江口盤坡釩礦床地質(zhì)特征及成因分析

張?zhí)?，謝興友，張伍林

(貴州省地礦局103地質(zhì)大隊(duì)，貴州　銅仁　554300)

江口盤坡釩礦床地質(zhì)特征及成因分析

張?zhí)?，謝興友，張伍林

(貴州省地礦局103地質(zhì)大隊(duì)，貴州銅仁554300)

[摘要]江口盤坡釩礦產(chǎn)于寒武系下統(tǒng)九門沖組底部，礦體呈層狀、似層狀，礦石礦物主要成分有炭質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、石英、白云母、絹云母、粘土礦物等。礦體嚴(yán)格受層位、沉積環(huán)境的控制，礦床成因?yàn)楹Ｏ嗷瘜W(xué)及生物化學(xué)沉積釩礦床[1]。

[關(guān)鍵詞]釩礦；地質(zhì)特征；礦床成因[中圖分類號]P618.61

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]1000-5943(2016)01-0044-06

1引言

江口盤坡釩礦床位于江口縣城南東平距15 km處的盤坡-麻陽灣一帶，轄屬江口縣壩盤鄉(xiāng)。地理坐標(biāo)：東經(jīng)108°53′00″～108°56′00″，北緯27°38′45″～27°40′00″，十九世紀(jì)七十年代，貴州地礦局108隊(duì)對該區(qū)錳礦開展過面上普查工作，八十年代末至九十年代初，103隊(duì)對該區(qū)開展的區(qū)域化探掃面覆蓋本區(qū)，2004—2005年，103地質(zhì)隊(duì)對江口縣壩盤鎮(zhèn)、桃映鄉(xiāng)境內(nèi)各釩礦開展商業(yè)性勘查項(xiàng)目評價(jià)時(shí)，對本釩礦作了礦點(diǎn)調(diào)查。

2區(qū)域地質(zhì)背景

區(qū)域大地構(gòu)造位置地處揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)黔北臺(tái)隆遵義斷拱貴陽復(fù)雜構(gòu)造變形區(qū)次級的桃映-壩盤背斜的南西傾伏端，區(qū)內(nèi)先后經(jīng)歷了武陵、雪峰、加里東、燕山和喜山多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。褶皺、斷裂發(fā)育，總體構(gòu)造線呈北東、北北東向，主要發(fā)育的斷層有張屯斷層、牛角山斷層(見圖1)。區(qū)域內(nèi)出露地層有薊縣系、青白口系、南華系、震旦系、寒武系、奧陶系及志留系、二疊系。

3礦床地質(zhì)特征

3.1地層

礦區(qū)出露的地層有南華系上統(tǒng)南沱組；震旦系下統(tǒng)陡山沱組、上統(tǒng)留茶坡組；寒武系下統(tǒng)九門沖組、杷榔組及清虛洞組及第四系(見圖2)。各地層單元由老至新簡述如下：

南沱組(Nh2n)：為灰、灰綠色厚層塊狀含礫(冰磧)砂巖，夾粘土巖(顯層理構(gòu)造)。礫石大小不一，成分復(fù)雜，礫石呈棱角狀、次棱角狀、渾圓狀不規(guī)則分布，粒徑1～10 cm，泥質(zhì)膠結(jié)，該區(qū)未見底。厚度大于200 m。

陡山沱組(Z1d)：下部為灰-深灰色厚層狀粉晶白云巖；中部為灰色薄層條帶狀白云巖夾灰色頁巖、粉砂質(zhì)頁巖；上部為黑色炭質(zhì)頁巖。25～50 m，向北增厚。與下伏南沱組呈平行不整合接觸。

留茶坡組(Z2l)：下部為灰黑、深灰色薄層硅質(zhì)巖、含炭質(zhì)硅質(zhì)巖；中部為灰黑色薄層硅質(zhì)巖，間夾少量炭質(zhì)頁巖；上部為灰黑色薄層夾中層狀硅質(zhì)巖，間夾極薄層炭質(zhì)頁巖，局部含少量豆夾角狀磷質(zhì)結(jié)核。頂部見0～50 cm厚的灰、灰黑色含磷硅質(zhì)巖或硅質(zhì)磷塊巖。為磷礦產(chǎn)出層位。厚度38～70 m。

圖1江口盤坡釩礦區(qū)域地質(zhì)圖

Fig.1Regional geologic map of Panpo vanadium deposit in Jiangkou

1—二疊系；2—志留系；3—奧陶系；4—寒武系；5—震旦系；6—南華系；7—板溪群；8—梵凈山群；

9—正斷層；10—逆斷層；11—含釩巖系；12—水系

圖2　江口盤坡釩礦地質(zhì)圖

第四系(Q)：為殘坡積、沖擊洪積物。主要分布于溝谷及緩坡地帶。主要為粘土、亞粘土、砂、礫、碎石等組成，結(jié)構(gòu)松散。厚度0～20 m。

3.2構(gòu)造概況

礦區(qū)由于經(jīng)歷了雪峰、燕山等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)[2]，褶皺、斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，其展布特征為：一是以北北東-南南西向的褶皺為主，二是發(fā)育有與區(qū)域構(gòu)造格架相吻合的北北東向斷層。

