湘西北地區(qū)重晶石—螢石礦的礦床特征與成礦模式研究

陳倫浩

摘 要 本文對(duì)湘西北地區(qū)重晶石—螢石成礦相關(guān)的Ba、F元素地球化學(xué)背景及地球化學(xué)分布特征進(jìn)行了詳細(xì)分析。分別列舉了石門(mén)縣穿山河—子良坪礦區(qū)重晶石礦和桑植縣馬鞍會(huì)—鹿耳口螢石礦成礦區(qū)2個(gè)典型礦床地質(zhì)特征。探討了本區(qū)域重晶石—螢石礦床的成礦模式，認(rèn)為本區(qū)域重晶石—螢石礦床應(yīng)屬中低溫?zé)嵋撼梢颉獢嗔褞С涮罱淮偷V床。

關(guān)鍵詞 重晶石—螢石;礦床特征;地球化學(xué)特征;成礦模式;湘西北地區(qū)

中圖分類(lèi)號(hào)：P618 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Study on Deposit Characteristics and Metallogenic Model of Barite-Fluorite Deposits in Northwestern Hunan

Chen Lunhao

（Team 403， Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development of Hunan Province， Changde Hunan 415000）

Abstract： In this paper， the geochemical background and geochemical distribution characteristics of Ba and F elements related to barite fluorite mineralization in Northwest Hunan were analyzed in detail. The geological characteristics of barite deposit in Sangzhi Maanhui—Iuerkou and fluorite deposit in Chuanshanhe—Ziliangping mining area of Shimen County were listed respectively. The metallogenic model of barite fluorite deposit in this area was discussed. It is considered that the barite —fluorite deposit in this area should belong to medium—low temperature hydrothermal genesis fault zone filling metasomatic deposit

Keywords： barite-fluorite; mineral deposit features; geochemistry features; metallogenic model; northwestern Hunan

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于湖南省西北部，行政區(qū)劃隸屬石門(mén)縣、澧縣和桑植縣。研究區(qū)屬揚(yáng)子陸塊東南緣的武陵地塊。在漫長(zhǎng)的地質(zhì)發(fā)展歷史中，區(qū)內(nèi)主要經(jīng)歷了武陵、雪峰、加里東、印支、燕山及喜山等多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。6次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)后形成一系列的近東西向斷裂和褶皺，與重晶石、螢石成礦相關(guān)的有清官渡斷裂帶、人潮溪斷裂、鹿耳口斷裂及東山峰復(fù)背斜、桑植復(fù)向斜等復(fù)式褶皺（見(jiàn)圖1），這些大斷裂是區(qū)內(nèi)的主要導(dǎo)礦構(gòu)造，其旁側(cè)的次級(jí)斷裂構(gòu)造為礦液的運(yùn)移提供了有益的通道和有利的儲(chǔ)集空間，是區(qū)內(nèi)的主要導(dǎo)礦與容礦構(gòu)造。研究區(qū)主要為3個(gè)重晶石、螢石成礦有利區(qū)：石門(mén)穿山河—子良坪重晶石成礦區(qū)，澧縣東門(mén)—金家山重晶石成礦區(qū)，桑植馬鞍會(huì)—鹿耳口重晶石、螢石成礦區(qū)。

2 區(qū)域地球化學(xué)特征

在2011年—2013年本區(qū)域1：5萬(wàn)桑植—石門(mén)鉛鋅鎳鉬釩調(diào)查評(píng)價(jià)開(kāi)展的化探成果中，概述了與重晶石、螢石成礦直接相關(guān)的Ba、F及有一定關(guān)聯(lián)的Sr元素地化特征。

2.1 Ba，F(xiàn)和Sr元素地球化學(xué)分布特征

2.1.1? Ba，F(xiàn)和Sr元素含量平均值

本區(qū)域各地質(zhì)子區(qū)Ba，F(xiàn)和Sr元素含量平均值、濃度克拉克值及濃集比率見(jiàn)表1。

從表1可見(jiàn)，Sr元素除Z地層外，濃度克拉克值小于1，說(shuō)明多數(shù)地層相對(duì)地殼豐度較貧化;Ba和F元素濃度克拉克值大于1，說(shuō)明相對(duì)地殼豐度較富集。Ba，F(xiàn)和Sr元素分布于不同地層的濃度克拉克值差異也較大，如Ba元素在Z中濃度克拉克值大于2，F(xiàn)元素在Nh、∈中濃度克拉克值大于2～3，Sr元素唯在Z中濃度克拉克值大于1。由此認(rèn)為Ba、F元素的礦化或成礦的可能性相對(duì)較大。

