华北地区重晶石矿资源特征及找矿方向

党智财，李俊建*，付超，倪振平，彭翼，宋立军，周继华，王丽瑛

(1.中国地质调查局天津地质调查中心，天津 300170；2.华北地质科技创新中心，天津 300170；3.山东省地质调查院，济南 010020；4.河南省地质调查院，郑州 450007；5.河北省地质调查院，石家庄 050081；6.山西省地质调查院，太原 030006；7.天津市地质调查研究院，天津 300191)

重晶石（BaSO4）是一种重要的非金属矿物原料，因其密度大、难溶于水、无毒、易吸收辐射、充填性好等优点，被广泛用于化工、建材、冶金、纺织、电子、建材、医药等十多个行业[1-3]。我国重晶石资源储量、生产和出口均居全球第一。长远来看，重晶石的需求仍会持续上升，加强重晶石成矿规律研究和矿产勘查对保持我国的重晶石优势地位意义重大。

华北地区是重晶石矿发育的有利成矿地区之一[4-5]。近年来，随着矿产勘查和研究程度的不断加强，区内已先后勘查/发现了多处矿床（点），重晶石矿找矿工作取得了一定的进展，显示了较好的成矿潜力。前人在矿床地质、成矿时代、矿床成因及找矿预测方面做了一定的研究工作，但对于区域成矿规律方面认识尚待提高[6-11]。笔者在全面收集华北地区已有重晶石矿床资料基础上，初步对华北地区重晶石矿资源概况、主要矿床类型、成矿规律及找矿方向等方面进行总结和探讨，以期为华北地区重晶石矿找矿勘查工作部署提供基础资料和理论依据。

1 华北地区重晶石矿资源概况

华北地区重晶石矿在各省份内均有分布，矿床（点）数量多而规模小。截至2016年，华北地区先后发现/勘查了重晶石矿床（点）51处，其中中型4处，小型24处，矿（矿化）点23处（图1），累计探明重晶石矿资源储量2 838万吨①。重晶石矿在空间上具有区域性集中的趋势，主要集中分布在山东和河南两省，少量分布在河北、山西和天津等地。其中，山东省重晶石矿床（点）19处，包括中型4处，小型8处，矿（化）点7处，集中分布在莒县-郯城、安丘-胶州-即墨，零星分布于乳山东部、平邑东部等地区[12]；河南省重晶石矿（点）24处，包括小型9处，矿（化）点15处，主要分布在三门峡、平顶山、南阳等地。天津市重晶石矿（点）3处，包括小型矿床2处，矿点1处，主要分布在蓟县；河北省重晶石小型矿床5处，主要分布于邢台、抚宁等地；山西省重晶石矿（点）5处，包括小型2处，矿（化）点3处，主要分布在临汾、吕梁、泉阳等地区。

图1 华北地区重晶石矿床（点）分布简图①李俊建主编.华北地区重要矿种区域成矿规律研究成果报告[R].天津地质调查中心，2013，1-742.Fig.1 Distribution of barite deposits(occurrences)in North China

2 主要矿床类型

按照矿床成因类型，可将华北地区重晶石矿床划分为热液型和内生层控型两类，其中以热液型为主。热液型重晶石矿在山东、河南、天津和河北等地均有分布，其无论是在矿床数量还是储量上均占有绝对的优势，约占华北地区重晶石矿资源总量的95%以上；内生层控型重晶石矿床主要分布在山西省。

2.1 热液型

中低温热液型重晶石矿床是华北地区最主要的矿床类型。矿床受地层岩性、构造控制明显。主要赋矿地层为中上元古界、中生界的碳酸盐岩、火山碎屑岩及页岩、粉砂岩、黏土岩等，少量赋存在中酸性岩体中[6，8，13-16]。控矿构造以断裂构造为主。矿石矿物以重晶石为主，可见闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、燧石和白云石。矿石结构为粗粒状结构，构造以块状、条带状构造为主，围岩蚀变可见硅化、高岭土化等。代表性矿床有山东宋官疃、化山、仕沟、房庄；河南大池山、皇顶山、刘楼、宫前、铧尖嘴；河北李家庄、大寨、尚家庄、后南峪及天津小辛庄、刘吉素等重晶石矿床（点）。

2.2 内生层控型

内生层控型重晶石矿床主要分布在山西省，矿床主要受古生代寒武-奥陶系富钡碳酸盐岩围岩的断层裂隙控制。成矿物质可能来自碳酸盐岩地层，是由渗流热卤水流经围岩把Ba2+、[SO4]2-、Ca2+、[CO3]2-及其他金属离子带到裂隙中，沉淀形成矿床[9，11,17]。矿床严格受地层层位控制，层位稳定，矿层与顶、底板岩层产状一致。界线清楚，品位稳定，矿物组合简单，层理发育[18]。矿体呈脉状、细脉状、网脉状、团块状产出。矿物成分主要有重晶石，次为方解石，偶见方铅矿小颗粒。代表性矿床有山西华池窑、三郎山重晶石矿床等。

3 华北地区重晶石矿成矿规律与找矿方向

3.1 重晶石矿床时空分布规律

华北地区重晶石矿床主要产在中-新元古界、寒武-奥陶系、侏罗系地层中，少量产于花岗片麻岩中。从构造旋回上分析，重晶石矿床的形成主要与扬子、加里东、华力西和燕山构造旋回有关[19]。在重晶石成矿演化时序上，大多出现于每一个旋回的底部或下部。虽然这些重晶石矿床控矿地层或岩体时代较老，但是它们的成矿时代主要为白垩纪[20]，可能延续到古近纪。

