高密市化山矿区重晶石矿地质特征及成因分析

尤湘杰，邢同菊，尹明泉，梅西华

(1.高密市国土资源局，山东 高密　261500；2.青岛地质工程勘察院，山东 青岛　266071；3.山东省第四地质矿产勘查院，山东 潍坊　261021)



地质与矿产

高密市化山矿区重晶石矿地质特征及成因分析

尤湘杰1，邢同菊2，尹明泉2，梅西华3

(1.高密市国土资源局，山东 高密261500；2.青岛地质工程勘察院，山东 青岛266071；3.山东省第四地质矿产勘查院，山东 潍坊261021)

摘要：高密市化山矿区是山东省重要的重晶石成矿区。矿区位于胶莱盆地内，矿床赋存于莱阳群杨家庄组构造破碎带中，严格受北西向构造控制，分布有5条规模较大的矿脉，主要矿石类型为方解石-重晶石型，该文对该重晶石矿的矿床成因(低温热液裂隙充填型)、成矿模式及找矿标志进行了分析研究，对该矿区的进一步勘查及类似地区的找矿工作具有一定的指导意义。

关键词：重晶石矿；地质特征；成因分析；化山矿区；高密市

引文格式：尤湘杰，邢同菊，尹明泉,等.高密市化山矿区重晶石矿地质特征及成因分析[J].山东国土资源，2016,32(7)：26-30. YOU Xiangjie，XING Tongju，YIN Mingquan， etc. Geological Characteristics and Genesis Analysis of Barite Deposit in Huashan Mine of Gaomi City[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(7)：26-30.

0引言

重晶石具有比重大、硬度低、化学性质稳定、不溶于水和酸的特点，用途十分广泛，以石油钻井(加重剂)和化工(制取钡盐)用量最大[1]。山东省对重晶石需求量大，而产出量小，因此，勘查和开发重晶石资源显得十分重要。山东省重晶石矿主要分布在鲁东地区，尤其主要分布在沂沭断裂带及其东侧的胶莱盆地内，高密市南部的化山矿区即为胶莱盆地主要的重晶石成矿区，也是山东省7个主要的重晶石成矿区之一，前人对该地区也做过很多研究工作，1958—1961年和1968年，北京地质学院及山东省地质局805队先后对高密化山重晶石矿进行过调查；1982年山东省地质局第四地质队等在矿区开展普查，1984年转入详查，由崔树森等编写提交了《山东省高密县化山矿区重晶石矿详细普查地质报告》；2009年山东省第四地质矿产勘查院编制了《高密市化山矿区重晶石矿资源储量核实报告》，通过以上工作系统了解化山地区地质、构造特征和重晶石矿脉的分布、数量、产状特点，大致查清了化山矿区重晶石矿脉的形态、产状、规模、矿石质量和加工技术性能及开采技术条件*山东省第四地质矿产勘查院，梅西华等，高密市化山矿区重晶石矿资源储量核实报告，2009年。。

该区成矿地质条件优越，找矿前景良好，矿石易采易选。该文总结了化山矿区重晶石矿的区域成矿背景、矿区成矿条件及矿体地质特征，评价了矿石质量和类型，研究了矿床成因和找矿标志[2-7]，建立了矿床成矿模式，对进一步勘查工作具有指导意义。

