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什么是重晶石矿选矿

周敏

重晶石的选矿方法有手选、重选、磁选、浮选手选:原矿开采出来后,用简单的人工手选是许多乡村民采小矿常用的选矿方法。一些矿山,由于地质品位高,质量稳定,经过手选可以满足外贸出口要求。如广西象州潘村矿,用手

重晶石岩

一、重晶石岩的产出背景

重晶石岩是重要的热水沉积岩,由于重晶石本身为有用矿物,因此当其矿化较富、规模较大时,其本身也是一种有用矿产———重晶石矿。在DF桑斯特(1984a,b)提出的喷气-沉积矿床的综合分带中,无论是火山环境还是非火山环境中的分带,重晶石带都占有重要位置。

在现代沉积物中重晶石富集于深海沉积物和热泉沉积物中,大洋中脊为最富集区。在陆地上温泉沉积物中的重晶石很早已发现,如我国台湾北投温泉泉华中的富Pb重晶石———北投石,日本3个热泉富Pb重晶石,美国西部的几个泉华重晶石、加利福尼亚滨海泉和岸外水深1800m处沿海底断层线的泉华重晶石,加拿大西北部的泉华重晶石等。Rona(1983)对世界洋底扩张中心的热水沉积物作了综合评述,已查明的63处热水沉积物中,已鉴定出有重晶石矿物者8处;有Ba分析资料的为17处,Ba含量大于1%的为8处,最高值为63%(Afar裂谷)。上述热泉沉积物中SiO2含量普遍较高(涂光炽等,1987)。1979年3~5月在东太平洋隆起北纬21°处的潜水考察中,直接观察到了热液从深2610~2650m的海底喷出的现象:一种为温度高达350℃的“黑烟囱”;另一种为温度较低(32~330℃)的“白烟囱”,“白烟囱”的成分为黄铁矿、重晶石和非晶质氧化硅(戴问天,1985)。这些现代重晶石的形成作用是认识古代重晶石岩(矿)为热水沉积的重要事实依据。

据李文炎等(1991)研究,大地构造与重晶石岩的关系表现为:大陆裂谷系、弧-盆系和陆内挤隆系3种大地构造环境控制了重晶石岩的形成。其中大陆裂谷系构造背景在成岩(矿)中占了最重要的位置。大陆裂谷系又可分为大陆边缘裂谷和陆内裂谷两种成矿环境。

热水重晶石岩形成的沉积相环境为陆棚相或深水陆棚相。沉积物中的高有机质含量和规则的水平层理,反映为一种较深水的封闭-半封闭滞流环境。重晶石岩不易在还原环境里形成。只能形成于氧化-还原界面附近,如盆地的边缘斜坡段。其最佳成矿的pH值为6~74,Eh值为260~400mV,属弱酸向弱碱过渡的相对氧化环境(宣之强,1999)。

我国热水重晶石岩(矿)的形成时代主要为震旦纪、寒武纪及奥陶纪,次为泥盆纪和三叠纪。

广西的热水沉积重晶石岩(矿)的形成同样与张性构造环境有关,明显受到裂谷构造或裂陷槽及区域性同沉积断裂的控制,如三江板必、永福里旺重晶石矿及桂中的重晶石矿(岩)就受到冷水江-龙胜同沉积断裂及其控制形成的裂陷槽所控制,容县鸡笼顶的重晶石岩则受到博白-岑溪同沉积断裂及云开地体西缘的裂陷槽控制,而靖西弄华的重晶石矿则受广南-那坡同沉积断裂及龙州裂谷带的控制。沉积环境有斜坡-盆地相带,潮下-半局限盆地相带,但主要的沉积环境还是局限-开阔台地相带及台盆相带,总体反映出一种相对封闭、半封闭的滞流环境。其形成时代主要为泥盆纪,次为寒武纪及奥陶纪。赋存层位在桂中地区为上泥盆统榴江组(如古潭)、中泥盆统应堂组和四排组(如潘村),以及下泥盆统上伦组及官桥组(如盘龙、朋村);在桂西南地区为下泥盆统郁江组(如弄华);在桂北及桂东北地区为下寒武统清溪组(如板必、里旺);在桂东南地区为上奥陶统(如鸡笼顶)及上泥盆统榴江组(如葵阳)、中泥盆统东岗岭组(如庆丰)。

与热水沉积重晶石岩相伴的矿产类型较简单,主要为铅锌铜及黄铁矿,还可有金、银矿伴生。在桂北、桂东北及桂中的来宾、象州一带主要为单一的重晶石矿床,到桂中的武宣及其以南地区则有多金属矿产相伴,如武宣地区为铅锌-重晶石-黄铁矿矿床,桂东南的鸡笼顶则为重晶石岩与铜铅锌黄铁矿(金、银)相伴,桂西南的弄华则为黄铁矿-重晶石矿床。

二、重晶石岩的岩石学特征

广西境内重晶石岩较发育,尤以桂中地区为最,许多已形成独立的重晶石矿体或矿床,如来宾古潭重晶石矿床,象州潘村重晶石矿床、武宣朋村铅锌矿床中的重晶石矿体等。区内热水沉积重晶石岩主要呈层状、似层状及透镜状产出,也有部分呈脉状产出,如象州地区的重晶石矿。重晶石岩在矿床中一般产于矿体上部,如鸡笼顶铜银多金属矿、朋村铅锌矿。当重晶石岩成为有用矿产时,常与硅质岩密切共生,产于硅质岩中或其上部,如三江板必、来宾古潭及玉林葵阳。呈脉状产出的重晶石岩,一般也是上部重晶石多,向下重晶石减少以致消失,变为多金属脉,如象州、武宣地区的脉状重晶石。

广西重晶石岩的岩石组合主要有层状重晶石金属硫化物组合、层状重晶石硅质岩组合、脉状重晶石及脉状重晶石硫化物组合。

重晶石金属硫化物组合:以容县鸡笼顶矿床的块状多金属黄铁矿矿石与重晶石岩组合及盘龙铅锌矿床中的重晶石铅锌矿石为代表。其中容县鸡笼顶矿床的重晶石岩产于矿体顶部及上部,或夹于块状硫化物矿体中(图2-2)。

图2-2 容县鸡笼顶矿床220中段CD0穿脉剖面图

(据张青枝等,1995)

