陕西紫阳县黄柏树湾毒重石矿床地质特征
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黄柏树湾毒重石矿床位于陕西紫阳县城南西方向直距38km的黄柏树湾一带，是陕西地质矿产局于1985～1987年发现并探明的小型毒重石矿床。矿区大地构造位于北大巴山加里东褶皱带西部边缘，大巴山断裂与扬子准地台毗邻。出露地层主要为震旦系、寒武系、奥陶系与志留系。区内褶皱断裂发育，地层常形成一系列紧闭线状褶皱，地层多有倒转，形成同斜倒转褶皱。区内断裂主要以走向断层为主，往往形成数十米宽的破碎带，显示多期活动的特点。构造线方向为NE—SW向。岩浆活动以加里东侵入岩为主，岩性为辉长岩或辉绿岩，呈岩墙或岩脉产出。
一、矿区地层
除矿区北部广泛发育的第四系地层外，矿区主要发育地层为下寒武统鲁家坪组
（一）第一岩性段
据其岩性厚度及含矿性进一步分为两个亚段。
（1）下亚段
（2）上亚段
（二）第二岩性段
为一套黑色炭质粉砂质板岩，常含微晶白云岩球状体和饼状黄铁矿结核。与下伏
（三）第三岩性段
主要为千枚状板岩夹薄层灰岩，含白云质粉砂质板岩。与下伏
图3-2 陕西省紫阳县黄柏树湾毒重石矿床地层柱状图
（据孙兴文等，1988，略修编）
二、矿区构造
矿区构造总体为一背斜构造，由于断裂构造极其发育，该区造成地质现象极其复杂（图3-3）。
图3-3 紫阳黄柏树湾毒重石矿床地质略图
（据陈有年（1989）资料修编）
1—第四系；2—寒武系下统鲁家坪组三段；3—寒武系下统鲁家坪组二段；4—寒武系下统鲁家坪组一段二亚段；5—寒武系下统鲁家坪组一段一亚段；6—毒萤石矿体；7—毒重石-重晶石矿体；8—灰岩-斜钡钙石透镜体；9—矿体编号；10—断层及编号、产状；11—地层产状
（一）褶皱
矿区发育的背斜为区域构造的次级小褶皱，由于受断裂构造的影响，使得背斜残缺不全。矿层主要赋存在背斜轴部附近。背斜轴线走向大致为300°～120°，轴面整体倾向NE，倾角大于70°，在褶皱转折端又往往倾向SW，倾角小于60°轴面在垂向上呈“S”形。造成地层和矿层在剖面上也呈“S”形，倾向及倾角与轴面基本一致。
（二）断层
区内断裂构造极为发育，地层和矿层受其破坏而出露不全，并破坏了背斜构造的完整性。区内断层以NW—SE向为主（表3-1），沿走向多呈“S”形，总体走向约SE120°。其中以位于背斜轴部的F2对矿体的破坏最为严重。
表3-1 黄柏树湾毒重石矿区主要断层特征表
（据孙兴文等，1988）
F2断层出露长度540m，主要断面附近断裂带宽2～5m，地表破碎带宽数十米，破碎带内见有糜棱岩化、石英脉、萤石脉、毒重石和重晶石脉及闪锌矿化。该断裂走向与背斜走向一致，剖面上740m标高以上倾向SW，倾角36°～40°，740m标高以下倾向NE，在走向和倾向上均呈“S”形展布（图3-4）。断裂以张性为主，在其倾向NE部位则显示压性特征，为伴随褶皱形成而产生的纵断层，并经历多次活动，区内富矿石多沿破碎带分布，显示出该断裂一方面破坏了矿体的完整性，另一方面亦对矿石产生了富集和改造作用。
图3-4 6线地质剖面图
（据孙兴文等（1988）资料修编）
