壹、礦床概況
1.礦床名稱
貴州天柱大河邊重晶石礦床。
2.地理位置及中心點經緯度坐標
礦區位於貴州省東部天柱縣與湖南省西部新晃侗族自治縣的交界地帶。地理坐標：東經109°08′07″，北緯27°02′19″。
3.礦床類型、礦種、資源儲量、規模、品位、勘查程度、開發情況
1984～1986年，貴州省地質隊對天柱縣大河邊重晶石礦進行了詳查工作，BaSO4含量為32.06%～98.06%，平均85.56%。
4.所屬Ⅲ，Ⅳ級成礦區帶區域成礦條件
ⅢBa-15江南隆起西段Sn-W-Au-Sb-Fe-Mn-Cu-重晶石-滑石成礦帶（III-78）。
5.區域成礦條件
（1）大地構造位置
位於上揚子古陸塊雪峰山基底逆推帶，揚子陸塊南部被動邊緣褶沖帶三級構造單元之萬山-蘭田和錦屏-雷山長條狀褶皺區。
（2）區域地層
區內出露地層主要有上元古界下江群，以及震旦系、寒武系、奧陶系及誌留系，累計地層出露厚度逾7000m。寒武系約占30%出露面積，震旦系、奧陶系及誌留系分布較為局限（圖3-1）。
（3）區域構造
區內褶曲主要有龍塘背斜、大塘背斜、陽寨-半坡向斜、新場背斜、坪地復式向斜，嶽寨-綠豆坡背斜、南明向斜、天柱向斜、高釀向斜等。區內斷裂十分發育，以逆斷層和正斷層為主（各占50%），平移斷層僅圖區南緣老山坡-高釀斷層壹條，且其東端主要表現為正斷層性質。
二、礦床地質特征
1.礦區地質特征
礦區位於坪地復式向斜南東翼中段，總的為壹單斜構造，局部發育壹系列北東向次級褶曲及壓扭性斷層，與礦區西部壓扭性區域斷層F1成銳角相交，構成壹個“入字形”構造（圖3-2）。
礦區出露地層有青白口系、南華系、震旦系、寒武系和第四系。重晶石礦產於上震旦統—下寒武統老堡組 含重晶石、矽質巖建造中。
2.礦床特征
（1）礦體特征
重晶石主礦層出露於坪地（貢溪）向斜兩翼，形態簡單，呈層狀產出，礦體產狀與圍巖壹致，同步褶皺，總體走向北東45°；傾向在向斜北西翼為南東，南東翼為北西；傾角16°～84°，壹般為20°～40°；淺部陡，向深部則漸趨變緩。北西翼長12km，南東翼長4km。礦層厚度較穩定，主礦層厚壹般3～5m，最小0.5m，最大10.17m，平均厚度3.49m，在傾斜方向，礦層厚度也略有增厚的趨勢。
圖3-1 大河邊重晶石礦床區域地質略圖
（據李文炎等，1991）
1—寒武系；2—震旦系；3—下江群；4—背斜；5—向斜；6—壓性斷層；7—沖斷層；8—壓扭性斷層；9—平推斷層；10—地質界線；11—不整合地質界線；12—重晶石礦層
圖3-2 天柱縣大河邊重晶石礦區構造綱要圖
（據貴州省地調院，2012）
1—坪能向斜；2—崩龍山背斜；3—哨壩向斜；4—無名小背斜；5—沖坑向斜；6—黃蓮向斜；7—蔔登寨背斜；8—高架背斜
（2）礦石特征
礦物組成 礦石礦物主要為淺灰—灰色重晶石，伴有白雲石、方解石、炭質有機質，少量自生斜長石、粘土礦物、黃鐵礦等，其含量隨礦石類型而異。
礦石結構 重晶石礦石多為他形-半自形晶，主要結構有粉晶-細晶結構、不等粒變晶結構、花崗變晶結構，次要結構有向心放射狀不等粒變晶結構、交代溶蝕結構、條柱狀結構等。
礦石構造 塊狀、花斑狀、溶孔狀、條紋狀和結核狀等，多見塊狀、花斑狀、條紋狀三種構造。