1区域地质概况

高密市化山矿区位于沂沭断裂带东侧、胶莱盆地西偏南部的次级构造单元高密-诸城断陷的中部，处在柴沟-胶州和百尺河-二十五里夼两大断裂之间。

区域内地层主要为新生代第四纪临沂组，其次为中生代白垩纪莱阳群，在区域东南部于家庄一带和东北部大沟头一带由于断层影响，有小范围早白垩世青山群地层出露。

构造以断裂构造为主，按其展布方向和生成的先后顺序可分为NW向断裂、NEE向断裂、NE向断裂和NW向断裂4组。褶皱构造不发育，总的为一向S倾斜的单斜构造。

岩浆活动很微弱，在南部有小面积火山岩分布，构成青山群地层。岩浆活动与NEE向构造有关，形成了燕山晚期脉岩-安山玢岩。

2矿区地质特征

矿区内地层简单，发育白垩纪莱阳群杨家庄组，新生代第四纪临沂组松散堆积物在矿区南部分布(图1)。临沂组地层总厚度0.5～3m，上部岩性主要为黄褐色含砾亚砂土，在矿区的东部，该层中部夹铁锰质结核和砂姜；下部岩性为灰黑色粘土，在矿区的西部，该层中部为石英砾石层，下部为残坡积物和黑色亚黏土。莱阳群杨家庄组大面积出露，岩性为黄绿色、灰绿色、灰色中细粒、中粗粒长石砂岩夹砂砾岩，灰紫色、灰色页岩，为河流相、湖泊相沉积。该组地层呈平缓的单斜产出，总体走向220°～240°，倾向SE，倾角10°～30°，在断裂附近可见少量小型的褶曲构造，由于NW向2条较大规模的控矿断裂(Ⅱ号脉和Ⅳ号脉)截断，使矿区形成一个地垒形式的断块构造地段。该组地层为重晶石矿的围岩。

1—第四纪临沂组；2—白垩纪莱阳群杨家庄组；3—断层；4—重晶石矿脉及编号；5—安山玢岩；6—地层产状；7—勘探线及编号；8—钻孔及编号；9—地层界线图1　高密市化山重晶石矿区地质略图(据山东省第四地质矿产勘查院，2009年)

矿区内断裂构造较发育，具有多次继承性活动的特点，形成一定规模的成矿空间，为含矿热液的运移和集中创造了良好的空间条件，断裂构造控制了重晶石矿脉的分布、形态、规模和产状。按其与重晶石成矿作用关系可划分为成矿期断裂和成矿后断裂。成矿期断裂主要发育在矿区西北方向，是重晶石矿脉的主要导矿和容矿构造，该组断裂在矿区内规模较大的有5条，其走向为305°～320°，倾向大部分为NE，只有区内较大的Ⅳ号矿脉的控矿断裂构造倾向为SW，倾角一般为50°～80°，个别达到85°以上近于直立，重晶石脉就充填在这些NWW向的断裂构造中。这组控矿构造的特征为：在空间上成群成带平行展布，局部地段呈闭合状态，只有断层面存在，在破碎带内充填着以砂岩为主的角砾岩、碎屑岩、重晶石化角砾岩以及扁豆状相连的脉状重晶石矿体，并有重晶石碎块被胶结或重晶石胶结角砾岩，同时尚见有大量的挤压扁豆体，扁豆体的成分与角砾岩相似或直接为角砾岩。断层顶底板光滑平直，沿走向呈舒缓波状，断裂为左行张扭性断裂。该组断裂控制了成矿的全过程，而且在成矿后仍有活动，主要表现在断裂带内有硅化重晶石的片理化现象。

矿区内断裂构造较发育，具有多次继承性活动的特点，形成一定规模的成矿空间，为含矿热液的运移和集中创造了良好的空间条件，断裂构造控制了重晶石矿脉的分布、形态、规模和产状。按其与重晶石成矿作用关系可划分为成矿期断裂和成矿后断裂。成矿期断裂主要发育在矿区西北方向，是重晶石矿脉的主要导矿和容矿构造，该组断裂在矿区内规模较大的有5条，其走向为305°～320°，倾向大部分为NE，只有区内较大的Ⅳ号矿脉的控矿断裂构造倾向为SW，倾角一般为50°～80°，个别达到85°以上，近于直立，重晶石脉就充填在这些NWW向的断裂构造中。这组控矿构造的特征为：在空间上成群成带平行展布，局部地段呈闭合状态，只有断层面存在，在破碎带内充填着以砂岩为主的角砾岩、碎屑岩、重晶石化角砾岩以及扁豆状相连的脉状重晶石矿体，并有重晶石碎块被胶结或重晶石胶结角砾岩，同时尚见有大量的挤压扁豆体，扁豆体的成分与角砾岩相似或直接为角砾岩。断层顶底板光滑平直，沿走向呈舒缓波状，断裂为左行张扭性断裂。该组断裂控制了成矿的全过程，而且在成矿后仍有活动，主要表现是在断裂带内有硅化重晶石的片理化现象。

