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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
2 喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室
3 贵州省地质矿产勘查开发局一〇一地质大队
第一作者：潘忠飞，硕士研究生，地球化学专业。
通讯作者：付勇，博士，教授，主要从事矿床地球化学及相关研究。
基金项目：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{2021}24号及贵州大学大学生“SRT计划”项目联合资助。
0 引言
1 重晶石矿床的时空分布
2 矿床类型和基本特征
2.1 沉积型重晶石矿床
2.2 风化（残积）型重晶石矿床
2.3 岩浆热液型重晶石矿床
2.4 层控型重晶石矿床
2.5 火山-沉积型重晶石矿床
3.3 矿床成因
4 结论与展望
表1 全球主要重晶石矿床、矿点及基本特征
图 2 全球重晶石矿床类型及时代分布
图3 中国重晶石矿床分布简图(据李春阳等，2010修改)
图4 典型重晶石矿床地层柱状图(据詹柏松等，1985；李远志，2013；邹灏，2017；Derakhshi et al.，2020；李岩等，2020；王富良等，2020)
1—白云岩；2—灰岩；3—生物碎屑灰岩；4—亮晶灰岩；5—页岩；6—硅质岩；7—重晶石硅质岩；8—板岩；9—硅质结核；10—黏土岩；11—凝灰质粉砂岩；12—变质粉砂岩；13—石英千枚岩；14—千枚岩；15—石英砂岩；16—砂岩；17—角砾凝灰岩；18—流纹质角砾凝灰岩；19—层状流纹质角砾岩；20—安山岩；21—流纹岩；22—花岗岩；23—辉绿岩；24—超基性岩；25—重晶石矿层；26—重晶石透镜体
图5 美国内华达重晶石矿床分布图(据Poole，1988)
图6 土耳其重晶石矿床分布和构造单元简图(据Cansu et al.，2020)
图8 重庆东南部彭水地区构造纲要及重晶石矿点位置(据邹灏等，2016)
1—泥盆系—二叠系；2—二叠系—三叠系；3—震旦系—志留系；4—地质界线；5—断层；6—背斜；7—向斜；8—省界；9—重晶石矿点
风化（残积）型矿床是指在原生重晶石矿床附近，由于受到物理化学等作用，使原生重晶石机械破碎，搬运到低洼地区形成的重晶石矿床。主要形成于含重晶石硅质岩中或者是碳酸盐岩的未固结残积物中，矿物成分较为简单，主要以重晶石、石英为主，偶见黄铁矿、方解石等副矿物。矿体呈似层状、条带状及不规则状产出（李文光，1994），可分为残积块状、砂土状和坡积状重晶石。风化（残积）型重晶石矿的形成主要由于重晶石的化学性质稳定，不易被溶解和化学风化等特征决定的，是典型的外生成因矿床。
伊朗Chenarvardeh矿床位于伊朗西部地区乌尔米尔-多赫塔尔岩浆带，形成于新特提斯洋俯冲到伊朗地块下的大陆弧环境中。赋矿围岩为上始新统火山碎屑岩和岩浆岩，主要矿物以重晶石为主，伴生矿物为石英、方解石、锰氧化物、方铅矿等金属硫化物。矿体呈透镜状、似层状产出，自形—半自形结构，矿床中Rb、Zr、Y、Ta等微量元素相对亏损QREE含量较低，具有明显的Ce负异常，显示出典型的岩浆热液特点。
图9 摩洛哥地质简图及重晶石矿床的位置图(据Azza，1998；Jebrak et al.，2011)
岩浆热液型重晶石矿床中的硫同位素值要普遍低于沉积型矿床中硫同位素的值(表2，图10)，主要是含矿热液通过构造活动带裂隙和断裂带通道向上运移到容矿地层中，受到后期的压实作用或含矿卤水的蒸发等地质作用的影响，含矿热液与海水中的硫酸盐或围岩萃取的硫酸盐混合沉积，最后富集成矿，硫同位素值要低于同时期的海水中硫酸盐的硫同位素值，表明矿床的富集和物源主要与镁铁质火山岩、钙碱性流纹质火山岩相关，并且成矿时间要晚于赋矿围岩形成的时间，属于后生成因矿床。风化(残积)型重晶石中硫同位素值的大小主要取决于原生重晶石矿床中硫酸盐的来源。在火山-沉积型和层控型矿床中，硫同位素值具有一定的差异性，反映出不完整的地层覆盖、地层不相连，海水硫酸盐的硫同位素值的区域变化性、成岩作用及物质来源的不同而形成的。