重晶石硅质岩组合:以三江板必重晶石岩及来宾古潭重晶石岩为代表,二者都呈层状产于硅质岩层之中,或与硅质岩互层。如古潭重晶石岩层,位于上泥盆统榴江组下段硅质岩的顶部,榴江组下段硅质岩总厚150m,顶部为一层厚5m左右的重晶石岩层。岩层中往往夹有薄层硅质岩。重晶石岩层之上,则为薄层硅质岩及硅质泥岩。重晶石岩层的顶、底板都为硅质岩(李文炎等,1991)。三江板必重晶石岩赋存于下寒武统清溪组下部层位,呈透镜状产于硅质岩层中,常有多层,重晶石岩的厚度为几十厘米至4m,较厚层的重晶石岩中可夹硅质岩透镜体(涂光炽等,1987)。

脉状重晶石及脉状重晶石硫化物组合:以大瑶山背斜西侧的下泥盆统上部和部分中泥盆统中的重晶石矿脉和重晶石多金属矿脉为代表。这一脉状矿成矿带南段属武宣县,北段属象州地区。在区域上矿脉有明显的水平分带,当靠近区域性通挽-雷山大断裂时,以多金属重晶石脉为主,向西远离断裂时,以单重晶石脉为主。多金属-重晶石脉的矿物成分变化较大,同一矿区中既有多金属重晶石脉,也有纯重晶石脉和不含重晶石的多金属脉。同一个脉体在深度方向上存在分带,一般上部重晶石多,向下重晶石减少以致消失,变为多金属脉(涂光炽等,1987)。

区内重晶石岩颜色一般为灰白色—灰色,少量暗灰色、灰红色,裂隙面为黄褐色、红褐色及褐黑色。

重晶石岩的矿物成分主要为重晶石,质较纯,另有少、微量石英、玉髓、黄铁矿、水云母、泥质、碳酸盐矿物及铁质(表2-2)。重晶石主要为他形—半自形粒状、镶嵌状产出,粒度在不同矿区有差别,大多较细,可有001~02mm、01~04mm及大于02mm×15mm几个粒级,呈板状者则为中粗粒状,粒度可达(4~8)mm×20mm(如盘龙矿区)。有时可见少量重晶石呈聚斑状产出,聚斑晶可达12mm×08mm至18mm×27mm。

表2-2 广西部分重晶石岩特征简表

岩石中的石英呈他形粒状,粒度为002~004mm,沿重晶石粒间充填。黄铁矿呈他形—自形,粒度为001~06mm不等,常氧化为铁质沿裂隙充填。

岩石具显微晶质-细粒状结构,中粗粒结构,他形-半自形粒状结构,镶嵌状结构(照片8),球粒结构(照片9),球粒大小为08mm至几毫米,有时见稀疏聚斑状结构(照片10)。构造主要为块状、纹层状(照片11~14)、条带状构造(照片15),有时见缝合线构造(照片16)。纹层之条纹宽02~15mm,条纹由不同粒级的重晶石组成,条纹间常有铁质充填。条带宽4~10mm,条带状构造常为两种不同粒度的重晶石组成条带。条带状构造见于板必、古潭及鸡笼顶,而缝合线构造仅见于古潭(照片16)。

重晶石是什么

不需要。

去国土资源部办理采矿证,然后还要去安全局办安全生产许可证。最重要的就这两样东西!具体的费用要看自身的情况而定了。重晶石是一种重要的含钡矿物,因其具有密度大、硬度低、化学性质稳定、无毒、吸收放射性射线等特性而被广泛应用于石油、化工、建材和油漆等领域,是一种重要的战略性非金属矿产。

重晶石的矿藏信息

化学品中文名称:重晶石 主要成分:纯品 外观与性状:白色斜方晶体。 化学品英文名称:Barite 中文名称2:重晶石 英文名称2:barium sulfate 分子式:BaSO4 分子量:23339 化学成分:BaO:657%,SO3:343%。成分中有Sr、Pb和Ca类质同像替代。

中国重晶石矿成矿规律

中国的重晶石矿床在各个地质时代都有产出,主要集中在寒武纪、泥盆纪、奥陶纪和中生代的地层中。层状重晶石矿床主要集中于寒武系,其次是泥盆系。脉状矿床多产在奥陶系、泥盆系和三叠系。层状重晶石矿床主要产于构造活动褶皱带(区)和地台区的深水盆地中。脉状重晶石矿床主要产在地质构造较稳定的碳酸盐岩地台区的碳酸盐岩台地中。

中国重晶石矿床中下寒武统层状矿床总规模十分巨大。层状矿床与同沉积的活动性大断裂空间关系亦很明显,说明矿床与构造关系密切。脉状重晶石矿充填于中、小型断裂、裂隙中,明显受构造控制。

形成重晶石的沉积盆地与成矿有着密切的关系,一类是较深的还原性静水盆地,沉积物颗粒细小,碳酸盐含量少,有机质含量高,形成层状矿床。另一种盆地为浅水、氧化、动荡的盆地,以碎屑岩和浅水碳酸盐沉积为主。这种盆地在沉积时期形成含Ba高的矿化层,但只有在后期地质作用改造下才能富集成脉状矿床。

重晶石矿床的含矿岩系也各有特色,层状矿床的含矿岩石为含有机质的碎屑岩、硅质岩,并具有眼球状构造;脉状重晶石矿床的围岩常为含燧石的碳酸盐岩与沉积初期的碎屑岩,普遍有明显的硅化蚀变。层状与脉状重晶石均与SiO2有密切关系。

重晶石矿床的矿物组分相当一致,化学成分简单而稳定。层状重晶石矿床矿物组合以重晶石、石英、粘土矿物为主,脉状重晶石矿床矿物组合中主要矿物为重晶石、石英和碳酸盐。 中国重晶石矿床分为层状型、层状、脉状型、改造型脉状及堆积型四种矿床类型。层状重晶石矿床受地层和岩相的控制非常明显,大多数的脉状重晶石矿床在区域上大都与一定时期的地层有关。在一些地区,层状重晶石矿床和脉状重晶石矿床都产在同一时代的地层中。

