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)造演化復雜的特點,導致對于硼礦的物質(zhì)來源、構(gòu)造環(huán)境及成礦過程的認識存在很大差異。目前多數(shù)學者認為遼東硼礦床經(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。當前的研究認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)作用強烈,將其作為一種特殊的硼礦床進行討論[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為古元古代遼東硼礦處于陸內(nèi)裂谷環(huán)境,然而當前的研究認為變質(zhì)火山巖在巖石學上顯示出連續(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[23])

鹵水蒸發(fā)過程中的pH變化主要受控于體系中強酸弱堿鹽或強堿弱酸鹽所占比例,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[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[12])

前人根據(jù)遼東硼礦富鎂的特征猜測當時沉積的是富鎂的柱硼鎂石或多水硼鎂石[11],也有人認為是后期的富硼熱液與富鎂圍巖反應,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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