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什么是重晶石矿矿山开采

周敏

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

苦草坪式重晶石(共)伴生萤石矿

矿床概况:重庆市彭水县郁山萤石重晶石矿区苦草坪矿床

一、矿床概况

1矿床名称

重庆市彭水县郁山萤石重晶石矿区苦草坪矿床。

2地理位置

位于重庆市彭水县走马乡,地理坐标:东经108°27′06″,北纬29°27′53″。

3矿床类型、资源储量、规模、品位、勘查程度和开发情况

彭水县郁山萤石重晶石矿区苦草坪矿床属重晶石伴生萤石矿床,以重晶石为主,萤石为共生、伴生矿产。

该矿床成因类型为热液充填型萤石重晶石矿床。

1958年,四川省地质局涪陵地质队(现107地质队)发现彭水县官家巢、苦草坪、木亚岭三矿点,1960年进行普查评价,1963年2月提交《四川省彭水县(红花岭)、郁山萤石-重晶石矿区普查评价报告》。

1974~1978年,四川省地质局107地质队对彭水县苦草坪和背牛千矿床开展详查,于1979年提交了《四川省彭水县郁山萤石重晶石矿区苦草坪、背牛千矿床地质详查报告》。该矿床重晶石资源量为中型规模,萤石为小型规模。

目前,该矿床正在开采。

4所属Ⅲ,Ⅳ级成矿区带

彭水县郁山萤石重晶石矿区苦草坪矿床位于Ⅲ级成矿区带Ⅲ-77-①上扬子中东部(坳褶带)Pb-Zn-Cu-Ag-Fe-Mn-Hg-Sb-磷-铝土矿-硫铁矿-煤-煤层气成矿带,滇东-川南-黔西Pb-ZnFe-Ree-Mn-磷-硫铁矿-钙芒硝-煤-煤层气成矿亚带。

5区域成矿地质条件

(1)大地构造位置

矿区所处大地构造位置属扬子陆块区、上扬子陆块、扬子陆块南部碳酸盐台地内的黔江凹褶束。

(2)区域地层

矿区所在区域位于四川盆周东南缘,大娄山脉北西侧。区域内均为沉积岩,属稳定地台型建造。褶皱基底仅在秀山县南部出露,其地层按《四川省区域地质志》划分方案属上扬子地层区川东分区永川-酉阳小区。地层除缺失上志留统,中、下泥盆统、下石炭统、下二叠统、下、中白垩统及第三系(古近系、新近系)外,从青白口系到第四系均有出露,沉积总厚度达11518m。纵观地层厚度,碳酸盐岩类厚4448m,占总厚度的386%;碎屑岩厚7070m,占总厚度的614%。

元古宇青白口系板溪群为一套浅海相碎屑岩,浅变质,属本区褶皱基底。南华系南沱冰碛组为陆相冰川环境,是一套砂、砾建造。南华系大塘坡组下部夹有透镜状菱锰矿。

震旦系为一套浅海相碳酸盐岩和碎屑岩,分布在背斜核部。寒武系以浅海碳酸盐岩为主,分布在背斜核部;奥陶系以一套潮间-浅海相碳酸盐岩与碎屑岩互层产出,分布在背斜核部或近轴部的背斜翼部,其下统桐梓组和红花园组为萤石、重晶石含矿岩系;中、下志留统为一套滨海-浅海相碎屑岩,多数分布在背、向斜两翼,少数分布在背斜核部;上泥盆统水车坪组为一套陆源碎屑-滨诲沉积岩,出露在向、背斜翼部;上石炭统黄龙组为一套滨海陆棚相碳酸盐岩,出露在向、背斜翼部;中、上二叠统为一套滨海-浅海相碳酸盐岩夹碎屑岩、煤建造,分布在向斜核部及向、背斜翼部;三叠系为一套开阔海-湖滨沼泽相碳酸盐岩与碎屑岩互层,夹煤层建造,分布在向斜核部及向、背斜翼部;侏罗系为一套湖滨沼泽-河流、洪泛盆地碎屑岩相沉积,分布在向斜核部及背斜翼部;上白垩统正阳组为一套山间盆地粗粒碎屑岩相沉积,呈不整合分布在濯河坝大集场向斜北段及铜西向斜核部地位之上。

(3)区域构造

矿区所在区域位于七曜山基底断裂带南东、遵义基底断裂带以东、扬子陆块南部碳酸盐岩台地。该区褶皱、断裂发育,具有一系列有规律的带状分布的褶皱群及伴生断裂,其总体走向与四川盆地边缘趋于一致,呈北北东向-北东向展布。

褶皱 区域上,从西到东、由南到北有双河向斜、龙骨溪背斜、郁山背斜、筲箕滩复背斜、金佛山向斜、白马长坝向斜等背、向斜,褶皱轴面大多数呈北西向倾斜,两翼倾角一般不等,多呈东陡西缓不对称型。萤石重晶石主要分布于郁山背斜、筲箕滩背斜、天馆背斜,其次是天星背斜、老厂坪背斜、龙骨溪背斜、咸丰背斜、桐麻岭背斜,集中于背斜倾伏端和轴部转弯地段。

郁山背斜:背斜轴向30°~45°,南由贵州境内进入,往北东延伸至湖北日鹤桥一带倾没,全长100余千米。核部多由寒武系、奥陶系组成,翼部主要为志留系组成。轴部开阔,地层平缓,南东翼岩层倾角15°~20°,而略陡于北西翼,为一宽缓的似箱状褶曲。相对而言,南东翼完整,北西翼遭受压扭性、张性断裂带的连续破坏,造成地层缺失,并常于该断裂带内外,见有次级褶皱,而以郁山一带较为明显。

断裂 主要为与褶皱伴生的断裂,走向与褶皱轴向近于一致,倾向南东或北西,倾角38°~80°不等,以正断层为主,断距相差悬殊,数十米至数百米不等。主要有大水沟逆断层、龙羊逆断层、火石垭逆断层、郁山正断层等。其中仅郁山正断层、铜楼正断层对含矿岩系有一定的影响。

郁山正断层位于郁山背斜北西翼,与其压性结构面平行。早期具压性,后期具明显张性,为典型的区域性断层。走向30°~45°,倾向北西,倾角50°~85°,大致与郁山背斜同步发育而略长,延伸100多千米。断裂带宽数十米,断续分布,常见角砾岩充填。在羊头铺最大地层落差1000m以上。

二、矿床地质特征

(一)矿区成矿及控矿地质条件

1矿区地层

图10-8 苦草坪萤石重晶石矿床地质图

(据四川省地质局107地质队,1979)

1—上寒武统毛田组细晶白云岩;2—下奥陶统桐梓组一段生物碎屑灰岩、页岩;3—下奥陶统桐梓组二、三段细晶灰岩、白云质灰岩、白云岩;4—下奥陶统桐梓组四段灰岩与页岩互层;5—下奥陶统桐梓组五段灰岩、鲕状灰岩、生物介壳灰岩夹燧石薄层;6—下奥陶统桐梓组六段页岩夹灰岩透镜体和薄层燧石条带;7—下奥陶统红花园组一段中厚层状灰岩夹薄层状介壳灰岩和燧石条带;8—下奥陶统红花园组二段白云质灰岩、块状灰岩、含生物碎屑灰岩;9—中奥陶统大湾组一段页岩夹生物碎屑灰岩、泥质灰岩;10—中奥陶统大湾组二段钙质页岩;11—中奥陶统大湾组三段泥质灰岩;12—中奥陶统大湾组四段页岩夹泥质灰岩;13—正断层;14—萤石重晶石矿体