1—第四系；2—寒武系下统鲁家坪组一段；3—寒武系下统鲁家坪组二段；4—寒武系下统鲁家坪组三段；5—断层及编号；6—断层破碎带；7—毒重石矿体及编号；8—平硐及编号；9—地质、残积物；10—炭质粉砂质板岩；11—硅质岩；12—千枚状板岩；13—含磷质结核硅质岩；14—地层、断层产状
三、矿体地质
矿区共圈出7个钡矿（化）体，均赋存于下寒武统鲁家坪组第一岩性段的上亚段
（一）矿体特征
Ⅰ号矿体呈层状产出，走向长195m，产状与围岩一致，沿走向和倾向均呈“S”形展布。整体走向NW300°，在745m标高以上倾向SW，倾角56°～84°，在745m标高以下倾向NE，倾角大于75°。矿体由两层矿（Ⅰ1、Ⅰ2）组成，Ⅰ1、Ⅰ2两层矿之间为厚1～2m的含毒重石硅质岩。
Ⅰ1矿体（层）呈层状，厚 1.29～9.63m 平均厚 5.44m，BaCO3平均品位为64.33%。为该矿床的主要富矿体，其储量占本矿床总储量的63%，富矿石储量占矿床富矿石总储量的95.5%。
Ⅰ2矿体（层）呈层状，厚 1.29～9.63m，平均厚 5.40m，BaCO3平均品位为44.16%。基本为贫矿石。该矿体储量约占矿床总储量的35%。
其他矿体规模较小，除Ⅱ号矿体亦为两层外，其他矿体因受断层破坏仅发育一层矿。
矿层顶、底板均为硅质岩，常含有浸染状分布的重晶石。底板含由有机质与毒重石或重晶石（胶状）组成的结核体，并具有重晶石被毒重石交代后形成的交代结构。有机质—重晶石结核体在“藻叠层”中出现燕尾状分布，而结核内部的重晶石未出现任何应力变化。
（二）矿石特征
1.矿石矿物组成
区内的矿石矿物组成相对简单，主要为毒重石，重晶石次之，少量斜钡钙石或钡解石。脉石矿物主要为石英、绢云母、白云母、黄铁矿、闪锌矿、方解石、菱镁矿及胶磷矿。
毒重石多呈他形粒状晶体，在以毒重石型矿石中，晶体粒度一般0.05～0.08mm，小者仅0.025mm，大者可达1.0mm，含量65%～95%；在毒重石-重晶石混合型矿石中，晶体粒度一般0.02～0.06mm，毒重石＋重晶石含量40%～80%，毒重石稍多于重晶石。
重晶石多呈半自形—他形晶，在毒重石型矿石中含量一般小于15%；在毒重石-重晶石混合型矿石中含量略少于毒重石。
2.矿石结构构造特征
（1）结构
主要有玫花瓣状结构、交代结构、生物碎屑结构、微晶结构、不等粒结构。其中玫花瓣状结构、交代结构和生物碎屑结构具有重要的成因意义。
1）玫花瓣状结构：由矿物围绕一个有机质核心呈放射状生长形成条柱矿物晶体，构成玫花瓣结构。在毒重石或斜钡钙石的玫花瓣状结构中普遍含有被毒重石或斜钡钙石交代后的重晶石残余晶体，并形成了交代（残余）结构。在毒重石矿石和矿层顶底板围岩中普遍发育被毒重石交代后重晶石残余，同时可见到由重晶石所形成的玫花瓣状结构。
2）生物碎屑结构：由毒重石和重晶石交代或充填生物碎屑形成生物结构和生物碎屑结构，生物碎屑主要为单轴单射海绵骨针和其他微体古生物化石。生物碎屑大小一般0.035～0.1mm，多由微晶毒重石集合体组成，胶结物为隐晶毒重石和少量炭质。在区内矿石和围岩中均较多的发育有这种生物碎屑结构。
（2）构造
主要有块状构造、条带状和纹层状构造。
