沿河豐水嶺螢石重晶石礦床地質(zhì)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(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一○六地質(zhì)大隊(duì)，貴州遵義553009）

沿河豐水嶺螢石重晶石礦床地質(zhì)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(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一○六地質(zhì)大隊(duì)，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(nèi)。礦床產(chǎn)于下奧陶統(tǒng)紅花園組生物碎屑灰?guī)r的張扭性斷裂破碎帶中，礦體形態(tài)呈楔狀陡傾角脈狀。礦脈（體）呈單脈產(chǎn)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(jīng)研究認(rèn)為，礦脈（體）的賦存富集嚴(yán)格受地層巖性、巖相條件、背斜斷裂構(gòu)造及圍巖蝕變因素的綜合控制；成礦物質(zhì)氟、鈣、鋇、硫來源于地層；茲因地下低溫?zé)猁u水的活動(dòng)，從而形成了成礦時(shí)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(zhì)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(fā)現(xiàn)史·貴州卷》［1］內(nèi)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(jīng)貴州省地質(zhì)局106地質(zhì)大隊(duì)進(jìn)行地質(zhì)勘探，1977年6月由該隊(duì)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(zhì)勘探報(bào)告》。筆者在前人工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合新近在該礦床區(qū)域內(nèi)外的地質(zhì)考察，同時(shí)應(yīng)用現(xiàn)代礦床學(xué)的成礦理論，對其控礦因素、成礦物質(zhì)來源以及礦床成因等進(jìn)行了綜合研究，并撰寫成文，以饗讀者。

1 區(qū)域地質(zhì)

區(qū)域內(nèi)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(guān)的奧陶系（O）地層發(fā)育齊全，化石豐富，分布廣泛，劃屬揚(yáng)子地層區(qū)［2］，主要由淺海臺(tái)地相碳酸鹽巖及碎屑巖所組成。星羅棋布于沿河、德江、務(wù)川、正安四縣境內(nèi)的共計(jì)35個(gè)螢石重晶石礦床（圖1），均產(chǎn)于下奧陶統(tǒng)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(qū)域螢石重晶石礦床分布及構(gòu)造綱要圖

縱觀全區(qū)，由NNE向一系列背、向斜褶皺帶構(gòu)成了區(qū)域地質(zhì)構(gòu)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(gòu)成了區(qū)域控礦的主體構(gòu)造。各背斜褶皺形態(tài)，均以平緩寬闊為其特點(diǎn)。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(chǎn)出嚴(yán)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(chǎn)出為其特征。礦脈（體）與圍巖分界清楚，與賦礦斷裂的產(chǎn)狀一致。礦脈分為單脈式及復(fù)脈式2種，但以前者為主。礦床規(guī)模以中、小型為主，少數(shù)為大型。研究表明，區(qū)域螢石重晶石礦的賦存富集嚴(yán)格受地層巖性、巖相古地理、背斜斷裂構(gòu)造及近礦圍巖蝕變等因素的綜合控制。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 地層簡述

礦區(qū)（床）內(nèi)出露地層由老至新為下奧陶統(tǒng)桐梓組（O1t）白云質(zhì)灰?guī)r、紅花園組（O1h）生物碎屑灰?guī)r、湄潭組（O1m）頁巖夾生物碎屑灰?guī)r和第四系（Q）粘土夾轉(zhuǎn)石。其中，下奧陶統(tǒng)紅花園組（O1h）生物碎屑灰?guī)r是本礦區(qū)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(gòu)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(gòu)造。含礦圍巖為下奧陶統(tǒng)湄潭組底部及紅花園組石灰?guī)r（主要產(chǎn)于紅花園組中、上部生物碎屑灰?guī)r中）。螢石重晶石楔狀礦脈（體）的產(chǎn)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(chǎn)狀與斷裂產(chǎn)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(chǎn)狀亦隨之變化。從圖2中不難看出，F(xiàn)4斷裂被F1斷裂錯(cuò)移80m，說明F4斷裂形成時(shí)期早于F1斷裂。在F1和F4兩條斷裂之間，礦脈（體）在短距離內(nèi)時(shí)有膨脹收縮、分支復(fù)合的現(xiàn)象。F4斷裂傾向SW，傾角70°左右，經(jīng)鉆探工程證實(shí)，延至深部變陡為88°～89°，并與F1斷裂靠近，兩者構(gòu)成的楔形地段，控制了礦脈（體）的產(chǎn)出（圖3）。礦脈（體）總的趨勢是由SE向NW側(cè)伏，側(cè)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(cè)伏于湄潭組底部頁巖之下，成為隱伏的盲礦體。經(jīng)鉆探證實(shí)，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(zhì)略圖

