随州地质局

㈠ 湖北随州柳林重晶石矿床

一、矿床概况

1.矿床名称

柳林重晶石矿区金桥岭矿段。

2.地理位置及中心点经纬度坐标

位于随州市南部柳林重晶石矿区东段，属洛阳镇所辖。地理坐标：东经113°18′00″～113°19′42″，北纬31°28′13″～31°29′00″。面积1.82km²。

3.矿床类型、矿种、资源储量、规模、品位、勘查程度、开发情况

本矿段勘查程度为详查，BaSO₄平均品位90.31%。矿床规模为中型。

4.所属Ⅲ，Ⅳ级成矿区带，区域成矿条件

ⅢBa-9秦岭成矿带（III-66-①，②）。

5.区域成矿条件

本区自新元古界至新生界均有出露，变火山岩分布广泛，同斜或倒转褶皱和逆冲断裂较发育。

（1）地层

区内地层出露有新元古界南华系、震旦系，古生界寒武系、志留系、泥盆系，中生界和新生界。

新元古界出露地层有南华系武当岩群变火山岩组、耀岭河组和震旦系陡山沱组、灯影组，主要分布于工作区北部和西北部。武当岩群变火山岩组主要为变酸性火山岩建造，耀岭河组在本区多围绕武当岩群出露区分布，上部为变细碧-角斑质火山岩建造，下部冰海相混合沉积建造。震旦系（陡山沱组和灯影组）为变陆源碎屑岩（夹火山岩）-碳酸盐岩建造。

寒武系主要分布在北部南缘和中、东部北缘的大部分地区。下寒武统为一套硅炭泥质岩建造，主要岩性为（含）硅质岩、硅质板岩、炭质板岩、粉砂质板岩、泥质板岩、粘土岩及泥质灰岩等，中下部含重晶石矿、钒矿；志留系和泥盆系在工作区出露不多，为浅海盆地相细碎屑岩建造，局部发育碳酸盐岩和炭硅泥质岩。

中生界主要出露于工作区东南缘，岩性以砂岩和页岩为主，为陆相盆地细碎屑岩建造。

（2）岩浆岩

区内岩浆岩包括变质火山岩和侵入岩。

火山岩系指新元古界武当岩群变火山岩组上段中的变酸性火山岩和耀岭河组变细碧-角斑质火山岩。武当岩群变火山岩组可分为两个系列，一是钠质系列，主要岩性为（含晶屑、岩屑）绢云石英钠长片岩、钠长变粒岩，岩石化学成分属钙碱性岩。二是钾质系列，以发育钾长变粒岩为特征。

耀岭河组变细碧-角斑质火山岩主要为绿泥钠长片岩、绢云钠长片岩，普遍含磁铁矿，火山岩建造由数量不等的变细碧质火山岩和变角斑质火山岩组成的喷发韵律所构成。

区内侵入岩仅限于侵位于前寒武纪地层的变辉绿岩、变辉长辉绿岩，岩体多呈岩床或岩脉产出。

（3）变质岩

区内变质岩可分为区域变质岩和动力变质岩两类。区域变质岩主要岩石类型为长英质粒岩类、片岩类、千枚岩类、板岩类、大理岩类，构成区内主要变质地层组合。动力变质岩主要为糜棱岩、碎裂岩，主要分布在逆冲-推覆性深大断裂带及其两侧（尤其是上盘），往往形成宽达数千米的糜棱岩带。碎裂岩多分布于张性断裂带，常见有压碎岩、碎裂岩、碎斑岩、构造角砾岩等。

区内变质地层大致划分为低绿片岩相、绿片岩相、高绿片岩相（绿帘角闪岩相）三个变质相。

低绿片岩相包括整个上古生界。其岩性类型以发育板岩为特征。泥岩和粉砂质泥岩变质矿物组合为水云母（大量至少量）+石英、硅质+绿泥石。

绿片岩相进一步分为绿泥石带和黑云母带。主要岩石类型有千枚岩、板岩、细晶灰岩、石英岩、变砂岩、绿片岩、长英片岩、石英岩、结晶灰岩、浅粒岩和变粒岩等。涵盖南华系武当岩群、耀岭河组、震旦系陡山沱组、灯影组。

