隨州地質局

㈠ 湖北隨州柳林重晶石礦床

一、礦床概況

1.礦床名稱

柳林重晶石礦區金橋嶺礦段。

2.地理位置及中心點經緯度坐標

位於隨州市南部柳林重晶石礦區東段，屬洛陽鎮所轄。地理坐標：東經113°18′00″～113°19′42″，北緯31°28′13″～31°29′00″。面積1.82km²。

3.礦床類型、礦種、資源儲量、規模、品位、勘查程度、開發情況

本礦段勘查程度為詳查，BaSO₄平均品位90.31%。礦床規模為中型。

4.所屬Ⅲ，Ⅳ級成礦區帶，區域成礦條件

ⅢBa-9秦嶺成礦帶（III-66-①，②）。

5.區域成礦條件

本區自新元古界至新生界均有出露，變火山岩分布廣泛，同斜或倒轉褶皺和逆沖斷裂較發育。

（1）地層

區內地層出露有新元古界南華系、震旦系，古生界寒武系、志留系、泥盆系，中生界和新生界。

新元古界出露地層有南華系武當岩群變火山岩組、耀嶺河組和震旦系陡山沱組、燈影組，主要分布於工作區北部和西北部。武當岩群變火山岩組主要為變酸性火山岩建造，耀嶺河組在本區多圍繞武當岩群出露區分布，上部為變細碧-角斑質火山岩建造，下部冰海相混合沉積建造。震旦系（陡山沱組和燈影組）為變陸源碎屑岩（夾火山岩）-碳酸鹽岩建造。

寒武系主要分布在北部南緣和中、東部北緣的大部分地區。下寒武統為一套硅炭泥質岩建造，主要岩性為（含）硅質岩、硅質板岩、炭質板岩、粉砂質板岩、泥質板岩、粘土岩及泥質灰岩等，中下部含重晶石礦、釩礦；志留系和泥盆系在工作區出露不多，為淺海盆地相細碎屑岩建造，局部發育碳酸鹽岩和炭硅泥質岩。

中生界主要出露於工作區東南緣，岩性以砂岩和頁岩為主，為陸相盆地細碎屑岩建造。

（2）岩漿岩

區內岩漿岩包括變質火山岩和侵入岩。

火山岩系指新元古界武當岩群變火山岩組上段中的變酸性火山岩和耀嶺河組變細碧-角斑質火山岩。武當岩群變火山岩組可分為兩個系列，一是鈉質系列，主要岩性為（含晶屑、岩屑）絹雲石英鈉長片岩、鈉長變粒岩，岩石化學成分屬鈣鹼性岩。二是鉀質系列，以發育鉀長變粒岩為特徵。

耀嶺河組變細碧-角斑質火山岩主要為綠泥鈉長片岩、絹雲鈉長片岩，普遍含磁鐵礦，火山岩建造由數量不等的變細碧質火山岩和變角斑質火山岩組成的噴發韻律所構成。

區內侵入岩僅限於侵位於前寒武紀地層的變輝綠岩、變輝長輝綠岩，岩體多呈岩床或岩脈產出。

（3）變質岩

區內變質岩可分為區域變質岩和動力變質岩兩類。區域變質岩主要岩石類型為長英質粒岩類、片岩類、千枚岩類、板岩類、大理岩類，構成區內主要變質地層組合。動力變質岩主要為糜棱岩、碎裂岩，主要分布在逆沖-推覆性深大斷裂帶及其兩側（尤其是上盤），往往形成寬達數千米的糜棱岩帶。碎裂岩多分布於張性斷裂帶，常見有壓碎岩、碎裂岩、碎斑岩、構造角礫岩等。

區內變質地層大致劃分為低綠片岩相、綠片岩相、高綠片岩相（綠簾角閃岩相）三個變質相。

低綠片岩相包括整個上古生界。其岩性類型以發育板岩為特徵。泥岩和粉砂質泥岩變質礦物組合為水雲母（大量至少量）+石英、硅質+綠泥石。

綠片岩相進一步分為綠泥石帶和黑雲母帶。主要岩石類型有千枚岩、板岩、細晶灰岩、石英岩、變砂岩、綠片岩、長英片岩、石英岩、結晶灰岩、淺粒岩和變粒岩等。涵蓋南華系武當岩群、耀嶺河組、震旦系陡山沱組、燈影組。

