中國重晶石資源豐富,儲量和產(chǎn)量均居世界首位,也是世界上最大的重晶石出口國,在國際市場(chǎng)上占有重要的地位。探明儲量的礦區有195處,總查明資源儲量礦石3.9億t,其中以貴州省重晶石礦最多,保有儲量占全國的34%;湖南、廣西、甘肅、陜西等?。▍^)次之,以上五省儲量占全國的80%。
目前,我國主要有八大重晶石礦集區:
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黔東-湘西-桂北沉積型重晶石礦集區
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甘南-陜西南-鄂北沉積型重晶石礦集區
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鄂西南-川東南-黔中層控(內生)型重晶石礦集區
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邢臺-汲縣-運城層控(內生)型重晶石礦集區
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安丘-臨沭-含山熱液型重晶石礦集區
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閩西南沉積型重晶石礦集區
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桂粵熱液型重晶石礦集區
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錫鐵山-鏡鐵山-青銅峽火山-沉積型重晶石礦集區
一、黔東-湘西-桂北(大河邊、湘黔式)沉積型重晶石礦集區
礦集區位于揚子地臺西南緣,湘黔交界處至桂北地區,呈近南北向帶狀展布。區內主要礦床類(lèi)型為沉積型,已知礦床有貴州天柱大河邊和湖南新晃貢溪、廣西三江板必等重晶石礦床。
1、區域地質(zhì)背景
震旦紀至早寒武世早期,南方大陸板塊內發(fā)生了強烈的拉張活動(dòng),導致中元古代大陸的解體,產(chǎn)生揚子地塊和華南地塊,其間為深海相隔。由于陸內拉張裂谷作用,沿著(zhù)揚子地塊的淺海域內形成地塹式槽狀深水盆地,拉張活動(dòng)延續至晚震旦世仍有堿性火山巖噴發(fā)。
在早寒武世整個(gè)南方海平面上升,沉積了黑色頁(yè)巖,底部有含磷結核和硅質(zhì)放射蟲(chóng)等深海凝縮沉積物。根據重晶石礦的資料研究,于上述震旦系-寒武系界線(xiàn)附近的含磷結核、硅質(zhì)巖、黑色頁(yè)巖組合層內時(shí)夾有重晶石建造。
礦集區內出露地層有元古宇下江群以及震旦系、寒武系、奧陶系及志留系。寒武系出露廣泛,震旦系、奧陶系及志留系分布較為局限。寒武系是重晶石礦床的主要賦礦地層,奧陶系是重晶石礦床的次要賦礦地層。
2、礦集區成礦特征
礦集區內重晶石礦床均為海相沉積型,主要產(chǎn)出于下寒武統牛蹄塘組、清溪組及上泥盆統響水洞組、柳江組的硅質(zhì)巖系中。礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀單層或多層產(chǎn)出。區內重晶石礦床規模以大型—超大型礦床為主,中型礦床次之。
區內典型礦床有貴州鎮寧樂(lè )紀重晶石礦、貴州大河邊重晶石礦、湖南新晃貢溪重晶石礦。
