古潭重晶石矿床

发布网友 发布时间：2022-04-20 02:13

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古潭重晶石矿床位于来宾市东南约25km处。由来宾县民矿站于1978年发现，1979～1981年由广西壮族自治区第五地质队和第七地质队进行了普查，查明为一中型重晶石矿床。其大地构造位置属于华南陆缘构造区(Ⅱ级)桂中-桂东边缘海(Ⅲ级)的柳州-桂林被动陆缘区(Ⅳ级)，处于冷水江-龙胜区域性走滑同生断裂带控制的裂陷槽内。构造线大都为北北东或南北走向。出露地层有中、上泥盆统，石炭系，下白垩统和第四系。区内未见火成岩。

一、矿区地质

1.岩相古地理特征

矿区位于纵贯湘桂两省(区)的北北东-北东向冷水江-龙胜走滑断裂带上。该断裂带是本区泥盆纪最重要的同沉积断裂带，直接影响和控制了盆地中沉积相的分异和演化。

华南泥盆纪沉积盆地南宽北窄，盆地内部的沉积古地理环境表现为海侵由南而北呈阶梯状扩大。古陆边缘以碎屑沉积为主，远离古陆则以碳酸盐沉积为主。早泥盆世—中泥盆世早期以碎屑-泥质沉积为主，中晚泥盆世以碳酸盐沉积为主。整个泥盆纪沉积物在时间上的演化是碎屑岩→碳酸盐岩→碎屑岩，沉积环境的变迁是滨海→浅海→滨海，形成较完整的海侵-海退旋回，中晚泥盆世是本区岩相古地理面貌最为复杂的时期，盆地大部分以碳酸盐沉积为主，可区分为两种主要沉积相区(地层类型)，即台地相区和台盆相区。在空间上，这两种相区常具相间分布的特点，台盆相区常具有明确的方向性，形成宽十余千米、长数百千米的线状深沟，呈北东向或北西向穿插、分割包围台地相区，构成本区独具特色的中晚泥盆世岩相古地理景观(图3-21)。本区属南宁-安化台盆。在台地和台盆相区之间，偏向台地边缘一侧常有呈线状分布的生物礁滩，在盆地边缘一侧为盆缘斜坡相。斜坡相带发育有不同类型的碳酸盐重力流沉积，包括碎屑流、颗粒流和浊流等。古潭重晶石矿区在晚泥盆世早期属于台沟型盆地，其岩性组合为硅质岩及硅质泥岩。

图3-21 华南中泥盆世晚期-晚泥盆世早期古地理、古构造略图(据刘文钧1986年资料简化，引自李文炎等，1991)

综上所述，泥盆纪的古构造轮廓和沉积特征为:沉积盆地呈线状延伸;纵向剖面序列变化较大，由碎屑岩→浅海及深水碳酸盐岩、硅质岩夹火山岩组成;横向可由浅海相迅速变为深水相，其间有多种类型的重力流沉积;同沉积断裂活动强烈而频繁，具扩张走滑特点，形成交错出现的地堑和地垒;构造活动具明显的节奏性，与岩相变化同步进行。

2.地层

矿区地层由中泥盆统东岗岭组、上泥盆统榴江组、下石炭统岩关阶等组成(图3-22)。上泥盆统榴江组下段(D₃l¹)是本矿区的含矿层位。地层由老到新分述如下:

图3-22 广西来宾市古潭重晶石矿床地质略图(据李文炎等，1991)

中泥盆统东岗岭组(D₂d):为含矿层位的下伏地层，分布于背斜轴部。为中层状泥晶灰岩、泥岩、页岩及薄至中层状含燧石团块泥灰岩。厚大于106m。

榴江组下段(D₃l¹):为含矿层位，主体由硅质岩组成，近底部有一层8～10m的中粗粒砂岩透镜体，上部渐变为泥质硅质岩、硅质泥岩、绢云母粉砂质泥岩及少量硅质结核等。顶部夹一层重晶石矿，厚5m左右。重晶石矿体产于由硅质岩向上渐变为泥质岩或粉砂岩的过渡层位上，此层岩性比较稳定，与下伏东岗岭组整合接触，厚度为150m左右。

