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中国菱镁矿资源地质特征


一、 矿床时空分布及成矿规律
  中国层控晶质菱镁矿矿床产出的地层时代较多,主要有太古宙、元古宙、泥盆纪和三叠纪,其中又以元古宙的菱镁矿最为重要,储量占全国总储量的95.34%。各个时代的层控菱镁矿矿床,矿层多产于各地层单元的中上层位,如太古宇粉子山群的明村埠大理岩组(山东)、太古宇赞皇群上部的红鹤组(河北)、元古宇辽河群上部的大石桥组(辽宁)、元古宇野马山群(甘肃)、震旦系上统灯影组(四川)、泥盆系中统上部的萨阿尔明组(新疆)、三叠系上统波里拉里组(西藏)。
  从大地构造位置上看,中国层控菱镁矿矿床主要分布于中朝准地台的胶辽台隆(辽宁省营口大石桥至海城一带、山东省掖县一带),其余为山西隆起(河北省邢台县)、华北断坳(安徽省霍丘县)、祁连山褶皱祁连山间隆起带(甘肃省肃北县)、扬子准地台四川台坳(四川省甘洛汉源地区)、冈底斯-念青唐古拉褶皱系那曲褶皱带(西藏自治区类乌齐县)和天山褶皱系南天山冒地槽褶皱带(新疆维吾尔自治区和靖县)。
  菱镁矿矿床在区域上的分布主要受白云岩、区域地质构造、区域变质作用和岩浆作用等综合因素控制。白云岩是层控菱镁矿矿床形成的矿源层,对矿层定位起着重要作用。辽宁省营口大石桥至海城一带,含镁碳酸盐岩建造东西向延长50km,厚度稳定,最厚约3 000m,为菱镁矿的形成奠定了丰富的物质基础。区域地质构造控制了矿床的分布和规模,尤其是褶皱构造。区域变质作用和岩浆作用有利于菱镁矿成矿作用的进行,如胶辽台隆元古宙发生了绿片岩相至角闪岩相区域变质作用,同时产生了近东西向的复向斜和走向断裂,以及出现混合岩化作用和(或)花岗岩侵位,这为菱镁矿矿床的形成创造了有利的条件。
二、 矿床成因类型