3、典型礦床
貴州天柱大河邊沉積型重晶石礦床位于貴州省天柱縣,礦區長(cháng)30余km,寬約10km,為超大型沉積型重晶石礦床。
(1)區域地質(zhì)背景
礦床位于揚子準地臺上揚子臺褶帶的南緣。
(2)成礦環(huán)境
礦床賦存于下寒武統牛蹄塘組的底部,牛蹄塘組的巖性變化由下而上為硅質(zhì)巖-磷塊巖-重晶石礦層-碳質(zhì)頁(yè)巖-泥質(zhì)灰巖。
(3)礦體分布及產(chǎn)狀
重晶石主礦層出露于坪地(貢溪)向斜兩翼,規模大,形態(tài)簡(jiǎn)單,呈層狀于圍巖整合接觸,礦體產(chǎn)狀與圍巖一致,同步褶皺,總體走向北東45°;傾向在向斜西翼為南東,東翼為北西;傾角16°~84°,一般為20~40°;淺部陡,向深部則漸趨變緩。礦層厚度極穩定,主礦層厚度一般3~5m,最小0.5m,最大10.17m,全礦床平均厚度3.49m,礦層厚度逐漸增大,在傾斜方向,礦層厚度也略有增厚的趨勢。
(4)礦石類(lèi)型及礦物組合
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。重晶石礦石為淺灰—灰,伴生有白云石、方解石、碳質(zhì)、有機質(zhì)、少量自生斜長(cháng)石、粘土礦物、黃鐵礦等,其含量隨礦石類(lèi)型而異。
(5)礦石結構構造
重晶石礦石多為它形-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。礦石構造有塊狀、花斑狀、溶孔狀、條紋狀和結核狀等,多見(jiàn)塊狀、花斑狀、條紋狀三種構造。
(6)成礦的物理化學(xué)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(mV)為357,pH值為6.5,為弱酸-弱堿性過(guò)渡的氧化環(huán)境中生成。
二、甘南-陜西南-鄂北(秦巴式)沉積型重晶石礦集區
秦巴式沉積型重晶石礦大型礦集區位于揚子地臺北緣,甘、陜、川、渝、鄂交界處,呈近東西向狹長(cháng)帶狀展布。區內礦床類(lèi)型有沉積型、層控型,已知礦床有甘肅文縣東風(fēng)溝重晶石礦、湖北省隨州市柳林重晶石礦等。
1、區域地質(zhì)背景
早震旦世-早寒武世,揚子地臺北緣為陸塊邊緣裂谷帶,以裂陷盆地為主的深水還原環(huán)境沉積盆地,沉積了黑色巖系及錳礦和含釩、鉬、鈾等多金屬重晶石等礦產(chǎn)。秦巴地區下寒武統黑色巖系中廣泛發(fā)育毒重石-重晶石礦床,為我國重要的重晶石礦集區。礦集區沿大巴山斷裂北側展布,受南秦嶺大陸邊緣裂谷構造環(huán)境控制。
目前,區內已發(fā)現重晶石、毒重石+重晶石礦床(點(diǎn))達40余處。礦床呈層狀或似層狀賦存于下寒武統下部的硅質(zhì)巖中,含礦層位穩定,礦床具有同生沉積特征,礦體受巖性和巖相控制明顯。
南秦嶺地區隨震旦紀裂谷的發(fā)育進(jìn)一步擴張,至寒武-奧陶紀已發(fā)展成具有相當規模的古海槽,并在秦嶺海域內基底孤島和水下隆起的限制下,形成較典型的滯留盆地。向西與西秦嶺海水相溝通,形成海域狹窄的較深海槽。在這種構造環(huán)境背景條件下,為海相噴流-沉積毒重石-重晶石礦床的形成創(chuàng )造了條件。
2、礦集區成礦特征
