甘肅敦煌新泉北釩礦地質(zhì)特征及找礦意義

逯文輝

摘要：新泉北釩礦位于甘肅北山地區(qū)，釩礦體賦存于下寒武統(tǒng)雙鷹山組黑色巖系中，含礦巖性為灰黑色炭質(zhì)板巖，礦體的產(chǎn)出形態(tài)嚴(yán)格受褶皺控制，礦床成因?qū)俪练e變質(zhì)型釩礦。黑色巖系是缺氧沉積環(huán)境的典型代表，缺氧環(huán)境下形成的有關(guān)礦床與黑色巖系密切相關(guān)。文章通過(guò)分析研究區(qū)域上與黑色巖系有關(guān)的礦床特征的基礎(chǔ)上，總結(jié)概括出五個(gè)找礦標(biāo)志：①遙感影像標(biāo)志；②巖性地貌標(biāo)志；③地球物理標(biāo)志；④地球化學(xué)標(biāo)志；⑤沉積相標(biāo)志。新泉北釩礦的發(fā)現(xiàn)對(duì)于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)此類礦床成因及后續(xù)方山口—七角井子—白山堂金、銅、鎳、鎢、錳和釩—磷—鈾成礦帶找礦方向和成礦規(guī)律研究具有重要指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：新泉北；釩礦；地質(zhì)特征；找礦標(biāo)志；找礦意義

新泉北釩礦位于甘肅北山地區(qū)，該礦床由甘肅省地礦局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院于2016年發(fā)現(xiàn)。該礦床處于方山口—七角井子—白山堂金、銅、鎳、鎢、錳和釩—磷—鈾成礦帶的西段，前人在區(qū)域上已發(fā)現(xiàn)多處釩礦床，主要有方山口磷釩鈾礦、七角井釩及鐵礦、大豁落釩礦、平臺(tái)山釩礦等，其賦礦地層均為甘肅北山黑色巖系，前人對(duì)這些礦床的地質(zhì)特征分別進(jìn)行過(guò)探討。

新泉北釩礦目前圈定21條礦體，平均品位V2O50.529%～1.048%，礦床平均品位0.757%，已探求（333）+（334）？類礦石量1653.03萬(wàn)噸，V2O5氧化物量125056噸，為中型規(guī)模釩礦床。本文利用多年的野外地質(zhì)勘查成果，總結(jié)了該礦床的地質(zhì)特征，通過(guò)分析區(qū)域成礦背景，結(jié)合礦床區(qū)域成礦環(huán)境，認(rèn)為該區(qū)帶上仍具有良好的找礦前景。

1.礦床地質(zhì)特征

1.1礦區(qū)地質(zhì)特征

新泉北釩礦區(qū)內(nèi)出露地層主要有薊縣系平頭山組、下寒武統(tǒng)雙鷹山組、中下奧陶統(tǒng)羅雅楚山組、新近系苦泉組及第四系等（圖1）。其中下寒武統(tǒng)雙鷹山組為一套次深海還原環(huán)境下的沉積巖，主要為炭質(zhì)、硅質(zhì)、泥質(zhì)巖石組合，經(jīng)后期區(qū)域變質(zhì)形成板巖，巖層呈不規(guī)則帶狀展布，釩礦即賦存于該組的灰黑色炭質(zhì)板巖中，頂板為雙鷹山組灰黑色硅質(zhì)板巖，底板薊縣系平頭山組含炭質(zhì)白云母石英巖，灰黑色硅質(zhì)板巖為釩礦的找礦標(biāo)志層。

礦區(qū)構(gòu)造較為發(fā)育。褶皺構(gòu)造形態(tài)較為復(fù)雜，以新泉北倒轉(zhuǎn)背斜為主，礦體的產(chǎn)出形態(tài)嚴(yán)格受此褶皺控制。斷裂主要為一組北東向的左行平移斷裂，由3條小斷裂組成，自西向東編號(hào)分別為F1、F2、F3，走向20°～55°，對(duì)礦體的整體連續(xù)性影響不大。

礦區(qū)內(nèi)脈巖較為發(fā)育，巖性主要為花崗偉晶巖脈、石英脈，近東西走向。脈巖對(duì)含礦層基本沒(méi)有破壞，只是在局部地段占據(jù)了含礦層位空間或吞噬了礦體。