矿区内成矿后断裂大致可分为2组，即近EW向及NWW向2组，倾向分别为NW和NE，倾角一般在60°～80°之间，其规模都很小。断层形成于重晶石矿脉的后期，对矿脉有一定的破坏作用，但影响不大。

矿区内岩浆活动很微弱，除重晶石脉外，其他脉岩不甚发育，仅在矿区内零星分布有安山玢岩，规模很小。

3矿体地质特征

3.1矿体特征

矿脉分布在中生代白垩纪莱阳群杨家庄组的砂岩、砂砾岩、长石石英砂岩、粉砂岩和泥岩岀露区的NWW向断裂中，规模不等，长者大于2000m，短者只有几十米，一般长600～1000m，矿区内规模较大的矿脉有5条，即Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅶ,Ⅷ号脉(图1)，规模较小的矿脉有十几条。矿脉总的走向为305°～320°，与围岩走向呈75°左右的夹角。倾向除Ⅳ号矿脉往SW倾斜外，其余的矿脉全部往NE倾斜，倾角50°～85°。不同规模的矿脉均受张扭性断裂及张裂隙的控制，形成一个走向NW，斜列式排列的矿脉群。

矿区内矿体厚一般1～2m，最大厚度9.94m，根据钻孔控矿情况，矿脉最大延深285m，不论沿走向或沿倾向，矿脉厚度变化较大，普遍存在着膨胀、收缩、分支复合等现象，长度较大的矿体，厚度则较稳定，如Ⅱ,Ⅳ号矿脉；长度较小的矿体厚度变化则较大，甚至呈透镜状或扁豆状断续分布，如Ⅵ,Ⅷ号矿脉。

主矿体是Ⅳ号矿体，分布在化山西南部24～44号线及附近，有32个钻探工程控制，总体走向310°，倾向SW，倾角61°～85°。矿体赋矿标高76.05～228.50m，地表长760m，厚度1.19～7.63m，平均厚度2.83m，厚度变化系数62%，矿体厚度变化为中等复杂程度。总体上两端薄中间厚，浅部较厚，向下变薄(图2)。矿石为重晶石、石英和方解石，品位一般较好，平均46.20%，品位变化系数28%，为较均匀型。

3.2矿石类型及质量

3.2.1矿石类型

矿石按矿物组合特点，可划为方解石-重晶石型、单一重晶石型、石英-重晶石型和含方铅矿-重晶石型等4种矿石类型；按其结构构造可分为块状重晶石和混合型重晶石2类。

块状重晶石矿石呈乳白色、半透明白色、淡褐红色，板柱状、粒状结构，块状构造。为重晶石的脉状体，除脉体本身的矿物组成外，还含有少量(5%左右)零星分布的围岩角砾，粒径1～5cm，为脉体侵入时的捕掳体，呈单脉状或与角砾状、网脉状矿石呈互层状产出。

混合型重晶石包括角砾状、条带状、网脉状、团块状构造的矿石。角砾状者为重晶石充填在围岩中的较大孔隙内，分布不均大小不一，粒径5～15cm；条带状者为重晶石呈密集平行的细脉状，与围岩互成条带。上述2种类型在断裂破碎带内常混合出现且相互过渡，因脉体与围岩二者比例不同而使BaSO4含量变化较大。