榴江组中段(D₃l²):以扁豆状灰岩为主，灰黑色及深灰色，中厚层状，下部常见夹薄层硅质岩。与下伏榴江组下段含矿层整合接触。厚122m。

榴江组上段(D₃l³):灰岩。下部为深灰色或微红色厚层状灰岩，上部为浅*白云质条带灰岩及蠕虫状构造灰岩，顶部为深灰色、薄层扁豆状灰岩。厚150m。

岩关阶(C₁y):分布于背斜两翼。下部灰色硅质岩、含铁锰质、泥质较多，夹黑色薄层含燧石结核灰岩透镜体及细砂岩层。上部以深灰色泥质、白云质灰岩为主，薄层至中厚层状，有的白云质灰岩呈角砾岩状。含燧石结核、燧石条带夹硅质岩层，厚519m。

3.构造

古潭重晶石矿在区域上位于冷水江-龙胜区域性同生断裂控制的南宁-安化台盆内。矿区位于来宾短轴褶断区洪江背斜的东翼。洪江背斜轴向南北，长36km，宽12km，为一短轴背斜。岩层倾角东翼为15°～75°，一般为15°～35°，次级褶皱发育，局部有倒转现象;西翼为14°～35°，一般为15°～20°。背斜轴部由中泥盆统东岗岭组灰岩组成。两翼由上泥盆统榴江组扁豆状灰岩、硅质岩和下石炭统灰岩组成。轴部和东翼被断层破坏。古潭矿区正位于背斜轴部东侧附近。矿区附近主要为一组南北向断裂经过，包括那款断层、洪江断层及古潭断层等。此外还发育若干东西向小断裂。由于洪江南北向断裂与东西向小断裂的影响，矿层破坏比较严重。

二、矿床地质

1.矿体特征

矿体位于上泥盆统榴江组下段硅质岩的顶部。榴江组下段硅质岩厚150m。硅质岩呈薄层状，单层厚一般为0.5～10cm，层理清楚，节理发育，质地坚硬，沿层理面具有白色及浅褐色条带状构造(照片2)及纹层状构造。该层下部硅质岩中夹厚层或中厚层砂质岩。中部为纯硅质岩。顶部为一层5m左右的重晶石矿层。矿层为灰白色层状，层理清楚，微层理明显。矿层中往往亦夹有薄层硅质岩。重晶石矿层之上，则为薄层硅质岩及硅质泥岩。矿层的顶、底板均为硅质岩。矿层以上不到20m，即为榴江组中段扁豆状灰岩。

重晶石矿层产于洪江背斜东翼，矿体呈层状、似层状或透镜状，矿层走向北北东向。南起洪江，经古潭，北至深山村，断续延长6.3km(图3-22)。矿层总体倾向南东东，倾角30°～70°。但在古潭矿段，矿层随地层褶皱发生倒转，局部倾向北西西。矿体长一般为150～300m，厚1.5～10.5m，一般厚5m左右。中部古潭矿段厚7～10.5m;南部洪江矿段厚1.5～5.3m;北部深山村一带厚约1～5m。整个矿区矿层是中间厚、向两头渐变薄。

2.矿石特征

(1)矿石类型

古潭重晶石矿床的矿石为灰白色-灰色。同一矿层中，底部为粗-中粒块状，上部为中-细粒致密块状。相对密度为4.235～4.407。矿石类型有3种:①细粒块状矿石，灰白色，含BaSO₄95%～98%，为一级品;②细-中粒矿石，灰色-灰白色，含BaSO₄85%～95%，为二级品;③粗粒矿石，灰色，质量较差，矿石中含少量石英及硅质扁豆体，含BaSO₄50%～85%。

(2)矿石的矿物成分

矿石的矿物成分简单，主要为重晶石，其次有少量石英、碳酸盐矿物、水云母、铁质等。重晶石与杂质的含量互为消长关系。一般重晶石含量为85%～95%，杂质含量为15%～5%。矿石品位甚高。重晶石主要呈他形，少量为半自形短柱状及柱状，球粒结构中之重晶石呈放射状(照片9)、篙束状。总体粒度较细，一般为0.02～0.1mm，大致可分为小于0.01mm至0.02mm、0.02～0.1mm及0.1～0.8mm几个级别。而柱粒状者一般为0.02mm×0.2mm至0.4mm×0.8mm。石英主要为他形粒状产出，粒度为0.02～0.04mm，沿重晶石粒间充填，有时见为粒状集合体，可达0.05～0.2mm，而石英集合体小斑点可达1.6mm×2.8mm，一般含量较少，为1%～5%，硅化强时，石英呈细脉状产出，含量可达10%～15%。

