沿河丰水岭萤石重晶石矿床地质特征及成因探讨

张华松，杨 曼，葛 辰，殷科华，杨祖庆

（贵州省地质矿产勘查开发局一○六地质大队，贵州遵义553009）

沿河丰水岭萤石重晶石矿床地质特征及成因探讨

张华松*，杨 曼，葛 辰，殷科华，杨祖庆

（贵州省地质矿产勘查开发局一○六地质大队，贵州遵义553009）

丰水岭萤石重晶石矿床位于贵州省沿河县境内。矿床产于下奥陶统红花园组生物碎屑灰岩的张扭性断裂破碎带中，矿体形态呈楔状陡倾角脉状。矿脉（体）呈单脉产出，矿石矿物组合简单，以萤石为主，其次有重晶石，再其次为石英等。经研究认为，矿脉（体）的赋存富集严格受地层岩性、岩相条件、背斜断裂构造及围岩蚀变因素的综合控制；成矿物质氟、钙、钡、硫来源于地层；兹因地下低温热卤水的活动，从而形成了成矿时代归属燕山期的萤石重晶石层控型矿床。

萤石重晶石；矿床地质特征；控矿条件；成因探讨；沿河丰水岭；贵州

已载入《中国矿床发现史·贵州卷》［1］内的丰水岭萤石重晶石矿床，位于贵州省东北部沿河县城南西方，相距15km处。1975年3月～1976年5月，经贵州省地质局106地质大队进行地质勘探，1977年6月由该队杨祖庆、郭文良、杨国亚等编写了《贵州沿河丰水岭萤石重晶石矿床地质勘探报告》。笔者在前人工作的基础上，结合新近在该矿床区域内外的地质考察，同时应用现代矿床学的成矿理论，对其控矿因素、成矿物质来源以及矿床成因等进行了综合研究，并撰写成文，以飨读者。

1 区域地质

区域内出露地层由老至新依次为寒武系（∈）、奥陶系（O）、志留系（S）、二叠系（P）、三叠系（T）和第四系（Q）。其中，缺失泥盆系（D）及石炭系（C）。与萤石重晶石矿有关的奥陶系（O）地层发育齐全，化石丰富，分布广泛，划属扬子地层区［2］，主要由浅海台地相碳酸盐岩及碎屑岩所组成。星罗棋布于沿河、德江、务川、正安四县境内的共计35个萤石重晶石矿床（图1），均产于下奥陶统红花园组（O1h）同一层位的碳酸盐岩石中，就地层岩性控矿而言，具有明显的层控特征。

图1 区域萤石重晶石矿床分布及构造纲要图

纵观全区，由NNE向一系列背、向斜褶皱带构成了区域地质构造的骨架（图1）。其中，自东而西，又依次由夹石背斜、土地坳背斜、金鸡岭背斜、筲箕滩背斜、郁山背斜及正安背斜构成了区域控矿的主体构造。各背斜褶皱形态，均以平缓宽阔为其特点。各矿床分布于上述背斜近轴部的两翼，并受其制约。各矿床中萤石重晶石矿脉（体）的产出严格受一组与背斜轴向近于垂直或斜交的NW向张性或张扭性断裂破碎带的控制。赋矿断裂走向NW300°～330°，断面倾向NE或SW，倾角陡立，一般为60°～80°，甚至直立。赋矿断裂均以上宽下窄、呈楔状产出为其特征。矿脉（体）与围岩分界清楚，与赋矿断裂的产状一致。矿脉分为单脉式及复脉式2种，但以前者为主。矿床规模以中、小型为主，少数为大型。研究表明，区域萤石重晶石矿的赋存富集严格受地层岩性、岩相古地理、背斜断裂构造及近矿围岩蚀变等因素的综合控制。

2 矿床地质特征

2.1 地层简述

矿区（床）内出露地层由老至新为下奥陶统桐梓组（O1t）白云质灰岩、红花园组（O1h）生物碎屑灰岩、湄潭组（O1m）页岩夹生物碎屑灰岩和第四系（Q）粘土夹转石。其中，下奥陶统红花园组（O1h）生物碎屑灰岩是本矿区的主要含矿围岩，岩性以灰色、中厚—厚层状微—中晶、含生物碎屑为其特征，地层厚度一般67～74m。

