贵州天柱大河边重晶石矿实物地质资料采集及意义

杨 涛，黄 波，2，杨忠贵，马力克，朱和书

贵州天柱大河边重晶石矿实物地质资料采集及意义

杨 涛1，黄 波1，2，杨忠贵3，马力克3，朱和书3

（1.贵州理工学院资源与环境工程学院，贵阳 550003；2.贵州有色金属和核工业地质勘查局物化探总队，贵州 都匀 558000；3.贵州省地质资料馆，贵阳 550001）

贵州重晶石矿点多面广，资源相对集中，并且类型多，质量好，是我国重晶石矿资源非常丰富的省份之一，并长期排名全国第一。主要有沉积型、热液型、残坡积型三大类重晶石矿，其中以沉积型规模最大，占累计查明资源储量的89.26%。天柱大河边重晶石矿是寒武系早期喷流沉积型矿床，具规模大、矿层厚和品位高等特点，被贵州省地质资料馆列为重点实物地质资料采集的典型矿床。其中大河边Ⅰ、Ⅲ矿体地质工作程度高，形成的实物地质资料丰富，完整，能系统、真实反映重晶石矿床地质特征，其重要性、典型性、代表性达到了国家级，对该区形成的实物地质资料科学筛选与采集，具有重要的档案收集和科普意义，对矿区成矿地质背景持续深入研究和指导找重晶石矿提供了详实的基础性实物资料。

实物地质资料；重晶石矿；采集；意义；贵州

贵州省重晶石矿资源丰富，已在30多个县市发现重晶石的产出，共计发现矿床（点、含矿化点） 130余处，其中有23个市（县）查明了重晶石矿资源储量，截止于2018年，查明资源储量12719.10万吨（据：《贵州自然资源公报2018》），且远景资源丰富。贵州重晶石矿的产出层位较多，其中产于下震旦统陡山沱组（Z1）地层中重晶石矿，主要分布在习水、铜仁等地；产于下寒武统牛蹄塘组（Є1）地层中重晶石矿，主要分布在天柱一带，是超大型重晶石分布之地；产于中-上寒武统娄山关群（Є2-3）、下奥陶统桐梓组（O1）、红花园组（O1）地层中重晶石矿，主要分布在施秉、黄平、凯里、麻江、福泉一带和贵定、都匀一带及务川、德江、凤岗、沿河一带，产于下泥盆统响水组（D3）地层中重晶石矿，主要分布在镇宁等地。尤以天柱县大河边和镇宁县乐纪两产地规模大，已成为著名的重晶石产地，也是国内发展钡盐特色产业最具优势的地区。

天柱大河边重晶石矿是目前国内最大的重晶石矿床（贵州省地质矿产开发局，2017），2016年贵州地质资料馆和贵州地质矿产勘查开发局101地质大队联合，对该矿区的实物地质资料进行了筛选和采集，按《实物地质资料管理办法》（国土资规〔2016〕11号），对大河边矿区的Ⅰ、Ⅲ矿体采集了具重要性、典型性和代表性的矿石和岩石标本，包括主要矿石类型、矿层顶底板和夹石等地质特征，不仅对贵州重要的矿（岩）石归档、深入开展实物地质资料管理、成矿地质背景研究和成矿预测具重要意义，而且所采集的矿石和岩石标本达到国家级，即“Ⅰ类实物地质资料”。

图1 贵州省构造单元分区图

1 成矿地质背景

大河边重晶矿矿区位于天柱县北部，大地构造位置地处江南复合造山带南西缘（Ⅳ-4-2）榕江加里东褶皱区（Ⅳ-4-2-4）之榕江开阔复式褶皱变形区（Ⅳ-4-2-4（1））北东部（图1，据贵州省区域地质志整理，2017）。区域上广泛出露了新元古代中期-寒武系早期地层，其中青白口纪中晚期为浅变质海相陆源碎屑、火山碎屑岩沉积组合，南华系为滨浅海相冰期-间冰期变余冰碛碎屑岩组合，震旦-寒武系早期为浅变质陆棚盆地相碳质碎屑沉积组合，早古生代早中期-晚古生代主要为碳酸盐岩-碎屑岩建造，随着中新生代的陆内造山动力学背景，形成了主要的内陆河湖相沉积组合（陈建书等，2011；侯东壮等，2015；王文杰和林泽渊，2017；贵州省区域地质志，2017；徐伟钧等，2018；杨顺文等，2020）。