高綠片岩相（綠簾角閃岩相）分布於工作區中部南華系耀嶺河組和武當岩群分布區。主要岩石類型有變粒岩、淺成岩、石英岩、大理岩、鈉長角閃岩和片岩等。

變質時代為華力西期。

（4）構造

區域內構造表現為復式褶皺和推覆斷裂。

與下寒武統重晶石礦有關的褶皺有大狼山倒轉復背斜、秦家門復向斜、三陽店復式同斜背斜。

大狼山倒轉復背斜是武當-隨南逆推帶隨南陸緣裂谷內的主要構造單元。組成該背斜構造的中—新元古界武當岩群淺變質岩系，連同侵入其中的基性岩體群，自東向西構造線由北西向逐漸向南西偏轉。由於造山帶整體的自北而南的逆沖-推覆壓剪構造作用，該褶皺區內褶皺呈倒轉-等斜樣式，地層基本上是走向北西，傾向北東。該構造單元為印支造山期區域構造變形產物，後被燕山期北北東向構造及造山後陸內斷塊構造所疊加改造。

秦家門復向斜主要展布於工作區西北部，位於大狼山背斜之西南並與之平行並列，軸線在青山寨—雷公尖—白林寨一帶，褶皺斷裂發育，是基性火山岩廣泛分布的地區，軸線走向310°～335°。

三陽店復式同斜背斜位於工作區最南緣的京山縣雙尖山一帶，由北西向震旦系—寒武系構成的緊閉褶皺、沖斷層及密集劈理帶組成。北西端被三陽-皂市斷裂所截，南東端被紅層掩蓋，北界為平壩斷裂所限。褶皺構造包括土地嶺倒轉背斜、沙壋灣向斜、石屋尖倒轉背斜和天子倒轉向斜。北緣褶皺軸面一般向北東傾斜，岩層向南西倒轉，其他地段岩層產狀或正常或倒轉，傾向多變。本構造單元以發育壓剪性走向斷裂為特徵，斷層面多向北東陡傾斜，規模一般較大，延伸可達20km以上，擠壓破碎帶寬度在數米到十幾米。寒武系主要發育下統莊子溝組和雙尖山組，位於向斜構造核部或近核翼部。

以上三組褶皺對區內重晶石賦礦地層的分布起著控製作用。

斷裂以北西向斷裂最為發育，其中襄-廣斷裂是一級大地構造單元秦嶺-大別造山帶與揚子陸塊區的分界線，其他北西向斷裂屬規模較小的走向斷裂，如鮑集-三里店斷裂等。此外，區內還分布著近南北向、北北東向斷裂和與地層同步褶皺變形、具分劃性的順層滑脫剪切斷層。

襄-廣斷裂：該斷裂在地表上構成揚子構造區與秦嶺-大別構造帶的變形邊界，航衛片顯示線型特徵十分清楚，重力場梯度具顯著差別。地貌上多表現為負地形，呈北西向橫跨本區。斷裂總體具向南逆沖的特點，局部見揚子陸塊區的震旦系逆沖於白堊系之上，而白堊系又不整合於秦嶺區武當岩群之上，形成揚子陸塊區地層向秦嶺-大別造山帶地層逆沖的構造景觀。斷裂破碎帶寬度變化較大，50～3000m不等；斷裂帶構造岩顯示左行走滑剪切兼具由北向南逆沖的特徵。斷裂為印支期陸-陸碰撞造山作用的產物，代表了造山帶中—淺層次疊瓦式脆韌性逆沖推覆型剪切帶特徵。

斜斷裂：指該區與構造線展布方向呈斜交關系的北北西至北北東延伸的脆性斷裂。該組斷裂一般規模較小，具張剪性、平移走滑特點，斷裂帶多見斷層角礫岩。斷層形成時代推測為燕山期—喜馬拉雅期。該斷裂組切割或錯移了北西向斷裂，並控制著中—新生代斷陷盆地。

