湖南安化球甲侖釩礦床地質(zhì)特征及礦床成因探討

張進(jìn)富 鄭好

摘 要：球甲侖釩礦是在開展1：5萬(wàn)江南、洞市幅區(qū)域礦產(chǎn)調(diào)查時(shí)新發(fā)現(xiàn)的一處礦產(chǎn)地。通過(guò)估算共獲V2O5資源量（334）18.74萬(wàn)噸，達(dá)到中型以上規(guī)模，在球甲侖及周邊地區(qū)尋找釩礦潛力巨大。筆者結(jié)合野外調(diào)查，總結(jié)了球甲侖釩礦的地質(zhì)特征，并對(duì)該類型礦床的成礦物質(zhì)來(lái)源、成礦條件、成礦作用等方面進(jìn)行了分析與研究，探討了礦床成因機(jī)制，總結(jié)了成礦模式，指出了區(qū)域釩礦的找礦方向。

關(guān)鍵詞：礦床地質(zhì)特征；成礦模式；海底噴氣沉積礦床；沉積型釩礦；牛蹄塘組地層；球甲侖

湖南安化江南、洞市地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，其中釩礦分布范圍最廣，規(guī)模最大。筆者在對(duì)該區(qū)域進(jìn)行礦產(chǎn)調(diào)查過(guò)程中，新發(fā)現(xiàn)了球甲侖釩礦，并對(duì)其礦床地質(zhì)特征及礦床成因進(jìn)行了初步探討，認(rèn)為其遠(yuǎn)景資源量非常豐富。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

球甲侖釩礦床位于揚(yáng)子地體與華南地體拼貼帶北側(cè)，江南地軸之雪峰弧形構(gòu)造帶由北東向東西方向轉(zhuǎn)折部位。

區(qū)域經(jīng)歷了多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生了一系列的構(gòu)造形跡，形成了復(fù)雜的構(gòu)造格局。地殼演化和巖石圈板塊運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)顯示經(jīng)歷了武陵、雪峰、加里東、海西—印支、燕山—喜馬拉雅幾個(gè)大的發(fā)展階段。相應(yīng)造就了武陵（Jx）、雪峰（Qb）、加里東（Nh-S）、海西—印支（D）、燕山（J-K）等五個(gè)構(gòu)造層。區(qū)域構(gòu)造以北東東向及北東向斷裂、褶皺發(fā)育為特征。褶皺形態(tài)主體為開闊—中常型線狀或長(zhǎng)軸狀褶皺。與褶皺方向一致的走向逆斷裂發(fā)育，斷裂常具多期活動(dòng)特征。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)內(nèi)地層自青白口系多益塘組（Qb2 d）至奧陶系橋亭子組（O1-2q）均有出露（圖1）。總體上為一套陸源碎屑復(fù)理石夾硅質(zhì)、炭泥質(zhì)沉積，巖石均已淺變質(zhì)。

寒武系牛蹄塘組底部地層為沉積型釩礦的賦礦層位。該組下部為黑色炭質(zhì)板狀頁(yè)巖夾灰黑色薄層狀硅質(zhì)巖、硅質(zhì)頁(yè)巖；上部為黑色薄層狀炭質(zhì)板狀頁(yè)巖、粉砂質(zhì)炭質(zhì)板狀頁(yè)巖，發(fā)育有不清晰的水平微細(xì)層理。該組下部含炭質(zhì)較高的板狀頁(yè)巖可作石煤利用，且含V、Ni、Mo、Co、Cu、U及稀土等元素較豐富，其底部富含磷結(jié)核和星點(diǎn)狀、草莓狀、結(jié)核狀黃鐵礦。本組屬水流不暢、寧?kù)o，具還原環(huán)境的閉塞海盆沉積。