3.2.2矿石质量

(1)矿石结构构造。矿石呈乳白色、灰白色、浅灰色、浅褐色，因受后期构造影响，部分矿石呈碎裂状。矿石中重晶石结晶一般较好，成自形晶，晶体一般为1～3mm，个别大者可达到6～8mm。矿石呈板状、柱状、粒状结构；晶簇状、梳状、块状及角砾状构造。

(2)矿石矿物特征。矿石矿物成分比较简单，主要矿物为重晶石，次要矿物为石英、方解石、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿等。

重晶石：纯净者透明无色，一般呈乳白色、白色、浅褐色，透明—半透明，玻璃光泽，断口呈珍珠光泽，粒状、板状、柱状晶体，粒径0.1～5mm，集合体呈束状、放射状、交织状排列，以脉体和破碎岩中的填隙物形式存在。

石英：无色透明，呈他形细粒状和半自形柱状，粒度0.01～0.3mm，和重晶石为同一矿化阶段形成的共生矿物。主要呈星散状和浸染状嵌布于重晶石矿物颗粒之间。

方解石：白色，半透明，呈他形—半自形细粒状，以细脉、纹脉状分布在重晶石矿物裂隙之中，也有的呈包体状态分布在重晶石晶体内部，为重晶石的伴生矿物。

黄铁矿：呈星点状，分布在矿脉裂隙和矿脉内的围岩角砾中，粒度0.01～0.03mm，含量0.1%～0.5%，大多数已次生变化为褐铁矿而呈浅褐红色，致使矿石染色。

(3)矿石化学成分特征。矿石中主要有益成分为BaSO4，含量变化较大，一般30.36%～95.47%，一般块状矿石中含量较高，平均73%，混合型矿石中含量较低，平均52%。在矿体中部矿石含量高，两端含量较低，在矿体上部矿石含量较高，下部较低。

矿石中有害组分为SiO2，含量10%～25%，与BaSO4含量呈互为消长关系，在矿石中呈细粒浸染状分布，贫化矿石，降低比重，在选矿中较难分离。化山矿区矿石中其他化学成分与平均值为：Al2O32.19%，Fe2O31.20%，CaO0.87%，MgO0.43%，MnO0.02%，水盐0.41%，Cu0.03%，Pb0.003%，Zn0.01%。光谱半定量分析含量大于0.1%的元素有Ba,Sr;含量0.1%～0.05%的元素有Mg,Ti,Pb;含量0.05%～0.001%的元素有Ni,V,Cu,Cr,Zn,Ca;含量0.001%～0.0005%的元素有Ag,Mo,Sn。

矿石的比重与BaSO4含量的关系极为密切，呈正相关关系，即BaSO4含量高，比重则大，反之则低(图3)。

图3　矿石比重与BaSO4含量相关图解

3.3矿体围岩与夹石

矿脉分布在莱阳群杨家庄组中细粒、中粗粒长石砂岩的构造破碎带中，产状严格受构造带控制。其围岩与夹石为硅化、碳酸岩化、黄铁矿化、重晶石化碎裂岩，部分地段围岩为莱阳群杨家庄组中细粒、中粗粒长石砂岩夹页岩、砂砾岩等。矿体与围岩、夹石界限清晰，但局部重晶石化较强地段矿与非矿界线只有依据分析结果划分。

4矿床成因及找矿标志

4.1矿床成因

矿区处于NE向沂沭断裂带与EW向的百尺河断裂之间的中生代断陷盆地内，受沂沭断裂带左行扭动，生成一系列NW向张扭性断裂构造，由于多次构造活动，局部断裂带启开，形成一定规模的成矿构造空间，成为含矿热液的通道和沉淀的场所。当大气降水入渗，流经Ba,S等含量较高的莱阳群地层时，溶解部分Ba2+,S2--S6-，进入地层深部与地下热水循环，含矿热液沿着断裂构造运移，在适当的环境富集沉淀(图4)。断裂构造的派生裂隙则直接控制着重晶石矿体的形态、产状及规模。矿区内除主要控矿的NW向构造断裂外，尚有主干断裂派生的羽状断裂裂隙构造，它们均被含矿热液充填，形成重晶石矿脉带[8-9]。

