1 地质概况
冶山矿业公司东矿铁硼矿床是江苏省内惟一的内生硼矿床。该区所在大地构造位于淮阳系山字型构造东翼与苏北地槽南部边缘的交界处，按地质力学观点则位于宁芜山字型构造东翼反射弧的北缘，江浦-六合复式背斜的北东端。区域构造方向受整个大地构造体系方向的控制，构成NE向的构造带。但是东矿区由于构造运动和岩浆活动的影响，其构造线为NW向。
区域及矿区内广泛分布上震旦系和早寒武系大理砾岩、大理岩、白云岩、白云质灰岩、白云质大理岩、石灰岩、泥板岩、砂质岩等地层。区域内岩浆岩主要为中生代燕山期中酸性(偏碱性)的花岗闪长岩、闪长玢岩及新生代玄武岩。矿区的西、北、东三面被花岗闪长岩所包围。矿区内花岗闪长岩体除花岗闪长斑岩、闪长岩外，局部有花岗岩、正长岩、二长岩、石英正长岩、玢岩、细晶岩和煌斑岩等，这反映侵入岩体活动的多期性。由于岩浆岩活动，致使地层遭受剧烈破坏，断层构造十分发育。在花岗闪长岩与白云岩、镁质大理石及大理岩的接触带附近的岩石，遭受强烈的岩浆期后交代作用，普遍发育蛇纹石化、矽卡岩化、碳酸盐化和绿帘石化、绿泥石化等。
矿区内镁质碳酸盐岩层是成矿的围岩，而中酸性(偏碱性)的侵入岩体则是成矿的母岩。硼铁矿床主要分布在外接触带附近及岩层裂隙之间的蚀变带上。由于受构造、围岩和岩浆期后交代作用等因素的影响，硼铁矿体的赋存部位空间变化尤其复杂。
2 矿区岩性和岩石化学特征
近矿围岩主要有白云岩、镁质大理岩及大理岩；近矿岩浆岩有花岗闪长岩、花岗闪长斑岩及其它蚀变岩石；其次有闪长岩、花岗岩、正长岩、细晶岩等。
——矿区各种岩石类型B2O3的含量较高，与地壳相应的岩石类型比较见；
——近矿围岩MgO含量高，属于白云岩或镁质大理岩系列的岩石；
——蚀变带组分B203：CaO、MgO：CaO呈规律性变化，彼此之间成正比、消长关系，即从蚀变大理岩-白云岩-蚀变白云岩-蛇纹岩，B203：CaO与MgO：CaO比值依次增高；
——与成矿作用关系比较密切的花岗闪长岩的化学成分与地壳花岗闪长岩比较，Fe2O3、MgO、 K2O、Na2O、B2O3含量显著增高，而SiO2的含量显著偏低。表明该区成矿母岩、花岗闪长岩偏于碱性，而且在组分上，为硼铁矿化提供了有利的物质条件。
3 硼矿床的若干地质特征
3．1硼矿石分布特征
东矿区已知矿体很多，硼与铁多数共生在一个矿体之中，构成硼铁矿体，而独立硼矿体极少。硼铁矿石互相穿插，相互过渡，因而在矿体中沿走向或沿倾向由一种类型迅速过渡到另一种类型比较常见。根据已掌握的地质资料，矿石分布有以下特点：
——硼矿体多数分布于铁矿体的两侧(特别是上盘)或尖端部位，与磁铁矿紧密共生，组成铁硼矿体，而且各类型硼矿石在同一矿体中不一定同时出现。
——区内所见到的硼矿石类型以硼镁石-硼镁铁矿石型为主，磁铁矿-硼镁铁矿及斑杂状、蛇纹石-硼镁铁矿石型次之，致密块状硼镁石型和条带状硼镁铁矿-硼镁石型局部富集。
——硼镁石-硼镁铁及磁铁矿-硼镁铁矿石型矿石中常夹有交代残余的蛇纹石粗细不等的条带。
——部分矿体中硼矿石的分布反映了一定的分带现象，如I硐103穿脉自矿体下盘到上盘矿石类型的大致分布为：磁铁矿-硼镁铁矿石型-硼镁石-硼镁铁矿石型-硼镁铁矿-硼镁石型一斑杂状蛇纹石-硼镁铁矿石型。
矿石类型的变化实则为矿物组合变化的反映，即矿体下盘到上盘表明早期磁铁矿的减少，硼镁石及交代残余蛇纹石的增加。
3．2 硼矿石矿物及化学成分及相互关系特征
3．2．1矿石的矿物及化学成分
矿区内到目前为止发现以硼镁铁矿为主要含硼矿物，硼镁石较少，且零星分布：