图2 东亚螺旋与贵州省大地构造图

1.喜山期背斜；2.燕山期背斜；3.加里东期背斜；4.武陵期背斜；5.东西向断层；6.顺时针方向旋转动力（б0）；7.向心挤压力（F）

区域上主要经历了为雪峰、加里面东、印支-燕山及喜山期运动。其中雪峰-加里东早期形成的裂谷离散-汇聚和东亚螺旋作用下（图2，由北往南的旋转动力和南东往北西方向的挤压应力作用）（贵州省区域地质志，2017；徐伟钧等，2018；杨顺文等，2020），产生了以北东向为主的构造组合和裂陷盆地相沉积环境，伴随着多期强烈的岩浆活动，提供了丰富的成矿物质来源，为喷流-沉积型矿床提供了有利条件，尤其是下寒武统牛蹄塘期，为该次级裂陷期最大期，是区内大规模重晶石矿床形成的前提条件。

2 矿区地质特征

2.1 地层

大河边重晶石矿区位于天柱县北部约15km处，沿贡溪向斜两翼、云洞背斜两翼及寨脚一带产出（图3）。出露地层由老到新分别为：青白口系下江群清水江组（Pt3）、下江群隆里组（Pt3）、南华统南沱组（Nh3）、下震旦统陡山沱组（Z1）、上震旦-下寒武统老堡组（Z-Є1）、下寒武统牛蹄塘组（Є1）、中寒武统九门冲组（Є2）、中寒武统杷榔组+清虚洞组（Є2）、中寒武统花桥组（Є2）和第四系（Q）。主要赋矿层位为下寒武统牛蹄塘组（Є1）。

2.2 构造

区内构造较发育，主构造线为北东向，发育了以北东向为主的云洞、高架背斜和贡溪、寨脚向斜等多个褶皱组合系列（图3）①，以及相应的以北东向为主的新寨断层、云洞断层、平磨断层、坪地断层及邦洞断层等，断层性质复杂多样，提供了岩浆活动、成矿物源的运移通道和沉淀空间，以及震旦-寒武早期独特的沉积环境，为喷流沉积型重晶石矿床的形成提供了有利条件，控制了区内矿床分布（贵州省地质矿产开发局，2017）。

图3 大河边重晶石矿区地质略图（据贵州地质矿产开发局,略有修改，2016①）

1.寒武系；2.震旦系；3.南华系；4.青白口系；5.地层界线；6.断层；7.重晶石露头线；8.矿体编号；9.向斜；10.背斜；11.矿区范围；12.地名；①云洞背斜；②高架背斜；③寨脚向斜

2.3 含矿岩系

大河边重晶石矿层产于下寒武统牛蹄塘组（Є1）地层中，与上覆地层中寒武统九门冲组（Є2）呈整合接触，除含重晶石矿外，还含有磷、铀、稀土元素等多种矿产。根据岩性组合特征分为6层，从下至上分别为：

1）灰黑色薄层硅质岩夹1-3层磷块岩。磷块岩厚0.10～0.40m，不稳定，变化大。有三种成份：硅质磷块岩、凝胶磷块岩及砂屑磷块岩。主要矿物为稳晶质胶磷矿、胶状胶磷矿和少量磷灰石，硅质岩主要由致密状隐晶质玉髓组成。总厚度0～3.07m。

2）黑色炭质页岩夹薄饼状重晶石透镜体,球形磷结核及薄层硅质条带，习称下结核层。重晶石透镜体大小：10×7×2cm，磷结核半径0.5～1cm；硅质则偏集呈不稳定的条带状或薄层。厚度0.09～1.06 m。

