華北地區(qū)重晶石礦資源特征及找礦方向

黨智財(cái)，李俊建*，付超，倪振平，彭翼，宋立軍，周繼華，王麗瑛

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 300170；2.華北地質(zhì)科技創(chuàng)新中心，天津 300170；3.山東省地質(zhì)調(diào)查院，濟(jì)南 010020；4.河南省地質(zhì)調(diào)查院，鄭州 450007；5.河北省地質(zhì)調(diào)查院，石家莊 050081；6.山西省地質(zhì)調(diào)查院，太原 030006；7.天津市地質(zhì)調(diào)查研究院，天津 300191)

重晶石（BaSO4）是一種重要的非金屬礦物原料，因其密度大、難溶于水、無毒、易吸收輻射、充填性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于化工、建材、冶金、紡織、電子、建材、醫(yī)藥等十多個(gè)行業(yè)[1-3]。我國重晶石資源儲量、生產(chǎn)和出口均居全球第一。長遠(yuǎn)來看，重晶石的需求仍會持續(xù)上升，加強(qiáng)重晶石成礦規(guī)律研究和礦產(chǎn)勘查對保持我國的重晶石優(yōu)勢地位意義重大。

華北地區(qū)是重晶石礦發(fā)育的有利成礦地區(qū)之一[4-5]。近年來，隨著礦產(chǎn)勘查和研究程度的不斷加強(qiáng)，區(qū)內(nèi)已先后勘查/發(fā)現(xiàn)了多處礦床（點(diǎn)），重晶石礦找礦工作取得了一定的進(jìn)展，顯示了較好的成礦潛力。前人在礦床地質(zhì)、成礦時(shí)代、礦床成因及找礦預(yù)測方面做了一定的研究工作，但對于區(qū)域成礦規(guī)律方面認(rèn)識尚待提高[6-11]。筆者在全面收集華北地區(qū)已有重晶石礦床資料基礎(chǔ)上，初步對華北地區(qū)重晶石礦資源概況、主要礦床類型、成礦規(guī)律及找礦方向等方面進(jìn)行總結(jié)和探討，以期為華北地區(qū)重晶石礦找礦勘查工作部署提供基礎(chǔ)資料和理論依據(jù)。

1 華北地區(qū)重晶石礦資源概況

華北地區(qū)重晶石礦在各省份內(nèi)均有分布，礦床（點(diǎn)）數(shù)量多而規(guī)模小。截至2016年，華北地區(qū)先后發(fā)現(xiàn)/勘查了重晶石礦床（點(diǎn)）51處，其中中型4處，小型24處，礦（礦化）點(diǎn)23處（圖1），累計(jì)探明重晶石礦資源儲量2 838萬噸①。重晶石礦在空間上具有區(qū)域性集中的趨勢，主要集中分布在山東和河南兩省，少量分布在河北、山西和天津等地。其中，山東省重晶石礦床（點(diǎn)）19處，包括中型4處，小型8處，礦（化）點(diǎn)7處，集中分布在莒縣-郯城、安丘-膠州-即墨，零星分布于乳山東部、平邑東部等地區(qū)[12]；河南省重晶石礦（點(diǎn)）24處，包括小型9處，礦（化）點(diǎn)15處，主要分布在三門峽、平頂山、南陽等地。天津市重晶石礦（點(diǎn)）3處，包括小型礦床2處，礦點(diǎn)1處，主要分布在薊縣；河北省重晶石小型礦床5處，主要分布于邢臺、撫寧等地；山西省重晶石礦（點(diǎn)）5處，包括小型2處，礦（化）點(diǎn)3處，主要分布在臨汾、呂梁、泉陽等地區(qū)。

圖1 華北地區(qū)重晶石礦床（點(diǎn)）分布簡圖①李俊建主編.華北地區(qū)重要礦種區(qū)域成礦規(guī)律研究成果報(bào)告[R].天津地質(zhì)調(diào)查中心，2013，1-742.Fig.1 Distribution of barite deposits(occurrences)in North China

2 主要礦床類型

按照礦床成因類型，可將華北地區(qū)重晶石礦床劃分為熱液型和內(nèi)生層控型兩類，其中以熱液型為主。熱液型重晶石礦在山東、河南、天津和河北等地均有分布，其無論是在礦床數(shù)量還是儲量上均占有絕對的優(yōu)勢，約占華北地區(qū)重晶石礦資源總量的95%以上；內(nèi)生層控型重晶石礦床主要分布在山西省。