礦集區西從甘肅南部文縣起,向東經(jīng)陜西南部的安康、平利、旬陽(yáng)、鎮平等縣和四川東北部的城口、萬(wàn)源等縣至湖北北部的隨縣、京山縣止。呈北西西-南東東向狹長(cháng)帶狀展布。大地構造位置位于揚子地臺北緣,重晶石礦床(包括毒重石)大都賦存于下寒武統底部,硅質(zhì)建造和碳泥質(zhì)建造之間。礦床大多為沉積成因,呈層狀、似層狀、透鏡狀。礦床以大、中型為主,底板多為黑色硅質(zhì)巖,頂板一般為黑色含碳質(zhì)頁(yè)巖。
礦集區內重晶石礦主要賦存在下寒武統魯家坪組中,含礦地層自老而新依次為:第一巖性段為一套硅質(zhì)巖,下部為厚層硅質(zhì)巖夾少量白云巖及白云質(zhì)灰巖透鏡體;中厚層及薄層狀硅質(zhì)巖,含膠磷礦結核,為毒重石及重晶石礦的含礦層位。第二巖性段為一套板巖,下部為黑色碳質(zhì)粉砂質(zhì)板巖;上部為灰色泥質(zhì)及白云質(zhì)板巖夾薄層灰巖??梢?jiàn)含鋇礦物主要賦存于碳酸鹽和硅質(zhì)巖的生物化學(xué)沉積向碎屑沉積的過(guò)渡帶,也是弱還原向強還原環(huán)境過(guò)渡交替部位。含礦建造的下伏地層為一套酸性火山巖、火山碎屑巖、凝灰巖等,為鋇的重要來(lái)源。需指出的是大巴山地區的重晶石產(chǎn)出層位,不限于下寒武統,向上一直到下志留統,均有含重晶石層位。如陜西安康、旬陽(yáng)等縣的重晶石產(chǎn)于寒武-奧陶系上段和下志留統。區內分布一系列毒重石礦床,產(chǎn)于地臺邊緣,由大巴山深大斷裂控制著(zhù),下寒武統魯家坪組為毒重石礦床的主要產(chǎn)出層位。
3、典型礦床
湖北省隨州市柳林重晶石礦,礦床位于湖北省隨州市南部,西起柳林公社王家灣,向東延伸至洛陽(yáng)店一帶。
(1)區域地質(zhì)背景
礦床位于秦嶺地槽南部邊緣。
(2)成礦環(huán)境
寒武系大堰角組為重晶石的含礦巖系。襄廣大斷裂之北側,覃家門(mén)復式向斜和棗樹(shù)埡復式向斜的北東翼。區內構造活動(dòng)強烈,以線(xiàn)型倒轉同斜褶皺及逆沖斷裂為主要特征。構造線(xiàn)的總體方向為北西—南東向。古生代及其以前的地層均經(jīng)歷了程度較低的變質(zhì)作用。區內褶皺以線(xiàn)型為主,西段六合灣一帶,褶皺軸向約為北西320°-南東130°左右,軸面傾向西南,樞紐略向北西方向傾伏。區內斷裂以北西向壓性斷裂為主,斷裂走向北西320°左右,傾向南西,傾角大,可達80°以上。
(3)礦體分布及產(chǎn)狀
重晶石礦體產(chǎn)于寒武系大堰角組下段上部。呈層狀、似層狀產(chǎn)出。底板為薄層燧石巖夾絹云石英板巖。礦層頂板為大堰角組中段的含碳薄層燧石巖夾絹云石英板巖。礦體嚴格順層產(chǎn)出,走向斷續延長(cháng)近20km。西部走向約為北西310°左右;東部走向約290°,大致向南西南西傾斜,傾角大,局部出現倒轉。
(4)礦石結構構造
礦石主要為微粒變晶結構,鱗片變晶結構。致密塊狀構造、條帶狀、板狀構造。
(5)礦石類(lèi)型及礦物組合有用組分含量
礦石自然類(lèi)型主要以致密塊狀者為主,其次為白云質(zhì)礦石,條帶狀礦石等。礦石主要礦物有重晶石,其次為石英、絹云母、碳質(zhì)等。BaSO4含量50%~98.8%。
(6)成礦物理化學(xué)條件
δ34S重晶石為+38.72×10-3,pH值為6.8,Eh值為352mV
(7)礦床成因分析
