遼東古元古代變質(zhì)硼礦床是我國最重要的硼礦資源,然而由于該區(qū)物質(zhì)組成多樣,構(gòu)造演化復(fù)雜的特點,導(dǎo)致對于硼礦的物質(zhì)來源、構(gòu)造環(huán)境及成礦過程的認(rèn)識存在很大差異。目前多數(shù)學(xué)者認(rèn)為遼東硼礦床經(jīng)歷了早期的鹽湖硼酸鹽沉積階段及晚期構(gòu)造熱事件引起的變質(zhì)作用階段。當(dāng)前的研究認(rèn)為古元古代遼東地區(qū)處于活動大陸邊緣,且發(fā)育大量的鈣堿性巖漿活動,這與第三紀(jì)以來的大型硼酸鹽沉積礦床形成的構(gòu)造環(huán)境及巖漿活動相似。結(jié)合現(xiàn)代鹽湖體系下的硼酸鹽沉淀物理化學(xué)條件討論遼東地區(qū)古元古代沉積硼酸鹽特征,根據(jù)硼同位素組成探討物質(zhì)來源及構(gòu)造環(huán)境,發(fā)現(xiàn)遼東地區(qū)的硼礦床存在鈉硼解石、硬硼鈣石兩種硼酸鹽的沉積,硼同位素組成顯示其硼源應(yīng)來源于俯沖板塊下蛇紋石及海相沉積物的脫水作用釋放的硼,這種硼隨鈣堿性巖漿活動及熱液活動在局限海盆中蒸發(fā)形成含水硼酸鹽。

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【部分圖文】：

圖1遼東硼礦床分布簡圖[14]

遼東硼礦的資源位居世界第四位,其形成時代老,變質(zhì)作用強(qiáng)烈,將其作為一種特殊的硼礦床進(jìn)行討論[3],礦床的產(chǎn)出位置如圖1所示。上述硼酸鹽的成因模式均認(rèn)為古元古代遼東硼礦處于陸內(nèi)裂谷環(huán)境,然而當(dāng)前的研究認(rèn)為變質(zhì)火山巖在巖石學(xué)上顯示出連續(xù)的鈣堿性巖漿序列:玄武安山巖—安山巖—英安巖,地....

圖2鹽湖蒸發(fā)過程中鹵水的pH變化(左)及青藏高原鹽湖pH值統(tǒng)計(右)(數(shù)據(jù)來至于文獻(xiàn)[23])

鹵水蒸發(fā)過程中的pH變化主要受控于體系中強(qiáng)酸弱堿鹽或強(qiáng)堿弱酸鹽所占比例,實際鹵水體系pH變化規(guī)律如圖2(左)所示,氯化物型和硫酸鹽型鹵水pH值隨蒸發(fā)進(jìn)行而降低,碳酸鹽型或硼酸鹽占比較大的鹽湖pH值隨蒸發(fā)進(jìn)行而上升[20-22]。我國鹽湖pH值的分布如圖2(右),氯化物型鹽湖、硫酸....

圖3鹽湖鹵水Ca2+離子濃度(左)和Mg2+離子濃度(右)對硼酸鹽沉淀的影響(數(shù)據(jù)來源于文獻(xiàn)[23])

除了鹵水pH值會造成硼酸鹽沉積差異外,鹵水中的主離子濃度也是影響硼酸鹽沉淀的主要因素。因為鈉離子在鹽湖體系下總是富集的,所以其中的鈣、鎂離子濃度將是決定體系中硼酸鹽類型的主要因素。如圖3所示,當(dāng)體系中鈣離子和鎂離子濃度較低時會形成獨立的硼砂礦床;當(dāng)鈣離子濃度增加時會形成鈉硼解石;....

圖4遼東硼礦石中Na2O及CaO與B2O3的關(guān)系(數(shù)據(jù)來源于文獻(xiàn)[12])

前人根據(jù)遼東硼礦富鎂的特征猜測當(dāng)時沉積的是富鎂的柱硼鎂石或多水硼鎂石[11],也有人認(rèn)為是后期的富硼熱液與富鎂圍巖反應(yīng),萃取其中的鎂質(zhì)[12]。在現(xiàn)代鹽湖體系,鎂硼酸鹽并不作為主要的硼酸鹽礦物沉積,僅在我國大柴旦鹽湖形成了多層的柱硼鎂石沉積,世界上還未見以上兩種硼酸鹽為主的沉積。....

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