沿河豐水嶺螢石重晶石礦床地質特征及成因探討

張華松，楊 曼，葛 辰，殷科華，楊祖慶

（貴州省地質礦產勘查開發局一○六地質大隊，貴州遵義553009）

沿河豐水嶺螢石重晶石礦床地質特征及成因探討

張華松*，楊 曼，葛 辰，殷科華，楊祖慶

（貴州省地質礦產勘查開發局一○六地質大隊，貴州遵義553009）

豐水嶺螢石重晶石礦床位于貴州省沿河縣境內。礦床產于下奧陶統紅花園組生物碎屑灰巖的張扭性斷裂破碎帶中，礦體形態呈楔狀陡傾角脈狀。礦脈（體）呈單脈產出，礦石礦物組合簡單，以螢石為主，其次有重晶石，再其次為石英等。經研究認為，礦脈（體）的賦存富集嚴格受地層巖性、巖相條件、背斜斷裂構造及圍巖蝕變因素的綜合控制；成礦物質氟、鈣、鋇、硫來源于地層；茲因地下低溫熱鹵水的活動，從而形成了成礦時代歸屬燕山期的螢石重晶石層控型礦床。

螢石重晶石；礦床地質特征；控礦條件；成因探討；沿河豐水嶺；貴州

已載入《中國礦床發現史·貴州卷》［1］內的豐水嶺螢石重晶石礦床，位于貴州省東北部沿河縣城南西方，相距15km處。1975年3月～1976年5月，經貴州省地質局106地質大隊進行地質勘探，1977年6月由該隊楊祖慶、郭文良、楊國亞等編寫了《貴州沿河豐水嶺螢石重晶石礦床地質勘探報告》。筆者在前人工作的基礎上，結合新近在該礦床區域內外的地質考察，同時應用現代礦床學的成礦理論，對其控礦因素、成礦物質來源以及礦床成因等進行了綜合研究，并撰寫成文，以饗讀者。

1 區域地質

區域內出露地層由老至新依次為寒武系（∈）、奧陶系（O）、志留系（S）、二疊系（P）、三疊系（T）和第四系（Q）。其中，缺失泥盆系（D）及石炭系（C）。與螢石重晶石礦有關的奧陶系（O）地層發育齊全，化石豐富，分布廣泛，劃屬揚子地層區［2］，主要由淺海臺地相碳酸鹽巖及碎屑巖所組成。星羅棋布于沿河、德江、務川、正安四縣境內的共計35個螢石重晶石礦床（圖1），均產于下奧陶統紅花園組（O1h）同一層位的碳酸鹽巖石中，就地層巖性控礦而言，具有明顯的層控特征。

圖1 區域螢石重晶石礦床分布及構造綱要圖

縱觀全區，由NNE向一系列背、向斜褶皺帶構成了區域地質構造的骨架（圖1）。其中，自東而西，又依次由夾石背斜、土地坳背斜、金雞嶺背斜、筲箕灘背斜、郁山背斜及正安背斜構成了區域控礦的主體構造。各背斜褶皺形態，均以平緩寬闊為其特點。各礦床分布于上述背斜近軸部的兩翼，并受其制約。各礦床中螢石重晶石礦脈（體）的產出嚴格受一組與背斜軸向近于垂直或斜交的NW向張性或張扭性斷裂破碎帶的控制。賦礦斷裂走向NW300°～330°，斷面傾向NE或SW，傾角陡立，一般為60°～80°，甚至直立。賦礦斷裂均以上寬下窄、呈楔狀產出為其特征。礦脈（體）與圍巖分界清楚，與賦礦斷裂的產狀一致。礦脈分為單脈式及復脈式2種，但以前者為主。礦床規模以中、小型為主，少數為大型。研究表明，區域螢石重晶石礦的賦存富集嚴格受地層巖性、巖相古地理、背斜斷裂構造及近礦圍巖蝕變等因素的綜合控制。

2 礦床地質特征

2.1 地層簡述

礦區（床）內出露地層由老至新為下奧陶統桐梓組（O1t）白云質灰巖、紅花園組（O1h）生物碎屑灰巖、湄潭組（O1m）頁巖夾生物碎屑灰巖和第四系（Q）粘土夾轉石。其中，下奧陶統紅花園組（O1h）生物碎屑灰巖是本礦區的主要含礦圍巖，巖性以灰色、中厚—厚層狀微—中晶、含生物碎屑為其特征，地層厚度一般67～74m。