图4　化山矿区重晶石矿成矿模式图

矿区区域地层为莱阳群止凤庄组、杨家庄组和杜村组，矿体直接围岩为白垩纪莱阳群杨家庄组砂岩、砂砾岩、粉砂岩和粉砂质泥岩，当围岩为泥岩或页岩时，矿石质量较好，分布亦较稳定；当围岩为砂岩、砂砾岩，断层面硅化较弱时，矿石质量较差。这是由于砂岩由泥质物呈孔隙式胶结，孔隙度较小，加之含有页岩夹层，所以渗透性较差，对含矿热液起相对屏蔽作用，有利于含矿热液在断裂构造中富集和沉淀；而莱阳群止凤庄组和杜村组岩性主要为砾岩、砂砾岩和粗砂岩，孔隙度大、渗透性强，含矿热液易向断裂两侧围岩扩散，不利于富集成矿。

山东省地质矿产局实验室用均一法和爆裂法对3件重晶石样品包体测温获得7个数据，该重晶石矿的形成温度在100～168℃，综上所述，矿体成因类型为裂隙充填型低温热液矿床[10-11]。

4.2找矿标志

矿体赋存于构造破碎带中，产状严格受构造带控制，其围岩与夹石为莱阳群杨家庄组中细粒、中粗粒长石砂岩，矿化表现为硅化、碳酸岩化、黄铁矿化，矿体与围岩、夹石界限清晰。因此莱阳群杨家庄组中细粒、中粗粒长石砂岩中发育的受NW向断裂构造控制的矿化蚀变岩带是最直接的找矿标志。

5结语

(1)矿质来源于富Ba,S的莱阳群地层，流体来源于大气降水，构造活动形成局部热异常并促使热液流动，在适合的构造部位富集成矿，成矿温度100～168℃，矿床成因为低温热液矿床。

(2)胶莱盆地内重晶石矿受NW向构造控制，莱阳群地层硅化、碳酸盐化蚀变带、重晶石脉是寻找重晶石矿的标志。对该矿区的进一步勘查及类似地区的找矿工作具有一定的指导意义。

致谢：该文经刘述敏副总工程师审阅并提出宝贵修改意见，在此谨致谢意。

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收稿日期：2016-03-29；

修订日期：2016-04-08；编辑：陶卫卫

作者简介：尤湘杰(1965—)，男，山东高密人，助理工程师，主要从事地质矿产及地质环境管理工作；E-mail:ggy123408234@163.com

中图分类号：P618

文献标识码：A

Geological Characteristics and Genesis Analysis of Barite Deposit in Huashan Mine of Gaomi City

YOU Xiangjie1，XING Tongju2，YIN Mingquan2，MEI Xihua3

(1.Gaomi Bureau of Land and Resources，Shandong Gaomi 261500，China；2.Qingdao Geo-engineering Exploration Institute，Shandong Qingdao 266071，China；3.No.4 Exploration Institute of Geology and Mineral Resoueces，Shandong Weifang 261021，China)

Abstract:Huashan mine in Gaomi city is an important barite mining area in Shandong province. The mine is located in Jiaolai basin, and ore bodies occur in tectonic fracture zones of Yangjiazhuang formation in Laiyang group. It is strictly controlled by structures with the trend of NW, and five larger veins distributed in the region. Calcite-barite type is the main ore type. In this paper, the genesis of barite ore (epithermal fissure filling type), metallogenic model and prospecting signs have been analyzed. It has a certain guiding significance for further exploration in the mine and similar areas.

Key words:Barite deposit; geological characteristics; genesis analysis; Huashan mine; Gaomi city