  《中国矿床》将中国菱镁矿矿床按产出地质条件分为:层控晶质菱镁矿矿床、超基性岩中的风化淋滤隐晶质菱镁矿矿床和第四纪湖相水菱镁矿矿床三大类。
  层控晶质菱镁矿矿床,如前所说有多个成矿时代,其中以元古宙层控菱镁矿最为重要。它们产于厚大的镁质碳酸盐岩建造中(厚度为404~2 946m),矿体围岩大多数为白云石大理岩,少数为滑石绿泥片岩、绢云母片岩、黑云母片岩和千枚岩。区域性控制构造有复向斜(辽宁省营口大石桥至海城一带)、复背斜同斜褶皱(山东掖县粉子山一带)。区域性变质为绿片岩相至铁铝石榴石角闪岩相。有的矿床,如粉子山矿床有退化变质。近矿围岩蚀变有:菱镁矿化、硅化、滑石化、白云石化。矿体多呈似层状、透镜状、不规则似层状,有的有分支。矿体产状大体与围岩一致。有的矿体沿走向变为白云石大理岩。矿体规模一般较大,走向延长1 000至5 000多米,含矿带厚数十米至数百米。常见矿石构造有:薄层状、放射状(菊花状)、斑点状、花斑状、蠕虫状、块状等。矿石主要矿物为菱镁矿,次要矿物有白云石、滑石、蛋白石、石英、斜绿泥石、透闪石和方柱石等,微量矿物有磁铁矿、赤铁矿和黄铁矿等。
  超基性岩中的风化淋滤型隐晶质菱镁矿矿床,见于内蒙古达尔罕茂明安联合旗乌珠尔和乌拉特中后联合旗索伦山地区察汉奴鲁。为铬铁矿的共生矿产,均为小型矿床。矿床与超基性岩面型风化壳有关。矿体产状水平,或裸露于地表,或距地表下10~30m。菱镁矿呈网脉状。矿体呈矿巢状、透镜状或不规则状。含矿带分布面积很大,但厚度不大。矿石以隐晶质菱镁矿为主,含有蛋白石、玉髓、石英、方解石和褐铁矿等。矿石质量不好。
第四纪湖相水菱镁矿矿床,产于西藏班戈错、杜佳里湖及奇林湖,以班戈错矿床为最大。  水菱镁矿矿体产于:Ⅰ1次级阶地(一级阶地第一次级阶地)、Ⅱ2-Ⅲ3次级阶地(二级阶地第二次级阶地至三级阶地第三次级阶地),以及近代水下湖滨和湖底。水菱镁矿矿石构造主要有:角砾状-砾状致密层状和粉面状。矿石结构主要有:含粗晶-细粉晶、鲕状和粉晶泥晶。水菱镁矿砂砾和其他成分的扁圆砂砾构成梯形砂砾层。该层的水菱镁矿砂是经短期湖水搬运再沉积的产物。鲕粒水菱镁矿在湖相或温泉相沉积中均有可能形成,它的存在表明是动荡和较暖和的水体中沉积的。
三、 典 型 矿 床
(一) 海城菱镁矿
  辽宁省营口大石桥至海城不仅是我国,而且也是世界著名的菱镁矿产地。区内有太古宙花岗质岩石-绿岩地体、古元古代辽河群和新元古代青白口系。此外还有古元古代变基性岩、三叠纪-侏罗纪花岗岩和脉岩等。
  海城菱镁矿是该带中最大的菱镁矿,由西南至东北分别为:王家堡子、金家堡子和下房身三个矿段。该矿床发现于1913年,虽然1945年以前日本人在该区作了一些地质调查,但是大规模的地质勘探工作是在解放后进行的。至今累计探明菱镁矿矿石8.84亿t,其中王家堡子矿段2.42亿t、金家堡子矿段3.56亿t、下房身矿段2.86亿t。矿石组分含量:MgO 41%~47%,CaO 0.6%~6%,SiO2 0.6%~3.5%。
  矿床出露地层为古元古界辽河群大石桥组二段和三段。三段为云母片岩层,三段自下而上为菱镁矿大理岩夹千枚岩层;下部菱镁矿矿体;中部白云石大理岩夹菱镁矿大理岩;上部菱镁矿体夹白云石大理岩、千枚岩;白云石大理岩夹千枚岩、菱镁矿大理岩,局部有菱镁矿。矿床内岩浆岩有石英斑岩、辉绿玢岩和煌斑岩等。
  菱镁矿矿层分为:下部菱镁矿层、中部白云石大理岩中的菱镁矿层、上部菱镁矿层。下部菱镁矿矿层为主矿层,呈似层状,走向长3 625m,水平厚度一般为100~300m,平均205m。上部矿层走向长也为3 625m,水平厚度13~200m,平均为137m。中部白云石大理岩中的菱镁矿层长110~769m,平均厚6~55m。3个矿层共有44个矿体,其中王家堡子矿段21个、金家堡子矿段14个、下房身矿段7个、金家堡子与下房身矿段之间2个。下部菱镁矿矿层中有可煅烧高纯镁矿的特级品矿石。
矿石构造以致密块状为主,条带状、放射状较少。矿石粒度以中粒(5~10mm)和粗粒(10~50mm)为主。矿石矿物主要为菱镁矿,少量有滑石、透闪石、白云石和斜绿泥石。菱镁矿呈白色、灰白色,个别浅肉红色。
(二) 小圣水寺菱镁矿矿床
  该矿床也位于营口大石桥至海城的成矿带内。发现于1914年,1945年以前日本人做过一些地质工作。解放后做了大规模的地质勘探工作,累计探明菱镁矿矿石2.93亿t。矿石质地优良,平均组分含量:MgO 45.77%~46.58%、SiO2 0.75%~1.09%、CaO 0.63%~1.42%。
  矿床出露地层为古元古界辽河群大石桥组二段和三段。二段由绢云母千枚岩、千枚岩夹黑云母石英片岩等组成。三段自下而上为:下部白云石大理岩与千枚岩互层、中部白云石大理岩及菱镁矿层、上部白云石大理岩与千枚岩互层。