1）块状构造：主要由不等粒微晶毒重石和重晶石集合体构成，毒重石粒径0.025～1.0mm，含量65%～95%，重晶石含量小于15%。常含少量石英和炭质，炭质含量一般1%，分布在毒重石晶粒间。
2）条带状和纹层状构造：由毒重石、重晶石和硅质纹层状互层构成，整体显示条带状，条带宽0.06～0.5mm。矿石条带由他形毒重石、半自形—他形重晶石构成，粒径0.02～0.06mm；硅质条带由他形微晶石英集合体构成。
3.矿石的化学组成
矿石的化学成分以BaCO3为主，其次为BaSO4及SiO2，其他组分含量较少（表3-2）。
表3-2 黄柏树湾矿石化学组分表 单位：%
4.矿石类型
区内矿石类型主要有两种：毒重石型、毒重石-重晶石混合型。
四、矿床成因
毒重石矿层赋存于下寒武统鲁家坪组下部的硅质岩中，含矿岩系由下而上分别为厚层状硅质岩、中薄层状硅质岩夹白云岩、薄层状含炭硅质岩夹炭质板岩、炭质粉砂质板岩及千枚状板岩家薄层灰岩。毒重石-重晶石矿体呈层状或似层状产于厚层状与薄层状硅质岩（夹粉砂岩、白云岩）之间。整个含矿岩系构成明显的海退系列。矿层与顶、底板硅质岩整合接触，并与地层发生同步倒转或褶曲，显示明显的同沉积特征。
矿体底板硅质岩中的隐晶质石英与硅质岩中的有机质呈相间条带状分布形成的“藻叠层”构造，可能是硅质和有机质沉积时沉积物受到内部应力的结果。底板中发育的重晶石-有机质结核在“藻叠层”中呈燕尾状分布，而结核内部的重晶石未出现任何应力变化，反映了重晶石-有机质结核的原始沉积特点。此外硅质岩中可见到浸染状分布的重晶石矿物也反映了其同生沉积的特点。
矿石矿物中的玫花瓣结构代表了矿物在海水的介质条件下形成，只有在这种沉积环境中，矿物生长才不受空间环境的限制，是同生或早期成岩作用的可靠标志。以往的研究者曾以在本区毒重石矿石中发育的毒重石、斜钡钙石或钡解石的玫花瓣状结构作为毒重石、斜钡钙石或钡解石同生沉积成矿的可靠标志。本次研究发现这种玫花瓣状结构的毒重石、斜钡钙石或钡解石晶体中普遍含有重晶石的交代残余，同时可见到重晶石所形成的玫花瓣状结构。上述事实不仅说明，重晶石是在成岩作用早期形成的，而且反映了毒重石的交代成因的特点。
矿石中毒重石对重晶石的交代结构和矿体底板硅质岩中发育的有机质-重晶石、毒重石结核亦具有毒重石交代重晶石形成的交代结构同样表明了毒重石的交代成因。它们是在成岩阶段早期，以硫酸盐（重晶石）的形式存在的Ba在氧化-还原界面下发生溶解，Ba又以碳酸盐（毒重石）的形式发生再沉淀而形成的产物。
值得一提的是，在矿石和围岩中发现较多的由毒重石和重晶石交代或充填生物碎屑而形成的生物结构和生物碎屑结构，反映了生物或有机质明显参与成矿的特点。
在黄柏树湾毒重石矿床相近的王家山毒重石矿点地质情况与前者基本相似，只是未发现毒重石的玫花瓣状结构，也未发现能证明毒重石是原始同生沉积的任何证据。相反在毒重石的矿石薄片中，几乎都存在被毒重石或钡解石交代后残留的重晶石晶体；在矿体的顶、底板围岩中、甚至在远离矿体的强碳酸盐化硅质岩中（图版2），也几乎都可见到浸染状或被毒重石交代后残留的重晶石晶体，反映了毒重石的交代成因。
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