甘肃省肃北县大豁落重晶石矿地质特征及矿床成因

何建平，李元家，周子琴

（甘肃省地矿局第四地质勘查院，甘肃 酒泉 735000）

沉积型重晶石矿床是我国最重要的一种重晶石矿床类型，这类矿床一般规模较大，产于一定的地层中，矿石结构构造明显，矿层内部与近况围岩没有热液蚀变现象，且多形成于封闭、半封闭流水不畅的海湾或泻湖相，水动力条件相对较弱［1］。本文结合野外实际工作，对大豁落重晶石矿地质特征做简要介绍，和国内典型的沉积型重晶石矿床做对比，对矿床成因进行了分析，并给出找矿标志，提供了找矿方向。

1 区域地质背景

大豁落重晶石矿区域上位于塔里木陆块区，敦煌陆块，柳园裂谷；地层划分属于塔里木地层大区，敦煌地层区，罗雅楚山—柳园地层分区。区内出露地层由老到新为长城系古硐井群，蓟县系平头山组，寒武系双鹰山组、西双鹰山组，奥陶系罗雅楚山组、第四系全新统。

区域上岩浆侵入活动频繁，分布广泛，主要有华力西中期花岗闪长岩、华里西晚期钾长花岗和一些花岗岩脉、辉绿岩脉、石英脉等。

区域内构造复杂，褶皱重叠，断裂交织。褶皱构造主要为双鹰山复式向斜，分布于双鹰山—大豁落井一带。东西长18km，南北宽1km—3km，呈近东西走向的狭长带状。包含一个背斜和两个向斜，背斜核部为寒武系双鹰山组，两翼为奥陶系罗雅楚山组；向斜核部为奥陶系罗雅楚山组，两翼为寒武系双鹰山组。该复式向斜地层总体南倾，倾角40°—70°，局部地段发生倒转，其两翼地层都不同程度的受断层影响而缺失或零星出露。

断裂构造主要为双鹰山—大豁落井断裂带。断裂带是由数条近东西向逆断层组成，西部大部分断层倾向北，在东部部分断层面倾向南，倾角西部陡（80°±），东部 30°～60°。断裂带上，可见断层崖、三角面、拖褶曲、断层角砾岩，局部地方有糜棱岩出现，沿断层有石英脉发育。

区域上位于北山寒武系黑色岩系P、V、U成矿带中。已发现矿床有双鹰山重晶石矿、大豁落钒矿。发现的矿种主要有重晶石矿、钒矿、磷矿等矿产。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区内出露地层主要为寒武系双鹰山组、奥陶系罗雅楚山组。寒武系双鹰山组与上覆奥陶系罗雅楚山组呈平行不整合接触，整体为一向南倾的背斜。

寒武系双鹰山组岩性主要为灰黑色（含泥）硅质岩，夹少量细晶灰岩、粗晶灰岩、岩屑砂岩、含炭页岩、粉砂岩、白云岩、石膏及重晶石透镜体，局部地段含炭页岩中见有含磷结核，岩层倾向150°～175°，倾角50°～70°。重晶石矿体产于该组上部含泥硅质岩中，呈似层状、透镜状产出。根据岩石组合特征，该组沉积环境应属浅海海盆环境。

奥陶系罗雅楚山组为一套浅灰绿色碎屑岩，由浅灰绿色长石岩屑砂岩、泥岩、含砾粗砂岩等组成。在倾向上表现为颗粒由粗到细的粒序层理，地层在矿区北部发生倒转，整体为一套深海—半深海浊流沉积的碎屑岩。

2.2 构造

矿区内褶皱、断裂构造均有发育。

褶皱表现为一轴面向南倾斜的背斜，核部由寒武系双鹰山组的（含泥）硅质岩夹少量细晶灰岩、岩屑砂岩、含炭页岩、粉砂岩、白云岩、石膏及重晶石透镜体等组成，（含泥）硅质岩中发育一系列紧闭尖棱褶皱；两翼由奥陶系罗雅楚山组的长石岩屑砂岩组成。断裂构造主要有NE向和近EW向两组，共3条，均发育于双鹰山组中，对矿体完整性没有影响。（如图1所示）。

近EW向断层：F1为一性质不明断层，走向70°，长320m，经探槽揭露，局部可见构造角砾岩。N E向断层：分别为F2、F3，均为平移断层。其中F2为一右行平移断层，走向17°，长60m，错断了硅质岩中的灰岩夹层，断距约14m。F3为一左行平移断层，呈舒缓波状，总体走向25°，长200m，错断了岩矿层及闪长玢岩脉，断距3～6m。

2.3 岩浆岩

仅见少量闪长玢岩脉和石英细脉，闪长玢岩脉呈北西向展布，长560～800m，宽2～5m。石英细脉多沿构造裂隙充填，呈近南北向、近东西向展布，长60～450m。

2.4 围岩特征

含矿层顶、底板岩石为寒武系双鹰山组的含泥硅质岩及灰岩，重晶石矿体多呈似层状、透镜状出于其中，矿体与围岩界线清楚，无热液蚀变现象。

图1 大豁落重晶石矿区构造纲要

3 矿体地质特征

3.1 矿带特征

根据矿体出露位置及分布特征，矿区内划分为南、北两个矿带，共圈出重晶石矿体9条（见表1）。

北矿带长约3.5km，宽约0.8～4.5m，由BarⅠ-1、BarⅠ-2、BarⅠ-3、BarⅠ-4、BarⅠ-5 号矿体组成。矿体赋存于寒武系双鹰山组含泥硅质岩中，呈似层状、透镜状，近东西向展布，矿体倾向 160°～185°，倾角50°～75°，顶底板均为灰黑色含泥硅质岩。