苦草坪萤石重晶石矿床位于郁山背斜北东段倾伏地段的南东翼。矿体赋存于下奥陶统红花园组和桐梓组内的北北西向断裂中。

矿区内出露地层有上寒武统、奥陶系、下志留统和第四系(图10-8),奥陶系分布面积达95%,自下而上分述如下:

1)上寒武统毛田组( m):顶部为灰白色灰质白云岩。与上伏下奥陶统桐梓组整合接触。

2)下奥陶统(O1):分桐梓组(O1t)和红花园组(O1h)。

桐梓组(O1t)分6个岩性段,厚218~2817m。一段(O1t1),灰色厚层含生物碎屑灰岩和泥质条带灰岩,下部常见页岩薄层和豆荚状灰岩薄层。二段(O1t2),灰色至深灰色中厚层至块状灰岩,层间夹5~10层豆荚状灰岩。三段(O1t3),灰色厚层灰岩、白云质灰岩、白云岩,普遍含鲕粒,含少量生物碎屑及燧石。四段(O1t4),灰色厚层灰岩与灰色水云母页岩互层,产三叶虫。五段(O1t5),灰色-深灰色薄(主)-中厚层状灰岩、鲕状灰岩、生物介壳灰岩,夹燧石薄层和页岩,为本区容矿或矿化层位。六段(O1t6),灰色页岩,夹灰岩透镜体和薄层燧石条带,岩性变化大。为本矿床容矿或矿化层位。

红花园组(O1h)分两段。厚60~78m。第一段(O1h1),灰至深灰色中厚层状灰岩夹薄层状介壳灰岩和燧石条带。下部以薄层生物灰岩为主,上部以鲕-假鲕或假角砾或凝块状灰岩为主,富产房角石、腕足类及螺化石,岩相变化不大,是本区主要容矿层位。第二段(O1h2),下部为灰至深灰色厚层含泥白云质灰岩,凝块状灰岩。上部为灰色中厚层含生物碎屑灰岩,顶部5m含燧石团块。富产房角石、腕足类、螺类化石,厚868m,该段属本矿区最主要的容矿层位。

3)下奥陶统(O2):分大湾组(O2d)、十字铺组(O2s)和宝塔组(O2b)。

大湾组(O2d)分4个岩性段,厚1023~1984m。第一段(O1d1),下部为深灰色页岩夹透镜状生物灰岩或泥灰岩;上部为灰色—浅灰色厚层泥质灰岩,岩性及厚度变化大,为本区容矿层位。第二段(O1d2),灰色、灰绿色钙质页岩。下部夹紫红色页岩及泥灰岩透镜体,产三叶虫、腕足类等化石。第三段(O1d3),灰色、灰绿色、浅紫红色中厚层泥质灰岩。第四段(O1d4),灰绿色页岩,普遍夹豆荚状泥质或瘤状泥灰岩。

十字铺组(O2s)灰色中厚至厚层隐晶质泥质灰岩、瘤状灰岩,厚度变化大。

宝塔组(O2b)灰色中厚至厚层泥裂纹灰岩。产直角石等化石。

3)上奥陶统(O3):分临湘组(O3l)、五峰组(O3w)。临湘组(O3l),灰色中厚层状瘤状泥质灰岩。五峰组(O3w),黑色含粉砂炭质页岩,产四川叉笔石。与下志留统龙马溪组整合接触。

4)下志留统龙马溪组(S1l):下部为黑色、深灰色水云母页岩、炭质页岩,中上部为灰绿色含粉砂水云母页岩,夹砂岩。

2矿区构造

苦草坪萤石重晶石矿床位于郁山背斜北端南东翼近轴部。矿区共有4条断层,其中F1,F2为成矿断层,F3,F4为成矿期后断层(图10-8~图10-10)。

F1正断层 为主要含矿断层。南起芭蕉湾,往北西延伸经老井湾至楚家湾东侧止,全长1330m,断层走向30°~40°,倾向北东,一般上陡下缓,断距0~15m,断面平直光滑,呈舒缓波状,破碎带一般宽4~5m,见断层角砾岩,角砾直径数厘米至数十厘米,棱角状,充填有萤石重晶石脉。该断层在芭蕉湾南田垭口处,被F3断层向南西错位约100m,继又循南东向延伸至香树坪出矿区。

F2正断层 为F1正断层的尖灭侧现,分布在楚家湾西至洪家沟,伏于第四系下,全长600m,发育在桐梓组上部至毛田组中,断层走向35°,倾向北东(局部南西),倾角陡立,断距0~15m,破碎带宽1m左右,充填方解石脉。

F3正断层(湾地正断层)西起新房子,往北东经湾地,保兴寺至草塘溪,出露长5km,断层走向35°~40°,倾向南东,倾角50°~80°,断层发育在大湾组至桐梓组中,地层断距20~80m,破碎带发育,宽3~5m,具断层角砾岩和强方解石化,在湾地一带F3将F1成矿断层向南西方向错移约100m。

图10-9 苦草坪萤石重晶石矿床地质剖面图

(据四川省地质局107地质队,1979)

1—下奥陶统红花园组一段中厚层状灰岩夹薄层状介壳灰岩和燧石条带;2—下奥陶统红花园组二段白云质灰岩、块状灰岩、含生物碎屑灰岩;3—中奥陶统大湾组一段页岩夹生物碎屑灰岩、泥质灰岩;4—中奥陶统大湾组二段钙质页岩;5—断裂;6—萤石重晶石矿体

图10-10 苦草坪萤石重晶石矿床地质剖面图

(据四川省地质局107地质队,1979)

1—下奥陶统红花园组一段中厚层状灰岩夹薄层状介壳灰岩和燧石条带;2—下奥陶统红花园组二段白云质灰岩、块状灰岩、含生物碎屑灰岩;3—中奥陶统大湾组一段页岩夹生物碎屑灰岩、泥质灰岩;4—中奥陶统大湾组二段钙质页岩;5—断裂;6—萤石重晶石矿体

F4平推断层 位于老井湾南侧小垭口上,因发育在大湾组二段页岩中,断层延伸长度不详,在矿床内经地表与坑道揭示,走向66°,倾向北西,倾角77°,断距15m,将F1断层平错10~12m,据坑道观察破碎带内常充填粘土,上盘为方解石化角砾状灰岩。

(二)矿床特征

1矿体特征

苦草坪萤石重晶石矿床属热液充填脉状矿床,其生成受成矿断层和容矿地层的控制。矿床由一号矿体及其规模很小的旁侧矿体组成(图10-8~图10-10)。

(1)一号矿体(主矿体)

