湖北保康百峰—店垭萤石—重晶石矿床地质特征及成因

黄德将

摘要：百峰—店垭萤石—重晶石矿床位于扬子准地台鄂中褶断区“黄陵断穹”北缘，萤石—重晶石矿脉产于下奥陶统南津关组—大湾组地层中，其产出受区内断裂、裂隙构造控制，矿脉产状与断裂、裂隙构造产状一致，萤石—重晶石矿脉充填于断层破碎带中，萤石—重晶石富集于破碎带中部，两侧为硅化、萤石—重晶石化角砾灰岩。矿床成因类型属中低温热液型脉状矿床。

关键词：百峰—店垭；萤石—重晶石矿床；地质特征；矿床成因；鄂西

1.前言

鄂西地区是我国重要的非金属矿产聚集区，一系列大中型磷矿、萤石矿发育其中。百峰—店垭萤石—重晶石矿床即是黄陵断穹配套断裂系统中一典型矿床。矿床发现于本世纪初，近年来中南冶金地质研究所在区内开展了普查工作，并提交了333+334？萤石—重晶石矿石资源量144.43kt（重晶石96.54kt、萤石25.00kt）。该矿床研究程度低，未见有文献报道，其地质矿化特征未有系统总结，其成因类型不明，其与区域大规模产出的磷矿床有何关系？这些问题均制约了矿区下一步勘探工作的进行。基于此，笔者在详细野外地质调查的基础上，通过对矿区地质、矿化特征的总结归纳，探讨了矿床成因。以期为黄陵断穹配套断裂系统所在区域的萤石、重晶石等矿产找矿提供思路和理论依据。

2.区域地质背景

百峰—店垭萤石、重晶石矿地处扬子准地台鄂中褶断区“黄陵断穹”北缘。“黄陵断穹”轴向北北东向，南北长70余公里，东西宽40余公里，为东翼平缓西翼较陡的二元短轴断穹构造。区域断裂构造较发育，主要为北西向及北北西向断裂。以上诸组断裂规模宏大，具有多期次活动特征。其中雾渡河断裂走向长数十公里，对“黄陵断穹”地区地质景观起着重要的控制作用，以其为分界，核南部侵入大量岩浆岩，核北部则以中深变质岩为主。

区域矿产较为丰富，在“黄陵断穹”核部主要分布有金矿、石墨矿、橄榄石矿、石榴石及矽线石、硫铁矿、花岗石等矿床和规模较小的磁铁矿、铜铅锌多金属矿（化）点。在断穹翼部沉积盖层区有磷矿、银钒矿、赤铁矿、硫铁矿及镍钼矿、铅锌矿、重晶石等矿床（点）。

3.矿区地质

3.1地层

矿区出露主要为奥陶系下统及中统地层，第四系沿矿区河谷地带少量零星分布，各地层特征由老至新分述如下：

奥陶系下统：区内奥陶系下统分为南津关组、分乡组、红花园组、大湾组，各组间均为整合接触。南津关组：下段灰—浅灰色厚层至块状微一细晶白云岩、泥质白云岩夹角砾状白云岩，局部含燧石。局部地段可见重晶石包块或重晶石扁豆状夹层。上段深灰色中厚层状含燧石灰岩，生物屑灰岩，分乡组：灰色生屑灰岩夹黄绿色页岩，下段为亮晶含砾砂屑灰岩夹骨屑灰岩段，岩石中粒屑以内碎屑占多数，上段为页岩夹骨屑灰岩段。红花园组：灰色生屑灰岩夹黄绿色页岩。下段泥晶鲕粒灰岩，上段为骨屑灰岩段，重结晶明显。大湾组：下部为层状泥质瘤状生物灰岩夹黄绿、灰绿色泥岩；中部为紫红、暗红色生屑灰岩、泥灰岩；上部为灰、灰绿色薄至中厚层状泥质瘤状生物灰岩夹泥岩。

奥陶系中统：区内奥陶系中统分为牯牛潭组、庙坡组、宝塔组。牯牛潭组：青灰、灰色及紫灰色薄至中厚层状灰岩与瘤状泥质灰岩互层。庙坡组：黑色钙质泥岩和黄绿色页岩夹灰岩透镜体。宝塔组：中厚层、厚层状紫红、灰绿色“龟裂纹”灰岩。

