鄒 灝，徐旃章，張壽庭，方 乙，高 峰，曾昭法

（1.中國地質大學 地質過程與礦產資源國家重點實驗室，北京100083；2.成都理工大學 礦產資源綜合評價與開發(fā)利用研究所，成都610059）

川東南地區(qū)重晶石－螢石成礦帶規(guī)模大、區(qū)域廣，是中國的重晶石、螢石重要產地。近年來的勘查工作表明，該區(qū)成礦地質條件優(yōu)越，具很大的成礦潛力和找礦遠景。重慶彭水火石埡重晶石－螢石礦床正位于該成礦帶的有利成礦部位上。

前人對川東南一帶的重晶石－螢石礦床有過一定的研究[1－6]，但對成礦地質特征、控礦因素與成礦環(huán)境的依控關系和動態(tài)研究甚少。因此，筆者在系統(tǒng)總結前人相關研究成果的基礎上，通過野外地質調查和室內微觀研究進行綜合分析，探討重慶彭水火石埡重晶石－螢石礦的控礦因素及其礦床成因，為礦區(qū)及其外圍進一步找礦勘探工作提供參考。

1 區(qū)域地質概況

研究區(qū)位于四川盆地東南緣的川東高陡構造帶和川南中低緩構造帶，屬于川東、川南及盆地周邊的鄂西斷褶帶和滇黔北部拗陷等多個構造單元的結合部位，也是四川盆地內褶皺變形最強烈的地區(qū)。變質基底由中、上元古界下板溪群組成，形成于晉寧運動（距今1700～850Ma），埋藏深度9～10km。其上沉積蓋層發(fā)育較穩(wěn)定，除黔北和川東部分地區(qū)由于相對隆升缺失泥盆系和石炭系外，自震旦系至白堊系的各時代地層比較齊全。印支運動（距今約258～213Ma）使本區(qū)強烈上升，遭受剝蝕；燕山運動（距今約213～70Ma）后，全面褶皺，形成地臺蓋層褶皺帶，第三系缺失，第四系零星分布[1，7－8]。

研究區(qū)及鄰區(qū)未見巖漿巖發(fā)育，重晶石－螢石礦的成礦作用與巖漿活動無明顯聯系，成礦物質應來自于各時代沉積地層。其中受燕山運動的強烈影響，在區(qū)域上產生一系列的褶皺和斷裂，這些構造對成礦起著重要的控制作用。

重慶彭水朗溪火石埡重晶石－螢石礦床位于四川盆地東南部（圖1），隸屬重慶市彭水苗族土家族自治縣朗溪鄉(xiāng)，是四川盆地東南部重晶石－螢石成礦帶上的典型礦床之一。

圖1 彭水火石埡重晶石－螢石礦區(qū)地質圖Fig.1 Geological map of the Huoshiya barite－fluorite deposit in the Pengshui region

2 礦床地質特征

火石埡重晶石－螢石礦區(qū)內構造形跡主要以斷裂構造為主，其中重晶石－螢石礦均無一例外地賦存于北西向斷裂破碎帶中，其為礦區(qū)主要布礦－容礦構造。北西向斷裂主要有F1、F2、F3（圖1），控制著礦區(qū)內重晶石－螢石礦脈的北西向延伸、成群產出和空間分布。

2.1 礦體特征

重晶石－螢石礦脈在礦區(qū)內出露共有6條，長短不一，出露長度最長約400m，最短約7m，呈平行排列分布，為陡傾斜礦體，沿北西向壓扭性斷裂充填。礦體傾向北東 ，傾角55°～70°，寬度約6～10m（圖2）。

圖2 重晶石－螢石礦體Fig.2 Barite－fluorite orebody

2.2 礦石特征

2.2.1 礦石組成及性質

根據野外調查和室內鏡下研究表明，火石埡重晶石－螢石礦的礦物成分相對簡單，礦石礦物主要為螢石（圖3）和重晶石（圖4）。螢石一般無色，透明－半透明，晶形完好者多呈六面體晶出，粒度大者為1～2cm，小者為10～20μm，平均為0.3～2mm。重晶石顏色主要為白色－無色，透明－半透明，板狀，少數為粒狀，粒度平均為0.3～2 mm，最小為20～60μm；重晶石中有少量鍶，與鋇呈類質同象形式存在，或天青石以固溶體形態(tài)存在于重晶石中。

脈石礦物主要有方解石和石英（圖4、圖5）等。其中方解石為白色，菱面體形，解理發(fā)育，一般粒度較粗，單體粒度0.5mm，方解石脈晶洞常有矛頭狀晶簇。石英一般為他形不規(guī)則粒狀，與玉髓微粒共生，粒度30～40μm。