  矿层赋存于大石桥组三段中部。共有37个矿体,呈层状、似层状,主要矿体有8个。单个矿体长300~1 155m,厚19~75m。矿石按菱镁矿晶体大小可分为细粒(小于2mm)、中粒(2~10mm)、粗粒(10~50mm)、巨粒(大于50mm)。细粒、中粒和粗粒矿石互相穿插。
  矿石构造可分为7种:块状构造、片状构造、薄层状构造、条带状构造、放射状构造、球墨状构造、蠕虫状-虎皮状构造。
  矿石的矿物成分除主要矿物菱镁矿外,尚有不等量的白云石、滑石、蛋白石、石英、斜绿泥石,以及微量的黄铜矿、黄铁矿和赤铁矿等。
(三) 粉子山菱镁矿

  矿床位于山东莱州境内。早在1935年日本人即在该区作过地质调查,1941年开始开采。解放后为了满足耐火材料和炼镁工业的需要进行了多次勘查工作,累计探明矿石储量1.41亿t,其中粉子山中心矿区2 290万t,粉子山外围矿区1.19亿t。矿石组分:粉子山中心矿区,MgO45.33%,CaO0.70%,SiO24.08%;粉子山外围矿区,MgO48.58%,CaO0.55%,SiO21.21%。
  菱镁矿赋存在古元古界粉子山群张各庄组第三段第二岩带中,含矿岩带为数层菱镁矿和片岩类、菱镁矿和白云石大理岩互层(图4.2.4)。矿体呈层状、似层状,共有18层矿,其中粉子山中心矿区7层,主矿体是第五层矿,长7 500m、宽45m、厚0~40m;粉子山外围矿区11层,主矿体是第三层矿,长7 500m、宽45m、厚0~40m。
  矿石为细-中-粗粒不等粒结构,细粒结构之矿石一般为高品位矿石,而中、粗粒者多为杂质高之矿石。构造为中厚层及条带状构造。菱镁矿呈乳白色,风化后呈粉红色。
(四) 优游山菱镁矿

  该矿也位于山东莱州境内,地质工作程度相对不高,解放前做过一些地质调查,解放后,省冶金工业厅第五勘探队于1960年提交了“山东掖县菱镁矿区优游山矿床1960年度初步勘探总结报告”。累计探明储量为1.34亿t。矿石平均品位:MgO43.0%,CaO2.0%,SiO24.0%。
  矿体赋存在古元古界粉子山群明村埠大理岩组中,主要岩石为大理岩、绿泥石滑石片岩、云母片岩、白云岩、菱镁矿等。共有5层矿,主矿体为第3层,长1 200m、宽35m、厚0~80m。
  矿石为结晶质菱镁矿,粗、中、细粒结晶均有,以粗粒为主。矿石成分除了菱镁矿外,常有滑石、绿泥石、蛇纹石、黑云母、白云母、绢云母、石英等。还有微量的磷灰石、黄铁矿。
(五) 巴下菱镁矿
  该矿位于西藏自治区类乌齐县,地质工作差,只是作过初步检查。
  矿体产于中生界白云岩和白云质灰岩中(图4.2.6)。共有6个矿体,均呈不规则状,长轴与白云岩走向一致,矿体与围岩呈渐变关系,但接触带附近常见角砾状菱镁矿,而白云岩呈网格状穿插其间;同时,白云岩中亦多见交代菱镁矿椭球体。其中,Ⅰ号矿体长250m、宽63m。矿石平均品位:MgO46.81%、CaO0.35%、SiO20.16%;Ⅲ号矿体长510m、宽128m,矿石平均品位:MgO44.02%、CaO3.82%、SiO20.23%;Ⅳ号矿体长235m、宽59m,矿石平均品位MgO44.71%、CaO2.55%、SiO21.23%。目前只计算了Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ三个矿体储量,合计为5 710万t。菱镁矿为乳白色,略带肉红色,隐晶质结构,带状、块状构造。矿石中含少量铁质、方解石、白云石及微量蛇纹石等。



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