重晶石成矿地质特征、成矿作用及成矿机制_潘忠飞.pdf

矿床地质MINERAL DEPOSITS2023年2月February，2023第 42 卷第 1 期42（1）：90115潘忠飞等：重晶石成矿地质特征、成矿作用及成矿机制*本文得到国家自然科学联合基金资助项目（编号：U1812402）、国家自然科学基金项目（编号：42063009）、中国地质调查局中国矿产地质志项目（编号：DD20160346，DD20190379）、贵州省人才基地资助项目（编号：RCJD2018-21）、黔地矿研科合202124 号及贵州大学大学生“SRT 计划”项目联合资助第一作者简介潘忠飞，男，1995 年生。硕士研究生，地球化学专业。Email:*通讯作者付勇，男，1980 年生。博士，教授，主要从事矿床地球化学及相关研究。Email:收稿日期2022-04-10；改回日期2022-12-26。张绮玲编辑。文章编号：0258-7106（2023）01-0090-26Doi:10.16111/j.0258-7106.2023.01.007重晶石成矿地质特征、成矿作用及成矿机制*潘忠飞1,2，付勇1,2*，郭川1,2，施春华1,2，刘灵3，刘阳1,2，龙珍1,2，罗培麒1,2，刘国栋1,2，姚兰1,2，杨颖1,2，杨黔闽1,2（1 贵州大学资源与环境工程学院，贵州 贵阳550025；2 喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室，贵州 贵阳550025；3 贵州省地质矿产勘查开发局一一地质大队，贵州 凯里556000）摘要重晶石全球范围内广泛分布，重晶石矿床具有形成时代多、元素来源复杂、成矿作用多样等特点，目前有关重晶石矿床的成因仍存在争议。文章系统分析前人的研究成果，厘定了不同类型的典型矿床、成矿时代规律，探讨了不同类型矿床中成矿元素来源、成矿作用及成矿机制。矿床类型方面，重晶石矿可分为沉积型、岩浆热液型、层控型、火山-沉积型和风化（残积）型，主要分布在特提斯成矿域和劳亚成矿域，其他地区主要是冈瓦纳成矿域和环太平洋成矿域，其中沉积型是最主要的成矿类型，占重晶石矿床的 60%以上。成矿时代方面，重晶石的成矿时代主要为古生代和中生代，赋矿岩系以沉积岩为主，其次为岩浆岩。成矿物质来源方面，全球典型重晶石矿床中的 S 同位素和 Sr 同位素显示，成矿物质来源具有多源性、多样性、差异复合性等特点。成矿机制方面，重晶石的成矿机理复杂，具有多阶段性、多因素等特点。关键词地质学；重晶石；矿床类型；成矿机制；成矿规律；综述中图分类号：P619.25+1文献标志码：AGeological characteristics,mineralization and metallogenic mechanism ofbarite mineralizationPAN ZhongFei1,2,FU Yong1,2,GUO Chuan1,2,SHI ChunHua1,2,LIU Ling3,LIU Yang1,2,LONG Zhen1,2,LUOPeiQi1,2,LIU GuoDong1,2,YAO Lan1,2,YANG Ying1,2and YANG QianMin1,2(1 College of Resources and Environmental Engineering,Guizhou University,Guiyang 550025,Guizhou,China;2 Key Laboratoryof Karst Geological Resources and Environment,Ministry of Education,Guiyang 550025,Guizhou,China;3 101 Geological Brigade of Guizhou Provincial Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development,Kaili 556000,Guizhou,China)AbstractBarite deposits are widely distributed in the world which have the characteristics of multiple formation ages,complex element sources and diverse mineralization.At present,the genesis of barite deposits is still controversial.This paper systematically analyzes the previous research results,determines different types of typical deposits,metallogenic age,and discusses the source of metallogenic elements,mineralization and metallogenic mechanism in different types of deposits.In terms of deposit types,barite deposits can be divided into sedimentary type,magmatic hydrothermal type,stratabound type,volcanic sedimentary type and weathering(residual)type.It ismainly distributed in Tethys metallogenic domain and Laurasia metallogenic domain.Other regions are mainly第 42 卷 第 1 期潘忠飞等：重晶石成矿地质特征、成矿作用及成矿机制91重晶石是一种重要的非金属原料矿物，化学性质稳定，不溶于水和盐酸，无磁性和毒性，具有化学惰性。