浅析本溪县草河掌镇南窑子

朱德奎 董颖 胡越 陈毓翯

摘 要：随着地质勘查技术方法的不断发展应用，一些以往未开发利用的矿产资源逐渐被发现、被利用。在实际勘查本溪县草河掌镇南窑子一带铅锌矿过程中，就在辽宁石炭系本溪组地层中发现存在镓矿，通过运用大比例尺地质填图、槽探、钻探、化验等工作手段，在矿区内圈定出镓矿体。

关键词：草河掌；本溪组地层；镓矿床

中图分类号：P618.74 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）05-0204-02

镓主要属于来自铅锌矿床、铝土矿床和煤三大矿床类型的副产品，目前尚未发现独立的镓矿床。辽宁本溪地区石炭系地层发育，本溪组地层沉积厚度在150m以上，在同一构造单元上，在相同沉积环境中，从理论上来说镓矿是应该存在的。值得令人兴奋的是在本溪县草河掌镇南窑子一带铅锌矿勘查工作过程中，在辽宁石炭系本溪组地层中发现了镓矿体。

1 本溪县草河掌镇南窑子一带区域地质概况

该地区赋存镓矿的区域位于中朝准地台、胶辽台隆、太子河-浑江台陷、辽阳-本溪凹陷的南部。

1.1 区域地层特征

本溪县草河掌镇南窑子一带区域出露的地层主要为青白口系南芬组，震旦系桥头组，寒武系碱厂组，奥陶系冶里组、亮甲山组，石炭系本溪组，二叠系山西组，侏罗系转山子组以及第四系等。

1.2 区域构造特征

本溪县草河掌镇南窑子一带区域内褶皱构造较发育，褶皱为同斜向斜构造，石炭系本溪组地层组成向斜的核心部位地层。褶皱位于矿区的南东部，褶皱轴面的倾斜方向为北东方向。

本溪县草河掌镇南窑子一带区域内的断层包含北东向、北西向、近南北向和近东西向四种类型，可见断裂构造十分发育。

1.3 区域岩浆岩特征

本溪县草河掌镇南窑子一带区域岩浆岩属于燕山期花岗岩。主要分布在区域中东部，总体呈北西方向走向。岩性主要为斑状斜长花岗岩类、还有花岗斑岩类。

2 本溪县草河掌镇南窑子一带赋镓矿地层特点

（1）含镓矿体地层为石炭系本溪组（C2b）的地层，地层总体为北西走向，在该区域的姜家堡子地区东面是东西走向，倾向北。在该区域的姜家堡子西面地区，地层为北东倾向。而赋存在葫芦头沟一带的地层，总体为南北走向，北东倾向。勘查发现在陶器粘土矿岩层、铁质粉砂岩层位、细粒岩屑石英砂岩等岩层中赋存大量镓矿。

（2）勘查结果显示含镓矿的本溪组（C2b）铁质粉砂岩岩体的地层，其总体走向为南北走向，出露长度5600m左右，有7条镓礦体赋存在本溪组（C2b）铁质粉砂岩岩体中。该铁质粉砂岩岩体主要成分为紫色的次棱角状石英，呈砂状结构。胶结物为铁质，为基底式胶结类型。

（3）有1条镓矿体赋存于本溪组（C2b）陶器粘土矿地层中。该部分出露地层总体为南北走向，倾向东。该地层主要成分为灰白色呈浑圆状粘土，粘土结构呈细沙或粉砂状，粘土构造大多呈片状、块状。有泥质胶结物，属基底式胶结类型。地层中还出露浑圆状的细小石英颗粒。

（4）有4条镓矿体赋存在本溪组（C2b）细粒岩屑石英砂岩地层中。该部分出露地层总体为北西-南东走向，北东倾向。出露的岩石成分主要为石英，呈次棱角状，分选性较好，粒径细小，颜色为灰白色、灰黄色，砂状结构，可见有小部分泥质胶结物，属基底式胶结。

