渝东南武隆-彭水一带萤石及重晶石矿控矿因素与找矿潜力

李培龙，邓红宾，叶洪伟，余长荣，黄永生，辜晓梅

（四川省地第十地质大队，四川 绵阳 621000）

萤石除被应用于冶金、水泥、玻璃等传统行业外，在新能源、国防、半导体、医疗等新兴领域中的应用也愈加广泛；重晶石在石油钻井泥浆加重剂、钡化工及防核辐射原材料等应用广泛，萤石及重晶石在国家经济安全领域具有重要作用，先后被中国、美国、欧盟等世界主要经济体均将其纳入战略性矿产或关键性矿产（王文利等，2014；王东方等，2019；吴巧生等，2019；姜雅等，2021）。截至2020 年底，中国重晶石资源储量3 689.12 万吨，萤石资源储量4 857.55 万吨（中华人民共和国自然资源部，2021）。2018 年我国萤石进口量首次超过出口量，国内重晶石因采富弃贫而导致优质资源逐年枯竭（李敬等，2019；刘秋颖等，2020），目前的萤石及重晶石优质资源的优势正在逐渐变弱，资源保障度在逐年下降。

区域内矿产资源勘查最早始于1940 年后期，形成的重晶石-萤石矿基础资料比较缺乏，只有一些零散的重晶石-萤石矿勘查报告资料。以往重晶石-萤石矿等非金属矿产经济价值相对较低，人们的重视程度不够，勘查程度低，对本区重晶石-萤石矿资源潜力挖掘较少。随着新能源、国防、半导体、医疗、氟及钡化工、防核辐射原材料等新兴领域应用及产业的发展，萤石及重晶石矿产资源消费将迎来快速增长期。

渝东南地区重晶石-萤石矿规模大，分布范围广，已发现的重晶石-萤石矿床（点）达到134 个，重晶石-萤石矿脉已超过310 余条，具有矿体规模大、多层位赋矿等特点，成矿地质条件优越，找矿潜力大。研究区1∶5 万区域地质矿产调查时开展了详细的野外调查工作，形成了系列成果，以本次工作内容为依据，加强渝东南武隆-彭水一带控矿因素与找矿潜力的研究，进一步圈定找矿靶区，为矿产勘查选区提供参考。

1 成矿地质背景

渝东南武隆-彭水一带大地构造位置位于扬子陆块区（VI）上扬子古陆块（VI-2）扬子陆块南部碳酸盐台地（Pz）（VI-2-4）（潘桂棠等，2009），位处武陵山陆缘褶皱冲断带，以七曜山隐伏断裂与四川前陆盆地为界，南东进入湘黔境内，临接雪峰山基底逆推带。渝东南重晶石-萤石成矿带由北西向南东分别有老厂坪-江口成矿带、郁山成矿带、筲箕滩成矿带、丁市成矿带、咸丰成矿带、桐麻岭成矿带，主要受北东向背斜构造控制，重晶石-萤石矿规律分布于震旦系-奥陶系地层的背斜近轴部的两翼地段，背斜轴部及转折端控制着矿床（点）呈带状分布并广泛分布于彭水、黔江、酉阳、石柱、武隆和秀山等地区，如：彭水县竹子塔、郁山、白石垭、红花岭以及武隆县桐梓、酉阳县桂花、黔江县太极重晶石-萤石矿等，1∶5万区域地质矿产调查区范围位于老厂坪-江口成矿带及郁山成矿带内（图1）。研究区主要出露早古生代寒武纪-中生代侏罗纪地层，以二叠系一套浅海开阔台地相及滨海沼泽相沉积及三叠系局限台地潮坪-台缘浅滩相-滨岸咸化泻湖-湖沼相沉积地层出露最为广泛，其次为奥陶系-志留系地层，主要分布在背、向斜两翼及背斜轴部区域。区内构造为一系列北东-北北东向褶皱与断裂组成。