表2 全球代表性重晶石矿床87Sr/86Sr和δ34S值
1—沉积型重晶石硫同位素；2—热液型重晶石硫同位素；3—层控型重晶石硫同位素；4—火山-沉积型重晶石硫同位素；5—同时期海水硫同位素
1一沉积型重晶石Sr同位素；2—热液型重晶石Sr同位素；3—层控型重晶石Sr同位素；4一火山-沉积型重晶石Sr同位素；5—同时期海水Sr同位素
图12 重晶石矿床主要成矿机制模型
a.沉积型(据周锡强等，2016)；b.层控型；c.热液型；d.火山-沉积型(据Yang et al.，2017)；e.风化型
（1）沉积型重晶石矿床：根据构造背景和产出特征可分为大陆边缘型和克拉通裂谷型，其中前者为纯重晶石矿床，后者常与金属硫化物矿床伴生产出。根据重晶石矿床的产出形式、物质来源和成矿机制可分为以下4种：生物重晶石、海底热液重晶石、成岩重晶石、冷泉重晶石。同时，近几年的研究发现，古生代沉积层状重晶石矿床的形成与海水硫酸盐在时间和空间上的不均匀分布和氧化还原的动态变化相关，即富Ba2+、Zn2+和Pb2+等金属离子的热液流体遇到海洋中富SO42-和H2S水体时，表现出差异性的地球化学行为。
（2）岩浆热液型重晶石矿床主要形成于构造活动带，含矿热液沿构造破碎带向上运移，在一定的成矿空间里，随着温度、压力的改变，含矿热液萃取围岩中的含矿物质发生沉积成矿。同时含矿热液不断与围岩发生蚀变作用，使方解石、石英、重晶石和硫化物等矿物析出，形成了明显的重晶石化、绢云母化和黄铁矿化等矿化现象(图12c)，矿体以脉状、网脉状的形式产出，重晶石矿体的包裹体测温显示，重晶石矿床成矿温度约为100~200℃。
（3）层控型重晶石矿床形成于大地构造活动带附近，在大气降水渗入地下，含矿热液及成矿物质渗溶过程中，由于下渗过程中的温度逐渐增高，使成矿物质转化为含矿热卤水并与层位孔隙水混合。含矿热卤水受到化学垂直分带的约束，使富含硫酸盐热卤水富集在浅层，而富含氯化物热卤水富集在深地层中。在深地层中，氯化物热卤水和钡源层中的Ba元素形成了富含BaCl2的热卤水，由于地温梯度和构造运动等作用，富含BaCl2热卤水在上升流的驱动下，沿构造断裂带运移上升到浅层层位，与富含硫酸盐热卤水进行混合，并发生化学反应和沉淀，又由于上覆泥质类岩层的覆盖，形成了很好的密闭空间，使以上作用能够有序不间断地富集成矿，直到重晶石矿床的形成(图12b)。因此重晶石矿体重δ34S值与区域上的蒸发岩具有一定的相似性，Ba元素的含量呈现自下而上逐渐增加的趋势，矿体向上蚀变减弱，具有上厚下薄、上富下贫的矿化特征。
（4）火山-沉积型重晶石矿床多与火山喷发活动有关，在火山活动喷发过程中，沉积了一系列的火山-沉积岩，当岩浆活动结束后，在火山口附近的构造裂隙里形成了喷气热液活动，随着热液活动，形成了多期次的围岩蚀变和成矿作用。在早-中期，含有大量的氯质、硫质挥发分物质，随着岩浆活动，喷出地表或者在构造裂隙带向上移动，当运移到一定距离时，在空气中的岩浆挥发分因为重力作用等因素发生沉降至富含硫酸盐的海水中，与海水中大量的硫酸盐混合后富集成矿。在围岩里挥发分由于温度、压力等的减弱，与围岩里富含成矿物质发生反应并富集成矿(图12d)。矿床中Fe、Mn、Ba超强富集，Cu、Pb、Zn含量明显高于围岩，重晶石主要以伴生矿体产出，表明矿床具有典型的SEDEX型矿床的特点。
（5）风化(残积)型重晶石矿床是原生重晶石矿床遭受到了强烈的物理化学作用，使其发生破碎而形成。在风化作用下，搬运到离原生矿床不远的第四纪残积物中进行沉积和二次富集成矿。因此，风化(残积)型矿床的元素地球化学特征主要取决于原生矿床，后期作用的改造不明显(图12e)。