王 瑩 熊先孝 孫小虹 曹 燁 商朋強(qiáng)
1.中化地質(zhì)礦山總局化工地質(zhì)調(diào)查總院,北京,100013;2.中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院,河北涿州,072750
中國(guó)硼礦成礦地質(zhì)特征及資源潛力分析
王 瑩*1熊先孝1孫小虹1曹 燁1商朋強(qiáng)2
1.中化地質(zhì)礦山總局化工地質(zhì)調(diào)查總院,北京,100013;2.中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院,河北涿州,072750
硼礦是我國(guó)重要的化工礦產(chǎn)之一,結(jié)合我國(guó)硼礦資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀、未來(lái)規(guī)劃以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需求,開(kāi)展硼礦成礦規(guī)律研究及資源潛力分析工作。全國(guó)共劃分了5個(gè)硼礦成礦省,以四川-湖北成礦省預(yù)測(cè)資源量最大。對(duì)重要找礦遠(yuǎn)景區(qū)進(jìn)行了地質(zhì)評(píng)價(jià)和潛力分析:青海柴達(dá)木現(xiàn)代鹽湖型硼礦固、液態(tài)齊全,有待進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)利用;遼寧地區(qū)應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)黑硼型硼礦床的開(kāi)發(fā)利用;地下鹵水型硼礦富集Li、I、K、Br等資源,潛力巨大,為綜合利用價(jià)值可觀的新型硼礦類(lèi)型,硼礦找礦遠(yuǎn)景較為可觀。
硼礦 礦床類(lèi)型 成礦地質(zhì)特征 成礦單元 資源潛力
硼是一種典型的非金屬元素,在自然界中只以化合物形式存在,但地殼中分散狀態(tài)的硼卻分布廣泛,而且是地表水、地下水、巖漿噴氣、礦泉水和所有巖層的氣液包裹體中所具有的元素。硼在玻璃、冶金、醫(yī)藥、搪瓷、油漆、日用化工、農(nóng)業(yè)以及國(guó)防尖端工業(yè)等部門(mén)都是不可缺少的。因此,硼資源的開(kāi)發(fā)、利用,對(duì)于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,具有越來(lái)越重要的作用。
中國(guó)是世界上重要的產(chǎn)硼國(guó)家之一,也是發(fā)現(xiàn)和利用硼礦最早的國(guó)家。自20世紀(jì)90年代以來(lái),隨著硼化工的發(fā)展和玻璃工業(yè)進(jìn)一步的興起,硼砂和硼酸的用量大增,硼礦及其加工產(chǎn)品的進(jìn)口量逐年增加。
我國(guó)硼礦資源總體上具有下列特點(diǎn):①硼礦資源豐富;②硼礦種類(lèi)多,共伴生礦物多;③礦石品位低,富礦少,貧礦多,開(kāi)發(fā)利用程度低;④產(chǎn)地分布不平衡。我國(guó)硼礦床按產(chǎn)出狀態(tài)可分為單一硼礦床與共伴生硼礦床。單一硼礦床主要分布于遼東—吉南地區(qū),是我國(guó)目前已開(kāi)發(fā)利用的主要硼礦資源。共伴生硼礦資源廣泛分布于西藏、青海的現(xiàn)代鹽湖及四川、湖北的油(氣)田水中,其資源量雖大,但因常與石鹽、鉀鹽、鋰礦、溴、碘共伴生(遼寧的翁泉溝硼礦與鈾、鐵共伴生),只能在其主礦種開(kāi)發(fā)利用時(shí)綜合回收利用,其開(kāi)發(fā)利用程度多受主礦種開(kāi)發(fā)利用的制約。因此,進(jìn)一步開(kāi)展硼礦成礦條件和規(guī)律的研究,進(jìn)行較大比例尺的成礦預(yù)測(cè),為21世紀(jì)全國(guó)新一輪礦產(chǎn)資源大調(diào)查提供靶區(qū),加大地質(zhì)勘探工作的投入迫在眉睫【1】。