順層滑脫剪切斷層：該類型構造是本區發生在印支-燕山造山期之前的一期構造變形事件，它所產生的剪切面理與地層原始層理近於平行，也是之後擠壓型變形構造的基礎變形面。

伸展型滑脫剪切構造具體表現為分劃性順層韌性（韌-脆性）剪切帶，它通常分布在不同層次、不同類型地層單元界面或接觸帶上及能乾性差異較大岩層界面偏能乾性較弱一側岩層中。目前，區內公認的具區域性滑脫構造面有：武當岩群與耀嶺河組之間的滑脫面；耀嶺河組與陡山沱組之間的滑脫面等。而地層單元內部的順層韌性剪切帶則十分普遍，其中，岩性組合復雜的地層中更為發育，一般發育在早古生代和前寒武紀地層中，以前寒武紀地層中居多。

本區重晶石礦賦存於下寒武統莊子溝組中，在區域上厚度變化較大，斷裂對賦礦地層的改造變形是其原因之一。

二、礦床地質特徵

1.礦區地質特徵

礦區地層總體為向南西傾斜的單斜，由北東向南西逐漸變新，依次為震旦系陡山沱組、燈影組，

寒武系楊家堡組、莊子溝組、雙尖山組、立秋灣組。莊子溝組分為下

、中

、上

三段；下段

為含礦岩系，重晶石礦賦存於莊子溝組下段上部。岩性較為復雜，其下部為一套含磷硅質白雲岩和結晶白雲岩。中部為一套含磷、釩硅質岩系：主要有含磷結核硅質板岩、含磷結核白雲岩、含磷（結核）重晶石硅質板岩（白雲岩）、磷塊岩、釩礦、磷礦等。上部為重晶石礦層：淺灰、灰白色，局部炭質增高為深灰色。礦層中局部夾有層狀、透鏡狀重晶石硅質板岩、重晶石白雲岩、重晶石炭質板岩，夾層厚度一般小於1m，延長小於50m。本層總厚0.3～22.86m，與下伏地層呈整合接觸。

工業礦層主要位於莊子溝組下段上部，見圖3-5。

圖3-5 柳林礦區金橋嶺礦段含礦岩系沉積建造柱狀圖

（據湖北省第八地質大隊，1986）

2.礦床特徵

（1）礦體特徵

金橋嶺礦段為一中型重晶石礦床，東西延長約3800m，有七個礦體，呈層狀、似層狀、透鏡狀分布於莊子溝組下段上部，礦體走向長54～1850m，厚0.50～4.40m。主礦體是Ⅲ號礦體（圖36），其餘六個礦體規模小。

Ⅲ號礦體走向延長1850m，厚0～13.22m，平均厚度1.93m。已控制最大斜深564m，最大垂深302m。礦體的空間形態及分布嚴格受褶皺控制，形態比較復雜。總體看，礦體走向為北西—南東，傾向南西，傾角由東向西變陡（23°～40°），平均傾角32°。褶皺對礦層的控製作用，主要表現在褶皺形態控制礦層的形態，使礦層在走向方向呈邊幕狀褶疊重復，在傾向方向呈台階狀分布；而次級褶皺則控制礦體的局部形態，使礦體的基本形態局部復雜化，使礦層多次重復。這些褶皺導致礦層的產狀、形態變化較大。另外，褶皺對礦層厚度改造較大。在褶皺陡坎部位礦層厚度變化劇烈，尖滅現象常見，平均厚度小；平台部位礦層厚度較穩定，無尖滅現象，平均厚度增大；在背斜轉折端礦層厚度大增，形成似鞍狀礦體，而向斜轉折端礦層厚度劇減，甚至尖滅；次級褶皺則明顯地改變礦層的厚度，也使礦層增厚、重復或尖滅（圖3-7，圖3-8）。

