李岩 任寒寒
摘要：大王柱重晶石矿床位于沂沭断裂带东侧，胶莱坳陷边缘。矿体严格受北西向张扭性构造控制，赋矿围岩为白垩纪莱阳群杨庄组，赋矿岩石为硅化重晶石化碎裂岩、重晶石化细砂岩、重晶石化砂砾岩等。矿体总体倾向北东，倾角50°～80°，呈脉状、透镜状或扁豆状断续分布于断裂带中。围岩蚀变主要为硅化、方铅矿化、重晶石化、碳酸盐化，矿体与围岩界线清晰。赋矿地层、控矿构造、围岩蚀变以及物探异常等可作为区内直接或间接的找矿标志。矿体深边部仍具有一定的找矿潜力。矿床属于中—低温热液脉型矿床。
关键词：重晶石矿床；中—低温热液脉型矿床；山东高密；找矿标志
重晶石是以硫酸钡（BaSO4）为主要成分的非金属矿产，具有比重大、硬度低、性脆、化学性质稳定、无磁无毒等特性，其产品广泛应用于电子、建筑、冶金、化工等诸多行业领域，还可用作颜（涂）料、填充剂和加重剂等。重晶石矿是我国蕴藏丰富的矿种之一，其探明储量位居世界前列。矿床主要分布在贵州、湖南、广西、甘肃、陕西、四川、山东、福建及湖北等地区。前人对重晶石矿床的成因已开展了较为深入的研究，根据矿床的成矿机理、产状、矿体与围岩的关系等因素，将重晶石矿床成因类型分为：沉积型、火山—沉积型、层控型、热液脉型及风化（残积坡积）型等，上述矿床模型的提出为国内重晶石矿找矿勘查工作提供了重要的理论指导。大王柱重晶石矿区位于高密市南约25km，通过以往地质勘查工作，该矿区属中型重晶石矿床规模。该矿床已开采多年，浅部区域资源接近枯竭。本文主要介绍了大王柱重晶石矿床的区域地质背景、矿床地质特征等，阐述了矿床成因及找矿标志，为矿床深边部找矿及区域范围内寻找同类型矿床提供理论参考。
1.区域地质背景
研究区位于沂沭断裂带东侧，地处华北陆块，鲁东隆起，胶莱坳陷区之高密—景芝凹陷内。区域内大面积出露中生代白垩纪地层，主要为莱阳群止凤庄组、杨家庄组、杜村组、法家茔组、青山群后夼组以及王氏群林家庄组、辛格庄组、红土崖组。断裂构造较为发育，以NW方向为主，NNE、NE方向次之。岩浆岩不发育。
2.矿床地质特征
2.1矿区地层
矿区地层以莱阳群杨家庄组（Kly）、杜村组（Kld）、止凤庄组（Klz）为主，局部出露青山群后夼组（K1h）以及第四系（图1）。
莱阳群止凤庄组（Klz）：主要岩性为紫灰、灰黄色砾岩夹紫灰色中粗粒—中细粒长石砂岩和粉砂岩，属河流相沉积。
莱阳群杨家庄组（Kly）：整合于止凤庄组之上，主要岩性为黄色、灰绿色中粒—中细粒砂岩夹含砾砂岩、粉砂岩夹紫色泥岩或紫色细砂岩薄层，可见槽状交错层理、水平层理及剥离线构造，局部见小型对称波痕，从东向西粒度变细，呈现有辫状沉积向曲流河沉积的变化趋势，为重晶石矿主要赋矿地层。
莱阳群杜村组（Kld）：整合于杨家庄组之上，主要岩性为灰色砾岩夹含砾砂岩，砾岩成分以变质岩、糜棱岩为主，尚有一定量的灰岩，砾径可达10cm，分选较差，以冲积扇相、泥石流沉积为主。
青山群后夼组（K1h）：被断层控制，主要岩性为流纹质熔结凝灰岩、流纹质凝灰岩，属于一套爆发相或喷发沉积相的产物。
2.2矿区构造
矿区断裂构造发育，具有多期次活动叠加特点，可分为NW、NNE、NE向三组（图1）。其中，NW向断裂最为发育，为重晶石矿脉主要控矿和容矿构造，长1.1km～5.2km，宽0.5m～5.0m，倾向北东，倾角一般在41°～83°。破碎带内充填以砂岩或页岩组成的角砾岩、碎裂岩、重晶石化角砾岩以及扁豆状相连的脉状重晶石矿体。断裂性质为左行张扭，为成矿前或成矿期断裂，控制着成矿的全过程，且在成矿后仍有活动，表现在断裂带内硅化和重晶石的片理化等现象。
