遼東張家堡子綠泥石礦床地質特征及成因探討

張金良

(中國建筑材料工業地質勘查中心遼寧總隊，遼寧 沈陽 110004)

綠泥石作為滑石代用品，可作化工、輕工行業的填料、潤滑劑、懸浮劑、吸附劑與涂料等[1]。本文根據礦區勘查資料，收集同類礦床的同位素、微量元素等資料，分析總結了區域地質背景、礦區地質、礦體地質特征，研究探討了礦床成因，初步認為本礦床屬中—低溫區域變質熱液交代礦床。對今后該地區綠泥石資源勘查具有一定的參考意義。

1 區域地質背景

1.1 區域地層

礦區大地構造位置處于中朝準地臺(I)膠遼臺隆(I1)營口—寬甸臺拱(I13)鳳城凸起(I13-1)的西南部[2](圖1)。區內出露的地層有古元古界遼河群下亞群浪子山組(Pt1l)、里爾峪組(Pt1lr)、上亞群高家峪組(Pt1g)、大石橋組(Pt1d)、蓋縣組(Pt1gx)及中元古界榆樹砬子群(Pt2y)(表1)，其中蓋縣組為綠泥石礦床的賦存層位。

表1 遼東地區主要地層簡表

圖1 大地構造位置圖

1.2 區域構造

區域構造形式為褶皺和斷裂。褶皺構造有東西向的營口—草河口緊密線狀的復式向斜褶皺，自北至南依次為英洛—草河口—太平哨復向斜、虎皮峪—紅石砬子復背斜、蓋縣—岫巖—古樓子復向斜。各復式褶皺由多個同斜、倒轉等不同類型的次級褶皺構成，其中本礦床位于區域蓋縣—岫巖—古樓子復向斜中段北翼。斷裂構造為東西向、北東向、北北東向及北西向的殼斷裂構成，其中東西向斷裂為太子河盆地南緣斷裂；北東向斷裂為寒嶺—偏嶺斷裂；北北東向斷裂為莊河斷裂帶；北西向斷裂為析木城—岫巖活動斷裂帶。北北東向斷裂疊加在區域褶皺之上，多表現為高角度逆沖斷層。區域構造表現十分復雜。

1.3 巖漿巖

區域侵入巖發育，遼河旋回以輝綠巖、輝長巖為主，并伴有少量斜長花崗巖；印支、燕山旋回以二長花崗巖、閃長巖為主。

1.4 變質巖和變質作用

區域變質巖由古元古界遼河群及零星出露的榆樹砬子群組成。變質巖的主要類型按巖石及其變質礦物共生組合特征劃分為變質火山巖類、千枚巖、片巖類、淺粒巖、變粒巖類、片麻巖類、斜長角閃巖類、石英巖、大理巖類。不同類型變質巖其原巖恢復為：基性—酸性火山巖、粘土巖、碎屑巖、富鎂碳酸鹽巖等，原巖建造為火山—沉積巖建造，是古元古代遼東裂谷環境堆積的產物[3-4]。區域變質作用為區域熱動力變質作用。

2 礦區地質特征

礦區出露的地層為古元古界遼河群蓋縣組和新生界第四系。遼河群蓋縣組為綠泥石礦體的賦存層位。地層總體走向為北西向，傾向南西，傾角33～40°。主要巖性為灰—灰黑色綠泥石片巖、二云片巖，夾少量黑云斜長變粒巖、淺粒巖等。礦區構造簡單，地層總體呈單斜產出(礦體順片理產出)，走向北西，傾向210～220°，傾角33～40°。

礦區內見有一條偉晶巖脈，長約600m，寬約150m，灰白色—灰色偉晶結構，塊狀構造，由石英、長石，少量云母等組成。

礦區內出露的變質巖為古元古界遼河群蓋縣組變質巖。屬于區域動力熱流變質作用條件下形成的一套變質巖石組合，主要巖石類型有：綠泥石片巖、黑云片巖、二云片巖、夾黑云斜長變粒巖、淺粒巖。變質作用程度相當于綠片巖相—低角閃巖相區域中淺變質作用。

3 礦床特征

3.1 含礦變質巖特征

礦區內含礦變質巖主要巖石類型有綠泥石片巖、二云片巖，其中綠泥石片巖為礦體直接圍巖。

綠泥石片巖為鱗片花崗變晶結構，片狀構造。主要由綠泥石、斜綠泥石和石英組成。特征變質礦物有綠泥石、白云母、黑云母等。二云片巖巖石為粒狀鱗片變晶結構，片狀構造。主要由黑云母、白云母、斜長石、石英組成。特征變質礦物有黑云母、白云母、十字石、紅柱石等。片巖的原巖恢復為粘土巖。巖石化學成分具有硅高、鈣低、K2O＞Na2O的特點(表2)。

表2 巖石化學成分 (單位：%)