硼礦是重要的化工礦產(chǎn),我國(guó)硼礦資源儲(chǔ)量占世界第四位。我國(guó)硼礦目前已探明礦產(chǎn)地達(dá)199處,截止2011年底,全國(guó)累計(jì)查明硼礦資源儲(chǔ)量為7207萬(wàn)t。共有硼礦區(qū)85處(大型10處,中型13處),分布在遼寧、青海、西藏、吉林、天津等14個(gè)省、市、自治區(qū),其中遼寧省硼礦區(qū)數(shù)量最多,有31處【2】。
已發(fā)現(xiàn)的硼礦床按其重要性可分為前寒武紀(jì)沉積變質(zhì)再造型硼礦床、新生代鹽湖硼礦床、中生代接觸交代型硼礦床,可形成具有工業(yè)意義的硼礦床。此外尚有火山沉積硼礦、海相沉積硼礦,以及與地下鹵水、油田水、溫泉等有關(guān)的礦化水及沉積硼礦。前寒武紀(jì)變質(zhì)硼礦總資源儲(chǔ)量大,礦床規(guī)模以大中型為主,是我國(guó)目前主要的工業(yè)硼源。新生代鹽湖沉積型硼礦多與鹽類(lèi)礦產(chǎn)共伴生,并伴生鋰、銣、銫、溴等有用組分,具有較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,但受地理位置和綜合利用技術(shù)問(wèn)題的制約,尚未大規(guī)模開(kāi)發(fā)。
按空間、成礦時(shí)代、礦床成因及礦床特征等主要因素,將我國(guó)硼礦床劃分為沉積變質(zhì)型、現(xiàn)代鹽湖型、地下鹵水型、矽卡巖型和海相火山巖型五個(gè)預(yù)測(cè)類(lèi)型【3,4】(表1),其中沉積變質(zhì)型和現(xiàn)代鹽湖型硼礦床為主要開(kāi)采利用對(duì)象【5】。
表1 我國(guó)主要硼礦床類(lèi)型Table 1 The main boron deposit types
1.1 沉積變質(zhì)型硼礦
沉積變質(zhì)型硼礦是我國(guó)主要的硼礦床類(lèi)型,主要分布于我國(guó)遼東—吉南地區(qū)【6】,已發(fā)現(xiàn)翁泉溝、楊木桿子等典型礦床。該類(lèi)型硼礦床產(chǎn)于中朝準(zhǔn)地臺(tái)遼東古元古代褶皺帶之內(nèi),其原始控礦沉積構(gòu)造稱(chēng)為遼東裂谷。成礦時(shí)代為古元古代,含硼巖系為遼河群變質(zhì)巖,以富硼的變粒巖和淺粒巖為主,含硼巖系的原巖為一套海底火山噴發(fā)巖,粘土巖夾鎂質(zhì)碳酸鹽建造。
1.2 現(xiàn)代鹽湖型硼礦
現(xiàn)代鹽湖型硼礦也是我國(guó)主要的硼礦床類(lèi)型,主要分布于青海、西藏兩省區(qū),代表性礦床有青海大柴旦鹽湖、西藏扎布耶鹽湖等。該類(lèi)型硼礦床產(chǎn)于新生代構(gòu)造活動(dòng)區(qū)內(nèi)-青藏高原南、北特提斯造山帶中,且大多產(chǎn)于第四紀(jì)的鹽盤(pán)及鹽泥坪環(huán)境中。
1.3 地下鹵水型硼礦
地下鹵水型硼礦是我國(guó)重要的硼礦床類(lèi)型,主要位于四川盆地和湖北潛江盆地,屬上揚(yáng)子川中前陸盆地和下?lián)P子鄂中碳酸鹽臺(tái)地區(qū)【7】,代表性礦床有四川自貢鄧井關(guān)。該類(lèi)型硼礦為液態(tài)類(lèi)型,賦礦層位多位于下三疊統(tǒng)嘉陵江組,含礦層位穩(wěn)定,區(qū)域上含硼鹵水具有呈近橢圓形分帶特色。且多與石油、天然氣密切共生,為一硼、鋰、鉀、碘、溴等多元素地下鹵水型(油田水)硼礦組合。該類(lèi)型硼礦中Br、I、K、Li、Cl可綜合利用,系我國(guó)一種以硼為主,同時(shí)富集Li、I、K、Br等資源,且潛力巨大,綜合利用價(jià)值可觀的新型硼礦類(lèi)型。
1.4 矽卡巖型硼礦