3）深灰色块状重晶石矿，主要由粉（细）晶重晶石组成；具粉（细）晶结构、不等粒变晶结构、花岗变晶结构，块状构造。厚度0.12～5.30m。

4）灰、深灰色斑状重晶石矿：具不等粒变晶结构，花斑状构造。矿石中分布少量灰白色碳酸盐斑块以及因不均衡重结晶作用形成的褪色斑块而显示花斑状构造。在地表条件下以及局部地下水活动地带，碳酸盐矿物淋失常留下一些溶蚀空洞，常具溶孔状构造。厚度0.19～2.80m。

5）灰、深灰色条纹状重晶石矿：矿石具粉晶结构，不等粒变晶结构。含少量炭质有机质常成偏集分布形成条纹(层纹)构造。厚度0.13～3.32m。

6）黑色炭质页岩夹重晶石质、硅质、磷质结核，习惯称上结核。厚度0.1～1.45m。

含矿岩系上覆地层为黑色含磷结核炭质页岩。局部地段在其底部夹薄层灰岩；上结核层顶界之上1～3m一段内常见一种白色“斑点”沿层分布。斑点内部具环带状构造。其内圈为白色方解石、少量石英及重晶石，外圈为细粒黄铁矿围绕。形态为不规则多边形，大小2～4mm。厚度约为6.0m。

2.4 矿体特征

重晶石矿沿贡溪向斜两翼、云洞背斜两翼及寨角一带出露（图3）。含矿岩系为下寒武统牛蹄塘组（Є1）地层中，总体为黑色薄层状硅质岩与薄层炭质页岩互层。不同的部位含矿岩系厚度、岩矿石组合特征等均有差异。矿区共发现4个重晶石矿体，其中Ⅰ矿体为超大型规模，Ⅱ和Ⅲ矿体为大型，Ⅳ矿体为小型；本次选取具有代表性的Ⅰ矿体和Ⅲ矿体进行采集。

Ⅰ矿体：位于贡溪向斜南东翼，内沿圭勺-大河边-大杨柳一线出露，向北东延伸进入湖南省；区内走向延伸长度约13.5km，厚度0.5～14.64m、平均3.49m，BaSO4品位52.06%～98.06%、平均85.56%。矿体总体走向45°，倾向北西，倾角25°～45°，沿倾向延伸矿体倾角有变缓的趋势；矿体呈层状，与围岩整合接触，具超大型规模。

Ⅲ矿体：位于贡溪向斜北西翼，沿次级褶皱云洞背斜两翼出露，总体走向北东，云洞背斜南东翼矿体倾向南东，倾角35°～50°云洞背斜北西翼矿体倾向北西，倾角13°～30°，走向长度3832m，厚度0.78～2.26m、平均1.39m，BaSO4品位51.82%～85.10%、平均77.55%。呈层状-似层状产出，与围岩整合接触，为大型规模。

图4 天柱大河边重晶石成矿地质背景及模式图（据陈建书等，2011）

3 矿床成因

在震旦系陡山沱时期的浅海相冰碛砾岩的基础上形成的碳酸盐岩与碎屑岩沉积组合，为浅海相陆棚-陆棚盆地相沉积，老堡时期的黑色硅质岩夹炭质粘土岩沉积组合，属深水陆棚盆地相滞留还原沉积，控制了成矿的深水盆地基础上的同沉积凹陷与相对水下热水喷流隆起背景，在桂林溪-冲金保-八阳为相对的补偿性深水同沉积凹陷带，中心在冲金保一带，虾麻塘-大河边-贡溪为水下同沉积含矿热水喷流隆起带，隆起带两侧沉积厚度及岩石建造变化急剧，老堡组沉积厚度由冲金保一带的200m左右，短距离内（平距约10km）减薄为不足5m，甚至尖灭缺失老堡组硅质岩（虾麻塘），控制了重晶石的分布与产出。随着雪峰-加里东早期形成了裂谷离散-汇聚和东亚螺旋作用下，在虾麻塘-大河边-贡溪存在一水下壳幔混合含矿热水喷流隆起带，含矿的壳幔热液（水）在活动过程中与地表水、浅层地下水混合并萃取成矿元素，形成含钡热卤水，从隆起带的薄弱处并沿隆起带东侧地势相对低洼富集成矿（图4）（陈建书等，2011；侯东壮等，2015；杨顺文等，2020）。

