湖南永順朗溪礦區(qū)釩礦地質(zhì)特征及礦床成因探討

熊建忠+孔華

[摘要] 湘西地區(qū)釩礦主要產(chǎn)于寒武系下統(tǒng)牛碲塘組黑色巖系中，震旦系上統(tǒng)留茶坡組巖性主要為硅質(zhì)巖， V2O5含量低，一般認(rèn)為不是釩礦賦礦有利層位，但本次調(diào)查在震旦系上統(tǒng)留茶坡組發(fā)現(xiàn)了釩礦層。研究結(jié)果表明，當(dāng)薄層硅質(zhì)巖之間的富釩炭質(zhì)頁巖厚度較大，V2O5含量較高，就有可能使薄層硅質(zhì)巖夾炭質(zhì)頁巖的層位成為含礦層位，局部形成釩礦體。

[關(guān)鍵詞] 釩礦；地質(zhì)特征；震旦系；硅質(zhì)巖夾頁巖；永順縣朗溪

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地層

本區(qū)域大地構(gòu)造位置位于上揚(yáng)子地臺東南緣。區(qū)域內(nèi)主要是以濱海-淺海相碳酸鹽巖和生物碎屑巖為主的沉積巖區(qū)，出露各時代地層有青白口紀(jì)、震旦紀(jì)、寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)、白堊紀(jì)及第四紀(jì)地層，其中青白口紀(jì)、寒武紀(jì)地層分布面積最為廣泛，震旦紀(jì)地層次之，奧陶紀(jì)、

圖1 湘西北地區(qū)震旦系露頭分布及分區(qū)圖

1、露頭分布區(qū)； 2、地層分區(qū)界線； 3、北區(qū)；4、中區(qū)

白堊紀(jì)及第四紀(jì)地層僅有零星分布。

根據(jù)《湖南省區(qū)域地質(zhì)志》對湖南省震旦系的地層分區(qū)，朗溪礦

區(qū)處于湖南省震旦系地層分區(qū)中的北區(qū)向中區(qū)過渡地帶。在中區(qū)，震旦系上統(tǒng)留茶坡組下部為黑色、灰黑色厚層狀硅質(zhì)巖，上部為灰色、灰白色薄層至中層硅質(zhì)巖，具黑白相間的條帶構(gòu)造；在北區(qū)，留茶坡組上部碳酸鹽逐漸增多，從朗溪礦區(qū)北部起往西北漸變?yōu)楣栀|(zhì)巖與碳酸鹽互層，至張家界、桑植一帶基本為碳酸鹽巖，厚度也增大。朗溪釩礦區(qū)由于地處震旦系分區(qū)過渡帶，其巖性也具過渡特征，留茶坡組巖性由礦區(qū)南部薄層至中層硅質(zhì)巖夾頁巖至礦區(qū)北部變?yōu)楣栀|(zhì)巖夾頁巖與白云巖互層。

1.2 區(qū)域礦產(chǎn)特征

湘西北貴金屬鎳-鉬-釩礦成礦帶是我國華南地區(qū)沉積型鎳-鉬-釩多金屬礦床成礦條件最好，規(guī)模最大及最具找礦潛力的貴金屬鎳-鉬-釩成礦帶。該成礦帶長度達(dá)180km，寬度為40km，向東北延伸至湖北境內(nèi)，向西南進(jìn)入貴州省【1】。湘西北地區(qū)鎳、鉬、釩礦主要賦存在寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組底部，但其產(chǎn)出與下伏地層巖性密切相關(guān)，鎳、鉬礦對應(yīng)的下伏地層巖性為震旦系上統(tǒng)燈影組白云巖，釩礦對應(yīng)的下伏地層巖性為震旦系上統(tǒng)留茶坡組硅質(zhì)巖。朗溪礦區(qū)位于震旦系地層分區(qū)的中區(qū)和北區(qū)的過渡地區(qū)，不僅決定了寒武系底部主要礦化類型以釩為主逐漸向北西變化為以鎳、鉬礦為主，而且還因為礦區(qū)南部震旦系留茶坡組的巖性具有特殊性而使其成為釩礦含礦層位。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地層

礦區(qū)分布地層主要為震旦系下統(tǒng)南沱組（Z1n）、震旦系上統(tǒng)陡山沱組（Z2d）、留茶坡組（Z21），寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組（∈1n）、杷榔組（∈1p）、清虛洞組（∈1q），寒武系中統(tǒng)敖溪組（∈2a）、花橋組（∈2h）及第四系（Q）。釩礦的主要賦礦層位為寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組（∈1n）、次要賦礦層位為震旦系上統(tǒng)留茶坡組（Z21）。

寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組（∈1n）：巖性較為單一，主要為黑色炭質(zhì)頁巖，頁理較發(fā)育，局部含少量砂質(zhì)，為含砂質(zhì)炭質(zhì)頁巖。與上覆杷榔組地層主要是從顏色加以區(qū)別。其中底部5～20米左右夾薄層硅質(zhì)巖及磷結(jié)核，薄層硅質(zhì)巖越往下有增多趨勢。另在本組地層與下伏震旦系上統(tǒng)留茶坡組分界處，在部分探槽及鉆孔中常見一層白云巖，厚0.1～2.2米，一般0.40米。上述在本組底部5～15米夾薄層硅質(zhì)巖及磷結(jié)核的炭質(zhì)頁巖層位，為本礦區(qū)釩礦的主要賦礦層位，同時也是區(qū)域主要石煤層、鎳鉬礦層層位及磷礦層位之一。

震旦系上統(tǒng)留茶坡組（Z21）：巖性為黑色中～薄層致密膠狀結(jié)構(gòu)硅質(zhì)巖夾炭質(zhì)頁巖，上部硅質(zhì)巖厚度一般6～9cm，炭質(zhì)頁巖厚2～3cm，下部硅質(zhì)巖厚度一般>10cm，炭質(zhì)頁巖厚1～2cm。本組上部存在一定規(guī)模的釩礦層，下部沒有礦化顯示。礦區(qū)北部硅質(zhì)巖中夾有數(shù)層中—厚層白云巖，往南白云巖呈逐漸減少趨勢。

2.2 含釩巖系特征

2.2.1 含釩巖系總體特征

留茶坡組硅質(zhì)巖頂接線以上，即牛蹄塘組底部，為一套黑色頁巖夾薄層硅質(zhì)巖的巖性組合，厚度一般小于25m，是區(qū)內(nèi)的主要含釩層位，共發(fā)現(xiàn)3個礦體，厚度1～8m，V2O5平均品位0.883%。留茶坡組硅質(zhì)巖頂接線以下18m以內(nèi)，即留茶坡組上部，為一套薄層硅質(zhì)巖夾黑色頁巖的巖性組合，是本區(qū)的次要含釩層位，主要分布在礦區(qū)南部，共發(fā)現(xiàn)3個礦體，厚度1～3m，V2O5品位0.841%。

2.2.2 震旦系留茶坡組含釩層位特征

產(chǎn)于震旦系上統(tǒng)留茶坡組硅質(zhì)巖夾頁巖中的釩礦，硅質(zhì)巖呈球粒狀結(jié)構(gòu)，成分主要為硅質(zhì)和炭泥質(zhì)，膠結(jié)物為玉髓。硅質(zhì)巖中V2O5含量0.20%～0.40%。炭質(zhì)頁巖主要由粘土礦物組成，次為炭泥質(zhì)和膠磷礦及少量微晶石英。釩主要以V3+狀態(tài)存在于水云母中，與Al3+呈類質(zhì)同象的形式產(chǎn)出，說明釩主要依靠粘土的吸附作用沉積富集成礦的。

由于硅質(zhì)巖中釩含量低（0.20%～0.40%），會使整個硅質(zhì)巖夾頁巖層位的釩含量相對貧化，但如果薄層硅質(zhì)巖之間的頁巖夾層厚度相對較大，而且V2O5含量較高，就能使局部薄層硅質(zhì)巖夾頁巖層位成為釩礦層。根據(jù)朗溪釩礦震旦系留茶坡組上部含礦層位中硅質(zhì)巖及炭質(zhì)頁巖夾層分別取樣的分析結(jié)果（表1），炭質(zhì)頁巖夾層中V2O5平均含量為2.362%，為寒武系底部高炭質(zhì)頁巖含礦層中V2O5含量的2～3倍，為震旦系留茶坡組上部硅質(zhì)巖中V2O5含量的6～12倍，說明硅質(zhì)巖夾層中頁巖V2O5含量較高。在含礦層位中，富釩頁巖厚度占層位總厚度比例為20%～30%，較之留茶坡組下部非含礦層位的15%，富釩頁巖厚度較大。