矽卡巖型硼礦是我國(guó)次要的硼礦床類(lèi)型,主要分布于湖南南部、廣西東北部、廣東西北部、江蘇中—南部、浙江西北等地區(qū),代表性礦床有湖南常寧、廣東連平等。該類(lèi)型硼礦床主要產(chǎn)于華南褶皺帶的中酸性巖漿巖體與不同時(shí)代鎂質(zhì)碳酸鹽巖的接觸帶上,其形成主要為燕山期中酸性巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。本類(lèi)型硼礦床以矽卡巖熱液交代型非金屬礦床為主,規(guī)模多為小型或礦點(diǎn),零星分布。
1.5 海相火山巖型硼礦
海相火山巖型硼礦是我國(guó)次要的硼礦床類(lèi)型,主要分布于依連哈比爾尕-博格達(dá)裂谷盆地的博格達(dá)晚古生代裂谷內(nèi),代表性礦床有西西爾塔格硼礦。該類(lèi)型硼礦體產(chǎn)出于石炭系玄武巖中,主要表現(xiàn)為火山作用密切相關(guān)的成礦作用,受古火山機(jī)構(gòu)控制。成礦時(shí)代以晚古生代為主,主要為晚石炭世。含礦建造為上石炭統(tǒng)柳樹(shù)溝組基性火山熔巖、火山碎屑巖及沉積巖建造,礦石建造為硼礦、硼礦-方解石礦建造。
依據(jù)徐志剛等(2009)全國(guó)成礦區(qū)帶的劃分方案及硼礦成礦地質(zhì)背景分析,全國(guó)硼礦可劃分為以下幾個(gè)成礦省:①華北陸塊成礦?。虎谇嗪?西藏-新疆-甘肅成礦?。虎鬯拇?湖北成礦??;④湖南-廣東-浙江成礦省;⑤準(zhǔn)噶爾成礦省。
按照成礦單元統(tǒng)計(jì),以四川-湖北成礦省預(yù)測(cè)資源量最大,為12179萬(wàn)t,其次為青海-西藏-新疆-甘肅成礦省5593萬(wàn)t,各硼礦成礦單元概況及資源潛力如表1。
表2 我國(guó)硼礦成礦單元概況及資源潛力Table 2 Metallogenic units’profiles and resources potential of boron ores in China
硼礦是我國(guó)重要的化工礦種之一,積極開(kāi)展硼礦床成礦特征及資源潛力研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。我國(guó)目前已開(kāi)發(fā)利用的硼礦資源絕大多數(shù)產(chǎn)地和儲(chǔ)量集中分布在東北地區(qū)的遼寧、吉林與西南地區(qū)的青海、四川等省區(qū),湖北、湖南、廣東、浙江等省區(qū)也有少量分布。下文對(duì)部分硼礦的重點(diǎn)找礦遠(yuǎn)景區(qū)進(jìn)行了分析。
3.1 青海柴達(dá)木現(xiàn)代鹽湖型成礦遠(yuǎn)景區(qū)
該遠(yuǎn)景區(qū)位于青海西北部柴達(dá)木盆地,本區(qū)為深陷的封閉式第四系內(nèi)陸盆地,盆地基底由前震旦紀(jì)變質(zhì)巖系及年輕的中酸性侵入巖構(gòu)成,盆地北緣有元古宇的老變質(zhì)巖系及中生代(白堊紀(jì))陸源碎屑巖系及含煤巖系,南緣為新近系上新統(tǒng)陸源碎屑及第四系的各種沉積層,盆地四周邊緣區(qū)各時(shí)期(γ4、γ5、γ6)酸性巖漿巖發(fā)育。現(xiàn)代鹽湖硼礦嚴(yán)格受地理環(huán)境、氣象水文、地貌特征及外部環(huán)境控制。區(qū)內(nèi)含硼巖系為第四紀(jì)全新世鹽湖含硼沉積建造,是一以硼為主,共(伴)生鋰、鉀、鎂、溴、碘、石鹽、芒硝等多元素和礦種,固、液態(tài)齊全的現(xiàn)代鹽湖沉積型硼礦。固體硼礦呈層狀、似層狀、透鏡狀產(chǎn)出;液體硼礦表現(xiàn)為地表湖水和晶間鹵水。礦石B2O3品位:固體礦平均6%,液體礦0.68~3.50g/L。其中大、小柴旦鹽湖固體硼礦B2O3品位最高為34%,不少于10%的富礦約占總儲(chǔ)量的10%。鹵水硼礦B2O3品位一般大于1000mg/L,最高為大柴旦鹽湖3800mg/L【8,9】。
截至2012年,柴達(dá)木盆地第四系現(xiàn)代鹽湖型硼礦區(qū)探明B2O3資源儲(chǔ)量2029萬(wàn)t(其中固體硼礦568萬(wàn)t),預(yù)測(cè)新增資源儲(chǔ)量2668萬(wàn)t,已知礦床礦點(diǎn)數(shù)量多,找礦前景良好,為全國(guó)最大的硼礦遠(yuǎn)景區(qū)