赋存于F1成矿断层中,为脉状矿体。以往初步普查时,在矿体地表裸露部分圈定两个矿段,楚家湾北矿段长230m,湾地南矿段长290m,两矿段沿走向间隔610m有成矿断层通过,未见矿体。详查阶段经采用100m×25m基本钻探网距施工,证明地表两矿段之间隐伏地段大湾组页岩之下下奥陶统红花园组灰岩的断裂中有萤石重晶石矿体存在,且连续性较好,构成了该矿床主体。由于容矿地层倾角较缓,矿体向南东仅作2°的侧伏,大致与F1断层面上盘之红花园组容矿地层齐驱并伸。矿体上界面平直,下界面参差不齐,全长1130m,矿厚4~5m,最厚75m,薄者1~2m,垂直延深一般70m左右,至红花园组底界尖灭,少数达桐梓组顶部,延深可达100m。

矿体形状 水平方向变化不大,为脉状,沿倾斜方向形似透镜伏,向上向下呈楔形尖灭,厚度一般渐变,个别向上呈突变,矿体中部也略有收缩与膨胀现象。

矿体产状 与F1成矿断层产状一致。走向北西,倾向北东,倾角75°~88°。由于受成矿断层制约,具局部扭曲和反倾。

(2)旁侧矿体

该矿床除主矿体外还有数条旁侧矿体。在地表,于F1断层南端在芭蕉湾桐梓组上部地层中有两条重晶石小矿体,每条长20m左右,宽小于05m;于F1断层北端在龙洞湾有一条重晶石小矿体,矿体长30m左右,宽05m。在深部,于F1主断层上盘见小矿体数条,其中一较大矿体与主矿体相距1~3m,垂直延深达50m左右,倾向北东,倾角83°。

2矿石特征

(1)矿石类型

主要有萤石-重晶石型和重晶石-萤石型两种,其次还有方解石萤石型、方解石重晶石型。

(2)矿石自然类型

本矿区萤石重晶石矿石主要为块状萤石矿石、块状重晶石矿石、萤石重晶石矿石。

块状萤石矿石 由粒状萤石集合体组成,萤石含量在70%以上,重晶石含量小于30%,方解石、石英、玉髓等含量很少,小于10%。该类矿石分布在矿床的南段和北段的部分钻孔内。

块状重晶石矿石 由板柱状重晶石的集合体组成,重晶石含量在70%以上,萤石含量小于30%,石英、方解石等含量不超过10%,萤石为重晶石矿的伴生矿产。该类矿石主要分布在矿床北段和南段的上部。

萤石重晶石矿石 由萤石和重晶石两矿物组成。该类型矿石除块状萤石和块状重晶石矿外,皆属萤石重晶石矿石,两者含量都在工业要求以内,大致呈相互消长,是该矿床中主要矿石类型。

(3)矿石的结构构造

矿石结构分为柱粒状结构、粒状结构、板柱状结构、放射状结构、交代结构和交代残余结构。

柱粒状结构 为萤石重晶石共生矿石最主要的结构。萤石为粒状,重晶石为板柱状,两者不均匀地密切共生,萤石多以他形粒状分布在重晶石板状晶体的间隙中,在萤石和重晶石中包裹石英、玉髓和泥质物等。

粒状结构 为萤石矿石最常见的一种矿石结构。萤石呈他形粒状,粒径大小不一,一般1~15mm,多在5mm左右,粗粒为主,解理发育,于粒间及解理缝中不均匀分布有极少量重晶石、石英及泥质物等,粗晶方解石为自形晶粒状结构。

板柱状、放射状结构 为单一重晶石结构。重晶石晶粒粗大,为结晶良好的板柱状晶体,集合体呈束状、帚状、放射状。解理发育,常包含有石英、玉髓和方解石的细小颗粒。

交代结构和交代残余结构 该类结构在矿石中也较常见。一般发育在矿脉侧旁的硅化岩带或在脉内硅化角砾岩边,由萤石重晶石或其中之一交代围岩或蚀变岩生成。见较多的石英、玉髓和硅化角砾岩的包裹体,有时可见方解石的残余。

矿石构造分为团块状(镶嵌)构造、块状构造、条带状构造、脉状及网脉状构造和角砾状构造。

团块状(镶嵌)构造 是该矿床萤石重晶石矿石最主要的构造类型。萤石和重晶石呈团块状集合体互相嵌生,团块直径大小不一,大者可达05m左右,小者仅为2~3cm,边界清晰。随着各自含量多少和所处矿脉部位不同,或以重晶石为主被萤石镶嵌,或以萤石为主被重晶石镶嵌,有时可见巨晶方解石与萤石重晶石之一镶嵌。

块状构造 是萤石脉、重晶石脉常见的一种构造。也可在萤石重晶石混合脉中萤石或重晶石局部富集部位出现,常为粗粒结构、板柱状结构,矿物成分单一,有时夹杂少量其他矿物。

条带状构造 是萤石重晶石脉较常见的一种构造。主要因重晶石结晶习性而形成萤石矿与重晶石矿相间呈条带状排列。根据条带的宽窄又可分为粗、细条带状构造。矿物颗粒较细,以柱粒状为主。

脉状及网脉状构造 是较为常见的矿石构造,多分布于脉壁或脉的两侧围岩内,萤石重晶石细脉或方解石细脉呈脉状、网脉状分布,细脉一般长数毫米至1~2cm。

角砾状构造 发育在断层面的两侧,早期生成的萤石和重晶石矿受后期应力作用,使矿石破碎呈角砾状而再胶结生成,具压碎结构,角砾状结构。

(4)矿石矿物组成

苦草坪萤石重晶石矿床的矿石矿物主要为萤石和重晶石,脉石矿物为方解石、石英、玉髓、黄铁矿及其泥质物和灰岩角砾等。因矿脉所在部位不同,或以萤石为主重晶石为辅,或以重晶石为主萤石为辅。脉石矿物也是随矿脉所在部位、地层不同而具差异。当矿脉在红花园组中,以石英、玉髓居多;当矿脉在大湾组中,含水云母、绿泥石和黄铁矿等。

(5)矿石化学组成

化学成分较简单,主要成分为CaF2,BaSO4,其次为CaCO3,SiO2等。根据光谱分析,矿石中含Sr,Pb,Zn等元素,其含量不影响矿石的工业利用。

3围岩蚀变

与矿化有关的围岩蚀变主要有硅化、萤石化、重晶石化、方解石化。

三、矿床成因与成矿模式

(一)矿床成矿及控矿因素

1地层对萤石重晶石矿床的控制作用

苦草坪萤石重晶石矿床产于奥陶下统红花园组灰岩和下奥陶统桐梓组五段、六段灰岩的断裂中,受层位控制明显,而在桐梓组五段、六段之下的层位和红花园组之上的大湾组,未见矿体形成。

2岩性对萤石矿床的控制作用

矿体围岩为下奥陶统红花园组灰岩和下奥陶统桐梓组五段、六段灰岩,萤石、重晶石矿主要产于较纯的生物碎屑灰岩内,少数与白云质灰岩及泥质灰岩有关。在红花园组之上的大湾组页岩中则未能形成矿体,萤石重晶石矿体的形成受灰岩岩性控制。

3构造对萤石矿床的控制作用

区内萤石重晶石矿床受北北东向背斜和北西向断裂或裂隙控制。

从本区所在区域来看,萤石、重晶石矿化的东界,明显受龙山、酉酬、龙潭、秀山一带以东一系列北北东向呈雁行斜列的短轴开阔褶皱与冲断结构面的控制,西边界被七曜山基底断裂控制。

