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锶矿资源地质特征

一、矿床时空分布及成矿规律

 
   
我国锶矿资源丰富,类型众多,并规律地产出于不同的地质环境中,据全国锶矿实际成矿地质事实与规律,总结如下:

 
   
1.单一型锶矿成矿区(带)

 
   
我国单一型锶矿尽管成因各异,但成矿主要为中—新生代燕山—喜马拉雅期。
   
(1)川东南华蓥山锶矿成矿带  四川东南部单一型锶矿,明显受控于华蓥山帚状褶皱带的有关背斜系列,但工业锶矿床却主要产出于华蓥山大断裂东侧近旁的复式背斜带中。
   
含矿层位为三叠系,下统嘉陵江组形成于萨布哈环境的第二、四岩段。在上述层位中已探明和发现的有华蓥山锶矿带中南段的合川干沟、铜梁玉峡、大足兴隆等大型锶矿床,自1991年以来又连续在大竹县—渠县一带发现大型—中型高品位锶矿床,具有极大的找矿前景与潜力。
   
成矿属喜马拉雅期,喜马拉雅运动既是四川东部最重要的构造运动,也是川东推覆构造体系褶皱定型的构造时期。它们不但为深部含矿热卤水的上升、运移提供了通道,而且也为含矿岩系的构造动力再改造,并富集成矿创造了极为重要的构造基础与前提。
   
(2)云龙-兰坪-维西锶矿成矿带  成矿带位于云龙-江城褶皱带北段,兰坪-思茅褶皱带中部,北北西向德钦?雪龙山断裂与西侧华昌山断裂所夹持的近南北向地带。主要由单一型兰坪河西锶矿床和由单一型与伴生型锶矿组成的兰坪金顶锶矿等矿床(点)所构成。
   
锶矿和铅锌矿的控矿层位和岩石主要为上三叠统石钟山组二段(T3S)的碳酸盐岩。
   
控矿构造,为德钦-雪龙山断裂及北东向华昌山断裂构造带,是成矿带主要的导矿、布矿和容矿构造系统,属多期活动的断裂构造系统,控制着成矿带内锶矿的形成与分布。
   
(3)青海柴达木盆地西部锶矿成矿区  位处柴达木盆地冷湖—大柴旦—格尔木一线以西地区,也即柴达木盆地的西部地区。盆地的周边断裂体系,控制着第三纪沉积的形成与分布。第三纪盆地从渐新世初期至上新世末期,经历了初断发生期,强烈断陷期、稳定沉降期及咸化衰亡期四个发展阶段。至上新世中晚期盆地西部边缘多属高坡降、近物源的沉降体系,随着气候逐趋干旱,湖泊水体变浅,水质咸化,并向盐湖过渡。形成了一套上新统上段狮子沟组的泥质岩、泥灰岩、石膏、天青石等盐岩互层的含矿岩系。
   
天青石往往产于石膏沉积层之下,局部构造隆起区(短轴背斜)为成矿有利部位。已发现花土沟镇大风山大型矿床、花土沟尖顶山中型矿床及油泉子、南翌山、黄瓜梁、黑梁子、双气泉、阿哈提、存迹、巴戈牙乌汝等矿点。
   
(4)湖北东部锶矿成矿带  以黄石地区为主。构造单元划归鄂东凹褶断束(Ⅳ级)的铁山复式背斜(Ⅴ级)东段。含矿层位以三叠系下统第五岩段为主,其次为燕山期铁山杂岩。区内热液蚀变交代作用强烈,次级狮子立山隐伏背斜轴部断裂破碎带及大冶群第五岩段发育的层间破碎带是主要的控矿构造。本区含矿层位稳定,控矿构造延伸达6km,目前地质普查工作仅控制1000余m地段。已发现大型矿床1处(黄石狮子立山)和一些矿点、矿化地段。
   
(5)江苏南部锶矿成矿区  江苏南部的溧水和南京地区,为下扬子沿江凹陷带(Ⅱ级)的溧水、宁芜中生代断陷火山岩盆地(Ⅳ级)。锶矿主要赋存于侏罗系上统龙王庙组火山碎屑岩及燕山期次火山岩或其接触带中,次级小断裂及岩石破碎裂隙为成矿有利地段。此外,南京地区三叠系中统周冲村组碳酸盐岩中有天青石产出,局部地段SrO含量达12.17%~15.50%,为本区另一锶矿源层。该区已探明大型矿床1处(溧水爱景山)、中型矿床1处(溧水卧龙山),发现小型矿床1处(南京泰山),在宁芜盆地戴山、小山、祖堂山及鸡笼山、云台山发现多处锶矿点、矿化点、异常区。