2.3矿体特征
重晶石矿脉严格受构造控制，分布在中生代地层莱阳群杨家庄组内构造带中，矿体与围岩界线清晰。矿脉规模不等，走向长230m～2400m，厚0.35m～2.52m，控制最大延深192m。矿脉总体走向305°～310°，倾向35°～40°，倾角41°～83°，呈脉状、透镜状或扁豆状断续分布，沿走向或倾向存在着膨胀、收缩、分枝、复合等特点。矿体工程控制程度偏低，走向和倾向延伸未封闭，其深边部具有一定的找矿潜力。
矿石主要成分为BaSO4，含量30.85%～88.33%，沿走向和倾向变化较大，其次为SiO2，含量5.90%～66.49%。另外个别重晶石矿体中还伴生铅矿化，但矿化不均匀，铅含量一般在0.013%～4.67%，最高含量6.76%，铅矿化一般出现在矿脉的边缘或与围岩的接触部位。
2.4矿石类型
重晶石矿脉的形成过程比较复杂，按其矿物的生成顺序、矿物的组合特点以及赋存的状态大体可分为三个阶段：重晶石形成初期阶段伴有大量的碳酸盐生成，重晶石矿石中有方解石和菱铁矿的包体出现。之后见石英形成，并发现方铅矿，强烈的硅化为后一阶段的主要特征，分布普遍，石英交代重晶石使之呈残晶出现，形成了矿石的交代残余结构，矿石贫化，使矿石变硬，BaSO4品位降低。重晶石成矿的各个阶段在不同地点发育也不相同，致使矿物组合在走向上或倾向上变化较大。根据矿石矿物组合可将矿区矿石类型划分为：方解石重晶石矿石、重晶石矿石、石英重晶石矿石、方铅矿重晶石矿石等四种类型。其中，石英重晶石矿石为区内主要矿石类型，其次为重晶石矿石和方解石重晶石矿石，方铅矿重晶石矿石最少，但其具有可以综合回收利用价值。
2.5围岩蚀变
矿区内蚀变作用与矿床成矿地质条件关系密切，蚀变类型主要有：重晶石化、碳酸盐化、硅化、方铅矿化等，其主要特点如下：
重晶石化：重晶石化是矿区最主要、最普遍的一种矿化蚀变现象，与成矿作用直接相关，主要沿断裂构造及围岩的节理裂隙发育。重晶石化作用形成重晶石化碎裂岩，或重晶石化构造角砾岩。砂岩则变为重晶石化砂岩，或含重晶石细脉的砂岩。
碳酸盐化：基本与重晶石化同时或晚于重晶石化，其形式常为方解石细脉，常见于矿体的顶底板，或重晶石脉的边部，或成细脉状穿插于重晶石脉和围岩中，是找矿的一种重要标志。
硅化：区内普遍发育，主要见于断裂带内或断裂面上，常形成硅化碎裂岩、硅化构造角砾岩、硅化（质）砂岩等。硅化作用贯穿于成矿的全过程：早期硅化交代两侧围岩；中期硅化混入矿液形成硅化重晶石脉或石英—重晶石脉，矿石质量下降，有时形成团块状、蜂窝状石英；晚期硅质热液沿重晶石脉的裂隙充填，同时交代重晶石使其边缘成锯齿状，是找矿的一种重要标志。
方铅矿化：见于重晶石矿脉中，与重晶石矿相伴生，多成晶形完好的立方体状或粒状出现，个别呈星点状或团块状集合体分布。方铅矿分布不均匀，含量一般在0.013%～ 4.67%，最高含量达6.76%。
3.矿床成因
矿床位于高密—景芝凹陷内，受NNE向深大断裂—沂沭断裂带左行扭动影响，在其旁侧形成一系列北西向张扭性次级断裂构造，由于多期次构造活动的叠加，在断裂带内形成了一定规模的容矿空间，为含矿热液的运移和BaSO4的富集创造了良好的空间条件。