3.2.1褶皺

干溪坳背斜：軸向呈北北東向，其東翼沿核部向東延伸3 km內(nèi)未見斷層破壞，地層出露較連續(xù)，地層傾角變化不大，傾角5°～15°。西翼沿核部向西延伸約1 km被老圓溝(F1)斷層錯(cuò)斷，地層傾角變化較大，傾角11°～53°。

竹山向斜：軸向呈NE向，向北東延伸被竹山斷層錯(cuò)移。北西翼地層傾角變化為11°～37°。南東翼沿軸部向東約150 m被老圓溝斷層錯(cuò)斷，地層出露不完整，地層傾角變化為27°～66°，整體表現(xiàn)為北西翼緩，南東翼陡。

3.2.2斷裂

老圓溝斷層：走向呈北北東向，傾向南東，傾角65°～70°，兩翼地層為均分布為寒武系，垂直斷距大于100 m。

竹山斷層：走向呈北北東向，傾向南東，傾角70～75°，兩翼地層為均分布為寒武系，垂直斷距大于50 m。為逆斷層。

3.3含礦巖性特征

礦區(qū)寒武系呈北東-南西向分布，為一套厚度不大、巖性較為穩(wěn)定的碎屑-膠體-化學(xué)沉積巖，礦層賦存于下寒武統(tǒng)九門沖組底部，該地層由底到頂依次為：

下伏地層為留茶坡組黑色薄層硅質(zhì)巖，層間夾極薄層炭質(zhì)頁巖。頂部為黑色薄-中層硅質(zhì)磷塊巖，局部為含球狀磷質(zhì)結(jié)核，該層為本區(qū)主要磷礦層，總體呈透鏡狀變化。

(1)黑色炭質(zhì)頁巖，上部為塊狀，下部為鱗片狀構(gòu)造，為主要釩礦層位(即下層礦)，V2O5含量0.55%～0.97%，有板狀及鱗片狀兩種礦石自然類型，底部常含有數(shù)厘米之眼球狀磷質(zhì)結(jié)核層。厚度0.5～-2.5 m。

(2)灰黃、土黃色粘土巖，含炭質(zhì)頁巖、硅質(zhì)巖等碎塊角礫，局部見皮殼狀褐鐵礦。該層分布不穩(wěn)定，推測為層間斷裂破碎帶與炭質(zhì)頁巖的風(fēng)化物所形成。厚度0.5～1 m。

(3)黑色炭質(zhì)頁巖，塊狀構(gòu)造。含少量星散狀黃鐵礦，石英細(xì)脈較發(fā)育，并含有細(xì)片狀白云母。厚度0.5～2.1 m。

(4)黑色炭質(zhì)頁巖、鱗片狀結(jié)構(gòu)，節(jié)理發(fā)育，風(fēng)化后大部份為鱗片狀。V2O5含量<0.50%，為次要釩礦層位(即上層礦)分布穩(wěn)定。厚度0.7～2.0 m。

(5)黑色炭質(zhì)頁巖，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，含細(xì)粒(線狀)黃鐵礦。厚度0.5～2.5 m。

上覆地層：為紫灰-黑色含粉砂質(zhì)頁巖夾黑色炭質(zhì)頁巖。

4礦體形態(tài)及礦石結(jié)構(gòu)特征

4.1礦體形態(tài)

釩礦體產(chǎn)于留茶坡組黑色硅質(zhì)磷塊巖之上，下寒武統(tǒng)九門沖組底部5 m范圍內(nèi)黑色炭質(zhì)頁巖(含釩炭質(zhì)頁巖)之中，與地層產(chǎn)狀基本一致，其礦體的產(chǎn)出形態(tài)：為層狀、似層狀、板狀，以層狀為主(見圖3)。

4.2含礦體特征

該礦床因地形切割原因分為2個(gè)礦體，即分別分布于干溪坳背斜的東西兩翼，根據(jù)取樣分析結(jié)果，各個(gè)礦體的礦層厚度、礦石品位均能滿足工業(yè)指標(biāo)要求，具體指標(biāo)見表1、表2。

東礦段位于礦區(qū)的東部，礦體走向近南北向，傾向近正東，傾角5°～15°，礦體出露標(biāo)高325～491.28 m。礦層沿走向延伸長約2 500 m，寬在50～850 m。礦層厚度在0.72～2.48 m，平均厚1.59 m。V2O5含量在0.59%～0.88%， V2O5平均品位為0.77%。礦體呈層狀展布，產(chǎn)狀與頂?shù)装鍑鷰r一致，礦體厚度變化趨勢呈地表向深部變薄。

