Question

矿床类型

Answer 1

根据重晶石矿床的地质特征和成因，可将矿床分为下列5种类型，即沉积（热水）型、沉积改造型、火山-沉积型、岩浆期后热液型（简称热液型）和残坡积型。

一、沉积（热水）型重晶石矿床

我国已知的大型、超大型重晶石矿床多数为热水沉积型。含矿层位以下寒武统底部为主，其次是上泥盆统上部，个别为早中奥陶统和白垩系。含矿岩系为碳、硅质-细碎屑岩组成的黑色岩系，其中普遍与磷块岩、磷质结核和石煤层共生。岩系内细碎屑岩、硅质岩等富含铀、钒、镍、钼、银和稀土元素。沉积时空条件处于大陆裂谷或裂陷槽内同生断裂带附近。矿床具一定层位，呈层状、似层状，厚度一般数米，底板由硅质岩组成，顶板常为碳质岩或黑色泥岩夹细砂岩。硅质岩的微量元素和稀土元素与现代大洋热水沉积物接近，显示重晶石是海水沉积的。层状重晶石岩及其围岩有机质含量高，主要由低等浮游生物演变而来，表明沉积盆地的含矿岩系一般形成较深，并为停滞还原环境。这种类型的重晶石矿床分布面积广，储量大，矿石品位高达80%以上。在我国以贵州、湖南、广西的重晶石最为有名，甘、陕、鲁、川、福、鄂等省也有分布，矿床的储量约占我国重晶石总量的60%以上。

现将典型的湖南新晃贡洒-贵州大河边重晶石矿床介绍如下。

1.含矿岩系

主要含矿岩系为下寒武统牛蹄塘组下段，次要含矿层位为震旦系上统顶部（图8-3）。

图8-3 贡溪-大河边重晶石矿田含矿层位综合柱状图

（据李文炎等，1990）

2.矿层产状

重晶石矿体呈层状、似层状，含矿层走向延长数公里至数十公里，如贡溪-大河边重晶石含矿层延长达29km。其中矿体长度一般为1000～5000m（贡溪矿），倾向延深大于300m（如贡溪矿、柳林矿），厚度以数米为主，最小几十厘米，最大的为10.2m。矿层大都已褶皱变形（图8-4），矿层底板围岩为薄层硅质岩夹磷块岩，顶板围岩为黑色含磷结核碳质页岩。

图8-4 贡溪-大河边重晶石矿田剖面示意图

（据李文炎等，1990）

1—下震旦统；2—上震旦统；3—下寒武统；4—中寒武统；5—上寒武统；6—整合地层界线；7—不整合地层界线；8—逆断层；9—钻孔；10—重晶石矿层

3.矿石及其结构、构造

矿石呈灰黑色-深灰色，细层纹状、条纹-条带状、块状及豆粒状构造。常有垂向分带，下部重晶石成分不纯，结晶颗粒较粗，条带宽而明显，常夹硅质岩透镜体；中部重晶石质纯，条纹细微，颗粒较细而均匀，可夹黑色页岩薄层；上部又恢复明显的条纹-条带构造；顶板硅质页岩或页岩中，具重晶石结核。矿石结构基本有2类：一类为重晶石放射状球粒，直径达几毫米，由细长针状、板柱状重晶石组成向中心收敛的集合体，单晶长0.2～0.5mm，在球粒中心有时保留细粒状重晶石，揭示了重晶石原始为细粒状，在成岩早期重结晶成放射状球粒；另一类是细粒状结构，是最普遍的结构类型，单晶有微晶状（粒径0.01～0.1mm）、中细粒晶（粒径0.1～0.5mm）和粗晶（粒径0.5mm以上），一般以微晶和细晶为主，呈等粒-不等粒结构。微晶是化学沉淀形成，随着重结晶而变粗。

4.品位

一般块状矿石品位达80%以上，可含少量石英和方解石；条纹 条带状矿石分布广，由重晶石和泥质、硅质组成，品位在60%～80%左右；豆状（或鲕状）矿石由重晶石豆粒与泥、硅（质）基质组成，豆粒分布不均，品位一般低于60%。此外，还有结核状矿石，结核直径4～40cm，结核内重晶石品位可达85.32%～93.90%，还含SiO₂＜1%，其余杂质V、Ni＜0.5%～0.001%，含微量元素Sr等。大河边矿层顶界向上数米内，V₂O₅为0.5%～1.44%，Ag为10～33g/t，已达工业要求。