矿区内北西向断裂为控矿断裂,萤石重晶石脉状矿体赋存于其中。而北东向断裂,形成晚于北北西向断裂,对萤石重晶石矿体起到了破坏作用,属于成矿其后断裂。

(二)成矿期次和成矿时代

本区萤石重晶石矿床均赋存于下奥陶统红花园组和桐梓组内的北北西向断裂中。据分析,本区北北西向断裂形成于燕山期,据此推断,萤石重晶石矿床形成于燕山期,成矿期次为一期成矿。

(三)成矿作用及成矿模式

寒武纪至奥陶纪,本区为浅海,沉积了一套巨厚的碳酸盐岩地层,碳酸盐岩中富含Ca,F,Ba,S,As等成矿物质。燕山运动形成了一系列北北东向褶皱构造,伴随着挤压褶皱,产生了北东向断裂及北北西、北西向张性、张扭性断裂,为地下水运移提供了通道和储集空间。地表水沿断裂及岩溶通道渗流到地下深部的过程中,逐渐萃取碳酸盐岩围岩中的Ca,F,Ba,S等成矿元素,形成含矿热卤水,运移到破碎带并储存其中。随着温度、压力的增加,含矿热卤水的矿物质浓度也逐渐增加,达到一定的饱和状态。由于温度、压力等物理化学条件变化,热液中的矿物质析出,沿构造裂隙充填形成了可供工业利用的萤石重晶石矿体。

四、区域成矿要素

1灰岩

苦草坪式重晶石(共)伴生萤石矿床的矿体均赋存于下奥陶统红花园组灰岩和桐梓组五段、六段灰岩中,而在大湾组页岩和其他岩性地层中则未能形成矿体,灰岩对形成萤石、重晶石矿床具控制作用,其在矿床的形成中可能扮演了提供氟和钙的角色,是该类型矿床形成的必要要素。

2断裂

该类型重晶石(共)伴生萤石矿床均赋存于下奥陶统红花园组灰岩和桐梓组五段、六段灰岩的断裂破碎带中,断裂是该类型矿床形成的必要要素。

3地层

下奥陶统红花园组灰岩和桐梓组五段、六段灰岩是该类型矿床的控矿围岩,下奥陶统红花园组、桐梓组是该类型矿床形成的重要要素。

矿床类型

中国重晶石矿成矿区带的划分是依照《中国成矿区带划分方案》(徐志刚等,2008)对成矿区带划分和研究的要求及原则,在综合研究并总结中国重晶石矿成矿规律基础之上提出的。成矿区带的划分以1:250万地质图及最新重晶石矿资料为基础,以重晶石矿区域成矿地质背景和成矿规律特点为依据,参照地质背景研究项目组提出的《中国大地构造单元划分》方案,和区域成矿规律研究项目组最新提出的《中国成矿区带划分图》中全国Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ级成矿区带划分方案,提出中国重晶石矿三级成矿区带划分方案。

一、成矿区(带)划分原则

1)遵循成矿区带划分原则

Ⅰ区域矿产空间分布的集中性和区域成矿作用的统一性;

Ⅱ逐级圈定的原则;

Ⅲ成矿区(带)与矿床成矿系列的对应关系;

Ⅳ地球化学场、地球物理场资料对厘定成矿区(带)的边界有参考意义。

2)综合考虑Ⅲ级构造单元、全国成矿区带与重晶石矿矿集区三者之间的关系,依照重晶石矿成矿构造环境、成矿规律及地质分布划分全国重晶石矿单矿种的成矿区带。

3)重晶石矿三级成矿区带一般不跨越全国二级构造单元和成矿省,并尽量与三级构造单元及三级综合成矿单相一致。

4)重晶石矿三级成矿区带的划分,必须符合地质实际,具有总结重晶石矿产成矿规律及指导找矿预测工作的意义。

二、成矿区(带)分级及命名

1)按照全国成矿区(带)三分法的划分方案,将全国重晶石矿成矿区带划分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ级。

2)一、二级成矿区带名称及编号采用全国统一的编号。

3)三级成矿区带暂以地理要素为主进行命名,按照统一的命名方法命名。

4)为与其他单矿种及全国综合成矿区带区分,重晶石矿三级成矿区带编号上加符号“Ba”表示重晶石矿成矿区带。

三、Ⅲ级成矿区(带)划分方案

重晶石单矿种Ⅲ级成矿区(带)划分方案,参见表8-2和图8-1。全国共划分了九个成矿省、23个Ⅲ级成矿区带。

(1)伊犁成矿省(Ⅱ-3)

ⅢBa-1伊犁成矿带。

(2)塔里木成矿省(Ⅱ-4)

ⅢBa-2卡瓦布拉克成矿带;

ⅢBa-3北山南部(甘-蒙)成矿带。

(3)华北陆块成矿省(Ⅱ-14)

ⅢBa-4太行成矿带;

ⅢBa-5中条山-王屋山成矿带;

ⅢBa-6胶东成矿带。

(4)阿尔金-祁连成矿省(Ⅱ-5)

ⅢBa-7北祁连成矿带。

(5)昆仑成矿省(Ⅱ-6)

ⅢBa-8柴达木盆地北缘成矿带。

(6)秦岭-大别成矿省(Ⅱ-7)

ⅢBa-9秦岭成矿带。

(7)喀喇昆仑-三江成矿省(Ⅱ-9)

ⅢBa-10义-香格里拉成矿带;

ⅢBa-11昌都成矿带。

(8)扬子成矿省(Ⅱ-15)

ⅢBa-12龙门山成矿带;

ⅢBa-13湘鄂西-黔中南成矿带;

ⅢBa-14滇东-川南-黔西成矿带;

ⅢBa-15江南隆起西段成矿带;

ⅢBa-16江南隆起东段成矿带;

ⅢBa-17武功山-杭州湾成矿带。

(9)华南成矿省(Ⅱ-16)

ⅢBa-18桂西-黔西南-滇东南北部成矿带;

ⅢBa-19桂中北成矿带;

ⅢBa-20钦州成矿带;

ⅢBa-21南岭中段成矿带;

ⅢBa-22粤中成矿带;

ⅢBa-23永安-梅州-惠阳成矿带。

表8-2 Ⅲ级成矿区(带)划分表

图8-2 中国重晶石矿成矿区带划分方案

重晶石矿床地质勘查与评价

重晶石是我国重要的优势矿产之一,我国重晶石资源丰富,储量和产量均居世界首位,也是世界上最大的重晶石出口国,在世界上具有举足轻重的地位。我国重晶石矿床有沉积型、层控(内生)型、热液型、火山-沉积型和风化型(残坡积型)五种,但主要是沉积型矿床,其矿石储量占统计储量的60%,其次为层控型、火山-沉积型和热液型,其矿石储量分别占统计储量的15%,13%和10%,残积坡积型重晶石矿资源较少。沉积型、火山-沉积型和残积坡积型重晶石矿容易识别,层控型重晶石矿系指那些矿体赋存于某一地层层位内,矿体形态总体上呈层状、似层状或透镜状,而重晶石矿体常切穿层理和随机延伸,呈充填交代脉状、浸染状、囊状等形式产出。根据资源潜力预测评价的要求,综合考虑我国重晶石矿床的成因类型和工业类型,将重晶石矿床划分为五个矿床类型(表2-1)。

