汶上縣白家店重晶石礦地質特征及成礦地質條件分析

安仰生

(山東省魯南地質工程勘察院，山東省地質礦產勘查開發局第二地質大隊，山東 兗州 272100)

0 引言

重晶石是一種重要的含鋇硫酸鹽礦物，具有比重大和化學性能穩定的特點[1]。據艾憲森等[2]、陳紹忠等[3]、孔慶友等[4]研究表明，山東省重晶石礦產資源豐富，主要分布于魯東地區，魯西地區少見。白家店、毛村地區位于汶上縣城東北15km處，行政區劃隸屬汶上縣軍屯鄉、白石鎮、楊店鎮。該區地質工作較早，自20世紀50年代以來，先后開展過不同比例尺的地質調查工作，但主要是基礎地質工作，20世紀70年代山東省地質二隊于毛村開展礦產勘查工作，由于受歷史階段所限，僅對發現的鉛礦進行了評價。進入21世紀以來，隨著國家對礦產資源需求的不斷加大，勘查投入力度不斷加大。通過研究分析該區以往地質勘查資料，認為該區重晶石礦成礦潛力較大，經礦床勘查實現了找礦新突破。區內圈定2個礦帶4個礦體，呈脈狀或透鏡狀賦存于彩山、毛村斷層破碎帶內，礦石類型為重晶石、鉛-重晶石、螢石-鉛-重晶石型等[5-8]。本文在已有研究成果的基礎上，結合野外調查和室內綜合研究，分析了白家店地區區域地質背景、礦體地質特征、礦石質量、礦石類型、圍巖蝕變、成礦地質條件,總結了找礦標志,預測了找礦靶區,為類似地區的重晶石找礦工作提供了借鑒經驗，對白家店重晶石礦深部及外圍的進一步勘查具有重要的指導意義。

1 區域地質背景

白家店地區大地構造位置處于華北板塊(Ⅰ)、魯西隆起區(Ⅱ)、魯中隆起(Ⅲ)西部的東平-肥城斷隆(Ⅳ)之東平凸起(Ⅴ)的南部[9]。區域內第四系覆蓋較廣，區內出露的地層主要為太古代泰山巖群雁嶺關組基底變質巖系和古生代寒武紀沉積蓋層。區內斷裂構造發育，NW向斷裂廣泛分布,控制了區域地層的展布及中生代巖漿的侵位。中生代巖漿侵入活動頻繁，為成礦元素的活化、遷移、富集創造了條件。中生代巖漿巖與重晶石成礦關系密切，重晶石礦體賦存于NW和NE向斷裂內并嚴格受其控制，發育的構造斷裂具備良好的導礦、儲礦空間。

1.1 地層

研究區地層屬華北地層大區魯西地層分區濟南-滕州地層小區[10]。出露的地層由老至新主要有新太古代泰山巖群雁翎關組，古生代寒武紀長清群朱砂洞組、饅頭組，寒武紀九龍群張夏組、崮山組及新生代第四系(圖1)。新太古代泰山巖群雁翎關組分布于區內西南部，呈殘余包體或斷片狀分布于新太古代花崗質侵入體內，為一套區域變質巖系，主體巖性為斜長角閃巖、綠泥透閃片巖、角閃變粒巖等。片理走向330°～340°，傾向NE，局部SW，傾角65°～85°。出露厚度149.66m，最厚可達900m以上。與上覆寒武紀地層呈角度不整合接觸。

1—第四系；2—寒武紀崮山組；3—寒武紀張夏組；4—寒武紀饅頭組；5—寒武紀朱砂洞組；6—雁翎關組；7—中粒二長花崗巖；8—二長花崗斑巖；9—片麻狀中粒黑云奧長花崗巖；10—變輝長巖；11—銅礦(化)點；12—鉛礦(化)點；13—金礦(化)點；14—實測地質界線；15—推測地質界線；16—角度不整合地質界線；17—實測及推測性質不明斷層；18—推測正斷層；19—實測正斷層；20—地層產狀；21—片麻理產狀；22—古采金遺址；23—研究區范圍