(3)矿石的化学成分

矿石中BaSO₄含量为60.17%～99.27%，平均为88.72%;SiO₂含量为0.47%～37.04%，平均为9.61%;Al₂O₃含量为0.06%～3.78%，平均为0.52%;Fe₂O₃含量为0.042%～2.88%，平均为0.44%。其他元素含量极低，一般为:CaO0.04%～0.06%，MgO0.03%～0.2%，SrO0.06%～0.15%，Pb0.002%～0.003%，Zn痕量，Cu0.0025%～0.004%，Mn0.005%～0.02%，Ni0.001%～0.005%，V0.001%～0.03%。

(4)矿石结构构造

矿石结构:矿石主要由重晶石组成，主要为他形粒状结构(照片14)，次为半自形柱粒状结构，局部见放射状球粒结构(照片9)。他形粒状结构进一步可分为细粒结构、细-中粒结构及粗粒结构。总体粒度较细，多为0.02～0.1mm。球粒结构之球粒大小为0.8～1.3mm，大者可达几毫米。此外局部见重结晶作用形成的斑点状结构，为重晶石集合体呈小斑点出现，小斑点大小达1.8mm×2.7mm，斑点中的重晶石粒度也较粗，达0.2mm×0.8mm。另外还见有交代结构。

矿石构造:矿石主要具块状构造及纹层状构造(照片11～14)，次为条带状构造，有时见缝合线构造(照片16)及溶孔次生构造。纹层者的条纹宽一般为0.2～1.5mm，条纹中的重晶石粒度较细，多为小于0.01至0.1mm者。条带宽一般为1～4mm，少量达5～10mm，其中重晶石稍粗，多为0.1～0.4mm，条带间常有米黄-褐*铁质充填。更常见者是块状构造中也见少量纹层，组成纹层-块状构造，而纹层状构造中也见条带状重晶石组成条带-纹层状构造(照片15)。

3.围岩蚀变

围岩蚀变有硅化、重晶石化及绢云母化。重晶石化一般表现为重结晶，重结晶晶体主要为他形粒状，部分为柱状晶体，粒度较粗，一般为0.03～0.36mm，多数为0.03～0.10mm。此外也见重晶石呈细脉或为石英-重晶石细脉穿插于硅质岩中，或者重晶石在石英集合体中沿石英粒间充填交代。硅化在断层破碎带内普遍发育为硅化蚀变带。部分重晶石晶体被石英所交代，交代后的重晶石呈孤岛状分布。在重晶石矿石中，硅化表现为石英呈粒状集合体或不规则状短脉充填于重晶石粒间，也见石英呈细脉状穿插于矿石中，脉呈追踪张裂状并切穿重晶石矿的纹层。绢云母沿重晶石裂隙及层理分布。

由于硅质岩及重晶石矿均为热水作用形成，因此，当热水蚀变作用弱时，可称之为硅化、重晶石化，而当热水蚀变作用强烈时则形成硅质岩及重晶石矿。据前述，在本矿区，重晶石矿产于由硅质岩向上渐变为泥质岩或粉砂岩的过渡层位上，矿体产于硅质岩层顶部，矿体下盘硅质岩特别发育，而上盘或矿层顶板仅为薄层硅质岩，且逐渐变为硅质泥岩及粉砂质泥岩，这同样显示出矿层底盘蚀变较强的特征，即热水沉积矿床的重要标志———底蚀特征。

三、矿床成因

对于古潭重晶石矿床的成因前人提出了不同看法，但基本可归纳为两种观点:①海相沉积型，如禇有龙等(1979)认为是浅海相沉积矿床，汤继新(1990)也将其划为沉积型矿床;②热水沉积型，如涂光炽等(1987)认为古潭以层状为主的重晶石矿和武宣、象州地区泥盆系中的脉状重晶石矿都是热水沉积的产物，李文炎等(1991)认为古潭重晶石矿属火山海底热泉(喷气)沉积成因或热水沉积矿床，宣之强(1999)将该矿床划为外生沉积型，但从成矿物质来源的分析中，仍认为矿床为海底火山热泉(喷气)沉积或热水沉积成因。作者通过工作后认为矿床应属热水沉积成因，其依据如下:

1)该矿床位于冷水江-龙胜走滑同沉积断裂带及该断裂控制形成的晚古生代裂陷槽中，总体上属于拉张环境，有利于热水沉积矿床的形成。在这种构造环境下一般都有较高的地热场，据涂光炽等(1987)的研究，在象州、武宣一带据沥青反射率测定得出的古地温为190～220℃，反映出桂中地区较高的古地热场环境，同样有利于热水沉积矿床的形成。其沉积环境为台沟型盆地，盆地中岩性组合为硅质岩及硅质泥岩，有利于大型热水沉积矿床的形成。