3.2 遼寧營(yíng)口至寬甸沉積變質(zhì)型成礦遠(yuǎn)景區(qū)
該遠(yuǎn)景區(qū)位于遼吉裂谷遼河群含硼巖系里爾峪組分布區(qū),主要為大石橋-集安地區(qū),面積約11 300km2。遼寧省硼礦與早元古宙遼吉裂谷張裂性坳拉槽的火山噴氣有成因上的密切關(guān)系,它為硼礦的形成提供了大量成礦物質(zhì),含硼巖系與其中的硼礦床共同遭受了角閃巖相區(qū)域變質(zhì)作用,原始沉積的硼酸鹽礦物已經(jīng)全部轉(zhuǎn)變?yōu)槿碌牡V物相。礦區(qū)含礦巖性為灰白色富鎂大理巖,礦體賦存在磚廟礦區(qū)倒轉(zhuǎn)背斜的北翼-正常翼,礦床呈東西向似層狀分布。該區(qū)硼礦床礦體產(chǎn)出嚴(yán)格受層位控制,具層控性。容礦巖石為古元古界遼河群里爾峪組白云質(zhì)大理巖,礦體圍巖主要為白云質(zhì)大理巖、電氣斜長(zhǎng)變(淺)粒巖,斜長(zhǎng)角閃巖、混合巖、混合花崗巖等【10~11】。營(yíng)口地區(qū)發(fā)現(xiàn)有后仙峪、寬甸廟溝、楊木桿子等代表性礦床(點(diǎn)),以硼鎂石-遂安石、鎂橄欖石、蛇紋石、金云母等組合為特征(白硼型),層位穩(wěn)定,礦石品位(白硼型)平均為17%。遼東地區(qū)以翁泉溝硼礦為代表,以硼鎂石-磁鐵礦+鈾類(lèi)型、硼鎂鐵礦、遂安石、鎂橄欖石、蛇紋石等組合為特征(黑硼型),層位穩(wěn)定,礦石品位:白硼型平均為17%、黑硼型平均為7%。
截至2012年,該遠(yuǎn)景區(qū)累計(jì)查明資源量2330萬(wàn)t,預(yù)測(cè)資源量3258萬(wàn)t,找礦前景良好。
3.3 湖南水口山-上堡矽卡巖型成礦遠(yuǎn)景區(qū)
該遠(yuǎn)景區(qū)位于耒陽(yáng)-臨武南北向構(gòu)造與邵陽(yáng)-郴州北西向構(gòu)造陽(yáng)明山-塔山東西向構(gòu)造的交匯部位,面積約1368 km2。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)頻繁,經(jīng)歷了加里東期、印支期、燕山期以及喜馬拉雅期運(yùn)動(dòng)。從南華系—第四系均有分布。與成礦有關(guān)的侵入巖為燕山期,矽卡巖化分布在巖體外接觸帶附近,是深部成礦熱液上升后與碳酸鹽巖化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物,與硼錫多金屬礦化關(guān)系密切。礦體形態(tài)主要為似層狀,另有透鏡狀、鞍狀、脈狀、扁豆?fàn)町a(chǎn)出,個(gè)別為不規(guī)則狀,分支復(fù)合、尖滅再現(xiàn)頻繁;礦體與接觸帶或巖層一致。礦石礦物主要為硼鎂石、鎂硼石和硼鎂鐵礦。金屬礦物以磁鐵礦、白鎢礦、藍(lán)輝銅礦、黃銅礦等為主。B2O3品位在6.14%~6.74%之間【12】。
截至2012年,該遠(yuǎn)景區(qū)累計(jì)查明資源量87萬(wàn)t,預(yù)測(cè)資源量321萬(wàn)t。
3.4 四川自貢地下鹵水型成礦遠(yuǎn)景區(qū)
該遠(yuǎn)景區(qū)位于四川盆地西南部自貢市,面積約1643 km2。屬楊子地臺(tái)四川臺(tái)向斜南緣的自流井凹陷,北連威遠(yuǎn)-龍女寺隆起,東南與瀘州古陸相毗鄰,西南鄰涼山褶皺帶??偟臉?gòu)造特點(diǎn)是地表以平緩開(kāi)闊的褶皺為主,斷裂次之。深部構(gòu)造展布與地表基本一致。構(gòu)造背景為川中前陸盆地和鄂中碳酸鹽臺(tái)地之油氣構(gòu)造??氐V構(gòu)造為相對(duì)獨(dú)立的與控油構(gòu)造密切相關(guān)的褶皺構(gòu)造核部區(qū)域。該區(qū)層位穩(wěn)定,含硼鹵水具有呈近橢圓形分帶特色,與石油、天然氣密切共生,是以富硼、鋰、鉀、碘、溴等多元素為特征的液體礦。近年來(lái)隨油、氣勘探開(kāi)發(fā)不斷發(fā)現(xiàn)新的富硼、鋰、鉀鹵水,找礦前景好。B2O3含量一般在1.37~2.51g/L,平均含量1.88g/L,埋深在800~1300m,相對(duì)較淺。本區(qū)近年來(lái)開(kāi)采發(fā)現(xiàn)可能深部有含(富)鉀鋰硼鹵水的存在,因此,加強(qiáng)深部(1200m以下)找鹵,應(yīng)是主要方向。