 
   
2.伴生锶成矿区(带)

 
   
(1)四川龙门山中段锶矿成矿区  为磷矿伴生锶成矿区,含锶矿物为硫磷铝锶矿。
   
本区位于四川盆地西部,地跨什邡、绵竹两县。构造单元划归扬子准地台龙门山台缘褶皱带(Ⅱ级)中段的彭灌隆断带(Ⅲ级),是我国重要成磷远景区之一。硫磷铝锶矿为什邡式海相层状磷块岩矿床中独特的铝磷酸盐矿石类型,富含P、S、Al、Sr、TRO等有用组分,具有相当的潜在远景。磷矿床产于泥盆系上统沙窝子组下部层位,硫磷铝锶矿产于含磷层的中部。矿体中SrO含量均匀、稳定,矿石含SrO5.49%~6.77%。资源总量(SrO)442.5万t,其中王家坪矿区(含马家坪、燕子岩矿段)探明储量278万t,其余6个矿区(岳家山、马槽滩、英雄崖、麦棚子、石笋光包、哉坪)预测资源量164万t。
   
(2)渤海沿岸锶矿成矿区  为第四纪滨海地下卤水伴生锶成矿区。
   
主要分布于山东莱州湾(莱州、羊口盐田)和辽宁辽东湾(营口、清水河盐田),其中莱州湾沿岸卤水面积达1000km2以上,为渤海沿岸地下卤水浓度最高地段,矿化度一般为120~170g/L,最高达218g/L,为正常海水矿化度的3~6倍。
   
本区地下卤水可分为上部潜水卤水及下部承压卤水。上部潜卤赋存于第四系全新统粉砂—中细砂层中,埋深2~3m,与现今海水有一定水力联系;下部承压卤水赋存于第四系更新统上部中细—中粗砂层及粗砂砾层中,埋深20~40m,呈封闭状态,含Sr20.4~121mg/L。
   
(3)四川盆地锶成矿区  为地下古卤水伴生锶成矿区。
   
本区具有多层地下卤水,含卤层埋深50~3000余m,有黄、黑卤之分。侏罗系和三叠系上统须家河组陆相地层中的卤水称黄卤,三叠系中统雷口坡组和下统嘉陵江组海相地层中的卤水称黑卤。
   
侏罗系淡卤水赋存于三台、富顺、射洪等地的红层碎屑岩中,含卤层埋深约50~300m,为Cl-Na型水,含Sr80mg/L。三叠系上统须家河组黄卤赋存于含煤碎屑岩中,埋深500~2400m,主要分布于龙女寺、蓬莱镇和自流井、兴隆场等构造部位,为Cl-Na·Ca型气田水和Cl-Na型煤相卤水,含Sr173~3950mg/L和516~3495mg/L。三叠系中、下统黑卤赋存于含石盐和钾镁盐矿物的碳酸盐岩中,埋深800~3000m,主要分布于自贡、双河、邓井关、宣汉、卧龙河等地,均为Cl-Na型水,自贡、双河黑卤含Sr105~314mg/L,宣汉黑卤含Sr841mg/L(川25井)。
   
(4)湖北江汉盆地和建南凹陷锶成矿区  为地下古卤水伴生锶成矿区。
   
江汉盆地地下卤水主要分布于潜江、江陵凹陷,地下卤水赋存于早第三纪地层中。潜江在凹陷地下卤水分布面积1200km2,6个含水层,累计厚度26~281m,含卤层埋深2000~2500m,卤水静储量227亿m3。据现有分析资料(沙4井、沙15井),本区地下卤水含Sr209mg/L。
   
建南凹陷位于鄂西利川县境内。地下卤水(黄卤)赋存于三叠系上统须家河组,分布面积10.5km2,含卤层埋深685~1000m,3个承压水层,厚数十米至200余m,地下卤水矿化度120~200mg/L,含Sr695~1300mg/L。
   