图1 渝东南重晶石-萤石成矿带分布图

2 研究区重晶石-萤石矿产特征及典型矿床特征

研究区地处老厂坪-江口与郁山成矿带内，区内主要有柏香、红花岭、黄家坝、朗溪等重晶石-萤石矿床（点），较为典型的彭水红花岭重晶石-萤石矿床位于彭水汉葭镇，矿床出露于郁山背斜的北西翼近轴部，控矿断裂为郁山大断裂带附近数条北北西—南南东的相互平行的陡倾正断层。矿区内圈定萤石-重晶石矿脉58 条，呈脉状、树枝状或透镜状产出，单个矿脉长一般为几百米-上千米不等，与围岩的界线淸楚，赋矿层位为下奥陶统桐梓组（O1t）、红花园组（O1h）及中奥陶统湄潭组（O2m），无岩浆岩出露①重庆市彭水县红花岭萤石、重晶石矿简要地质报告，重庆市地质矿产勘查开发局607 地质队，2011.（图2、图3）。简述几条主要矿体特征：

图2 红花岭重晶石-萤石矿区地质简图

图3 红花岭重晶石-萤石矿地质剖面图

Ⅰ矿体：位于红花岭南东侧，受F2断层控制，赋存于红花园组底部灰岩与断层接触部位，矿体产状与断层产状一致，走向约325°，倾向北东，平均倾角73°，地表出露长为270 m，水平厚度一般为0.8～4.5 m，最大水平厚度达6.3m。矿石为萤石与重晶石混合型，萤石呈不规则小脉状及团块状嵌布于重晶石中，分布不均匀且变化较大。矿体平均品位CaF2为56%，BaSO4为66%。

Ⅱ矿体：位于红花岭南东侧，受F3断层控制，赋存于红花园组底部灰岩与断层接触部位，矿体产状与断层产状一致，走向约334°，倾向北东，平均倾角70°，地表出露长1 320 m，水平厚度为1.5～17.4 m，最大水平厚度达19.6 m，矿石为重晶石，几乎不含萤石，BaSO4品位为48%～89%。

Ⅲ矿体：位于秦家山西侧，受F8断层控制，赋存于红花园组底部灰岩与断层接触部位，矿体产状与断层产状一致，走向约338°，倾向北东，平均倾角80°，地表出露长1 020 m，水平厚度为1.5～17.4 m，最大水平厚度达19.6 m，矿体北西段矿石以重晶石为主，含少量萤石且多含方解石，南东段矿石含萤石但品位一般为20%～30%，整体以重晶石为主，BaSO4平均品位为68%。

Ⅳ矿体：位于汪家山东侧，受F8断层控制，赋存于桐梓组中部白云岩与灰岩层间裂隙部位，矿体产状与层间裂隙产状一致，走向345°～350°，倾角近90°，地表出露长328 m，水平厚度为0.9～1.18 m，矿石以重晶石为主，间夹少量可手选颗粒状方解石、萤石等，BaSO4品位一般72.88%～98.94%，平均品位为88.27%。矿区内重晶石矿常单独成为单一的重晶石矿脉，含少量或微量的萤石；萤石矿均与重晶石混合出现，无单独的萤石矿脉存在。矿物成分除重晶石、萤石外，其余矿物成分为方解石及少量的褐铁矿、黄铁矿、微量的石英、绿泥石等。矿物粒径一般为1.5～3.6 mm，最小者为0.03 mm，最大达6 mm。重晶石一般呈白色，细长叶片状、不规则板状粗晶或细晶；萤石一般呈浅黄色、黄色、浅绿色，多具裂纹或破碎状，萤石与重晶石常常相互嵌生；方解石则为白色板状且常呈粗大的晶块，黄铁矿呈星散状分布于萤石或重晶石中。

3 研究区重晶石-萤石矿控矿因素

3.1 含矿地层

研究区重晶石-萤石矿床主要赋存于奥陶系碳酸盐岩地层中。按区域岩性组合特征，主要地层为下奥陶统桐梓组（O1t）、红花园组（O1h）及中奥陶统湄潭组（O2m）。

3.1.1 下奥陶统桐梓组（O1t）

为一套浅海相碳酸盐岩夹页岩沉积，下部为黄灰色钙质页岩为主夹生物碎屑灰岩；中部浅-深灰色中厚层至块状微晶白云岩与灰岩互层夹生物碎屑灰岩、砂砾屑灰岩、鲕粒灰岩；上部深灰色薄-中厚层状生物碎屑灰岩与页岩不等厚互层夹黑色薄层燧石，厚度209.23～421.97 m。该组中上部为区域主要含矿层位。

3.1.2 下奥陶统红花园组（O1h）

为一套浅海相碳酸盐岩夹页岩沉积，下部为深灰色中-厚层状夹薄层状生物碎屑灰岩，偶夹深灰色燧石薄层、条带和团块。上部为深灰色厚层-块状夹薄-中厚层状生物碎屑灰岩，与下伏桐梓组为整合接触，厚87.5～140.8 m，为区域主要含矿层位。

