海南冰嶺重晶石礦床地質(zhì)特征及找礦標(biāo)志

李元志

（河南省資源環(huán)境調(diào)查四院，河南 鄭州）

冰嶺重晶石礦位于海南島中西部，儋州縣城（那大）南東117 度方向19.4 公里處，地理坐標(biāo)為東經(jīng)109°44′00″，北緯19°26′05″，屬蘭洋公社所轄，海南島西線公路經(jīng)過(guò)那大，那大有公路至蘭洋，通行班車，從蘭洋則有簡(jiǎn)易公路通往礦區(qū)冰嶺山腳，交通尚屬方便（見(jiàn)圖1）。

圖1 海南島儋州冰嶺重晶石礦區(qū)交通位置

礦床規(guī)模為小型，其礦床特點(diǎn)是開(kāi)采簡(jiǎn)易且品味高，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高[1-2]。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇，特別是石油價(jià)格的持續(xù)上漲，作為重要化工原料的重晶石的需求量不斷增大，因此找出礦床富集規(guī)律，提出有效潛力區(qū)，已刻不容緩。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

風(fēng)化殼型主要集中在白沙拗陷構(gòu)造帶附近，構(gòu)造上屬于武夷—云開(kāi)—臺(tái)灣造山系（Ⅰ級(jí)構(gòu)造單元）所屬五指山巖漿弧(Ⅱ級(jí)構(gòu)造單元)五指山褶皺帶(Ⅲ級(jí)構(gòu)造單元)瓊西巖漿弧(Ⅳ級(jí)構(gòu)造單元)。本區(qū)遭受多階段構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和一系列巖漿活動(dòng)的影響，形成區(qū)域性北東向（白沙拗陷構(gòu)造帶），北西向、南北向的構(gòu)造形跡。出露的地層主要有奧陶系南碧溝組、志留系陀烈組、二疊系峨查組-鵝頂組、白堊系鹿母灣組等。區(qū)域上的巖漿巖主要為二疊紀(jì)長(zhǎng)塘嶺中細(xì)粒斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

本區(qū)地層除第四系復(fù)蓋層外，出露基巖均為一套淺變質(zhì)巖系。這套淺變質(zhì)巖系劃分為四個(gè)巖性段，總厚度大于3 959 m，將其時(shí)代定為二疊紀(jì)。礦區(qū)范圍內(nèi)出露二疊系峨查組部分地層，地表有第四系殘坡積層復(fù)蓋，區(qū)內(nèi)重晶石礦即產(chǎn)于殘坡積層中。

2.2 構(gòu)造

褶皺：礦區(qū)地層總體產(chǎn)狀，呈北西走向，向南西傾斜，傾角平緩，15～20°左右。由于受南北應(yīng)力作用和北東向斷層牽引，形成一系列軸線近東西或北西向斷續(xù)分布的小褶曲和扭曲。從礦區(qū)七條勘探線剖面可見(jiàn)，沿F9斷層附近見(jiàn)一小背斜，軸線近東西，西段轉(zhuǎn)向北西，于Ⅵ線以西翹起消失，向東傾伏；上述小背斜南側(cè)，從冰嶺至286 高地Ⅲ線QJ12 號(hào)井處，見(jiàn)一小向斜，軸線東段近東西向，西段北西320 度左右。向南依次形成一系列背、向斜小褶皺，幅度都不大。小向斜核部殘積重晶石礦層較厚，如QJ58 號(hào)井中，礦層厚度達(dá)12.90 m，而小背斜軸部礦層變薄，甚至剝蝕殆盡，如QJ20 號(hào)井處。因此上述一系列小褶曲的斷續(xù)分布，控制了礦層的厚薄變化。

