江西上饒縣上村釩多金屬礦床地質(zhì)特征及找礦方向

周丁根，周先軍，王 平，胡 振

（江西有色地質(zhì)勘查一隊，江西·鷹潭 335003）

礦區(qū)位于上饒縣石獅鄉(xiāng)與煌固鎮(zhèn)境內(nèi)，釩多金屬礦體賦存于寒武系下統(tǒng)荷塘組地層之底部石煤層中，含礦層為一套還原環(huán)境的陸表海盆相的含釩炭硅泥巖建造。礦體受層位和沉積環(huán)境控制明顯，屬海相生物和生物地球化學(xué)作用形成的并有噴流熱水參與的同生沉積礦床。通過對礦床特征及成因的分析，總結(jié)了釩多金屬礦的找礦標志，并建立了石煤型釩礦找礦預(yù)測地質(zhì)模型。石煤型釩礦是非常典型的一類釩礦礦床類型，具有其獨特的成礦環(huán)境和礦化特征。通過對上村釩礦的歸納總結(jié)，以便在江西尋找該類礦床能有所指導(dǎo)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

上村釩礦區(qū)大地構(gòu)造位置位于萍鄉(xiāng)—廣豐深斷裂帶北側(cè)、懷玉山地體南緣，成礦區(qū)帶隸屬欽杭成礦帶[1]。

區(qū)域地層出露較齊全，自南華系至白堊系除志留系和泥盆系地層缺失外均有出露，區(qū)域地層多以北東—南西走向展布，其中與釩礦有密切成因聯(lián)系的為寒武系荷塘組地層。

區(qū)域內(nèi)總體構(gòu)造輪廓為震旦系和古生界地層構(gòu)成的一復(fù)式向斜。該復(fù)式向斜兩側(cè)發(fā)育有一系列次級褶皺，由北向南分布有暖水-銀尖關(guān)次級向斜、銀尖山次級背斜、鄭家坊次級向斜、樟石橋次級背斜。上村釩多金屬礦即位于樟石橋次級背斜南翼。區(qū)域斷裂以北東向、北北東向為主，其次是北西向。

區(qū)域巖漿活動以酸性巖漿侵入為主，時代多為燕山期。有花崗巖、花崗斑巖、石英正長巖、石英正長斑巖、花崗閃長巖、閃長玢巖等，多呈大小不一的巖體產(chǎn)出，規(guī)模較大的有懷玉山花崗巖體、靈山花崗巖體等。區(qū)域分布的銅、鉛、鋅等有色金屬礦產(chǎn)多于上述巖漿活動有成因聯(lián)系。此外，區(qū)域上也有零星的基性巖出露，多以小巖體或巖脈產(chǎn)出。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

區(qū)內(nèi)出露地層由老到新依次為：震旦系的陡山沱組（Z1d）分布在礦區(qū)的西部，燈影組（Z2d）分布在礦區(qū)的中部；寒武系的荷塘組（1h）分布在礦區(qū)的中部，楊柳崗組（2y）、華嚴寺組（3hy）、西陽山組（3x）均分布在

礦區(qū)的南西部；奧陶系印渚埠組（O1y），分布在礦區(qū)的中—東部；侏羅系水北組（J1s），分布在礦區(qū)的北西部；白堊系河口組（K2h），分布在礦區(qū)的北西部；第四系地層（Q）分布在礦區(qū)中—東部河流兩側(cè)的農(nóng)田區(qū)。出露地層特征見表1，地質(zhì)簡圖及實測地層剖面見圖1、圖2。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)整體系一單斜構(gòu)造，地層從老到新由西到東依次分布，總體走向為北東—北北東，傾向南東—南東東，傾角 24°-41°。

區(qū)內(nèi)以斷裂構(gòu)造為主，規(guī)模大小不一，多為期后斷層，切割地層和礦體。下面就區(qū)內(nèi)主要斷層（F1～F5）分述如下：

F1：分布在寒武系與奧陶系地層接觸帶上，南段北東（20°-40°）走向，北段近南北走向，傾向南東，傾角34°左右。

F2：分布在調(diào)查評價區(qū)南西段，切割震旦系和寒武系地層，同時也切割了含釩石煤層，長度大于1 000 m，北東東（80°）走向，傾向近南，傾角30°-45°。

