重晶石的特征

重晶石是一种由硫酸钡（BaSO₄).重晶石（BaSO₄）是钡元素的主要矿石，化学符号为 Ba。重金属钡呈银色，质地柔软，具有高活性，在自然界中并不以基本形态存在。钡通常存在于矿物重晶石中，与硫和氧结合在一起。重晶石呈淡黄色或无色片状晶体。石油和天然气资源的勘探和开发占国内重晶石消费量的近95 %，占全球重晶石消费量的约90 %。

矿物名称	化学式	比重	钡 %
重晶石	硫酸钡4	4 . 48克/立方厘米	58 。 84
毒重石	碳酸钡3	4 . 30克/立方厘米	69 。 591

表1 ：含钡元素的矿物

重晶石的用途

在服务于能源技术的国内冶金应用中，重晶石被认为是"关键矿物" （Fortier 等人，2018 ）。重晶石是钻井泥浆的主要成分，石油和天然气行业使用钻井泥浆来防止井喷，因为在井喷过程中，深层的高压会迫使物质通过钻井向上移动。开采出的重晶石被磨成细粉，然后与泥浆混合，制成浓稠的泥浆。然后将泥浆倒入钻孔，在钻头周围和上方形成一个堵塞物。重晶石质地柔软，不会损坏钻头，但由于比重较大，重晶石能有效抵消上升压力，封闭石油或天然气，降低井喷的可能性。

元素钡是光学玻璃、陶瓷釉料和其他产品中的添加剂。重晶石还被用作多种其他应用中的加重剂，包括纸张、刹车，甚至扑克牌。它通常用于生产油漆、橡胶，以及作为填料或提高光泽和清晰度。医疗行业使用重晶石进行辐射屏蔽，或增加射线的对比度。

 

 

 

重晶石地质

重晶石矿床可能以多种方式形成。重晶石是一种层状沉积矿床，由海洋沉积物形成，生物活动将钡结合成海底的层状沉积物。这些沉积物岩化成页岩或泥岩，其中重晶石呈结核状、玫瑰状、层状或块状。重晶石也可能出现在洞穴或脉状岩层中，形成原因是透水岩石允许高温流体流动并且相关矿物通过沉淀而生长。重晶石可以广泛地形成于断层和角砾岩带，或者可能局限于岩石内较小和不规则的空腔中。重晶石矿床可能是碳酸盐围岩中填充空腔的重晶石矿化风化的结果。当富含重晶石的岩石风化时，重晶石可以积聚成残留沉积物

矿物系统	存款类型	地质省
盆地卤水	交代和层状重晶石	山谷和山脊
盆地卤水	层控置换、脉状、角砾岩填充物	皮埃蒙特、蓝岭

表2 ：弗吉尼亚州的潜在重晶石矿物系统、矿床类型（Hofstra 和 Kreiner， 2020 ）和地质省

重晶石在工业中的应用

美国国防库存中没有重晶石供应，大约87 % 的重晶石依赖进口，从中国、印度、摩洛哥和墨西哥进口。重晶石的经济矿藏比较常见，分布在世界各地。美国国内的生产主要来自内华达州和佐治亚州。据了解，全国其他州的矿藏量也较小。

重晶石在弗吉尼亚州已开采多年，并且已在该州许多县得到发现。商业生产仅限于少数几个矿区。弗吉尼亚州最早的重晶石开采活动早在1845就在威廉王子县卡特利特镇附近进行。内战结束后，又有几座矿山开采，并能够进行商业规模的重晶石生产。山谷和山脊岩石历来是弗吉尼亚州重晶石的重要来源。

威廉王子县

重晶石最初是在弗吉尼亚州威廉王子县卡特利特镇附近开采的。此处，挖掘在1845至1903之间断断续续地进行。重晶石矿床是在石灰岩角砾岩和砂质页岩的断裂带内发现的，断裂带中充满了重晶石（Watson， 1907 ）。古老的采矿作业包括露天矿坑和三个深度达108英尺的竖井、一个磨坊和一个破碎房 (Watson, 1907 )。

坎贝尔县/皮特西尔瓦尼亚县

几座矿场散布在一条30英里长的带状区域内，穿过坎贝尔县、贝德福德县东部和皮特西尔瓦尼亚县，至少从1870年代起，这些地方就开始在残渣中开采重晶石 (Watson 1907 ; Edmundson, 1938 )。这里的重晶石与大理石有关，可以通过表面独特的红色、富含铁和锰的残留粘土来识别（Edmundson， 1938 ）。