2.2 構造概況及礦脈（體）描述

礦床位于NNE向夾石背斜NW翼，為一傾向NW，傾角平緩（7°～25°）之單斜構造。含礦圍巖為下奧陶統湄潭組底部及紅花園組石灰巖（主要產于紅花園組中、上部生物碎屑灰巖中）。螢石重晶石楔狀礦脈（體）的產出及分布主要受NW向（310°～320°）陡傾角F1斷裂控制（圖2），該斷裂屬張扭性正斷層，傾角85～90°。主要礦體產狀與斷裂產狀一致。斷裂長900m余，傾向變化較大，1～7勘探線之南，傾向NE，7～11勘探線之北，傾向SW。礦脈（體）產狀亦隨之變化。從圖2中不難看出，F4斷裂被F1斷裂錯移80m，說明F4斷裂形成時期早于F1斷裂。在F1和F4兩條斷裂之間，礦脈（體）在短距離內時有膨脹收縮、分支復合的現象。F4斷裂傾向SW，傾角70°左右，經鉆探工程證實，延至深部變陡為88°～89°，并與F1斷裂靠近，兩者構成的楔形地段，控制了礦脈（體）的產出（圖3）。礦脈（體）總的趨勢是由SE向NW側伏，側伏角15°左右，因此在5勘探線之南，礦脈（體）出露于地表，5線以北，礦脈側伏于湄潭組底部頁巖之下，成為隱伏的盲礦體。經鉆探證實，礦脈（體）向深部延伸到紅花園組底部則變窄尖滅。

圖2 沿河豐水嶺螢石重晶石礦床地質略圖

礦脈（體）呈單脈產出，長700m余，螢石重晶石礦體相伴產出，呈帶狀富集。根據CaF2含量不同將螢石礦體分為貧、富2種：富礦（CaF2≥60%）［3］富集在礦脈兩側；貧礦（CaF230%～60%）產于礦脈中部，并與重晶石共生（圖3）。螢石富礦，大都分布在礦脈SW側，變化小、規模大，呈較穩定的脈狀展布，長138～257m，厚0.73～2.8m，延深 10～58m，平均含 CaF267.82%～72.21%；而NE側之富礦體多呈透鏡狀產出，變化大，一般長50～90m，厚1～3.95m，延深9～37m，平均含CaF271.3%～80.78%。螢石貧礦體常產于礦脈中部，與重晶石礦體伴生，呈脈狀或透鏡體，兩者互為消長，相間參差排列。整個螢石礦體厚0.73～8.08m，平均厚1.77m，延深10～83m，向深部下延至紅花園組下部逐漸尖滅。CaF2含量27.32%～80.78%，平均50.44%。重晶石礦體，分布在2～11勘探線之間，呈脈狀與螢石礦體伴生，并多位于礦脈中部。在2～4勘探線一帶，礦體已曝露于地表，4勘探線之NW，礦體隱伏地下，走向和傾向變化與螢石礦體一致。礦體全長487m，厚1.01～8.5m，平均厚4.3m，延深30～100m。含BaSO426.39%～71.89%，平均55.47%。

2.3 礦石特征

2.3.1 礦石礦物成分

礦石礦物組合簡單，以螢石、重晶石為主，脈石礦物主要為石英，其次有少量方解石、方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦等。螢石以乳白、白、灰白、淡黃色之半透明者為主，紫色極少；多呈致密塊狀，局部為結晶顆粒，常被重晶石、石英溶蝕交代；性脆，具玻璃光澤，比重3.2。重晶石為白色、灰色之板狀晶體，具玻璃光澤，不透明，比重4.2。石英呈灰、灰白色細脈及顆粒狀，溶蝕和交代螢石或充填于螢石裂隙中，分布不均勻。方解石、方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦等含量極少，呈團塊狀、細脈狀或星點狀產出。

