貴州省松桃縣張龍坳釩礦床地質(zhì)特征及成因分析

譚 偉

（松桃苗族自治縣自然資源局，貴州 松桃 554100）

釩礦作為貴州省的優(yōu)勢礦產(chǎn)資源，據(jù)貴州省2017年國土資源公報統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2017年底，全省釩礦保有資源儲量約為581萬噸，位列全國第三位。貴州釩礦資源分布相對集中，主要分布于黔東地區(qū)的天柱、銅仁和鎮(zhèn)遠(yuǎn)一帶，可分為石阡—江口和鎮(zhèn)遠(yuǎn)—天柱兩大釩礦礦集區(qū)。大部分釩礦主要與磷、鈾、鉬等伴生或共生，單一產(chǎn)出的釩礦床較少。本文作者基于在貴州銅仁地區(qū)開展釩礦找礦勘探工作的基礎(chǔ)上，通過對松桃縣張龍坳地區(qū)釩礦床產(chǎn)出的地質(zhì)特征分析，較詳細(xì)的探討了該礦床的成因，以期為貴州省釩礦資源的開發(fā)和利用提供相關(guān)的參考依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

張龍坳釩礦床位于貴州省松桃縣盤信鎮(zhèn)轄區(qū)內(nèi)，大地構(gòu)造位置屬揚子準(zhǔn)地臺和華南褶皺帶的結(jié)合部位。多期次構(gòu)造運動的復(fù)合、疊加和改造作用，形成了區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂較發(fā)育，構(gòu)造線總體呈NE向的地質(zhì)特征。區(qū)域出露地層有青白口系、南華系、震旦系、寒武系及第四系，其中，釩礦則產(chǎn)于釩礦床則主要賦存于下寒武統(tǒng)九門沖組底部黑色炭質(zhì)頁巖中。

清白口系主要為一套板巖、砂質(zhì)板巖及變余凝灰?guī)r，南華系為一套雜礫巖夾砂巖、細(xì)碎屑巖及泥巖，震旦系為炭質(zhì)黏土巖、頁巖夾白云巖及硅質(zhì)巖，寒武系為一套黑色炭質(zhì)泥巖、炭質(zhì)頁巖、粉砂巖及白云質(zhì)灰?guī)r，第四系為松散殘坡積層，零星分布。區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)較多，主要有釩、磷、鉬，錳，其次有鉛、鋅、汞、銀、石煤、白云巖等。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征[1]

表1 九門沖組含礦巖系分層描述表

張龍坳釩礦床位于梵凈山穹狀背斜北東緣，松桃背斜東翼，三寶斷層北東段的三寶營斷層之兩盤。礦區(qū)內(nèi)褶皺簡單，斷裂較發(fā)育。斬龍坳礦段總體為一單斜構(gòu)造，白虎山礦段主要受次級構(gòu)造影響，形成向背斜重復(fù)出現(xiàn)，地層傾向NNE～NE向，傾角5°～30°。斷層附近的巖層產(chǎn)狀有變化，斷層主要為NE向構(gòu)造，次為NNE組及層間小斷層，對礦層均有一定的破壞性。礦區(qū)內(nèi)出露地層主要有晚元古界南華系上統(tǒng)南沱組，震旦系下統(tǒng)陡山沱組、上統(tǒng)留茶坡組，古生界寒武系下統(tǒng)九門沖組、變馬沖組、杷榔組。釩礦賦存于寒武系下統(tǒng)九門沖組底部炭質(zhì)頁巖中（含礦巖系），厚度沿走向自北西-南東南變薄趨勢。其中，白虎山礦段鉆孔見釩礦層中夾有一層5cm～15cm的硅質(zhì)巖，張龍坳礦段中未有發(fā)現(xiàn)。釩礦層一般產(chǎn)于含礦巖系下部3m以內(nèi)范圍，少數(shù)約5m。據(jù)巖性組合自下往上可分為7層，具體組合特征見表1。

3 礦床地質(zhì)特征[1]

3.1 礦體特征

礦體產(chǎn)狀與圍巖基本一致，呈層狀、似層狀順層產(chǎn)出，整體連續(xù)較好。礦體傾向NEE～NE向，傾角5°～30°，一般為10°～20°。區(qū)內(nèi)礦層總體走向呈NNW-SSE向分布，被新場斷層（F1）錯切為南北兩段，為此北部劃分為白虎山礦段和南部為斬龍坳礦段。礦區(qū)北邊的白虎山礦段，礦層沿地表走向延伸長2000m以上，沿傾向控制長1000m有余。礦區(qū)南邊斬龍坳礦段，礦體被斷層F2分為兩部分，礦層沿地表走向延伸長1200m～1800m，總體礦體出露標(biāo)高545m～950m。

通過探礦工程揭露，礦層厚度總體沿走向自北西向南東變薄。白虎山礦段：礦層厚度一般在2.50m～3.00m、最厚達(dá)4.7m，張龍坳礦段厚度較小，一般在1.00m～1.50m、少數(shù)達(dá)2m。底板硅質(zhì)磷塊巖起伏對礦體厚度有一定影響，底板巖石凹下部位礦體相對變厚；反之，凸起部位則相對變薄，礦層頂板較平直。