F3：分布在調(diào)查評價區(qū)南段Ⅰ7線南東側(cè)，切割含釩石煤層。長度約300 m，走向北東（35°），傾向北西，傾角55°。上盤礦體相對下降，斷距71米。

表1 上村礦區(qū)地層特征Table 1 Stratigraphic characteristics of Shangcun mining area

圖1 上村礦區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1 Geological sketch map of Shangcun mining area

F4：分布在調(diào)查評價區(qū)南段Ⅰ1線附近，長約500 m，切割含釩石煤層，走向北西（305°），延伸進吉陽水庫。

圖2 A—A'實測地層剖面圖Fig.2 The measured stratigraphic section of A-A'

F5：分布在調(diào)查評價區(qū)北段與南段之間Ⅰ16線附近，切割震旦系—奧陶系地層，長約2 300 m，呈北西走向（297°）。北東盤相對向北西錯動，并切斷F1斷裂。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)地表沒有發(fā)現(xiàn)巖漿巖，只在ZKⅡ701孔深部發(fā)現(xiàn)輝長閃長巖體和花崗斑巖脈侵入于含釩石煤層中。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 含礦地層

含釩地層為寒武系荷塘組，自北向南分布在礦區(qū)中部，走向長10.5 km，出露寬度300-500 m；南段I13線—I16線走向北東35°左右，傾向南東，傾角24°-41°；北段Ⅱ1—Ⅱ4線走向近南北，傾向東，傾角20°-37°。為一套還原環(huán)境的陸表海盆相的含釩炭硅泥巖建造[2]。主要有黑色薄層含炭硅質(zhì)巖、炭質(zhì)板巖、含炭硅質(zhì)板巖及底部石煤層等四個巖性段，釩礦體主要分布在底部石煤層中（詳見圖3）。石煤層有機質(zhì)含量偏高，炭泥質(zhì)的強烈吸附作用，造成釩、鉬、鎢、鈾等金屬元素相對富集。

圖3 釩礦建造簡圖Fig.3 Schematic diagram of vanadium mine construction

3.2 礦體特征

礦區(qū)共圈定釩礦體6條，編號為V1-V6。分布在寒武系荷塘組（1h）底部石煤層中，受層位和沉積環(huán)境控制明顯，呈層狀、似層狀平行產(chǎn)出[3-4]。礦體產(chǎn)狀與地層基本一致，傾向南東—東，傾角13°-53°。礦體走向延長140-4100 m，傾向延深117-500 m，厚度1.01-13.50 m，V2O5平均品位0.575%-1.167%。礦體與圍巖均為荷塘組石煤、含炭硅質(zhì)巖、含炭硅質(zhì)板巖及炭質(zhì)板巖等，具碳酸鹽化、黃鐵礦化及硅化，局部可見黃銅礦、銅藍。礦體與圍巖之間無明顯劃分界限。其中V1、V2為主礦體，其余為次要礦體（詳見圖4）。主礦體特征如下：

V1礦體：分布于全區(qū)，走向上不連續(xù)分為4段，長約4 100 m，傾斜延深500 m左右。最小厚度1.01 m，最大厚度13.50 m，平均厚度4.09 m，厚度變化系數(shù)為72.36%，厚度變化屬較穩(wěn)定類型；V2O5品位最低0.706%、最高1.167%，平均品位0.811%，品位變化系數(shù)為13.80%，品位變化屬均勻類型。在剖面上V1礦體位于寒武系下統(tǒng)荷塘組下部含釩石煤層中，下伏地層為震旦系燈影組白云質(zhì)灰?guī)r，礦體呈層狀產(chǎn)出，走向北東至南北向，傾向南東至東西向，傾角 13°-53°。

V2礦體：分布于全區(qū)，走向上不連續(xù)，分為3段，總長3 600 m，傾斜延深400 m左右。最小厚度1.38 m，最大厚度9.20 m，平均厚度4.35 m，厚度變化系數(shù)55.13%，厚度變化屬較穩(wěn)定類型。V2O5品位最低0.720%、最高1.115%，平均0.793%；品位變化系數(shù)12.82%，品位變化屬均勻類型。在剖面上V2礦體在V1礦體的上部，相距5 m左右，呈層狀平行產(chǎn)出，走向北東至南北向，傾向南東至東西向，傾角 15°-53°。

