河南省淅川縣田川釩礦床地質(zhì)特征及成因研究

劉亞南，李建全，李中鋒，歐陽兆灼，梁凌霄

1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)勘查院，河南鄭州450001；

2.中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心（沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所），遼寧沈陽110034

河南省淅川縣田川釩礦床地質(zhì)特征及成因研究

劉亞南1，李建全1，李中鋒1，歐陽兆灼2，梁凌霄1

1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)勘查院，河南鄭州450001；

2.中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心（沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所），遼寧沈陽110034

東秦嶺造山帶南支下寒武統(tǒng)水溝口組底部的一套黑色巖系組成本區(qū)釩礦帶，釩礦床嚴(yán)格受控于地層，淅川縣田川釩礦床位于荊紫關(guān)-師崗復(fù)向斜南翼，礦石類型為硅質(zhì)巖型、泥巖型及硅質(zhì)巖夾薄層泥巖混合型，礦床成因是深海至淺海相沉積碳酸鹽相層狀沉積與海底熱液的耦合作用所致.

地質(zhì)特征；礦床成因；沉積層控；釩礦床；河南省

1 區(qū)域地質(zhì)背景

淅川縣田川釩礦床位于河南省淅川縣南部約20 km，大地構(gòu)造位于東秦嶺造山帶東段南支，緊鄰揚(yáng)子地塊北緣，荊紫關(guān)-師崗復(fù)向斜的南翼［1-2］（圖1）.

以北西西向淅川斷裂帶為界，位于斷裂帶南部的蓋層出露地層有震旦系陡山沱組（Z2d）、燈影組（Z2dn）和寒武—石炭系等.陡山沱組為一套淺海斜坡相沉積建造.燈影組具有海侵到海退的沉積旋回特征.寒武—石炭系為—套淺海相沉積地層，巖性為碳酸鹽巖類夾細(xì)碎屑巖及火山碎屑巖等.區(qū)域上釩礦賦存于下寒武統(tǒng)水溝口組底部硅質(zhì)巖和泥巖組成的黑色巖系中［3］.

荊紫關(guān)-師崗復(fù)向斜組成本區(qū)主控構(gòu)造格架；主體褶皺由荊紫關(guān)-師崗復(fù)向斜及兩翼的一系列次級小褶皺組成，褶皺總體走向北西西，為一向西低角度翹起的開闊近直立復(fù)式向斜構(gòu)造.

侵入巖主要分布在淅川斷裂帶以北地區(qū),主要有元古宙二長花崗巖和石英閃長巖類，以及燕山晚期斑巖、爆破角礫巖小巖體等.

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

礦區(qū)地層主要出露有：震旦系上統(tǒng)燈影組（Z2dn），寒武系水溝口組（）、岳家坪組（），牛尾巴山組（O1n）及白堊系高溝組（K2g）（圖2）.其中水溝口組為賦礦層位.

圖1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造略圖Fig.1 Regional geological and structural sketch map

燈影組：主要為灰白色厚層狀微晶白云巖，柿殼狀白云巖及溶蝕白云巖，上部與水溝口組平行不整合接觸.

水溝口組：下部為黑色硅質(zhì)巖、紫紅色頁巖夾硅質(zhì)白云巖；中部為灰、灰紫色薄層泥晶灰?guī)r，夾少量頁巖；上部為灰及灰紫色泥質(zhì)條帶白云質(zhì)泥晶泥巖，夾少量頁巖、泥晶灰?guī)r，其上與岳家坪組整合接觸.

岳家坪組：主要為深灰色白云質(zhì)灰?guī)r、淺灰色泥質(zhì)灰?guī)r，夾少許鈣質(zhì)泥巖.

牛尾巴山組：主要為厚層狀顆粒灰?guī)r夾厚層狀細(xì)晶白云巖.

高溝組：主要為洪積礫巖、薄層狀石英砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥巖.