礦脈（體）呈單脈產(chǎn)出，長700m余，螢石重晶石礦體相伴產(chǎn)出，呈帶狀富集。根據(jù)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(cè)；貧礦（CaF230%～60%）產(chǎn)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(cè)，變化小、規(guī)模大，呈較穩(wěn)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(cè)之富礦體多呈透鏡狀產(chǎn)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(chǎn)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(gè)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(jié)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(xì)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(tuán)塊狀、細(xì)脈狀或星點(diǎn)狀產(chǎn)出。

根據(jù)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(jié)構(gòu)構(gòu)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(jié)構(gòu)及塊狀、網(wǎng)脈狀、條帶狀、皺紋狀、角礫狀、板狀等構(gòu)造。

2.3.3 礦石類型

根據(jù)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(gòu)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(gè)別達(dá)2.22%），P0.001%～0.009%。

據(jù)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(gè)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(jīng)重力選與浮游選聯(lián)合流程選礦試驗(yàn)，如含CaF2為36%的螢石與重晶石呈鑲嵌結(jié)構(gòu)，或?yàn)榧?xì)脈互相穿插的礦石經(jīng)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(qū)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(chǎn)于下奧陶統(tǒng)紅花園組的同一個(gè)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?guī)r，呈厚層狀，質(zhì)地硬脆，在構(gòu)造應(yīng)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(tǒng)湄潭組頁巖，質(zhì)地密致，具不透水性和可塑性，在構(gòu)造應(yīng)力作用下，常產(chǎn)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(gè)重要的控礦因素之一。在區(qū)域內(nèi)，據(jù)與本礦床相毗鄰的務(wù)川汞礦帶的鉆孔地質(zhì)資料記載，見有早寒武世晚期和中寒武世高臺(tái)期沉積的硬石膏和石膏，多者達(dá)十余層，同時(shí)地表常見膏溶角礫巖和石膏假晶。這些沉積相標(biāo)志，充分說明區(qū)域巖相古地理屬碳酸鹽臺(tái)地蒸發(fā)相［4］，這與地下熱鹵水的形成有著密切的成生聯(lián)系。進(jìn)而表明本區(qū)礦床的形成，是與含礦的地下熱鹵水的活動(dòng)息息相關(guān)。

3.3 構(gòu)造控礦條件

在燕山運(yùn)動(dòng)初期，巖層發(fā)生強(qiáng)烈褶皺，形成了一系列NNE向背向斜等新華夏式構(gòu)造骨架。燕山運(yùn)動(dòng)中期至晚期，在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力持續(xù)的擠壓下，致使NNE向的褶皺軸面往NE方向作塑性偏轉(zhuǎn)［5］，從而形成了NE向褶皺的華夏式構(gòu)造體系。區(qū)域一、二級斷裂，與礦區(qū)內(nèi)的三、四級斷裂以及碳酸鹽巖石中的破碎帶、裂隙、節(jié)理相互連通，構(gòu)成了熱水溶液滲流的良好通道。