2.1 熱液型

中低溫?zé)嵋盒椭鼐V床是華北地區(qū)最主要的礦床類型。礦床受地層巖性、構(gòu)造控制明顯。主要賦礦地層為中上元古界、中生界的碳酸鹽巖、火山碎屑巖及頁巖、粉砂巖、黏土巖等，少量賦存在中酸性巖體中[6，8，13-16]?？氐V構(gòu)造以斷裂構(gòu)造為主。礦石礦物以重晶石為主，可見閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦、燧石和白云石。礦石結(jié)構(gòu)為粗粒狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)造以塊狀、條帶狀構(gòu)造為主，圍巖蝕變可見硅化、高嶺土化等。代表性礦床有山東宋官疃、化山、仕溝、房莊；河南大池山、皇頂山、劉樓、宮前、鏵尖嘴；河北李家莊、大寨、尚家莊、后南峪及天津小辛莊、劉吉素等重晶石礦床（點(diǎn)）。

2.2 內(nèi)生層控型

內(nèi)生層控型重晶石礦床主要分布在山西省，礦床主要受古生代寒武-奧陶系富鋇碳酸鹽巖圍巖的斷層裂隙控制。成礦物質(zhì)可能來自碳酸鹽巖地層，是由滲流熱鹵水流經(jīng)圍巖把Ba2+、[SO4]2-、Ca2+、[CO3]2-及其他金屬離子帶到裂隙中，沉淀形成礦床[9，11,17]。礦床嚴(yán)格受地層層位控制，層位穩(wěn)定，礦層與頂、底板巖層產(chǎn)狀一致。界線清楚，品位穩(wěn)定，礦物組合簡單，層理發(fā)育[18]。礦體呈脈狀、細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀、團(tuán)塊狀產(chǎn)出。礦物成分主要有重晶石，次為方解石，偶見方鉛礦小顆粒。代表性礦床有山西華池窯、三郎山重晶石礦床等。

3 華北地區(qū)重晶石礦成礦規(guī)律與找礦方向

3.1 重晶石礦床時(shí)空分布規(guī)律

華北地區(qū)重晶石礦床主要產(chǎn)在中-新元古界、寒武-奧陶系、侏羅系地層中，少量產(chǎn)于花崗片麻巖中。從構(gòu)造旋回上分析，重晶石礦床的形成主要與揚(yáng)子、加里東、華力西和燕山構(gòu)造旋回有關(guān)[19]。在重晶石成礦演化時(shí)序上，大多出現(xiàn)于每一個(gè)旋回的底部或下部。雖然這些重晶石礦床控礦地層或巖體時(shí)代較老，但是它們的成礦時(shí)代主要為白堊紀(jì)[20]，可能延續(xù)到古近紀(jì)。

在空間分布上，重晶石礦床分布比較集中，具有成群分布的特點(diǎn)，但不同地區(qū)在疏密程度上存在一定的差異。從地理位置上看，華北地區(qū)重晶石礦床主要集中分布在山東和河南，少量分布在山西、河北和天津。在大地構(gòu)造位置上，河南省重晶石礦分布在秦嶺-大別早白堊世花崗巖帶的北東側(cè)和華北盆地的西北側(cè)，受控于太行山閃長巖、石英二長斑巖等巖漿活動帶。成礦時(shí)期為華北盆地開始形成之際。沿著先存的斷裂構(gòu)造帶，重晶石脈穿越了華北陸塊區(qū)各個(gè)地層單元，為板內(nèi)巖漿活動遠(yuǎn)程巖漿熱液的產(chǎn)物。由于秦嶺-大別造山帶已剝蝕去頂，重晶石礦床分布區(qū)一般不越過秦嶺-大別早白堊世花崗巖帶的北界；河北省重晶石礦主要分布于遷西陸核、阜平陸核等古老隆起區(qū)。重晶石礦脈主要賦存于長城系高于莊組底部、薊縣系霧迷山組、青白口系景兒峪組頂部等層位的白云巖、泥質(zhì)白云巖及下寒武系頁巖和砂巖中[21-22]；山東省重晶石礦床受沂沐裂谷帶的控制，直接產(chǎn)于沂沐斷裂帶內(nèi)及其以東的膠萊盆地內(nèi)沿裂谷旁側(cè)分布[8，23-24]。大氣降水沿沂沭斷裂帶等深大斷裂下滲、進(jìn)行深部循環(huán)時(shí)，將圍巖中的S、Ba元素?cái)y帶到淺部張性裂隙中成礦，深部火山熱源是水循環(huán)的主要動力源；山西省重晶石礦床產(chǎn)于太行-中條重晶石成礦帶，受太行擠壓隆起帶（山西斷隆邊緣帶）控制，礦床展布方向均呈北東-北北東向的弧形偏轉(zhuǎn)。重晶石礦的鋇源只有地層源一種，鋇源可能與震旦紀(jì)時(shí)期的大陸裂谷活動所引起的火山活動有關(guān)；天津市重晶石礦床產(chǎn)出于燕山裂谷帶，含礦地層主要為薊縣系楊莊組、霧迷山組地層，礦體主要發(fā)育在薊縣山前斷裂和黃崖關(guān)斷裂旁側(cè)次一級的構(gòu)造角礫巖帶、破碎帶內(nèi)[25]。