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于荊紫關(guān)-師崗復(fù)向斜南翼褶皺帶與開闊褶皺帶間的中部擠壓帶??楊振軍，等.1∶5萬盛灣幅、1∶5萬瓦亭幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.2002.，礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造較復(fù)雜，主要有張溝向斜、趙家?guī)X背斜，及北西西、北東向斷裂.

張溝向斜：位于張溝村附近，呈南東-北西向延伸，寬約680 m，長約2100 m，地層在東部呈圓弧形閉合，樞紐向南東向翹起，北西向傾伏.核部為寒武系岳家坪組，兩翼由內(nèi)向外依次為寒武系水溝口組、震旦系燈影組.南西翼地層傾角41～60°，北東翼傾角57～84°，軸面近直立，傾向北東.張溝向斜主要控制了區(qū)內(nèi)K1釩礦體的分布與形態(tài)（圖3）.

圖2 田川釩礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.2 Geologic map of Tianchuan vanadium orefield

趙家?guī)X背斜：與張溝向斜組成連續(xù)褶皺，核部為震旦系燈影組，兩翼為寒武系水溝口組和岳家坪組，兩翼傾角基本一致，傾角約75°，地層在西部呈尖棱狀閉合.趙家?guī)X背斜控制K2釩礦體的分布與形態(tài).

北西西向斷裂（F1、F5）：F1為震旦系燈影組與下寒武統(tǒng)水溝口組構(gòu)造邊界，與趙家?guī)X背斜有同成因關(guān)系，長度約1 400 m，走向300°，傾向20～35°，傾角55～75°.受其影響，硅質(zhì)巖夾薄層泥巖在局部變薄直至缺失，致使泥巖直接與碎裂白云巖接觸.F1斷層對K2礦體起著破壞作用.

北東向斷裂（F3）：區(qū)內(nèi)發(fā)育該類斷層規(guī)模小，對礦體的連續(xù)性和礦石質(zhì)量的影響較小.

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，僅在礦區(qū)中部見到一條煌斑巖脈，呈薄脈狀侵入燈影組地層中.

3 礦體（層）特征

釩礦層賦存于寒武系下統(tǒng)水溝口組下段的硅質(zhì)巖和黏土巖層中.水溝口組在礦區(qū)斷續(xù)出露長度約3500 m，寬度15～40 m，釩礦層的空間形態(tài)嚴(yán)格受張溝向斜和趙家?guī)X背斜控制，含礦層頂板為灰黑色結(jié)晶灰?guī)r或紫紅色泥質(zhì)條帶灰?guī)r,含礦層底板為震旦系頂部白云巖.向礦區(qū)東西兩側(cè)沿走向仍有延伸，但受張灣-柳林溝斷裂的次級斷裂（魚關(guān)斷裂）影響，礦區(qū)外東側(cè)局部水溝口組缺失.根據(jù)工程控制，在本區(qū)圈出K1、K2兩個礦體，K1礦體形態(tài)受張溝向斜控制，K2礦體形態(tài)受趙家?guī)X背斜控制.

K1礦體呈層狀“U”型產(chǎn)出，長度2 100 m，厚度1.88～13.98 m，平均厚度7.09 m，厚度變化系數(shù)為41%，品位0.68%～1.43%，平均品位0.844%，品位變化系數(shù)44%.K1礦體產(chǎn)狀同地層產(chǎn)狀受向斜控制，且沿走向東部呈弧狀閉合.

K2礦體呈層狀單斜產(chǎn)出，傾向10～55°，傾角30～62°.礦體長度1 200 m，厚度5.6～7.72 m，平均厚度6.66 m，厚度變化系數(shù)33%，品位0.813%～0.916%，平均品位0.856%，品位變化系數(shù)28%.

4 礦石特征

4.1 礦石質(zhì)量

根據(jù)礦石的礦物成分、V2O5的含量、礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和氯化程度等因素的不同，將區(qū)內(nèi)的礦石劃分3種類型.