1.2 構造

區域斷裂構造發育，主要分為NNW向、NW向、NE向及近SN向4組。其中NNW向斷裂最發育，為區內主干斷裂，走向325°～345°，傾向SW，傾角70°～86°，延伸長6.2～11.5km，破碎帶寬1～10m，自北西向南東有逐漸變寬的趨勢。斷裂帶內斷層泥、角礫巖、碎裂巖發育，具重晶石化、絹云母化、螢石化、方鉛礦化、碳酸鹽化等蝕變。Ⅱ-Pb+Ba①，Ⅱ-Pb+Ba②礦體賦存于NW向路莊-白石斷裂帶內，受斷層嚴格控制。NE向斷裂除興化寺斷裂規模較大外，其他規模較小，Ⅰ-Ba①，Ⅰ-Pb+Ba①礦體受NE向彩山斷層控制。近SN向斷裂規模較小，分布在王卞以北。NW向斷裂主要發育軍屯至泗皋一帶，大部分被第四系覆蓋。區域上NNW向、NE向構造為區域成礦控礦構造,其派生出的次級構造為成礦熱液運移及成礦元素的進一步活化、遷移、富集提供了空間。

1.3 巖漿巖

區域巖漿巖較發育，主要發育新太古代萬山莊序列南官莊單元中細粒變輝長巖、嶧山序列彩山單元片麻狀中粒含黑云奧長花崗巖和中生代蒼山序列于山單元中細粒二長花崗斑巖、臥福山序列水牛山單元中粒二長花崗巖。與重晶石礦成礦關系密切的主要為中生代蒼山序列于山單元中細粒二長花崗斑巖，為燕山晚期巖漿活動的產物，呈脈狀充填于斷裂構造中，巖漿的多期次性活動為成礦物質的運移提供了熱動力[11]。

1.4 區域地球化學背景

區內各巖層地球化學元素特征顯示，糜棱巖化奧長花崗巖、二長花崗斑巖中Ba，Pb元素含量均高于同類巖石中該化學元素的平均含量，高于克拉克值。糜棱巖化奧長花崗巖中Ba含量高于克拉克值近3倍，說明重晶石成礦與奧長花崗巖密切相關，為初始礦源層(表1)[12]。

表1 元素各巖層地球化學分布特征統計

二長花崗斑巖中Ba元素含量1056×10-6，Pb元素含量18×10-6，均較高，證明中生代巖漿在侵位過程中伴隨含礦熱液的活動。

2 礦體地質特征

2.1 礦化蝕變帶特征

區內礦化蝕變帶可分為彩山和毛村2條礦(化)帶，編號為彩山礦(化)帶(Ⅰ)、毛村礦(化)帶(Ⅱ)。

Ⅰ號礦(化)帶：賦存于NE向彩山斷裂破碎帶中，分布于彩山至白家店一帶，出露長1.5km，寬15～20m，延深大于220m，走向60°，傾向NW，傾角82°～90°，深部變陡，甚至于倒轉。含礦巖石主要為碎裂狀蝕變奧長花崗巖、角礫巖，頂底板巖性為片麻狀中粒黑云奧長花崗巖，巖石裂隙較發育，見不均勻黃色硫磺和硅質石英細脈分布，與圍巖界線清晰。礦帶SW端角礫巖發育，礦帶中心多具重晶石化、螢石化等蝕變，邊部見有方鉛礦化等蝕變。北東端重晶石化發育，具螢石化等蝕變，局部具方鉛礦化。

Ⅱ號礦(化)帶：賦存于NW向路莊-白石斷裂破碎帶北西部的毛村至白家店一帶毛村斷層內，大部分被第四系覆蓋，長588m，寬5～10m，延深大于202m，走向320°，傾向SW，傾角85°～89°。含礦巖石主要為碎裂狀蝕變花崗斑巖、角礫巖，頂底板巖性為片麻狀中粒黑云奧長花崗巖、花崗斑巖，與圍巖界線清晰。礦帶自北西向南東有逐漸變寬的趨勢。帶內斷層泥、角礫巖、碎裂巖發育，以碎裂巖為主，礦帶蝕變中心多具重晶石化、方鉛礦化，邊部多見絹云母化、螢石化、碳酸鹽化等。

2.2 礦體特征

區內共劃分2個礦(化)帶，圈定1條重晶石礦體、3條鉛重晶石礦體、2個獨立鉛礦體(圖2)，編號為Ⅰ-Ba①，Ⅰ-Pb+Ba①，Ⅰ-Pb①，Ⅱ-Pb+Ba①，Ⅱ-Pb+Ba②，Ⅱ-Pb①(表2)。