图5 块状矿石标本及镜下鉴定特征图

4 实物资料采集

4.1 采集情况

大河边重晶石矿自1954年发现至今，地质工作程度较高，尤其是2015年来勘探工作不断加强，相关的实物地质资料丰富，较客观真实地反映成矿地质背景。本次采集工作重点对区内最大的Ⅰ号矿体和Ⅲ号矿体的矿石类型进行分类总结，遵循与实物地质资料相关的代表性、典型性和重要性的筛选原则；采集的标本要基本上能够反映矿石类型的全面性和顶、底板、夹石等围岩的代表性等，总计采集46件，其中最具代表性矿石标本8块、顶板围岩标本3件、夹石标本1件和底板围岩标本1件（表1）①。

表1 大河边矿区实物资料采集情况表

4.2 标本特征

4.2.1 矿石标本

矿区采集的矿石标本，根据矿区矿石结构构造，自然类型主要划分为块状、条纹状、花斑状、结核状等矿石。

1）块状矿石：深灰色、块状构造，粉晶细晶结构，花岗变晶结构、不等粒变晶结构，断口呈晶粒状。质纯、性脆、貌似石灰岩，但矿石任显断续层纹构造（图5）。矿石中BaSO4含量一般为70%～98%，含有少量星点状黄铁矿，风化后多呈灰褐色-暗褐色褐铁矿化或铁质浸染。

标本号DHBKB1（图5a）和DHBKB5（图5b），镜下编号为DHBKB1-1（图5c）和DHBKB5-1（图5d），DHBKB1-1重晶石（Brt）＞90%、炭泥质（C-Clay）5%～7%、石英（Q）＜1%、白云母 ＜1%及碳酸盐矿物＜1%组成。重晶石多呈他形粒柱状，部分为半自形粒柱状，粒度从小于0.05mm到大于0.8mm不等，富集为长约8cm团块。少量重晶石颗粒中可见细小粒状碳酸盐矿物（粒度＜0.01mm）包裹体。DHBKB5-1中重晶石（Brt）约90%、炭泥质（C-Clay）5%～7%、石英＜1%、白云母＜1%、黄铁矿＜1%及碳酸盐矿物＜1%组成。重晶石多呈他形粒柱状，从0.01mm到大于1mm不等，富集为长约10cm扁圆状团块，中心为0.01～0.25mm颗粒构成，边缘为粒度0.1mm以下重晶石构成。

图6 条带状矿石标本及镜下鉴定特征图

2）条带状矿石：灰-深灰色，具清晰的条纹构造。条带平直，但有时也呈波状弯曲。含碳有机质呈层带状分布，以及不同粒度的重晶石分布，造成颜色分带、粒度粗细相异的条纹状构造的主要原因，该类矿石中BaSO4含量70%～98%，与块状矿石构成富矿石部分（图6）。含有少量星点状黄铁矿，风化后多呈灰褐色-暗褐色褐铁矿化或铁质浸染。

标本号DHBKB3(图6a)和DHBKB6(图6b)，镜下编号为DHBKB3-2(图6c)和DHBKB6-2（图6d）。DHBKB3 -2重晶石（Brt）约90%、炭泥质（C-Clay）5%～7%、石英＜1%、白云母＜1%、黄铁矿＜1%和碳酸盐矿物＜1%组成；重晶石呈他形粒柱状，粒度从0.01mm到0.6mm不等；少量重晶石颗粒中具细粒碳酸盐矿物（粒度＜0.01mm）包裹体。DHBKB6-2重晶石（Brt）约90%、炭泥质（C-Clay）5%～7%、石英＜1%、白云母＜1%、褐铁矿＜1%及碳酸盐矿物＜1%组成；重晶石呈他形粒柱状，从0.01mm到大于0.6mm不等。