3.1.3 中奥陶统湄潭组（O2m）

为一套浅海相砂、页岩夹碳酸盐岩沉积，岩性组合比较稳定，以黄绿、灰绿色、黄灰色水云母页岩、钙质页岩为主夹浅绿灰色、灰色瘤状泥质灰岩、砂砾屑生物碎屑灰岩，上部夹粉-细砂岩，与下伏红花园组为整合接触，厚度178.59～269.38 m，中、下部为区域重要含矿层位。

3.2 导矿构造

区域上北东向规模较大的七曜山断裂和大庸-石阡断裂属深切基底变质岩系的区域性大断裂。区域性大断裂可能形成于晋宁运动时期，燕山运动时期断裂较为活跃，使东南盘褶皱隆起；喜山运动时期，来自北西西方向的推挤作用构造带表现出新的活动性（王赞军等，2016），最新活动时代为晚更新世（陈文斌等．2004），表明区域性大断裂活动性较强，既属成矿前构造，又是成矿期明显再活动的构造，控制着渝东南褶皱带，为该地区重晶石-萤石成矿区域的主要导矿构造。

3.3 储矿构造

萤石-重晶石矿体呈脉状、树枝状、透镜状赋存于北西—北北西向断裂中，呈斜列式分布。北西—北北西向储矿构造一般延伸2～8 km，部分10～20 km，断层线几近直线状，断面平整光滑，表现为高角度的拉张断裂，对早期北东向主干断层破坏轻微；大部分具一米至数米的断层破碎带，其中有断层角砾、断层泥等构造岩类及方解石细脉充填。该组断裂是区内萤石、重晶石、方解石矿的主要储矿构造②火炉铺幅(H48E016024)、江口幅(H48E017024)、高谷幅(H49E016001)、彭水幅(H49E017001)、黄家坝(H49E018001)五幅1∶5 万区域地质矿产调查联测报告．重庆地质矿产研究院，2013．，均为剪切性质，具弱张性特征，属背斜褶皱形成的派伸断裂，向斜中不发育。断层走向305°～343°，倾向北东、南西皆有，倾角62°～85°，成组平行产出，与背斜轴大角度相交，交角一般55°～75°。背斜核部及两翼的北东走向断层对北西向、北北西向两组剪切断层有限制作用，局部有小距离错动。

研究区北西—北北西向次级断裂较发育且相对密集，局部呈网状，野外地质调查过程中，常见一些方解石化、重晶石化、萤石化、硅化、黄铁矿化等矿化沿北西—北北西向次级断裂节理裂隙充填、分布，在节理裂隙发育密集地带的矿化较强，显示该北西—北北西向次级断裂具有聚矿成矿能力，类似的构造控矿部位为下一步找矿提供了方向。

3.4 围岩蚀变

矿体围岩蚀变主要有方解石化、重晶石化、萤石化、硅化、黄铁矿化等，在成矿时期的剧烈构造活动中热液与围岩发生的化学反应时形成数十厘米至数米，总体显示较弱。

4 萤石-重晶石矿物质来源与成矿作用

众多专家学者对渝东南地区重晶石-萤石矿成矿带进行了勘查与研究，形成了丰富的找矿成果资料，区域萤石-重晶石矿床特征、控矿因素、矿床成因、资源储量等研究成果丰富。区域萤石-重晶石矿床严格受地层岩性、岩相条件、背斜、断裂构造及围岩蚀变因素的综合控制（张华松等，2015），研究区矿床类型为热液型脉状萤石-重晶石矿床，且与岩浆活动无直接成因上的联系，成矿物质来自沉积岩地层（邹灏等，2016），寒武系下统牛蹄塘组黑色碳质页岩及硅质岩，为多元素富集层，其中的钡丰度值2 557×10-6～9 812×10-6，最高达13 220×10-6③重庆市矿产资源潜力评价成矿地质背景研究成果报告．重庆市地质矿产勘查开发局川东南地质大队，2011．，最有可能提供Ba 源；上震旦统陡山沱组-下寒武统明心寺组富含氟的地层中，F 丰度值0.57%～1.467%，远高于F 的克拉克值0.05%（邹灏等，2013），提供了萤石矿的F 源。不同阶段的热液产物，其物质来源与围岩密切相关，后期受热液的叠加影响（罗丽萍等，2020）。该区域通过构造变形的演化，激发了深部或围岩“矿源层”，由热卤水介质携带成矿物质在有利构造部位沉淀③，形成了系列的重晶石-萤石矿床（点）。渝东南地区主要构造运动属燕山期，亦为该区域重要的成矿时期，该期的剧烈构造运动驱动Ba、F 等成矿元素汇聚，在渝东南地区形成了一系列的重晶石-萤石矿床（点）。