圖3 螢石Fig.3 Fluorite

圖4 重晶石和螢石中含石英Fig.4 Barite and fluorite containing quartz

圖5 灰?guī)r中穿插大量方解石脈Fig.5 Lots of calcite veins in limestone

此外，礦石中可見少量褐鐵礦、長石、絹云母、白云石、高嶺土等。

2.2.2 礦石結構與構造

火石埡重晶石－螢石礦區(qū)常見的礦石結構為自形結構、半自形結構、他形粒狀結構和交代殘余結構等；礦石構造主要為塊狀、條帶狀、角礫狀、板狀，其次為脈狀、網脈狀、晶洞狀、似斑點狀、團塊狀、蜂窩狀構造等，它們分別產于重晶石－螢石礦體空間分帶的不同部位。

2.3 圍巖蝕變

火石埡重晶石－螢石礦圍巖蝕變較弱，主要有方解石化（圖5）、弱硅化，少量絹云母化、高嶺土化和黃鐵礦化等。

2.4 礦物生成順序和成礦階段

火石埡重晶石－螢石礦成礦階段可分為成礦前成礦組分初始富集階段、成礦期重晶石－螢石礦熱液成礦階段和成礦后多金屬礦富集階段（圖6）。

圖6 彭水火石埡重晶石－螢石礦礦物生成順序及共生組合Fig.6 The generating sequence and paragenesis of the minerals from the Huoshiya barite－fluorite deposit in the Pengshui region

研究區(qū)礦物之間的關系較為復雜，成礦組分初始富集時，重晶石、螢石和方解石較常見，少量褐鐵礦等金屬礦化出現。成礦期可細分為白（無）色粗晶重晶石－螢石亞階段（Ⅰ－1）、深色細晶重晶石－螢石亞階段（Ⅰ－2）和碳酸鹽化階段（Ⅱ）。研究區(qū)內重要的礦石礦物重晶石和螢石均大量發(fā)育于Ⅰ－1階段，伴生有硅化、方解石化、絹云母化和高嶺土化。Ⅰ－1階段已無重晶石但仍有螢石出現，同時見有少量石英。在Ⅱ階段大量的碳酸鹽化的出現和發(fā)育，標志著成礦進入了晚期。成礦后多金屬礦成礦階段以黃鐵礦和鉛鋅礦為主，重晶石、螢石、石英以及少量的絹云母和高嶺土為其伴生礦物。

3 控礦因素

3.1 地層對礦床的控制

川東南地區(qū)重晶石－螢石礦床（點）具有礦點多、規(guī)模大、區(qū)域廣的特點。通過野外調查，總結礦床產出的地質環(huán)境及礦體特征，發(fā)現研究區(qū)及鄰區(qū)的重晶石－螢石礦床主要賦存于桐梓組（O1t）、紅花園組（O1h）地層中，其中桐梓組相當于分鄉(xiāng)組（O1f）＋南津關組（O1n）；少量賦存于大灣組第一段（O1d1）和寶塔組（O2b）地層中。具有明顯的層控礦床特征（表1）。

通過對重慶彭水朗溪火石埡重晶石－螢石礦區(qū)出露的地層剖面進行實測，發(fā)現礦區(qū)出露的地層主要有（圖7）：上寒武統(tǒng)毛田組（C－3m）、下奧陶統(tǒng)南津關組、分鄉(xiāng)組、紅花園組、大灣組和第四系。

毛田組：下部為深灰色細－中粒結晶致密性硬厚層狀白云巖，風化面呈灰黑色不規(guī)則刀砍狀溶溝；上部為深灰色厚－中厚層狀稍帶淺肉紅色中－細粒結晶白云質灰?guī)r，局部沿層面或者風化面見團塊狀或條帶狀燧石。沉積環(huán)境為開闊臺地環(huán)境。

表1 川東南地區(qū)部分重晶石－螢石礦區(qū)賦礦層位Table1 The ore－h(huán)osted horizons about some barite－fluorite deposits in Southeast Sichuan

南津關組：底部為深灰－灰色厚層夾中厚層狀粗－中粒結晶含白云質灰?guī)r，夾10～20cm泥質結核狀薄層灰?guī)r和1～2層生物碎屑灰?guī)r，局部見團塊狀燧石，產指紋頭蟲等化石；中部見灰綠色砂質頁巖，風化后呈黃綠色鱗片狀脫落，沿層風化成直徑為0.5～2cm的孔洞，黏土填充其中；頂部為深灰色厚－中厚層狀中粒結晶含白云質灰?guī)r，風化面呈極不規(guī)則的刀砍狀，并沿層分布有泥質條帶狀構造，局部分布團塊狀燧石，有指紋頭蟲等化石。沉積環(huán)境由開闊臺地過渡到局限臺地環(huán)境。