高绿片岩相（绿帘角闪岩相）分布于工作区中部南华系耀岭河组和武当岩群分布区。主要岩石类型有变粒岩、浅成岩、石英岩、大理岩、钠长角闪岩和片岩等。

变质时代为华力西期。

（4）构造

区域内构造表现为复式褶皱和推覆断裂。

与下寒武统重晶石矿有关的褶皱有大狼山倒转复背斜、秦家门复向斜、三阳店复式同斜背斜。

大狼山倒转复背斜是武当-随南逆推带随南陆缘裂谷内的主要构造单元。组成该背斜构造的中—新元古界武当岩群浅变质岩系，连同侵入其中的基性岩体群，自东向西构造线由北西向逐渐向南西偏转。由于造山带整体的自北而南的逆冲-推覆压剪构造作用，该褶皱区内褶皱呈倒转-等斜样式，地层基本上是走向北西，倾向北东。该构造单元为印支造山期区域构造变形产物，后被燕山期北北东向构造及造山后陆内断块构造所叠加改造。

秦家门复向斜主要展布于工作区西北部，位于大狼山背斜之西南并与之平行并列，轴线在青山寨—雷公尖—白林寨一带，褶皱断裂发育，是基性火山岩广泛分布的地区，轴线走向310°～335°。

三阳店复式同斜背斜位于工作区最南缘的京山县双尖山一带，由北西向震旦系—寒武系构成的紧闭褶皱、冲断层及密集劈理带组成。北西端被三阳-皂市断裂所截，南东端被红层掩盖，北界为平坝断裂所限。褶皱构造包括土地岭倒转背斜、沙垱湾向斜、石屋尖倒转背斜和天子倒转向斜。北缘褶皱轴面一般向北东倾斜，岩层向南西倒转，其他地段岩层产状或正常或倒转，倾向多变。本构造单元以发育压剪性走向断裂为特征，断层面多向北东陡倾斜，规模一般较大，延伸可达20km以上，挤压破碎带宽度在数米到十几米。寒武系主要发育下统庄子沟组和双尖山组，位于向斜构造核部或近核翼部。

以上三组褶皱对区内重晶石赋矿地层的分布起着控制作用。

断裂以北西向断裂最为发育，其中襄-广断裂是一级大地构造单元秦岭-大别造山带与扬子陆块区的分界线，其他北西向断裂属规模较小的走向断裂，如鲍集-三里店断裂等。此外，区内还分布着近南北向、北北东向断裂和与地层同步褶皱变形、具分划性的顺层滑脱剪切断层。

襄-广断裂：该断裂在地表上构成扬子构造区与秦岭-大别构造带的变形边界，航卫片显示线型特征十分清楚，重力场梯度具显著差别。地貌上多表现为负地形，呈北西向横跨本区。断裂总体具向南逆冲的特点，局部见扬子陆块区的震旦系逆冲于白垩系之上，而白垩系又不整合于秦岭区武当岩群之上，形成扬子陆块区地层向秦岭-大别造山带地层逆冲的构造景观。断裂破碎带宽度变化较大，50～3000m不等；断裂带构造岩显示左行走滑剪切兼具由北向南逆冲的特征。断裂为印支期陆-陆碰撞造山作用的产物，代表了造山带中—浅层次叠瓦式脆韧性逆冲推覆型剪切带特征。

斜断裂：指该区与构造线展布方向呈斜交关系的北北西至北北东延伸的脆性断裂。该组断裂一般规模较小，具张剪性、平移走滑特点，断裂带多见断层角砾岩。断层形成时代推测为燕山期—喜马拉雅期。该断裂组切割或错移了北西向断裂，并控制着中—新生代断陷盆地。