礦床位于下寒武統的底部。在湖北隨縣一帶,從元古宇—下古生界,由火山建造與沉積建造以及火山沉積建造等交替組成。在下寒武大堰角組為含磷結核硅質(zhì)板巖、重晶石礦層、含碳硅質(zhì)板巖、含碳石英絹云板巖夾灰巖透鏡體,厚132~240m,未見(jiàn)火成物質(zhì)。據李文炎研究,重晶石礦石的稀土含量以富集輕稀土元素為特點(diǎn),具銪虧損,似與殼層重熔有關(guān),說(shuō)明來(lái)自于大陸邊緣裂谷構造環(huán)境的火山源。成礦物質(zhì)由火山-氣液噴溢而來(lái)。礦床的成因類(lèi)型為沉積型。
三、鄂西南-川東南-黔中(南莊坪式)層控型重晶石礦集區
南莊坪式層控熱液重晶石礦集區位于上揚子臺褶帶,地理位置包括鄂西南、川東南、黔東北和黔中,呈近北東向帶狀展布。
1、區域地質(zhì)背景
礦集區地處揚子板塊內部二級構造單元上揚子臺褶帶(鄂黔臺褶帶),古生代至中三疊統海相蓋層發(fā)育良好。印支運動(dòng)全部上升成陸,燕山運動(dòng)全部褶皺,形成地臺蓋層褶皺帶。然而,侏羅世的褶皺是本區蓋層變形的主要形式,廣泛發(fā)育于鄂西、湘西、川東和黔東地區,由下古生界、上古生界、三疊系和侏羅系組成的褶皺,為一系列等間距的背斜和向斜,并受兩組北北東向和北東東(近東西)向的褶皺基底斷裂網(wǎng)格的控制,呈北東向平緩弧形展布或多字型排布的構造格局。在中生代(印支一燕山運動(dòng)),大概從中三疊世開(kāi)始碰撞并延續到中白堊世而形成的上述的蓋層構造褶皺帶。
區內重晶石礦床受上述蓋層構造褶斷帶的控制明顯。以川東南地區為例:該區褶皺、斷裂群沿北北東向展布,褶皺長(cháng)數十至百余公里,期間每個(gè)背斜控制著(zhù)一個(gè)亞礦帶,共六個(gè)亞礦帶,總計重晶石礦脈300余條;黔東北也有由背斜控制的螢石-重晶石礦帶、汞礦帶、鉛鋅礦化帶等。
2、成礦特征
礦集區內以層控型重晶石礦為主要類(lèi)型之一,成礦區域較大,是我國這類(lèi)礦床的重要產(chǎn)地。主要分布在鄂西、川東南、黔西地區。礦床賦礦圍巖時(shí)代為晚寒武世、早奧陶世,在黔中西部為早二疊世和早三疊世。重晶石礦床的形成時(shí)代為燕山期。主要賦存于上寒武統—下奧陶統碳酸鹽巖中,廣大區域范圍內無(wú)巖漿巖分布,表明螢石和重晶石的成礦作用與巖漿活動(dòng)無(wú)明顯聯(lián)系。區內已發(fā)現數以百計的重晶石礦床(點(diǎn)),以中小型為主。礦床或礦體的產(chǎn)出與分布嚴格受北北西向至北西向的張性、張扭性斷裂組的控制,呈陡傾斜脈狀、透鏡狀產(chǎn)出。
3、典型礦床
貴州施秉縣頂罐坡重晶石礦床,礦床位于施秉城南2km處。
(1)區域地質(zhì)背景
礦床位于揚子準地臺上揚子臺褶帶的中部,近東西向貴陽(yáng)-芷江大斷裂穿過(guò)礦區。
(2)成礦環(huán)境
重晶石礦床賦存于上寒武統—下奧陶統,在礦區外圍的黃平、凱里、麻江、貴定以及都勻等縣的上寒武統—下奧陶統,均有重晶石礦產(chǎn)出。含礦地層巖系由上到下為①下奧陶統大彎組,上部為灰綠色薄層砂質(zhì)頁(yè)巖夾灰巖,下部為灰巖、泥質(zhì)灰巖及鈣質(zhì)頁(yè)巖;②紅花園組:淺灰色中層灰巖及生物碎屑灰巖;③桐梓組:上部為細粒白云巖、灰質(zhì)白云巖,中部為泥質(zhì)灰巖與鈣質(zhì)頁(yè)巖,下部為中層灰巖及白云質(zhì)灰巖。上寒武統爐山組為淺灰—灰白色中—細粒白云巖。
