区内重晶石矿床受上述盖层构造褶断带的控制明显。以川东南地区为例:该区褶皱、断裂群沿北北东向展布,褶皱长数十至百余公里,期间每个背斜控制着一个亚矿带,共六个亚矿带,总计重晶石矿脉300余条;黔东北也有由背斜控制的萤石.重晶石矿带、汞矿带、铅锌矿化带等。
2、成矿特征
矿集区内以层控型重晶石矿为主要类型之一,成矿区域较大,是我国这类矿床的重要产地。主要分布在鄂西、川东南、黔西地区。矿床赋矿围岩时代为晚寒武世、早奥陶世,在黔中西部为早二叠世和早三叠世。重晶石矿床的形成时代为燕山期。主要赋存于上寒武统一下奥陶统碳酸盐岩中,广大区域范围内无岩浆岩分布,表明萤石和重晶石的成矿作用与岩浆活动无明显联系。区内已发现数以百计的重晶石矿床(点),以中小型为主。矿床或矿体的产出与分布严格受北北西向至北西向的张性、张扭性断裂组的控制,呈陡倾斜脉状、透镜状产出。
3、典型矿床
贵州施秉县顶罐坡重晶石矿床,矿床位于施秉城南2km处。
(1)区域地质背景:矿床位于扬子准地台上扬子台褶带的中部,近东西向贵阳-芷江大断裂穿过矿区。
(2)成矿环境:重晶石矿床赋存于上寒武统一下奥陶统,在矿区外围的黄平、凯里、麻江、贵定以及都匀等县的上寒武统一下奥陶统,均有重晶石矿产出。含矿地层岩系由上到下为①下奥陶统大弯组,上部为灰绿色薄层砂质页岩夹灰岩,下部为灰岩、泥质灰岩及钙质页岩;②红花园组:浅灰色中层灰岩及生物碎屑灰岩;③桐梓组:上部为细粒白云岩、灰质白云岩,中部为泥质灰岩与钙质页岩,下部为中层灰岩及白云质灰岩。上寒武统炉山组为浅灰一灰白色中一细粒白云岩。
(3)矿体分布及产状:重晶石含矿带长900m,有重晶石矿脉17条,呈侧列式分布,为陡倾斜矿体,沿北东一南西向张性及张扭性断裂充填。一般倾向南东,倾角55~700。单个矿脉长30~80m不等,水平厚度0.2~20m,延伸可达70m。围岩蚀变微弱,范围小,主要有弱硅化、方解石化、白云石化等。
(4)矿石类型及矿物组合:为单一重晶石矿床。矿石类型有块状、板状及蜂窝状三种。
(5)矿石结构构造:柱状结构;块状、板状及蜂窝状构造。
(6)有用组分含量:块状矿石含BaS0495%左右,板状结晶矿石BaS04含量98%,蜂窝状矿石BaS04含量90%左右。含锶0.96%~1.64%。
(7)成矿的物理化学条件:该矿床成矿温度为130~2200C,最高达2760C,硫同位素组成δ34S值为+28.82×10-3~+16.13×10-3,属重型硫。
4、成矿规律
震旦系一下寒武统为钡源层,寒武系一奥陶系的蒸发岩为硫源层,总称矿源层。上寒武统一下奥陶统的碳酸盐岩层和泥质、含泥质岩层,分别为容矿层和遮挡层。组成一个重晶石矿床的类似于油气的生、储、盖组合系统。
成矿介质为大气降水溶解蒸发盐岩形成的氯化物卤水,由氯化物卤水萃取Ba2+并搬运到浅层富有S042-的有利环境沉淀为重晶石矿床。
武陵盖层构造宏观控制着F-Ba系列的萤石一重晶石矿带(上),和Hg-Pb-Zn-Cu-Ba-F系列的汞矿带或铅锌矿带(下)的垂向序列。
5、成矿模式
矿集区内重晶石、萤石矿带、铅锌矿带、汞矿带有相似的物质来源,形成在垂向上均组成一个十分清晰的还原环境与氧化环境成矿的矿带序列。重晶石矿在区域上据典型的层控型矿床的成矿模式,现简述如下:
(1)大气降水渗入地下,随深度增加而被加热,直接溶解膏盐成为热卤水,或混合有深地层卤水。