综上所述，矿床沉积成因的特征较为突出，规模巨大，是世界上唯一的超大型重晶石矿床。

二、沉积改造型（层控型）重晶石矿床

矿床大地构造位置属华南地块范畴，分布于桂中、粤北地区，产出层位以泥盆系为主，其次为侏罗系（粤南南海）、震旦寒武系（桂东北）。

产于泥盆纪沉积盆地中的矿床位于碎屑岩与碳酸盐岩相变带的碳酸盐岩一侧。有利的成矿沉积相带都受同沉积断裂带的控制。重晶石矿体多呈脉状、网脉状、透镜状等分布于特定的层位内，成群出现，明显受次级断裂带、破碎带、层间裂隙等控制。单个矿体厚1～20m，延长达数百米。围岩蚀变，以硅化，碳酸盐化为主。矿石成分除重晶石、石英、碳酸盐外，还见有黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等硫化物。矿石类型可分为块状、角砾状、浸染状等。一般可分为3个矿化阶段：早期为硅化，中期重晶石沉积，晚期弱重晶石化，常伴有金属硫化物。矿体具有“上厚下薄，上富下贫”的富集规律。

此外，在扬子地台鄂黔台褶带内，鄂西南、川东南、黔中等地区的重晶石矿床也具一定层位，主要有上寒武统-下奥陶统。下奥陶统红园组，容矿围岩为碳酸盐岩，常夹石膏盐层；上覆阻挡层主要为泥岩，显示了层控的特点。

该类矿床的控矿地层或下伏围岩钡的丰度一般高于同类岩石的1～3个数量级，还大都夹有膏盐层，为成矿提供硫源。这类矿床的硫同位素为重硫，δ³⁴S= +35.56‰～+16.3‰，属于蒸发岩的范畴（张刚理，1985）；矿石中氢氧同位素组成为δ¹⁸O_石英= + 5.91‰，δ¹⁸O_H2O=-19.77‰～-5.25‰，δD_H2O=-89.5‰；与我国侏罗纪-白垩纪时期的大气降水的氢同位素组成一致（张理刚，1986）。因此推测，成矿介质混入了大气降水。

据以上所述推测，来自深部吸取围岩或矿源层中的钡的成矿热液沿构造裂隙上升，与浅层富

下渗海水混合时，导致重晶石沉淀成矿。因此，该类型矿床属层控矿床，它在空间上既与不同时期的沉积的钡有关，又明显的受构造断裂控制，另外还需要有合适的容矿环境即易破碎的碳酸盐岩层和渗透性差的阻隔层导致矿液的汇聚。

这类型矿床规模一般为大型或中型，较著名的矿床有广西象州、湖北宜都、贵州施秉等。以下介绍广西象州潘村矿床（图8-5）的成矿特征。

1.产矿地层

主要为下泥盆统四排组，主要岩性有灰岩、泥灰岩夹泥岩，其下部以泥岩为主夹灰岩，厚度370m。

矿床主要分布四排组下段岩石之中，层控特点较为突出。

2.成矿构造

主要有2 组断裂，其中一组走向为313°～355°，倾向NE，倾角52°～85°；另一组走向为350°～360°，倾向E，倾角70°～80°。矿区内有重晶石脉80 余条，其产状与断层产状基本一致（图8-5）。

3.矿体产状及规模

重晶石矿床呈脉状，长约30～1700m，一般为100～500m；厚大都为1～10m，一般2～4m；延深一般50～60m，最大超过170m。矿体主要产于灰岩、泥质灰岩及泥岩之中。围岩有硅化、重晶石化、方解石化、角砾岩化和褪色等蚀变。重晶石与硅化关系密切，重晶石常与石英共生。

图8-5 广西象州县潘村重晶石矿区潘村矿段地质图

（据汤继新等，1983）

4.矿石及其品位

根据重晶石与石英比例不同，矿脉可以分为重晶石脉、石英-重晶石脉和重晶石-石英脉等。方解石也是常见共生矿物。地表矿石品位比较稳定，绝大多数为富矿，向深部品位降低，如有的矿脉地表平均品位83.58%，深部为64.12%。厚度也有从地表向深部变小的趋势。