矿脉围岩为细砂岩、泥岩或断层面硅化较强时，矿石质量较好，分布也较稳定，其原因是硅化断层面及泥岩对矿液的屏蔽和保护作用良好，当围岩为砂岩、砂砾岩、含砾砂岩时，则矿石质量较差，矿液往往沿节理裂隙成细脉状填充于围岩中。当地表水向深部渗透时溶解了围岩中含Ba2+矿物，使得Ba2+以络合物形式进行搬运，在深部被加热形成含矿热液，在构造活动阶段，含矿热液沿构造破碎带向上运移，在有利的成矿空间内，由于物理化学条件改变，pH值以及氧化还原电位发生变化，使Ba2+络合物分解形成稳定的BaSO4沉淀成矿。在沉淀过程中，由于含矿热液不断地与围岩发生交代作用，并伴随着温度、压力的变化和方解石、石英、重晶石、方铅矿等矿物的不断析出，含矿热液成分也在不断发生变化，进而形成了各个不同阶段的矿物组合。另外，前人在区内同类型重金石矿床中开展过重晶石样品原生包体测温研究，获得成矿热液温度在100℃～168℃之间，气液比5%或<5%，故成矿热液为中—低温热液。另据硫同位素δS34变化值在3.05%～9.70%之间，δS34变化的范围与大气降水及现代海水硫酸盐中δS34值变化范围相吻合，BaSO4中的硫也有部分来源于陆源硫。
综上所述，认为大王柱重晶石矿床属于中—低温热液脉型矿床。
4.找矿标志
按照区域成矿地质条件和控矿地质特征分析，认为区内重晶石矿分布具有如下特征：
（1）岩性控制。重晶石矿主要分布在中生代白垩纪地层莱阳群中。
（2）受构造控制。矿体呈脉状产出严格受北西向构造控矿。
（3）围岩蚀变与矿体关系较为密切。主要蚀变类型为重晶石化、碳酸盐化、硅化和方铅矿化等。
（4）矿体位置出现明显物探低阻异常。在有重晶石矿出现的地段，温纳装置的曲线图上有明显的低阻凹槽，如果矿体规模较大，显示的低阻凹槽愈发明显。
因此，上述特征可作为区内寻找同类型重晶石矿的直接或间接找矿标志。
5.结论
（1）矿床赋矿围岩主要为白垩纪莱阳群杨庄组，矿体严格受北西向张扭性构造控制，总体倾向北东，倾角41°～83°。矿体呈脉状、透镜状或扁豆状断续分布于断裂带中。赋矿岩石为硅化重晶石化碎裂岩、重晶石化细砂岩、重晶石化砂砾岩等。与矿化有关的蚀变主要为硅化、方铅矿化、重晶石化、碳酸盐化，矿体与围岩界线清晰。
（2）矿床属于中—低温热液脉型矿床。
（3）岩性控制、构造控制、围岩蚀变类型、物探低阻异常等特征可作为区内寻找同类型重晶石矿床直接或间接的找矿标志。
参考文献：
[1]何伟明，郗国增，徐青峰.河南刘楼重晶石矿床地质特征及找矿标志[J].矿床与地质， 2010， 24（6）： 557-561.
[2]宣之强.我国重晶石矿床成因及成矿远景综述[J].化工矿产地质， 1999， 21（1）： 24-30.
[3]褚有龙.中国重晶石矿床的成因类型[J].矿床地质， 1989， 8（4）： 91-96.
[4]李文炎，余洪云.中国重品石矿床[M].北京：地质出版社， 1991.
[5]陈先沛，高计元.中国重品石矿床[M].北京：地质出版社， 1994.
[6]尤湘杰，邢同菊，尹明泉.高密市化山矿区重晶石矿地质特征及成因分析[J].山东国土资源， 2016， 32（7）： 26-30.
[7]黄德将.湖北保康百峰—店垭萤石—重晶石矿床地质特征及成因[J].西部资源， 2018（01）： 34-36.
[8]翟明国，朱日祥，刘建明，等.华北东部中生代构造体制转折的关键时限[J].中国科学（D辑：地球科学）， 2003（10）： 913-920.
[9]苏绍基.华北某重晶石型铅锌矿床地质特征及成因探讨[J].地质论评， 1965（04）： 302-307.
[10]杨超.陕西平利县水坪—凤凰山重晶石矿带地质特征与找矿预测[D].中国地质大学（北京）， 2019.