(5)陕西小秦岭  为铀铌铅矿、稀土矿伴生锶成矿带。
   
分布于小夫峪—华阳川—黄龙铺—驾鹿一带长约30 km,宽数十米至700m范围。构造单元为豫西台向斜北部的太华隆起带,出露地层为太华群上部中基性火山沉积岩系,地层中花岗伟晶岩脉和石英碳酸盐脉成密集带状分布,脉体中产有多种有用矿物。矿石含U0.01%~0.02%,Nb0.01%~0.02%,Pb0.5%,Y2O50.08%~0.2%,SrSO41%~10%。在华阳川铀铌铅综合矿床、小夫峪天青石磷钇矿点、驾鹿稀土矿点中都发现锶矿化。
   
(6)贵州中部及东南部  为含锶重晶石成矿区。
   
分布于施秉、黄平、麻江及清镇、平坝等地。属黔中纬向构造带中段及东段的组成部分。寒武系-三叠系多个层位的碳酸盐岩(白云岩、石灰岩)为锶矿源层,发育的深地层水、蒸发岩(膏盐层)及裂隙、孔隙发育的白云岩为成矿有利条件。据施秉顶罐坡、平坝马场、清镇烟灯坡等大中型重晶石矿床及施秉麻窝凼、清镇桩子上等重晶石矿点分析资料,重晶石中锶含量一般在1%以上,部分在2%以上,高者可达6%~6.5%。

 

二、矿床类型

 
   
根据矿床成因可将我国锶矿床划分为6个类型:①沉积?热卤水叠加型(层控型);②沉积-构造动力改造型;③火山热液充填型;④内陆湖泊化学沉积型;⑤海相磷酸盐沉积型;⑥表生淋积型。
   
3.21.3所示表明:内陆湖泊化学沉积型锶矿在我国占主要地位,但沉积-热卤水叠加型,沉积-构造动力改造型和火山热液充填型锶矿同具宽广的找矿前景,是我国重要的锶矿床类型的组成部分。

 

3.21.3各类型矿床产地数及储量

 t3-21-3.jpg

 

 

 

三、典型矿(床)区

 
   
1. 四川合川干沟锶矿

 
   
矿区地处华蓥山帚状褶皱束西北分支,沥鼻峡背斜北东段的西北翼。出露地层有下三叠统嘉陵江组,中三叠统雷口坡组,上三叠统须家河组。地层走向北东50°~55°,倾向北西,倾角60°~85°。矿区断裂发育,主要有三组:一组为层间滑动断裂带,二组为纵向陡倾角断裂(成矿后断裂),三组为斜向(北东东)断裂。区内无岩浆岩出露。
   
锶矿体产出受层位严格控制,主要赋存于嘉陵江组第四段第二亚段(T1j4-2)微晶白云岩、白云质灰岩和膏盐溶蚀角砾岩内。含矿带长约650m,水平厚度5~25m,共圈定主矿体5个、次要矿体10个、溶蚀残留矿体9个。主矿体一般呈似层状、透镜状,长50~275m,延深20~130m,厚度变化较大,变化系数0.49~0.90。
   
矿石矿物成分以天青石为主,少量钡天青石和菱锶矿;脉石矿物以白云石、方解石、石英为主,少量(硬)石膏、菱镁矿、水云母、萤石、黄铁矿等。矿石平均含SrSo46.22%,划分为4个自然类型:①条纹条带状天青石矿石,含SrSo73.93%,最高达82.83%;②块状天青石矿石,一般含SrSo79.12%,最高达95.9%;③网脉状天青石矿石,一般含SrSo10%~35%;④角砾状天青石矿石,SrSo含量与网脉状矿石相当。各类矿石化学组分大体一致,详见表3.21.4。

 

3.21.4合川干沟锶矿石多项分析结果表

 t3-21-4.jpg

 

 
   
为大型矿床,探明储量(SrSo)38.23万t。矿床成因属沉积?热卤水叠加型(层控型)。

 
   
2.四川铜梁玉峡锶矿

 
   
矿区地处华蓥山锶矿带的南段,矿体受西山背斜轴部鞍状虚脱构造所控制。出露地层主要有下三叠统嘉陵江组、中三叠统雷口坡组和上三叠统须家河组地层。地层走向北东50°~55°,分别倾向北西和南东,地层倾角分别为65°~85°和35°~45°。矿区断裂主要为二种类型,一为控矿层间滑动断裂破碎带,另一为矿石纵向陡倾角压扭性断裂。
   