圖4 I11線—I3線聯(lián)合剖面圖Fig.4 Joint sectional figure from line I11 to line I3

3.3 礦石特征

（1）礦石工業(yè)類型、礦物成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石主要分含釩石煤礦石、含釩硅質(zhì)巖礦石、含釩炭（硅）質(zhì)板巖礦石三種類型。

含釩石煤礦石：呈灰黑—黑色，顯微鱗片結(jié)構(gòu)，層理、板狀構(gòu)造。主要礦物成分為泥質(zhì)（80%-90%）。泥質(zhì)主要由水云母組成，炭質(zhì)呈微粒狀，含量6%-17%。石英粉砂呈它形粒狀，含量1%-5%，白云母碎片約1%左右。釩主要賦存云母類礦物中。

含釩硅質(zhì)巖礦石：呈灰白色，致密堅硬，隱晶—微晶結(jié)構(gòu)，碎裂構(gòu)造，層狀及石英條帶狀構(gòu)造。主要礦物成分為硅質(zhì)（石英）占90%-95%。少量的泥質(zhì)（水云母）、炭質(zhì)粉末、白云母碎片、褐鐵礦、次生方解石等，釩主要賦存于水云母中。

含釩炭（硅）質(zhì)板巖礦石：呈灰黑色，膠狀結(jié)構(gòu)、變余鱗片結(jié)構(gòu)，碎裂構(gòu)造、塊狀構(gòu)造，主要礦物為硅質(zhì)，呈膠狀、隱晶及微晶結(jié)構(gòu)，含量占70%左右，炭質(zhì)約10%，有少量泥質(zhì)，次生方解石和石英常見。釩主要賦存在云母類礦物中。

上述三種礦石中釩主要賦存在云母類礦物中，云母類礦物釩占70%-85%，其次泥質(zhì)高嶺土占5%-20%。

（2）礦石化學(xué)成分

礦石主要有用金屬元素為V2O5，主要賦存在云母類礦物中（占72%-96%），另外氧化鐵、高嶺土中占4%-21%，礦石伴生金屬元素為Mo、WO3、Zn，有害組份有S、P。根據(jù)基本分析樣結(jié)果，Mo平均品位為0.016%。根據(jù)組合樣分析結(jié)果，WO3平均品位0.066%，Zn平均品位0.15%。

據(jù)釩的物相分析顯示，釩元素主要賦存于與炭質(zhì)共生的含釩水云母、釩云母中，大多以類質(zhì)同象形式存在于釩系云母的晶格當中，少部分被黏土礦物、炭質(zhì)所吸附。其它有益組份賦存以硫化物形式，或呈吸附狀態(tài)存在于炭質(zhì)和泥質(zhì)物中。

4 礦床成因及找礦標志

4.1 礦床成因

上村釩礦的成礦主要發(fā)生在早寒武世陸棚的強還原滯流及海盆緩慢沉降環(huán)境。當時，氣候濕熱，菌、藻類及海綿生物等大量繁殖。菌、藻類及海綿生物在其生命活動過程中，不斷地從介質(zhì)中選擇性地吸收、吸附V、W、Mo、U、Au、Ag等元素，聚集于其體內(nèi)及體表[5]。在缺氧的還原條件下，成礦元素隨生物遺體沉降聚集，并與沉積的細碎屑物質(zhì)混積成有機軟泥而保存下來。同時，海底噴流熱液活動帶來了大量的硅質(zhì)沉積，從而形成了最初的含釩炭硅泥巖建造。海底噴流熱液活動不僅帶來了大量硅質(zhì)，也使深部的V、Mo、W、Ni、Cu、Zn等成礦元素隨熱液一同帶出。在海底堆積的大量有機質(zhì)和黏土質(zhì)的吸附作用下，發(fā)生聚集；同時，對已形成的含礦層進行疊加改造。噴流熱水作用使成礦物質(zhì)進一步富集，也豐富了成礦元素的種類。

筆者認為本區(qū)的成巖和成礦是同時進行的，屬同生沉積成因，同時疊加了生物作用和海底噴流熱水作用，礦床成因類型可歸為海相生物和生物地球化學(xué)作用形成的并有噴流熱水參與的同生沉積礦床。根據(jù)區(qū)內(nèi)地層、巖性、巖相古地理及成礦作用等，建立了本區(qū)的礦床成因模式。