Ⅰ-Pb+Ba①礦體：由8個鉆孔、1個豎井控制。礦體呈脈狀(圖3)，總體走向60°，傾向NW，傾角82°～90°。沿走向呈條帶狀，具分支復合、膨脹狹縮現象。賦存標高+25m～-213m。礦體長618m，厚度0.80～4.10m，平均厚度1.67m，單工程品位51.46%～71.98%，平均品位64.01%，單樣品最高品位82.15%。共生Pb礦體呈透鏡狀，由4，8兩條勘查線5個鉆孔控制，賦存標高+25m～-174m。礦體長295m，厚度0.80～4.10m，平均厚度2.29m，單工程Ba品位0.57%～1.79%，平均品位1.39%，單樣品最高品位2.55%。伴生CaF2平均品位15.62%。礦化主要有重晶石化、方鉛礦化、螢石化。頂底板巖性為片麻狀中粒黑云奧長花崗巖、斜長角閃巖，賦礦巖性為碎裂狀奧長花崗巖、角礫巖。礦石類型為重晶石型、螢石-重晶石型、螢石-鉛-重晶石型。

1—第四系；2—中細粒二長花崗斑巖；3—片麻狀中粒黑云奧長花崗巖；4—礦體及編號；5—地質界線；6—實測斷層及產狀；7—推測斷層；8—見礦鉆孔位置及編號；9—未見礦鉆孔位置及編號；10—勘查線及基線；11—勘探線位置及編號；12—探槽位置及編號；13—豎井位置及編號；14—礦化帶位置及編號

表2 白家店礦區各礦體特征

Ⅱ-Pb+Ba①礦體：由4個鉆孔、1個探槽控制。礦體呈脈狀產出。走向320°，傾向230°，傾角87°～89°。具分支膨脹狹縮現象。賦存標高為+61m～-144m。礦體工程控制長度319m，控制最大斜深202m。礦體厚度0.15～2.38m，平均厚度1.71m。單樣品最高品位52.70%。單工程平均品位30.70%～44.53%，平均品位38.20%。共生Pb單工程品位0.35%～4.49%，平均品位2.44%，單樣品最高品位4.84%。礦化主要有方鉛礦化、重晶石化、螢石化。頂板巖性為中細粒二長花崗斑巖、底板巖性為中細粒二長花崗斑巖、奧長花崗巖，賦礦巖性為碎裂狀二長花崗斑巖、角礫巖。礦石類型為鉛-重晶石型、螢石-鉛-重晶石型。

1—第四系；2—片麻狀中粒黑云奧長花崗巖；3—含礫砂質黏土；4—奧長花崗巖；5—角礫巖；6—重晶石化奧長花崗巖；7—產狀；8—斷層；9—地質界線；10—礦體及編號；11—鉆孔編號及位置

Ⅱ-Pb①：礦體與Ⅱ-Pb+Ba①為同一礦脈，平面上分布于Ⅱ-Pb+Ba①重晶石礦體的北半部，剖面上分布于Ⅱ-Pb+Ba①礦體上部。由2個鉆孔和1個探槽控制。礦體呈透鏡狀產出。總體走向320°，傾向SW，傾角約87°～89°。賦存標高為+61m～-132m。礦體工程控制長度115m，控制最大斜深190m。礦體出露地表。礦體厚度1.00～6.42m，平均厚度3.13m。單樣品最高品位1.44%。單工程品位0.36%～0.55%，平均品位0.53%，達不到工業品位。頂底板巖性為中細粒二長花崗斑巖，賦礦巖性為碎裂巖。

2.3 礦石特征

2.3.1 礦石

礦石中礦石礦物主要為重晶石及方鉛礦，脈石礦物主要為螢石、石英、方解石和極少量的黃銅礦、閃鋅礦、黃鐵礦、藍輝銅礦、磁鐵礦及鉻鐵礦等。

重晶石：含量偉30.75%～94.85%，呈白色、淺黃色,鏡下呈無色透明。他形—半自形，多呈板狀、柱狀、纖維狀，集合體形態呈板柱狀、束狀、放射狀、扇狀、殘晶狀等，為兩期生成，鏡下可見其交代、充填、殘留等現象。鏡下觀察(圖4)，粒徑大小不等，雜亂排列，粒徑一般0.3～5.0mm。粒徑最大可達5.0mm。板柱狀粒度4mm×5mm左右，是礦石中生成較早的礦物，有時板柱狀體交叉排列，構成格架，在其格架的空隙中，充填著晚期的重晶石、石英、螢石。束狀是由多個纖維、板柱狀重晶石(Ba)單體組成，其解理縫中與裂隙中常有石英充填。扇狀、放射狀是由細小的重晶石單體組成的集合體呈現的一種形態、其中常充填著螢石、石英顆粒。殘晶狀在重晶石的解理裂隙中，有玉髓、石英充填交代，使重晶石呈現殘晶狀螢石，含量在0.97%～31.69%，無色、淡綠色、紫色，鏡下無色,他形—半自形粒狀分布于重晶石晶粒間。有的單獨組成條帶與重晶石、石英條帶相間排列，形成條帶狀。或單獨組成較厚的脈體，無規律性地產于重晶石礦體的局部地段。最大粒徑在1.80mm×3.7mm,一般在0.2～0.4mm間;少量在0.1～0.2mm間,最小者在細粒石英中呈包裹體,粒徑在0.02mm左右。常見細粒石英沿螢石條帶邊緣或螢石解理、裂紋中充填交代，使螢石邊緣呈不規則狀、港灣狀或殘晶狀。