贝德福德县

重晶石于1866在贝德福德县首次开采，但产量不大，开采可能只持续了几年 (Edmundson, 1938 )。贝德福德镇西边有两座矿山，即萨克斯顿矿和麦克米兰矿。数百英尺长、深达40英尺的浅切口和沟槽被用来勘探重晶石。还挖掘了垂直竖井。在其最初的运营过程中，提取了少量的重晶石并运往各地使用。该矿于1906短暂重新开放，当时在基岩中发现了一条30英寸宽的重晶石矿脉。

博特图尔特县

弗吉尼亚州最早的重晶石采矿作业之一发生在博特托特县。1850年，在芬卡斯尔以北的 Conococheague 石灰岩残留物中挖掘了几个勘探坑、一个露天矿场和一个竖井（后来命名为威廉姆森矿）。随后，研究人员对其他几处地点进行了勘探，并提取了少量的重晶石，直到1906采矿作业停止。1934作业再次开始，当时的勘探工作在芬卡斯尔附近发现了更多的重晶石矿床。据报道，在该地区生产的最后几年（ 1935 - 1936 ），已从四个矿床中提取出7 - 9千吨重晶石。尽管这些矿床属于商业开采，但规模相对较小，实地考察表明，大部分残留和替代重晶石已被1936开采殆尽。

拉塞尔县/塔兹韦尔县和史密斯县

弗吉尼亚州西南部的重晶石开采始于大约1875 ，到1880已成为商业来源。主要矿区有两个，一个位于拉塞尔县和塔兹韦尔县，另一个位于史密斯县（沃森， 1907 ）。在这两个地区，重晶石都与褐铁矿、方解石、菱铁矿和偶尔的萤石一起出现在奥陶纪比克曼敦组的石灰岩和白云岩中，形成层状替代物。在残留物中也可能发现松散的重晶石结核。

弗吉尼亚州重晶石的主要来源是拉塞尔县和塔兹韦尔县克林奇河沿岸的比克曼敦岩石东北走向带。这片35英里长的碳酸盐岩是许多矿场和勘探区的所在地，在1880至1908间曾出产过重晶石矿。沿着这条带建造了几座磨坊，将重晶石粉碎后运走。

伦纳德矿、哈伯德矿和康茨矿是拉塞尔县最大的重晶石产地。Leonard 矿场于1902至1905之间开采，并对 Beekmantown 白云石进行了露天开采，其中重晶石存在于断裂带的矿脉中。在 Counts 矿场一个400英尺长的切口中，还从基岩裂缝中提取出了大量重晶石。重晶石是从哈伯德矿的几条沟渠和一个竖井中的基岩中提取出来的。

在塔兹韦尔县，重晶石连同残留物一起从基岩缝中被移除。霍普金斯矿、厄尔矿和林斯塔夫矿是该县最大的矿山。在霍普金斯矿，人们在比克曼敦白云岩中修建了广泛的矿井（深度达50英尺）和连接隧道，在1904年的六个月内，这里开采出了234吨重晶石。厄尔矿场为露天矿场，长250英尺，深20英尺。Ringstaff 矿的两处采石场是该地区最大的重晶石残渣产地之一。

在史密斯县，重晶石矿床分布在马里恩镇半径3英里的范围内，可能反映了与马里恩穹顶隆起相关的断裂带的局部化 (Cooper, 1936 ; Edmundson, 1938 )。采矿于1875开始于此并持续至1906 。HP Copenhaver 矿是高品位重晶石的重要产地，其矿石是从露天开采的残渣中提取的。

尽管弗吉尼亚州历史上是重晶石的重要产地，但大多数矿山的重晶石矿藏已经枯竭。Nuelle 和 Shelton ( 1986 ) 研究了山谷和山脊中未被发现的层状重晶石矿床的可能性，报告称，在泥盆纪岩石中常见的重晶石结核，包括尼德莫尔页岩、马塞勒斯-密尔伯勒页岩层和塔利石灰岩，含有重同位素硫（富含³⁴ S），这可能表明从早期重晶石源岩中重新活化。研究人员表示，对这些泥盆纪岩石的进一步探索可能会发现在阿卡迪亚变形初期沉积在受限盆地中的具有潜在经济价值的重晶石层。