郭素雄 楊進(jìn)軍

湖南省有色地質(zhì)勘查局二四五隊(duì)，湖南 吉首 416007

古丈縣涼亭坳礦區(qū)重晶石礦位于古丈縣默戎鎮(zhèn)涼亭坳-盤草村一帶，區(qū)內(nèi)重晶石礦點(diǎn)多有出露,主礦脈走向延伸穩(wěn)定，礦石成分單一。2013～2014年，湖南省有色地質(zhì)勘查局二四五隊(duì)對(duì)該區(qū)萬巖-翁草一帶開展了重晶石礦普查工作，估算重晶石礦石資源量45 萬t。本文根據(jù)該礦區(qū)礦床地質(zhì)特征，結(jié)合以往地質(zhì)工作成果進(jìn)行綜合研究，初步總結(jié)了該區(qū)重晶石礦成礦規(guī)律，結(jié)合成礦地質(zhì)條件及最新找礦工作成果分析了該礦床邊深部找礦潛力，以期為該區(qū)周邊同類型重晶石礦找礦工作提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

古丈涼亭坳重晶石礦位于武陵山新華夏隆起帶的南東部，上揚(yáng)子陸塊東南緣之“江南古陸”北西緣。區(qū)內(nèi)出露地層有板溪群（Pt3bnm）、震旦系（Z）、寒武系（?）、志留系（S）、白堊系（K）和第四系（Q）。

區(qū)域褶皺發(fā)育，褶皺軸線主要為北東向，萬巖溪背斜自古丈毛坪寨經(jīng)古丈、萬巖、龍堡塞向南逐漸尖滅，該背斜軸部在區(qū)內(nèi)延長36 公里，其核部地層為板溪群五強(qiáng)溪組，由于褶皺脊線起伏和地形切割關(guān)系，使板溪群斷續(xù)出露于軸部，在萬巖一帶還有基性巖（輝綠巖）分布，北部受古丈逆斷層破壞，翼部依次出露有震旦系下統(tǒng)南沱組（Z2n）、陡山沱組（Z2ds）、留茶坡組（Z2l）、寒武系（?）[1]。區(qū)域斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈，主要斷裂走向均為北北東向，主要有古丈逆斷層、石家寨-銅金坡逆斷層、葫蘆寨正斷層等（圖1），斷層主要形成時(shí)期為燕山期及喜馬拉雅期[2]。區(qū)域性大斷裂中與萬巖重晶石礦關(guān)系密切的斷裂為古丈逆斷層，該斷裂破碎帶有硅化、黃鐵礦化、褪色化等現(xiàn)象。

圖1 區(qū)域構(gòu)造綱要圖 Fig.1 Regional structure outline map

區(qū)域巖漿活動(dòng)微弱，僅在巖牛營-龍鼻咀-四方山一帶見橄欖玄武巖、輝綠巖及橄欖石巖體（床）出露[3]，沿萬巖溪背斜核部侵入，巖體全長5.7Km，在萬巖一帶呈巖盆形態(tài)產(chǎn)出，巖盆呈橢圓形，長軸約2.5Km，短軸約1.5Km，NW 端巖體傾角較陡25°～30°，SE 端較平緩，約20°～25°。長軸兩端的巖體較?。?0～100m），而短軸線附近的巖體較厚（100～480m），超基性巖相分凝較好。