表2-1 中国重晶石矿床类型划分方案

重晶石矿床形成与大陆裂谷系、弧-盆系和内陆挤隆系构造环境有关,成矿时代主要为震旦纪、寒武纪、奥陶纪,其次为泥盆纪、三叠纪和白垩纪(李文炎等,1991)。矿床多形成于每个构造旋回的早期,加里东旋回是最重要的成矿期,矿床资源储量约占77%,华力西旋回约占11%,印支、燕山旋回约占12%。外生成因重晶石矿床主要分布在扬子板块南、北缘及华夏板块。扬子板块重晶石矿床成矿时代为晚震旦世—早寒武世,常形成大型、特大型单一重晶石矿床,华南造山带中重晶石矿床成矿时代为晚泥盆纪。内生成因重晶石矿床主要分布在华夏板块、扬子板块上扬子坳陷带,以及华北板块行山断裂带、郯城-庐江断裂带内,成矿时代以古生代为主,中生代次之,多为多金属矿床共伴生重晶石矿。

一、沉积型重晶石矿床

我国南方各省,沉积型重晶石矿床规模大,是目前我国最重要的一种类型。

沉积型重晶石矿床的特点:矿体产于一定的地层中,受地层及岩性严格控制,矿体呈层状、似层状及透镜状产出,矿石结构构造具有明显的沉积特征,沉积层理清楚,具微层理构造、条带状构造、结核状构造、豆状构造,有的还具有明显的缝合线构造。矿物粒度细,多为细粒或微粒结构,往往不同矿区相同层位可以互相对比。矿物组合比较简单,以重晶石为主,此外还有硅质、碳酸盐类矿物与之共生,有的还掺杂少量泥质、炭质及磷酸盐类矿物。一般矿层内部与近矿围岩没有热液蚀变现象。

二、层控(内生)型重晶石矿床

层控(内生)型重晶石矿床在我国各地分布比较广泛,矿床的矿体往往是成群成带出现,规模大,矿脉长度一般为几百米,最长的可达以1km上。矿床储量比较集中。更主要的是矿石品位高,一般不需要选矿或仅需经过简单手选即可达到商业矿石的要求,所以容易被开采利用。该类型矿床是我国目前主要的开采对象,其开采量远远居于其他类型之上。

层控(内生)型重晶石矿床特点:矿体是在围岩断裂破碎带中或裂隙中以充填方式形成的。矿体的产出严格受地层层位的控制。矿区内和附近没有与重晶石有直接成因关系的火成岩体存在。矿体成群成带分布,往往一个矿田或矿区里有几个、几十个矿带,一个矿带内有几十个、几百个矿体。这些矿体的分布方向有一定的规律性。矿体多数呈脉状,少数也有囊状、不规则状等。矿物组合比较简单,以重晶石为主,其他还有石英、方解石、萤石、金属硫化物等与之共生。矿石结晶程度较好,一般重晶石多呈粗大的板柱状晶体。我国层控(内生)型重晶石矿床很多,控矿地层的时代广泛,从震旦纪到二叠纪均有层控(内生)型矿床产出。其中以寒武纪和泥盆纪最为重要。

三、热液型重晶石矿床

该类型重晶石矿床,在我国主要分布在山东、广西、青海、甘肃,矿床的成因,一般认为是直接由岩浆热液形成。

热液型重晶石矿床特点:矿体以充填方式形成于围岩的断裂破碎带和裂隙中。矿体形状,以脉状为主,也有似层状、扁豆状、囊状、柱状及不规则状。矿体大小相差悬殊,大者长可达几百米,甚至上千米,小者长不足一米。矿体附近往往有与其有成因联系的岩浆岩分布,一般为酸性岩体或中酸性岩体,也有基性岩体。矿物成分复杂,除重晶石外,还有较多种金属硫化物与之共生。

该类型矿床的矿物组合比较复杂,有的呈单独的重晶石脉,有的则和石英、萤石共生,更多的则是和多种金属硫化物共生,甚至以金属硫化物为主,重晶石则成为伴生矿物。与岩浆岩关系密切,成矿热液来自岩浆。例如山东都城县房庄矿区,重晶石矿体产于沂沭大断裂带两侧次一级断裂中,矿体的形成与石英斑岩、花岗斑岩、流纹斑岩有直接关系。矿物组合有重晶石、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿和石英。又如湖南衡阳谭子山矿区,矿体的形成与附近的花岗斑岩和花岗闪长岩的硅化作用有密切关系。矿物组合有重晶石、石英、黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、方铅矿、闪锌矿和黄铁矿。四川安县、江油一带的重晶石矿与侵入邱家河组的辉绿岩脉有成因联系,重晶石矿脉充填于辉绿岩与沉积岩的接触带上。矿物组合有重晶石、方解石、白云石、萤石、黄铜矿、闪锌矿和黄铁矿。从成因关系分析,热液型重晶石矿床是由酸性、中酸性岩浆岩分异形成的,而有些矿区亦可由基性岩浆分异形成。这类重晶石矿床和岩浆岩在时间上、空间上、成因上有密切的联系。在矿床成因分类上,属于岩浆期后热液矿床。成矿温度属中低温热液矿床的范围。

四、火山-沉积型重晶石矿床

根据目前已知资料,该类矿床在我国不多见,以镜铁山矿规模最大,矿体最长可达2000m以上,最厚可达150m,矿体呈层状、透镜体状产出。该矿床重晶石和镜铁矿共生,往往两者呈条带状相间产出。

火山-沉积型重晶石矿床的特点:矿体呈厚层状夹于地层之中。矿层与围岩产状一致,界线明显。结构、构造反映出火山沉积特征,矿石以具微细粒状结构和层纹状构造为特征。矿物成分比较复杂,重晶石往往与火山岩型矿物密切共生,即和镜铁矿、碧玉、铁白云石、钠长石、黄铁矿、黄铜矿等共生。重晶石往往不能单独产出,可作为其他矿产的副产品回收。矿区附近有大量火山岩体存在。重晶石矿床的物质来源,即与该火山作用有关。

五、风化(残坡积)型重晶石矿床

风化(残坡积)型重晶石矿床多形成于脉状重晶石矿体上面,由原生重晶石矿体风化堆积而成。

由于重晶石化学性质十分稳定,极不易被水溶解,相对密度较大,因此在重晶石矿床的近地表部分,由于风化残留的原因,则可以形成风化(残坡积)型矿床。该类型重晶石矿床的形成与地貌条件关系十分密切,多分布于第四系残坡积层的缓坡地形上,而在地形切割十分厉害的陡峻地区,则不易形成该类型重晶石矿床。该类重晶石矿床往往反映了原生重晶石矿床的存在。其规模大小、分布范围、品位高低均取决于原生矿床的规模和矿石品位。

该类矿床在我国南方分布较多。我国具有代表性的风化(残坡积)型重晶石矿床,如广西象州县寺村矿区、安徽含山县距子山矿区和海南岛儋县水岭矿区等。多数属于小型规模,储量有限。