(3)礦體分布及產(chǎn)狀
重晶石含礦帶長(cháng)900m,有重晶石礦脈17條,呈側列式分布,為陡傾斜礦體,沿北東—南西向張性及張扭性斷裂充填。一般傾向南東,傾角55~70°。單個(gè)礦脈長(cháng)30~80m不等,水平厚度0.2~20m,延伸可達70m。圍巖蝕變微弱,范圍小,主要有弱硅化、方解石化、白云石化等。
(4)礦石類(lèi)型及礦物組合
為單一重晶石礦床。礦石類(lèi)型有塊狀、板狀及蜂窩狀三種。
(5)礦石結構構造
柱狀結構;塊狀、板狀及蜂窩狀構造。
(6)有用組分含量
塊狀礦石含BaSO495%左右,板狀結晶礦石BaSO4含量98%,蜂窩狀礦石BaSO
4含量90%左右。含鍶0.96%~1.64%。
(7)成礦的物理化學(xué)條件
該礦床成礦溫度為130~220℃,最高達276℃,硫同位素組成δ34S值為+28.82×10-3~+16.13×10-3,屬重型硫。
4、成礦規律
震旦系-下寒武統為鋇源層,寒武系—奧陶系的蒸發(fā)巖為硫源層,總稱(chēng)礦源層。
上寒武統-下奧陶統的碳酸鹽巖層和泥質(zhì)、含泥質(zhì)巖層,分別為容礦層和遮擋層。組成一個(gè)重晶石礦床的類(lèi)似于油氣的生、儲、蓋組合系統。
成礦介質(zhì)為大氣降水溶解蒸發(fā)鹽巖形成的氯化物鹵水,由氯化物鹵水萃取a2+并搬運到淺層富有SO42-的有利環(huán)境沉淀為重晶石礦床。
武陵蓋層構造宏觀(guān)控制著(zhù)F-Ba系列的螢石-重晶石礦帶(上),和Hg-Pb-Zn-Cu-Ba-F系列的汞礦帶或鉛鋅礦帶(下)的垂向序列。
5、成礦模式
礦集區內重晶石、螢石礦帶、鉛鋅礦帶、汞礦帶有相似的物質(zhì)來(lái)源,形成在垂向上均組成一個(gè)十分清晰的還原環(huán)境與氧化環(huán)境成礦的礦帶序列。重晶石礦在區域上據典型的層控型礦床的成礦模式,現簡(jiǎn)述如下:
(1)大氣降水滲入地下,隨深度增加而被加熱,直接溶解膏鹽成為熱鹵水,或混合有深地層鹵水。
(2)鹵水受水化學(xué)垂直分帶法則的制約,SO42-型水多集中于淺層,而氯化物鹵水主要富集于底層,于是溶解膏鹽生成的鹵水中的SO42-和Cl-便分道揚鑣。SO42-向淺層運移,而含C1的鹵水便向底層集中。
(3)氯化物鹵水在底層的Ba源層浸出Ba等元素組分,形成含礦的鹵水,主要以BaCl2等形式存在于鹵水中。
(4)因地熱梯度,構造運動(dòng)等作用釋放熱量的影響,使含Ba鹵水增溫而具有驅動(dòng)能力,沿斷裂運移上升至淺層與SO42-型水相遇,促使物化條件迅速改變(溫、壓下降,Eh升高,pH降低),于是Ba2+與SO42--化合成重晶石沉淀于斷裂空間。
由于上覆泥質(zhì)類(lèi)巖層的屏蔽作用,使上述成礦過(guò)程能夠重復緩慢地進(jìn)行,直到礦床完全形成。
四、邢臺-汲縣-運城(大池山式)層控型重晶石礦集區
礦集區包括冀西、晉南、豫北三個(gè)相連接的地域。大地構造位于華北地臺山西斷隆的東部和南部。產(chǎn)出的地層及巖性多為寒武系、奧陶系的碳酸鹽巖。其次,在太古宇阜平群、古元古界中條群佘家山組大理巖、新元古界震旦系、上二疊統等地層也見(jiàn)有重晶石礦。重晶石礦床大都充填于構造裂隙之中,其礦體的產(chǎn)狀、形態(tài)、規模和分布規律,均取決于構造裂隙的產(chǎn)狀、形態(tài)和規模以及裂隙系統的排布形式。礦集區內雖然前寒武紀與燕山期侵入活動(dòng)強烈。經(jīng)查與重晶石礦體的形成無(wú)直接關(guān)系。