顺层滑脱剪切断层：该类型构造是本区发生在印支-燕山造山期之前的一期构造变形事件，它所产生的剪切面理与地层原始层理近于平行，也是之后挤压型变形构造的基础变形面。

伸展型滑脱剪切构造具体表现为分划性顺层韧性（韧-脆性）剪切带，它通常分布在不同层次、不同类型地层单元界面或接触带上及能干性差异较大岩层界面偏能干性较弱一侧岩层中。目前，区内公认的具区域性滑脱构造面有：武当岩群与耀岭河组之间的滑脱面；耀岭河组与陡山沱组之间的滑脱面等。而地层单元内部的顺层韧性剪切带则十分普遍，其中，岩性组合复杂的地层中更为发育，一般发育在早古生代和前寒武纪地层中，以前寒武纪地层中居多。

本区重晶石矿赋存于下寒武统庄子沟组中，在区域上厚度变化较大，断裂对赋矿地层的改造变形是其原因之一。

二、矿床地质特征

1.矿区地质特征

矿区地层总体为向南西倾斜的单斜，由北东向南西逐渐变新，依次为震旦系陡山沱组、灯影组，

寒武系杨家堡组、庄子沟组、双尖山组、立秋湾组。庄子沟组分为下

、中

、上

三段；下段

为含矿岩系，重晶石矿赋存于庄子沟组下段上部。岩性较为复杂，其下部为一套含磷硅质白云岩和结晶白云岩。中部为一套含磷、钒硅质岩系：主要有含磷结核硅质板岩、含磷结核白云岩、含磷（结核）重晶石硅质板岩（白云岩）、磷块岩、钒矿、磷矿等。上部为重晶石矿层：浅灰、灰白色，局部炭质增高为深灰色。矿层中局部夹有层状、透镜状重晶石硅质板岩、重晶石白云岩、重晶石炭质板岩，夹层厚度一般小于1m，延长小于50m。本层总厚0.3～22.86m，与下伏地层呈整合接触。

工业矿层主要位于庄子沟组下段上部，见图3-5。

图3-5 柳林矿区金桥岭矿段含矿岩系沉积建造柱状图

（据湖北省第八地质大队，1986）

2.矿床特征

（1）矿体特征

金桥岭矿段为一中型重晶石矿床，东西延长约3800m，有七个矿体，呈层状、似层状、透镜状分布于庄子沟组下段上部，矿体走向长54～1850m，厚0.50～4.40m。主矿体是Ⅲ号矿体（图36），其余六个矿体规模小。

Ⅲ号矿体走向延长1850m，厚0～13.22m，平均厚度1.93m。已控制最大斜深564m，最大垂深302m。矿体的空间形态及分布严格受褶皱控制，形态比较复杂。总体看，矿体走向为北西—南东，倾向南西，倾角由东向西变陡（23°～40°），平均倾角32°。褶皱对矿层的控制作用，主要表现在褶皱形态控制矿层的形态，使矿层在走向方向呈边幕状褶叠重复，在倾向方向呈台阶状分布；而次级褶皱则控制矿体的局部形态，使矿体的基本形态局部复杂化，使矿层多次重复。这些褶皱导致矿层的产状、形态变化较大。另外，褶皱对矿层厚度改造较大。在褶皱陡坎部位矿层厚度变化剧烈，尖灭现象常见，平均厚度小；平台部位矿层厚度较稳定，无尖灭现象，平均厚度增大；在背斜转折端矿层厚度大增，形成似鞍状矿体，而向斜转折端矿层厚度剧减，甚至尖灭；次级褶皱则明显地改变矿层的厚度，也使矿层增厚、重复或尖灭（图3-7，图3-8）。