由表1反映，Ba元素在Z和∈這2個(gè)地層中濃度集比率達(dá)1.207～2.034，F(xiàn)元素在∈地層中濃度集比率達(dá)1.295，Sr元素在Z和∈地層中濃度集比率達(dá)1.249～3.533，由此推測(cè)本區(qū)域與重晶石、螢石礦化或成礦物質(zhì)來(lái)源有關(guān)的主要地層為Z和∈[1]。

2.1.2? ?Ba，F(xiàn)和Sr元素變異系數(shù)

元素變異系數(shù)（Cv）可以較好地估計(jì)地質(zhì)分布區(qū)的元素成礦可能性。按本區(qū)域元素變異系數(shù)可將元素分為2類(lèi)，而B(niǎo)a和Sr元素屬于分布極不均勻的第①類(lèi)（Cv>1.5），其礦化或成礦可能性極大;F元素屬于分布很不均勻的第②類(lèi)（1.0

2.2 Ba，F(xiàn)和Sr元素空間分布特征

2.2.1? ?元素相關(guān)關(guān)系

據(jù)相關(guān)系數(shù)可將本區(qū)域元素分成4組。其中與螢石、重晶石成礦相關(guān)的有2組：

第1組F、Sr元素相關(guān)性好，相關(guān)系數(shù)為0.729，反映了沉積至熱液層控型重晶石、螢石礦化元素組合，富集層為Z及∈，F(xiàn)作為主成礦元素，Sr作為伴生元素，為碳酸鹽巖特征元素組合。

第2組Ba，Zn，Ni，Mo，V，Ag和Cd等元素，主要為與∈地層有關(guān)的炭質(zhì)頁(yè)巖型元素組合，重晶石成礦的主要元素Ba位于此組合中。

2.2.2? ?元素的空間分布

Ba，F(xiàn)和Sr等親氧、親氣元素，在空間分布特征上與碳酸鹽巖地層密切相關(guān)，屬于本區(qū)域大致劃分的5個(gè)地球化學(xué)分區(qū)中的第Ⅰ個(gè)分區(qū)，即“Ⅰ1碳酸鹽巖沉積型成礦分區(qū)”，同時(shí)在該分區(qū)富集的其他元素有Mo，V，Cd，As，Hg，Au，Mn，Cu和Pb，本組元素主要富集于Z、∈、O地層中。Ba，F(xiàn)元素系本區(qū)沉積—熱液層控型重晶石、螢石礦化的標(biāo)志，同時(shí)可以成為尋找鉛鋅等熱液礦產(chǎn)的前緣指示元素。

此外，據(jù)《湖南省石門(mén)縣楊家坪上寒武系剖面研究》（湖南省地質(zhì)局區(qū)調(diào)隊(duì)，1982.12），Ba（B、Mn）元素往往在沉積旋回的下部富集。如下寒武統(tǒng)牛蹄塘組Ba元素豐度高達(dá)維氏值的50倍以上（見(jiàn)表2）[2]。

3 典型礦床特征

3.1 重晶石礦床特征：以石門(mén)縣穿山河—子良坪礦區(qū)重晶石礦為例

（1）地質(zhì)背景

穿山河—子良坪重晶石成礦區(qū)位于東山峰復(fù)背斜東段，該區(qū)地層自背斜核部至兩翼依次出露地層為中上寒武統(tǒng)婁山關(guān)群灰色厚層狀白云巖;奧陶系灰色厚層灰?guī)r，灰綠、淺紫紅色中厚層狀瘤狀泥灰?guī)r等;下志留統(tǒng)黑色頁(yè)巖，灰綠色粉砂質(zhì)頁(yè)巖。

F1逆斷層貫穿于全區(qū)，屬于華耳山—楊樹(shù)坪區(qū)域性斷層的中段部分（見(jiàn)圖2）。該斷層產(chǎn)狀約175°∠70°，本區(qū)重晶石脈基本沿?cái)鄬觾蓚?cè)產(chǎn)出，是本區(qū)重要的導(dǎo)礦構(gòu)造。

（2）Ba元素地球化學(xué)異常特征

在穿山河—子良坪東西長(zhǎng)約40km，南北寬為5～11 km的重晶石成礦區(qū)內(nèi)，發(fā)現(xiàn)5處Ba異常區(qū)，各異常特征詳見(jiàn)表3、圖2。其特點(diǎn)：Ba異常主要分布于∈—O地層中，沿近東西向區(qū)域性斷裂兩盤(pán)展布，單個(gè)異常面積6.9～29.4 km2，異常多呈長(zhǎng)軸方向近南北的橢圓形，異常峰值（750～109 57）×10-6，異常明顯與重晶石礦脈有關(guān)，沿礦脈分布[3]。

（3）礦床特征

區(qū)內(nèi)重晶石呈脈狀產(chǎn)出，在EW長(zhǎng)約8 km區(qū)段，暫已發(fā)現(xiàn)大小礦脈約27條。礦脈均沿近SN向（NNW—NNE）張性或張扭性斷裂充填。圍巖以?shī)W陶系碳酸鹽巖為主;寒武系中多方解石脈，偶見(jiàn)重晶石脈或團(tuán)塊分布;志留系地層中則未見(jiàn)重晶石脈產(chǎn)出。礦脈與圍巖接觸面清楚。