圖3　貴州省江口縣盤坡釩礦床6—6′勘探線剖面圖

表2　江口盤坡釩礦西礦段單工程厚度、品位統(tǒng)計(jì)表

西礦段位于礦區(qū)西部，含礦巖系出露較齊全，礦體連續(xù)性性好，礦體走向近南北向，傾向近正西，傾角12°～35°，礦體出露標(biāo)高330～474 m。礦層沿走向延伸長約2 000 m，寬在50～350 m。礦層厚度在0.72～3.30 m，平均厚1.93 m。V2O5含量在0.55%～0.97%， V2O5平均品位為0.80%。礦體呈層狀展布，產(chǎn)狀與頂?shù)装鍑鷰r一致，礦體厚度變化趨勢呈地表向深部變薄。

4.3礦石質(zhì)量

(1)礦物成分

主要礦物組合為碎屑物質(zhì)、黏土礦物、炭質(zhì)及沸石；少量礦物有鈣釩榴石、磷灰石、鋯石、電氣石、銳鈦礦等重礦物以及黃鐵礦、瀝青、銅鈾云母、沸石等[3]。

(2)礦石的化學(xué)組分

礦石的主要化學(xué)成分為 SiO2和Al2O3，有機(jī)質(zhì)總量一般為3.24%～10%，其次為TFe1.85%～3.25%，絕大部分V2O5含量均在1.2%左右。伴生元素有Mo、Ag、Cu、TiO2、P2O5、As、Ni、Co，其中Mo一般從0.005%～0.325%不等；Ag一般為5.5×10-6～18.5×10-6，平均為12.4×10-6；As一般為37.42×10-6～69.37×10-6，平均為52.93×10-6；TiO2一般為0.14%～0.38%；Cu一般為0.002%～0.03%；Ni一般為0.002%～0.012%；Co一般為0.002%～0.004%[4]。

(3)賦存狀態(tài)

經(jīng)光薄片鏡下鑒定，未見到釩的獨(dú)立礦物，經(jīng)對礦石進(jìn)行了重液離心分離、擴(kuò)散分離及浸取試驗(yàn)說明釩主要以類質(zhì)同象存于礦物中[5]。

(4)品位

礦體賦存于九門沖組下部的炭質(zhì)頁巖的底部，下伏含磷硅質(zhì)巖之上；釩礦體走向呈北東-南西向展布，總體釩礦體賦存于地表淺部的品位較深部要富。該區(qū)釩礦單件樣品V2O5品位為0.50～1.33%，均值0.78%，變化系數(shù)22.44%，屬貧釩礦石。

(5)礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)：主要礦石類型為炭質(zhì)頁巖型礦石，故礦石結(jié)構(gòu)主要為顯微鱗片變晶結(jié)構(gòu)，也見有顯微變晶結(jié)構(gòu)、殘余砂狀結(jié)構(gòu)、纖狀變晶-粒狀變晶結(jié)構(gòu)、變余泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、斑晶結(jié)構(gòu)等。

礦石構(gòu)造：最主要的構(gòu)造為層狀構(gòu)造，次有斑點(diǎn)狀構(gòu)造、瘤狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、平行構(gòu)造、繞行或稱揉皺構(gòu)造、片狀構(gòu)造等。尚有土狀構(gòu)造、多孔狀構(gòu)造、粉末狀構(gòu)造等。