區(qū)域內(nèi)礦產(chǎn)有銅、錳、釩、鉛鋅、磷、石煤、水泥石灰?guī)r、重晶石及輝綠巖等，重晶石礦從古丈萬巖-吉首馬頸坳一帶多有出露，該區(qū)域70 年代中后期曾開采過重晶石礦，先后均有民采，但均未進(jìn)行系統(tǒng)的礦床勘查評(píng)價(jià)工作。湖南省有色地質(zhì)勘查局二四五隊(duì)于2013 年在古丈縣自然資源局委托下對(duì)該區(qū)萬巖-翁草一帶開展重晶石礦地質(zhì)調(diào)查工作，但工作程度較低。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)有元古界板溪群馬底驛組（Pt3bnm）：紫紅色粉砂質(zhì)板巖；下震旦統(tǒng)南沱組（Z1n）：青灰色冰磧泥礫巖，厚度193m。與上覆地層呈假整合接觸；上震旦統(tǒng)陡山坨組(Z2ds)：下段為黑色頁巖，底部為含錳白云巖，厚度35m，中段為灰、黑灰色磷塊巖及黑色頁巖夾泥質(zhì)白云巖，厚度1～3m，上段為淺灰色中厚層灰?guī)r夾泥灰?guī)r，厚度60m；留茶坡組(Z2l)：黑色薄-中厚層硅質(zhì)巖，厚度大于60m，上部夾黑色粉砂質(zhì)頁巖，含少量結(jié)核及星點(diǎn)狀黃鐵礦，下部為硅質(zhì)巖夾灰色硅質(zhì)頁巖，與下伏陡山沱組為整合接觸關(guān)系；第四系（Q）：第四系地層主要分布在山頂及山腰斜坡地帶，為黃色、褐黃色砂質(zhì)粘土夾大小不一的巖石碎塊，頂部一般有厚0.2m 左右的灰黑色腐植土。

2.2 構(gòu)造

區(qū)域古丈逆斷層從礦區(qū)北西角通過，礦區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)大小斷裂共4 條，主要斷裂構(gòu)造為F1，斷層走向?yàn)楸睎|-南西向，與區(qū)域古丈逆斷層大致平行，斷層F1 特征如下：見于涼亭坳、盤草村一帶，走向北東約45°，傾向北西，傾角約63o，全長2000余米，屬正斷層，其斷距不詳；斷裂破碎帶寬約1.58～1.72m，該斷裂往北東方向至盤草村一帶變窄并逐漸尖滅，斷裂破碎帶寬0.20～0.50m。

F1 上盤巖性為上震旦統(tǒng)陡山坨組(Z2ds)黑色頁巖夾泥質(zhì)白云巖，傾向300°～315°，傾角33°～46°；下盤巖性為上震旦統(tǒng)黑色頁巖夾泥質(zhì)白云巖、深灰色泥質(zhì)白云巖，傾向240°～280°，傾角35°～63°。重晶石礦充填于F1及其支斷層之構(gòu)造破碎帶中，偶爾可見方鉛礦及黃鐵礦顆粒，重晶石礦脈與圍巖為突變接觸，圍巖蝕變有硅化、褪色化、碳酸鹽化、黃鐵礦化等。F2、F3為F1支斷層，分別位于北東及南西段，與F1斜交（圖2）。F4 位于桐木寨，走向與F1 基本平行，傾向北西，傾角45°，斷層發(fā)育于陡山坨組(Z2ds)黑色頁巖夾泥質(zhì)白云巖中，Ⅳ號(hào)礦體賦存于該斷裂破碎帶中。

圖2 涼亭坳礦區(qū)重晶石礦地質(zhì)簡圖 Fig.2 Geological schematic map of barite mine in Liangtingao mining area

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

主要礦體呈脈狀、透鏡狀賦存于北東向斷層破碎帶中，賦礦地層為陡山坨組（Z2ds），礦脈底板為泥質(zhì)白云巖或泥質(zhì)白云巖夾黑色頁巖，頂板為黑色頁巖夾泥質(zhì)白云巖或泥質(zhì)白云巖（圖3）。

圖3 涼亭坳重晶石礦體剖面示意圖 Fig.3 Barite ore body profile of Liangtingao

重晶石礦脈形態(tài)主要受斷裂構(gòu)造控制[4]，同時(shí)受到地層巖性的影響，下寒武統(tǒng)牛蹄塘組下部到下震旦統(tǒng)南沱組冰磧巖中上部均見有重晶石礦脈產(chǎn)出。圍巖剛性程度對(duì)礦體形態(tài)影響明顯，剛性巖類中重晶石礦脈膨大，柔性巖類中礦脈變小，直至尖滅。證明地層內(nèi)剛性巖類受擠壓易碎裂形成容礦的空間大，而柔性巖類受擠壓后可塑性強(qiáng)，形成的擠壓空間小，呈波狀彎曲直至尖滅（圖4）。

圖4 涼亭坳重晶石礦脈照片（BT1） Fig.4 Barite veins of Liangtingao(BT1)

