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发布时间：2022-04-20 02:13
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时间：2023-08-20 04:56
一、矿床概况
1.矿床名称
福建永安李坊重晶石矿床。
2.地理位置及中心点经纬度坐标
矿区位于永安市西北方向直线距离21km处；地理坐标为东经117°16′30″，北纬26°09′15″。
3.矿床类型、矿种、资源储量、规模、品位、勘查程度、开发情况
该矿床属沉积型重晶石矿床，福建省永安市北西21km，矿区面积约30km2，矿体长度50～478m，延深50～275m，共划分六个矿段，矿体大多在地表出露，矿体多为透镜状、似层状，产状与围岩地层一致，该矿勘查程度为详查，矿石品位大致在75%～90%之间。该矿属大型沉积型重晶石矿床，正在开发利用。
4.所属Ⅲ，Ⅳ级成矿区带
ⅢBa-23永安-梅州-惠阳成矿带（III-82）。
5.区域成矿条件
（1）大地构造位置
永安李坊重晶石矿区位于闽西南坳陷带（永-梅坳陷带）北缘，永安-晋江北西向断裂带北东侧。
（2）区域地层
区域地层主要出露寒武系、奥陶系—志留系及泥盆系；北部李坊一带分布上震旦统黄连组和中下寒武统林田组、上寒武统东坑口组及下奥陶统魏坊组；东部分布石炭系、二叠系、侏罗系及白垩系等；西部大面积出露二叠系。侵入岩主要有燕山期早期中粗粒似斑状黑云母花岗岩（γJ3）和燕山期晚期二长花岗岩（ηγK1）。
（3）构造
构造形迹主要表现为断裂，其次为褶皱，下古生界经历多次变形，主要表现为多期褶皱叠加，局部地层倒转，并伴随一系列的断裂构造，形成了早期的北东—北北东向断裂及褶皱。由于受永安-晋江北西向大断裂的影响，区域南、北两侧发育一系列北西—北北西向断裂，它们明显切割北东—北北东向断裂及褶皱，破坏了区内地层的连续性与完整性。
二、矿床地质特征
1.矿区地质特征
矿区中的重晶石矿体呈似层状、透镜状产于下—中寒武统林田群
的细碎屑硅泥质浅变质岩系中，明显受层位控制。矿区林田群
广泛分布于村头、洋坑、潘山及南山后、竹头坑、寨湖境东南等地（图3-18）。
图3-18 福建永安李坊重晶石矿床地质简图
1—第四系；2—上侏罗统南园组；3—上震旦统黄连组；4—下奥陶统魏坊组；5—上寒武统东坑口组；6—下中寒武统林田组；7—上侏罗统二长花岗岩；8—辉绿岩；9—矿体及编号；10—厚度1.5～2m矿体及编号；11—未编号的小矿体；12—实测不整合线；13—实测、推测地质界线；14—实测、推测压扭性断层及编号；15—实测、推测张扭性断层及编号；16—倒转背斜轴线；17—岩层产状；18—背斜轴线；19—向斜轴线
2.矿床特征
（1）矿体特征
矿体多数产在由硅质岩、石英千枚岩、千枚岩、变质粉砂岩所组成的一套较复杂的岩性组合之中，矿体长度50～478m，延深50～275m。矿体大多在地表出露，多为透镜状、似层状，产状与围岩地层一致，部分为隐伏矿体（图3-19）。
（2）矿石特征
A.矿石的物质组分和矿物组分
根据矿石物质组分及其含量和结构、构造，把矿石划分为四种自然类型：条纹状重晶石矿、糖粒状重晶石矿、条纹状硅质重晶石矿及条纹状泥质重晶石矿。
条纹状重晶石矿石 外观以具有明显条纹构造为特征，重晶石含量70%～98%，脉石矿物为绢云母、石英，少量黄铁矿，呈条纹状分布，条纹稀密不均，一般每厘米1～3条，条纹宽0.2～2mm。本类型矿石分布最广，在各矿体中均可见到，是本矿区最主要的矿石类型。
图3-19 李坊重晶石矿区8线剖面图
（据福建闽西地质大队，1985）