表1 平硐（PD1）硅質(zhì)巖夾頁巖含礦層不同巖性樣品分析結(jié)果對比表

分層 樣號 巖性特征 樣厚（m） 炭質(zhì)頁巖樣厚占

分層樣厚的比例（100%） V2O5品位（%）endprint

1 PDH1-1 硅質(zhì)巖 0.074 20.87 0.261

PDH1-2 炭質(zhì)頁巖 0.019 2.047

2 PDH2-1 硅質(zhì)巖 0.081 22.12 0.39

PDH2-2 炭質(zhì)頁巖 0.023 2.414

3 PDH3-1 硅質(zhì)巖 0.078 22.77 0.411

PDH3-2 炭質(zhì)頁巖 0.023 1.552

4 PDH4-1 硅質(zhì)巖 0.084 28.21 0.327

PDH4-2 炭質(zhì)頁巖 0.033 3.717

5 PDH5-1 硅質(zhì)巖 0.081 24.30 0.219

PDH5-2 炭質(zhì)頁巖 0.026 1.698

6 PDH6-1 硅質(zhì)巖 0.067 28.72 0.338

PDH6-2 炭質(zhì)頁巖 0.027 2.874

7 PDH7-1 硅質(zhì)巖 0.085 19.05 0.289

PDH7-2 炭質(zhì)頁巖 0.02 4.155

8 PDH8-1 硅質(zhì)巖 0.086 17.31 0.403

PDH8-2 炭質(zhì)頁巖 0.018 1.92

9 PDH9-1 硅質(zhì)巖 0.079 24.04 0.345

PDH9-2 炭質(zhì)頁巖 0.025 1.263

10 PDH10-1 硅質(zhì)巖 0.076 22.45 0.34

PDH10-2 炭質(zhì)頁巖 0.022 1.981

備注：

1、樣品總厚度1.027m，其中炭質(zhì)頁巖樣總厚度0.236m，平均0.024m，硅質(zhì)巖樣總厚度0.791m，平均0.079m，炭質(zhì)頁巖樣總厚度占樣品總厚度22.98%。

2、炭質(zhì)頁巖樣品V2O5平均品位2.404%，硅質(zhì)巖樣品V2O5平均品位0.333%，全部樣品V2O5平均品位0.809%

3 震旦系硅質(zhì)巖中釩礦成因分析

湘西地區(qū)在震旦-寒武之交存在大規(guī)?；鹕交顒雍秃５讎娏髯饔?，為硅質(zhì)巖的沉積提供了熱源條件[ 2]。由于構(gòu)造和巖漿作用強(qiáng)烈，海底火山熱液噴流作用帶來的高硅質(zhì)流體經(jīng)化學(xué)沉積作用形成硅質(zhì)巖[ 3]，每一次海底火山噴流結(jié)束后有一個短暫的以粘土礦物為主的陸源碎屑沉積。由海底火山噴流作用帶來的釩等深部礦物質(zhì)在海水中濃度較高，而且海水中釩等礦物質(zhì)由后期的間歇性的海底火山噴流作用迅速得到補(bǔ)償，因此這種有陸源碎屑吸附形成的粘土型釩礦中的V2O5品位相對較高。震旦紀(jì)末期的巖漿活動和海底火山噴流作用是不均衡的，不僅在區(qū)域上的不同地區(qū)強(qiáng)弱不同，而且在同一地區(qū)也具有間歇性。朗溪礦區(qū)震旦系上統(tǒng)留茶坡組上部硅質(zhì)巖中的炭質(zhì)頁巖夾層較湘西其它地區(qū)厚，說明本區(qū)在震旦紀(jì)末期這一構(gòu)造活動、巖漿活動強(qiáng)烈時期中間存在較長的相對穩(wěn)定時期，釩在這一時期能夠被粘土礦物吸附成礦。當(dāng)富含V2O5的頁巖厚度相對較大，就能使整個薄層硅質(zhì)巖夾頁巖層位成為含釩層位。

4 找礦前景分析及區(qū)域找礦指導(dǎo)意義

朗溪礦區(qū)詳查階段施工的78個鉆孔中，震旦系上統(tǒng)留茶坡組中見礦的鉆孔65個，占全部鉆孔數(shù)量的83%，硅質(zhì)巖夾頁巖含礦層位共圈定礦體3個，經(jīng)資源儲量估算，332+333類型V2O5資源量為14.2萬噸，已達(dá)到中型釩礦的規(guī)模。朗溪礦區(qū)釩礦詳查工作區(qū)范圍僅為天門山—黃洞向斜北西翼的南部近向斜轉(zhuǎn)折部，向斜的核部及東南翼仍具有很好的成礦遠(yuǎn)景。

海底熱水沉積成礦作用發(fā)生于特定的沉積構(gòu)造環(huán)境【4】，即伸展構(gòu)造環(huán)境的裂盆——裂谷海槽，湘西地區(qū)黑色巖系中硅質(zhì)巖與炭質(zhì)頁巖互層特征及二者厚度比例關(guān)系反映了特定的構(gòu)造背景和沉積環(huán)境[5]。就湘西地區(qū)而言，震旦系上統(tǒng)留茶坡組地層巖性特征與朗溪釩礦相似的地區(qū)是肯定存在的。根據(jù)湖南省震旦系地層分布特征，與朗溪釩礦區(qū)震旦系留茶坡組地層巖性特征相似的地區(qū)主要有兩類：一是湖南省震旦系地層分區(qū)中的北區(qū)向中區(qū)的過渡地區(qū)，二是中區(qū)局部具有與朗溪釩礦相似的沉積環(huán)境和構(gòu)造環(huán)境的地區(qū)。湖南懷化-安化一帶是我國沉積成巖型鈾礦的主要產(chǎn)區(qū)，鈾礦主要賦存于硅質(zhì)巖夾頁巖的層位中【6】，與朗溪釩礦區(qū)震旦系留茶坡組釩的產(chǎn)出特征非常相似。因此，朗溪釩礦區(qū)震旦系硅質(zhì)巖夾頁巖層位中釩礦成礦模式對具有相似地質(zhì)條件的湘西其它地區(qū)的釩礦及多金屬找礦具有重要的參考價值。

參考文獻(xiàn)

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