（1）硅質(zhì)巖型：顏色一般呈灰黑色，深灰色，礦物成分主要為石英、蛋白質(zhì)、玉髓，含量一般在55%～73%，次為炭質(zhì)、重晶石、絹云母、磷灰石、磁鐵礦等，礦石結(jié)構(gòu)主要為隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，細(xì)紋層狀、塊狀、板狀構(gòu)造，巖石硬而脆，節(jié)理發(fā)育，風(fēng)化后呈碎塊狀.該類型V2O5含量一般相對較高，在0.74%～1.82%.

（2）泥（頁）巖型：顏色在近地表呈黃褐色，灰白色，淺紫色，深部呈灰黑色，黑色，礦物成分主要為高嶺土、云母，次為炭質(zhì)、黃鐵礦、玉髓等，微量礦物有長石、重晶石、釩云母等.一般為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造、微層理構(gòu)造、薄層狀構(gòu)造.V2O5含量一般在0.61%～1.23%.

（3）硅質(zhì)巖夾薄層泥巖混合型：為上述兩種類型的混合，具共有的特點，V2O5含量也介于兩者之間.

4.2 礦石類型

根據(jù)礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，將礦石劃分為3種自然類型：硅質(zhì)巖型釩礦、泥巖型釩礦、泥-硅質(zhì)混合巖型釩礦.根據(jù)礦石的氧化程度，釩礦石可分為氧化礦、混合礦、原生礦石.

4.3 礦體圍巖和夾石

根據(jù)目前施工工程，結(jié)合釩在硅質(zhì)巖、泥巖中含量分布不均勻，礦體直接頂板有炭質(zhì)板巖（泥巖）和硅質(zhì)巖，間接頂板為泥質(zhì)灰?guī)r.直接底板亦是炭質(zhì)板巖和硅質(zhì)巖，間接底板為白云巖.K1礦體走向上連續(xù)性較好，垂向上有夾層，夾層是由含釩礦的硅質(zhì)巖或泥巖組成，成分與礦石一樣，釩礦含量未達(dá)到工業(yè)指標(biāo)；K2礦體走向上連續(xù)性差，中間由于斷層影響而缺失，垂向上夾層特征同K1礦體.

5 礦床成因探討

本區(qū)主要有兩大成礦系列：沉積成礦系列（以古生代沉積建造為主）和巖漿成礦系列（以燕山期為主）［4］.沉積成礦系列有釩礦、磷礦及非金屬礦等.對下寒武統(tǒng)水溝口組黑色巖系進(jìn)行主量元素比值分析表明［5］：本區(qū)物質(zhì)來源于陸緣剝蝕區(qū)，反映大陸邊緣沉積環(huán)境向遠(yuǎn)洋深海過渡的大地構(gòu)造環(huán)境，水體較深，水動力不足的環(huán)境特點.對微量元素地球化學(xué)分析表明：V、Cu、Zn、Sr、Ag、Ba等微量元素表現(xiàn)出高度富集的特征，稀土元素經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化后，表現(xiàn)出較為明顯的Ce和Eu正異常.相應(yīng)的稀土、微量元素比值如Ce/La、V/（V+Ni）、U/Th等指示該區(qū)成礦期時為缺氧還原環(huán)境，有一定的地內(nèi)熱鹵水沉積物混入.缺氧還原環(huán)境致使V的富集和Ce呈弱到中等負(fù)異常，熱鹵水導(dǎo)致Eu表現(xiàn)為正異常.水溝口組黑色巖系巖石樣品La/Yb-Ce/La圖解和La/Yb-REE圖解中多數(shù)點落于沉積巖和玄武巖區(qū)［6］.巖石產(chǎn)于斷陷盆地發(fā)育的揚(yáng)子被動大陸邊緣環(huán)境，同生斷裂發(fā)育，導(dǎo)致熱鹵水活動，La/Yb-REE圖解表明熱水與基性巖成因關(guān)系密切.因此成礦初始環(huán)境為受斷裂影響的原始深水還原環(huán)境逐漸過渡為正常沉積環(huán)境.