分鄉(xiāng)組：下部為深灰－灰色粗晶中－厚層狀灰?guī)r，上部為灰綠色泥質頁巖，風化后呈黃綠色夾薄層灰?guī)r和燧石層。沉積環(huán)境包括了開闊臺地和臺地邊緣斜坡2種。本組既是本礦區(qū)重晶石－螢石礦的主要賦存層位之一，又是該成礦區(qū)上重要的重晶石－螢石礦賦礦層位。

紅花園組：深灰色中－厚層狀中粒結晶灰?guī)r，風化面見有珊瑚蟲化石，局部有團塊狀燧石，產頭足類頁房角石。沉積環(huán)境為臺地邊緣礁灘。是本礦區(qū)重晶石－螢石礦的主要賦存層位之一；同時，在區(qū)域上也是重要的重晶石－螢石礦的賦礦層位。

圖7 重慶彭水地區(qū)下奧陶統(tǒng)地層柱狀圖Fig.7 Geologic column of Lower Ordovician in the Pengshui region of Chongqing

大灣組：底部為灰綠色泥質頁巖，風化后呈黃綠色鱗片狀脫落，含有大量的腕足類化石；中部見深灰色中晶厚層灰?guī)r，風化后呈灰色或棕色，泥質條帶構造，含顆?；蚪Y核狀黃鐵礦，風化形成棕色之褐鐵礦；頂部為灰綠色含泥質、鈣質頁巖，風化后呈黃綠色鱗片狀脫落，含瘤狀蟲和斷筆石化石。沉積環(huán)境由臺地邊緣斜坡過渡到深水陸棚。

第四系（Q4）：由深黃色砂礫、砂、黏土層組成。

3.2 構造對礦床的控制

川東南重晶石－螢石礦在區(qū)域上受北北東向褶斷帶所控制。由北西向南東，礦帶分別為（圖8）：①老廠坪礦帶；②郁山礦帶；③筲箕灘礦帶；④丁市礦帶；⑤咸豐礦帶；⑥桐麻嶺礦帶。6條北北東－北東向的重晶石－螢石控礦－導礦斷裂系統(tǒng)，均為近背斜軸部的區(qū)域性以壓為主、兼扭性的壓扭性走向斷裂帶，此類斷層規(guī)模大、切割深，盡管自身并不直接賦礦，但成礦圍巖蝕變和重晶石－螢石礦化卻沿帶發(fā)育；而其上盤的北西向斷層系統(tǒng)才直接控制了重晶石－螢石礦的產出與分布，屬區(qū)域布礦－容礦斷裂系統(tǒng)。如彭水馮家村重晶石－螢石礦、酉陽小壩桂花重晶石－螢石礦等無一例外都位于北西向構造帶上，研究區(qū)也位于郁山礦帶南西端的北西向構造帶上。

圖8 川東南地區(qū)區(qū)域成礦規(guī)律圖Fig.8 Regional metallogenetic map of Southeast Sichuan

4 礦床成因

4.1 成礦物質來源

本區(qū)重晶石－螢石礦的成礦與其伴生斷裂的形成有關，成礦大致發(fā)生于燕山運動晚期－喜馬拉雅運動早期[3]。根據包裹體中水的氫氧同位素組成投影到δD－δ18O 圖[13]可判別成礦流體的來源。彭水二河水礦區(qū)方解石中包裹體水的δD＝－29.27‰～34.44‰，表明成礦流體水屬海水來源[2]；彭水郁山礦區(qū)的δD＝－89.5‰，投影點在大氣水線附近[14]；研究區(qū)與上述兩礦區(qū)的成礦流體來源應相同，其成礦介質水屬地層水與大氣降水共同作用的結果。

根據區(qū)域地質資料和前人研究表明，川東南及鄰區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組Ba的質量分數達（2557～9812）×10－6[1]，最高可達13 220×10－6。而其他地層中Ba的質量分數均＜650×10－6，其中，碳酸鹽巖地層中Ba的質量分數又大部分都＜200×10－6，因此，下寒武統(tǒng)牛蹄塘組等黑色巖系最有可能為火石埡重晶石－螢石礦床的成礦提供Ba源。

川東南及鄰區(qū)自下寒武統(tǒng)開始，含膏白云巖系厚度達1500m以上。在彭水上寒武統(tǒng)發(fā)現鹽泉和石膏，鄂西五峰等地中奧陶統(tǒng)發(fā)現鹽泉，黔東北的沿河縣也有鹽泉發(fā)現[1]；且重晶石中的硫同位素組成（δ34S＝23‰～36‰）和這一區(qū)域寒武系廣泛發(fā)育的蒸發(fā)巖的硫同位素組成（δ34S＝23.1‰～29.7‰）相似[4]，這表明研究區(qū)成礦物質中的硫主要來源于該區(qū)的寒武系蒸發(fā)巖。