5 找矿潜力与找矿方向

5.1 找矿潜力

重晶石（BaSO4）-萤石（CaF2）具有特殊的地球化学特征，1∶5 万水系沉积物测量圈定的元素异常为寻找重晶石-萤石矿产提供了重要依据。AS71-甲（Ba、F、Sr、Zn）、AS75-甲（Ba、F）由萤石-重晶石矿（床）点引起，综合异常区内已知矿床（点）外围是重点关注的区域；AS37-乙2（Ba、F、Sr、Au）为可能含矿、控矿作用的地质体、地质构造形成的综合异常，是找矿极好的综合异常区；Ba、F 单元素异常（Ba-15、Ba-20、Ba-33、Ba-39、Ba-43、Ba-45、Ba-53、Ba-56 及F-71、F-116、F-117、F-119）多为局部富集萤石-重晶石的地质体引起。本次圈定的2 处找矿靶区（图1）位于郁山成矿带内，综合异常及单元素异常与含矿层位、控矿构造有较高的吻合性，带内有多处萤石-重晶石矿（床）点成矿事实，找矿潜力较大。在红花岭矿区西部秦家山矿段，以往勘查及开采的矿产主要是浅表产于湄潭组和红花园上部的矿体，而矿段深部的红花园组下部及桐梓组中的勘查工作较少，红花园矿区西部及周边尚有较大找矿潜力。在红花岭-朗溪、彭水北东两个靶区化探异常范围大、浓度高，含矿地层厚度大、储矿断裂及次级断层裂隙发育，尚有较大找矿潜力。

5.2 找矿方向

根据本区域萤石-重晶石矿床（点）的成矿地质条件、成矿作用要素等共性特点，在含矿层位和成矿空间上具有明显的集中特性。根据该区1∶5 万区调成果，结合收集的萤石-重晶石矿床（点）相关资料，认为该区域萤石-重晶石矿床（点）具有的典型特征为：①含矿层位通常底至奥陶系下统桐梓组，顶到中统湄潭组，含矿地层厚度大、分布范围广；②矿体（脉）就位于北西向、北北西向高角度脆韧性断裂带，充填于主断裂及旁侧的次级断裂或裂隙中，次级断裂、裂隙与主断裂一般有15°～30°的走向交角；③矿体（脉）产出于背斜两翼及核部的缓倾斜含矿地层中，尤以开阔平缓的核部位置最为有利。建议重点选择在郁山成矿带彭水北东靶区及红花岭至朗溪靶区中进一步部署1∶1 万水系沉积物测量、地质矿产调查评价等基础性工作，新成果将提供出大量的有价值的直接信息。类比相应远景或区域范围内的典型矿床特征，寻找类似成因矿产，并优选出可进一步开展工作的基地。

6 结论

（1）渝东南地区是重晶石-萤石矿较集中的产出地，燕山期为该区域主成矿期。研究区1∶5 万水系沉积物测量圈定的主要综合异常及Ba、F 单元素异常，与含矿层位、背斜及控矿断裂构造有较高的吻合性，指示了找矿方向。结合区域目前已有的研究资料，认为研究区有较大的找矿前景。

（2）近年来萤石及重晶石矿产资源在新兴领域应用迎来快速增长期，加强该区域重晶石-萤石矿的找矿研究工作，科学合理部署矿产勘查工作意义重大，建议重点选择在郁山成矿带彭水北东靶区及红花岭至朗溪靶区内进一步开展找矿勘查突破。对现有矿山重点进行矿床深部勘查，底要揭穿桐梓组地层、顶要探及湄潭组顶部；对靶区中的空白地带，重点关注地表为奥陶系中统湄潭组以及上统地层分布的浅覆盖区，采用遥感、物探，结合大比例尺化探及填图工作，发现储矿构造、矿致异常、矿化蚀变带后进行工程揭露。