(2)卤水受水化学垂直分带法则的制约, S042-型水多集中于浅层,而氯化物卤水主要富集于底层,于是溶解膏盐生成的卤水中的SO42-和Cl_便分道扬镳。SO42-向浅层运移,而含C1的卤水便向底层集中。
(3)氯化物卤水在底层的Ba源层浸出Ba等元素组分,形成含矿的卤水,主要以BaCl2等形式存在于卤水中。
(4)因地热梯度,构造运动等作用释放热量的影响,使含Ba卤水增温而具有驱动能力,沿断裂运移上升至浅层与S042-型水相遇,促使物化条件迅速改变(温、压下降,Eh升高,pH降低),于是Ba2+与S042-化合成重晶石沉淀于断裂空间。由于上覆泥质类岩层的屏蔽作用,使上述成矿过程能够重复缓慢地进行,直到矿床完全形成。
(五)其他矿集区地质特征
1、邢台一汲县一运城(大池山式)层控型重晶石矿集区
矿集区包括冀西、晋南、豫北三个相连接的地域。大地构造位于华北地台山西断隆的东部和南部。产出的地层及岩性多为寒武系、奥陶系的碳酸盐岩。其次,在太古宇阜平群、古元古界中条群佘家山组大理岩、新元古界震旦系、上二叠统等地层也见有重晶石矿。重晶石矿床大都充填于构造裂隙之中,其矿体的产状、形态、规模和分布规律,均取决于构造裂隙的产状、形态和规模以及裂隙系统的排布形式。矿集区内虽然前寒武纪与燕山期侵入活动强烈。经查与重晶石矿体的形成无直接关系。
矿集区内重晶石矿床均为小型,地质工作程度不高。如豫北只对汲县大池山重晶石矿床做过普查评价,如淇县、辉县等重晶石矿点均未进行工作。又如晋南中条山一带的翼城、浮山、夏县、
平陆等县的重晶石矿床(点),也只对其中的三郎山和三峰寺等少数矿床做了详细普查。控矿地层岩系主要为寒武一奥陶系碳酸盐岩,由中条山沿太行山呈不规则带状分布。以层控为主,在河北涞源县的奥陶系也产沉积型重晶石矿床。其次,太古宇分布广,在冀西邢台等地的太古宇中产小型脉状重晶石矿床。其他地层也时有重晶石矿点发现。目前探明储量仅150万t,估计重晶石的资源总量大于500万t。
区内典型矿床为河南汲县大池山重晶石矿。
2、安丘-临沭一含山(宋官疃式)重晶石矿集区
矿集区包括了山东东部,江苏北部和安徽中部的重晶石矿床,重晶石矿床的分布受郯庐裂谷带的控制,直接产于裂谷内或沿裂谷旁侧分布。工业矿床多数产于中生代构造盆地及其边缘地带,矿体多产于侏罗系莱阳组砂岩、白垩系青山组偏碱性的基性火山岩,王氏组砂页岩、安山玄武岩中。矿脉产于受断裂带影响而产生的次级张扭性构造裂隙中。区内重晶石矿的成矿时代为中生代晚白垩世燕山晚期,成矿与白垩系崂山期酸性侵入体有关。
区内典型矿床为山东安丘宋官疃重晶石矿。
3、闽西南(李坊式)沉积型重晶石矿集区
矿集区内重晶石矿床、矿点较少,李坊重晶石矿床为一独立矿床,由于规模为大型,能够代表一类矿床类型,划分为一矿集区。矿集区分布于永安和明溪交界,大地构造位置为华南褶皱系
华夏褶皱带的西南缘。寒武系下中统林田群为重晶石的含矿岩系,为一套浅海相细碎屑一化学沉积岩。矿区构造线主要呈北西向,寒武一奥陶系总体为一倾向南西的单斜岩层。褶皱简单,断裂有北西、北东和东西向三组。矿区内有燕山早期黑云母花岗岩和规模较小的辉绿岩脉、煌斑岩脉。
区内典型矿床为福建永安李坊重晶石矿床。
4、桂粤(潘村式)热液型重晶石矿集区
矿集区分布于广西象州一武宣和永福一临桂一带。大地构造位置位于大瑶山隆起的西缘与南缘。