根據大量礦體圍巖成分分析結果，賦礦地層的化學成分以CaO含量較高、MgO較低為特征，不同地層巖石中CaO、MgO、SiO2含量存在明顯差異[2，4]。含礦層南津關組、分鄉(xiāng)組（此2組之和相當于桐梓組）→紅花園組的含礦性增加，即主要容礦層紅花園組中CaO、SiO2平均含量最高，分鄉(xiāng)組CaO含量最低。桐梓組 MgO含量最高，紅花園組則最低。這種變化特征表明含活潑性CaO高的紅花園組具有良好的成礦環(huán)境，即熱液與圍巖能夠更好地發(fā)生離子交換（帶出部分CaO，帶入部分SiO2）[5]。加之紅花園組、分鄉(xiāng)組、南津關組等主要賦礦圍巖裂隙發(fā)育，滲透率高，此等諸多因素導致其為良好的賦礦層。

上震旦統(tǒng)陡山沱組－下寒武統(tǒng)明心寺組富含F的地層（F的質量分數高達0.57%～1.467%，遠高于F的克拉克值0.05%），經地層水及大氣降水淋濾、萃取后，將F和其他成礦元素帶入成礦熱流體場匯聚、富集，在地溫梯度和壓力的驅動下，熱液上涌至最有利于賦礦的下奧陶統(tǒng)紅花園組、分鄉(xiāng)組和南津關組中成礦。

此外，其他地區(qū)如酉陽－秀山等地的螢石和重晶石含礦層除了紅花園組外，寶塔組灰?guī)r及五峰組－下志留統(tǒng)下部頁巖也為含礦層，是因為該地區(qū)構造運動劇烈而頻繁所致（表1、圖9）。

4.2 成礦過程

根據野外觀察可知，螢石和重晶石的結晶先后關系及過程應是二者的溶度積和氧逸度的不同，導致了重晶石和螢石的先后晶出。

圖9 研究區(qū)成礦模式圖Fig.9 Metallogenic model map of the studied area

整個成礦過程是復雜的地球化學的演化過程，可以將其簡述為：以牛蹄塘組為代表的上震旦統(tǒng)－下寒武統(tǒng)黑色巖系中的Ba含量高，極有可能為成礦熱液提供足夠的Ba；寒武系蒸發(fā)巖系中的S硫同位素組成與礦物重晶石中的S硫同位素相似，說明寒武系蒸發(fā)巖系為成礦提供了S源；上震旦統(tǒng)陡山沱組－下寒武統(tǒng)明心寺組富F的地層可為成礦提供F源；下奧陶統(tǒng)賦礦地層中含活潑性CaO高，下伏碳酸鹽巖地層同樣可為成礦提供足夠的Ca。成礦物質經地層水和大氣降水淋濾、溶解、萃取后，使成礦元素匯聚到成礦熱液中，在燕山運動晚期－喜馬拉雅運動早期[3]，形成了一系列的斷裂，含礦熱流體在構造作用力和地層溫壓梯度的驅動下，沿斷裂帶上涌至最有利成礦的下奧陶統(tǒng)灰?guī)r地層中后，受到大灣組厚層的泥頁巖的遮擋而停止向上運移，隨著溫度和壓力的降低，BaSO4和CaF2結晶、成礦。

5 結論

通過對重慶彭水火石埡重晶石－螢石礦的控礦因素和成因系統(tǒng)研究，得到如下結論。

a.重慶彭水火石埡重晶石－螢石礦受地層、構造兩大因素的共同控制。下奧陶統(tǒng)分鄉(xiāng)組和紅花園組為本礦區(qū)的主要賦礦層位；同時，本礦區(qū)存在北東向和北西向2個重要構造，北東向為導礦構造，北西向為布礦－容礦構造，礦體賦存于北西向構造中。

b.重慶彭水火石埡重晶石－螢石礦的礦物成分相對簡單，礦石礦物為螢石和重晶石，脈石礦物以方解石為主；礦石結構主要有自形、半自形、他形粒狀結構等，礦石構造以塊狀、條帶狀、角礫狀等為主；成礦圍巖蝕變以方解石化為主。

c.重慶彭水火石埡重晶石－螢石礦成礦過程復雜，其過程為：地層水及大氣降水通過淋濾、溶解、萃取等作用將不同地層中的Ba、S、Ca、F等成礦元素富集、匯聚到成礦熱流體場中，然后成礦熱液在構造作用力和地層溫壓梯度的共同作用下，沿斷裂帶向上運動，而后受到大灣組厚層泥頁巖的遮擋而停止向上運移，最后在下奧陶統(tǒng)灰?guī)r地層中結晶、成礦。

研究工作得到了成都理工大學陳安清博士的指點和啟發(fā)，野外工作先后得到陳遠巍及成都福斯特礦業(yè)有限公司賀兵、黃河、張泉良等領導及同行的大力幫助，特此致謝。

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