3）花斑状矿石：浅灰-深灰色、褐黄色，不等粒变晶结构，花斑状构造。在地表条件下，碳酸盐矿物流失，留下较多溶蚀孔洞得名，矿石中BaSO4含量50%～80%。常含有少量星点状黄铁矿，风化后多呈灰褐色-暗褐色褐铁矿化或浸染状（图7）。标本号DHBKB7(图7a)和DHBKB1(图7b)。

图7 花斑状矿石标本图

4）核状矿石：灰黑色，重晶石呈薄饼状、透镜状夹于炭质粘土岩中，并与硅质结核相伴产出。因含大量炭质有机质以及粘土岩页岩，降低了矿石品位，矿石BaSO4含量30%～50%（图8）。

图8 结核状矿石标本图

4.2.2 岩石标本

矿区所采集的岩石标本主要针对于矿层顶、底板和矿体中夹石，具代表性的岩性主要为砂岩、硅质岩、炭质粘土岩和含重晶石-磷结核炭质粘土岩等。

砂岩：为Ⅲ矿体顶板围岩，标本编号：DHBYB1；深灰色细粒状石英砂岩，主要成分为石英碎屑，表面有少量铁质氧化物而呈褐色，局部为褐铁矿化团块产出，岩石坚硬。

硅质岩：为Ⅲ矿体底板围岩，标本编号：DHBYB2；灰黑色硅质岩，板状构造，岩石断口参差不齐，主要成分是硅质组分，混伴有少量泥炭质及铁质氧化物浸染，岩石致密坚硬。

3）硅质夹石：为Ⅰ矿体中所含夹石，标本编号：DHBYB4；灰-深灰色硅质岩，主要为硅质组分，夹黑色薄层状炭质页岩，表面为少量铁质氧化物呈浸染状分布，风化后为褐色，岩石致密坚硬。

4）含磷结核炭质粘土岩：为Ⅰ矿体顶板围岩，标本编号：DHBYB5；灰黑色薄层状含磷结核炭质粘土岩，风化后呈灰褐色，主要成分为粘土矿物，混伴有少量泥炭质组分，表面有少许铁质氧化物，结核大小0.5×0.8×1.0～1.0×1.5×2.0cm,含量约占1%。

5）含重晶石、磷结核炭质粘土岩：为Ⅰ矿体顶板围岩，标本编号：DHBYB6；灰黑色含重晶石、磷质结核炭质粘土岩，风化后呈灰褐色，主要成分为粘土矿物，混伴有少量污手的泥炭质组分，磷结核大小0.2×0.5×0.80～0.50×0.80×1.50cm，重晶石多呈饼状，BaSO4约占1%。

6 实物资料的采集意义

1）天柱大河边重晶石矿采集的实物地质资料重要、典型且具代表性，实物地质资料达到国家级。实物地质资料根据内容的重要性、典型性和代表性，分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类，其中，Ⅰ类实物地质资料属于国家级，由国土资源部委托国土资源实物地质资料中心接收、保管。天柱大河边重晶石矿为下寒武统牛蹄塘组中喷流沉积型矿床的是国内典型代表，系贵州、也是全国探明储量最多的重晶石矿产区，2012年5月—2015年7月贵州省围绕天柱大河边重晶石矿区开展了贡溪向斜重晶石矿整装勘查，新增重晶石资源量(332+333+334？)1.1亿吨，共生钒矿V2O5(333+334？)总资源量50.42万吨①②，对今后重晶石矿资源开发利用意义重大。