礦區(qū)內(nèi)經(jīng)歷了多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生了一系列的構(gòu)造形跡，形成了復(fù)雜的構(gòu)造格局?？傮w上為大樹坳—火燒洞復(fù)向斜，該向斜軸跡走向約60°，區(qū)內(nèi)次級(jí)褶皺發(fā)育。其中規(guī)模相對(duì)較大的褶皺有2個(gè)向斜和2個(gè)背斜，軸向與地層走向基本一致。礦區(qū)內(nèi)斷裂以北東向斷裂為主，構(gòu)造形跡與地層走向近一致，近于平行排列且切割不同時(shí)代地層，使其產(chǎn)生重復(fù)或缺失。

該礦床為沉積型層控礦床，礦體賦存于寒武系牛蹄塘組地層中，北東向斷裂切割了不同時(shí)代地層，錯(cuò)斷礦體，為破礦構(gòu)造（圖1）。

2.2 礦體特征

球甲侖礦區(qū)釩礦體位于大樹坳—董家園—百人坪—火燒洞一線，順寒武系牛蹄塘組（∈1n）下部地層產(chǎn)出，延伸長(zhǎng)約7.95千米，形成一巨大礦帶（圖1）。多條北東向的斷層切割礦化帶，斷層雖為破礦構(gòu)造，但只對(duì)礦體產(chǎn)生位移，對(duì)礦體影響不大。礦體厚度比較穩(wěn)定，變化不大。

礦區(qū)目前已發(fā)現(xiàn)四個(gè)礦體，其特征如下（表1）：

Ⅰ號(hào)礦體：位于大樹坳附近，為鎳鉬釩礦體。呈似層狀，總體傾向北，傾角39°～45°，已知東西長(zhǎng)2092米，礦體平均厚度9.58米，平均品位（V2O5）：0.654%。

Ⅱ號(hào)礦體：位于董家園附近，為鈾釩礦體。呈似層狀，因褶曲發(fā)育導(dǎo)致傾向變化大，呈150°～230°～350°變化，傾角呈8°～60°～43°變化，已知礦體長(zhǎng)3100米，礦體平均厚度5.92米，平均品位（V2O5）：0.871%。

Ⅲ號(hào)礦體：位于百人坪附近，為銅釩礦體。呈似層狀，總體傾向北北西，傾角27°～30°，已知礦體長(zhǎng)940米，礦體平均厚度3.68米，平均品位（V2O5）：0.754%。

Ⅳ號(hào)礦體：位于火燒洞附近，為銅釩礦體。呈似層狀，總體傾向北北西，傾角27°～30°，已知礦體長(zhǎng)1820米，礦體平均厚度3.68米，平均品位（V2O5）：0.754%。

通過(guò)對(duì)此四個(gè)塊段礦體資源量進(jìn)行估算，共獲334V2O5礦石量2507.26萬(wàn)噸，V2O5金屬量18.74萬(wàn)噸（表2），達(dá)到中型礦床規(guī)模。

綜合分析礦區(qū)地質(zhì)資料認(rèn)為，該區(qū)寒武紀(jì)地層分布廣泛，礦區(qū)內(nèi)褶皺發(fā)育，含礦層與含礦巖系經(jīng)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成褶曲的內(nèi)核，含礦層厚大的部位往往揉皺構(gòu)造特別發(fā)育，向、背斜發(fā)育地段往往也是釩礦富集部位。綜上所述，在球甲侖及其周邊地區(qū)尋找沉積型釩礦潛力巨大。

2.3 礦石特征

（1） 礦石的礦物組分

據(jù)巖礦鑒定：礦石由有機(jī)質(zhì)（炭質(zhì)）、少許粘土礦物、石英、絹云母、粉砂碎屑、微量自生石英共同組成。有機(jī)質(zhì)（炭質(zhì)）具定向分布，粘土礦物呈團(tuán)粒狀聚集，石英、絹云母分布不均勻作定向排列分布。

（2） 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造。

（3） 礦石類型

按釩礦石中伴生元素含量多少，可分為鈾釩礦、鎳鉬釩礦、銅釩礦三個(gè)類型。

4 主要有益組分和伴生組分

（1） 主要有益組分含量特征及賦存狀態(tài)