3.2 礦石質(zhì)量

3.2.1 礦石組成

張龍坳釩礦的礦石類型較為簡單，根據(jù)其成因，可分為氧化礦石和原生礦石。

氧化礦石呈疏松狀，表面呈灰色至白色。主要礦物成分有水云母、蒙脫石、高嶺石、次有石英、褐鐵礦等。按結(jié)構(gòu)可分為鱗片狀、網(wǎng)格狀、土狀等礦石，僅在地表零星分布。該類礦石是地表淺部的含礦層經(jīng)物理、化學(xué)及水解作用后，原地富集而形成，氧化深度不大，一般0m～10m。V2O5品位為0.50%～2.85%。

原生礦石呈黑色，粉砂質(zhì)顯微鱗片結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，水平層理清楚。按結(jié)構(gòu)分為板狀、鱗片狀礦石，呈黑色、黑灰色，具粉砂質(zhì)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由炭質(zhì)、有機質(zhì)、石英、粘土、白云母等組成，含有大量的泥質(zhì)和有機質(zhì)高炭質(zhì)。V2O5品位為0.51%～1.17%。

3.2.2 化學(xué)組分

釩在地殼中是第17位常見的元素，按照地殼中金屬的總含量排在第22位，雖然其含量較多，但是分布比較分散，因此至今沒有發(fā)現(xiàn)單獨的釩礦[2]。張龍坳礦區(qū)內(nèi)礦石中未見到釩的獨立礦物，釩主要賦存在粘土礦物中。釩礦石中主要有益組份為V2O5、Mo，根據(jù)程采樣分析結(jié)果，礦石中V2O5的含量一般為0.75%～1.20%，平均0.98%，品位變化系數(shù)23%，其中單樣最高含量達(dá)2.85%。Mo含量一般在0.03%～0.45%，單樣最高為0.325%，Mo在釩礦層中一般呈伴生狀態(tài)產(chǎn)出，在含磷硅質(zhì)巖及其上3.00m范圍內(nèi)的薄層狀、鱗片狀炭質(zhì)頁巖中含量較高；另產(chǎn)于釩礦層之下的磷礦層不穩(wěn)定，P2O5的品位0.23%～36.80%。根據(jù)原有地質(zhì)普查報告數(shù)據(jù)顯示，與釩礦共生的有益元素，含量絕大多數(shù)低于工業(yè)指標(biāo)，僅有少部分可達(dá)工業(yè)品位，其他有害元素含量均在允許范圍內(nèi)，更多相關(guān)共伴生礦物的研究有待下一步地質(zhì)工作查明。

3.2.3 礦石結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

根據(jù)巖礦鑒定結(jié)果，礦石結(jié)構(gòu)主要有粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)和泥質(zhì)結(jié)構(gòu)。礦石中石英呈不規(guī)則粒狀，粒徑一般為0.01mm～0.02mm。晶粒間主要是粘土礦物、炭質(zhì)、有機質(zhì)及白云母等充填。局部見褐鐵礦，其周邊有微晶石英包裹。礦石構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造，結(jié)構(gòu)致密、分布均勻，貝殼狀斷口。白云母呈葉片狀、板片狀、大致定向排列，巖石中發(fā)育的細(xì)小石英脈，大致沿同一方向延伸。

3.3 礦層頂?shù)装逄卣?/h3>

釩礦層直接頂板為黑色炭質(zhì)頁巖，與礦體沒有截然的分界線。為泥狀結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造。主要礦物為水云母（80%以上），其次為有機炭（10%～15%），石英粉砂（5%～10%）。根據(jù)巖石的力學(xué)性質(zhì)，屬于半堅硬巖組。

釩礦層直接底板為留茶坡組頂部的硅質(zhì)磷塊巖，間接底板為留茶坡組硅質(zhì)巖。為顯微粒狀結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造，巖石堅硬致密。礦物成分主要是石英（95%），次有炭質(zhì)（5%），還見微量的白云石和褐鐵礦。按巖石的力學(xué)性質(zhì)來分，屬硬質(zhì)巖組，工程地質(zhì)條件好。

4 礦床成因

早寒武世揚子地塊擴張，島弧因拉伸作用而產(chǎn)生弧后邊緣盆地和一系列隆凹相間的構(gòu)造格局，形成了諸多相對隔絕封閉滯流缺氧環(huán)境，為黑色頁巖建造的形成提供了古地理空間。其中，在早寒武世梅樹村階—筇竹寺階，黔東地區(qū)的松桃～鎮(zhèn)遠(yuǎn)～獨山一帶整體為淺海的斜坡相環(huán)境，在還原條件下沉積形成了以含硅磷質(zhì)黏土巖—灰?guī)r組合為特征的九門沖組含礦巖系。海底噴流作用帶來的釩等金屬離子在生物作用與黏土礦物等的強烈吸附作用下，發(fā)生遷移、富集，并固定在特定的層位或介質(zhì)中而形成[3]。礦體產(chǎn)于下寒武統(tǒng)九門沖組底部黑色炭質(zhì)頁巖中，釩主要富集在黏土中，并與其中的有機質(zhì)關(guān)系十分密切，這可能是因為海相生物從海水中吸取了釩構(gòu)成生物的組織，當(dāng)含釩生物死亡后，可以在底部的泥巖中進(jìn)行堆積而成，因此，張龍坳釩礦可能是在相對穩(wěn)定的淺海斜坡相的環(huán)境中，富含有機質(zhì)及硫化物的化學(xué)原條件下，通過生物化學(xué)作用沉積形成的產(chǎn)物。