3 本溪县草河掌镇南窑子一带镓矿体特征分析

3.1 镓矿体的规模

勘查发现，本溪县草河掌镇南窑子一带矿区内所圈定出的镓矿体，主要分布在草河掌镇三道沟村葫芦头沟、大甸子村一带。

3.2 镓矿体的赋存状态

勘查结果表明，该矿区内所圈定出的镓矿体均赋存在含陶器的粘土矿地层、富铁质的粉砂岩地层、呈细粒岩屑的石英砂岩地层及石英杂砂岩的地层中。

3.3 矿石质量特点

由于镓矿颗粒小，含量低，金属镓或含镓矿物的特征用肉眼很难观察，我们利用化验手段和方法对其进行圈定，结果显示镓Ga平均品位达到20.13～47.19×10-6，基本满足圈定镓矿的工业指标。

本溪县草河掌镇南窑子一带赋存的镓矿，矿石均为原生矿石，其工业类型为需选的镓矿石。鉴于目前国内对镓矿开发研究尚处初级阶段，本区该矿石的自然类型及品级目前尚待确定。

4 本溪县草河掌镇南窑子一带镓矿找矿标志

4.1 赋存地层及所含岩性标志

勘查工作发现，本溪县草河掌镇南窑子一带地区的镓矿赋存地层层位，主要为本溪组中陶器的粘土矿地层、铁质粉砂岩的地层、石英杂砂岩的地层、细粒岩屑石英砂岩的地层，特征非常明显。

4.2 镓含量与Al2O3含量二者之间的相互关系

勘查结果显示，本溪县草河掌镇南窑子一带镓矿赋存在石炭系本溪组Al2O3含量高的岩石中。岩石中Al2O3含量高，镓的含量也相应增高，发现两者具有一定的正相关关系。因此，初步认为本溪组灰白色的陶器粘土矿的岩石（Al2O3含量高），是该地区寻找镓矿的找矿标志。

5 本溪县草河掌镇南窑子一带镓矿床成因探讨

5.1 镓和铝的密切关系

查阅相关地质资料可知，镓矿的矿床成因类型有多种，主要是沉积成因类型。在地球化学性质上，Ga和Al具有相似的地球化学性质。勘查发现有相当数量的镓赋存在自然界高含铝的铝硅酸盐矿物中，如常见的碱性长石与钙碱性长石中。在沉积成岩作用过程中，随着粘土矿和铝土矿层的形成，Ga和Al表现出同步增长。因此，在铝土矿层形成的特殊地质作用过程中伴生镓矿床形成。

5.2 镓组分富集和形成过程分析

镓同铝一起在铝土矿层中富集。首先是那些赋含镓的长英质矿物、岩石，经过长期缓慢，稳定隆升的构造作用，被不断地分解，进而转变为不同粒径的碎屑物质，然后经搬运或在原地相对聚集起来。

初步富集的镓组分，在地表水的经常活动作用下，并且在温暖湿润与干旱交替易分解的物理化学成矿环境作用下，镓组分被继续地进一步细碎屑化、泥化、粘土化。在地表活动水的作用同时，导致组分中部分去硅、去钾、去钠，伴随着铝土矿化而使镓进一步富集。

进入中奥陶世时期，气候温暖湿润，植物繁茂。本溪县草河掌镇南窑子一带所处的辽阳-本溪凹陷，开始整体隆升，逐渐形成陆地。此时在比较强烈的生物化学风化作用下，活泼组分不断流失，稳定组分进而富集，铝土品级逐渐提高，镓随铝的聚集而逐渐富集，就在不整合面上进一步达到工业矿化的程度。

6 结语

本溪县草河掌镇南窑子一带的石炭系本溪组地层分布广泛，地层中镓含量普遍较高，并且估计具有一定的远景储量。本文根据实际勘查工作资料，对本溪县草河掌镇南窑子一带赋镓矿的区域地质特征及成矿因素进行了浅析和探讨。相信如果随着今后勘查工作技术方法和手段的不断提高，冶炼和回收的技术水平不断进步，那么镓矿的经济利用价值会十分可观。

参考文献

[1]涂光炽，等著.分散元素地球化学及成矿机制[M].北京：地质出版社，2004.