礦石中主要有益組分為V2O5，次為石煤。獨(dú)立釩礦體中V2O5品位0.70×10-2～1.40×10-2，，礦區(qū)平均品位0.747×10-2。石煤中伴生釩礦（V2O5）品位一般在0.20×10-2以上，全區(qū)平均伴生釩（V2O5）品位0.38×10-2。

根據(jù)化學(xué)分析及巖礦鑒定結(jié)果，礦石中主要有益組分V2O5，V2O5多呈分散狀態(tài)賦存于炭質(zhì)（硅質(zhì)）板狀頁(yè)巖和煤層中，因而礦化比較均勻，礦體品位變化不大。

（2）伴生組分

礦石伴生元素有18種，它們是鈦（Ti）、鎳（Ni）、鉬（Mo）、硒（Se）、鋇（Ba）、砷（As）、硼（B）、銻（Sb）、鉛（Pb）、錫（Sn）、鎵（Ga）、錳（Mn）、鈷（Co）、鈾（U）、鉻（Cr）、銅（Cu）、鋅（Zn）、銀（Ag）、鈹（Be）、硅（Si）等。超出地殼平均含量的元素有V、Ag，其中V、Ag正相關(guān)。

3 礦床成因

3.1 成礦作用

在早寒武世淺海陸棚的滯留海灣還原環(huán)境下，沉積物以炭質(zhì)頁(yè)巖為主，同生沉積了大量的硅質(zhì)、磷、釩、鉬、鎳、鈾等礦物質(zhì)夾雜其中?；鹕交顒?dòng)、陸源碎屑物提供了物質(zhì)來(lái)源。

李有禹等人從巖石學(xué)、地球化學(xué)等方面對(duì)含礦巖系、礦床的物質(zhì)來(lái)源進(jìn)行了研究。巖石化學(xué)方面，含礦巖系底部分布有典型的硅質(zhì)巖，且SiO2含量與V、Mo、Ni呈現(xiàn)相一致的演化規(guī)律， 成因上與海底噴氣作用有關(guān)； 地球化學(xué)方面，有益元素V、Mo、Ni以及P、TR、U、P t 族元素R 型聚類分析呈現(xiàn)出親硫親生物元素和以貴金屬為主的元素兩大類；礦床礦石δ34S（-13.0‰～17.9‰）與圍巖δ34S（+16.6‰～+24.9‰）截然不同，是硫源不同所致。硅巖的氧同位素值iδ18OSMOW 為18.12‰～22.5‰。礦石的REE值比圍巖高數(shù)十倍， 屬虧Ce、虧Eu、弱富LREE型。上述特征反映出有益組分如V、Mo、Ni等元素的來(lái)源和富集，是與海底噴氣作用密切相關(guān)，并非陸源搬運(yùn)沉積產(chǎn)物。在低能、缺氧還原的淺水臺(tái)地邊緣環(huán)境，生物活動(dòng)作用強(qiáng)，并對(duì)金屬物質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈吸附富集作用、絡(luò)合作用。

3.2 礦床成因機(jī)制

區(qū)域上為一滯流海盆，為陸棚相沉積的（硅）炭質(zhì)頁(yè)巖建造，含礦巖系由磷塊巖透鏡體和富含金屬層（多金屬層）的硅質(zhì)巖、硅質(zhì)頁(yè)巖、炭質(zhì)頁(yè)巖組成。

礦床形成于沉降區(qū)和相對(duì)隆起區(qū)的邊緣過(guò)渡帶，并是其中次一級(jí)較穩(wěn)定的地段，也是巖相轉(zhuǎn)化的地帶。沉積以膠體化學(xué)—化學(xué)沉積為主。大量同生沉積硫化物以及大量巖礦具有平直微細(xì)層理構(gòu)造的特點(diǎn)，說(shuō)明礦床處于淺海陸棚的滯留海灣中，釩礦層中同生竹葉狀碎屑狀構(gòu)造，說(shuō)明水動(dòng)力條件有周期性的變化。含礦巖系含有大量有機(jī)炭、海綿骨針、古孢子化石。說(shuō)明生物作用的存在，并對(duì)成礦作用有所影響。震旦紀(jì)后期，本區(qū)地殼曾一度隆起。寒武紀(jì)早期沉積基底地形的起伏、介質(zhì)、環(huán)境的更替，形成有利于成礦的條件之一。