矿体在泥盆系的碳酸岩地层内以张性断裂为主的空间以充填方式赋存。矿体的产状和形态与断裂的产状、形态一直,矿体多呈脉状,成群出现。围岩蚀变显低温特征,以硅化、碳酸盐化为普遍。
矿集区内残坡积型重晶石矿床常于原生矿相伴,多见于第四系。南方多数重晶石矿床均发现残坡积的重晶石矿。
区内典型重晶石矿床为广西象州县潘村重晶石矿;风化残坡积型重晶石矿广西象州寺村重晶石矿。
5、锡铁山一镜铁山一青铜峡(镜铁山式)火山一沉积型重晶石矿集区
矿集区分布于甘肃省境内,大地构造位置为北祁连优地槽。区内重晶石矿床主要为火山沉积型,次为热液型。火山一沉积型产于优地槽,重晶石以透镜体、条带、细一微粒状三种形式赋存于菱铁矿、镜铁矿层,呈厚层状产出,规模巨大。热液型重晶石矿床均为中、小型,产于优地槽、冒地槽两种构造环境。受断裂带控制,以充填方式形成脉状矿体。
区内典型矿床为甘肃肃南桦树沟(镜铁山)铁一重晶石矿。
四、近年来找矿新进展
扬子准地台南缘、北缘为我国重晶石资源的主要赋存和产出地。近年来实施了黔东南一湘西北地区重晶石矿资源评价、我国优质化工矿产(磷、硼、萤石、重晶石)资源潜力调查评价等国土资源大调查项目,较全面地评价扬子准地台南缘和北缘沉积型重晶石矿、层控(内生)型重晶石矿的资源潜力和找矿前景。
多年的地质调查、勘查成果显示,我国重晶石矿产资源潜力较大,资源远景是较为乐观。扬子准地台南缘、北缘具有良好的找矿前景。
五、主要矿集区远景评述
我国现主要开采重晶石的矿床为沉积型,其找矿前景较大。各矿集区的资源潜力各不相同,现将主要矿集区的远景进行评述:
(一)黔东-湘西-桂北(大河边式、湘黔式)沉积型重晶石矿集区远景
1、成矿条件分析
古构造条件:湘黔边境的超大型贡溪-大河边重晶石矿床的构造环境,具有类似于裂陷槽性质的迹象。该区位于梵净山东南侧,在雪峰构造阶段属扬子大陆边缘冒地槽带,沉积了一套磨拉石一复理石岩石组合。横跨湘黔边境的北东东向镇远一芷江深断裂有古张裂特征,系拉张活动形成。据航磁资料在施秉一天柱一线有一近东西向的磁场分界。物探地质解释这一磁场分界是基底断裂的反映。同时重力资料表明在贵阳一三穗有一重力低值异常,可能也是上述基底断裂的反映。在该深断裂两侧有偏碱性超基性岩体侵入。岩体的同位素年龄测定为292~654Ma,其最大值可认为是地幔岩体在热地幔柱的影响下,产生部分熔融以后在岩浆房内开始成岩的时间,最小值似指示其最后固结成岩或后期蚀变的时间(贵州省区域地质志,1987)。而Z一∈界线年龄为570Ma,居于上述岩体形成的年龄之间。同时在重晶石产出的下寒武统牛蹄塘组发现有沉凝灰岩。这些迹象表明镇远一芷江断裂可能属于古裂陷槽。可以认为湘黔边境的沉积型重晶石矿床的形成,是与该裂陷槽深断裂有关。该裂谷在雪峰期可能属边缘裂谷性质,到震旦纪一早寒武世早期,由于南方陆块发生陆内拉张作用而转化为陆内裂陷槽。
古地理:早寒武世,扬子地台南缘扬子沉积区一江南沉积区,北从贵州都匀以东,湘西保靖,石门以南至安徽滁县一带,东南界大致在广西东南,桂林至江西上饶一线的范围内,均属边缘海性质,沉积了一套非补偿型含磷碳泥质及硅质岩组合或以含磷结核、石煤、硅质岩(王鸿祯,1985)。在西部的贵州和湘西,晚震旦世沿台江一镇远一松桃一大庸一带构成台缘斜坡,南东属盆地相,暗色碳硅质沉积。早寒武世梅树村期至沧浪铺期,斜坡略向东移,在铜仁一都匀一带属斜坡环境,南东为广海盆地相,碳硅质沉积(贵州省区域地质志,1987)。从黔东玉屏、天柱,湘西新晃到皖南,东至绩溪、浙扛富阳、临安等地的上震旦统一下寒武统的重晶石矿床大都分布在上述扬子沉积区东南部向江南沉积区的过渡地带,只有广西三江和江西上饶等地的重晶石矿床是分布在江南沉积区,而且均位于斜坡及其以东的广海盆地。