礦脈形態(tài)較復(fù)雜，呈單脈或脈群展布，脈群在走向、傾斜方向呈尖滅再現(xiàn)或側(cè)現(xiàn);礦體形態(tài)多呈脈狀、透鏡狀、扁豆?fàn)睢５V脈走向以NNW為主，以東傾為主，次為西傾，傾角近于直立，在延深方向上傾向可由東傾變?yōu)槲鲀A，橫剖面上呈拉長(zhǎng)的“S”形。礦脈長(zhǎng)度一般為200～800 m，少數(shù)可達(dá)920～1600 m;礦體厚度一般為0.8～3.20 m、最厚9.4 m;礦體厚度在走向及傾向方向變化較大，多呈透鏡狀或扁豆?fàn)钭兓?，局部形成無(wú)礦帶。據(jù)太平重晶石礦山IV-I礦脈開(kāi)采控制資料，該脈出露標(biāo)高450 m，地表揭露礦厚1.45～3.50 m;深部平巷已控礦脈走向長(zhǎng)度近1000 m，已控垂深160 m，礦脈局部增厚達(dá)8.5～9.4 m，說(shuō)明礦脈應(yīng)有較大延深[4]。

重晶礦石多呈板粒狀結(jié)構(gòu)，另見(jiàn)有壓碎狀、碎斑狀結(jié)構(gòu)。塊狀構(gòu)造常見(jiàn)，局部地段見(jiàn)條帶狀、似條帶狀構(gòu)造。

礦石礦物主為重晶石，含量80%～95%;次為螢石，含量0.52%～70.61%，與重晶石互為消長(zhǎng)。脈石礦物為方解石、石英等。局部偶見(jiàn)鉛鋅礦化。

礦石礦物主為重晶石，其化學(xué)成分BaS04，含量為30%～98.54%;次為螢石，其化學(xué)成分CaF2含量為0.52%～70.61%。螢石與重晶石互為消長(zhǎng)。脈石礦物為方解石、石英等。局部偶見(jiàn)鉛鋅礦化。

3.2 螢石礦床特征：桑植縣馬鞍會(huì)—鹿耳口螢石/重晶石礦床為例

3.2.1 地質(zhì)背景

礦區(qū)出露地層為中上寒武統(tǒng)婁山關(guān)群灰色厚層狀白云巖;奧陶系灰色厚層狀灰?guī)r、及紫紅、灰綠色中厚層狀龜裂紋灰?guī)r、瘤狀泥灰?guī)r;志留系下統(tǒng)青灰頁(yè)巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖[5]。

構(gòu)造位處東山峰—車(chē)溪湖背斜東南翼弧形彎曲部位，巖層產(chǎn)狀SE∠30°～55°，次級(jí)褶皺不發(fā)育。發(fā)育2組斷裂構(gòu)造，第1組為NE走向的壓扭性斷層，為NW傾的逆斷層，與清官渡斷裂組成NE向區(qū)域斷裂帶，為區(qū)內(nèi)螢石重晶石成礦的導(dǎo)礦構(gòu)造;第2組為NW走向的張性或張扭性斷裂，為容礦構(gòu)造，斷層附近巖層破碎、硅化和黃鐵礦化等蝕變強(qiáng)烈。

3.2.2 Ba/F元素地球化學(xué)異常特征

在桑植縣馬鞍會(huì)—鹿耳口螢石、重晶石成礦區(qū)內(nèi)，發(fā)現(xiàn)2處Ba異常區(qū)、1處F異常區(qū)，各異常特征詳見(jiàn)表4、圖3。其特點(diǎn)：Ba/F異常主要分布于∈—O地層中，形態(tài)呈長(zhǎng)軸NW向的似橢圓形，沿近NW斷裂展布，單個(gè)異常面積5.8～16.7 km2，Ba異常峰值（1 350～6 341）×10-6，F(xiàn)異常峰值20 000×10-6，F(xiàn)、Ba元素異常套合好，濃集中心明顯，異常與重晶石礦脈、螢石礦脈分布相吻合[5]。

