甘肅省肅北縣大豁落重晶石礦地質特征及礦床成因

何建平，李元家，周子琴

（甘肅省地礦局第四地質勘查院，甘肅 酒泉 735000）

沉積型重晶石礦床是我國最重要的一種重晶石礦床類型，這類礦床一般規模較大，產于一定的地層中，礦石結構構造明顯，礦層內部與近況圍巖沒有熱液蝕變現象，且多形成于封閉、半封閉流水不暢的海灣或瀉湖相，水動力條件相對較弱［1］。本文結合野外實際工作，對大豁落重晶石礦地質特征做簡要介紹，和國內典型的沉積型重晶石礦床做對比，對礦床成因進行了分析，并給出找礦標志，提供了找礦方向。

1 區域地質背景

大豁落重晶石礦區域上位于塔里木陸塊區，敦煌陸塊，柳園裂谷；地層劃分屬于塔里木地層大區，敦煌地層區，羅雅楚山—柳園地層分區。區內出露地層由老到新為長城系古硐井群，薊縣系平頭山組，寒武系雙鷹山組、西雙鷹山組，奧陶系羅雅楚山組、第四系全新統。

區域上巖漿侵入活動頻繁，分布廣泛，主要有華力西中期花崗閃長巖、華里西晚期鉀長花崗和一些花崗巖脈、輝綠巖脈、石英脈等。

區域內構造復雜，褶皺重疊，斷裂交織。褶皺構造主要為雙鷹山復式向斜，分布于雙鷹山—大豁落井一帶。東西長18km，南北寬1km—3km，呈近東西走向的狹長帶狀。包含一個背斜和兩個向斜，背斜核部為寒武系雙鷹山組，兩翼為奧陶系羅雅楚山組；向斜核部為奧陶系羅雅楚山組，兩翼為寒武系雙鷹山組。該復式向斜地層總體南傾，傾角40°—70°，局部地段發生倒轉，其兩翼地層都不同程度的受斷層影響而缺失或零星出露。

斷裂構造主要為雙鷹山—大豁落井斷裂帶。斷裂帶是由數條近東西向逆斷層組成，西部大部分斷層傾向北，在東部部分斷層面傾向南，傾角西部陡（80°±），東部 30°～60°。斷裂帶上，可見斷層崖、三角面、拖褶曲、斷層角礫巖，局部地方有糜棱巖出現，沿斷層有石英脈發育。

區域上位于北山寒武系黑色巖系P、V、U成礦帶中。已發現礦床有雙鷹山重晶石礦、大豁落釩礦。發現的礦種主要有重晶石礦、釩礦、磷礦等礦產。

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區內出露地層主要為寒武系雙鷹山組、奧陶系羅雅楚山組。寒武系雙鷹山組與上覆奧陶系羅雅楚山組呈平行不整合接觸，整體為一向南傾的背斜。

寒武系雙鷹山組巖性主要為灰黑色（含泥）硅質巖，夾少量細晶灰巖、粗晶灰巖、巖屑砂巖、含炭頁巖、粉砂巖、白云巖、石膏及重晶石透鏡體，局部地段含炭頁巖中見有含磷結核，巖層傾向150°～175°，傾角50°～70°。重晶石礦體產于該組上部含泥硅質巖中，呈似層狀、透鏡狀產出。根據巖石組合特征，該組沉積環境應屬淺海海盆環境。

奧陶系羅雅楚山組為一套淺灰綠色碎屑巖，由淺灰綠色長石巖屑砂巖、泥巖、含礫粗砂巖等組成。在傾向上表現為顆粒由粗到細的粒序層理，地層在礦區北部發生倒轉，整體為一套深?！肷詈崃鞒练e的碎屑巖。

2.2 構造

礦區內褶皺、斷裂構造均有發育。

褶皺表現為一軸面向南傾斜的背斜，核部由寒武系雙鷹山組的（含泥）硅質巖夾少量細晶灰巖、巖屑砂巖、含炭頁巖、粉砂巖、白云巖、石膏及重晶石透鏡體等組成，（含泥）硅質巖中發育一系列緊閉尖棱褶皺；兩翼由奧陶系羅雅楚山組的長石巖屑砂巖組成。斷裂構造主要有NE向和近EW向兩組，共3條，均發育于雙鷹山組中，對礦體完整性沒有影響。（如圖1所示）。

近EW向斷層：F1為一性質不明斷層，走向70°，長320m，經探槽揭露，局部可見構造角礫巖。N E向斷層：分別為F2、F3，均為平移斷層。其中F2為一右行平移斷層，走向17°，長60m，錯斷了硅質巖中的灰巖夾層，斷距約14m。F3為一左行平移斷層，呈舒緩波狀，總體走向25°，長200m，錯斷了巖礦層及閃長玢巖脈，斷距3～6m。

2.3 巖漿巖

僅見少量閃長玢巖脈和石英細脈，閃長玢巖脈呈北西向展布，長560～800m，寬2～5m。石英細脈多沿構造裂隙充填，呈近南北向、近東西向展布，長60～450m。

2.4 圍巖特征

含礦層頂、底板巖石為寒武系雙鷹山組的含泥硅質巖及灰巖，重晶石礦體多呈似層狀、透鏡狀出于其中，礦體與圍巖界線清楚，無熱液蝕變現象。

圖1 大豁落重晶石礦區構造綱要

3 礦體地質特征

3.1 礦帶特征

根據礦體出露位置及分布特征，礦區內劃分為南、北兩個礦帶，共圈出重晶石礦體9條（見表1）。

北礦帶長約3.5km，寬約0.8～4.5m，由BarⅠ-1、BarⅠ-2、BarⅠ-3、BarⅠ-4、BarⅠ-5 號礦體組成。礦體賦存于寒武系雙鷹山組含泥硅質巖中，呈似層狀、透鏡狀，近東西向展布，礦體傾向 160°～185°，傾角50°～75°，頂底板均為灰黑色含泥硅質巖。