礦石類型 依據礦石的結構、構造可將礦石分成塊狀礦石和條帶狀礦石、花斑狀礦石、溶孔狀礦石、結核狀礦石等礦石類型，每種自然類型礦石的礦物***生組合和含量不壹樣。
礦石化學成分 有用組分含量：BaSO4含量為32.06%～98.06%，平均85.56%，有用組分含量從北往南有逐漸增高之趨勢，據重晶石層光譜全分析樣品成果資料顯示（表3-1），本區重晶石伴生元素中Sr，B，Y，Yb含量偏高，而作為填料用重晶石的有害雜質Mn，Cu，Pb含量很低；有害組分含量：SiO2，Al2O3，Fe2O3，深部含量分別為1.01%，0.38%，0.35%，地表含量分別為1.49%，0.89%，0.76%，深部比地表低；而CaO，MgO地表含量分別為0.05%，0.09%，深部含量分別為0.88%，0.47%，地表比深部低。礦石中所含各項雜質指標較低，均符合規範要求，礦石質量優良。
表3-1 大河邊礦區礦層光譜全分析結果表 單位：ppm
註：ppm為parts per million的縮寫，1ppm=1×10-6。
3.礦床地球化學特征
稀土元素特征：重晶石巖類中稀土元素的總量低，∑REE含量範圍在（53.6～14.9）×10-6之間，含Y為（25.5～3.06）×10-6，輕稀土元素略有富集，用北美頁巖的稀土元素值（Haskin et al.，1984）標準化後，具有明顯的負Ce異常（圖3-3），與東太平洋隆起的現代熱水沈積物的模式壹致（Michard，1983），表明本區重晶石巖類具有熱水沈積特征。從圖3-5看，條帶狀灰黑色磷灰石重晶石巖（Ba-2）具有中稀土元素富集的特點。條帶狀灰黑色磷灰石重晶石巖（礦層下部，Ba2）稀土元素的總量高，∑REE可達551×10-6，Y可達353×10-5，∑REE及Y含量明顯高於不含磷灰石的重晶石巖，主要是由於條帶狀灰黑色磷灰石重晶石巖含有較多磷灰石及磷釔礦（P2O5達9.33%），因REE可取代磷灰石及磷釔礦可能為稀土元素和Y的載體礦物，因而引起∑REE及Y含量明顯增高，這與在區域上U和REE主要富集於磷塊巖和富含磷質的Ni-V-Mo礦層的規律壹致（張愛雲等，1987）。
三、礦床成因與成礦模式
1.成礦物質來源
成礦物質來源對成礦起著特別重要的控制作用，它決定著礦床類型、礦石質量和礦床規模。對於貢溪重晶石礦床，據地質特征、地球化學特征可知是典型的沈積礦床，成礦物質主要是由火山-熱水溶液提供。
（1）陸源
Ba在海水中的平均含量僅20×10-9，但Ba極易被粘土礦物和矽膠吸附並被搬運，故在粘土和頁巖中Ba含量可達800×10-6，富有機質的黑色頁巖比壹般頁巖更富含Ba。含礦系內的黑色頁巖和矽質巖提供了Ba的部分來源，但這只能是極少的部分，因為含礦系黑色頁巖總厚度不超過0.6m，它所攜帶的Ba十分有限。
（2）海底火山噴發源
在礦層底部發現壹層矽質凝灰巖，其Ba含量平均達17267×10-6，為壹般頁巖（8130×10-6）的21.6倍，這表明重晶石成礦前該區有海底火山活動，火山噴發亦帶來了部分Ba，但這也不是主要來源，因為矽質火山巖最大厚度不到1m，而重晶石礦層最大厚度達7.0m，它不可能提供沈積如此之多的Ba。