2.2 构造概况及矿脉（体）描述

矿床位于NNE向夹石背斜NW翼，为一倾向NW，倾角平缓（7°～25°）之单斜构造。含矿围岩为下奥陶统湄潭组底部及红花园组石灰岩（主要产于红花园组中、上部生物碎屑灰岩中）。萤石重晶石楔状矿脉（体）的产出及分布主要受NW向（310°～320°）陡倾角F1断裂控制（图2），该断裂属张扭性正断层，倾角85～90°。主要矿体产状与断裂产状一致。断裂长900m余，倾向变化较大，1～7勘探线之南，倾向NE，7～11勘探线之北，倾向SW。矿脉（体）产状亦随之变化。从图2中不难看出，F4断裂被F1断裂错移80m，说明F4断裂形成时期早于F1断裂。在F1和F4两条断裂之间，矿脉（体）在短距离内时有膨胀收缩、分支复合的现象。F4断裂倾向SW，倾角70°左右，经钻探工程证实，延至深部变陡为88°～89°，并与F1断裂靠近，两者构成的楔形地段，控制了矿脉（体）的产出（图3）。矿脉（体）总的趋势是由SE向NW侧伏，侧伏角15°左右，因此在5勘探线之南，矿脉（体）出露于地表，5线以北，矿脉侧伏于湄潭组底部页岩之下，成为隐伏的盲矿体。经钻探证实，矿脉（体）向深部延伸到红花园组底部则变窄尖灭。

图2 沿河丰水岭萤石重晶石矿床地质略图

矿脉（体）呈单脉产出，长700m余，萤石重晶石矿体相伴产出，呈带状富集。根据CaF2含量不同将萤石矿体分为贫、富2种：富矿（CaF2≥60%）［3］富集在矿脉两侧；贫矿（CaF230%～60%）产于矿脉中部，并与重晶石共生（图3）。萤石富矿，大都分布在矿脉SW侧，变化小、规模大，呈较稳定的脉状展布，长138～257m，厚0.73～2.8m，延深 10～58m，平均含 CaF267.82%～72.21%；而NE侧之富矿体多呈透镜状产出，变化大，一般长50～90m，厚1～3.95m，延深9～37m，平均含CaF271.3%～80.78%。萤石贫矿体常产于矿脉中部，与重晶石矿体伴生，呈脉状或透镜体，两者互为消长，相间参差排列。整个萤石矿体厚0.73～8.08m，平均厚1.77m，延深10～83m，向深部下延至红花园组下部逐渐尖灭。CaF2含量27.32%～80.78%，平均50.44%。重晶石矿体，分布在2～11勘探线之间，呈脉状与萤石矿体伴生，并多位于矿脉中部。在2～4勘探线一带，矿体已曝露于地表，4勘探线之NW，矿体隐伏地下，走向和倾向变化与萤石矿体一致。矿体全长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 矿石特征

2.3.1 矿石矿物成分

矿石矿物组合简单，以萤石、重晶石为主，脉石矿物主要为石英，其次有少量方解石、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿等。萤石以乳白、白、灰白、淡黄色之半透明者为主，紫色极少；多呈致密块状，局部为结晶颗粒，常被重晶石、石英溶蚀交代；性脆，具玻璃光泽，比重3.2。重晶石为白色、灰色之板状晶体，具玻璃光泽，不透明，比重4.2。石英呈灰、灰白色细脉及颗粒状，溶蚀和交代萤石或充填于萤石裂隙中，分布不均匀。方解石、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿等含量极少，呈团块状、细脉状或星点状产出。