中国重晶石资源丰富,全国26个省,市自治区均有分布,主要集中在南方,贵州省占全国总储量三分之一,湖南、广西分别居全国第二、第三位,中国重晶石不但储量大,而且品位高,BaSO4>928%。富矿储量占全国富矿总量的994%,大中型矿储量占全国总量884%,截止95年底,中国已探明重晶石储量46亿吨。

(一) 层状型重晶石矿床

层状重晶石矿床产于一定的地质时代,受地层及岩性严格控制,矿体呈层状、似层状及透镜状整合产于沉积地层中,矿石具有明显的沉积构造和结构。

中国主要的大型与特大型层状重晶石矿床主要集中在寒武系,其次是泥盆系,而且集中产于秦岭和华南地区。层状重晶石矿床沉积盆地可以是地壳活动性很强的秦岭褶皱带和活动性较强的东南沿海褶皱带,也可以是较稳定的江南古陆两侧地台型凹陷,但都是深水、半深水停滞性的静水还原性盆地,有机质含量高。

层状重晶石的含矿地层以细碎屑岩为主,具有眼球状构造,核部为块状重晶石,两侧为条纹状、条带状重晶石,再外侧为硅质岩,最外层为细碎屑岩。

层状重晶石矿床与深大断裂带关系密切,例如湖南新晃贡溪矿区就位于控制岩相突变的活动性大断裂附近,有些矿区有明显的火山喷发和潜火山岩脉。

层状重晶石矿床的矿石矿物大多为单一的重晶石。重晶石岩及与其关系密切的硅质岩中微量元素的种类及含量均很少,而细碎屑岩中微量元素丰富,具有固定的元素组合如P、V、Mo、U等。重晶石及其围岩有机质含量高,主要由低等浮游生物所形成,这表明沉积环境为较深的、停滞的静水还原性盆地。

(二) 层状-脉状型重晶石矿床

此类重晶石矿床指在矿区范围内同一时代地层中既有层状重晶石矿床,也有脉状重晶石矿床,两种矿床都有工业意义,且具有密切的成因和空间联系,是同一成矿过程在不同环境的不同表现形式。如广西来宾和广西象州重晶石矿田(床)等。

在一个矿区或同一沉积盆地范围内由若干矿床组成的矿田中,存在同一地质时代的层状重晶石矿与脉状重晶石矿。空间上,层状矿层位在上,脉状矿层位在下,脉状矿分布的地层范围基本上不超过层状矿的层位。层状矿与脉状矿的矿物成分、矿石结构、构造有密切的成因联系,并表现系统演化的趋势。层状矿与脉状矿的成矿物理化学条件一致,并有符合地质环境的规律性的演变关系。总之,层状矿与脉状矿是统一的成矿作用的不同表现形式。

(三) 改造型脉状重晶石矿床

改造型脉状重晶石矿床指重晶石及共生矿物沿各种构造裂隙和非构造裂隙如破碎带、断裂和层理面,以充填和交代方式形成的形状不规则的矿床。

中国改造型脉状重晶石矿床在各个地质时代都有产出,含矿围岩多种多样,以沉积碳酸盐岩和碎屑岩中的脉状重晶石矿床较为重要。改造型脉状重晶石矿床常成群分布,矿脉众多而单个矿脉规模有限。由于它容易发现和识别,易采选,便于乡村集体民采,目前仍是中国的主要开采对象,产量十分可观,但地质研究程度较低。

中国从中、新元古界到三叠系,碳酸盐岩都很发育,形成大面积分布的巨厚碳酸盐岩建造,许多省(区)都有产于碳酸盐岩中的重晶石矿床,其中较重要的有河南奥陶系、黔东南寒武系—奥陶系、川东南奥陶系、广东的泥盆系—石炭系、四川和贵州的三叠系中的重晶石矿床。

(四) 堆积型重晶石矿床和与其他矿伴生的重晶石矿床

堆积型重晶石矿床是指那些产在未固结松散沉积物中的重晶石矿床。中国许多重晶石矿床,特别是以碳酸盐岩和碎屑岩为含矿围岩的矿床,在其附近的松散沉积物中,都有多少不等的堆积型重晶石矿床。这种矿床是原基岩矿床经近代风化作用在原地或经短途搬运而形成的。代表性矿床如广西象州寺村的古兰岭、火把岭和上山等三个矿段。

在许多金属和非金属矿床中常伴生有重晶石,有些重晶石比较富集,甚至可以构成单独的矿体,一般说来,这些在主矿矿石中分散存在的重晶石矿物或可圈出重晶石矿体,多不具单独开采价值,但在开采主矿时,可综合回收利用。代表性矿床如甘肃镜铁山铁矿床的伴生重晶石矿。 广西是中国最大的重晶石生产基地,重晶石生产广泛分布在象州,武宣,三江,永福,扶绥,鹿寨等20余个县区域内。自治区重晶石矿年产量在100万t以上,以象州县产量最高,达45万t,永福次之,产量14万t,扶绥思同重晶石矿产量36万t广西重晶石矿产量高,质量好,在国内外市场上享有较高的知名度,出口和内销量均居全国榜首。矿床属脉状型重晶石矿床,矿区水文地质条件简单,矿体围岩为硅化泥质粉砂岩,界线清楚,围岩稳固,开采条件简单。

2 贵州

贵州重晶石矿资源丰富,约占全国重晶石储量的60%,是中国重晶石第二大生产基地。主要分布在天柱,麻江,黄平,凯里,施秉5市其中天柱县大河边重晶石矿区为特大型矿床,已探明D级储量1088104万t,麻江县境内探明D级储量1600万t,黄平,凯里,施秉3县市探明D级储量达1000万t左右。贵州重晶石矿品质较好,其中BaS含量超过85%以上的富矿占70%,其品位完全符合工业化生产要求。贵州重晶石储量全国第一,但目前开采量及出口不及广西,目前全省共有重晶石矿山80多个,如正常开采,年采出矿石量可达1000万t以上。开采原矿的多,深加工企业少,目前只有100万t河北辛集化工集团年产18万t碳酸钡项目2004年3月28日在贵州省天柱县建成投产,将使贵州重晶石产量超过广西,成为中国最大的重晶石生产基地。