（2）礦石質量和類型

礦石自然類型有板狀重晶石礦石、條紋狀重晶石礦石、塊狀白雲質重晶石礦石及塊狀重晶石礦石。

板狀重晶石：灰白色，鱗片細晶變晶結構，板狀構造；主要由重晶石及少量石英組成，另含極少量炭質、絹雲母等；BaSO₄含量大多在54.06%～68.47%之間。

條紋狀重晶石：該類礦石呈淺灰—灰色，鱗片花崗變晶結構，條紋狀構造，層紋清晰；主要由重晶石（80%～90%）、石英（5%～10%）組成，含少量炭質、絹雲母、褐鐵礦等。BaSO₄一般在80.58%～89.90%之間，平均86.53%。

塊狀白雲質重晶石：礦石呈灰色，花崗變晶結構，塊狀構造，亦可見條紋狀構造，地表多蜂窩狀構造；主要由重晶石、白雲石組成，另含少量石英、炭質、絹雲母及微量褐鐵礦等。礦石中BaSO₄含量為50.78%～83.45%，平均72.85%。

塊狀重晶石：為礦段分布最廣、最多見的礦石類型。礦石以深灰色為主，次為灰色，花崗變晶結構，塊狀構造，微條紋構造；礦石幾乎全部由重晶石（95%～98%）組成，含少量的石英、白雲石、炭質、絹雲母等。礦石中含BaSO₄84.28%～97.28%，平均93.52%。

圖3-6 柳林礦區金橋嶺礦段地質簡圖

（據湖北省第八地質大隊，1986）

1—第四系；2—寒武系立秋灣組；3—寒武系雙尖山組；4—寒武系莊子溝組；5—寒武系楊家堡組；6—震旦系燈影組；7—震旦系陡山沱組；8—變玄武玢岩；9—變鈉長斑岩；10—變基性岩

3.區域地球化學特徵

通過對柳林重晶石礦床（金橋嶺礦段）區域上的1：20萬化探資料進行分析如圖3-9，礦床在區域上處在地球化學Ba異常的外帶，P，V，Cu異常的外緣。

三、礦床成因與成礦模式

1.成礦物質來源

含礦岩系周圍幾乎沒有陸源碎屑，為一套富含Ba，P，V的硅質岩建造，推測至少大部分物質來源於海底火山間歇期的火山噴氣作用，把深部大量Si，Ba，V，P帶入海水，呈膠體或真溶液狀態存在，在封閉或半閉的還原環境的水盆地中沉積成礦。

圖3-7 金橋嶺礦段W186勘探線剖面圖

（據湖北省第八地質大隊，1986）

1—第四系；2—寒武系立秋灣組下段；3—寒武系雙尖山組上段；4—寒武系雙尖山組下段；5—寒武系莊子溝組上段；6—寒武系莊子溝組下段；7—寒武系莊子溝組中段；8—震旦系燈影組；9—震旦系陡山沱組上段；10—震旦系陡山沱組中段；11—變鈉長斑岩；12—變基性岩；13—含炭石英絹雲板岩；14—含炭硅質板岩；15—含磷結核硅質白雲岩；16—第四系表土層；17—硅質白雲岩；18—泥質結晶白雲岩；19—條紋狀結晶泥質白雲岩；20—絹雲千枚岩；21—條帶狀結晶灰岩；22—變基性岩；23—變鈉長（斑）岩；24—鑽孔編號

圖3-8 金橋嶺礦區Ⅲ號礦體形態特徵立體示意圖

（據湖北省第八地質大隊，1986）

1—實測礦層；2—推測礦層剝蝕前位置；3—褶皺編號及轉折端位置；4—礦層尖滅；5—斷層及運動方向；6—勘探剖面線及編號；7—推測礦層位置；8—鑽孔；9—勘探剖面方位

圖3-9 隨州市柳林重晶石礦床（金橋嶺礦段）區域剖析圖

（據湖北省地質調查院，2011）

1—古生代輝長輝綠岩；2—古生代輝長岩；3—中元古代輝長輝綠岩；4—第四系；5—白堊系；6—志留系蘭家；7—中元古界神農架群；8—寒武系楊家堡組至奧陶系高家灣組；9—震旦系陡山沱組和燈影組；10—震旦系；11—南華系耀嶺河組和震旦系；12—南華系蓮沱組至南沱組；13—南華系耀嶺河組；14—地層不整合界線；15—正斷層；16—逆斷層；17—平推斷層及不明斷層性質