2）采集的实物地质资料具有永久性保管价值、是可持续研究的实物基础。

本次所采集的重晶石实物地质资料相关的标本、薄片和样品等实物及相关的图文资料，是天柱大河边重晶石矿地质工作中最直观和重要的成果体现，是成矿地质背景中真实的信息记录体系。揭示了雪峰-加里东早期运动和螺旋运动造就的北东向构造体系，提供了岩浆活动、成矿物源的运移、沉淀空间，控制区内矿床产出。筛选采集的标本控制了重晶石矿区地层和深部矿体特征，为今后矿区的找矿、伴生有用矿产评价和研究提供了实物基础。

3）是贵州优势矿产、典型矿区实物地质资料筛选、采集的开创性实践探索。

贵州是我国矿产资源的大省之一，有42种矿产储量排名全国前十位，居第一至第三的达20种，尤以煤( 煤层气 )、铝(镓)、磷、锰、金、重晶石、水泥原料等最具优势。天柱大河边重晶石矿实物地质资料的采集，一方面探索了贵州省矿产类实物地质资料中“分析、筛选、采集、验收、整理和保管”的技术要求，另一方面积累总结了实物地质资料的筛选和采集经验，将推动贵州省实物资料地质资料的管理。

①贵州省地质矿产勘查开发局101地质大队，2012，《贵州省天柱县大河边重晶石矿区资源储量核查报告》；

②贵州省地质矿产勘查开发局101地质大队，2016，《贵州省黔东南地区重晶石矿区岩矿石标本采集成果报告》。

贵州省地质矿产开发局，2014．贵州矿藏[M]．武汉：中国地质大学出版社．

贵州省地质矿产局，2017．贵州省区域地质志(中国区域地质志·贵州志)[M]．北京：地质出版社．

陈建书，蒲元强，石磊，张厚松，2011．贵州大河边一带重晶石矿成矿地质背景及找矿潜力[J]．贵州地质，28(02)：86-91．

王文杰，林泽渊，2017．天柱重晶石勘查区地质及矿体地质分析[J]．资源信息与工程，32(05)：54-55+57．

徐伟钧，黄波，范中学，2018．贵州省大地构造特征分析[J]．有色金属（矿山部份分），70（6）：79-82．

杨顺文、黄波、杨涛，2020．再论贵州省大地构造特征（三）[J]．有色金属（矿山部分），72（3）：50-57．

侯东壮，吴湘滨，李贞，刘玉红，2015．贵州省天柱大河边重晶石矿床成矿物质来源[J]．中国有色金属学报，25(04)：1039-1048．

Collection and Significance of Physical Geological Data of the Dahebian Barite Deposit in Tianzhu, Guizhou

YANG Tao1HUANG Bo1,2YANG Zhong-gui3MA Li-ke3ZHU He-shu3

(1- School of resources and environmental engineering, Guizhou Institute of technology, Guiyang 550003; 2-Geophysical and Geochemical Exploration Team, Guizhou Bureau of Nonferrous Metals and Uranium Geological Exploration, Duyun, Guizhou, 558000; 3-Guizhou Geological Data Center, Guiyang 550001)

Guizhou Province isthe richest in barite mineral resources in China. There are such three main barite deposit types as sedimentary type, hydrothermal type and eluvial-deluvial type. The sedimentary barite deposit dominates, accounting for 89.26% of the total resources. The Dahebian barite deposit in Tianzhu County is an early Cambrian exhalative-sedimentary deposit characterized by large scale, thick ore bed and high grade. Its ore bodies I and III have a high degree of geological work and yield rich and complete physical geological data which can systematically and truly reflect the geological characteristics of barite deposits and reaches the national level. Scientific selection and collection of the physical geological data is of great importance to the collection of archives and popularization of science.

physical geological data; barite deposit; collect; significance; Guizhou

2020-10-08

贵州省科技计划项目 (黔科合[2016]支撑2809）与贵州理工学院高层次人才科研启动项目(XJGC20161101)共同资助

杨涛（1968－），男，副教授，主要从事矿产勘查、旅游地学研究与教学

黄波（1970-），男，副教授、高级工程师，主要从事中国大陆构造与成矿预测研究

P621；P619.2

A

1006-0995（2021）01-0248-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.02.012