4.4伴生有用有益組分

(1)從各分析結(jié)果，本區(qū)與釩礦共生的有益元素Mo含量低，所取樣品品位均低于工業(yè)要求(0.06%)[6]。

(2)伴生磷礦位于留茶坡組頂部，黑色薄層狀硅質(zhì)巖頂部，呈薄層狀、似層狀、透鏡狀，礦石類型以粘板巖型磷塊巖為主。

4.5找礦標(biāo)志

(1)層位標(biāo)志：釩礦體嚴(yán)格受地層層位控制，即必須是在下寒武統(tǒng)九門沖組底部黑層中才有釩礦的富集。

(2)巖性標(biāo)志：礦層底板為黑色硅質(zhì)磷塊巖，頂板為黑色炭質(zhì)頁巖。

(3)巖相標(biāo)志：淺海陸棚相。

5礦床成因分析

新元古代末期-早寒武紀(jì)是泛大陸的解體時(shí)期，造成揚(yáng)子海域地殼以及大陸內(nèi)部強(qiáng)烈的拉張和火山作用，構(gòu)造活動(dòng)頻發(fā)(劉光昭等，2008)，沿深大斷裂帶活動(dòng)的熱水溶液和陸源碎屑物等(梁有彬等，1995；李有禹，1997；鮑正襄等，2001；易發(fā)成等，2004)向新形成的斷陷盆地、斜坡及陸棚(李忠雄等，2004；張倫尉等，2007；馬莉燕等，2010)等地段擴(kuò)散，在缺氧的環(huán)境下，形成了不同巖性組合的黑色巖系(張仕容，1987；舒多友等，2010)，為礦床的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。特別是由陸源帶來的釩、鎳、鉬等金屬離子在海水、生物等綜合作用下(李勝榮等，1995；張應(yīng)文等，2008)發(fā)生遷移、富集，以及化學(xué)作用等，在還原環(huán)境中(肖加飛等，2006)形成了釩礦床。

含釩巖系具有明顯的水平層理、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，粉砂質(zhì)泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄層(頁理)狀構(gòu)造，與上覆地層呈整合接觸關(guān)系，未發(fā)現(xiàn)有巖漿作用的跡象和產(chǎn)物，無圍巖蝕變現(xiàn)象，均為典型的沉積成因特征。

寒武紀(jì)早期，由于研究區(qū)處于濱海相環(huán)境，以陸源為主的物源形成了富含V、Ni、Mo等元素次之的地球化學(xué)場。其中，含V載體有海水、浮游藻類、陸源泥質(zhì)等。后因大規(guī)模的海浸作用，使該區(qū)沉積相從濱海相演變成了深水陸棚相，在相對封閉缺氧、水體寧靜的還原環(huán)境下，以V為主在有用金屬元素發(fā)生化學(xué)變化：來源于陸源氧化性水體中的部分V以釩酸根離子(H2VO4-)形式吸附于Mn或Fe的氫氧化物細(xì)顆粒而沉淀，在缺氧環(huán)境下，釩酸根離子被還原成帶正電的半徑很小的氧釩(VO2-)，形成有機(jī)絡(luò)合物或水合物沉淀(Vanetal.，1985)。在深水陸棚相區(qū)，來自于海水中的釩及浮游藻類生物吸收的釩，在此陸棚地帶、還原環(huán)境下得以大量沉淀，通過成巖作用，在泥質(zhì)轉(zhuǎn)化為伊利石(即水云母)時(shí)，釩進(jìn)入伊利石晶格中置換鋁而形成類質(zhì)同象，藻類死亡演變?yōu)楹谏假|(zhì)類，形成黑色碳質(zhì)泥巖、頁巖。后期雖進(jìn)入淺水陸棚階段，也形成了含碳質(zhì)的頁巖、泥巖等組合，但有用組分相對減少，未沉淀富集達(dá)到工業(yè)指標(biāo)要求[7]。

6結(jié)語

依據(jù)對該礦床地質(zhì)特征的描述，以及對本區(qū)的工程取樣化驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行充分分析研究，同時(shí)通過對該礦床的成礦成因進(jìn)行了分析發(fā)現(xiàn)：

(1)江口盤坡釩礦床的工程取樣單件樣品V2O5含量最高為0.97%，說明該礦床為貧釩礦石類型。

(2)通過工程取樣化驗(yàn)分析表明，該釩礦床V2O5含量在空間上沒有明顯變化，但通過分析結(jié)果及工程的展布情況說明該礦床礦體的厚度存在呈向深部變薄趨勢。

(3)從沉積巖性、礦床地質(zhì)特征及礦石礦物組份及元素組合等研究表明，在該礦床相鄰地區(qū)只要下寒武統(tǒng)九門沖組底部黑色頁巖完整存在，均有可能找到新的釩礦床。

[參考文獻(xiàn)]

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[7]舒多友，侯兵德，張命橋，等.黔東北地區(qū)釩礦床地球化學(xué)特征及成因研究[J].礦床地質(zhì)，2014，33(4).

Geological Characteristics and Genesis Analyses of Panpo Vanadium Deposit in Jiangkou

ZHANG Tai-fu，XIE Xing-you，ZHANG Wu-lin

(103 Geological Party，Guizhou Bureau of Geology and Mineral Exploration & Development，Tongren554300，Guizhou，China)

[Abstract]Panpo vanadium deposit located in the low Jiumenchong formation of lower Cambrian，the orebody is stratiform or stratiform like，the minerals include carbon，organic matter，quartz，muscovite，sericite，clay mineral and so on. The orebody is controlled by position，sedimentary environment，the deposit genesis is sea facies chemical and sedimentary chemical sedimentary vanadium deposit.

[Key words]Vanadium deposit；Geologic characteristics；Deposit genesis

[收稿日期]2016-01-22

[作者簡介]張?zhí)?1970—)，男，土家族，地質(zhì)工程師，主要從事區(qū)域地質(zhì)及礦產(chǎn)勘查工作。