1—重晶石矿体及编号；2—第四纪堆积物；3—变质粉砂岩；4—千枚岩；5—石英千枚岩；6—含炭质千枚岩；7—大理岩；8—硅质岩；9—破碎带；10—石英脉；11—岩性相变界限。下—中寒武统林田群：
Ltb5—上段五亚段；
—上段五亚段第四层；
—上段五亚段第三层；
—上段五亚段第二层；
—上段五亚段第一层；
—上段四亚段
糖粒状重晶石矿 外观以块状构造为特征，质纯、粒细。矿石基本由重晶石单矿物组成，BaSO4含量＞90%，最高可达99.26%。含少量石英、黄铁矿。为粒状镶嵌变晶结构，微晶-细晶（0.01～1mm），重晶石常呈伸长状定间排列。
条纹状硅质重晶石矿石 重晶石含量30%～70%，条纹的矿物成分以石英为主，次为绢云母、黄铁矿。
条纹状泥质重晶石矿石 重晶石含量30%～70%，条纹的矿物成分以绢云母为主，次为石英。
总的看来，条纹状重晶石矿石、糖粒状重晶石矿石一般赋存在矿体中间。构成矿体的主体部分；而条纹状硅质重晶石矿石及条纹状泥质重晶石矿石则分布在矿体的边缘或矿体的分叉部位。
各类矿石在浅部见有微弱风化现象，常见黄铁矿被氧化为褐铁矿，致使矿石呈浅红黄褐色。偶见轻微的溶蚀现象。
根据矿石的矿物组分，将本矿段矿石的工业类型划分为纯重晶石型、石英重晶石型及绢云母重晶石型三种。
纯重晶石型 糖粒状重晶石矿和大部分条纹状重晶石矿属于本类型。矿石具镶嵌粒状变晶结构，块状、条纹状构造。矿石主要由重晶石组成（BaSO4含量＞90%），少量石英（1%～8%）；黄铁矿（微量，3%）、绢云母（1%～7%）和微量金红石。
石英重晶石型 条纹状硅质重晶石矿和部分条纹状重晶石矿属于本类型。矿石为粒状变晶结构，脉石条纹为微粒变晶结构和鳞片粒状变晶结构，具条纹状构造。重晶石含量30%～85%，脉石矿物以石英（15%～50%）为主，次为绢云母（1%～20%）、黄铁矿（1%～5%）和方解石（微量，5%）。
绢云母重晶石型 条纹状泥质重晶石矿和部分条纹状重晶石矿属于本类型。矿石具粒状变晶结构，条纹状构造，重晶石含量30%～90%。脉石矿物以绢云母为主，含量15%～50%，次为石英（10%～20%），少量黄铁矿（微量，2%）、绿泥石。
B.矿石的矿物特征
矿石矿物为重晶石，脉石矿物为石英、绢云母、黄铁矿（部分已氧化为褐铁矿）及少量方解石、白云母、黑云母、金红石，尚见微量榍石、绿泥石。
重晶石 主要呈灰白色、灰色他形粒状。颗粒较细，粒径0.01～1.5mm，一般0.15～0.5mm，紧密相嵌分布，或与石英相嵌产出。常见断续条纹状的云母类或石英、云母类矿物残余。少数在矿体及围岩裂缝中呈脉状、网脉状穿切岩石层理。
石英 粒状为主，少见拉长的细粒状、砂屑状，与重晶石相嵌产出。此外，见拉长的细粒状、细粒状石英与云母类矿物组成定向明显的千枚状硅质岩的条纹分布在矿石中。石英粒径0.03～0.42mm，一般0.06～0.12mm。
云母类 以绢云母为主，少量白云母及微量黑云母。氧化铁染明显，呈鳞片状集合体产出，是组成矿石条纹的主要造岩矿物，顺层分布在条纹状（泥质）重晶石矿石中。
黄铁矿 自形-半自形，呈星散状分布在矿石中。一般与石英组成变余层理的条纹，部分已氧化为褐铁矿，并保留黄铁矿之假像。粒径0.03～1.2mm，一般为0.05～0.8mm。
C.矿石的化学成分
据矿石化学多项分析和光谱半定量全分析成果统计，矿石的化学成分以BaSO4为主，SiO2，Fe2O3，Al2O3为次，其他成分含量甚低。矿石化学成分主要特征如下。
1）BaSO4是矿石的主要组分，也是唯一有用组分，构成重晶石矿物。