贵州天柱县大河边重晶石矿矿床

一、矿床一般工业指标

重晶石矿的地质勘查工作相对而言比较薄弱,20世纪80年代以后,石油天然气工业的发展与外贸出口的迅速增加,促进了重晶石的勘查工作。根据中华人民共和国国土资源部2002年发布的《重晶石地质勘查规范》(DZ/T 0211-2002),重晶石矿一般工业指标为:

原生矿:

边界品位:w(BaSO4)≥30%。

最低工业品位:w(BaSO4)≥50%。

最低可采厚度:080~150 m。

夹石剔除厚度:1~2 m。

残、坡积矿:

含矿率:≥05 t/m3[w(BaSO4)≥45%]。

最低可采厚度:≥030 m。

剥采比:≤1。

二、矿床勘探类型的划分

1勘查类型划分原则

勘查类型主要根据主要矿体的延展规模、矿体形态复杂程度、构造、岩脉的发育程度和有用组分的均匀程度划分,也可与相邻地区的同类矿床进行类比初步确定,随研究程度的提高做适当调整。当矿体不同地段的主要特征差异显著时,可分段确定勘查类型。

2勘查类型划分依据

(1)矿体的延展规模

大型矿体:长大于1000m,延深大于500m。

中型矿体:长500~1000m,延深200~500m。

小型矿体:长小于500m,延深小于200m。

(2)矿体形态复杂程度

简单:矿体呈层状、似层状,矿体厚度变化小,厚度变化系数小于50%。

中等:矿体呈似层状、透镜状、扁豆状、脉状,矿体厚度变化中等,变化系数50%~80%。

复杂:矿体呈小透镜状、小扁豆状、复脉状、囊状、串珠状,矿体厚度变化大,厚度变化系数大于80%。

(3)构造、岩脉发育程度

简单:矿体产状稳定,一般无或很少有较大的断层破坏矿体,岩脉不发育。

中等:产状较稳定,有少数较大的断层或岩脉,但对矿体破坏不大。

复杂:产状不稳定,褶皱发育或断层、岩脉发育,对矿体影响和破坏较大。

重晶石矿床的品位一般都比较均匀,在类型划分时可不予考虑有用组分的均匀程度。

3勘查类型的划分

第Ⅰ类型(简单型):矿体延展规模为大型,矿体形态复杂程度简单,构造岩脉发育程度简单,有用组分均匀或较均匀。

第Ⅱ类型(中等型):矿体延展规模为中到大型,矿体形态复杂程度中等,构造、岩脉发育程度简单或中等,有用组分分布较均匀。

第Ⅲ类型(复杂型):矿体延展规模为小到中型,形态复杂程度中等到复杂,构造、岩脉发育程度复杂或中等,有用组分分布较均匀或不均匀。

三、不同勘查类型勘探工程间距的要求

表10-5为根据我国重晶石地质勘查和矿山生产的实践经验,提出的各勘查类型基本控制工程间距,供类比使用参考。勘查工程网度应尽可能为后续勘查工作衔接利用。

表10-5 重晶石勘查类型基本控制工程间距参考表

表中数据是综合重晶石地质勘探工作和矿山生产的实践经验提出的,在勘查工作实践中应根据矿体的实际,灵活掌握使用,以避免工程量的浪费和达不到控制程度要求。对于矿体规模很大,产状稳定的矿床可以适当放稀工程。地表勘查工程间距,一般按相应类型工程间距加密一倍。根据矿床沿走向和倾向的变化,可以变换和调整走向与倾向的工程间距。在小型矿体勘探阶段,控制矿床的勘探线应不少于三条。

四、采样、样品加工及化验要求

对于重晶石矿而言,其采样及样品加工按一般地质规范要求。样品基本分析项目为BaSO4。根据工业用途不同还需增加其他测试项目,如用于钻井液需增测密度、可溶性碱土金属;用于橡胶造纸填料增测CaO,Mn,Cu,Pb,R2O3。当矿石中其他有用组分达到工业要求时,也应列入基本分析项目。

五、矿床地质经济技术评价要点

重晶石常与各种硫化物(黄铁矿、黄黄铜矿、方铅矿、闪锌矿)及其氧化产物以及石英、萤石等矿物共生;在有色金属矿中重晶石常常是主要脉石矿物,因此在地质勘探时,要特别注意对矿床的综合勘查和综合评价。例如,四川呷村铅锌银矿床就是一个复合性矿床,既是硫化物矿床,又是重晶石矿床。矿床下部为黄铁矿和黄铜矿组成的“黄矿带”;中部主要由闪锌矿和方铅矿组成的“黑矿带”;上部为由铅锌矿、含银矿物和重晶石组成的“富银黑矿”-重晶石矿带。贵州务川萤石矿是一个萤石重晶石共生的矿床,矿石中除主要矿物萤石外,还共生有大量的重晶石。川东南及邻近的鄂西和黔东北,产有许多中小型脉状萤石-重晶石矿床;湖北芳畈-青山口矿带是一条铜、铅、重晶石矿带。通过加强综合评价,提高资源利用率。

为保护重晶石资源,我国逐步加大了对重晶石出口的调控力度。2006年9月15日起取消了重晶石的出口退税。从重晶石资源保证程度来看,2004年底基础储量为104957万t,2005年重晶石矿产量为550万t,按80%的回采率计算,消耗储量6875万t。在不考虑资源潜力的情况下,按2006~2020年每年生产550万t重晶石矿石计算,共计消耗103125万t储量。显然,我国重晶石基础储量无法保证,2020年的需求就已消耗殆尽。因此,为充分利用和保护我国重晶石资源,国土资源部提出对重晶石优势矿产实行开采总量控制,出台了暂停发放采矿许可证的调控政策,鼓励重晶石行业的发展重点朝以科技创新带动产业升级的方向发展,真正使我国从一个钡产品生产大国向能够生产多种高档次产品的钡产品强国迈进。

重晶石矿源

一、矿床概况

1矿床名称

贵州天柱大河边重晶石矿床。

2地理位置及中心点经纬度坐标

矿区位于贵州省东部天柱县与湖南省西部新晃侗族自治县的交界地带。地理坐标:东经109°08′07″,北纬27°02′19″。

3矿床类型、矿种、资源储量、规模、品位、勘查程度、开发情况

1984~1986年,贵州省地质队对天柱县大河边重晶石矿进行了详查工作,BaSO4含量为3206%~9806%,平均8556%。

4所属Ⅲ,Ⅳ级成矿区带区域成矿条件

ⅢBa-15江南隆起西段Sn-W-Au-Sb-Fe-Mn-Cu-重晶石-滑石成矿带(III-78)。

5区域成矿条件

(1)大地构造位置

位于上扬子古陆块雪峰山基底逆推带,扬子陆块南部被动边缘褶冲带三级构造单元之万山-兰田和锦屏-雷山长条状褶皱区。

(2)区域地层

区内出露地层主要有上元古界下江群,以及震旦系、寒武系、奥陶系及志留系,累计地层出露厚度逾7000m。寒武系约占30%出露面积,震旦系、奥陶系及志留系分布较为局限(图3-1)。