重晶石沉积的最佳相带属盆地边缘斜坡相,如湘西贡溪重晶石矿床中见滑塌卷曲层理(赵代珍,1986)。从广西三江县板必重晶石矿层上、下的碎屑岩的粒度分析所作的沉积环境鉴别,具有浊流沉积成因,也说明重晶石是在陆坡下转深水的环境中形成的,这种相环境处于氧化一还原界面,距海岸较远,杂质少,可以形成优质的重晶石矿石。另外,在局限海泻湖相也可沉积重晶石,一般规模小,或少有工业意义。如湘西产于晚震旦世陡山沱期的贡溪矿床龙塘矿段,就是这类泻湖相类型。
2、资源潜力分析
矿集区内主要为沉积型重晶石矿,寒武-泥盆系出露广泛,含矿岩系稳定。已发现大型一超大型重晶石矿床一处,重晶石矿床(点)多处,成矿条件好,预测重晶石资源量3亿t。
(二)甘南一陕西南一鄂北(秦巴式)沉积型重晶石矿集区远景
1、成矿条件分析
古构造条件:扬子地台北大陆边缘古构造特点之一是,平行岸线的断裂非常发育,活动频繁。除西部的龙门山深断裂发育于元古宙,属岩石圈断裂,在古生代有继承性活动外,其余如城口一房县深断裂和襄樊-广济深断裂均发生于古生代,前者属壳断裂,后者属岩石圈断裂(任纪舜等,1985),而矿集区产于早寒武世的沉积型重晶石矿床绝大多数位于扬子地台北大陆边缘深断裂向洋一侧的半封闭海槽或凹陷带中。从秦巴地区看,晚震且世前,由于澄江运动的影响,西部汉南古陆隆起和东北部的武当隆起形成山岳地貌,其间陕南紫阳、平利一带的南北两个背斜成为东西向的两个长垣,可能与东西两端的武当和汉南山岳相连,构成山间凹地的地貌景观。到晚震旦世.早寒武世,海侵范围扩大与秦岭广海相通。由于断裂活动频繁,形成地堑式的紫阳一岚皋一曾家坝为中心的近东西向海槽,成为半封闭海域(陕西区调队,1979)。陕南平利一带的重晶石(包括毒重石),即分布于此海槽之中。在甘南文县一带的重晶石矿床位于龙门山张裂海槽,鄂北随县重晶石矿床位于襄樊一广济深断裂向大洋一侧的长椭圆形凹带之中。
岩相古地理:扬子地台北缘在早寒武世,具海相过渡类型沉积特点,南秦岭区属非补偿边缘区硅质碳泥质组合或含磷泥质硅质组合。在外龙门山区为扬子古陆与松潘古陆之间的张裂海槽,属非补偿边缘海含磷泥质硅质沉积组合(王鸿祯,1985)。据梁传茂(1987)在鄂西北及其相邻的豫、陕部分地区的上震旦统研究中,发现重力流沉积物广泛发育,空间展布有一种由南向北变深的趋势,表明形成的构造背景是扬子地台北缘的相对活动的陆缘区,在震旦纪后期不可能是稳定的陆表海。结合前面对古构造形迹的描述,晚震旦世一早寒武世,扬子地台北侧应属被动边缘活动性质的陆缘区。由于断裂活动频繁,造成海底地形复杂,海底火山热泉(喷气)携带大量成矿元素上涌,同时气候温和,生物生长也茂盛。形成含磷硅质岩一碳质岩的沉积建造,赋存有磷、钡、镍、钼、钒、铀及稀有元素的成矿系列,构成区域性黑色岩系的含矿建造。
重晶石的沉积成矿环境,据张长俊、余林青(1985)对鄂北陆棚边缘盆地地区沉积相的研究。发现重晶石一硅质岩相的范围很窄狭,位于坳陷带之内。远离坳陷带相相变为黑页岩一硅质岩相。由于重晶石不能在还原环境形成,只能在氧化一还原界面附近沉淀,一般以盆地的边缘斜坡段内为宜。另在局限泻湖相带也是重晶石沉积的地带。