斷層：礦區(qū)見(jiàn)有北北東、北西和近東西三組斷層，其中以北北東組最發(fā)育，且破壞了礦體，現(xiàn)按組序敘述如下（見(jiàn)圖2）。

圖2 海南省儋州冰嶺重晶石礦區(qū)地質(zhì)圖

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦區(qū)由1 號(hào)（286 高地）和2 號(hào)（冰嶺）兩礦體組成，相距450 m；礦床類型包括殘積礦和坡積礦兩類，殘積礦又按其構(gòu)造和物質(zhì)組分不同，分為塊狀重晶石礦和砂土狀重晶石礦兩種。礦體中，坡積礦賦存在頂部，殘積塊狀礦夾在中間，殘積砂土狀礦產(chǎn)于底部，三者均呈似層狀疊加產(chǎn)出；但殘積礦比坡積礦的分布范圍小，只占礦體面積的55%，1 號(hào)礦體為本區(qū)主礦體，其儲(chǔ)量占礦區(qū)總儲(chǔ)量的97.55%；2 號(hào)礦體規(guī)模小，以坡積礦為主，其儲(chǔ)量?jī)H占礦區(qū)總儲(chǔ)量的2.45%。

3.1.1 1 號(hào)礦體

位于冰嶺南東112°450 m 的286 高地南西坡，由坡積礦和殘積礦組成，面積0.045 km2，按礦層平面分布，有58.24%的坡積、殘積礦相互迭加在一起。

3.1.1.1 殘積砂土狀重晶石礦層 呈似層狀賦存于礦體最下部，條帶狀含重晶石硅質(zhì)巖之上。走向北西——南東，傾向南西205～245°，局部為北東15～78°。傾角18～25°，局部55°。沿走向有撓曲現(xiàn)象，并被F5 和F6 正斷層所截；沿傾斜，因受地形切割，南、北側(cè)礦層被剝蝕而尖滅。水平投影面上，礦層?xùn)|西長(zhǎng)130～170 m，南北寬150～196 m，近似方形，面積10 503 m2。剖面上礦層呈似層狀、透鏡體產(chǎn)出；Ⅲ線為規(guī)則層狀，厚度2.5～4.5 m，部分被剝蝕后，呈殘留頂蓋，Ⅳ、Ⅴ線均呈殘留的不完整透鏡狀，Ⅳ線最大厚度達(dá)15 m，Ⅴ線厚度4～9 m，這種變化，是受局部小褶曲所造成。從整體看，礦層由于被剝蝕深度不同，西厚（6～12.09 m），東?。?.7～4.85 m），礦層平均厚度3.91 m，厚度變化系數(shù)為88.61%。

組成礦層的物質(zhì)成分，除石英——重晶石外，其它組分已全部風(fēng)化呈土狀。呈褐黑帶白色，可見(jiàn)薄層狀、透鏡狀殘留構(gòu)造；局部見(jiàn)重晶石礦呈團(tuán)塊狀、條帶狀、透鏡狀產(chǎn)出，透鏡體厚0.2～0.45 m，定向排列，產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致。重晶石團(tuán)塊、條帶或透鏡體，因受風(fēng)化破壞，大部分呈碎塊狀。

據(jù)化學(xué)分析資料統(tǒng)計(jì)，礦層化學(xué)成分，以硫酸鋇（BaSO4）和二氧化硅（SiO2）為主，兩者相加平均含量87.76%；其次為三氧化二鐵（Fe2O3）及三氧化二鋁（Al2O3），兩者平均含量之和達(dá)10.21%。硫酸鋇含量變化，鉛垂方向上，一般是底部低，向上不增高，局部則相反（如QJ58）；水平投影面上，北東段（8 塊段）較高，平均品位42.11%，向南西變貧（10 塊段），平均品位24.60%，全礦層平均品位32.18%，品位變化系數(shù)為45.40%。據(jù)統(tǒng)計(jì)品位與厚度無(wú)相關(guān)變化關(guān)系。二氧化硅含量變化與硫酸鋇相反，底部高，往礦層頂板逐漸減低（70～23%），平均含量55.26%。