2）SiO2，Al2O3，铁质为矿石主要杂质成分。SiO2主要赋存于石英、绢云母等矿物中，Al2O3来源于绢云母及绿泥石；铁质来自褐铁矿、黄铁矿，当SiO2/Al2O3值大于3.35时，矿石杂质以石英矿物为主；SiO2/Al2O3值小于1.2 时，以绢云母矿物为主。其他CaO，MgO，TiO2及水溶盐等含量均很低。
3）矿石BaSO4品位变化与硅铝化学成分含量呈消长关系。BaSO4含量愈高，SiO2，Al2O3等杂质含量愈低，矿石相对密度也愈大，矿石质量就愈好。当BaSO4＞80%时，相对密度一般在4.0 g/cm3以上；BaSO4＞90%时，相对密度大于4.2 g/cm3；当BaSO4含量下降，矿石体重也相应降低。
D.矿石的结构构造
矿石的结构主要为粒状变晶结构、微粒变晶结构和鳞片变晶结构。
粒状变晶结构 此种结构在各类型矿石内均较普遍，主要由细粒重晶石及少量粒状石英组成。重晶石呈他形粒状，紧密镶嵌，有时为自形板柱状，粒径0.01～1.5mm，一般为0.15～0.5mm，普遍呈波状消光，并具不同程度的片理化拉长，长宽比2：1～4：1。拉长方向一般与条纹（细层理）方向一致，有时局部有明显的交角。石英呈他形粒状，粒径0.03～0.42mm，零星分布在重晶石集合体中，常见波状消光。
微粒变晶结构 矿石中常见一些微粒（粒径0.005～0.02mm）的重晶石与他形粒状石英、绿泥石、方解石及微粒黄铁矿等紧密相嵌，组成微粒变晶结构。
鳞片变晶结构（粒状鳞片变晶结构）为矿石中泥质条纹的结构，由鳞片状绢云母（少量白云母及黑云母）和少量微粒石英组成。绢云母片径0.02～0.07mm，一般平行排列，矿石发生揉皱时鳞片排列也随之改变。石英粒径0.05～0.4mm，颗粒有时拉长。石英含量增加时，为粒状鳞片变晶结构。
矿石的构造普遍具条纹状构造，次为致密块状构造，少量脉状、晶簇状构造。后两种为次生构造。
条纹状构造 由细粒重晶石或石英重晶石与各种脉石矿物相互组成条纹、条带，或由细粒重晶石与微粒重晶石相间构成条纹。细粒重晶石条纹宽0.1～5mm，脉石条纹宽0.1～1mm，个别宽5mm，多数在0.5mm以下。一般呈连续平直（平行）状，局部呈断续平直（平行）状排列，条纹间界线清楚，多数条纹由于重力滑动形成揉皱，尤以Ⅲ10矿体中部较为明显，泥硅质条纹常被扭断成小碎块。
根据条纹的矿物成分，可分为如下四种类型：
绢云母条纹：主要分布在第三层、第四层的各矿体中，由绢云母组成的条纹状构造。
泥-硅质条纹：主要分布在第二层的矿体中，由微粒石英和云朵状、雾状的绢云母、绿泥石鳞片组成。
硅质条纹：主要分布在第一层的各矿体中，由硅质与石英、重晶石相间平行分布形成，此外还见有黄铁矿微粒顺变余层理排列。
由粗微粒重晶石、细微粒重晶石和石英三种条纹相间组成的条纹状构造：主要分布在第一层的各矿体中，条纹一般宽0.1～2mm，少数宽达8～12mm。
此外由石英重晶石矿与方解石重晶石矿构成的条纹状构造，仅见于Ⅲ1，Ⅲ2号矿体，分布在10十1线以北，方解石呈半自形粒状，粒径0.01～0.1mm，多沿层理断续排列，有时呈零星分布。
块状构造 为糖粒状重晶石的主要构造，重晶石颗粒间均匀分布着少量石英及微量黄铁矿（部分已氧化为褐铁矿）、金红石等。具镶嵌粒状变晶结构，粒径一般为0.15～0.5mm。
此外，在风化、半风化围岩及矿石的裂隙中充填有宽0.1～2mm的重晶石微脉、细脉，并构成脉状构造；有时还可见多组细脉交错构成的网脉构造；在矿石裂隙中，偶见有完整的板状重晶石晶体构成晶簇状构造；脉状及晶簇状均属次生构造。
三、矿床成因与成矿模式
1.成矿物质来源
（1）钡的来源
福建长汀等地寒武系、奥陶系—志留系中见有含砾凝灰质粗砂岩、凝灰质砂岩和凝灰质砾岩；李坊矿区的下中寒武统林田群上段第七亚段也发现有凝灰质粉砂岩，说明寒武纪部分沉积物与远源海底火山喷发来源的物质有关，钡质随火山喷出物一起进入海水，当硅、泥胶体在沉积过程中，吸附了游离在海水中的Ba2+，在重力和海水动力作用下沉积于海底，形成了富钡的硅质软泥，由于洋底H2S浓度大，属还原环境，