3 湖南

湖南省重晶石矿区主要分布在衡南,新晃和浏阳等地。全省重晶石矿业极为发达,湖南怀化地区重晶石年产量即达80万t,其中湖南新晃侗族自治县重晶石储量28亿吨,为全国特大型优质矿床。湖南衡南潭子山重晶石矿床赋存于上白垩统红色陆相沉积中,矿床规模大型。单矿体长100~700m,宽30~135m,厚5~65m矿体重晶石含矿率775%~2043%矿石品位一般为85%左右。矿山以斜坡露采为主,采用重选和手选选矿。

4 湖北

湖北省拥有丰富的重晶石矿产资源,广泛分布在随州松滋,枝城,五峰山等地区。湖北随州柳林是特大型重晶石矿床矿区包括田家冲—谢家店,六合湾和金桥岭三个矿段。六合湾和金桥岭矿段由湖北随州柳林重晶石矿开采,于1978年正式投产,年产量约15t/a

5 陕西

陕西省重晶石矿主要集中在安康地区,东接湖北省,南邻四川省,踞巴山,临汉水,而且古老的秦岭地槽造就了以重晶石,硫铁矿为主的丰富的非金属矿产资源。境内赋存有大型重晶石矿床。矿带位于古秦岭地槽褶皱带内,元古界震旦系变火山碎屑凝灰岩构成了该矿区基底构造,寒武—奥陶系碳质硅质岩建造构成了上构造层,期间为角度不整合接触,重晶石矿体受层位和古地理环境控制,主要沉积于弱碱性氧化介质条件的浅海边缘的寒武—奥陶下部岩性段中,为单一的重晶石矿体。已探明重晶石储量为2400万t,矿体中的主要成分是重晶石,次为石英,并见少量粉尘状碳质,矿石构造主要为紧密镶嵌,致密块状,次为层状构造,矿石工业类型均为重晶石型硫酸钡品位90%~98%,平均品位94%,最高达9933%,密度42g/cm3以上,最大达到45,具有储量大,品位高,易开采的优点,是重晶石出口和加工重晶石粉的可靠基地。

6 福建

已探明的重晶石储量主要集中在福建永安市李坊矿区,矿床为沉积型矿床,该区包括四个矿段,年生产能力为40万t,年出口20万t

重晶石矿有什么用途

一、重晶石矿的空间分布规律

中国重晶石矿床在空间上的分布具有广泛而又相对集中的特点。截止到2011年底,探明储量的矿区有220余处,广泛分布于全国25个省(区),全国总共查明重晶石矿资源29亿t。就省(区)而论,以贵州省重晶石矿最多,占全国总量的321%,湖南、广西、甘肃、陕西、浙江等省(区)次之。以上六省查明资源储量合计占全国总量的86%以上。

沉积型重晶石矿床主要分布湖南、贵州、湖北、广西、甘肃、陕西和西藏等省(区),集中在扬子地块的南缘和北缘,多为大中型规模,是开采和计划开采重要矿床类型。层控型重晶石矿床多产于贵州、四川、广东、湖北、河南、山西等地,集中在扬子地块和华北地块的碳酸盐岩地台区,规模常为中到大型。热液型矿床主要分布在山东、湖南、贵州及广东等省,在我国西北也有少量矿床(点)产出,集中在深大断裂附近(如郯庐断裂),矿床规模多为中型和小型。火山-沉积型矿床出现在地槽处,重晶石常是共伴生矿,是综合利用产品,四川白玉呷村和甘肃肃南桦树沟镜铁山为重要产地,规模为大型。风化(残坡积)型矿床主要分布于我国南方地区,原生矿体的附近。

二、重晶石矿的时间分布规律

中国重晶石矿床主要有沉积型、层控(内生)型、热液型、火山-沉积型和风化型(残坡积型)五种。沉积型重晶石是中国最重要成因类型,主要产于寒武纪或震旦纪—早寒武世中,其次是奥陶纪、志留纪、泥盆纪和石炭纪,少数产于中生代白垩纪。层控型重晶石主要产于晚寒武世—早奥陶世的沉积地层中。热液型重晶石主要产于中生代白垩纪,以及古生代奥陶纪、泥盆纪等。火山-沉积型重晶石主要产于前寒武纪元古宙弧-盆中微型古陆和印支旋回三叠纪岛弧中。

由此可见,中国的重晶石矿床在各个地质时代都有产出,主要集中在寒武纪、泥盆纪、中生代的地层中。从构造旋回上看,主要与加里东旋回、华力西旋回、印支旋回和燕山旋回有关。在重晶石成矿的演化时序上,大多出现于每一个旋回的底部或下部(图8-1)。

从图8-1明显看出加里东旋回的下部寒武纪是中国沉积型重晶石矿床的一个重要的成矿时代。已知产于下寒武统底部的沉积重晶石矿床的探明储量,占中国重晶石总探明储量的60%左右。

产于华力西旋回下部泥盆系的重晶石矿床有沉积型的(广西来宾、贵州镇宁)、热液型的(广西象州、山东安邱、湖南衡南)。产于印支旋回的主要是三叠系火山-沉积重晶石矿床(四川呷村)。产于燕山旋回的有白垩系沉积重晶石矿床(西藏类乌奇)。

上述各个旋回沉积重晶石矿床,多位于硅质岩、炭泥质岩和碎屑岩建造向碳酸盐岩建造的过渡地带。说明沉积重晶石矿床的形成、受控的实质不局限于具体的地层时代,而是取决于所处的地质构造旋回部位,既受控于不整合面或沉积间断面之上的陆相碎屑岩层与海相碳酸盐岩之间的过渡地带,或最大海侵的底部。

必须指出,多数层控型矿床,虽然控矿地层时代较老,如武陵-苗岭重晶石成矿带受控地层主要为上寒武统—下奥陶统;太行-中条重晶石成矿带受控主要地层亦为上寒武统—中奥陶统及更老的地层,但是它们的成矿时代,多集中于燕山期。

图8-1 我国重晶石矿床

(据李文炎等,1991)