區(qū)內(nèi)見重晶石礦脈四條，重晶石主礦脈（Ⅰ）走向延伸較穩(wěn)定，由涼亭坳分別向北東延伸至盤草，南西延伸至萬巖，走向長約2000 余米，傾向北西，傾角約63°，目前依據(jù)民采老窿控制礦脈沿傾向延伸至80m。一般厚1.58～1.72m，平均厚1.65m，礦石呈現(xiàn)致密塊狀，硫酸鋇含量57.05%～95.40%，平均84.33%[4]；Ⅱ號(hào)礦脈為Ⅰ號(hào)礦脈的支礦脈，與Ⅰ號(hào)礦脈在涼亭坳一帶斜交，延伸至盤草村，傾向北西，傾角約40°，走向長約800m，礦體厚0.3～0.5m，BaSO4含量為82.63%～92.03%；Ⅲ號(hào)礦脈為Ⅰ號(hào)礦脈的支礦脈，在涼亭坳南西部與Ⅰ號(hào)礦脈斜交，向南西部延伸，走向長約200m，傾向北西，傾角30°，礦體厚0.20～0.40m；Ⅳ號(hào)礦脈分布于桐木寨附近，賦存于F4斷層破碎帶中，圍巖為震旦系陡山沱組（Z2ds）黑色頁巖及泥質(zhì)白云巖，礦體厚度0.7～0.9m，礦體走向延伸不連續(xù)，不穩(wěn)定，地表可見礦體走向延伸不足100m，礦化不均勻，礦石質(zhì)量總體較差，礦化最好部位BaSO4含量為91.83%（表1）。

表1 各礦體樣品分析結(jié)果（%） Table 1 Analysis results of ore body samples(%)

3.2 礦石質(zhì)量特征

區(qū)內(nèi)重晶石礦石結(jié)構(gòu)為粗晶-細(xì)晶結(jié)構(gòu)，粒徑0.05～0.02mm，塊狀構(gòu)造。礦石礦物成分較單一，以重晶石為主，礦脈及礦石節(jié)理裂隙內(nèi)見少量石英、方解石團(tuán)塊、石英網(wǎng)脈及細(xì)粒星點(diǎn)狀黃鐵礦、微量方鉛礦。礦石中有益組分主要為BaSO4，含量57.07%～95.40%，其它組分主要有SiO2、CaCO3、BaCO3、Fe2O3。

4 礦床成因分析

4.1 成礦要素

中低溫?zé)嵋撼梢蛑鼐V成礦作用四要素（即：礦源層、導(dǎo)礦、容礦構(gòu)造、熱液來源）缺一不可。本區(qū)重晶石礦成礦具有明顯的層控性特征[5-10]，圍巖主要為黑色頁巖、灰?guī)r，礦脈形態(tài)嚴(yán)格受構(gòu)造斷裂帶控制，成礦介質(zhì)來源主要有大氣降水、巖漿熱液等。與本區(qū)重晶石礦成礦作用關(guān)系密切的巖漿巖則是基性（輝綠巖）巖體，巖漿的侵入作用僅為成礦提供成礦介質(zhì)及熱源。

4.1.1 成礦物質(zhì)來源

晚震旦世至早寒武世時(shí)期，隨著海侵的不斷擴(kuò)大，濕熱的古氣候條件和相對(duì)寧靜的水動(dòng)力條件及海底通道、海底熱水交換作用等為微生物活動(dòng)提供了良好的環(huán)境，菌、藻類及腕足類生物大爆發(fā)，在強(qiáng)還原、滯流及海盆沉降條件下，大量含有機(jī)炭與硫酸鹽的藻類、細(xì)菌的腐泥大量堆積，使這一時(shí)期地層中含有豐富的鋇、鎳、鉬、釩、鉻等元素[1]。

4.1.2 構(gòu)造條件

本區(qū)構(gòu)造是重晶石礦主要成礦因素。在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力作用下，礦區(qū)形成北東走向斷裂，區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造4 條，主要斷裂（F1）走向北東約45°，傾向北西，傾角63o，斷層與區(qū)域古丈逆斷層大致平行。由于構(gòu)造應(yīng)力的持續(xù)作用，萬巖溪背斜核部形成層間滑脫構(gòu)造-形似巖盆的擴(kuò)散空間，深部重熔巖漿沿古丈-吉首-鳳凰基底斷裂侵入、上升，在萬巖溪背斜軸部兩側(cè)與翼部轉(zhuǎn)換部位，形成基性輝綠巖體（盆），萬巖輝綠巖體（盆）為該區(qū)重晶石礦的形成提供了持續(xù)不斷的熱源，北東向斷裂為成礦物質(zhì)的運(yùn)移、富集提供了有利的空間，是該區(qū)重晶石礦主要導(dǎo)礦和容礦構(gòu)造。