——硼镁石(Mg2B2O3H2O)：乳白色、灰白色至灰色，白烟状，丝绢光泽，硬度3～4级，比重2．60。由于它较硼镁铁矿易于冶炼，故为目前主要开采对象。多呈鳞片状及纤维状集合体出现，呈鳞片状变晶结构，粒度极小，鳞片状硼镁石呈定向排列，其方向垂直于暗色矿物组成黑、白条带，因而具有横片状构造。。
——硼镁铁矿(FeB3(MgFe)O)：该矿石在矿区内严格划分为：1)黑色或亮黑色多数呈针状、放射状、纤维状、束状集合体；2)属前者氧化作用的产物，故微显紫红色，部分硼镁铁矿风化后成褐铁矿，但保留硼镁铁矿的晶体，后一种多数呈粒状集合体。整体观察硼镁铁矿，前一种生成状态较普遍，后一种应属前一种氧化的产物。光泽暗淡或丝绢光泽，硬度7～6，比重3～4。与磁铁矿、蛇纹石化橄榄石、绿泥石紧密共生。硼镁石、蛇纹石、磁铁矿的散粒，往往充填在硼镁铁矿晶体裂隙间而形成节状。
3．2．2硼矿物主要化学成分相互关系
——B2O3与TFe的关系：硼镁铁矿中的TFe含量一般在30％～40％，其B203的含量均较高，一般铁与硼在矿石中呈相互消长关系(硼镁石型除外)；
——B203与MgO的关系：镁是硼的沉淀剂，综合全区分析资料表明B203的高低与MgO含量的高低有着密切关系。一般MgO的含量在18％以上，无论是哪一种硼矿石类型，其B2O3含量均比较高，至今尚未发现硼矿石交代生成于非镁质的岩层中；
——B2O3与CaO的关系：一般认为CaO在2％左右，B203含量比较高，但含量过高反而不利于硼的沉淀。
3．3矿体产状和形态控制条件
由于侵入体自围岩的逆倾斜方向沿层理侵入，故接触带产状基本与围岩一致，其走向NW300～550，倾向SW，倾角400～600，局部达700以上。接触带因受地层产状和岩浆活动过程中压应力不均匀性因素的影响，通过生产巷道和钻探工程的了解，接触带不但在走向上，而且在倾向上略有波状起伏现象，并且往往在波槽处矿体较厚，位于接触带上的矿体形态多呈不规则的脉状、透镜状和囊状体。
受构造裂隙控制，赋存在围岩裂隙中的矿体多为扁豆、透镜和脉状体，并有膨胀分枝现象存在。
综合全区，矿体产状受接触带产状和围岩产状及构造控制，倾角变化趋于上部较缓，深部较陡；在走向上矿区两端倾角较缓，中部较陡；沿倾斜方向上是NE到SW由陡变缓。矿体形态无论在走向上或倾向上变化均较大，很多矿体具有分叉复合现象。区内硼矿体在地壳出露少见，多为盲矿体。
3．4围岩蚀变特征
根据目前所了解到的资料，与成矿有着密切关系的围岩蚀变主要有蛇纹石化、绿泥石化、绿帘石化、矽卡岩化；次要蚀变诸如透闪石化、阳起石化、硅化、碳酸盐化等；从围岩蚀变可说明矿床在成矿时的温度是中高温。
——蛇纹石化：与成矿有极为密切关系的一种蚀变，作用于白云岩、镁质大理岩中，尤其是在接触带及其附近白云岩中，多为斑杂状结构与致密块状或似条带状或白云岩、磁铁矿构成环带结构。与磁铁矿、磁镁铁矿、磁镁石矿紧密伴生。成为硼铁矿石中主要脉石矿物，是找矿的极为重要的明显标志之一。
——矽卡岩化：矽卡岩体出露于矿区东南部及中部白云岩中及接触带内，多为透镜体。粒状结构棕黑色，主要矿物成分为钙铁石榴子石及钙铁辉石、绿帘石及少量磁铁矿等。该蚀变岩层亦与硼铁矿体的富集有密切关系，也是找矿标志之一。
——阳起石化及透闪石化：主要用于靠近接触带的白云岩中，结晶中等透闪石呈半透明的白色放射状聚晶。阳起石呈深绿黑色放射状结晶体。在其附近也伴生有磁铁矿颗粒，但均未富集成矿。
——矽化作用：主要见于矿区山脊及附近的白云岩中。白云岩矽化后为黄褐色。致密坚硬，贝壳状断口，裂隙中充填有铁质及方解石，具有砾状构造，部分似为次生石英岩组成山峰。此蚀变不产生任何矿化现象，它与成矿关系不大。局部火成岩也有因受后期热液作用而产生矽化现象。
3．5构造控矿的地质特征
