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董琳慧,Aug. 24, 2022
炎炎夏日，热浪翻涌，阻挡不了地质人野外考察的脚步。7月26日-8月9日，中国科学技术大学金属稳定同位素实验室博士研究生董琳慧跟随中国地质大学（北京）地球科学与资源学院徐林刚副教授团队，对贵州、陕西多个地区的重晶石矿、锰矿和金矿进行了野外/井下考察和采样，两周的行程紧凑充实，令人受益匪浅。
一、重晶石矿
华南地区下寒武统黑色岩系富集了各种金属元素，形成了稳定的大型的沉积矿床，包括多金属镍钼矿、钒矿和重晶石矿等各类矿床（图1），我们这次主要去看了贵州省和陕西省的重晶石矿。具体的观察和采样地点为黔东南天柱县的大河边和云洞重晶石矿和陕西安康洛河镇清水河和紫阳县瓦庙镇瓦房村黄柏树湾重晶石毒重石矿。
图1 早寒武世扬子地台边缘矿床分布和古地理图（Lehmann et al. 2016）
黔东南天柱县的大河边和云洞重晶石矿为钻孔岩心样品（图2），其中重晶石层段密度较大，用手掂量可以明显感觉到比围岩样品重。重晶石矿石可分为纹层状和花斑状，前者品味更高。围岩为炭质页岩，其中含有黄铁矿。通过观察和分析上百米厚的岩心柱样品可以判断出重晶石矿层的上下层位岩性变化（图3）。留茶坡组硅质岩和重晶石矿的底部和顶部分别为陡山沱组白云岩和九门冲组炭质页岩。
图2 重晶石钻孔岩心
图3 钻孔岩心岩性变化图
我们在陕西安康洛河镇清水河（野外照片和地质记录如图4和图5）和紫阳县瓦庙镇瓦房村黄柏树湾采集的重晶石毒重石矿石样品可以用于对比陕西和贵州同时期矿床的特征。
图4 陕西安康洛河镇清水河重晶石毒重石矿野外照片
图5 陕西安康洛河镇清水河重晶石毒重石矿地质记录
对于早寒武世重晶石矿的成因，一般认为由热液提供金属元素，富H2S水体中，溶解的Ba2+能够在不含硫酸盐的水体中积累，随着海洋氧化还原环境的变化，溶解Ba2+遇到富SO42- 的水体后沉淀为重晶石并形成重晶石矿。
二、锰矿
中国的大塘坡式锰矿形成在Sturtian冰期（在野外露头可观察到冰碛岩、含砾砂岩和锰矿，如图6）之后的温室环境，大塘坡锰矿的主要矿物为菱锰矿（即锰的碳酸盐矿物）。在贵州铜仁松桃县的锰矿矿场中可以观察到三种不同类型的矿石：块状，气泡状，纹层状（图7）。块状锰矿品味最高；出现的气泡中，白圈是石英，中间为黄铁矿沥青等；纹层状锰矿中有灰白色粉砂质杂质，品味最低。
图6 野外露头中观察到的岩石
图7 三种不同类型的锰矿石
地质历史时期深层海水缺氧沉积盆地是广泛存在的，其表层如果存在氧化的海水，则会形成氧化还原界面，大量溶解在海水中的Mn2+在该界面附近被氧化成溶解度相对较低的氧化锰并在与海底交汇地带发生沉淀。在后期成岩作用过程中，环境中的有机质作为还原剂与水体自生沉积的氧化锰发生反应并最终形成菱锰矿。
三、金矿
陕西商洛的山阳县夏家店金矿主要产出于晚古生代泥盆纪，金矿受岩石建造及构造破碎蚀变带控制，属热水沉积-构造热液再造层控矿床，所以金矿层均沿断裂带/破碎带分布。我们的采样都是在矿井下进行（图8）。
图8 矿井下采样
为期两周的野外工作，让我们不再囿于书本，有机会将课本和文献中的知识与实践相结合，帮助我们更好地理解地质现象，接下来我们需要阅读更多文献增强对地质问题的理解，尝试用这些亲自采的珍贵样品解决有意义的科学问题。
博士研究生董琳慧