楊宗讓［7］對秦嶺造山帶中新元古代和顯生宙板塊構(gòu)造格局和演化歷史研究指出：顯生宙在留壩-山陽主縫合帶位置上發(fā)育一寬闊的秦嶺古洋盆，洋盆的東側(cè)為揚(yáng)子古陸北緣，發(fā)育有一“三叉”裂谷系，淅川地區(qū)處于“三叉”裂谷系的裂谷帶上.

綜上所述：新元古代時，本區(qū)域為“三叉”裂谷系，在早古生代，揚(yáng)子板塊向北俯沖［8］，俯沖作用導(dǎo)致地球動力學(xué)不均一而拉張，形成了深水-半深水滯留斷陷海盆，由此沉積一套深海至淺海相沉積碳酸鹽-少量碎屑巖和海相火山巖建造，同時與海盆形成的同生斷裂活動，為熱液提供運(yùn)移通道，以及低等浮游生物活動，這些條件的耦合作用形成了本地區(qū)豐富的釩礦.

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［1］河南省地礦局.河南省區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京：地質(zhì)出版社,1989: 644—656.

［2］河南省地礦廳.河南省偃師地層［M］.武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社, 1997:200—240.

［3］胡呈祥，馬占友，李銘，等.河南省淅川地區(qū)地球化學(xué)特征及寒武系底部含礦性［J］.地質(zhì)調(diào)查與研究,2005,28（2）:106—109.

［4］翟裕生，姚書振，周宗桂，等.長江中下游銅、金礦床、礦田構(gòu)造［M］.武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社,1999:20—100.

［5］張智勇.河南淅川下寒武統(tǒng)水溝口組黑色巖系沉積環(huán)境分析［D］.焦作：河南理工大學(xué),2012:35—52.

［6］王立社，張復(fù)新，侯俊富，等.秦嶺山陽水溝口組黑色巖系微量元素地球化學(xué)及其沉積成礦背景的指示意義［J］.中國地質(zhì),2012,39（2）: 311—325.

［7］楊宗讓.秦嶺造山帶大型礦集區(qū)成礦系統(tǒng)研究［D］.西安：長安大學(xué), 2012:22—36.

［8］于在平，崔海峰.造山運(yùn)動與秦嶺造山［J］.西北大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2003,33（1）:65—69.

GEOLOGY AND GENESIS OF THE TIANCHUAN VANADIUM DEPOSIT IN XICHUAN COUNTY,HENAN PROVINCE

LIU Ya-nan,LI Jian-quan,LI Zhong-feng,OUYANG Zhao-zhuo,LIANG Ling-xiao

1.No.4 Geological Exploration Institute,Henan Bureau of Geology and Mineral Exploration,Zhengzhou 450001,China; 2.Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110034,China

The Tianchuan vanadium deposit in Xichuan County of Henan Province,located in the south limb of Jingziguan-Shigang synclinorium,is strictly controlled by the black rock series at the bottom of Lower Cambrian Shuigoukou Formation in southern branch of Eastern Qinling orogenic belt.The ore types involve siliceous rock,mudstone and siliceous rock mixed with thin-layer mudstone.The deposit genesis is the coupling of deep sea-neritic facies sedimentary carbonate bedded deposition and submarine hydrothermal solution.

geological characteristic;deposit genesis;sedimentary stratabound;vanadium deposit;Henan Province

1671-1947（2015）03-0233-05

P618.61

A

2014－08－12；

2014-09-20.編輯：李蘭英．

河南省國土資源廳地質(zhì)勘查基金項目“河南省淅川縣田川礦區(qū)釩礦普查”（地勘［2013］）.

劉亞南（1972—），男，地質(zhì)礦產(chǎn)高級工程師，從事水工環(huán)、地質(zhì)勘查工作，通信地址河南省鄭州市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)科學(xué)大道81號地質(zhì)科技大廈1221室，E-mail//375159702@qq.com