依据重晶石与石英、方解石的不同比值，矿石可分为富、贫两种：富矿石为重晶石单矿物类型矿石，乳白色，晶体粗大，最大可达几十厘米，重晶石含量85%～95%，其他为石英和方解石；贫矿石为石英-重晶石矿石类型，重晶石含量在30%～85%，多数集中在50%～60%。深部矿石勾结紧密，难于选矿。

矿石化学成分简单，以BaSO₄为主，其次SiO₂，此外还有Fe₂O₃、Al₂O₃及水溶盐等。有时还含Sr（达1%）和其他元素。有些矿石中可见 Cu、Pb、Zn 硫化物，局部可达工业品位，而

含量明显下降。

该矿床储量达500×10⁵t以上，属超大型矿床。

三、火山-沉积型矿床

该类矿床与火山作用有较直接的关系，即成矿物质来源于火山，而且沉积在火山口附近或有一定距离的海盆地中。这类矿床少见，我国甘肃肃南县桦树沟（镜铁山）铁-重晶石矿可作为代表。

关于镜铁山矿床的成因目前尚有争论，有人认为是沉积的，也有人认为是火山成因的。该矿床地处祁连山加里东褶皱带内的新元古代火山岩系中，含矿岩系为黑色千枚岩、灰绿色千枚岩，岩系的上下和外围均为火山岩。矿层位于两种颜色千枚之间的过渡带，厚度10～150m。厚层状矿层与围岩产状一致，界线明显，矿体最长超过2000m。

矿石成分由菱铁矿、镜铁矿、碧玉、重晶石和铁白云石组成，偶见黄铁矿、黄铜矿，以微粒状结构和条带状构造为主，条带宽2～12mm，个别达100mm；其次为块状、浸染状及压碎构造。重晶石与铁矿共生，呈3种形式赋存：①夹于铁矿层中的重晶石透镜体；②铁矿石中的重晶石条带，是重晶石的主要赋存形式；③以细-微粒状重晶石夹杂于菱铁矿或镜铁矿中。

由于多数矿石品位较低，规模有限，其经济价值限于作为铁矿开采时综合利用、回收。

四、热液型矿床

该类矿床在时空分布上与酸性侵入岩关系密切，围绕侵入体分布，有的呈现出明显的分带性，即由岩体向外依次分布矽卡岩型金属矿床→中温热液型铅锌多金属矿床→含铅重晶石矿床，如山东安丘宋官疃矿床。矿床受控于深大断裂带（NNE）旁侧次级的NE、NW断裂，如山东的安丘、临沐等矿床。赋矿围岩的时代和岩性，从太古宙-白垩纪皆有，由古老片麻岩至各种沉积岩、火山岩、火山碎屑岩。围岩蚀变普遍，主要为硅化，其次有重晶石化、绢云母化、黄铁矿化、褪色化等。矿体呈脉状、透镜状、树枝状，厚度由1～10m不等。矿石中共生矿物以重晶石、方铅矿、石英为主，黄铜矿、闪锌矿、黄铁矿、方解石次之。重晶石含量在52%～87%。山东宋官疃重晶石矿床，矿石中石英温度为165℃（均一法），方铅矿δ³⁴S=-4.92‰，重晶石δ³⁴S=+19.44‰，均在花岗岩的硫同位素范畴。由上述特点看出，矿床属于低温岩浆热液矿床。

该类矿床一般为中型，规模较小。

五、残坡积型重晶石矿床

该类矿床产于第四系残、坡积层中，矿体产状受原生矿床限制，可呈带状或面状分布。无顶部围岩，易于开采。一般原生矿床附近常有发育，但规模大小悬殊。我国广西象州寺村、海南儋县冰岭、安徽含山、距子山等地都有残坡积重晶矿床。矿石储量可达百万吨。例如：

象州寺村矿床分布面积0.3～1km²，堆积厚度达3～5m，矿石为碎屑堆积，碎屑大小不一，呈粒状、砾状以及巨砾状，较大块体可达4.3m³，基本保留原生矿石的结构、构造。矿石品位一般较原生矿有所提高，多在95%以上，最高达99%左右。