2)矿化受层位控制明显，重晶石矿体产于上泥盆统榴江组下段硅质岩的顶部，与地层整合产出，并同步褶皱;矿体呈层状、似层状、透镜状产出，层理清楚;矿石除具半自形-他形粒状结构外，还具放射状球粒结构、斑点状结构及交代结构，以及纹层状构造、条带状构造，或为纹层-块状构造、条带-纹层状构造，有时见缝合线构造(照片9、11～16);矿层底盘蚀变较强，具有明显的“底蚀构造”特征。这些特征乃是古潭重晶石矿床为热水沉积成因在矿床学方面的标志。

3)矿区中硅质岩发育，并具明显的热水沉积岩特征。硅质岩产于榴江组下段，厚达150m，薄层状，单层厚0.5～10cm，层理清楚。主要矿物成分为玉髓及石英，玉髓粒度小于0.01mm，常见呈球状集合体，石英粒度一般为0.01～0.08mm。岩石具显微隐晶质-显微晶质结构、球粒结构(照片3)，以及纹层状、条带状构造(照片2)。硅质岩地球化学特征研究(详见第五章)表明，岩石具明显的热水沉积特征，其MgO含量很低，为0.036%～0.042%，Al/(Al+Fe+Mn)比值为0.08～0.29，小于0.35，为典型的热水沉积物;岩石中As含量为(30.0～40.0)×10^-6，Sb含量为10.0×10^-6，在Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)×10三角图中，矿区硅质岩样品的投影点均位于图中热水沉积区内，岩石中Co/Ni比值为0.14～0.43，明显小于1，U/Th比值为2.44～6.00，其样品投影点大多落入石化的热水沉积物区，表现出明显的热水沉积特征;岩石稀土元素组成表现为稀土总量低(ΣＲEE=17.00×10^-6～22.40×10^-6)，具负铈异常，重稀土有富集趋势及具弱的负铕异常等特点，表明矿区硅质岩主要应为热水沉积作用的产物;其硅同位素组成δ³⁰Si为-0.5～0.6，研究认为属热水沉积与生物沉积共同作用的产物，其氧同位素组成δ¹⁸O为25.4～26.7，平均为26.0，明显高于海滨石英砂(δ¹⁸O为11.2)及火成岩石英(δ¹⁸O为10)的平均值，明显低于放射虫氧化硅、现代海洋及盐湖中硅质岩的δ¹⁸O值(δ¹⁸O值分别为38、30～35、40)，比一般热水沉积硅质岩的δ¹⁸O值(12.0～24.0)稍高，但比同时代的美国得克萨斯州等地正常沉积的燧石、石英岩的δ¹⁸O值(30)仍然低很多。这种特征可能反映出岩石主要为热水沉积作用产物，但有陆源物质的混入或生物沉积作用的参与。综合上述分析表明，区内硅质岩具明显的热水沉积特征，应为热水沉积硅质岩。而重晶石矿与硅质岩密切伴生，产于硅质岩的顶部。因此区内热水沉积硅质岩的发育乃是矿床为热水沉积成因的岩石学标志。

4)重晶石矿地球化学研究(详见第五章)得知，矿区重晶石矿石的MgO含量均小于0.005%，SrO含量为0.08%～0.19%，小于1%，表明具明显的热水沉积特征;其Al/(Al+Fe+Mn)比值，其中一件样品为0.19，小于0.35，为典型的热水沉积物，另两件样品为0.51、0.53，小于0.6，表明仍有热水作用参与，但可能有陆源物质的混入;在Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)×10三角图中，矿区有两件样品投影点落入热水沉积区，一件样品投影点在红海热水沉积物区附近，而矿石的Co/Ni比值为0.61～0.72，均小于1，反映出矿石中相对贫Co、富Ni，具热水沉积的特征;重晶石矿的稀土元素总量有一件样品稍高，为38.7×10^-6，其余两件均低，为2.8×10^-6及6.5×10^-6，具明显的正铕异常(δEu为3.5～14.66)及弱的负铈异常(δCe为0.8～0.85)到正铈异常(δCe为2.97)，轻稀土明显大于重稀土，这些特征与东北太平洋南勘探者号洋脊含氧化硅块状重晶石样品的稀土元素组成特征十分相似，同样反映出矿区重晶石主要为热水沉积作用的产物;硫同位素地球化学研究表明，矿区重晶石的δ³⁴S值为+34.7～+41.9，具有变化范围小、正值大的特点，矿液硫来源于海水。由上述重晶石矿的地球化学特征可知，矿床具热水沉积成矿特征。

综上所述，作者认为古潭重晶石矿床为晚泥盆世早期形成的热水沉积矿床。