水鎂石礦床地質(zhì)研究很有必要，不但具有理論意義，而且對遼寧地區(qū)水鎂石找礦工作具有指導(dǎo)意義。

1 礦區(qū)地質(zhì)

遼寧東部小西溝水鎂石礦床地處中朝準(zhǔn)地臺(Ⅰ)膠遼臺隆(Ⅱ)營口—寬甸臺拱(Ⅲ)鳳城凸起(Ⅳ)的中部。

礦區(qū)內(nèi)地層以古元古界遼河群大石橋組一段(Ptlhd1)為主， 主要巖性為：菱鎂礦大理巖、白云石大理巖、黑云母變粒巖。地層走向北西—南東，傾向北東，傾角40～60°。總體產(chǎn)狀為一單斜構(gòu)造。

與成礦關(guān)系密切的燕山期花崗巖體侵入于遼河群大石橋組地層中。分布于礦區(qū)北部。礦區(qū)內(nèi)巖體長軸近東西，長170m， 最大寬度60m，Ⅰ線向西變寬，向東變窄至尖滅(圖1)。

2 礦床特征

2.1 礦體特征

圖1 小西溝水鎂石礦地質(zhì)簡圖

水鎂石礦體呈不規(guī)則透鏡體狀分布于遼河群大石橋組一段(Ptlhd1)白云石及菱鎂礦大理巖中。共劃分6個礦體，其中Ⅰ礦體位于地表Ⅰ-Ⅱ線之間，呈近東西向展布，地表出露長為90m，寬度16～48m，平均40m，最大延深83m。其他礦體分布于礦區(qū)深部，呈小透鏡體狀，規(guī)模較小(圖2)。

圖2 小西溝水鎂石礦勘探線剖面圖

2.2 礦石質(zhì)量特征

2.2.1 礦石類型及礦物成分

水鎂石礦石分為青白色、黃白色及黑色三種，以青白色為主，質(zhì)量好，黃白色及黑色主要分布在節(jié)理裂隙兩側(cè)。

按構(gòu)造劃分為兩種礦石類型：①致密塊狀水鎂石，青白色為主，黃白色次之，半透明，油脂光澤，有玉感，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；礦物成分以水鎂石為主，含量占90%以上，含少量蛇紋石、白云石及鐵質(zhì)殘留體；礦石礦化不均，在水鎂石中含有白云石大理巖殘留體，呈團(tuán)塊狀不均勻分布。②鱗片狀水鎂石，青白色，白色透明，玻璃光澤，鱗片變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造；礦物成分以水鎂石為主，含量占95%以上，雜質(zhì)少，質(zhì)量純，主要分布在接觸帶及節(jié)理邊緣，礦區(qū)內(nèi)僅有少量出現(xiàn)。

兩種類型水鎂石有益礦物成分均為水鎂石，含量高，其他成分為有害組分，含量較少。

2.2.2 礦石化學(xué)成分

Ⅰ礦區(qū)礦體主要化學(xué)成分見表1。根據(jù)礦體全部樣品化學(xué)分析結(jié)果來看，主要化學(xué)成分為MgO，MgO均＞55%，最高達(dá)65.71%。整個礦體的化學(xué)成分變化較大，MgO變化系數(shù)43.16%，個別樣品SiO2＞10%，說明礦體蛇紋石化較強(qiáng)。

表1 Ⅰ礦區(qū)礦體化學(xué)成分 (單位：%)

2.3 礦體圍巖與夾石特征

礦體的頂、底板圍巖為白云石大理巖、菱鎂礦大理巖。大部分為蛇紋石、水鎂石交代，其特征見表2。

表2 圍巖基本特征

礦體內(nèi)夾石較多，主要分布于Ⅱ線深部礦體中，巖性為蛇紋石化水鎂石化白云石大理巖，形態(tài)為透鏡體狀。巖石為灰白—黃褐色，主要礦物成分為白云石、水鎂石，少量蛇紋石，細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

3 礦床成因及找礦標(biāo)志

3.1 成礦地質(zhì)條件

(1) 礦床主要產(chǎn)于古元古界遼河群一套富鎂質(zhì)碳酸鹽巖地層中，具有一定層位。

(2) 水鎂石礦體均與燕山期花崗巖密切相關(guān)，產(chǎn)于菱鎂礦大理巖與花崗巖的接觸帶。

(3) 礦體圍巖均有不同程度的蛇紋石化、滑石化。(4) 礦物具有交代特點(diǎn)。

3.2 礦床成因探討

根據(jù)水鎂石礦床礦物共生組合及圍巖特點(diǎn)，該礦床應(yīng)屬菱鎂巖型。根據(jù)礦床特征，當(dāng)成礦熱液交代菱鎂巖時，成礦作用可概括為以下方式：

通過對礦區(qū)水鎂石單礦物的氫氧同位素分析表明，水鎂石的δ18O為-0.46%～-1.28%，δD為-10%～-11.5%，與礦區(qū)燕山期大氣降水熱液礦床的氫氧同位素組成一致，這表明形成水鎂石的水是大氣降水，而與巖漿熱液無關(guān)。對水鎂石、菱鎂礦大理巖和花崗巖等進(jìn)行了大量的稀土元素和微量元素分析，結(jié)果表明水鎂石的稀土元素和微量元素組成與菱鎂礦大理巖十分接近，而與花崗巖差別顯著，顯然水鎂石的成礦原巖為菱鎂礦大理巖，而花崗巖在水鎂石成礦過程中僅提供了熱能而沒有物質(zhì)帶入。

綜上所述，該水鎂石礦床成因類型為與燕山期中酸性巖漿活動有關(guān)的中低溫接觸變質(zhì)型礦床。

3.3 找礦標(biāo)志

(1) 成礦母巖標(biāo)志：遼河群大石橋組一段(Ptlhd1)的富鎂碳酸鹽巖類變質(zhì)巖層。

(2) 巖漿巖標(biāo)志：與富鎂質(zhì)碳酸鹽巖類接觸的巖漿巖體附近。

(3) 風(fēng)化層標(biāo)志：水鎂石礦體表面因風(fēng)化普遍存在一層不完整的、厚度小的風(fēng)化殼，一般稱水鎂石淋濾層，可作為直接找礦標(biāo)志。

(4) 與水鎂石伴生的礦產(chǎn)：蛇紋石、滑石、菱鎂礦等。