2.礦床成因

自震旦紀晚期至寒武紀早期在此半封閉海盆地中存在著海底火山噴發。在火山噴發期，特別是在火山噴發間歇期及期後相當長的時間內，均有大量含有HCl，HF，H₂S，CO₂氣體及Ba²⁺和SiO₂等物質進入盆地水體中，並引起水體的pH值和E_h值發生變化。此還原性水盆地的深部為強還原環境，結果海水深部

濃度降低而S的濃度增加，鐵可以形成黃鐵礦沉澱，而Ba則可以重碳酸鹽及氯^2-化物等形式溶於水體中。

在邊緣淺水區，氧化含量增加引起的E_h值升高，使水體顯示弱還原環境。在此環境中部分碳質被氧化但仍有少量保存下來。

的濃度相應增高，由於淺水區壓力的降低使CO₂的溶解度降低，重碳酸鹽在pH值升高的環境中不穩定。因此當上升的含Ba²⁺水體到達淺部時將會發生硫酸鋇的沉澱進而形成重晶石。由於BaSO₄的濃度積小於BaCO₃的濃度積，而且海水中

的濃度又大於

的濃度，因而沉積物中僅見重晶石而不見毒重石。

在重晶石沉積期間，地殼運動引起的海水深度和pH值的變化決定著礦石礦物組合及礦石類型的垂直變化。在淺水部位由於pH值比較高而產生白雲質重晶石礦石。此時如果地殼下降，海水加深，E_h值和pH值即將下降，促進SiO₂的沉澱和碳質含量的增加，直接結束重晶石的沉積而只沉積SiO₂及黃鐵礦和碳質。碳酸鹽和SiO₂的溶解度與pH值的關系（圖3-10）。

從大堰角組三個岩性段及礦層中三類礦石分布規律正說明當時水體pH值和E_h值經歷了一個由低值轉變為高值，再由高值轉變為低值的變化。這可能是地殼由上升到下降，水體由深變淺由淺變深的反映。

圖3-10 SiO₂和CaCO₃的溶解度

3.成礦模式

早寒武世筇竹寺期，鄂北處在揚子地塊大陸邊緣裂谷型地塹式槽狀深水盆地，緊鄰襄廣斷裂帶，由斷裂熱噴流提供大量成礦物質，火山-氣液物質組分導入海盆與海水中的元素組分相遇後，按SiO₂-磷酸鹽-白雲石（碳酸鹽）-硫酸鹽-氯化物順序沉積。首先是SiO₂膠體大量沉積，形成礦層的間接底板厚層硅質岩。隨著沉積作用的繼續，海水中鎂、磷濃度增大，V₂O₅來源豐富，於是形成礦層的直接底板-硅質白雲岩、含磷結核硅質頁岩。由於鎂、磷補給貧乏，磷礦層薄而貧，連續性差。最後才是重晶石沉積階段。在重晶石沉積初期，因Mg，SiO₂沉積尚未完全結束，它們同時發生沉澱，就產生了前者到後者的過渡，在岩性上反映為礦層下部為重晶石硅質頁岩，重晶石白雲岩，逐漸過渡為白雲質重晶石礦石。隨著Si，Mg基本耗盡又缺乏補給，而Ba組分漸趨濃縮，過渡到重晶石礦石和少量條紋狀重晶石礦石。之後，隨著介質條件，補給條件發生變化，使沉積組分中硅質成分增加，依次沉積了條紋狀礦石、板狀礦石、重晶石硅質頁岩，至硅質頁岩而結束成礦作用。

綜上所述，湖北隨縣柳林重晶石礦床成礦模式如圖3-11所示。

圖3-11 隨州市柳林重晶石礦床金橋嶺礦段成礦模式圖

1—泥質白雲岩；2—頁岩；3—硅質岩；4—火山噴發物；5—重晶石