本區(qū)螢石重晶石礦脈（體）產(chǎn)于張性、張扭性陡傾斜斷裂內(nèi)，其產(chǎn)出形態(tài)、厚度大小、質(zhì)量變化和儲(chǔ)量規(guī)模嚴(yán)格受賦礦斷裂構(gòu)造的控制。因而礦脈（體）的產(chǎn)狀要素—傾向和傾角，與賦礦斷裂完全一致。根據(jù)宏觀特征和鏡下鑒定結(jié)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?guī)r中的陡傾角斷裂破碎帶，加之灰?guī)r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(guān)系

本區(qū)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(jié)晶現(xiàn)象等，均分布在礦脈（體）的兩側(cè)，蝕變范圍在20m以內(nèi)。其中，硅化蝕變局限在礦脈（體）旁邊寬0.2～3.0m的范圍內(nèi)。根據(jù)野外觀察和室內(nèi)鏡下鑒定，硅化特征表現(xiàn)在次生石英的形成和其它礦物被次生石英取代兩個(gè)方面。硅化近礦圍巖蝕變與成礦關(guān)系密切，可列為找礦標(biāo)志之一。

4 礦床成因探討

4.1 成礦物質(zhì)來源

4.1.1 氟和鈣質(zhì)的來源

本區(qū)下奧陶統(tǒng)紅花園組生物碎屑灰?guī)r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(qū)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(zhì)的來源，主要來源于含礦圍巖——紅花園組灰?guī)r中的鈣。氟與鈣的礦源層，是形成本區(qū)螢石礦床的物質(zhì)基礎(chǔ)。

4.1.2 鋇質(zhì)和硫的來源

筆者認(rèn)為，成礦物質(zhì)鋇與硫均來源于地層，其依據(jù)是：（1）本區(qū)含礦圍巖——紅花園組生物碎屑灰?guī)r中，不僅氟含量高，而且鋇的含量也高。據(jù)貴州省地礦局106隊(duì)采樣測試，生物碎屑灰?guī)r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(qū)域，在寒武系下統(tǒng)清虛洞組、中統(tǒng)高臺(tái)組等地層中，普遍有石膏產(chǎn)出，為本區(qū)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(rèn)為，本區(qū)螢石重晶石礦床的形成，主要與地下低溫?zé)猁u水的活動(dòng)密切相關(guān)。普通的地下水沿著巖石節(jié)理裂縫、孔隙向下滲透，一旦流經(jīng)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(yùn)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?yōu)楹V的地下低溫?zé)猁u水。侏羅紀(jì)末期發(fā)生燕山運(yùn)動(dòng)，使巖層產(chǎn)生一系列NNE向新華夏式、NE向華夏式的背向斜褶皺構(gòu)造和不同序次的斷裂構(gòu)造。此時(shí)，當(dāng)含礦溶液沿張性、張扭性斷裂往上運(yùn)移到紅花園組時(shí)，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?guī)r中的鈣離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，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(jié)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(fā)生一系列的置換反應(yīng)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(shí)代歸屬燕山期［7］。

[1]《中國礦床發(fā)現(xiàn)史·貴州卷》編委會(huì).中國礦床發(fā)現(xiàn)史·貴州卷[M].北京:地質(zhì)出版社,1996.

[2]貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)局.貴州省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京:地質(zhì)出版社,1987.

[3]全國礦產(chǎn)儲(chǔ)量委員會(huì)辦公室.礦產(chǎn)工業(yè)要求參考手冊[M].北京:地質(zhì)出版社,1987.

[4]嚴(yán)均平,劉平.貴州汞礦地質(zhì)特征及成因·貴州汞礦地質(zhì)[M].北京:地質(zhì)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(guī)律與成礦機(jī)制的初步研究·貴州汞礦地質(zhì)[M].北京:地質(zhì)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(guī)律探討[J].貴州地質(zhì),2004,21（4）:277-281.

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

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A

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(xiàn)從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作。