在空间分布上，重晶石矿床分布比较集中，具有成群分布的特点，但不同地区在疏密程度上存在一定的差异。从地理位置上看，华北地区重晶石矿床主要集中分布在山东和河南，少量分布在山西、河北和天津。在大地构造位置上，河南省重晶石矿分布在秦岭-大别早白垩世花岗岩带的北东侧和华北盆地的西北侧，受控于太行山闪长岩、石英二长斑岩等岩浆活动带。成矿时期为华北盆地开始形成之际。沿着先存的断裂构造带，重晶石脉穿越了华北陆块区各个地层单元，为板内岩浆活动远程岩浆热液的产物。由于秦岭-大别造山带已剥蚀去顶，重晶石矿床分布区一般不越过秦岭-大别早白垩世花岗岩带的北界；河北省重晶石矿主要分布于迁西陆核、阜平陆核等古老隆起区。重晶石矿脉主要赋存于长城系高于庄组底部、蓟县系雾迷山组、青白口系景儿峪组顶部等层位的白云岩、泥质白云岩及下寒武系页岩和砂岩中[21-22]；山东省重晶石矿床受沂沐裂谷带的控制，直接产于沂沐断裂带内及其以东的胶莱盆地内沿裂谷旁侧分布[8，23-24]。大气降水沿沂沭断裂带等深大断裂下渗、进行深部循环时，将围岩中的S、Ba元素携带到浅部张性裂隙中成矿，深部火山热源是水循环的主要动力源；山西省重晶石矿床产于太行-中条重晶石成矿带，受太行挤压隆起带（山西断隆边缘带）控制，矿床展布方向均呈北东-北北东向的弧形偏转。重晶石矿的钡源只有地层源一种，钡源可能与震旦纪时期的大陆裂谷活动所引起的火山活动有关；天津市重晶石矿床产出于燕山裂谷带，含矿地层主要为蓟县系杨庄组、雾迷山组地层，矿体主要发育在蓟县山前断裂和黄崖关断裂旁侧次一级的构造角砾岩带、破碎带内[25]。

3.2 重晶石矿床的控矿因素

华北地区重晶石矿床受地层岩性和构造控制明显，是地层、构造和热液活动综合作用的结果。

（1）地层、岩性对成矿的控制因素

围岩岩性基本可分两类，一类是脆性岩或透水性好的岩石，如碳酸盐岩、砂岩、火山碎屑岩是理想的容矿层；一类是塑性岩，如页岩，对成矿富集起“遮挡”作用，两类岩性组合的地层成为区内控矿的普遍现象[20]。碳酸盐岩、砂岩或火山碎屑岩地层Ba元素含量高，岩石脆性大，受应力易产生裂隙，有利于热液的流通和重晶石的沉淀。上覆泥灰岩、页岩不易破碎，透水性小，能起到盖层作用，从而使热液中的成矿物质富集在其下伏岩石中。

（2）构造对成矿的控制因素

区域NWW和NEE向断裂对地层、构造的分布具有明显的控制作用，控制着重晶石矿床呈带状分布的规律。断裂交会处、断裂带的膨大部位、断裂带产状由陡变缓部位是矿体的富集部位。矿体的产状、形态、规模受控于构造裂隙的产状和形态。

（3）岩浆热液或地下热水活动

中生代燕山晚期的岩浆活动及其地下热水所形成的热液使地层中的钡、硫等元素活化迁移。含有丰富钡、硫等元素的热液，在遇到酸性介质及温、压降低的条件下，在张性及张扭性断裂中得以沉淀、富集，形成重晶石矿床[26]。

3.3 找矿方向

华北地质重晶石矿床勘查和研究程度相对较低，尚存在一些空白区有待开展工作。从大地构造位置上分析，中条-太华和秦岭等弧后盆地和燕山、郯庐裂谷带控制着华北地区大部分重晶石矿床（点）的分布。这些地区是寻找重晶石矿床（点）的有利部位。根据华北地区矿产资源潜力评价②周继华，赵增杰，李亮玉，等.山西省重要矿种区域成矿规律、矿产预测成果报告[R].太原：山西省地质调查院，2013，1-489.③陈一笠，王丽瑛，朵兴芳，等.天津市重要矿产区域成矿规律研究报告[R].天津市地质调查研究院，2013，1-211.[27-30]，全区划分出重晶石矿找矿远景区10处（图1、表1），为区内重晶石矿资源勘查指明了找矿方向。

表1 华北地区重晶石矿找矿远景区特征一览表Table 1 A list of prospecting areas for barite deposits in North China

另外，华北地区部分重晶石矿区外围沉积物覆盖现象普遍，部分地段仍未被揭露，已有老矿山外围及深部仍有较大的找矿潜力。华北地区重晶石矿床主要受寒武-奥陶系和侏罗系地层控制，富Ba碳酸盐岩、砂岩、火山碎屑岩是重晶石矿床的主要矿源层，这些矿源岩与页岩的组合有效控制重晶石矿床的富集沉淀。今后工作应加强已知矿床（点）深部勘查以及矿区外围典型地层层位和构造方面的研究工作，对区内地层岩性、厚度、产状及断裂带产状进行追索控制，以便发现新的更大规模矿体。

4 结论

（1）华北地区已先后勘查/发现了重晶石矿床（点）51处，其中中型4处，小型24处，矿（化）点23处。

（2）华北地区重晶石矿床以热液型为主，次为内生层控型。矿床成矿时代主要为中生代白垩纪时期。

（3）重晶石矿床具有成群分布的特点，主要集中分布在山东和河南，少量分布在山西、河北和天津。在大地构造位置上，主要产于中条-太华弧盆系、秦岭弧盆系、燕山裂谷和郯庐裂谷带内。

（4）圈定出华北地区重晶石矿找矿远景区10处，为下一步重晶石矿资源勘查工作指明了方向。