一、镁质碳酸盐岩中的变质沉积型菱镁矿矿床
这类矿床主要产于前寒武纪白云质大理岩、变质白云岩中。矿床常沿一定层位呈带状分布，延长可达数十至百余千米，构成巨大的矿带。矿体多呈层状、透镜状，一般长几百米至几千米，厚几米至几十米。矿体与围岩的接触界线平直、清楚，有的地方也可能呈渐变过渡关系。矿体中常有白云石大理岩、变质白云岩、千枚岩等的夹层。层状矿体中经常可见到变余原生沉积构造，如层理、纹层、交错层理、雹痕、波痕、泥裂、结核等构造，还可见到变余生物构造，如叠层石等。矿石的矿物成分主要为菱镁矿，含量一般在80%以上，其次为白云石、石英、方柱石（假象）、石墨、粘土矿物、黄铁矿等，矿体为晚期脉岩切割时，在接触处白云岩或菱镁矿中见有滑石、蛇纹石、透闪石、水镁石、绿泥石、磁铁矿、水菱镁矿、黄铁矿等矿物出现。矿石中菱镁矿呈白、灰白色、肉红色等，具粒状变晶结构，颗粒直径几毫米到几厘米。矿石质量较好，MgO含量一般在35%以上；矿石储量可达数百万吨，多大型矿床，一个矿带内可有数亿吨菱镁矿储量。此类矿床是最重要的菱镁矿床类型。
这类矿床的成因过去争论较多；表现在成矿作用上，是后生热液交代的，还是同生沉积的；在镁的来源上，是岩浆结晶分异所形成的富镁岩浆热液或是富镁混合岩化热液，或是来自储积于海洋中的镁盐。几十年的讨论，推动了研究的进展。由于近代海水盐类沉积成矿实验的研究，矿石同位素的研究，特别是深入开展了野外矿床地质的研究，大家多趋向于认为像中国东北、俄罗斯萨特金菱镁矿床是由沉积作用形成的。它们是在干热气候条件下，潟湖盆地的一种化学沉积物。后期受区域变质作用的改造，同时形成了与菱镁矿共生的各种矿物。
我国辽宁海城-大石桥菱镁矿矿床是这类型的典型矿床（图4-2），特点如下。
1.矿区地层
矿区位于元古宙裂谷海槽内，其西北部是太古宙克拉通，东南由元古宙辽河群变质岩系所组成。矿区内主要分布的是辽河群大石桥组，该组地层由上而下分为3段：①下段的下部为绢云石英片岩、黑云片岩、千枚岩，上部为条带状大理岩，厚度大于1950m；②中段为云母片岩、十字石、矽线石云母石英片岩夹白云石大理岩，厚度大于850m；③上段为菱镁矿岩、白云石大理岩夹千枚岩，厚度大于3000m。
2.菱镁矿矿床
产于大石桥组上段，由一套镁质碳酸盐岩组成，应代表富镁碳酸盐岩沉积建造，菱镁矿矿层是建造中重要岩石类型。菱镁矿体呈层状、具有一定的层位，沿走向方向延伸稳定，延长四十多公里。由杨家甸子、下房身、金家堡子、铧子峪、青山怀、圣水寺等几个大型优质菱镁矿床组成。工业矿体依品位圈定，矿体与围岩无明显界线。各矿体沿走向构成矿带，矿带内可分为3层矿，沿走向基本相连（图4-2）。
图4-2 辽宁省大石桥-海城菱镁矿矿床区域地质图
（据朱国林，1984）
1—第四系；2—盖平组云母片岩、千枚岩；3—大石桥组三段白云石大理岩；4—大石桥组二段石榴矽线云母片岩夹条带状白云石大理岩；5—大石桥组一段深灰色千枚岩、条带状大理岩夹变质凝灰岩；6—浪子山组变粒岩、白云二长片岩、石英二云母片岩；7—菱镁矿（包括部分的菱镁岩）；8—滑石矿带；9—花岗岩；10—黑云母混合岩、角闪石混合岩；11—中 基性脉岩；12—侵入地质界线；13—断层
下部矿体主要由条带状菱镁矿与白云石大理岩互层，夹白云质千枚岩，含碳较高，底部有同生砾岩层。