3.2.3 礦床特征

區(qū)內(nèi)已知大小螢石重晶石礦脈約15條，充填于NW向張性斷裂中，圍巖主要為奧陶系灰?guī)r、泥灰?guī)r等。鹿耳口螢石重晶石主礦脈長(zhǎng)590 m，走向NW、總體傾向NE，傾角45°～50°，局部近于直立、脈體略呈反“S”形。主礦脈南、北兩端各形成一礦囊，其間以長(zhǎng)約110 m狹縮的石英脈（硅化帶）或螢石重晶石脈相連，厚0.45～2.80 m。主脈南礦囊（巖灣）略呈腎狀，出露長(zhǎng)度100 m，厚度8.19～12.73 m、均厚6.50 m。礦石礦物主為螢石、次為重晶石，脈石礦物主為石英、次為方解石，并見(jiàn)少量方鉛礦、閃鋅礦。CaF2品位為41.77%～98.04%、品位平均為75.38%， BaSO4品位平均為6.1%，Pb品位最高為0.83%。

主脈北礦囊（上茶垅礦囊）略呈柳葉狀，出露長(zhǎng)150 m，厚度一般4.10～10.90 m、最厚17.60 m。囊體具較明顯分帶現(xiàn)象，螢石富集于內(nèi)帶、重晶石較少，CaF2含量為71.20%，SaSO4為26.91%，內(nèi)帶平均厚約3 m，與SW側(cè)寶塔組灰?guī)r接觸;向外螢石逐漸消失，出現(xiàn)灰色具放射狀篙束狀結(jié)構(gòu)的重晶石，混合帶厚3～12 m;外帶則為乳白色重晶石，厚1～2 m，與NE側(cè)大灣組黃綠色頁(yè)巖及泥灰?guī)r接觸。

礦石礦物主為螢石、重晶石，伴生少許方鉛礦、黃鐵礦;脈石礦物為石英、方解石。礦石具粒狀、碎裂、嵌晶狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦石自然類(lèi)型有螢石、含方鉛礦方解石—石英、含重晶石—石英、重晶石—螢石、螢石—重晶石等。

4 成礦模式探討

本區(qū)域內(nèi)，Ba元素在下寒武統(tǒng)牛蹄塘組中含量高達(dá)（2 584～40 441）×10-6（表2）、震旦系平均值為1 204.18×10-6;F元素在∈，Z和Nh地層中含量分別為1 690.32×10-6，1011.38×10-6、1 167.66×10-6。初步認(rèn)為以牛蹄塘組為代表的Z-∈1黑色巖系地層中的Ba含量高，極有可能為成礦熱液提供足夠的Ba2+;∈蒸發(fā)巖系為成礦提供了S源;區(qū)域上富F的前震旦系基底淺變質(zhì)巖系與上覆富F的Z-∈地層可為成礦提供F源;奧陶系等賦礦地層中含活性CaO高。成礦物質(zhì)經(jīng)建造水、大氣降水和海水淋濾、溶解、萃取后，使成礦元素匯聚到成礦熱液中，在燕山運(yùn)動(dòng)晚期地殼伸展隆升促成了成礦流體的釋放與成礦，含礦熱流體在構(gòu)造應(yīng)力和地層溫壓梯度的驅(qū)動(dòng)下，沿?cái)嗔褞嫌恐羾鷰r為最有利成礦的上寒武統(tǒng)—奧陶系碳酸鹽巖地層后，受到志留系頁(yè)巖、泥巖的遮擋而停止向上運(yùn)移，隨著溫度和壓力降低，BaSO4和CaF2結(jié)晶，在斷裂帶中充填成礦[6]。

根據(jù)礦床地質(zhì)特征、形成條件、控礦因素和成礦機(jī)制等初步研究認(rèn)為，本區(qū)重晶石（螢石）礦床應(yīng)屬中低溫?zé)嵋撼梢颉獢嗔褞С涮罱淮偷V床。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)兩個(gè)典型重晶石、螢石礦床地球化學(xué)特征、地質(zhì)特征等研究分析，認(rèn)為Z-∈1地層中提供了Ba、F礦源，奧陶系地層是礦源熱液沿?cái)嗔褞嫌恐羾鷰r成為最有利的賦礦層位。本文對(duì)該地區(qū)今后找重晶石、螢石礦提供了理論依據(jù)和找礦方向。

參考文獻(xiàn)/References

[1] 湖南省地勘局四〇三隊(duì).湖南省桑植—石門(mén)鉛鋅鎳鉬釩礦調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告[R].2014.

[2] 湖南省地質(zhì)局區(qū)調(diào)隊(duì).湖南省石門(mén)縣楊家坪上寒武系剖面研究[R].1982.

[3] 湖南省地勘局四〇三隊(duì).湖南省石門(mén)縣穿山河—子良坪重晶石礦調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告[R].2017.

[4] 湖南省地勘局四〇三隊(duì).湖南省石門(mén)縣太平街礦區(qū)太平重晶石礦資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告[R].2018.

[5] 湖南省地勘局四一三隊(duì).湖南省桑植縣箢箕埡鉛鋅、螢石礦普查報(bào)告[R].2015.

[6] 鄒灝.川東南地區(qū)重晶石-螢石成礦規(guī)律與找礦方向[D].北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，2013：124～125.