从成矿时序看,沉积型重晶石矿床由寒武纪—白垩纪有逐渐减弱的趋势,热液型重晶石矿床多以印支期和燕山期为主要,如表8-1所示。

表8-1 各类重晶石矿床成矿时序

资料来源:中国重晶石矿床。

三、成矿控制

沉积型重晶石矿床产于一定的地质时代或地层序列中,受地层及岩性严格控制。矿体呈层状、似层状及透镜状整合产于沉积地层中,矿石具有明显的沉积构造和结构,矿石多为单一重晶石类型。层控型重晶石是明显受地层层位控制的呈层状或热液脉状产状的矿床。其沉积环境多为陆内裂谷的断陷盆地中碳酸盐台地,有的产于盆地的边缘,临近控制岩相突变带的同沉积断裂一侧。层状重晶石多数产于硅质岩中,脉状矿多数产于碎屑岩和碳酸盐岩中。矿床附近无明显岩浆活动。脉状矿在平面上有分带性。层状矿、脉状矿的矿物成分、矿石的结构构造、矿物的物理化学参数等,呈有规律性的系统演化关系,即有相互过渡,又有清楚的垂直分带性。垂直分带性与水平分带性的趋势一致。围岩蚀变多为硅化,矿体向上蚀变减弱。矿石类型多为单一重晶石,部分为多金属重晶石、白钨矿重晶石、萤石重晶石和硫化物重晶石。据分析成矿溶液性质为Na-K-SO4-Cl型,为混合源的地层水性质。热液型重晶石矿床形成与构造岩浆活动有关。火山-沉积型重晶石沉积相环境为海相火山喷发-沉积岩系,产于前寒武纪元古宙弧-盆中微型古陆重晶石与基性-超基性岩浆活动有关,重晶石矿产于铁矿之中,产于印支旋回三叠纪岛弧中重晶石与钙碱性岩浆活动有关,重晶石矿石类型为Ba-Pb-ZnCu-Ag-Au多金属重晶石,该类型矿层多呈条带状和似层状与围岩产状一致。

四、成矿系列

重晶石的形成与大地构造背景、沉积相带环境、地史旋回阶段和岩浆活动密切相关。因而,根据不同类型重晶石矿的成矿地质构造背景,成矿地质发展阶段和成矿地质作用特征等,划分了成矿系列。

1沉积型重晶石成矿系列

(1)单元素系列

即重晶石单矿床,其他有用元素甚微或无,如寒武纪的永安李坊、晚泥盆世的来宾古潭、镇宁乐纪等矿床。

(2)多元素系列

扬子地块南缘沉积型重晶石矿床,在皖、赣、浙边应属裂谷带火山-气液喷溢沉积成因,在湘、黔等地可能属壳层重熔或裂谷带碱性-碱性超基性岩浆活动的气液上涌沉积成因。由于均位于海盆,可概括为海底喷气热液沉积成因或海底热泉(喷气)沉积成因。这种壳层重熔源或裂谷带的火山活动的气液直接上涌到海盆的观点,只是强调它的主导作用,并不排除有其他方面的物质来源。譬如火山-气液沿地壳裂隙上升,在路过基底层时,势必要捕获基底层的某些物质组分加入,只是量多量少的问题。这种气液直接上涌到海盆的沉积成因观点,只是根据有限地质学方面资料作出的推论。

形成于扬子地台北缘的沉积型重晶石矿为裂谷环境,受裂谷带构造和岩相古地理环境控制,属海底火山热泉(喷气)沉积成因,重晶石形成于酸性的地球化学环境,毒重石则形成于碱性的地球化学环境。本成矿带沉积型重晶石矿床受裂谷带或裂陷槽的深断裂、同断陷带和盆地斜坡为主的古构造、古地理岩相条件的综合控制。

扬子地台南缘、北缘成矿带是一个由P-Ba-U-Th-LREE-Ni-Mo-V-Pt族等组成的火山气液源成矿系列,位于 界线附近。另外,在南方黑层中Cu,Pb,Zn,Ag的丰度在有些地区偏高,其中Ag品位在黔东大河边重晶石矿床中为10~33g/t,平均165g/t。上述成矿系列在时序上变为:先是沉积磷块岩、铀、稀土等,接着沉积重晶石,之后沉积镍、钼、钒、银等多金属元素和石煤,最后沉积钾,由下到上构成以清晰的Pu-REE-Ba-Ni-Mo-V-Ag-K的垂向序列。

2层控(内生)型重晶石成矿系列

常见多元系列,主要有①Ba-Pb-Zn-Cu系列(象州、武宣地区,太行-中条成矿带);②Ba-W-Sb系列(粤北韶关);③Ba-F-Cu-Pb-Zn-Hg系列(武陵-苗岭成矿带)。这些成矿系列在宏观上具有区域的水平分带和垂直分带特征。如象州、武宣地区,象州为重晶石单矿床,Cu,Pb,Zn仅见微弱矿化,但到武宣则变为铅锌-重晶石复矿床,具明显的水平分带;又如武陵-苗岭成矿带,重晶石-萤石矿产于下奥陶统红花园组—上寒武统,在下寒武统清虚洞组产汞矿和铅锌矿,在区域上由上到下构成一个Ba-F系列(上)和Hg-Pb-Zn系列(下)的垂直分带。

3热液型重晶石成矿系列

主要有两个成矿系列:①Ba-Pb-Zn-Cu系列,如山东安邱、湖南衡南等地,已知与酸性岩浆岩有关;②Ba-Fe系列,如广西靖西一带,已知与基性岩浆岩有关。

重晶石矿床地质

1、石油钻探

油气井旋转钻探中的环流泥浆加重剂。冷却钻头,润滑钻杆,封闭孔壁,控制油气压力,防止油井自喷等

2、化工

广泛应用于催化剂、合成橡胶的凝结剂、荧光粉、油脂添加剂等。广泛应用于试剂、纺织、防火、各种焰火、塑料、杀虫剂、焊药等。

3、玻璃

增加玻璃的光学稳定性、光泽和强度。

4、橡胶

塑料油漆 ,填料,增光剂,加重剂。

5、建筑

凝土骨料、铺路材料。重压沼泽地区埋藏的管道,代替铅板用于核设施,原子能工厂、X光实验室等的屏蔽,延长路面的寿命。

扩展资料:

矿山开采

开采分露天开采与地下开采,我国重晶石矿开采中乡镇企业土法开采占绝大多数,以露天开采为主,主要开采残坡积矿床,及矿体露头和浅部。

如湖南衡南县谭子山重晶石矿,是1958年投产的国营老企业,原有四个采矿工区,一个露采,三个地下开采(斜井、平硐),80年代一个地下矿采完闭坑,另一个地下矿由于附近民采乱挖引起淹井而闭坑。