礦集區內重晶石礦床均為小型,地質(zhì)工作程度不高。如豫北只對汲縣大池山重晶石礦床做過(guò)普查評價(jià),如淇縣、輝縣等重晶石礦點(diǎn)均未進(jìn)行工作。又如晉南中條山一帶的翼城、浮山、夏縣、平陸等縣的重晶石礦床(點(diǎn)),也只對其中的三郎山和三峰寺等少數礦床做了詳細普查??氐V地層巖系主要為寒武—奧陶系碳酸鹽巖,由中條山沿太行山呈不規則帶狀分布。以層控為主,在河北淶源縣的奧陶系也產(chǎn)沉積型重晶石礦床。其次,太古宇分布廣,在冀西邢臺等地的太古宇中產(chǎn)小型脈狀重晶石礦床。其他地層也時(shí)有重晶石礦點(diǎn)發(fā)現。目前探明儲量?jì)H150萬(wàn)t,估計重晶石的資源總量大于500萬(wàn)t。
區內典型礦床為河南汲縣大池山重晶石礦。
礦集區包括了山東東部,江蘇北部和安徽中部的重晶石礦床,重晶石礦床的分布受郯廬裂谷帶的控制,直接產(chǎn)于裂谷內或沿裂谷旁側分布。
工業(yè)礦床多數產(chǎn)于中生代構造盆地及其邊緣地帶,礦體多產(chǎn)于侏羅系萊陽(yáng)組砂巖、白堊系青山組偏堿性的基性火山巖,王氏組砂頁(yè)巖、安山玄武巖中。礦脈產(chǎn)于受斷裂帶影響而產(chǎn)生的次級張扭性構造裂隙中。區內重晶石礦的成礦時(shí)代為中生代晚白堊世燕山晚期,成礦與白堊系嶗山期酸性侵入體有關(guān)。
區內典型礦床為山東安丘宋官疃重晶石礦。
礦集區內重晶石礦床、礦點(diǎn)較少,李坊重晶石礦床為一獨立礦床,由于規模為大型,能夠代表一類(lèi)礦床類(lèi)型,劃分為一礦集區。礦集區分布于永安和明溪交界,大地構造位置為華南褶皺系華夏褶皺帶的西南緣。寒武系下中統林田群為重晶石的含礦巖系,為一套淺海相細碎屑-化學(xué)沉積巖。
礦區構造線(xiàn)主要呈北西向,寒武—奧陶系總體為一傾向南西的單斜巖層。褶皺簡(jiǎn)單,斷裂有北西、北東和東西向三組。礦區內有燕山早期黑云母花崗巖和規模較小的輝綠巖脈、煌斑巖脈。
區內典型礦床為福建永安李坊重晶石礦床。
礦集區分布于廣西象州—武宣和永福—臨桂一帶。大地構造位置位于大瑤山隆起的西緣與南緣。礦體在泥盆系的碳酸巖地層內以張性斷裂為主的空間以充填方式賦存。礦體的產(chǎn)狀和形態(tài)與斷裂的產(chǎn)狀、形態(tài)一直,礦體多呈脈狀,成群出現。圍巖蝕變顯低溫特征,以硅化、碳酸鹽化為普遍。
礦集區內殘坡積型重晶石礦床常于原生礦相伴,多見(jiàn)于第四系。南方多數重晶石礦床均發(fā)現殘坡積的重晶石礦。
區內典型重晶石礦床為廣西象州縣潘村重晶石礦;風(fēng)化殘坡積型重晶石礦廣西象州寺村重晶石礦。
八、錫鐵山-鏡鐵山-青銅峽(鏡鐵山式)火山-沉積型重晶石礦集區
礦集區分布于甘肅省境內,大地構造位置為北祁連優(yōu)地槽。區內重晶石礦床主要為火山沉積型,次為熱液型?;鹕?沉積型產(chǎn)于優(yōu)地槽,重晶石以透鏡體、條帶、細—微粒狀三種形式賦存于菱鐵礦、鏡鐵礦層,呈厚層狀產(chǎn)出,規模巨大。熱液型重晶石礦床均為中、小型,產(chǎn)于優(yōu)地槽、冒地槽兩種構造環(huán)境。受斷裂帶控制,以充填方式形成脈狀礦體。
區內典型礦床為甘肅肅南樺樹(shù)溝(鏡鐵山)鐵-重晶石礦。