根據肉眼及鏡下觀察，礦物生成順序可分為2期。早期：石英→螢石→重晶石；晚期：石英→螢石→重晶石→方解石→方鉛礦→黃鐵礦。

2.3.2 礦石結構構造

圖3 沿河豐水嶺螢石重晶石礦床5勘探線剖面圖

礦石具自形—半自形晶粒狀、花崗變晶、充填交代、斑狀等結構及塊狀、網脈狀、條帶狀、皺紋狀、角礫狀、板狀等構造。

2.3.3 礦石類型

根據礦物種類和含量不同，可分為以下5種礦石類型：

（1）塊狀螢石礦石：占礦石總量的10%左右，構成螢石富礦體，CaF2含量為90%左右。

（2）含石英重晶石、螢石礦石：占礦石總量的20%左右，礦石中螢石占60%～70%，石英占10%，重晶石占20%。CaF2含量60%～80%。

（3）螢石、重晶石混合礦石：占礦石總量的30%左右，礦石中螢石和重晶石含量大致相等，有少量石英，偶見碳酸鹽類礦物，CaF2含量30%～50%。

（4）含石英螢石、重晶石礦石：占礦石總量20%左右，礦石中重晶石占60%～70%，螢石占20%左右，石英占10%以下，含CaF220%～30%。

（5）塊狀重晶石礦石：占礦石總量20%左右。礦石中主要為重晶石，含少量螢石、石英，組成重晶石礦體，含BaSO4多在90%以下，CaF2＜10%。

2.3.4 礦石有害組分及微量元素

礦石中有害組分：SiO20.06%～42.23%，S0.05%～1.39%（個別達2.22%），P0.001%～0.009%。

據134件光譜分析，礦石中普遍含微量元素Pb0.001%～0.3%，Cu0.001%～0.03%，Zr0.05%～0.3%，Cr0.01%～0.03%，Ga0.001%～0.003%，Sr0.05%～3%，Ti0.001%～0.005%，Mn0.002%～0.01%，個別樣品中含Co0.001%。

2.3.5 礦石可選性

礦石可選性良好，螢石礦石中，精礦含CaF296.64%，重晶石礦石中，含BaSO492.85%；螢石重晶石混合礦石，經重力選與浮游選聯合流程選礦試驗，如含CaF2為36%的螢石與重晶石呈鑲嵌結構，或為細脈互相穿插的礦石經選礦后，可得到含CaF292.47%的螢石精礦，回收率為77.22%。

3 控礦條件

3.1 地層控礦條件

本區的螢石重晶石礦床，與相鄰的沿河黑獺、曾岔窩、魚溪和申基坡等螢石礦床、螢石重晶石礦床，均產于下奧陶統紅花園組的同一個層位，具有明顯的層控特征，受一定巖石組合的制約。含礦圍巖——紅花園組生物碎屑灰巖，呈厚層狀，質地硬脆，在構造應力的作用下易于破碎形成楔狀裂隙的賦礦空間；含礦圍巖的蓋層——下奧陶統湄潭組頁巖，質地密致，具不透水性和可塑性，在構造應力作用下，常產生小撓曲變形，因此在成礦過程中起到屏蔽層的遮擋控制作用，使含礦溶液不至分散，有利于富集成礦。

3.2 巖相控礦條件

在地層控礦的背景下，巖相條件也是一個重要的控礦因素之一。在區域內，據與本礦床相毗鄰的務川汞礦帶的鉆孔地質資料記載，見有早寒武世晚期和中寒武世高臺期沉積的硬石膏和石膏，多者達十余層，同時地表常見膏溶角礫巖和石膏假晶。這些沉積相標志，充分說明區域巖相古地理屬碳酸鹽臺地蒸發相［4］，這與地下熱鹵水的形成有著密切的成生聯系。進而表明本區礦床的形成，是與含礦的地下熱鹵水的活動息息相關。

3.3 構造控礦條件

在燕山運動初期，巖層發生強烈褶皺，形成了一系列NNE向背向斜等新華夏式構造骨架。燕山運動中期至晚期，在區域構造應力持續的擠壓下，致使NNE向的褶皺軸面往NE方向作塑性偏轉［5］，從而形成了NE向褶皺的華夏式構造體系。區域一、二級斷裂，與礦區內的三、四級斷裂以及碳酸鹽巖石中的破碎帶、裂隙、節理相互連通，構成了熱水溶液滲流的良好通道。

本區螢石重晶石礦脈（體）產于張性、張扭性陡傾斜斷裂內，其產出形態、厚度大小、質量變化和儲量規模嚴格受賦礦斷裂構造的控制。因而礦脈（體）的產狀要素—傾向和傾角，與賦礦斷裂完全一致。根據宏觀特征和鏡下鑒定結果，螢石重晶石礦脈（體）的成礦方式是以充填為主，交代為次。