重晶石矿是以硫酸钡（BaSO4）为主要成分的非金属矿产，广泛应用于化工，石油，建材，医药等行业（胡佩伟等，2008；刘秋颖等，2020）。一直以来，重晶石都是中国的优势矿产，但近年来重晶石的开发利用使其从优势矿产逐渐转变为紧缺矿产（王登红等，2019；姜雅等，2021），且重晶石被列入中国的战略性非金属矿产名录（陈正国等，2021）。目前，学术界主流观点认为世界上发现的重晶石矿床有 5 种类型：按照矿床成因可划分为沉积型、热液型、层控型、火山-沉积型和风化（残积）型（陈先沛等，1989；李文炎等，1991；李春阳等，2010；袁建国等，2017），其中层控型和沉积型在矿床成因上有一定的叠加。重晶石的成矿时代以古生代为主，热液型主要分布在奥陶纪、泥盆纪和三叠纪地层中，通常与其他金属矿产共生（Wang et al.,1991）；层控型主要受到古生界寒武系奥陶系富钡碳酸盐岩围岩的断层裂隙控制（党智财等，2021；Zou et al.,2022）；火山-沉积型矿床形成于元古宙，多为大型伴生矿床(Sun et al.,1998；Yang et al.,2016；2017；边春静等，2017；王作刚等，2018)；风化（残积）型主要由以碳酸盐岩和碎屑岩为含矿围岩的重晶石矿床风化形成，呈松散堆积物形式（李元志，2013；王日标等，2016）。据统计，沉积型重晶石矿床占总资源量的60%以上，热液型重晶石矿床占比超过总资源储量的20%以上，是目前最为重要的重晶石矿床类型（屈云燕等，2020）。在已有的研究中，对重晶石矿床的研究多集中在单个矿床或者单一类型的成矿区带上，缺乏对全球性、区域性的成矿规律总结，从而在一定程度上制约了进一步找矿勘查工作的开展。因此本文分析了重晶石矿床地质特征、时空分布规律、成矿机制和物质来源，进一步总结了控矿因素和成矿机理，为下一步找矿勘查工作提供科学依据。1重晶石矿床的时空分布全球重晶石资源较为丰富，在时间上和空间上存在显著的不均一性。重晶石矿床的分布及基本特征如表1所示，主要集中在特提斯成矿域、劳亚成矿域、冈瓦纳成矿域和环太平洋成矿域（图1）。重晶石矿床主要形成于古生代，其次为中生代和新生代（图2）。冈瓦纳成矿域重晶石矿床主要形成于三叠纪和石炭纪；环太平洋成矿域重晶石矿床主要形成于晚古生代；劳亚成矿域重晶石矿床形成于震旦纪早寒武世过渡期，其次为晚古生代；特提斯成矿域重晶石矿床主要形成于寒武纪，其次为泥盆纪、二叠纪和三叠纪，缺乏中生代以后的矿床（表1）。冈瓦纳成矿域重晶石矿床主要分布在印度南部，矿床类型多为沉积型，典型矿床有Sargur重晶石矿床和 Manganpet 重晶石矿床（Clark et al.,2004；Muller et al.,2017）；环太平洋成矿域重晶石矿床主要分布在美国内华达州、墨西哥和中国，以沉积型矿床为主，典型矿床有美国Nevada重晶石矿床、墨西哥Sierra de Santa Rosa重晶石矿床和福建省李坊重晶石矿床（施满堂等，1986；Poole,1988；Jewell et al.,1991；Gonzlez-Snchez et al.,2007；2017）；劳亚成矿域重晶石矿床主要分布在中国的大部分地区和美国东部地区，以沉积型为主，其次为岩浆热液型，典型矿床有美国阿肯色州层状重晶石矿床、秦岭-大巴山重晶石矿床和湘黔地区大河边重晶石矿床（图3）；特提斯成矿域重晶石矿床主要分布在德国、摩洛哥、土耳其和伊朗，沉积型和岩浆热液型均有产出，沉积型矿床主要分布在土耳其西部地区的Sarkikaraagac矿床、Hyk矿床和东部地区nsen矿床，热液型矿床以伊朗Badroud矿床和Chenarvardeh矿床为典型矿床（Cengiz et al.,2002；Alaminia et al.,2018；Cansuet al.,2020）。Gondwana metallogenic domain and circum Pacific metallogenic domain.Sedimentary type is the most importantmetallogenic type,accounting for more than 60%of all barite deposits.The metallogenic ages of barite are mainly Paleozoic and Mesozoic,and the ore bearing rock series is mainly sedimentary rock,followed by magmaticrock.In terms of ore-forming material sources,S and Sr isotopes in typical barite deposits around the world showthat the ore-forming material sources are characterized by multi-sources,diversity and differential compounding.In terms of ore-forming mechanism,the ore-forming mechanism of barite is complex,with multi-stage and multifactor characteristics.Key Words:geology,barite,deposit type,metallogenic mechanism,metallogenic regularity,overview92矿床地质2023 年表 1全球主要重晶石矿床、矿点及基本特征Table 1Main barite deposits and mineral occurrences in the world and their basic ch