截至2012年,該遠(yuǎn)景區(qū)累計(jì)查明資源量25萬(wàn)t,預(yù)測(cè)資源量10萬(wàn)t。
總體而言,青海柴達(dá)木現(xiàn)代鹽湖型硼礦,以硼為主同時(shí)富集Li、I、K等資源,且固、液態(tài)等工業(yè)類(lèi)型齊全。東部工作程度較高,西部較低。雖然地理位置偏遠(yuǎn),但隨著青藏鐵路建成通車(chē),硼礦資源將得到進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)利用。遼寧營(yíng)口至寬甸沉積變質(zhì)型硼礦是研究和工作最多最好的區(qū)域,本區(qū)尚有進(jìn)一步工作的必要,白硼型主要是深部找礦,而黑硼型硼礦床因有效利用還不充分,進(jìn)一步擴(kuò)大硼資源量的前景是樂(lè)觀的。湖南水口山-上堡矽卡巖型硼礦,近年來(lái)工作發(fā)現(xiàn),通過(guò)遙感、物探、化探等手段找到新的硼礦資源也是比較樂(lè)觀的。四川自貢地下鹵水型硼礦,是隨著石油天然氣的逐步勘探開(kāi)發(fā)而漸漸顯露出來(lái)的,是一種新型的硼礦資源類(lèi)型,通過(guò)本次地質(zhì)大調(diào)查、成礦條件、預(yù)測(cè)等研究,初步評(píng)估了四川盆地地下鹵水型硼礦資源,是一潛力巨大、綜合利用價(jià)值可觀的新型硼礦類(lèi)型。
硼礦為我國(guó)重要的化工礦產(chǎn)之一,全國(guó)共11個(gè)省、市、自治區(qū)提交硼礦報(bào)告11份,均部署了硼礦勘查工作,包括遼寧、吉林、四川、西藏、甘肅、青海、新疆、湖南、天津、浙江及廣東,共部署了71處勘查工作區(qū)。根據(jù)我國(guó)硼礦地質(zhì)特征和本項(xiàng)目單礦種預(yù)測(cè)成果的匯總研究結(jié)果,充分考慮我國(guó)硼礦資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀,未來(lái)規(guī)劃以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求,從全國(guó)層面考慮,堅(jiān)持當(dāng)前急需與長(zhǎng)遠(yuǎn)需求相結(jié)合的原則,適度超前部署勘查工作;堅(jiān)持突出重點(diǎn)類(lèi)型、重點(diǎn)區(qū)域的原則,對(duì)那些成礦條件好、選冶性能好的類(lèi)型優(yōu)先勘查;堅(jiān)持不同層次部署工作的原則,根據(jù)成礦地質(zhì)條件和原有工作程度,統(tǒng)籌安排硼礦勘查工作。
硼礦是我國(guó)重要的化工礦產(chǎn)之一,結(jié)合我國(guó)硼礦資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀、未來(lái)規(guī)劃以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需求,根據(jù)成礦地質(zhì)條件和原有工作程度,統(tǒng)籌安排硼礦勘查工作,開(kāi)展硼礦成礦規(guī)律研究及資源潛力評(píng)價(jià)工作,對(duì)保持我國(guó)化肥工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