根据肉眼及镜下观察，矿物生成顺序可分为2期。早期：石英→萤石→重晶石；晚期：石英→萤石→重晶石→方解石→方铅矿→黄铁矿。

2.3.2 矿石结构构造

图3 沿河丰水岭萤石重晶石矿床5勘探线剖面图

矿石具自形—半自形晶粒状、花岗变晶、充填交代、斑状等结构及块状、网脉状、条带状、皱纹状、角砾状、板状等构造。

2.3.3 矿石类型

根据矿物种类和含量不同，可分为以下5种矿石类型：

（1）块状萤石矿石：占矿石总量的10%左右，构成萤石富矿体，CaF2含量为90%左右。

（2）含石英重晶石、萤石矿石：占矿石总量的20%左右，矿石中萤石占60%～70%，石英占10%，重晶石占20%。CaF2含量60%～80%。

（3）萤石、重晶石混合矿石：占矿石总量的30%左右，矿石中萤石和重晶石含量大致相等，有少量石英，偶见碳酸盐类矿物，CaF2含量30%～50%。

（4）含石英萤石、重晶石矿石：占矿石总量20%左右，矿石中重晶石占60%～70%，萤石占20%左右，石英占10%以下，含CaF220%～30%。

（5）块状重晶石矿石：占矿石总量20%左右。矿石中主要为重晶石，含少量萤石、石英，组成重晶石矿体，含BaSO4多在90%以下，CaF2＜10%。

2.3.4 矿石有害组分及微量元素

矿石中有害组分：SiO20.06%～42.23%，S0.05%～1.39%（个别达2.22%），P0.001%～0.009%。

据134件光谱分析，矿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%，个别样品中含Co0.001%。

2.3.5 矿石可选性

矿石可选性良好，萤石矿石中，精矿含CaF296.64%，重晶石矿石中，含BaSO492.85%；萤石重晶石混合矿石，经重力选与浮游选联合流程选矿试验，如含CaF2为36%的萤石与重晶石呈镶嵌结构，或为细脉互相穿插的矿石经选矿后，可得到含CaF292.47%的萤石精矿，回收率为77.22%。

3 控矿条件

3.1 地层控矿条件

本区的萤石重晶石矿床，与相邻的沿河黑獭、曾岔窝、鱼溪和申基坡等萤石矿床、萤石重晶石矿床，均产于下奥陶统红花园组的同一个层位，具有明显的层控特征，受一定岩石组合的制约。含矿围岩——红花园组生物碎屑灰岩，呈厚层状，质地硬脆，在构造应力的作用下易于破碎形成楔状裂隙的赋矿空间；含矿围岩的盖层——下奥陶统湄潭组页岩，质地密致，具不透水性和可塑性，在构造应力作用下，常产生小挠曲变形，因此在成矿过程中起到屏蔽层的遮挡控制作用，使含矿溶液不至分散，有利于富集成矿。

3.2 岩相控矿条件

在地层控矿的背景下，岩相条件也是一个重要的控矿因素之一。在区域内，据与本矿床相毗邻的务川汞矿带的钻孔地质资料记载，见有早寒武世晚期和中寒武世高台期沉积的硬石膏和石膏，多者达十余层，同时地表常见膏溶角砾岩和石膏假晶。这些沉积相标志，充分说明区域岩相古地理属碳酸盐台地蒸发相［4］，这与地下热卤水的形成有着密切的成生联系。进而表明本区矿床的形成，是与含矿的地下热卤水的活动息息相关。

3.3 构造控矿条件

在燕山运动初期，岩层发生强烈褶皱，形成了一系列NNE向背向斜等新华夏式构造骨架。燕山运动中期至晚期，在区域构造应力持续的挤压下，致使NNE向的褶皱轴面往NE方向作塑性偏转［5］，从而形成了NE向褶皱的华夏式构造体系。区域一、二级断裂，与矿区内的三、四级断裂以及碳酸盐岩石中的破碎带、裂隙、节理相互连通，构成了热水溶液渗流的良好通道。

本区萤石重晶石矿脉（体）产于张性、张扭性陡倾斜断裂内，其产出形态、厚度大小、质量变化和储量规模严格受赋矿断裂构造的控制。因而矿脉（体）的产状要素—倾向和倾角，与赋矿断裂完全一致。根据宏观特征和镜下鉴定结果，萤石重晶石矿脉（体）的成矿方式是以充填为主，交代为次。