礦層中局部夾條帶狀含重晶石硅質(zhì)巖，及夾重晶石薄層的含燧石結(jié)核灰?guī)r，夾石厚度3.55～5 m。

本層礦石儲(chǔ)量183 502 噸，占礦區(qū)儲(chǔ)量的43.36%。

3.1.1.2 殘積塊狀重晶石礦層 規(guī)模小，呈似層狀的殘留頂蓋，復(fù)于砂土狀礦層之上。礦層走向北西，向南西240～245°傾斜，傾角20°左右，局部40°，大部分裸露于地表。礦層北東側(cè)被F6 正斷層所截，水平面投影寬度80 m，向南西逐漸變窄而尖滅，似三角形，面積3 460 m2。

礦層厚度，因受風(fēng)化剝蝕，中部較厚，向四周稍為變薄，最薄2 m，平均厚度2.88 m，厚度變化系數(shù)為44.79%。礦層由塊狀重晶石組成，顯薄層狀構(gòu)造，常見(jiàn)流失空洞，其形態(tài)扁豆?fàn)睿行┍舜讼噙B，斷續(xù)出現(xiàn)，順層排列，大小不以，長(zhǎng)軸1～6 cm，短軸0.2～1 cm。部分被鐵錳質(zhì)充填，應(yīng)為碳酸鹽巖礦物流失造成。礦層底部局部見(jiàn)薄層粉砂巖夾層。礦層節(jié)理、裂隙較發(fā)育，充填泥質(zhì)或鐵錳質(zhì)薄膜。礦層硫酸鋇含量，單工程最高品位82.89%，最低48.59%，平均品位69.65%，品位變化系數(shù)為18.56%。礦石儲(chǔ)量37 369 噸，占礦區(qū)總儲(chǔ)量的8.83%。

3.1.1.3 坡積重晶石礦層 呈似層狀賦存于礦體頂部，殘積礦之上的坡積層總，礦層之上，一般有0.1～1.45 m的表土層復(fù)蓋。本礦層1 號(hào)、2 號(hào)、4 號(hào)三個(gè)塊段，迭加在殘積礦層之上。水平投影上，其形態(tài)為一由北東向南西伸出而張開(kāi)的“掌狀”；北東向最長(zhǎng)440 m，北西寬310 m，面積44 606 m2。礦層厚度變化，受殘積礦出露位置和地形所控制，QJ56 至QJ13 這一北東帶上較厚（4.10～6.10 m），最大厚度大于7.20 m，往其兩側(cè)變?。?～1.8 m），最薄0.72 m，礦層平均厚度2.67 m，厚度彼岸變化系數(shù)為70.48%。

礦層呈灰白——灰黑色，疏松，由重晶石、脈石英、硅質(zhì)巖等碎塊和含鐵、錳質(zhì)粘土、砂土等組成。重晶石碎塊大小，5 個(gè)重砂樣粒級(jí)分析統(tǒng)計(jì)，大于2.6 mm（最大塊度達(dá)1 m）占72.94%，1～2.6 mm 占13.05%，0.2～1 mm 占5.81%，小于0.2 mm 者占7.76%。據(jù)118 個(gè)重砂樣統(tǒng)計(jì)，單工程原礦硫酸鋇品位：最高77.55%，最低14.37%，礦層平均品位51.44%，品位變化系數(shù)為44.54%；單工程含礦率：最高88.3%，最低20.7%，礦層平均含礦率50.90%，含礦率變化系數(shù)為42.63%。含礦率與原礦BaSO4含量呈正相關(guān)變化，而與礦層厚度無(wú)相關(guān)變化。本層礦石儲(chǔ)量191 997 噸，占礦區(qū)總儲(chǔ)量的45.36%。

3.1.2 2 號(hào)礦體

分布于冰嶺山頂上，平面上北西寬，向南東逐漸變窄而尖滅，似橢圓狀，面積2 453 m2。礦層厚度，北西厚3.45 m，向南東變薄而尖滅，平均厚度2.97 m。

礦體物質(zhì)組分特征，基本同1 號(hào)礦體之坡積礦，礦層底部，局部夾雜有不規(guī)則狀之殘積砂土狀重晶石礦。單工程原礦含硫酸鋇品位：最高49.78%，最低33.69%，礦體平均品位41.13%。單工程最高含礦率72.70%，最低38.70%，礦體平均含礦率59.90%。礦石儲(chǔ)量10 386 噸，占礦區(qū)總儲(chǔ)量的2.45%。