4.2 找礦標志

區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的釩礦體均賦存在寒武系荷塘組石煤層中，屬炭硅泥巖型沉積層控礦床，礦體嚴格受黑色炭質(zhì)巖系控制，產(chǎn)狀與圍巖基本一致，礦化連續(xù)，厚度較穩(wěn)定。圍巖蝕變有硅化、碳酸鹽化、泥化、局部黃鐵礦化。其找礦標志主要有以下幾個方面：

（1）時代標志：寒武紀。

（2）地層標志：寒武系荷塘組控制了區(qū)內(nèi)含釩礦巖系的分布，荷塘組地層沉積厚大、寬緩，具含礦地層發(fā)育普遍，層位穩(wěn)定的特點。尤其是其下段石煤層是尋找釩礦的良好地層標志。

（3）巖性標志：黑色巖系，即含炭硅質(zhì)巖、炭硅質(zhì)板巖及石煤層組合，特征明顯，易于辨認，是尋找石煤釩礦床的良好巖性標志。

（4）礦物標志：礦石中的主要礦石礦物為含釩水云母（即含釩伊利石），呈片狀并具珍珠光澤。有機碳，多呈絲狀、線狀和片狀充填于水云母之間。

（5）巖相古地理標志：形成釩礦床有利的巖相古地理環(huán)境為缺氧還原的陸棚—海盆環(huán)境。

（6）其他標志：含釩礦巖系的黑色、油黑色石煤天然露頭，石煤民采窿等可作為尋找釩礦直接標志。

綜上所述，礦體主要賦存在寒武系荷塘組底部的石煤層中（圖5）。

圖5 石煤型釩礦找礦預(yù)測地質(zhì)模型Fig.5 Geological model for prospecting and prediction of stone-coal type vanadium deposit

5 找礦方向

石煤型釩礦床均賦存在下寒武統(tǒng)炭硅泥巖建造（石煤層）中，受時代和層位控制明顯。通過地層、巖性、巖相古地理等對比分析發(fā)現(xiàn)，贛北寒武系王音鋪組形成的背景和贛東北荷塘組非常相似，含礦層位巖性相同。在贛北地區(qū)發(fā)現(xiàn)多個釩礦床，如武寧硐門釩礦、修水東渡釩礦、湖口大埠嶺釩礦等；贛北地區(qū)釩礦體賦存在寒武系王音鋪組炭硅泥巖建造中，礦體主要分布在王音鋪組底部石煤層中[6-11]。與上村釩礦成因相同，同屬石煤型釩礦床。即荷塘組和王音鋪組為江西石煤型釩礦的含礦層位。

綜上所述，筆者認為上饒—玉山一帶荷塘組出露區(qū)（I）、修水—武寧—彭澤一帶王音鋪組出露區(qū)（Ⅱ）為石煤型釩礦的重點突破區(qū)（見圖6）。I Ⅱ區(qū)域，已知礦床的深邊部（走向和傾向延伸方向）為重要的找礦靶區(qū)，其次上述區(qū)域內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的石煤層露頭和民采點也是較好的找礦方向。

圖6 江西北部寒武系地層（含釩石煤層）分布及找礦遠景圖Fig.6 Map of distribution of the Cambrian strata (vanadium-bearing coal seams) and prospecting in northern Jiangxi

6 結(jié)論

（1）上村釩多金屬礦分布于寒武系荷塘組炭硅泥巖建造中，受層位和沉積環(huán)境控制明顯，含礦層具有特定的巖石組合特征——含炭硅質(zhì)巖、炭硅質(zhì)板巖及石煤層組合，特征明顯，易于辨認。釩多金屬礦體規(guī)模較大，連續(xù)性好；呈層狀、似層狀平行產(chǎn)出，礦體產(chǎn)狀與地層基本一致。

（2）釩多金屬礦床形成于早寒武世陸棚的強還原滯流及海盆緩慢沉降環(huán)境，海洋中菌、藻類及海綿生物等對成礦起著十分重要的作用。礦床成因類型可歸為海相生物和生物地球化學(xué)作用形成的并有噴流熱水參與的同生沉積礦床。

（3）通過對礦床特征及成因分析，認為石煤型釩礦床仍具有較大找礦前景，其找礦方向為上饒—玉山一帶荷塘組出露區(qū)（I）、修水—武寧—彭澤一帶王音鋪組出露區(qū)（Ⅱ）。