4.2 礦床成因

震旦系陡山沱組（Z2ds）黑色頁巖及泥質(zhì)白云巖是主要成礦物質(zhì)的來源[12-15]。在大氣降水及熱源（基性巖漿）的共同作用下，黑色巖系中的Ba、S 等成礦元素析出，轉(zhuǎn)變成含礦熱液在斷裂破碎帶內(nèi)運(yùn)移，隨著溫度、壓力等環(huán)境變化（降低），成礦元素在斷裂破碎帶內(nèi)結(jié)晶、富集成礦。

重晶石礦充填于該構(gòu)造破碎帶中，礦體呈脈狀、網(wǎng)脈狀、透鏡狀產(chǎn)于上震旦統(tǒng)陡山坨組（Z2ds），產(chǎn)狀和頂?shù)装寤疽恢拢植亢晚數(shù)装逍苯?，圍巖為白云巖、碳質(zhì)頁巖。礦體受斷裂及地層、巖性控制，層控特征明顯。

圍巖蝕變主要為重晶石化、硅化、碳酸鹽化和黃鐵礦化，說明研究區(qū)內(nèi)重晶石礦為低溫?zé)嵋盒偷V床[11]。

5 找礦潛力分析

該區(qū)重晶石礦脈走向延伸較穩(wěn)定，主礦體由涼亭坳分別向北東延伸至盤草村，南西延伸至萬巖，走向延伸約2000m，在涼亭坳南東向桐木寨也見重晶石礦點(diǎn)出露。據(jù)湖南省湘西工程勘察院測(cè)試中心測(cè)試結(jié)果及以往勘查成果報(bào)告[4]：重晶石含量均達(dá)到工業(yè)指標(biāo)要求。

根據(jù)相關(guān)低溫?zé)嵋旱V床蝕變帶礦物測(cè)溫結(jié)果，低溫?zé)嵋旱V床成礦溫度一般都小于200℃，淺成低溫?zé)嵋旱V床的礦化深度最深為地表以下1000m，平均礦化深度約為350m，Sb、Ti、Hg、Ba、As、F 等元素的礦化主要集中在近地表的淺部[16]，重晶石礦在深部礦化將逐漸減弱并消失。從區(qū)內(nèi)Ⅰ號(hào)礦體地表重晶石與民采老窿內(nèi)的重晶石特征對(duì)比可以看出，深部重晶石質(zhì)量明顯較差，重晶石礦深部由民采老窿控制，已知最深為80m，深部礦體平均厚度1.15m，Ⅰ號(hào)礦體深部重晶石找礦具有較好的前景，通過對(duì)走向及深部系統(tǒng)工程揭露和控制后，預(yù)計(jì)涼亭坳重晶石礦可達(dá)到中型-大型礦床規(guī)模。

該區(qū)重晶石礦成礦模式對(duì)于湘西地區(qū)重晶石礦找礦工作具有重要的參考意義，可在上震旦統(tǒng)-下寒武統(tǒng)黑色巖系中構(gòu)造有利地段尋找同類型的礦床。

6 結(jié)論

（1）區(qū)內(nèi)重晶石礦屬層控型低溫?zé)嵋旱V床，主礦體賦存于上震旦統(tǒng)陡山沱組斷裂破碎帶中，呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)出，礦體形態(tài)受斷裂構(gòu)造及地層巖性控制。

（2）主礦體走向延伸穩(wěn)定，且向深部有一定的延伸，礦脈往北東向有變薄趨勢(shì)，礦石礦物成分主要為重晶石，BaSO4平均含量84.33%，品位變化小。

（3）區(qū)域下寒武統(tǒng)牛蹄塘組下部到下震旦統(tǒng)南沱冰磧巖組中上部均見有重晶石礦點(diǎn)產(chǎn)出，區(qū)域成礦條件良好，區(qū)內(nèi)及周邊地區(qū)具有較大的找礦潛力。