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石礦物成分

重晶石礦石的礦物成分較簡(jiǎn)單，以重晶石、微粒石英為主體，其中重晶石70%～98%，石英2%～30%，還有黃鐵礦、絹云母、方解石和鋯石等。

重晶石：呈它形粒狀，粒徑一般0.1～0.5 mm，部分0.01～0.05 mm，少數(shù)0.5～2 mm，顆粒粗者，邊緣不規(guī)則，個(gè)別可見(jiàn)晶面及兩組解理；細(xì)者較圓滑，似砂狀；粒度粗細(xì)不一的重晶石，往往各自聚集成團(tuán)塊狀、透鏡狀，并有互相參雜，這是由于重結(jié)晶的結(jié)果；顆粒間呈齒狀、港灣狀彼此嵌鑲；部分顆粒有拉長(zhǎng)現(xiàn)象和波狀消光。此外，有些重晶石呈細(xì)脈狀穿插細(xì)粒重晶石團(tuán)塊。

石英呈它形粒狀，粒徑大小一般在0.2～0.3 mm 左右，賦存狀態(tài)，一是呈分散狀分布于重晶石顆粒間，少數(shù)被重晶石包裹，顆粒大小一般在0.2～0.3 mm 左右；第二，呈條帶狀或團(tuán)塊狀產(chǎn)出，這些條帶和團(tuán)塊呈不規(guī)則狀，但平行排列，條帶寬0.2～0.3 mm，石英顆粒一般為0.1 mm，少數(shù)達(dá)0.3～0.5 mm，互相嵌生，部分條帶石英顆粒僅0.01 mm 左右，由硅質(zhì)重結(jié)晶形成；此外，石英和重晶石有互相包裹的現(xiàn)象。

絹云母、黃鐵礦、方解石和鋯石，星散狀分布。鋯石滾圓狀，淡棕色、玫瑰紅色，粒徑0.005 mm。

3.2.2 礦石化學(xué)成分

礦石化學(xué)成分，主要是硫酸鋇（BaSO4）、二氧化硅（SiO2），其次是三氧化二鐵（Fe2O3）、三氧化二鋁（Al2O3），少量可容鹽、氧化鈣（CaO）、錳（Mn）、鍶（Sr），微量鉛（Pb）、鋅（Zn）、砷（As），詳見(jiàn)表1。

表1 礦石化學(xué)成分統(tǒng)計(jì)

3.2.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要有：顯微鱗片變晶結(jié)構(gòu)、顯微鱗片變晶花崗變晶結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)——顯微花崗變晶結(jié)構(gòu)、他形粒狀結(jié)構(gòu)、細(xì)粒、中細(xì)粒似斑狀花崗結(jié)構(gòu)、糖粒狀結(jié)構(gòu)、細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)、煌斑巖結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要有：塊狀構(gòu)造、似片麻狀構(gòu)造、似眼球狀構(gòu)造、千枚狀構(gòu)造、薄層狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、透鏡狀構(gòu)造、梳狀構(gòu)造、褐鐵礦膠結(jié)構(gòu)造。

3.2.4 礦石類型

本區(qū)重晶石礦床，雖從成因和結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特點(diǎn)，分為殘積塊狀重晶石礦、砂土狀重晶石礦和坡積重晶石礦，但根據(jù)組成礦石的礦物，其礦石類型同屬石英——重晶石型。

3.3 圍巖及蝕變

殘積重晶石礦礦層，未見(jiàn)頂板圍巖，底板圍巖為條帶狀含重晶石硅質(zhì)巖，界面清晰，局部見(jiàn)有似碳酸鹽巖風(fēng)化層夾于其中。

3.3.1 礦體的控礦因素

（1）構(gòu)造因素：一系列小褶曲的斷續(xù)分布，控制了礦層的厚薄變化，脈巖受裂隙或斷層構(gòu)造控制；（2）巖漿巖因素：礦床外圍印支、燕山期巖體，對(duì)重晶石礦后期起一定改造作用；（3）地層因素：礦體賦存于二疊系峨查組。

