重庆城口县巴山钡矿床地质特征与矿床成因分析

唐用洋, 王兴奇, 代 宇

(1.重庆市地质矿产勘查开发局川东南地质大队，重庆 400038;2.重庆市通信产业服务有限公司移动服务分公司，重庆 400039)

钡矿是一种用途十分广泛的非金属矿产之一，一般赋存在毒重石、钡解石、重晶石等矿物中，为重庆市的优势矿种之一[1]。重庆市位于我国西南地区，区内钡矿资源丰富，是西部重要的绿色锰钡新材料产业基地，对发展钡基础材料、钡新材料、电子极钡材料等产业有积极作用。本文以重庆城口县巴山钡矿床为研究对象，分析其矿床地质特征及矿床成因，可为区域找矿勘查工作提供参考。

1 矿区地质背景

研究区地处秦岭大别成矿省—南秦岭Au-Pb-Zn-Fe-Hg-Sb-RM-REE-V-蓝石棉-重晶石成矿亚带—城口大巴山金银毒重石成矿带，区域以南华系至寒武系沉积浅变质岩为主，已发现矿产资源包括钡、铁矿、石煤、黄铁矿、钒、铜等。矿区出露地层主要为：①新元古界北屏组(Pt3b)，为一套含砾凝灰质砂岩、凝灰质板岩等组合；②震旦系八字坪组(Zb)，为一套碳酸盐建造，下部含黄铁矿；③下寒武统巴山组(∈1b)，为一套硅质岩、含白云质泥质条纹硅质岩，是区域主要的钡矿赋存层位；④下寒武统鲁家坪组(∈1l)，为一套浅变质岩系，岩性以板岩为主；⑤下寒武统箭竹坝组(∈1j)，为一套碳酸盐建造；⑥中寒武统毛坝关组(∈2m)，岩性主要为含粉砂质白云质灰岩、白云质灰岩、灰岩等；⑦中寒武统八挂庙组(∈2b)，岩性为砂质、粉砂质微晶灰岩和含白云质灰岩。

研究区大地构造位置处于南秦岭—大别山新元古代—古生代造山带之北大巴山—南大别山元古代晚期—早古生代裂陷大陆边缘的大巴山推覆体内，以一系列北西-南东向展布的逆冲断层为主，构造迹线与地层走向基本一致[2]。此外，矿区紧闭褶皱发育，皱褶轴迹与断裂展布方向接近，且具有等间距分布的规律。矿区岩浆岩较为发育，以中基性的蚀变辉绿岩为主，形成时代以加里东期为主，伴随Cu、Pt、Pd、Zn、Pb、Sb、Mo、Ni等多金属矿化异常。

2 矿床地质特征

2.1 赋矿层位特征

巴山钡矿床属沉积型矿产，矿层赋存于下寒武统巴山组二段(∈1b2)，含矿岩系厚度56.30 m，矿体顶板为巴山组二段黑色薄层硅质板岩，底板为巴山组二段黑色薄层硅质板岩、炭硅质板岩。初步圈定矿体7条，总体上由三个矿层(B1、B2、B3)组成，各矿层间为整合接触关系，其中，以中含矿层B2最为稳定，故又将B2矿层细分为B2-1、B2-2、B2-3三个分层(表1)。

表1 重庆巴山钡矿床含矿岩系特征表

2.2 矿体特征

巴山钡矿初步圈定钡矿7条，编号分别为Ⅳ、Ⅶ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅸ号矿体(南东矿段)和Ⅲ、Ⅲ′号矿体(北西矿段)，本文着重讲述Ⅳ和Ⅶ号矿体的特征(图1)。

图1 巴山钡矿矿产地质简图

Ⅳ号矿体(主矿体)赋存于下寒武统巴山组二段中上部，呈似层状、层状顺层理产出，产状与围岩一致。矿体总体走向113°，倾向南西(倒转)，倾角45°～89°，平均72°。矿体沿走向控制长度为2 010 m，受倾伏向斜控制明显，该矿体延伸深度50～700 m不等，矿体中部因地势较高，矿体延深约700 m。Ⅳ号矿体空间形态呈“C”字形，地表及浅部倒转，中深部直立，深部逐渐回归正常北倾，东段(李家湾)在+610 m标高已经出现回返北倾，西段(红庙子)在+610 m标高尚未恢复北倾，仍倒转倾向南西，倾角80余度，这与李家湾向斜向北西倾伏关系密切。李家湾向斜倾伏角9°～31°，深部与Ⅶ号矿体相连，整体三维空间形态呈向南西斜歪的“U”字形向斜，向斜向北西倾伏。

Ⅶ号矿体(主矿体)赋存于巴山组二段中上部，呈似层状、层状顺层产出，产状与围岩一致。矿体总体走向139°，倾向南西，倾角40°～75°，平均67°。地表控制长度约895 m，延伸深度200～670 m不等，矿体地表露头被F12断层错断为三个小矿段，分别为Ⅶ号矿体西段、Ⅶ号矿体中段及Ⅶ号矿体东段，各段产状较稳定，变化不大。