南矿带长约 3km，宽约 1～8m，由 BarⅡ-2、BarⅡ-3、BarⅡ-4、BarⅡ-5 号矿体组成。 矿体赋存于寒武系双鹰山组含泥硅质岩中，呈似层状、透镜状产出，矿体倾向 160°～185°，倾角 45°～60°，顶底板均为灰黑色含泥硅质岩。

3.2 矿体特征

勘查区内共圈出重晶石矿体9条。矿体长度208～834m，平均厚度在 0.82～3.38m，BaSO4平均品位42.82%～66.07%。其中 BarⅠ-2、BarⅠ-5 为勘查区内主要矿体，二者均分布于北矿带。具体矿体特征见表1。

3.3 矿石质量

1）矿石结构构造。区内矿石结构以中细粒状镶嵌变晶结构（如图2-A、B所示）、同生角砾结构（如图2-C、D所示）为主，并见有少量的放射状结构矿石（如图 2-E、F 所示）。

区内矿石构造以块状构造（如图2-A所示），斑块状构造（如图2-C所示），结核状构造（如图2-E所）为主，并具少量蜂窝状构造。

表1 矿体特征表

图2 区内矿石手标本及其镜下特征

2）矿物成分。大豁落重晶石矿矿石矿物为重晶石。重晶石呈灰白色—灰色，多呈半自形—它形晶，长方形柱状、宽板状，粒度变化大，小者粒径在0.1mm以下，大者粒径5mm×7mm，且大小不等颗粒混杂分布。脉石矿物为硅质、石英、碳酸盐集合体、泥质、铁质、粘土矿物等。

3）矿石化学成分。矿石的主要化学成分为Ba-SO4、Mn、Ag、CaO、A12O3、Fe2O3、SiO2、K2O、Na2O、TiO2、MnO等。有用组分为 BaSO4，BaSO4含量最高87.96%，平均含量57.43%。主要有害组分为CaO、Fe2O3、A12O3、SiO2、Ag、Zn。 根据光谱分析统计表明，重晶石矿石中普遍含P、V、Ag等元素。

3.4 矿石类型

根据矿石的矿物组合、结构、构造，矿区矿石自然类型为块状重晶石型矿石、斑块状重晶石型矿石。

1)块状重晶石型矿石：灰—深灰色，中细粒状镶嵌变晶结构，块状构造。重晶石含量50%～90%，脉石矿物含量10%～50%。此类型矿石主要分布于北矿带。

2)斑块状重晶石型矿石：深灰色，同生角砾状结构，斑块状构造。重晶石含量30%～70%，分布不规则。此类型矿石主要分布于南矿带。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

中国中早寒武世重晶石矿床一般分布于扬子板块边缘由浅海碳酸盐岩及砂泥质沉积区向半深海、深海砂质复理石沉积区的过渡带，属非补偿滞流海泥质（富硅、碳质）沉积区，且重晶石与同期沉积的结核状磷矿、钒矿具有密切的空间关系和相同的构造环境，矿床成因属生物化学沉积矿床［2］。

大豁落重晶石矿产于寒武系双鹰山组顶部的（含泥）硅质岩中，含矿层位稳定，矿体多呈似层状、透镜状产出，矿体与围岩界线清楚，沿走向常与含泥硅质岩呈相变关系，硅质岩、石膏、重晶石普遍发育平行层理构造，显示了沉积矿床的特点。

矿层的顶、底板围岩主要为含泥硅质岩，次为结晶灰岩，呈现出以化学沉积为主的深水、半深水停滞性海盆的还原环境，矿石矿物成分单一，金属矿物少见，与热液有关的金属元素如Cu、Pb、As、Au等元素含量均较低。且重晶石矿层与围岩没有热液蚀变现象。

以上地质特征符合中国寒武系重晶石矿床地质特征，故认为区内重晶石矿床类型为化学沉积型重晶石矿床。

4.2 找矿标志

1）重晶石矿体产于寒武系双鹰山组的含泥硅质岩中,寻找与其层位相同的灰黑色含泥硅质岩为直接找矿标志[3]。

2）由于矿层与顶底板围岩抗风化作用的不同，含泥硅质岩形成一定规模的黑色山脊，为寻找重晶石矿的独特地貌标志特征。

3）区内重晶石矿石具有蒜臭味，且比重较含泥硅质岩大、颜色相对较浅，也是一种寻找重晶石矿的物理标志。

5 结论

1）矿区西部现正在开采的双鹰山重晶石矿体与矿区内南矿带中矿体处于同一矿带上，钻探施工仅对勘查区北矿带进行了深部验证，未对南矿带矿体进行验证，因此在勘查区南矿带布施深部工程，将会取得找矿的更大突破。

2）矿区为一倒转背斜，矿体存在于背斜核部的硅质岩中，在以后的找矿过程中应加强对褶皱构造带的研究，争取有更大的突破。