2、资源潜力分析
矿集区内主要为沉积型重晶石矿,寒武一奥陶系出露广泛,含矿岩系稳定。已发现重晶石矿床(点)多处,成矿条件好,预测重晶石资源量1亿t。
(三)鄂西南-川东南-黔中(南庄坪式)层控型重晶石矿集区远景
1、区域成矿条件
本矿集区鄂黔早古生代碳酸盐台地。是中国独具层控特色的汞、铅锌多金属和非金属成矿带。
该区北东抵达长江南岸的枝城、松滋,南西止于平坝、织金,东南以印江、松桃境内的梵净山为界,北西到四川盆地边缘的石柱、武隆。形成宽150km,长700km的带状展布形式。重晶石矿床(点)在空间分布上具有点多面广的特点,北东从湖北枝城,松滋.五峰、长阳、鹤峰向南西经湖南桑植、四川彭水、黔江至贵州沿河、泥潭、石阡,施秉、黄平、凯里,贵定、修文、平坝、织金等县的广大区域内,已发现数以百计的重晶石矿床(点)或萤石.重晶石矿床(点),按地理位置划分为鄂西南、川东南、黔东北和黔中四个成矿分区。
赋矿围岩时代为晚寒武世、早奥陶世,在黔中西部为早二叠世和早三叠世。而重晶石矿床的形成时代,根据本区主要造山运动发生在中三叠世之后,推测成矿时代为燕山运动末期或稍后。
2、控矿因素
地层、岩性控矿:容矿围岩岩性基本可分两类,一类是脆性岩如灰岩是理想的容矿层,一类是塑性岩如页岩对成矿富集起“遮挡”作用,两类岩性的组合成为区内控矿的普遍现象。由于重晶石、萤石矿既受一定地层控制,但又位于该地层范围内以切穿不同层位和岩性呈陡倾斜脉状产出。因此,不同岩性具有不同的蚀变矿化特征或矿物分带。这反映了成矿溶液与不同成分的围岩发生离子交换的差异性,同时也表现出成矿溶液在蚀变过程中pH值由偏酸性转化为偏碱性的变化过程。
构造控矿:区内受燕山运动的强烈影响,在区域北西西及南东东向的水平挤压力作用下,产生一系列北北东向的紧密褶皱和断裂,这些构造对成矿起着重要的控制作用。
区内褶皱主要是背斜控制矿化的带状分布,而断裂控制着矿田或矿床的位置。主要控矿断裂有两组一组是与褶皱轴向一致的大断裂,如七暇山、郁山、答箕滩、咸丰等断裂,它们大多数位于背斜翼部,并受基底构造的控制而具有多期性活动,因而也是含矿溶液运移、渗透的良好通道。另一组是大致垂直于背斜或上述断裂的张扭性断裂,断距一般仅数米,在有利的岩性条件下,它们是矿质沉淀的聚集场所。当以上两组断裂交接时,后者常显示有强烈的矿化现象。
矿体直接受断裂控制并与其产状大体一致。断裂中有利于形成矿体的部位是靠近“遮挡”层羽状交叉处断层产状急转处等。该区虽局部见有因层间剥离、层间破碎等形成的层状或似层状矿体,但一般规模小,不是主要的控矿构造。
3、资源潜力分析
重晶石主要赋存于寒武系上统-奥陶系下统,共发现重晶石矿床(点)数百处,实际上只有30处有地质资料和求过储量。因此武陵一苗岭成矿带的重晶石的找矿勘探工作才刚刚开始,资源潜力很大,预测重晶石资源总量约7000万t。
六、结论
通过地质大调查及矿产勘查的实践证明,我国预测重晶石矿资源量约7.1亿t,重晶石矿资源丰富。尚有一些重要的有待展开工作的空白区;(秦巴式)沉积型重晶石矿集区、(南庄坪式)层控型重晶石矿集区是我国最重要的资源潜力地区;已有的老矿山以往的工作程度仍然偏“浅”,深部及外围仍有较大的找矿潜力。