3.2构造

矿床位于扬子准地台上扬子台坪鄂中褶断区黄陵背斜北东翼倾伏端，印支期黄陵断穹抬升隆起，铸成“黄陵背斜”的雏型，在燕山期造山运动中褶皱定型，形成了轴向北北东缓倾斜穹状背斜构造及一系列北西和北东向断裂系统。本矿区内的褶皱及断裂构造，即是受区域性压应力和张扭应力～张应力作用下的产物。本矿区褶皱构造简单，为一向北东倾斜的单斜构造，略带弧形，由奧陶系下统及中统地层构成，地层倾向40°～70°，倾角7°～26°。

区内断裂构造较发育，按其展布方向可分为北西向、北东向、北北西向三组。其中北西向断裂规模较大，为区内主要的导矿构造；北东向断裂规模次之，为区内主要的导矿和容矿构造；北北西向断裂规模最小，为区内的容矿构造；目前已发现的断层共有四条，即F₁、F₂、F₃、F₄断层。纵观全区，断层分布数量虽然较少，但对矿液的运移和存储起到了至关重要的作用。

区内北西向断层目前仅发现一条，即F₁断层。该断层斜贯矿区中部，为北东盘相对上升、南西盘相对下降的正断层。总体呈北西方向展布，倾向225°～235°，倾角70°～80°。区内分布长度约3300m，北西、南东两端延伸至矿区外，垂直断距达100余米，穿越中下奥陶统。断层面较平直，断层带宽1.00m～2.00m，主要由构造角砾岩组成，角砾呈棱角～次棱角状，粒径0.2cm～0.8cm，含量10%～50%，云岩石碎粉及钙质、硅质胶结，结构较致密，断层带中裂隙发育，裂面产状与断层面产状基本一致。断层带在地表呈舒缓波状延伸。

北东向F₂位于矿区中部，为北西盘相对上升、南东盘相对下降的正断层，切割的地层有奥陶系下统南津关组、分乡组、红花园组，其间充填萤石-重晶石脉及碎裂岩、角砾岩，角砾呈棱角～次棱角状，Ⅰ号萤石-重晶石矿脉即赋存于该断层的中段。北北西向断层有F₃、F₄断层。F₃断层位于矿区东南部切割地层为奥陶系下统南津关组和分乡组，南西相对盘上升，北东盘相对下降，为一正断层。其间充填萤石-重晶石脉及构造角砾岩、碎裂岩，Ⅱ号萤石-重晶石矿脉即赋存于该断层的北段。F₄断层则控制着Ⅲ号萤石-重晶石矿脉即赋存于该断层的中段段。

4.矿化特征

4.1矿体特征

区内萤石—重晶石矿脉产于下奥陶统南津关组—大湾组地层中，其产出受区内断裂、裂隙构造控制，矿脉产状与断裂、裂隙构造产状一致，萤石—重晶石矿脉充填于断层破碎带中，萤石—重晶石富集于破碎带中部，两侧为硅化、萤石—重晶石化角砾灰岩。断层上、下盘岩石为南津关组—大湾组白云质灰岩、灰岩及生物屑灰岩，局部见有硅化、方解石化、萤石化及重晶石化现象。

区内共发现热液充填型萤石一重晶石矿脉16条，其中以Ⅰ号矿脉规模最大，充填于F₂断层中段，构成Ⅰ号矿体；Ⅱ、Ⅲ号矿脉规模次之，分别充填于F₃、F₄断层中；其余矿脉规模较小。萤石、重晶石以半自形、自形晶颗粒集合体或条带、条纹状充填于断裂破碎带中构成萤石一重晶石矿脉，萤石一重晶石矿脉主要分布于破碎带中部，两侧则主要充填构造角砾岩、碎裂岩及少量浸染状萤石、重晶石。矿脉地表延伸规模与所处断层一致。

I号矿体位于矿区北部，赋存在F₂断层破碎带中段，延伸方向与F₂断层一致，最低露头标高+600m，最高露头标高+705m。该矿体地表由9个探槽控制，深部由5个钻孔控制，矿体呈脉状产出，向两端及深部逐渐尖灭，走向北东，倾向128°～144°，倾角50°～80°，地表延长630m，斜深50余米，厚度1.00m～3.14m，厚度变化系数48.18%。萤石一重晶石矿主要富集在破碎带中部，两侧为硅化、萤石—重晶石化角砾灰岩，与断层面界线清晰。BaSO₄含量53.43%～77.84%，平均68.01%，品位变化系数12.33%；CaF₂含量6.50%～31.30%，平均15.48%，品位变化系数45.31%。