（2）矿石质量和类型

矿石自然类型有板状重晶石矿石、条纹状重晶石矿石、块状白云质重晶石矿石及块状重晶石矿石。

板状重晶石：灰白色，鳞片细晶变晶结构，板状构造；主要由重晶石及少量石英组成，另含极少量炭质、绢云母等；BaSO₄含量大多在54.06%～68.47%之间。

条纹状重晶石：该类矿石呈浅灰—灰色，鳞片花岗变晶结构，条纹状构造，层纹清晰；主要由重晶石（80%～90%）、石英（5%～10%）组成，含少量炭质、绢云母、褐铁矿等。BaSO₄一般在80.58%～89.90%之间，平均86.53%。

块状白云质重晶石：矿石呈灰色，花岗变晶结构，块状构造，亦可见条纹状构造，地表多蜂窝状构造；主要由重晶石、白云石组成，另含少量石英、炭质、绢云母及微量褐铁矿等。矿石中BaSO₄含量为50.78%～83.45%，平均72.85%。

块状重晶石：为矿段分布最广、最多见的矿石类型。矿石以深灰色为主，次为灰色，花岗变晶结构，块状构造，微条纹构造；矿石几乎全部由重晶石（95%～98%）组成，含少量的石英、白云石、炭质、绢云母等。矿石中含BaSO₄84.28%～97.28%，平均93.52%。

图3-6 柳林矿区金桥岭矿段地质简图

（据湖北省第八地质大队，1986）

1—第四系；2—寒武系立秋湾组；3—寒武系双尖山组；4—寒武系庄子沟组；5—寒武系杨家堡组；6—震旦系灯影组；7—震旦系陡山沱组；8—变玄武玢岩；9—变钠长斑岩；10—变基性岩

3.区域地球化学特征

通过对柳林重晶石矿床（金桥岭矿段）区域上的1：20万化探资料进行分析如图3-9，矿床在区域上处在地球化学Ba异常的外带，P，V，Cu异常的外缘。

三、矿床成因与成矿模式

1.成矿物质来源

含矿岩系周围几乎没有陆源碎屑，为一套富含Ba，P，V的硅质岩建造，推测至少大部分物质来源于海底火山间歇期的火山喷气作用，把深部大量Si，Ba，V，P带入海水，呈胶体或真溶液状态存在，在封闭或半闭的还原环境的水盆地中沉积成矿。

图3-7 金桥岭矿段W186勘探线剖面图

（据湖北省第八地质大队，1986）

1—第四系；2—寒武系立秋湾组下段；3—寒武系双尖山组上段；4—寒武系双尖山组下段；5—寒武系庄子沟组上段；6—寒武系庄子沟组下段；7—寒武系庄子沟组中段；8—震旦系灯影组；9—震旦系陡山沱组上段；10—震旦系陡山沱组中段；11—变钠长斑岩；12—变基性岩；13—含炭石英绢云板岩；14—含炭硅质板岩；15—含磷结核硅质白云岩；16—第四系表土层；17—硅质白云岩；18—泥质结晶白云岩；19—条纹状结晶泥质白云岩；20—绢云千枚岩；21—条带状结晶灰岩；22—变基性岩；23—变钠长（斑）岩；24—钻孔编号

图3-8 金桥岭矿区Ⅲ号矿体形态特征立体示意图

（据湖北省第八地质大队，1986）

1—实测矿层；2—推测矿层剥蚀前位置；3—褶皱编号及转折端位置；4—矿层尖灭；5—断层及运动方向；6—勘探剖面线及编号；7—推测矿层位置；8—钻孔；9—勘探剖面方位

图3-9 随州市柳林重晶石矿床（金桥岭矿段）区域剖析图

（据湖北省地质调查院，2011）

1—古生代辉长辉绿岩；2—古生代辉长岩；3—中元古代辉长辉绿岩；4—第四系；5—白垩系；6—志留系兰家；7—中元古界神农架群；8—寒武系杨家堡组至奥陶系高家湾组；9—震旦系陡山沱组和灯影组；10—震旦系；11—南华系耀岭河组和震旦系；12—南华系莲沱组至南沱组；13—南华系耀岭河组；14—地层不整合界线；15—正断层；16—逆断层；17—平推断层及不明断层性质