近幾十年來(lái),我國(guó)開(kāi)展了多次硼礦成礦區(qū)劃及勘查工作,形成了一套完整的硼礦床理論體系和找礦方法,確定了沉積變質(zhì)型和現(xiàn)代鹽湖型硼礦床為主要開(kāi)采利用對(duì)象,同時(shí)地下鹵水型硼礦富集Li、I、K、Br等資源,潛力巨大,為綜合利用價(jià)值可觀的新型硼礦類(lèi)型,硼礦找礦遠(yuǎn)景較為可觀。
致謝:本文是“全國(guó)化工礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)”項(xiàng)目的階段性成果,在此對(duì)本項(xiàng)目組的全體成員致以衷心的感謝!
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GEOLOGICAL CHARACTERISTICS AND RESOURCE POTENTIAL ANALYSIS OF BORON DEPOSITS IN CHINA
Wang Ying1Xiong Xianxiao1Sun Xiaohong1Cao Ye1Shang Pengqiang2
1.General Institute of Chemical Geology Survey,China Chemical Geology and Mine Bureau,
Beijing,100013,China 2.Geological Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau ,Zhuozhou,Hebei,072754,China
Boron is one of the important chemical minerals in China. Combined with the utilization status,future planning,and economic and social development needs,to carry out metallogenic regularity and resource potential analysis of boron resource are more and more important. Five boron metallogenic provinces were divided in this paper,and Sichuan - Hubei metallogenic province was the largest amount of forecast resource. Geological evaluation and potential analysis of important prospecting areas were also studied: Modern Salt Lake-type boron in Qaidam has both solid and liquid,and pending further development and utilization. Further development of black-type boron was needed in Liaoning. Underground brine-type boron enriched with Li,I,K,Br and other resources was considered as the most valuable type in utilization.
Boron deposits,deposit types,geological characteristics,forming unit,resource potential
P612∶P619.219
A
1006-5296(2014)01-0038-05
* 第一作者簡(jiǎn)介:王瑩(1987~),女,從事化工礦產(chǎn)地質(zhì)研究,助理工程師
2013-11-07;改回日期:2013-12-02;2013-12-06