3.2 礦體特征

礦區共發現8個綠泥石礦體(圖2)，其中①、②、③礦體地表出露，其余礦體為隱伏礦體，④號礦體為主礦體，②號礦體次之，其余礦體規模較小。礦體均呈脈狀，一般走向延長25～149m，傾向沿深達25～130m，厚1.0～11.79m(表3)。礦體圍巖主要為綠泥石片巖，呈致密塊狀，較堅硬，礦體與圍巖界線清晰。礦體夾石較少，為綠泥石片巖。

表3 礦體規模、形態特征表

④號礦體為隱伏礦體，呈脈狀產出，控制走向延長124m，傾向沿深113～130m，最大厚度11.79m，最小厚度1.04m，平均6.99m，厚度變化系數58%，埋深35～123m，傾向210～220°，傾角28～58°。礦石平均品位：SiO237.49% 、Fe2O32.33% 、H2O-0.27%、Al2O317.90%、MgO 27.20%，礦石品級為Ⅰ級品(圖3)。

圖3 張家堡子綠泥石礦0線地質剖面圖

②號礦體呈脈狀地表出露長度149m，傾向延深78～90m，最大厚度3.00m，最小厚度1.00m，平均1.68m，厚度變化系數47%，埋深0～84m。傾向210～220°，傾角40～70°。礦石平均品位：SiO236.21% 、Fe2O33.36% 、H2O-0.25%、Al2O319.44%、MgO 25.60%，礦石品級為Ⅱ級品[5]。

3.3 礦石結構、構造

礦石為鱗片變晶結構，塊狀構造(圖4)，呈深綠色、灰綠色，不透明—半透明，具滑膩感，條痕白色，質軟，手指甲可劃動。綠泥石(Chl)具黃綠色—淺綠色多色性，片狀，集合體呈鱗片狀，正低突起，干涉色一級灰，但被自身顏色掩蓋顯綠色，含量約90%。方解石(Cal)無色，細小粒狀集合體，閃突起，干涉色高級白，含量約2%～5%。石英(Qtz)無色，他形粒狀，正低突起，波狀消光，干涉色一級黃，含量約2%～5%。

圖4 礦石的鏡下鑒定圖

3.4 物質成分

礦石礦物為綠泥石(含量90.53%)，呈片狀、葉片狀，片徑為0.05～0.1mm。脈石礦物為滑石(3.4%)、方解石(2.5%)、透閃石、蛇紋石等少量，石英、電氣石等微量[6-7]，含量小于礦物總量的10%。

礦石化學成分特征(表4)為低硅、高鎂、高鋁。礦石品級主要為Ⅰ、Ⅱ級品，其中①④⑤⑦號礦體為Ⅰ級品，②③⑧號礦體為Ⅱ級品，⑥號礦體為Ⅲ級品。

表4 礦石化學成分 (單位：%)

3.5 成因探討

遼陽大安口綠泥石礦床賦存于遼河群蓋縣組綠泥石片巖、二云母片巖中，礦體呈似層狀，主要礦物成分為綠泥石，平均含量88.95%。礦石為鱗片變晶結構，塊狀構造。礦石品級為Ⅰ、Ⅱ級品。礦石中綠泥石的δ18O為12.31‰～15.67‰、δD值從-28.30‰到-57.58‰，說明成礦熱液為區域變質熱液，微量元素WSr/WBa比值為35.4，與圍巖的WSr/WBa比值(36)接近，而與花崗巖(0.52)相差甚遠，說明成礦物質Al2O3、MgO來源于圍巖綠泥石片巖、二云片巖，而與巖漿活動無關[8]。礦床形成年代為1660±0.7Ma(Rb—Sr等時線)，相當于元古代產物。成礦溫度為230～300℃，壓力為0.30～0.33GPa。礦床成因類型屬中—低溫區域變質熱液交代礦床。

通過與遼陽大安口綠泥石礦床類比，初步認為張家堡子綠泥石礦床屬富鎂綠泥石型礦床，是富含Al2O3、MgO的區域變質熱液交代圍巖導致綠泥石局部富集而成，礦床成因類型屬中—低溫區域變質熱液交代礦床[9-10]。

4 結論

(1)張家堡子綠泥石礦床產于蓋縣—岫巖—古樓子復向斜中段北翼，礦體賦存于蓋縣組綠泥石片巖中，規模為小型。

(2)本礦床共劃分8個礦體，礦體呈脈狀，順層產出，主要礦物成分為綠泥石，含量90%以上，礦石化學成分特征為低硅、高鎂、高鋁，礦石品級主要為Ⅰ、Ⅱ級品。

(3)通過類比周邊同類礦床初步認為該礦床成因類型屬中低溫區域變質熱液交代礦床，張家堡子綠泥石工業礦床的首次發現為本地區尋找同類型的礦床提供了借鑒。