3.2 重晶石礦床的控礦因素

華北地區(qū)重晶石礦床受地層巖性和構(gòu)造控制明顯，是地層、構(gòu)造和熱液活動綜合作用的結(jié)果。

（1）地層、巖性對成礦的控制因素

圍巖巖性基本可分兩類，一類是脆性巖或透水性好的巖石，如碳酸鹽巖、砂巖、火山碎屑巖是理想的容礦層；一類是塑性巖，如頁巖，對成礦富集起“遮擋”作用，兩類巖性組合的地層成為區(qū)內(nèi)控礦的普遍現(xiàn)象[20]。碳酸鹽巖、砂巖或火山碎屑巖地層Ba元素含量高，巖石脆性大，受應(yīng)力易產(chǎn)生裂隙，有利于熱液的流通和重晶石的沉淀。上覆泥灰?guī)r、頁巖不易破碎，透水性小，能起到蓋層作用，從而使熱液中的成礦物質(zhì)富集在其下伏巖石中。

（2）構(gòu)造對成礦的控制因素

區(qū)域NWW和NEE向斷裂對地層、構(gòu)造的分布具有明顯的控制作用，控制著重晶石礦床呈帶狀分布的規(guī)律。斷裂交會處、斷裂帶的膨大部位、斷裂帶產(chǎn)狀由陡變緩部位是礦體的富集部位。礦體的產(chǎn)狀、形態(tài)、規(guī)模受控于構(gòu)造裂隙的產(chǎn)狀和形態(tài)。

（3）巖漿熱液或地下熱水活動

中生代燕山晚期的巖漿活動及其地下熱水所形成的熱液使地層中的鋇、硫等元素活化遷移。含有豐富鋇、硫等元素的熱液，在遇到酸性介質(zhì)及溫、壓降低的條件下，在張性及張扭性斷裂中得以沉淀、富集，形成重晶石礦床[26]。

3.3 找礦方向

華北地質(zhì)重晶石礦床勘查和研究程度相對較低，尚存在一些空白區(qū)有待開展工作。從大地構(gòu)造位置上分析，中條-太華和秦嶺等弧后盆地和燕山、郯廬裂谷帶控制著華北地區(qū)大部分重晶石礦床（點(diǎn)）的分布。這些地區(qū)是尋找重晶石礦床（點(diǎn)）的有利部位。根據(jù)華北地區(qū)礦產(chǎn)資源潛力評價(jià)②周繼華，趙增杰，李亮玉，等.山西省重要礦種區(qū)域成礦規(guī)律、礦產(chǎn)預(yù)測成果報(bào)告[R].太原：山西省地質(zhì)調(diào)查院，2013，1-489.③陳一笠，王麗瑛，朵興芳，等.天津市重要礦產(chǎn)區(qū)域成礦規(guī)律研究報(bào)告[R].天津市地質(zhì)調(diào)查研究院，2013，1-211.[27-30]，全區(qū)劃分出重晶石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)10處（圖1、表1），為區(qū)內(nèi)重晶石礦資源勘查指明了找礦方向。

表1 華北地區(qū)重晶石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)特征一覽表Table 1 A list of prospecting areas for barite deposits in North China

另外，華北地區(qū)部分重晶石礦區(qū)外圍沉積物覆蓋現(xiàn)象普遍，部分地段仍未被揭露，已有老礦山外圍及深部仍有較大的找礦潛力。華北地區(qū)重晶石礦床主要受寒武-奧陶系和侏羅系地層控制，富Ba碳酸鹽巖、砂巖、火山碎屑巖是重晶石礦床的主要礦源層，這些礦源巖與頁巖的組合有效控制重晶石礦床的富集沉淀。今后工作應(yīng)加強(qiáng)已知礦床（點(diǎn)）深部勘查以及礦區(qū)外圍典型地層層位和構(gòu)造方面的研究工作，對區(qū)內(nèi)地層巖性、厚度、產(chǎn)狀及斷裂帶產(chǎn)狀進(jìn)行追索控制，以便發(fā)現(xiàn)新的更大規(guī)模礦體。

4 結(jié)論

（1）華北地區(qū)已先后勘查/發(fā)現(xiàn)了重晶石礦床（點(diǎn)）51處，其中中型4處，小型24處，礦（化）點(diǎn)23處。

（2）華北地區(qū)重晶石礦床以熱液型為主，次為內(nèi)生層控型。礦床成礦時(shí)代主要為中生代白堊紀(jì)時(shí)期。

（3）重晶石礦床具有成群分布的特點(diǎn)，主要集中分布在山東和河南，少量分布在山西、河北和天津。在大地構(gòu)造位置上，主要產(chǎn)于中條-太華弧盆系、秦嶺弧盆系、燕山裂谷和郯廬裂谷帶內(nèi)。

（4）圈定出華北地區(qū)重晶石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)10處，為下一步重晶石礦資源勘查工作指明了方向。