2.矿床成因

自震旦纪晚期至寒武纪早期在此半封闭海盆地中存在着海底火山喷发。在火山喷发期，特别是在火山喷发间歇期及期后相当长的时间内，均有大量含有HCl，HF，H₂S，CO₂气体及Ba²⁺和SiO₂等物质进入盆地水体中，并引起水体的pH值和E_h值发生变化。此还原性水盆地的深部为强还原环境，结果海水深部

浓度降低而S的浓度增加，铁可以形成黄铁矿沉淀，而Ba则可以重碳酸盐及氯^2-化物等形式溶于水体中。

在边缘浅水区，氧化含量增加引起的E_h值升高，使水体显示弱还原环境。在此环境中部分碳质被氧化但仍有少量保存下来。

的浓度相应增高，由于浅水区压力的降低使CO₂的溶解度降低，重碳酸盐在pH值升高的环境中不稳定。因此当上升的含Ba²⁺水体到达浅部时将会发生硫酸钡的沉淀进而形成重晶石。由于BaSO₄的浓度积小于BaCO₃的浓度积，而且海水中

的浓度又大于

的浓度，因而沉积物中仅见重晶石而不见毒重石。

在重晶石沉积期间，地壳运动引起的海水深度和pH值的变化决定着矿石矿物组合及矿石类型的垂直变化。在浅水部位由于pH值比较高而产生白云质重晶石矿石。此时如果地壳下降，海水加深，E_h值和pH值即将下降，促进SiO₂的沉淀和碳质含量的增加，直接结束重晶石的沉积而只沉积SiO₂及黄铁矿和碳质。碳酸盐和SiO₂的溶解度与pH值的关系（图3-10）。

从大堰角组三个岩性段及矿层中三类矿石分布规律正说明当时水体pH值和E_h值经历了一个由低值转变为高值，再由高值转变为低值的变化。这可能是地壳由上升到下降，水体由深变浅由浅变深的反映。

图3-10 SiO₂和CaCO₃的溶解度

3.成矿模式

早寒武世筇竹寺期，鄂北处在扬子地块大陆边缘裂谷型地堑式槽状深水盆地，紧邻襄广断裂带，由断裂热喷流提供大量成矿物质，火山-气液物质组分导入海盆与海水中的元素组分相遇后，按SiO₂-磷酸盐-白云石（碳酸盐）-硫酸盐-氯化物顺序沉积。首先是SiO₂胶体大量沉积，形成矿层的间接底板厚层硅质岩。随着沉积作用的继续，海水中镁、磷浓度增大，V₂O₅来源丰富，于是形成矿层的直接底板-硅质白云岩、含磷结核硅质页岩。由于镁、磷补给贫乏，磷矿层薄而贫，连续性差。最后才是重晶石沉积阶段。在重晶石沉积初期，因Mg，SiO₂沉积尚未完全结束，它们同时发生沉淀，就产生了前者到后者的过渡，在岩性上反映为矿层下部为重晶石硅质页岩，重晶石白云岩，逐渐过渡为白云质重晶石矿石。随着Si，Mg基本耗尽又缺乏补给，而Ba组分渐趋浓缩，过渡到重晶石矿石和少量条纹状重晶石矿石。之后，随着介质条件，补给条件发生变化，使沉积组分中硅质成分增加，依次沉积了条纹状矿石、板状矿石、重晶石硅质页岩，至硅质页岩而结束成矿作用。

综上所述，湖北随县柳林重晶石矿床成矿模式如图3-11所示。

图3-11 随州市柳林重晶石矿床金桥岭矿段成矿模式图

1—泥质白云岩；2—页岩；3—硅质岩；4—火山喷发物；5—重晶石