(3)区域构造

区内褶曲主要有龙塘背斜、大塘背斜、阳寨-半坡向斜、新场背斜、坪地复式向斜,岳寨-绿豆坡背斜、南明向斜、天柱向斜、高酿向斜等。区内断裂十分发育,以逆断层和正断层为主(各占50%),平移断层仅图区南缘老山坡-高酿断层一条,且其东端主要表现为正断层性质。

二、矿床地质特征

1矿区地质特征

矿区位于坪地复式向斜南东翼中段,总的为一单斜构造,局部发育一系列北东向次级褶曲及压扭性断层,与矿区西部压扭性区域断层F1成锐角相交,构成一个“入字形”构造(图3-2)。

矿区出露地层有青白口系、南华系、震旦系、寒武系和第四系。重晶石矿产于上震旦统—下寒武统老堡组 含重晶石、硅质岩建造中。

2矿床特征

(1)矿体特征

重晶石主矿层出露于坪地(贡溪)向斜两翼,形态简单,呈层状产出,矿体产状与围岩一致,同步褶皱,总体走向北东45°;倾向在向斜北西翼为南东,南东翼为北西;倾角16°~84°,一般为20°~40°;浅部陡,向深部则渐趋变缓。北西翼长12km,南东翼长4km。矿层厚度较稳定,主矿层厚一般3~5m,最小05m,最大1017m,平均厚度349m,在倾斜方向,矿层厚度也略有增厚的趋势。

图3-1 大河边重晶石矿床区域地质略图

(据李文炎等,1991)

1—寒武系;2—震旦系;3—下江群;4—背斜;5—向斜;6—压性断层;7—冲断层;8—压扭性断层;9—平推断层;10—地质界线;11—不整合地质界线;12—重晶石矿层

图3-2 天柱县大河边重晶石矿区构造纲要图

(据贵州省地调院,2012)

1—坪能向斜;2—崩龙山背斜;3—哨坝向斜;4—无名小背斜;5—冲坑向斜;6—黄莲向斜;7—卜登寨背斜;8—高架背斜

(2)矿石特征

矿物组成 矿石矿物主要为浅灰—灰色重晶石,伴有白云石、方解石、炭质有机质,少量自生斜长石、粘土矿物、黄铁矿等,其含量随矿石类型而异。

矿石结构 重晶石矿石多为他形-半自形晶,主要结构有粉晶-细晶结构、不等粒变晶结构、花岗变晶结构,次要结构有向心放射状不等粒变晶结构、交代溶蚀结构、条柱状结构等。

矿石构造 块状、花斑状、溶孔状、条纹状和结核状等,多见块状、花斑状、条纹状三种构造。

矿石类型 依据矿石的结构、构造可将矿石分成块状矿石和条带状矿石、花斑状矿石、溶孔状矿石、结核状矿石等矿石类型,每种自然类型矿石的矿物共生组合和含量不一样。

矿石化学成分 有用组分含量:BaSO4含量为3206%~9806%,平均8556%,有用组分含量从北往南有逐渐增高之趋势,据重晶石层光谱全分析样品成果资料显示(表3-1),本区重晶石伴生元素中Sr,B,Y,Yb含量偏高,而作为填料用重晶石的有害杂质Mn,Cu,Pb含量很低;有害组分含量:SiO2,Al2O3,Fe2O3,深部含量分别为101%,038%,035%,地表含量分别为149%,089%,076%,深部比地表低;而CaO,MgO地表含量分别为005%,009%,深部含量分别为088%,047%,地表比深部低。矿石中所含各项杂质指标较低,均符合规范要求,矿石质量优良。

表3-1 大河边矿区矿层光谱全分析结果表 单位:ppm

注:ppm为parts per million的缩写,1ppm=1×10-6。

3矿床地球化学特征

稀土元素特征:重晶石岩类中稀土元素的总量低,∑REE含量范围在(536~149)×10-6之间,含Y为(255~306)×10-6,轻稀土元素略有富集,用北美页岩的稀土元素值(Haskin et al,1984)标准化后,具有明显的负Ce异常(图3-3),与东太平洋隆起的现代热水沉积物的模式一致(Michard,1983),表明本区重晶石岩类具有热水沉积特征。从图3-5看,条带状灰黑色磷灰石重晶石岩(Ba-2)具有中稀土元素富集的特点。条带状灰黑色磷灰石重晶石岩(矿层下部,Ba2)稀土元素的总量高,∑REE可达551×10-6,Y可达353×10-5,∑REE及Y含量明显高于不含磷灰石的重晶石岩,主要是由于条带状灰黑色磷灰石重晶石岩含有较多磷灰石及磷钇矿(P2O5达933%),因REE可取代磷灰石及磷钇矿可能为稀土元素和Y的载体矿物,因而引起∑REE及Y含量明显增高,这与在区域上U和REE主要富集于磷块岩和富含磷质的Ni-V-Mo矿层的规律一致(张爱云等,1987)。

三、矿床成因与成矿模式

1成矿物质来源

成矿物质来源对成矿起着特别重要的控制作用,它决定着矿床类型、矿石质量和矿床规模。对于贡溪重晶石矿床,据地质特征、地球化学特征可知是典型的沉积矿床,成矿物质主要是由火山-热水溶液提供。

(1)陆源

Ba在海水中的平均含量仅20×10-9,但Ba极易被粘土矿物和硅胶吸附并被搬运,故在粘土和页岩中Ba含量可达800×10-6,富有机质的黑色页岩比一般页岩更富含Ba。含矿系内的黑色页岩和硅质岩提供了Ba的部分来源,但这只能是极少的部分,因为含矿系黑色页岩总厚度不超过06m,它所携带的Ba十分有限。

(2)海底火山喷发源

在矿层底部发现一层硅质凝灰岩,其Ba含量平均达17267×10-6,为一般页岩(8130×10-6)的216倍,这表明重晶石成矿前该区有海底火山活动,火山喷发亦带来了部分Ba,但这也不是主要来源,因为硅质火山岩最大厚度不到1m,而重晶石矿层最大厚度达70m,它不可能提供沉积如此之多的Ba。

图3-3 大河边-贡溪超大型重晶石矿床岩石中稀土元素标准化曲线图

(据方维萱等修改,2002)

(3)海底热卤水源

海底热卤水源是矿区Ba元素的最主要来源。矿区基底为巨厚的震旦系冰碛含砾砂板岩和江口组长石石英砂岩及板溪群板岩,它们都具Ba的高丰度值,平均含量达8848×10-6,高出地壳丰度值(1500×10-6)的1770 倍(胡清洁,1997)。由下渗海水、地表水、地下水混合形成的原生水、间隙水被加温后,淋滤溶取上述岩层中的Ba,形成富含Ba的热卤水,再沿同生断裂上升,在海盆内与海水混合形成Ba2SO4,沉积成矿。Ba在热卤水中的存在形式可能为BaCl2的配合物,因BaCl2具有较高的溶解度,易被搬运。由均一法测温数据得知,重晶石形成时热卤水的最高温度在2130°左右。