露天矿也因剥离跟不上,采矿及边坡不稳而影响正常生产。

地下开采用过留矿法、充填法、阶段崩落法等。地下开采中主要采矿设备为手推胶轮车,斜井用300kW卷扬机,通风用局部扇风机,井下支护有木支护、混凝土支护。露天开采主要装备为装载机、4t翻斗汽车。

参考资料来源:百度百科-重晶石矿

一、成矿地质条件

重晶石是钡的硫酸盐,钡元素在地壳中的丰度值为390×10-6(黎彤,1976)。在岩浆作用阶段,钡的富集程度很低,在岩浆岩中,钡的平均含量为009%。只是在岩浆分异的晚期阶段,由于Ba2+与K+的离子半径相近,负电性相近,Ba—O与K—O键力类似,它们易于产生类质同像,因而钡在富钾造岩矿物黑云母、钾长石中含量较高。但在岩浆岩中未发现钡的独立矿物,更不能形成钡矿床。

在热液阶段,热液可从富钾造岩矿物的围岩中获取钡,岩浆期后热液中的钡可呈卤化物搬运,在热液脉中富集形成重晶石等独立钡矿物。因此,重晶石作为常见的脉石矿物,广泛见于多种金属热液矿床中。钡矿物的大量聚集,是在氧化-还原电位较高而温度不太高的环境中,形成硫酸钡和碳酸钡的工业性堆积。多数重晶石矿床属于中—低温热液矿床。成矿地质条件与多金属矿床十分相似,重晶石常常作为多金属矿石的副产品开采。热液成因的重晶石矿床,其围岩可以是酸性和碱性侵入岩、火山岩,以及其他硅酸盐岩石。矿体有交代成因的,也有充填结晶的矿脉。美国学者认为这种类型的重晶石,是含BaCl2和BaS的热液与含SO2-4的渗流水作用而形成的。重晶石矿床的围岩也可以是石灰岩,如四川酉阳一带的重晶石-萤石矿床。这是因为Ba易于被含F的气体和溶液转移,在有利场所聚集而形成重晶石矿脉。也有产于碳酸盐岩区层控铅锌矿床中共生的重晶石-萤石矿床。

在表生作用阶段,钾长石、黑云母等含钡矿物易于风化、分解,使钡能很快参加表生循环作用,呈可溶性的钡重碳酸盐或氯化物、硫酸盐形式被搬运。BaSO4的溶解度很低,但当水体中有K、Mg等电解质存在时,可大大提高溶解度。含有BaSO4的水体被蒸发,或者受到石灰岩的中和作用,尤其是在水体中SO2-4浓度增加时,可促使BaSO4发生沉淀。因此沉积重晶石,常赋存在沿岸带的碎屑及泥质物或硅质沉积物中。近年来,在国内外发现了不少大型沉积成因的重晶石矿床。例如,在一些地区的暗色硅质岩层中,常有巨大的、有臭味的黑色重晶石矿层。有时因其与暗色的不纯灰岩相似而被忽视。因此,在富含硫酸盐的古代和现代湖泊、沼泽及海盆地区,都有可能找到沉积型重晶石矿床。

深海粘土中也可富集重晶石。深循环的加热海水,可以从下伏洋壳淋滤金属和钡,以氯化物形式搬运,在含矿质的热海水对流系统相对较差的环境中发生沉淀。

在意大利Rome省的第四纪碱性火山岩区火山中心间的大盆地中,发育有来自火山岩的河湖沉积。其中,重晶石、方解石及很细粒的萤石,在某些层位的含量可高达60%。

对不同成因的重晶石矿床研究表明,重晶石矿床的成矿温度区间一般介于73~273℃,成矿压力为(100~200)×105Pa,氧化-还原电位较高,pH为弱酸性—中性(表10-3)。

表10-3 重晶石(全岩样)Eh、pH测定值

(据李文炎等,1991)

二、矿床主要成因类型及地质特征

重晶石作为常见的脉石矿物,广泛见于多种金属热液矿床中。钡矿物的大量聚集,是在氧化-还原电位较高而温度不太高的环境中,形成硫酸钡和碳酸钡的堆积。多数重晶石矿床属于中—低温热液矿床。在表生作用阶段,含有BaSO4的水体被蒸发,或者受到石灰岩的中和作用,可促使BaSO4发生沉淀,形成沉积型的重晶石矿床。目前已知重晶石矿床的成因有三种类型,即热液型矿床、沉积型矿床和残积型矿床,均具有工业意义。

1热液型重晶石矿床

这是分布最广的矿床类型,规模大小不等。矿体多呈脉状,产于各种围岩中,但多数大型矿床均产于硅酸岩中,矿体成群成带出现,其形态受断裂控制,呈简单的单脉、复杂的复脉和透镜体,有分支复合、尖灭再现现象;长数十米到2000余米,延深数十米到数百米,厚度一般数米。围岩蚀变不强烈,或者不明显,常见者有高岭石化(多见于火山岩系内)和硅化(多见于石灰岩内)。矿脉产状受断裂构造控制,有时也产于层理裂隙及各种洞穴构造中。主要矿物为灰—白色重晶石、萤石、石英。有时金属硫化物含量很高,重晶石反被当做副产品开采。矿石一般呈致密块状,有时在晶洞中有板状重晶石晶簇。在矿床风化带中,可见到白色、半透明—透明的钟乳状、纤维状或致密状的次生重晶石集合体。矿石中矿物组分较简单,有五种组合形式:重晶石单矿物组成、石英-重晶石组合、萤石-重晶石组合、多金属硫化物-重晶石组合、毒重石-斜钡钙石-重晶石组合。常有类质同像的锶元素存在,有时有铅、锌、铜、黄铁矿、萤石、毒重石等矿产共(伴)生。矿床规模一般是中、小型,也有较大工业价值的重晶石矿床,如广西象州潘村重晶石矿床、山东郯城房庄重晶石矿床。