南礦帶長約 3km，寬約 1～8m，由 BarⅡ-2、BarⅡ-3、BarⅡ-4、BarⅡ-5 號礦體組成。 礦體賦存于寒武系雙鷹山組含泥硅質巖中，呈似層狀、透鏡狀產出，礦體傾向 160°～185°，傾角 45°～60°，頂底板均為灰黑色含泥硅質巖。

3.2 礦體特征

勘查區內共圈出重晶石礦體9條。礦體長度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 為勘查區內主要礦體，二者均分布于北礦帶。具體礦體特征見表1。

3.3 礦石質量

1）礦石結構構造。區內礦石結構以中細粒狀鑲嵌變晶結構（如圖2-A、B所示）、同生角礫結構（如圖2-C、D所示）為主，并見有少量的放射狀結構礦石（如圖 2-E、F 所示）。

區內礦石構造以塊狀構造（如圖2-A所示），斑塊狀構造（如圖2-C所示），結核狀構造（如圖2-E所）為主，并具少量蜂窩狀構造。

表1 礦體特征表

圖2 區內礦石手標本及其鏡下特征

2）礦物成分。大豁落重晶石礦礦石礦物為重晶石。重晶石呈灰白色—灰色，多呈半自形—它形晶，長方形柱狀、寬板狀，粒度變化大，小者粒徑在0.1mm以下，大者粒徑5mm×7mm，且大小不等顆?；祀s分布。脈石礦物為硅質、石英、碳酸鹽集合體、泥質、鐵質、粘土礦物等。

3）礦石化學成分。礦石的主要化學成分為Ba-SO4、Mn、Ag、CaO、A12O3、Fe2O3、SiO2、K2O、Na2O、TiO2、MnO等。有用組分為 BaSO4，BaSO4含量最高87.96%，平均含量57.43%。主要有害組分為CaO、Fe2O3、A12O3、SiO2、Ag、Zn。 根據光譜分析統計表明，重晶石礦石中普遍含P、V、Ag等元素。

3.4 礦石類型

根據礦石的礦物組合、結構、構造，礦區礦石自然類型為塊狀重晶石型礦石、斑塊狀重晶石型礦石。

1)塊狀重晶石型礦石：灰—深灰色，中細粒狀鑲嵌變晶結構，塊狀構造。重晶石含量50%～90%，脈石礦物含量10%～50%。此類型礦石主要分布于北礦帶。

2)斑塊狀重晶石型礦石：深灰色，同生角礫狀結構，斑塊狀構造。重晶石含量30%～70%，分布不規則。此類型礦石主要分布于南礦帶。

4 礦床成因及找礦標志

4.1 礦床成因

中國中早寒武世重晶石礦床一般分布于揚子板塊邊緣由淺海碳酸鹽巖及砂泥質沉積區向半深海、深海砂質復理石沉積區的過渡帶，屬非補償滯流海泥質（富硅、碳質）沉積區，且重晶石與同期沉積的結核狀磷礦、釩礦具有密切的空間關系和相同的構造環境，礦床成因屬生物化學沉積礦床［2］。

大豁落重晶石礦產于寒武系雙鷹山組頂部的（含泥）硅質巖中，含礦層位穩定，礦體多呈似層狀、透鏡狀產出，礦體與圍巖界線清楚，沿走向常與含泥硅質巖呈相變關系，硅質巖、石膏、重晶石普遍發育平行層理構造，顯示了沉積礦床的特點。

礦層的頂、底板圍巖主要為含泥硅質巖，次為結晶灰巖，呈現出以化學沉積為主的深水、半深水停滯性海盆的還原環境，礦石礦物成分單一，金屬礦物少見，與熱液有關的金屬元素如Cu、Pb、As、Au等元素含量均較低。且重晶石礦層與圍巖沒有熱液蝕變現象。

以上地質特征符合中國寒武系重晶石礦床地質特征，故認為區內重晶石礦床類型為化學沉積型重晶石礦床。

4.2 找礦標志

1）重晶石礦體產于寒武系雙鷹山組的含泥硅質巖中,尋找與其層位相同的灰黑色含泥硅質巖為直接找礦標志[3]。

2）由于礦層與頂底板圍巖抗風化作用的不同，含泥硅質巖形成一定規模的黑色山脊，為尋找重晶石礦的獨特地貌標志特征。

3）區內重晶石礦石具有蒜臭味，且比重較含泥硅質巖大、顏色相對較淺，也是一種尋找重晶石礦的物理標志。

5 結論

1）礦區西部現正在開采的雙鷹山重晶石礦體與礦區內南礦帶中礦體處于同一礦帶上，鉆探施工僅對勘查區北礦帶進行了深部驗證，未對南礦帶礦體進行驗證，因此在勘查區南礦帶布施深部工程，將會取得找礦的更大突破。

2）礦區為一倒轉背斜，礦體存在于背斜核部的硅質巖中，在以后的找礦過程中應加強對褶皺構造帶的研究，爭取有更大的突破。