2成矿物理化学条件

该矿床成矿温度为100~200℃,成矿压力为数帕至20×105Pa,成矿的Eh值为357mV,pH值为65,为弱酸性-弱碱性过渡的氧化环境中生成。

3矿床沉积成矿作用

1)在新元古代早期,Rodinia超大陆发生裂解,地壳和岩石圈在引张力作用下发生裂陷作用,使深部含钡热水流体被动上涌。

2)在晚震旦世—早寒武世时,裂陷盆地已演化为深水盆地,随着裂陷作用的继续进行,深部含P,Ba,H2S等组分的硅酸盐热水流体沿同沉积深断裂运移喷溢于深水裂陷盆地中。

3)当硅酸盐气液热流体与海水相遇时,随物质浓度变化,依照沉积分异作用规律(除火山碎屑岩、砂质岩沉积外),最先在酸性环境中沉积了硅质岩,依次含磷硅质岩或夹磷结核层、磷块岩等相继沉积。在硅胶凝聚成硅质岩之际释放Ba2+于海水中。当溶液由酸性演化至弱碱性的氧化环境时,硅质岩不再沉积,此时Ba2+与海水中的 相遇结合沉淀为重晶石矿层。由于裂陷作用的强烈程度、多期性、间歇性,含矿气液流体的喷溢也呈现出时间长短不一、多期性和间歇性。从而形成厚度不等、矿石质量不一的多层重晶石矿。

4成矿模式

该区重晶石找矿主要有如下标志。

1)地层标志:由于该区重晶石赋存于震旦系—寒武系过渡层位老堡组中,有震旦系出露地段,就有找到重晶石层的可能,因此,地层标志为该区重晶石找矿的间接找矿标志。

2)岩性组合:由于该区重晶石岩性组合为硅质岩-重晶石-炭质页岩(自下而上)的岩性组合,岩性组合为其直接找矿标志。

3)矿层露头:矿层露头为该区重晶石找寻的直接找矿标志。

4)开采老硐:开采老硐的存在为该区直接找矿标志。

5)V,P标志:在重晶石矿层顶界向上014~016m一段黑色炭质页岩内,富含V,Ag,Mo,Ni等多金属。此段黑色页岩中普遍含有稀疏的球形磷结核,外貌特殊,易于辨认。

6)化探:在重晶石层露头出露地段,Ba异常值高。

7)重砂:在重晶石层露头出露地段,Ba异常值高。

8)地貌:由于重晶石较坚硬,不易风化,在地貌上常形成正地形或陡坎,因此,陡崖为其直接找矿标志。

综上所述,可建立大河边重晶石典型矿床成矿模式图(图3-4)。

图3-4 大河边重晶石典型矿床成矿模式图

(据冯学仕等,2004,有修改)

1—大陆地壳;2—地幔;3—陆缘斜坡相碳酸盐沉积;4—裂陷盆地相炭、硅质沉积;5—远岸泥质沉积;6—裂陷盆地核部;7—含钡热水流体;8—拉伸方向;9—同沉积断层;10—重晶石矿体

重晶石的矿藏信息

根据用途不同,所谓的好坏也有不同。

比如,钻井用的重晶石,主要看矿石的比重,比重越大越好,因为油田用重晶石来做压井填充物。

做颜料用的,主要看矿石的白度,白度越高越好。

化工用,主要看矿石的硫酸钡含量。因为重晶石是制作硫酸钡的主要矿石。

至于矿井的好坏,没有什么具体的,重晶石矿根据成型的不同分为很多种,热液型,沉积型,等等。经常见到伴生矿,当然,伴生的矿物越少越好咯。

重晶石的地质勘查

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

矿产勘查工作 重晶石矿的地质勘查工作与其他矿产一样划分为普查、详查、勘探三个阶段。

普查阶段:目的和任务是对已发现的矿点和地质、物化探等异常进行普查工作,查明是否有进一步工作的价值,提交普查报告,一般探求D+E级储量,为是否进行详查阶段工作提供依据。

详查阶段:目的和任务是对经过普查阶段工作证实具有进一步工作价值的矿床,做出是否具有工业价值的评价,提交详查报告,一般探求C+D级储量,其中C级储量,一般非金属矿20%~50%,为是否进行勘探阶段工作提供依据,并可提供矿山总体规划和作矿山项目建议书使用。

勘探阶段:目的和任务是对经过详查阶段工作证实具有工业价值,并拟近期开采利用的矿床进行勘探,按全国矿产储量委员会制定的有关规范探求各级储量,提交勘探报告,作为矿山建设可行性研究和设计的依据。一般要求是:

1) 详细探明勘查区内的地质、构造情况

2) 对矿体(层)的形状、产状和空间位置,矿石的品位、结构构造和工业类型、品级的种类及其比例等的控制和研究程度,达到探求相应储量级别和矿山建设设计的要求

3) 对矿产加工选冶性能进行研究,做出是否具有可供工业建设设计的评价

4) 详细探明水文地质、工程地质和其他开采技术条件

5) 对矿床进行详细的技术经济评价。

勘探类型 据国家技术监督局1992年发布的重晶石、毒重石地质勘探规范,重晶石矿床勘探类型划分为四类:

第Ⅰ类型:矿体规模大、形态简单,构造简单。如陕西安康石梯重晶石矿床。

第Ⅱ类型:矿体规模大到中型,形态复杂程度中等,构造、岩脉发育程度简单—中等,如广西象州潘村重晶石矿床。

第Ⅲ类型:矿体规模以中型为主,矿体形态复杂,构造、岩脉发育程度复杂。如福建永安李坊重晶石矿床Ⅲ矿段、湖北随州柳林六合湾矿段。

第Ⅳ类型:规模为小型,形态复杂,构造复杂。如海南儋县冰岭残坡积重晶石矿床。

勘探手段 重晶石矿床的勘探大多采用探槽、浅井、竖井等工程,配合岩心钻探。当地形适宜时,采用平硐进行勘探。对残坡积重晶石砂矿可采用浅井进行勘探。

勘探工程的布置要根据矿体产状等因素决定。重晶石矿体一般为层状和脉状,可按勘探线形式布置,以便取得矿床剖面资料,在水平与纵深方向圈定矿体。

进行岩心钻探时,岩矿心采取率不应低于70%。对于较深钻孔应每隔100m进行系统测斜。

在坑道中,重晶石矿石取样一般用刻槽法,对于致密块状矿石,样槽断面可为10cm×3cm或5cm×10cm。采样长度,层状矿为05~2m,脉状矿为025~1m。对疏松矿石可用剥层法取样,规格为50~100cm×20~50cm。钻孔岩心取样一般用劈心法。沿脉坑道中的样品间距一般为10~20m。样品布置应使样品长度与矿体厚度方向一致。各种矿石类型都应单独取样。

矿石化学分析的基本项目为BaO、SO3和CO2,其他组分如Fe2O3、Al2O3、SiO2和可溶性盐类可通过组合样品分析确定。研究综合矿石时,还须确定PbO、ZnO、MnO、Au、Ag和F等成分的含量。在矿石含有硫化物的情况下,组合样品应进行光谱全分析和化学分析,以查明矿石中的伴生元素。

技术加工取样一般采用全巷法或剥层法。通过技术加工试验应查明选矿产品的质量和回收率,同时也取得合理选矿流程的设计资料。

矿石体重要按不同类型加以确定。对疏松的矿石还应确定湿度。作为涂料填料用的重晶石应用分光法测定重晶石的颜色。

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