圖3-3 大河邊-貢溪超大型重晶石礦床巖石中稀土元素標準化曲線圖
（據方維萱等修改，2002）
（3）海底熱鹵水源
海底熱鹵水源是礦區Ba元素的最主要來源。礦區基底為巨厚的震旦系冰磧含礫砂板巖和江口組長石石英砂巖及板溪群板巖，它們都具Ba的高豐度值，平均含量達8848×10-6，高出地殼豐度值（1500×10-6）的17.70 倍（胡清潔，1997）。由下滲海水、地表水、地下水混合形成的原生水、間隙水被加溫後，淋濾溶取上述巖層中的Ba，形成富含Ba的熱鹵水，再沿同生斷裂上升，在海盆內與海水混合形成Ba2SO4，沈積成礦。Ba在熱鹵水中的存在形式可能為BaCl2的配合物，因BaCl2具有較高的溶解度，易被搬運。由均壹法測溫數據得知，重晶石形成時熱鹵水的最高溫度在2130°左右。
2.成礦物理化學條件
該礦床成礦溫度為100～200℃，成礦壓力為數帕至20×105Pa，成礦的Eh值為357mV，pH值為6.5，為弱酸性-弱堿性過渡的氧化環境中生成。
3.礦床沈積成礦作用
1）在新元古代早期，Rodinia超大陸發生裂解，地殼和巖石圈在引張力作用下發生裂陷作用，使深部含鋇熱水流體被動上湧。
2）在晚震旦世—早寒武世時，裂陷盆地已演化為深水盆地，隨著裂陷作用的繼續進行，深部含P，Ba，H2S等組分的矽酸鹽熱水流體沿同沈積深斷裂運移噴溢於深水裂陷盆地中。
3）當矽酸鹽氣液熱流體與海水相遇時，隨物質濃度變化，依照沈積分異作用規律（除火山碎屑巖、砂質巖沈積外），最先在酸性環境中沈積了矽質巖，依次含磷矽質巖或夾磷結核層、磷塊巖等相繼沈積。在矽膠凝聚成矽質巖之際釋放Ba2+於海水中。當溶液由酸性演化至弱堿性的氧化環境時，矽質巖不再沈積，此時Ba2+與海水中的 相遇結合沈澱為重晶石礦層。由於裂陷作用的強烈程度、多期性、間歇性，含礦氣液流體的噴溢也呈現出時間長短不壹、多期性和間歇性。從而形成厚度不等、礦石質量不壹的多層重晶石礦。
4.成礦模式
該區重晶石找礦主要有如下標誌。
1）地層標誌：由於該區重晶石賦存於震旦系—寒武系過渡層位老堡組中，有震旦系出露地段，就有找到重晶石層的可能，因此，地層標誌為該區重晶石找礦的間接找礦標誌。
2）巖性組合：由於該區重晶石巖性組合為矽質巖-重晶石-炭質頁巖（自下而上）的巖性組合，巖性組合為其直接找礦標誌。
3）礦層露頭：礦層露頭為該區重晶石找尋的直接找礦標誌。
4）開采老硐：開采老硐的存在為該區直接找礦標誌。
5）V，P標誌：在重晶石礦層頂界向上0.14～0.16m壹段黑色炭質頁巖內，富含V，Ag，Mo，Ni等多金屬。此段黑色頁巖中普遍含有稀疏的球形磷結核，外貌特殊，易於辨認。
6）化探：在重晶石層露頭出露地段，Ba異常值高。
7）重砂：在重晶石層露頭出露地段，Ba異常值高。
8）地貌：由於重晶石較堅硬，不易風化，在地貌上常形成正地形或陡坎，因此，陡崖為其直接找礦標誌。
綜上所述，可建立大河邊重晶石典型礦床成礦模式圖（圖3-4）。
圖3-4 大河邊重晶石典型礦床成礦模式圖
（據馮學仕等，2004，有修改）
1—大陸地殼；2—地幔；3—陸緣斜坡相碳酸鹽沈積；4—裂陷盆地相炭、矽質沈積；5—遠岸泥質沈積；6—裂陷盆地核部；7—含鋇熱水流體；8—拉伸方向；9—同沈積斷層；10—重晶石礦體