2.3 矿石类型及结构构造

巴山钡矿床的矿石类型较复杂，总体上可分为：①毒重石型，BaCO3含量≥20%；毒重石÷(毒重石+钡解石)≥75%；②钡解石型，BaCO3含量≥20%；钡解石÷(毒重石+钡解石)≥75%；③毒重石-钡解石混合型，BaCO3含量≥20%；毒重石÷(毒重石+钡解石)<75%或钡解石÷(毒重石+钡解石)<75%；④混合型钡矿，BaCO3含量≥20%和BaSO4≥30%；⑤重晶石型，BaCO3含量<20%，BaSO4≥30%。巴山钡矿床主要发育毒重石-钡解石混合型、毒重石型、钡解石型三种，混合型钡矿和重晶型不发育。

(1)条纹或条带状钡解石-毒重石混合型钡矿：灰、灰黑色，条纹、条带状构造，成分和结构较复杂，有交代结构，束状-放射状结构、隐晶-微晶结构，矿石主要由钡解石和毒重石组成，次为重晶石，少有铝硅钡石，并含有石英、炭质、黄铁矿等杂质。各条纹或条带具有不同的结构、成分和颜色，深色条带中的矿物结晶较小，由隐晶毒重石、粒状重晶石和石英等组成，富含炭质。浅色条带中的矿物结晶较大，以钡解石或板状重晶石为主，由少量毒重石和炭质组成。各条带界限不清楚，呈相互渐变过渡。该矿石主要见于B2-3矿层，矿石BaCO3含量为28.81%～83.48%，平均为51.28%。

(2)致密块状钡解石-毒重石混合型钡矿：深灰色，细-极粗晶不等粒结构、中粒变晶结构、交代结构和交代残余结构。块状构造、网脉状构造和残余条纹构造。矿石矿物主要由钡解石，次为毒重石，并含有少量菱碱土石和重晶石。钡解石结晶好，呈粒状或束状集合体，单晶粒度为0.1～1 mm为主，大者可达2～4 mm，多呈镶嵌状、齿状。该矿石中伴生有石英、方解石、白云石、炭质、黄铁矿、辉铜矿、黝铜矿和方铅矿等，部分钡解石与菱碱土、石英和方解石共生于矿脉中。该矿石主要见于B2-2矿层，矿石BaCO3含量为24.24%～82.91%，平均为52.92%。

(3)致密-微层状毒重石矿石：浅灰、深灰色，矿石以毒重石和钡解石为主，常含有重晶石和铝硅钡石，伴生有石英、炭质、水云母和黄铁矿等杂质，矿石主要为细晶，中-粗晶不等粒结构，微层状、致密块状构造，该类型矿石在各类矿石中所占比例较小，呈零星或透镜状分布，多尖灭再现，极不稳定。矿石品位和厚度基本都不满足工业要求。该矿石主要见于B1、B2-1、B3矿层，矿石BaCO3含量为20.35%～83.27%，平均为45.08%。

此外，无论是矿物类型或自然类型，矿体不同层位之间无明显的自然界线，而是呈相对过渡渐变的特征。

3 矿床成因

巴山钡矿床的赋矿围岩为下寒武统巴山组二段中上部，属于沉积型矿产，因此成矿时代为早寒武世[3]，矿床经历了生物富集和沉积作用阶段、钡物质的析出和迁移阶段、毒重石(重晶石)富集成矿阶段三个大的阶段。

(1)生物富集和沉积作用阶段：在陆棚边缘的大陆剥蚀区域，陆源沉积作用相对较弱，但是该部位因海水中富营养流的上升作用极为明显，导致成为藻类和浮游生物的主要繁殖区域。大量的藻类及浮游生物吸收海水表层的Ba、P、C、Si等元素，死后随机沉入海底，使Ba、P、C、Si等元素在海底中初步富集。

(2)钡物质的析出和迁移阶段：当藻类及浮游生物死后随机沉入海底，进而腐烂分解出CH4、H2S、H2等物质，消耗了深海中大量的氧气，深海环境处于还原环境。在还原环境较强的部位和沉积速率较快的条件下，大量的富含Ba、P、C、Si等元素的有机质被保存下来，形成了规模较为稳定的有机质黑色碳质板岩、页岩等，初步富集成矿。同时，由于在强还原环境中，硫元素缺少SO42-离子而以[HS]-和S2-的形式存在，此时大量的有机物质分解降低了深海环境的pH值，H2CO3的二级分解受到抑制，深海中的大量碳酸盐矿物逐渐消解，BaSO4和BaCO3逐渐溶解，不利于Ba元素的沉积，Ba更易向沉积界面的水体中上移。

(3)富集成矿阶段：当大量Ba元素上移至沉积界面时，由于海水在上升洋流的带动下向上运移而趋近于氧化还原界面，此时随着pH的升高和海水压力的逐渐降低，海水中的CO32-和SO42-逐渐增加，与上移的Ba元素结合形成BaSO4和BaCO3，进而富集成矿。

4 结论

(1)巴山钡矿床主要赋存在下寒武统巴山组二段中上部，属于沉积型矿产，多呈层状、似层状产出，区域含矿层位稳定，具有巨大的找矿前景。

(2)巴山钡矿床主要发育毒重石-钡解石混合型、毒重石型、钡解石型三种矿石，混合型钡矿和重晶型矿石不发育。

(3)矿床的形成经历了3个阶段，生物富集作用使C、Si、P、Ba等元素初步富集，强还原环境对Ba元素的富集成矿有利。