綜上所述，灰巖中的陡傾角斷裂破碎帶，加之灰巖與頁巖的有序組合，三者在成礦過程中，各自起到賦礦、控礦和蓋礦的不同作用。

3.4 圍巖蝕變與成礦的關系

本區的螢石重晶石礦床圍巖蝕變微弱，但分布普遍，主要有硅化，其次為方解石化、黃鐵礦化和重結晶現象等，均分布在礦脈（體）的兩側，蝕變范圍在20m以內。其中，硅化蝕變局限在礦脈（體）旁邊寬0.2～3.0m的范圍內。根據野外觀察和室內鏡下鑒定，硅化特征表現在次生石英的形成和其它礦物被次生石英取代兩個方面。硅化近礦圍巖蝕變與成礦關系密切，可列為找礦標志之一。

4 礦床成因探討

4.1 成礦物質來源

4.1.1 氟和鈣質的來源

本區下奧陶統紅花園組生物碎屑灰巖中的氟含量較高，其含量0.05%～0.37%，比碳酸鹽巖氟的背景值330×10-6（圖爾基安，1961）高1.5～11.2倍，說明本區的成礦元素—氟來源于紅花園組地層中，即該組為含氟的礦源層。至于鈣質的來源，主要來源于含礦圍巖——紅花園組灰巖中的鈣。氟與鈣的礦源層，是形成本區螢石礦床的物質基礎。

4.1.2 鋇質和硫的來源

筆者認為，成礦物質鋇與硫均來源于地層，其依據是：（1）本區含礦圍巖——紅花園組生物碎屑灰巖中，不僅氟含量高，而且鋇的含量也高。據貴州省地礦局106隊采樣測試，生物碎屑灰巖中含鋇為0.114%～0.220%，比頁巖類鋇的克拉克值580×10-6（圖爾基安，1961）高出2～3.8倍，不難看出，鋇與氟都來自同一礦源層；（2）縱觀黔東北區域，在寒武系下統清虛洞組、中統高臺組等地層中，普遍有石膏產出，為本區重晶石礦床的形成提供了硫的來源。

4.2 礦床成因探討

筆者認為，本區螢石重晶石礦床的形成，主要與地下低溫熱鹵水的活動密切相關。普通的地下水沿著巖石節理裂縫、孔隙向下滲透，一旦流經含石膏的巖層之后，從而改變了地下水的成分，使之變成地下熱鹵水。爾后，在遷徙、運移、潛流的過程中，不斷萃取礦源層中的氟、鋇、硫等成礦元素，從此演變為含礦的地下低溫熱鹵水。侏羅紀末期發生燕山運動，使巖層產生一系列NNE向新華夏式、NE向華夏式的背向斜褶皺構造和不同序次的斷裂構造。此時，當含礦溶液沿張性、張扭性斷裂往上運移到紅花園組時，因其上有湄潭組頁巖不透水層的屏蔽遮擋，致使含礦溶液停積滯留，不致分散，并與圍巖——生物碎屑灰巖中的鈣離子發生化學反應，使原來含氟等的酸性礦液變成中性含礦溶液，促使氟與鈣的緊密結合生成螢石礦物；稍后，含鋇、硫等的礦液相繼與圍巖中的碳酸鈣發生一系列的置換反應生成硫酸鹽—重晶石礦物，從而形成了充填交代型楔形脈狀［6］螢石重晶石層控礦床，其成礦時代歸屬燕山期［7］。

[1]《中國礦床發現史·貴州卷》編委會.中國礦床發現史·貴州卷[M].北京:地質出版社,1996.

[2]貴州省地質礦產局.貴州省區域地質志[M].北京:地質出版社,1987.

[3]全國礦產儲量委員會辦公室.礦產工業要求參考手冊[M].北京:地質出版社,1987.

[4]嚴均平,劉平.貴州汞礦地質特征及成因·貴州汞礦地質[M].北京:地質出版社,1989.

[5]楊科伍,戴祥芬,滕躍余,等.貴州木油廠層狀汞礦富集規律與成礦機制的初步研究·貴州汞礦地質[M].北京:地質出版社, 1989.

[6]何明華,潘文,安正澤.貴州沿河至德江一帶螢石礦床成礦規律探討[J].貴州地質,2004,21（4）:277-281.

[7]殷科華,呂天權,翁申富.德江縣大元螢石礦床地質特征及控礦因素[J].貴州地質,2008,25（3）:196-200.

P619.21

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1004-5716(2015)11-0153-04

2015-07-17

2015-07-17

張華松（1972-），男（漢族），貴州遵義人，工程師，現從事地質礦產勘查工作。