釩礦床產(chǎn)于寒武系牛蹄塘期黑色頁(yè)巖系中，呈層狀、似層狀、透鏡狀產(chǎn)出的沉積型釩礦床。推測(cè)成礦物質(zhì)主要來(lái)源于海底火山噴發(fā)。因此，礦床成因應(yīng)為海底噴氣沉積礦床。

3.3 礦床成礦模式

根據(jù)球甲侖釩礦床特征，結(jié)合礦床成因分析，歸納總結(jié)區(qū)域成礦模式（圖2）如下：

1、作為重要礦源的含礦地質(zhì)體是早寒武世地殼拉張裂陷（裂谷）時(shí)期的沉積產(chǎn)物。

2、成礦物質(zhì)主要來(lái)源于海底火山噴發(fā)，或沿深大斷裂向上運(yùn)移。

（3） 成礦物質(zhì)在滯流海盆偏堿性還原環(huán)境下，與硫化氫反應(yīng)而沉淀聚積而成礦。

5 找礦標(biāo)志

據(jù)前述礦床特征和礦床成因及成礦模式分析，該處及周邊區(qū)域釩礦找礦標(biāo)志如下：

（1）釩礦體賦存于寒武系牛蹄塘組（∈1n）下部地層中。含礦層與含礦巖系為黑色炭質(zhì)板狀頁(yè)巖夾灰黑色薄層狀硅質(zhì)巖、硅質(zhì)頁(yè)巖。故寒武系牛蹄塘組（∈1n）下部地層是尋找該類型釩礦的最主要找礦標(biāo)志。

（2）區(qū)域牛蹄塘組發(fā)育較好，但牛蹄塘組含礦巖系沉積型釩礦富集者， 都分布在近濱——遠(yuǎn)濱相和過(guò)渡區(qū)的斜坡相區(qū)內(nèi)，巖相古地理環(huán)境對(duì)含礦巖系的分布起著控制作用。

（3）礦區(qū)內(nèi)褶皺發(fā)育，含礦層厚度的變化與原始沉積作用、構(gòu)造（特別是揉皺構(gòu)造）作用有關(guān)。含礦層厚大的部位往往揉皺構(gòu)造特別發(fā)育，次級(jí)褶皺（向、背斜）構(gòu)造發(fā)育地段往往是釩礦富集部位。

6 結(jié)論

（1）巖石學(xué)、地球化學(xué)特征表明，成礦元素Ni、Mo、V等的來(lái)源和富集，與海底噴氣作用密切相關(guān)，礦床成因?yàn)楹５讎姎獬练e礦床。

（2）沉積環(huán)境和巖相特征顯示，釩礦主要分布于廣海陸棚相區(qū)，為低能、偏堿性、缺氧還原的淺水臺(tái)地邊緣環(huán)境，生物活動(dòng)作用強(qiáng)。

（3）礦區(qū)沉積型釩礦產(chǎn)出于寒武紀(jì)牛蹄塘組底部黑色巖系中，表現(xiàn)為礦床與黑色巖系的空間相關(guān)性。

（4）釩礦呈似層狀和透鏡狀沿層產(chǎn)出，產(chǎn)狀與圍巖一致。礦體與圍巖的界線需靠化學(xué)分析來(lái)確定。

（5）區(qū)域找礦方向應(yīng)主要放在控制牛蹄塘組含礦巖系產(chǎn)出分布的褶皺構(gòu)造上，重點(diǎn)查明含礦巖系的保留分布面積、含礦巖系厚度， 巖性組合特征及其含礦性的變化規(guī)律。

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