综上所述，灰岩中的陡倾角断裂破碎带，加之灰岩与页岩的有序组合，三者在成矿过程中，各自起到赋矿、控矿和盖矿的不同作用。

3.4 围岩蚀变与成矿的关系

本区的萤石重晶石矿床围岩蚀变微弱，但分布普遍，主要有硅化，其次为方解石化、黄铁矿化和重结晶现象等，均分布在矿脉（体）的两侧，蚀变范围在20m以内。其中，硅化蚀变局限在矿脉（体）旁边宽0.2～3.0m的范围内。根据野外观察和室内镜下鉴定，硅化特征表现在次生石英的形成和其它矿物被次生石英取代两个方面。硅化近矿围岩蚀变与成矿关系密切，可列为找矿标志之一。

4 矿床成因探讨

4.1 成矿物质来源

4.1.1 氟和钙质的来源

本区下奥陶统红花园组生物碎屑灰岩中的氟含量较高，其含量0.05%～0.37%，比碳酸盐岩氟的背景值330×10-6（图尔基安，1961）高1.5～11.2倍，说明本区的成矿元素—氟来源于红花园组地层中，即该组为含氟的矿源层。至于钙质的来源，主要来源于含矿围岩——红花园组灰岩中的钙。氟与钙的矿源层，是形成本区萤石矿床的物质基础。

4.1.2 钡质和硫的来源

笔者认为，成矿物质钡与硫均来源于地层，其依据是：（1）本区含矿围岩——红花园组生物碎屑灰岩中，不仅氟含量高，而且钡的含量也高。据贵州省地矿局106队采样测试，生物碎屑灰岩中含钡为0.114%～0.220%，比页岩类钡的克拉克值580×10-6（图尔基安，1961）高出2～3.8倍，不难看出，钡与氟都来自同一矿源层；（2）纵观黔东北区域，在寒武系下统清虚洞组、中统高台组等地层中，普遍有石膏产出，为本区重晶石矿床的形成提供了硫的来源。

4.2 矿床成因探讨

笔者认为，本区萤石重晶石矿床的形成，主要与地下低温热卤水的活动密切相关。普通的地下水沿着岩石节理裂缝、孔隙向下渗透，一旦流经含石膏的岩层之后，从而改变了地下水的成分，使之变成地下热卤水。尔后，在迁徙、运移、潜流的过程中，不断萃取矿源层中的氟、钡、硫等成矿元素，从此演变为含矿的地下低温热卤水。侏罗纪末期发生燕山运动，使岩层产生一系列NNE向新华夏式、NE向华夏式的背向斜褶皱构造和不同序次的断裂构造。此时，当含矿溶液沿张性、张扭性断裂往上运移到红花园组时，因其上有湄潭组页岩不透水层的屏蔽遮挡，致使含矿溶液停积滞留，不致分散，并与围岩——生物碎屑灰岩中的钙离子发生化学反应，使原来含氟等的酸性矿液变成中性含矿溶液，促使氟与钙的紧密结合生成萤石矿物；稍后，含钡、硫等的矿液相继与围岩中的碳酸钙发生一系列的置换反应生成硫酸盐—重晶石矿物，从而形成了充填交代型楔形脉状［6］萤石重晶石层控矿床，其成矿时代归属燕山期［7］。

[1]《中国矿床发现史·贵州卷》编委会.中国矿床发现史·贵州卷[M].北京:地质出版社,1996.

[2]贵州省地质矿产局.贵州省区域地质志[M].北京:地质出版社,1987.

[3]全国矿产储量委员会办公室.矿产工业要求参考手册[M].北京:地质出版社,1987.

[4]严均平,刘平.贵州汞矿地质特征及成因·贵州汞矿地质[M].北京:地质出版社,1989.

[5]杨科伍,戴祥芬,滕跃余,等.贵州木油厂层状汞矿富集规律与成矿机制的初步研究·贵州汞矿地质[M].北京:地质出版社, 1989.

[6]何明华,潘文,安正泽.贵州沿河至德江一带萤石矿床成矿规律探讨[J].贵州地质,2004,21（4）:277-281.

[7]殷科华,吕天权,翁申富.德江县大元萤石矿床地质特征及控矿因素[J].贵州地质,2008,25（3）:196-200.

P619.21

A

1004-5716(2015)11-0153-04

2015-07-17

2015-07-17

张华松（1972-），男（汉族），贵州遵义人，工程师，现从事地质矿产勘查工作。