几乎不存在，所以钡不可能以形成在那里富集，即使表层海水中有少量的BaSO4质点，当其下沉至海洋底部，在还原条件作用下，BaSO4中正负离子将随S6+被还原而发生离解，钡仍呈离子状态被硅、泥胶吸附于软泥中。
前寒武系中，普遍含钡值较高，随着风化→剥蚀→搬运等外生地质作用，部分钡质汇入海洋，也是钡源的一种，但是，前寒武系含一定量的钡，也含更多的黄铁矿，当岩层遭受外生地质作用时，黄铁矿在水、氧作用下而生成硫酸，并进入搬运含钡的陆源碎屑的水流中，由于BaSO4的溶度积极小，在常温下为1.07×10，处于同一体系中-10Ba2+和
必然会结合沉淀。从剥蚀区至海洋的长途搬迁过程中，水流中的钡质将随BaSO4的不断沉淀稀释。不利于陆源钡质搬运到海洋中。
上述两种推论可以从含矿岩系林田群上段各亚段含钡情况得到解释（表3-5）。第三亚段属硅质岩相，含钡最高，它是由富钡硅质软泥直接形成的。其他各亚段含钡量较低，且趋于均匀。与沉积岩平均丰度相比，没有明显的浓集。另外，各亚段粉砂岩均有较高的钡量，与沉积岩平均丰度正好相反。这些特征表明：陆源中的钡量是不高的，且较均匀地分散在各类陆源碎屑中。本区含矿带厚度大，宽度窄，延伸长的特点，这与陆源钡的面型沉积状况不吻合。
表3-5 林田群上段各亚段中钡平均含量表 单位：ppm
资料来源：据闽西地质大队，1985。
综上所述，陆源钡质不可能是本区重晶石矿床的主要钡源，矿床钡源主要来自海底同期火山喷发，以及地球化学历史演化过程中，海洋钡质储集等内源提供的。
（2）硫的来源
首先分析一下本区重晶石的硫同位素组成特征。
39件硫同位素组成频数直方图呈波浪形（图3-20），δ34S均为正值，变动于10.7‰～33.6‰，极差22.9%。平均值23.42%。分布范围宽，偏离零点较远，说明硫源非单一因素。总的趋势是重硫富集。其中90%样品δ34S值在16.2‰～30.6‰，极差14.4‰，显示数值较为集中，32S/34S的值为21.507～21.884，低于22.25，变化小，说明硫的主要来源相对稳定。
图3-20 39件硫同位素组成频数直方图
（据闽西地质大队，1985）
上述表明，该矿床重晶石中硫来自海水硫酸盐，但非单因素来源的，有陆源、海底火山来源和古海洋的储集等方面因素。从矿体产出状态，矿带分布规律分析，硫的来源还可能与海底热泉有关。
2.矿床成因
李坊重晶石矿的沉积成矿时代为早—中寒武世的浅海半还原环境，滨岸的海盆边缘。之后经历了加里东期的区域低温动力变质作用而成矿。
早中寒武世晚期，本区为华南海的组成部分，其北部为浦城-顺昌陆块，因而具有边缘海小型浅水盆地的特征，陆源物质由北部的陆块提供，南面为水下高地。在这种水流不畅的沉积环境下，形成一套以砂泥质细碎屑为主，含钙硅质较丰富，伴有大量重晶石的沉积建造。来自古陆的Ba2+被硅胶和泥质质点吸附，在李坊海底盆地里，由于水介质pH值的变化，Ba2+从吸附状态释放出来而与
结合形成BaSO4沉淀，而硅质和泥质亦先后沉积形成硅质岩和泥质岩，组成矿层的顶底板和夹层。加里东运动使本区普遍发生区域低温动力变质，使岩、矿层发生轻微的变质重结晶。
3.成矿模式
从区域地质背景、成矿地质环境及矿床成因等方面综合分析，建立了李坊重晶石矿典型矿床的成矿模式（图3-21）。
图3-21 李坊重晶石矿的成矿模式图
（据福建省地质调查研究院，2012）
1—元古代变质地层；2—石英千枚岩、变质粉砂岩等；3—大理岩；4—砂砾岩、砂岩等；5—寒武系林田群浅变质岩