3.3.2 礦床類型

風(fēng)化殼型。

4 礦床成礦要素特征

綜合收集、整理和研究冰嶺重晶石礦床的資料，對(duì)礦床地質(zhì)環(huán)境、礦床特征、礦體特征、礦石特征、蝕變等進(jìn)行了分析和研究，提取了與成礦相關(guān)的要素(表2)，總結(jié)了冰嶺重晶石礦床的成礦要素特征[3]。

表2 海南省儋州市冰嶺重晶石礦區(qū)典型礦床成礦要素一覽

4.1 成巖(礦)時(shí)代

第四紀(jì)的風(fēng)化剝蝕是殘坡積礦床形成的主要原因，進(jìn)而確定成礦時(shí)代為第四紀(jì)。

4.2 成礦構(gòu)造

礦床受褶皺構(gòu)造和風(fēng)化剝蝕作用等因素控制明顯，一系列小褶曲的斷續(xù)分布，控制礦層的厚薄變化。北北東向斷層發(fā)育良好，并且破壞了礦體。

4.3 礦體

礦體呈似層狀賦存于二疊系峨查組底部條帶狀含重晶石硅質(zhì)巖之上。其中坡積礦賦存在頂部，殘積塊狀礦夾在中間，殘積砂土狀礦產(chǎn)于底部，三者呈似層狀疊夾產(chǎn)出。

4.4 地層/巖體

含礦地層主要為二疊系峨查組第四巖性段地層中，巖性以黑、白相間的條帶狀含重晶石硅質(zhì)巖、灰白色硅質(zhì)巖、淺灰色硅質(zhì)絹云母千枚巖夾淺灰褐黃色薄層變質(zhì)石英粉砂沿為主，向上漸變?yōu)榻Y(jié)晶灰?guī)r。與之相關(guān)的巖漿巖主要是二疊系中細(xì)粒似斑狀黑云母花崗巖及一些脈巖如石英巖脈、煌斑巖脈、細(xì)粒花崗巖脈等。

4.5 控礦條件

構(gòu)造條件：小褶曲控制礦層的厚薄變化，脈巖受裂隙或斷層構(gòu)造控制；巖漿巖條件：礦床外圍印支、燕山期巖體，對(duì)重晶石礦后期起一定改造作用；地層條件：礦床賦存于二疊系峨查組第四段地層中。

5 礦床成因淺析

化殼型重晶石礦似層狀賦存于二疊系峨查組第四巖性段底部條帶狀含重晶石硅質(zhì)巖之上，并殘留一定原始層理構(gòu)造，后經(jīng)過(guò)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和風(fēng)化剝蝕，形成一定程度上的殘、坡積礦層[4]，主要經(jīng)歷以下三個(gè)階段。

第一階段：含成礦物質(zhì)的重晶石硅質(zhì)巖或含重晶石結(jié)晶灰?guī)r的碎屑在淺海海灣相中沉積成巖。第二階段：由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，地層抬升，大氣降水和中生代巖漿巖的侵入，促使熱液對(duì)原生重晶石礦物起一定改造作用，使其富集成礦。第三階段：斷裂構(gòu)造，使含礦地層出露地表，后經(jīng)風(fēng)化剝蝕現(xiàn)象，形成風(fēng)化殼型殘、坡積次生礦床。

6 找礦標(biāo)志

(1) 區(qū)內(nèi)二疊系峨查組條帶狀含重晶石硅質(zhì)巖為重晶石礦體的直接找礦標(biāo)志;(2) 石英脈、煌斑巖脈、細(xì)粒花崗巖脈與區(qū)段成礦關(guān)系最為密切，沿礦化帶普遍出現(xiàn)，是區(qū)段內(nèi)尋找重晶石礦的直接找礦標(biāo)志;(3) 小褶曲控制礦層的厚薄變化，脈巖受裂隙或斷層構(gòu)造控制，因此區(qū)內(nèi)小褶曲往往預(yù)示著重晶石礦體的存在。