这类矿床是含矿的中低温热液在有利的构造裂隙中充填结晶而成。一般以低温热液矿床的矿石质量较好。矿床多分布在构造-岩浆活动带的外带,主要受断裂构造控制。在热液型多金属成矿区,应注意作为共生矿种的重晶石的综合评价。

矿床实例:广西象州重晶石矿田

矿田位于广西象州东北约35km处,包括潘村、寺村、龙保、普和等几个大型重晶石矿床。象州矿田含矿岩系为泥盆系,以角度不整合覆于寒武系水口群浅变质碎屑岩系之上。泥盆系下统下部为红色砂砾岩,上部那高岭组、四排组、郁江组为海相细碎屑岩与台地碳酸盐岩。中统应堂组、东岗岭组为台地碳酸盐岩与碎屑岩互层。上统是南丹型盆地相榴江组,为硅质岩、条带状灰层。泥盆系厚度为2500m左右。象州大乐之东区域性的雷山-通挽断裂控制了区域岩相的分界。断裂之东上泥盆统为台地相,断裂之西上泥盆统为盆地相,与象州西部来宾洪江的上泥盆统组成统一的断陷盆地。矿脉较集中产于下泥盆统上部的四排组和郁江组中,岩性主要为灰岩、泥灰岩夹泥岩和泥岩夹灰岩。矿田中大部分矿床属脉型重晶石矿床,亦形成有堆积型重晶石矿床。

潘村矿区内矿体受北西向和南北向两组断裂控制,北西向断裂走向313°~355°,倾向北东,倾角52°~85°;南北向断裂走向350°~360°,倾向东,倾角70°~80°(图10-1)。

区内重晶石脉80余条,矿脉产状与断层产状基本一致。重晶石脉出露长30~1700m,厚1~10m,延深50~60m。矿脉围岩为灰岩、泥岩及泥质灰岩等。围岩蚀变有硅化、重晶石化、方解石化和角砾岩化等。重晶石化与硅化关系密切。重晶石与石英、方解石共生。矿脉厚度地表较大,向深部有变小的趋势;重晶石品位地表较富,BaSO4平均8358%,向深部趋贫,BaSO4平均6412%。

重晶石富矿石多为重晶石单矿物类型矿石,柱板状结构,块状构造,晶体粗大,重晶石含量85%~95%。贫矿石多属石英-重晶石型,粒状结构,角砾状构造,重晶石含量50%~60%,此类矿石经风化堆积可相对富集,手选后可达到高品位富矿石。为中—低温热液矿床。

图10-1 广西象州县潘村重晶石矿区7线剖面图据汤继新等,1983)

2沉积型重晶石矿床

矿体呈层状、似层状、透镜状产出;重晶石以主要矿物或胶结物形式存在于湖相或海相细碎屑岩或泥质岩中,或者赋存在砂页岩和石灰岩层之间。矿体中心部位硫酸钡含量高,边部含量低;产状和围岩一致,围岩通常为黑色页岩。重晶石与FeS2等硫化物共生,因此,矿石一般为暗色—黑色带有硫化氢臭味的重晶石细粒集合体。矿石中矿物组分简单,有四种组合形式:重晶石单矿物组成、石英-重晶石组合、方解石-石英-重晶石组合、毒重石-斜钡钙石-重晶石组合。成矿后的变质作用常使矿石重结晶,矿物粒度增大。矿床规模一般大、中型,是最有工业价值的重晶石矿床,如陕西安康石梯、湖南新晃贡溪、贵州天柱大河边、镇宁乐纪、湖北柳林、安徽东至、浙江富阳、广西三江重晶石矿床。

德国的麦根矿床赋存于砂、页岩和石灰岩之间,厚6m,矿石中共生矿物有黄铁矿及沥青质。矿床的形成是在还原条件的水盆地中进行的,这种水盆地中富含H2S(有人认为H2S来自水下喷气和热泉)。当水溶液中含有Fe和Ba时,在水盆中心沉积大量黄铁矿,有时共生闪锌矿。水盆地边部因游离氧较多,H2S被氧化成H2SO4,生成重晶石沉积物(图10-2)。

图 10-2 沉积型重晶石矿床沉积环境示意图

近年来通过对贵州天柱、玉屏及湘西新晃贡溪等重晶石矿床的研究,发现含矿岩系中包含有大量类似现代太平洋海底热水生物群的藻类、海绵骨针、管状生物等化石组合;重晶石矿石中有机质碳含量较低,具有原生残留有机质的明显特征;与同期的海相碳酸盐87Sr/86Sr比值(约为07090)相比较,重晶石矿床的87Sr/86Sr比值要低,集中在0708310~0708967之间,表明在矿床的形成过程中有来源于海底火山或海底热液活动提供的具有低87Sr/86Sr比值的锶加入。从而提出了下寒武统重晶石矿床为热水沉积的观点,并总结提出了陆坡带上与沉积作用有关的(贡溪式)重晶石矿床模式(图10-3)。

图 10-3 陆坡带上与沉积作用有关的 ( 贡溪式) 重晶石矿床模式图( 据车勤建,1995)

贡溪式重晶石矿床模式:

(1)成矿构造背景

该类型矿床主要分布在湖南新晃-贵州天柱地区。该区新元古宙处于古陆边缘并发生由西南向东北方向的海侵。雪峰运动后,该区处于相对稳定状态,发育了一套以硅质岩、白云岩、炭质页岩为主的沉积建造,并伴有相应的沉积成矿作用。

(2)产出地质环境

主要控矿构造该区受北东向大断裂控制,在早寒武世,断裂的东盘发生沉陷,西盘继续上升,形成一边缘海盆。其陆坡地带的中下部发生了重晶石成矿作用,从而使该类型矿床沿着北东向继续分布。

含矿岩系特征主要含矿岩系为下寒武统牛蹄塘组下段,为一套炭质页岩夹硅质岩、含钙质磷块岩、沉凝灰岩或凝灰质硅质岩、白云岩组合,属于陆坡-边缘海盆沉积。其Ba元素丰度值极高,是其他地层的数倍至数十倍。矿层顶底板与矿层稀土元素配分曲线和微量元素组合基本相似。