Ⅱ号矿体位于矿区东南部，受F₃断层控制，赋存于F₃断层破碎带中，延伸方向与断层展布方向一致，最低露头标高+615m，最高露头标高+644m。矿体呈脉状产出，向两端及深部逐渐尖灭，走向北北西，倾向75°～80°，倾角70°～80°，地表延长122m，斜深80余米，厚度1.00m～1.40m，厚度变化系数17.33%。萤石一重晶石主要富集在破碎带中部，两侧为硅化、萤石—重晶石化角砾灰岩，与断层面界线晰。BaSO₄含量53.36%～82.54%，平均69.27%，品位变化系数17.96%；CaF₂含量6.22%～23.44%，平均13.11%，品位变化系数53.52%。

4.2矿石特征

矿石结构：区内萤石—重晶石矿石结构有它形—半自行粒状结构、自形晶结构，另还见有交代结构等。主要结构特征为：

自形晶结构，矿石中重晶石、萤石呈较完整自形晶，晶体较粗大，见有较完整晶面及解理面，其间杂质矿物很少。

它形—半自形粒状结构，矿石中重晶石、萤石呈它形—半自形细小晶粒状集合体，其问由方解石、石英充填胶结。

交代结构，矿石中明显可见重晶石、萤石颗粒交代充填于角砾状灰岩。

矿石构造：矿石构造主要有斑块状构造、致密块状构造、角砾状构造，次为细脉浸染状构造，其主要特征为：斑块状构造，重晶石、萤石呈团块状分布于矿石中，团块间为方解石、石英、灰岩岩屑等充填胶结。由于颜色上存在一定差异，其外貌呈现斑块状特征。此类矿石品位一般较高，是本矿区矿石的主要构造类型。

致密块状构造，它形—半自形、自形粒状重晶石、萤石及相互密集嵌布组成，矿石外貌致密，无明显纹理，有用组分含量90%以上，矿石品位较高。

角砾状构造，它形—半自形粒状重晶石、萤石充填于角砾问形成角砾状矿石，角砾成分为大小不一的灰岩、白云质灰岩碎块。

细脉浸染状构造，重晶石或萤石呈细小脉状分布于矿石中，脉宽1mm～2mm，长不足10mm。此类矿石品位较低，是区内低品位矿石的主要构造类型。

本矿区矿石中主要有用矿物为重晶石，伴生有用矿物萤石，脉石矿物为方解石、石英，微量矿物有水云母、黄（褐）铁矿、岩屑等。

重晶石：区内重晶石呈白色、浅灰白色、浅黄色致密块状或粒状集合体，多为半自形一自形晶结构，粒径0.5mm～10mm，多数在1mm～5mm。集合体内常含有萤石、方解石、石英及灰岩角砾等，颗粒轮廓不清晰时见有交代残余结构。

萤石：区内萤石以浅紫红色、浅紫色、白色半自形—自形晶粒状集合体与重晶石共生或混杂分散于矿石中，萤石粒径0.5mm～5mm。

5.矿床成因探讨

本矿区的萤石—重晶石矿均呈陡倾斜脉状产于奥陶系南津关组—红花园组白云质灰岩、灰岩、生物屑灰岩断层及构造裂隙中，长5m～630m，延深2m～50m，厚度0.10m～3.14m；矿体中心部位及地表BaSO₄、CaF₂含量高，边部和深部含量降低；脉体产状受断层及构造裂隙严格控制，与围岩产状不一致；围岩蚀变主要是重晶石化、萤石化、硅化、方解石化；矿物组分以重晶石、萤石为主，次为方解石、石英及岩屑，微量矿物有水云母、黄铁矿；矿石结构以自形晶结构、半自形—自形粒状结构为主、次为交代结构；矿石构造以斑块状构造、角礫状构造、致密块状构造为主，少量细脉浸染状构造；矿石类型萤石—重晶石矿，重晶石为主要有用矿物，萤石为伴生有用矿物。综上所述，矿床成因类型属中低温热液型脉状矿床。