中部矿体以优质菱镁矿为主，品位高，厚度大，矿石重结晶明显，以粗晶、巨晶为主，中间夹几米厚含碳较高的矿层，具微层理、斜层理。
上部矿体主要由菱镁矿、硅质白云石大理岩夹千枚岩组成，常见菱镁矿与白云石大理岩在横向上的相变。
在上述3个矿层中经常可见到千枚岩、碳质板岩的夹层，产状与菱镁矿层一致，延伸稳定，接触界线清楚，互层现象明显，应代表沉积韵律构造（图4-3）。
图4-3 金家堡子菱镁矿矿床1200线矿体地质剖面图
（据下房身镁矿地测科，1980）
1—第四系；2—石英云母片岩；3—千枚岩；4—滑石化千枚岩；5—白云石大理岩；6—一级品菱镁矿矿体；7—二级品菱镁矿矿体；8—三级品菱镁矿矿体；9—零级品菱镁矿矿体；10—破碎带；11—钻孔；12—露天开采台阶
除3个主要矿层外，在矿层的顶底板岩层中，尚有小矿体存在。呈透镜状、扁豆状、似层状分布于白云石大理岩中，矿体规模较小，一般长约50～250m，厚度为5～15m，产状与围岩一致。
3.矿石成分与结构
矿石中主要组成矿物为菱镁矿（含量87%～97%），其次为白云石、含铁菱镁矿、菱锰矿、滑石、透闪石、方柱石（假象）、直闪石、石英、碳质物及黄铁矿等。有时滑石沿构造裂隙分布富集时，可构成滑石工业矿床。矿石中MgO含量为35%～48%，CaO为0.1%～8%，SiO2为0.2%～8%，Al2O3为0.01%～5.12%，Fe2O3为0.11%～2.40%，烧失量49‰～51‰。其中下房身矿床的矿石分为1～5 级，矿石中主要化学成分：MgO为47.06%～45.26%、CaO为0.55%～2.41%、SiO2为0.38%～0.68%、烧失量51‰～51.76‰等。
菱镁矿以白色、浅肉红色为主，其次为灰白色、灰色、淡黄色等。菱镁矿矿石具粒状变晶结构，晶体大小一般为0.3～2cm，小者不到0.1cm，所以矿石可具细粒 粗粒变晶结构。在显微镜下检查，菱镁矿晶体之间均呈紧密镶嵌接触关系。矿石的结构反映了菱镁矿晶体重结晶现象明显，应与矿石受区域变质作用有关。
在矿石中变余的沉积构造较为发育（图4-4），包括变余层面构造，如干裂、雹痕、波痕、同生角砾；变余层理构造，如条带状、层纹状、交错层理；变余生物构造，如变余叠层石（聚环藻、弹状藻、南罗藻）等构造，说明原始菱镁矿矿石具有明显的沉积构造。而且沉积时海水很浅，时而露出水面。菱镁矿组成藻叠层石的出现，也说明处于浅而温暖的环境。这些与上节所推测菱镁矿形成于较浅的潟湖相的古地理环境是一致的。此外，还可见到一些菱镁矿细脉切穿围岩（如白云大理岩）层理，矿脉受构造裂隙控制。脉中菱镁矿结晶粗大，有的粒径在几厘米以上。红色矿脉也可以穿切早期的白色菱镁矿层。这些矿脉应与变质热液作用有关。
4.矿石的稀土元素与碳、氧同位素组成
不同层位的菱镁矿矿石，矿层中的千枚岩夹层、白云石大理岩及矿层下部围岩云母片岩等样品的稀土元素分析资料表明，它们的稀土模型曲线均相似，稀土元素相对丰度差别小，可能反映了它们共同具同生成因特征。从Eu/Sm比值来看，本区菱镁矿多变化于0.16～0.23，算术平均值为0.19，与地壳中沉积岩0.20的比值相当，也说明菱镁矿具有沉积的特点。
图4-4 菱镁矿矿石（层）的主要变余沉积组构
（据张秋生等，1984）