锶矿体主要赋存于嘉陵江组第二段一区段地层中。华蓥山锶矿带南段铜梁—大足一带,高盐度的萨布哈环境和沉积相特征,决定了赋矿层位的高含矿性,矿体严格沿层规律产出。自下而上可分三个含矿层,其即:
   
(1)一含矿层  下部为褐灰色中厚层状微晶白云岩,富含有机质。上部为条纹条带状天青石及白云质天青石矿层。天青石矿层原岩为沉积-成岩期形成的天青石石膏质藻层纹白云岩,厚1~5m。
   
(2)二含矿层  下部为灰绿色、灰色水云母粘土岩与薄层微晶泥质白云岩互层,为潮上湖沉积,上部为条纹条带状天青石矿层,厚1~5m,原岩为沉积-成岩期天青石膏质藻层纹白云岩。
   
(3)三含矿层  下部为亮晶球粒白云岩,藻层纹白云岩,上部为条纹条带状及块状天青石,厚1~5m,原岩为沉积-成岩期的天青石膏质藻层纹白云岩。
   
矿石矿物成分以天青石、碳酸锶矿为主,钡天青石次之。脉石矿物以白云石、方解石为主,水云母、重晶石、石膏、自然硫、胶磷矿、有机质等次之,矿石平均含SrSo(SrCo3)59.35%。矿石以条纹条带状矿石为主(含SrSo和SrCo360%~80%),团块状矿石次之(含SrSo和SrCo375%~85%),脉状、细网脉状更次之(含SrSo和SrCo310%~40%)。
   
属大型矿床,探明储量(SrSo) 212.88万t,矿床成因属沉积-构造动力改造型锶矿床。

 
   
3.江苏溧水爱景山锶矿

 
   
矿区位于下扬子沿江凹陷带南侧的中生代溧水陆相火山岩断陷盆地东北侧。出露地层为上侏罗统西横山组、龙王山组、东芦山组及下白垩统葛村组等陆相沉积碎屑岩和火山碎屑岩建造。侵入岩主要为闪长岩、安山玢岩、花岗斑岩。区内褶皱少见,断裂发育。断裂构造具有X型特点,由北西向、近东西向、北东向三组共轭断裂组成。
   
锶矿体赋存于龙王山组晶屑凝灰岩中,北北西向的爱景山-癞痢山半环状断裂及其构造破碎带是主要的容矿构造。7个矿体均呈脉状产出,主要矿体为SrI和SrII。矿体走向331°~334°,倾向61°~64°,倾角55°~70°。矿体长30~400余m,延深13.5~250m,厚1.5~8.95m(图3.21.3)。

 

3.21.3江苏溧水爱景山锶矿床地质略图①

1.人工堆积;2.下白垩统葛村组砾岩;3.上侏罗统东芦山组熔结凝灰岩;4.上侏罗统龙王山组第四段沉凝灰岩;5.龙王山组第三段高岭土化晶屑凝灰岩(含矿层);6.龙王山组第二段高岭土化岩屑凝灰岩;7.龙王山组第一段含角砾晶屑凝灰岩;8.上侏罗统西横山组石英砂岩;9.花岗斑岩;10.安山玢岩;11.锶矿体及编号;12.露天采场范围;13.地层产状;14.断层及编号;15.勘探线及编号;16.钻孔;①据江苏化工地质队资料整理1989

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矿石矿物为天青石,脉石矿物有高岭石、绢云母、黄铁矿、褐铁矿、石英、玉髓和少量方解石、绿泥石、重晶石等。矿石按矿物成分可分为高岭石-天青石、黄铁矿-天青石、褐铁矿-天青石、方解石-天青石等四个类型,每一类型又可根据矿石结构、构造分为块状(主要的)、浸染状、粒状和网脉状天青石矿石。矿石主要化学组分及含量(%)为:SrSo 17.06~61.33、平均(表内矿)52.92,BaO 0.89~1.87,Al2O 5.31~7.18,Sio 25.72~40.66,Na2O 0.03~0.04,Co 0.15~0.19,So 16.30~24.80,Cao 0.29~0.33,Fe2O 0.59~9.88,Tio 0.42~0.69。
   
为大型矿床,探明储量B+C+D级120.70万t。矿床成因属火山热液充填型。

 
   
4.青海花土沟大风山锶矿

 
   