矿区为由西、北、东三面被花岗闪长岩所包围的由白云岩和镁质大理岩构成的单斜构造。矿区改造方向与区域构造线NE向不吻合，其原因是由于岩浆活动影响而造成。当侵人体侵入时，围岩所承受的挤压力最大，岩浆流动前缘正是岩浆侵入时构造弱化带和减压带的位置，因此尽管在接触面上反映不出位置上的移动，但是根据井巷工程所揭露出来的构造擦痕显示，岩石受挤压破碎现象普遍存在。该构造对后期矿液的运动和沉积产生重大影响，应为最主要的成矿前期构造。除此主干断裂外，矿区内的断裂构造，根据它们断裂构造形迹及其与成矿关系和展布特征，应该承认区内断裂致少有3组存在：
——一般是走向断裂。这一组断裂是外带成矿的矿液上升和沉积的主要通道。该组断层为同期断裂，因此，断距位移及落差并不明显，但在断层面上的擦痕和角砾却明显存在，而且夹持在该断层中的矿体上、下盘，尽管是白云岩和大理岩，而交代作用并不显著；
——第二组断层大致与第一组断层相交300～400的斜交断裂，应为成矿期后断层，对矿体起到不同程度的切割破坏作用，使矿体失去完整性；
——第三组断层为切割地层及矿体的横断面，根据所获资料，所有外带矿体的形成，应受构造控制。
3．6 找矿标志
——围岩蚀变的特点：花岗闪长岩与白云岩、镁质大理岩及大理岩的接触带附近的岩石遭受了强烈的岩浆期后交代作用，普遍发育蛇纹石化、矽卡岩化、碳酸岩化、绿泥石化及绿帘石化等蚀变瑚象。而硼铁矿体主要分布在外接触带附近及岩层裂隙之间的蚀变带上，在整个接触带上蛇纹石普遍存在。近硼铁矿体中心部位蛇纹石逐步减少，而靠近围岩位置则明显强化，这表明硼镁石化与蛇纹石有着密切的关系，在矿体附近的镁质碳酸盐都受到不同程度的蛇纹石化作用。有的全部为蛇纹岩，往往成为矿体的直接围岩。故蛇纹石化是矿区极为有效的找矿标志。
——中酸盐(偏碱性)火成岩：根据与成矿作用关系较密切的花岗闪长岩的化学成分与地壳花岗闪长岩比较，Fe203、MgO、K20、Na20、B203含量显著增高。而SiO2的含量显著偏低的事实，表明本区成矿母岩花岗闪长岩偏于碱性，而在物质成分上，为硼铁矿化提供了有利的物质条件。因此，钾、钠成分很高的花岗闪长岩和碳酸盐白云岩和镁质大理岩接触带及附近的镁质岩石中是硼镁铁矿体形成的良好地质环境。所以中酸性(偏碱性)的火成岩应属找矿标志之一。
——矿区硼矿体，特别是硼镁铁矿体多数在铁矿体的两侧(特别是上盘)或尖灭端部位，与磁铁矿体紧密共生，组成硼铁矿体。而该区磁性矿物占有率又高达76．38％，且具强磁性，所以在利用磁法找寻磁铁矿体的同时，寻找其中的伴生硼矿体亦是行之有效的方法。
——硼帽和硼铁帽：当镁质硼酸盐矿物受地表水作用发生风化分解时，将形成白色多孔状体，内有胶状物或呈白絮状，称之为硼帽。当铁镁质硼酸盐风化时可形成红棕及褐色疏松状体，它由铁的氢氧化物组成，其中含有微量硼元素，称为硼铁帽。当原生矿体遭受风化较深，原生露天十分良好，但掩盖不多的情况下，硼帽和硼铁帽是一个寻找硼矿体的良好标志。
——硼矿物易于水解，溶解之后存在于矿体附近的地下水、地表水、泉水等水体中，或散布到附近的地表表层中，这就为找矿提供了水化学和金属量测量的可能性。
4结语
冶山东矿区内生硼矿床产于花岗闪长岩与镁质碳酸盐的接触带和外带中，围岩一般为白云岩、镁质大理岩。矽卡岩矿物简单，以透辉石、透闪石、镁橄榄石为主。含矿溶液中的硼铁元素经渗滤和交代变质大理岩或自云岩，而形成早期块状磁铁矿及纤维状结晶的硼镁石，晚期蚀变作用使硼镁铁矿石化和磁铁矿化，并有硼镁石、硼镁铁矿、磁铁矿成透镜状脉充填。
在硼矿石中以硼镁石-硼镁铁矿石型及磁铁矿-硼镁铁矿石型为主，而质量较好的硼镁石型和条带状硼镁铁矿-硼镁石型较少。
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