A—菱镁矿矿层底板的干裂；B—菱镁矿矿层底板的雹痕；C—菱镁矿矿体中的浪痕；D—菱镁矿矿层中的水平层理；E—菱镁矿矿层中的薄板状水平层理；F—菱镁矿矿层中的交叉层理；G—菱镁矿矿层中的斜层理；H、Ⅰ、J和K—菱镁矿矿层中的各种藻类
从碳同位素特点来看，区内白云大理岩δ13CPDB/‰平均为-0.6，菱镁矿平均为-1.20，都接近零。根据碳同位素在自然界中分布，海相沉积碳酸盐δ13CPDB/‰为0，前寒武纪至现代的沉积碳酸盐δ13C相同，都接近于零，也说明菱镁矿应是海相沉积的。
5.矿床的成因与演化
本区层状菱镁矿层赋存于古元古代辽河群镁质碳酸盐岩地层内，是在滨岸边潟湖盆地内，可能在气候炎热的条件下经化学与生物化学作用沉积形成的。原始沉积物至1900Ma，经受绿片岩-角闪相区域变质作用的改造，镁质碳酸盐岩发生重结晶，形成晶质菱镁矿岩、白云石大理岩。形变作用使岩层褶皱，并在褶皱的转折部位使矿层加厚；挤压特别强烈的部位，出现扇形构造，处于直立部位的菱镁矿可再次重结晶，形成粗晶、巨晶、菊花状构造，有时也可沿发育的破辟理向两侧生长形成梳状构造的菱镁矿。上述各种地质作用造成菱镁矿层直立、加厚，于有利的构造部位可形成巨晶优质菱镁矿带。与变质作用同时产生一些富镁碳酸盐溶液在局部地段形成肉红色菱镁矿细脉。
总之，本区菱镁矿的形成是原生沉积与区域变质和变形作用综合作用的产物。矿床从成因类型上看，属受变质矿床。
对海城-大石桥一带的菱镁矿矿床的研究已历经了半个多世纪，曾对矿床形成提出不同的意见，争论的焦点是镁的来源？矿床是同生与后生的成因？近年来，通过对该矿床的地球化学、成矿盆地分析，生物成矿作用等的研究，获得很多新的资料，大家已趋向认为该晶质菱镁矿矿床主要是受区域变质的海相沉积矿床。但是研究还没有结束，有的问题还应深入。从寻找新的矿产资源基地来看，无疑同生成矿理论更具有实际意义。
6.矿床工业意义
区内本类型矿床规模巨大, 可构成大型-超大型矿床, 矿石质量优良, 是我国最重要的菱镁矿矿床, 有极大的工业价值。
二、超基性岩中热液型菱镁矿矿床
该类矿床位于蛇纹石化超基性岩中。菱镁矿化与蛇纹石化有密切的关系，凡存在菱镁矿化时，均能见到超基性岩有不同程度的蛇纹石化。矿体多沿蛇纹石化的超基性岩的断裂带分布，呈透镜状、脉状及巢状等。矿体向下延伸可达二百米而不尖灭。矿石由菱镁矿组成，常为致密块状，呈白色而无光泽，有时带有褐色斑点；与菱镁矿共生的主要为蛋白石，此外还可见热液作用交代成因的矿物，如文石、透闪石、绿泥石、滑石、玉髓、石英等。这类矿床分布广，矿床规模不一（大中小型矿床均有），矿石中二氧化硅含量较高，菱镁矿的质量较差。矿床中因常含滑石，如达到要求时，可作为滑石矿床开采。
矿床主要是由于超基性岩遭受碳酸的热液作用，产生蛇纹石化的同时形成的，如下式所示：
非金属矿产地质学
希腊优卑亚岛菱镁矿矿床属于这类矿床，我国青海茫崖石棉矿区的超基性岩中产有滑石菱镁矿床，主要作为滑石矿床开采。
三、超基性岩中风化壳型菱镁矿矿床
矿床产于超基性岩风化壳下部，一般深度不超过几十米。矿体呈脉状、网脉状或透镜状，多不规则，大小不定，但含矿面积较大，也可构成具工业意义的矿床。矿石中为隐晶质菱镁矿，伴生矿物有蛋白石、石髓、褐铁矿及可利用的含水镍硅酸盐矿物。这类矿床是岩石受地表水风化、淋滤沉积作用形成的。
俄罗斯乌拉尔哈里洛夫矿床即属此类，我国内蒙古察汗奴鲁菱镁矿矿床也属这类矿床。