石英：含量在15%～25%左右，他形粒狀,填隙分布，不均勻分布，分布于重晶石晶粒間。

方解石：無色，半自形粒狀，晶體粗大，常與重晶石、螢石、石英交生，有時呈脈狀充填在礦石裂隙中。

方鉛礦：含量一般小于2%，鉛灰色，他形粒狀為主(圖4)，粒徑最大約0.80mm，集合體呈團塊狀、不規則脈狀等，填隙分布于其他礦物間隙中，局部可見，分布極不均勻。

a—重晶石(Brt)、螢石(Fl)等礦物；b—巖石中的金屬礦物方鉛礦(Gn)

黃銅礦：他形粒狀，粒徑最大約0.02mm，局部見到。銅黃色，具極弱非均性，含量甚微。

閃鋅礦：淡黃色，他形粒狀為主，粒徑最大約0.20mm，不等粒。呈聚集狀填隙分布于巖石裂隙中，常與方鉛礦伴生，含量甚少。

磁鐵礦、鉻鐵礦、藍輝銅礦、黃鐵礦呈他形—半自形粒狀，填隙分布于礦石晶隙中，均質性，含量甚微。

2.3.2 礦石的化學成分

礦石中BaSO4含量30.75%～94.85%，平均含量56.97%；Pb含量0.31%～4.84%，平均1.51%。BaSO4，Pb含量沿走向及傾向變化均較大，品位變化總體上是沿走向呈扁豆狀，沿傾向自地表向深部呈降低減弱趨勢。SiO2，CaF2，CaO含量與BaSO4,Pb含量呈相互正消長關系。CaF2平均含量13.23%，局部含量較高，可綜合利用(表3)。礦石中有害組分Fe2O3含量低。礦石中Zn，Cu，Mn含量低微。礦石中普遍含Sr，分布均勻，含量均>1%，以類質同象出現。

2.3.3 礦石結構

纖狀、柱狀不等粒半自形晶粒結構為主，次為他形晶粒結構等。

2.3.4 礦石構造

塊狀構造為主，次為條帶狀構造及角礫狀構造。

2.3.5 礦石類型

礦石中主要礦物由重晶石組成，次為螢石、石英、方鉛礦等。按礦物組合特征，可分為單一重晶石型、鉛重晶石型、螢石-重晶石型、螢石-鉛-重晶石型4種礦石類型[13-14]。單一重晶石型分布于Ⅰ-Ba①礦體中上部；鉛-重晶石型分布于Ⅰ-Ba①礦體中下部；螢石-重晶石型分布于Ⅰ-Pb+Ba①北東部；螢石-鉛-重晶石型分布于Ⅰ-Pb+Ba①南西部和Ⅱ號礦化帶內。

表3 白家店重晶石礦礦石化學成分(ωΒ%)

2.4 圍巖蝕變

礦區內圍巖蝕變不發育。圍巖蝕變主要為重晶石化、鈉長石化、碳酸鹽化、絹云母化、螢石化、方鉛礦化、硅化。近礦圍巖普遍不含礦，圍巖與礦體的接觸界線清晰，蝕變巖石沿構造帶及礦體頂底板呈帶狀分布。礦體圍巖多為片麻狀中粒含黑云奧長花崗巖，亦有二長花崗斑巖和構造角礫巖。夾石多為重晶石化螢石化角礫巖及構造角礫巖。重晶石礦化與片麻狀中粒含黑云奧長花崗巖關系密切。

3 成礦地質條件分析

3.1 斷裂構造對成礦的控制作用

礦區處于汶泗斷裂北側，近EW向興華寺斷裂與NNW孫氏店斷裂-近SN向后合山斷層之間發育一系列NW向、NNW向、NE向張扭性斷裂，成為含礦熱液運移的通道和富集沉淀的場所。區內的NE向彩山斷層和NW向毛村斷層中，含礦熱液沿著破碎帶或構造角礫巖沉淀，形成重晶石礦脈或斷層礦化角礫巖帶，構造斷層破碎帶控制著重晶石礦體的形態、產狀和規模。