(3)矿床地质特征

矿体赋存于下寒武统牛蹄塘组下段,钙质磷块岩、沉凝灰岩之上,炭质页岩之下。矿层与地层产状一致,形态简单,产状稳定,以层状、似层状为主,局部为透镜状。一般长度为2000~3000m,最长者达20km以上,厚度一般为2~3m。矿石矿物主要为重晶石;脉石矿物主要有方解石、石英,其次有黄铁矿、胶磷矿和高岭石。微量及偶见矿物有绢云母、白云母、斜长石、磷灰石、绿泥石、黄铜矿等。矿石中有用组分有Mo,Ni,V,U,Y,Pt,Pd,Ag,Au,Sn等。矿石的结构主要有镶嵌粒状变晶结构,其次为花岗变晶结构、放射状结构。主要构造为致密块状和条纹状构造,其次为条带状、层纹状构造,还有少量的结核状、晶洞状、脉状、透镜状、片状、梳状、缝合线构造等。

(4)矿床模式描述

模式简要说明:晚震旦世留茶坡期大规模的海侵从南往北席卷湘西、黔东地区,沉积了一套以硅质岩为主的建造。早寒武世初期,海侵持续扩大,新晃、天柱地区全部沦为海盆边缘,并带来了丰富的成矿物质,在盆地边缘陆坡地带发生大规模的重晶石沉积成矿作用。尔后海盆处于半封闭状态,沉积了一套以炭质页岩为主的地层,对含矿层位起着覆盖与保护作用。

成矿时空演化及成矿主要机制:①物质来源:该区基底岩石Ba的平均含量是地壳丰度的177倍;重晶石矿层与底部钙质磷块岩之间有一层厚约10m的沉凝灰岩或凝灰质硅质岩,其Ba平均含量是海水丰度的35倍,是震旦系上统富Ba岩石的169~576倍。因而基底岩石风化溶蚀、海底火山喷发是Ba的来源之一。②重晶石矿体中富含V,Mo,Ni及Au,Pt,Pd,Ag和稀土元素,是由水下含矿(Ba)热卤水沿深大断裂或火山喷发通道源源不断提供的。③重晶石矿石δ34S值变化于3304‰~3798‰之间,平均为3614‰,说明硫的来源既不是蒸发岩,也不是岩浆岩中的硫酸盐,而是与有机质、厌氧细菌、生物有关的硫,从而造成34S的异常富集。④基底沉积物在成岩过程中,大量的Ba离子从硅胶团中解脱呈游离状态进入盆地,与水下含矿(Ba)热卤水带来的Ba汇聚一起,在适当的沉积环境(气候炎热干燥,处于氧化还原界面附近)和物理化学条件(Eh值小于0,pH值近于8)下与丰富的硫酸根化合形成BaSO4,并在一定的范围内快速堆积形成矿床。

(5)控矿因素及找矿标志

主要控矿因素:斜坡相沉积的含矿岩系,古构造、古地理环境和沉积相的变化部位。

找矿主要标志:①主要矿层产于下寒武统底部,具有广泛的区域性。②矿层顶、底板岩性主要有三种类型:顶、底板均为硅质岩类;顶板为结核状重晶石板状炭质页岩,底板为钙质磷块岩;顶板为硅质岩,底板为白云岩。③在矿层周围沟谷和河流中有重晶石重砂富集。④区域地层Ba元素丰度比地壳丰度高得多。

3残积型重晶石矿床

矿体即为含重晶石的石灰岩和白云岩的风化壳。重晶石碎块和粘土相混杂,有少量燧石、石英及碳酸盐岩碎石。矿层厚度可达数米。矿床覆盖面积及矿石的质量,受原生矿脉的分布情况及矿物组合控制。美国密苏里州的这类矿床是典型实例。

该类矿床主要产于我国南方原生重晶石矿床附近的第四纪残坡积层中。矿体形态受原生矿和地形控制,呈复杂的扁豆状、透镜状;面积数千到数十万平方米,厚度数十厘米到3m;埋深数十厘米到2m;产状与围岩不一致。矿石中以重晶石、围岩碎屑、粘土为主,石英、方解石少量。矿床规模一般是小型,偶见中型,是有一定工业价值的矿床,如广西象州寺村重晶石矿床、海南儋州冰岭重晶石矿床。

三、资源分布及成矿规律

我国重晶石资源丰富,广泛分布于22个省(自治区、直辖市)(图10-4)。其中,储量以贵州最多,占全国总量的342%,其次是湖南(152%)、广西(106%)、甘肃(103%)、陕西(101%)、山东(59%)、福建(44%),以上7个省(自治区)储量合计占全国总储量的907%。截至2004年底,全国共查明资源储量的矿床103处,查明资源储量4259714万t,居世界第一位。

图10-4 中国重晶石资源分布示意图

根据重晶石矿床的分布特点,我国可划分为8个成矿带(见表10-4)。

表10-4 我国重晶石矿床主要成矿带

我国主要的大型、特大型矿床常以单一的重晶石型为主要的矿石类型,属层状重晶石矿床,矿石具有明显的沉积构造和结构,矿物成分和化学成分比较简单,质纯。我国还有许多伴生重晶石矿床,虽然其没有单独开采或利用的价值,但可以综合利用或顺便开采,作为生产过程的副产品。例如,酒泉钢铁公司等单位已对甘肃镜铁山铁矿石中共生的重晶石做过选矿试验,开展综合利用研究。

我国的重晶石矿床在各个地质时代都有产出,主要集中在寒武纪、泥盆纪、奥陶纪和中生代的地层中。层状重晶石矿床主要集中于寒武系,其次是泥盆系,其中以下寒武统层状矿床总规模十分巨大。层状矿床与同沉积的活动性大断裂空间关系亦很明显,说明矿床与构造关系密切。脉状矿床多产在奥陶系、泥盆系和三叠系,充填于中-小型断裂、裂隙中,明显受构造控制。层状重晶石矿床主要产于构造活动褶皱带(区)和地台区的深水盆地中。脉状重晶石矿床主要产在地质构造较稳定的碳酸盐岩地台区的碳酸盐岩台地中。

重晶石矿床的含矿岩系也各有特色,层状矿床的含矿岩石为含有机质的碎屑岩、硅质岩,并具有眼球状构造;脉状重晶石矿床的围岩常为含燧石的碳酸盐岩与沉积初期的碎屑岩,普遍有明显的硅化蚀变。层状与脉状重晶石均与SiO2有密切关系。

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