矿区地处柴达木断陷盆地西部的大风山复式短轴背斜两翼,出露地层为第三系上新统狮子沟组,属区域含矿地层。本区有两个主要含矿层,由大小近百个锶矿体组成4个矿区(图3.21.4)。矿体倾角10°~15°,埋深0~30m。矿床勘查工作尚在进行,仅第Ⅳ矿区进行详勘,其余三个矿区尚未完全查明。

 

3.21.4青海花土沟大风山锶矿床矿区分布略图①

1.上新统狮子沟组下岩段锶矿层;2.上新统狮子沟组上岩段锶矿层;3.锶矿区及编号;4.勘探矿区范围;①据青海第五地质队资料编制

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大风山Ⅳ矿区,锶矿体赋存于狮子沟组下岩段上部浅色泥晶灰岩中,圈定矿体18个,其中主要矿体2个(Ⅳ、Ⅳ3号矿体)。矿体呈透镜状、似层状产出,大部分出露地表(图3.21.5)。Ⅳ号矿体长598m,平均厚5.56m;Ⅳ3号矿体长495m,平均厚5.29m。该两矿体均产于复背斜的次级小向斜部位,北翼南倾、倾角20°~30°,南翼北倾、倾角小于10°。
   
矿石矿物以天青石为主,少量钡锶矿。矿石类型以块状天青石为主,次为角砾状、糖粒状、土块状天青石。全区矿石平均含SrSo 34.51%。Ⅳ1号矿体平均含SrSo33.55%,最高84.42%;Ⅳ号矿体平均含SrSo36.17%,最高95.48%。矿石化学组分见表3.21.5。

 

3.21.5花土沟大风山锶矿石多项分析结果表

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3.21.5青海花土沟大风山锶矿床Ⅳ矿区地质略图①

1. 泥晶灰岩质石膏岩; 2. 泥晶灰岩夹薄层灰岩; 3. 锶矿体(层); 4. 泥晶灰岩夹薄层灰岩; 5. 含碳泥晶灰岩; 6. 平行不整合界线; 7. 地层产状; 8. 实测及推测北斜曲线; 9. 实测向斜轴线; 10. 钻孔; 11. 勘探线位置及编号; ①据青海第五地质队资料编制

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1996年探明储量1403.01万t,属特大型矿床。其中Ⅳ矿区探明储量为15.29万t。矿床成因属内陆湖泊化学沉积型。

 
   
5.四川绵竹王家坪磷矿伴生锶矿

 
   
王家坪磷矿是四川什邡磷矿床的主要矿区之一,地处彭灌隆断带东北部的大水闸背斜东翼,磷矿层由磷块岩矿体和硫磷铝锶矿体构成,硫磷铝锶矿集中富集于本区马家坪、燕子岩矿段,锶为硫磷铝锶矿中伴生有用组分。硫磷铝锶矿体覆于内碎屑磷块岩矿体之上,两者迅速过渡、异体共生、厚度呈反消长关系,同受古喀斯特起伏面控制。在同一洼地内互为补偿(图3.21.6)。

 

3.21.6四川什邡磷矿王家坪矿区含磷锶层纵剖面图①

1.上泥盆统沙窝子组白云岩段;2.上泥盆统沙窝子组磷矿段;3.上震旦统灯影组藻白云岩段;4.砂状白云岩;5.含磷粘土岩;6.硫磷铝锶矿;7.内碎屑磷块岩;8.藻白云岩;①据川西北地质大队资料整理

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硫磷铝锶矿体呈层状、似层状及大小不等的透镜状,矿体长250~3100m,延深480~1000m,厚0~14.87m(平均厚6.20m)。矿石矿物为硫磷铝锶矿,单矿物呈隐晶至显微晶质的豆状、类球粒状、鲕状集合体,含Sro14.99%~16.81%。矿石化学组分平均含量(%)为:碱溶P2O 17.07,碱溶Al2O 25.88,Sro 5.79,S 7.96,Fe2O 8.40,Sio 5.66,Cao7.01,Sc0.005~0.007(光谱),Mgo0.53,Co 0.81,F 0.27,TR2O 0.215,I 5×10-6,V0.006。有用组分是P2O、Al2O、SrO、S及TR2O,SrO含量均匀,变化较小,一般含量在4%~7%,变化系数0.17。矿石工业利用尚未最终决定,目前暂列表外矿石。
   
为大型伴生锶矿。矿床成因属海相磷酸盐沉积型。

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