3.2 巖漿活動與成礦的關系

礦區內糜棱巖化奧長花崗巖、二長花崗斑巖中Ba，Pb含量普遍較高，奧長花崗巖中Ba元素含量1255.20×10-6，Pb元素含量32×10-6，高于地殼豐度值2～3個數量級(表1)，其為礦液的形成提供了來源。中生代燕山期巖漿活動頻繁，燕山晚期巖漿在侵位過程中伴隨含礦熱液的活動，為重晶石熱液的來源。成礦熱液來源于燕山晚期巖漿的侵位活動。同時，在巖漿的侵位過程中，區內斷裂活動具有多期性，斷裂活動為含礦熱液運移提供了通道，也為熱液中的的Ba元素等沉淀、富集提供了空間，從而最終形成礦(化)體[15-16]。

3.3 成礦溫度

據陳紹忠等[3]研究，山東省重晶石礦床成因類型單一，成礦溫度多在137～160℃之間。礦區內與重晶石共生的礦物有石英、螢石、方鉛礦、方解石等低溫礦物，表明研究區內重晶石礦床是在低溫環境下生成的，其成因類型應屬低溫熱液型礦床。

4 找礦標志

(1)構造標志：區內重晶石礦受NW向和NE向斷裂控制，礦體呈脈產出。斷裂構造是重要的導礦、容礦構造。該區的北東向和北西向斷裂是找礦的重要標志。

(2)巖性標志：區內奧長花崗巖、二長花崗斑巖中Ba，Pb豐度值較高，中生代巖漿活動與Ba，Pb元素的遷移、富集密切相關，形成的奧長花崗巖、二長花崗斑巖巖體是本區重晶石礦體形成的重要巖性條件。

(3)蝕變標志：礦區內圍巖的螢石化、鈉長石化、碳酸鹽化、絹云母化、綠泥石化、方鉛礦化蝕變是指示礦體存在的間接標志。

(4)地球物理標志：視極化率異常主要反映了硫化物富集程度，含鉛礦石或礦脈往往與硫化礦物富集體有密切關系，這些硫化物富集體一般會產生較高的視極化率異常。與Ⅱ號礦體有關的激電異常總體走向北西，寬約280m，峰值2.59%，對應視電阻率表現為高阻特征。激電異常是本區重要的找礦標志[17-21]。

5 找礦方向

區內發現4個重晶石礦體，有3個礦體共伴生鉛礦，在今后的礦產勘查中要對其進行綜合評價、綜合找礦。根據已有鉆孔資料分析，礦體深部鉛礦體有增厚趨勢，礦體深部未封閉，且深部未有探礦工程控制；礦體沿走向具膨脹狹縮、分支復合、尖滅再現現象，礦體呈扁豆夾狀，因此，利用地質、物探和鉆探等手段沿走向或傾向追索控制礦體，對礦體深部和外圍進行進一步勘查將取得較好的找礦效果。

區內Ⅰ-Ba①與Ⅰ-Pb+Ba①，Ⅱ-Pb+Ba①與Ⅱ-Pb+Ba②為同一礦化帶且于深部均未封閉，后期的勘查工作中可作為2條礦體統一進行深部控制和走向追索。據1∶20萬濟寧幅區調報告知，于礦區的外圍類似地區發現多處重晶石重砂異常，可作為重晶石礦找礦線索重點找礦，以期擴大找礦范圍，力爭實現該區找礦新突破。綜上所述，在研究區內進一步開展重晶石礦勘查工作，有望發現新的工業礦體,找礦潛力較大。

6 結論

(1)礦質來源于富Ba、Pb的奧長花崗巖，熱液流體來源于酸性巖漿，斷裂構造為酸性巖漿流動提供了通道和空間，多期次巖漿活動于構造發育部位形成構造熱異常并促使熱液流動，在適合的構造部位富集成礦，成礦溫度137～160℃，礦床成因類型應屬受構造控制的低溫熱液型螢石方鉛礦重晶石礦床。

(2)該區找礦標志明顯。有巖性標志、構造標志、礦化蝕變標志、激電異常。區內重晶石礦受NW向和NE向構造控制，構造破碎帶內的螢石化、方鉛礦化、重晶石化蝕變是尋找重晶石、方鉛礦的間接標志。已發現的銅鉛金礦化點是“就礦找礦”的直接標志，蝕變的構造破碎帶和已發現銅鉛金礦化點的外圍和深部為該區進一步勘查的找礦靶區，可作為后期找礦勘查的重點地段。

(3)區內發現4個重晶石礦體，其中3個礦體共伴生鉛礦，在今后的工作中對其要加強綜合評價。區內Ⅰ號礦化帶深部均未封閉，后期可對礦化帶深部進行控制和走向追索。