1.2礦體特征

釩礦體賦存在寒武系下統(tǒng)雙鷹山組灰黑色炭質(zhì)板巖中，含礦層隨地層褶皺形態(tài)似層狀展布，累計(jì)長(zhǎng)達(dá)6km?？辈閰^(qū)含礦巖石為炭質(zhì)板巖，礦體頂板為寒武系下統(tǒng)雙鷹山組灰黑色硅質(zhì)板巖，底板為薊縣系平頭山組含炭質(zhì)白云母石英巖。

礦帶總體走向近東西向，傾角33°～82°，傾向隨褶皺形態(tài)的改變而變化，層控特征明顯。根據(jù)含礦帶的空間分布特征劃分出21條礦體，其中V1-1-1和V1-3-1為區(qū)內(nèi)主礦體（表1）。

V1-1-1礦體呈帶狀展布，層狀、似層狀產(chǎn)出，長(zhǎng)約1415m，單工程礦體厚度1.11m～6.30m，平均厚度3.81m，單工程礦體平均品位V2O50.700%～0.983%，礦體平均品位0.811%，礦體厚度屬穩(wěn)定（厚度變化系數(shù)為41.32%），品位屬較均勻（品位變化系數(shù)為31.15%），礦體近東西走向，傾角在52°～80°。目前礦區(qū)36勘查線控制礦體最大斜深595m，延深較穩(wěn)定。

V1-3-1礦體形態(tài)呈層狀、似層狀，長(zhǎng)約580m，單工程礦體厚度1.44m～9.22m，平均厚度3.36m，單工程礦體平均品位V2O50.712%～1.388%，礦體平均品位V2O50.943%。礦體厚度屬較穩(wěn)定（厚度變化系數(shù)為77.99%），品位屬較均勻（品位變化系數(shù)為36.95%），礦體傾向一般4°～10°，傾角62°～78°，轉(zhuǎn)折端處產(chǎn)狀112°∠58°。目前礦區(qū)12線控制礦體最大斜深428m，沿傾向延深較穩(wěn)定。

2.礦床成因及找礦標(biāo)志

2.1礦床成因

據(jù)《新疆維吾爾自治區(qū)庫(kù)魯塔格—北山地區(qū)早寒武世黑色巖系沉積環(huán)境與成礦元素富集規(guī)律》，文章提出了黑色巖系中釩等多金屬元素的富集模式：全球Rodinia大陸裂解導(dǎo)致塔里木板塊大規(guī)模的地質(zhì)事件發(fā)生，如巖漿活動(dòng)、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以及變質(zhì)等地質(zhì)事件。塔里木克拉通北緣的庫(kù)魯克塔格—北山地區(qū)廣泛分布有巖漿巖和近東西向深大斷裂，可能是該地質(zhì)事件的響應(yīng)。連通巖漿房的深大斷裂使富含Ag、Ni、V、Cu、PGE、Mo、Pb、Zn、U、P等成礦（礦化）元素的汽水熱液沿著斷裂帶噴出海底，并成為海水菌藻類海洋浮游生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，完成了成礦元素的初始富集。南沱冰期之后，全球氣候的迅速變化造成海洋生物大量繁殖、死亡，生物死亡腐解得到的磷酸鹽以膠體形式凝聚沉于海底，磷酸鹽與深海碳酸鹽隨著洋流上升運(yùn)移到淺部。隨著溫度升高、壓力降低，CO2不斷逃逸，磷酸鹽過(guò)飽沉淀，含磷較高的沉積物在波浪的作用下具有了碎（砂）屑結(jié)構(gòu)，即雙鷹山組底部沉積的磷質(zhì)巖為砂屑磷塊巖。中寒武世西大山運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步使基底變形，形成了更為突出的隆起和凹陷格局。海平面上升致使水體加深，形成缺氧環(huán)境。與此同時(shí)，海洋深部火山和斷裂活動(dòng)頻繁，大量成礦流體（高硫）涌出，進(jìn)一步加劇深部環(huán)境缺氧，尤其是凹陷的滯留帶。坳陷帶中，富含釩等金屬元素的生物缺氧死亡，沉入海底使得這些元素進(jìn)一步富集，同時(shí)地層中的有機(jī)質(zhì)和粘土礦物對(duì)釩等金屬元素吸附、置換和再沉積最終成礦。

新泉北釩礦賦存于灰黑色炭質(zhì)板巖中，根據(jù)薄片鑒定及礦石化學(xué)分析結(jié)果，礦石中的礦物包括金屬礦物和非金屬礦物以及非晶質(zhì)的炭質(zhì)。其中，金屬礦物僅占0.3%左右，主要為褐鐵礦，其次為黃鐵礦、黃銅礦等。非金屬礦物約64%，主要包括石英、玉髓及泥質(zhì)（粘土礦物），其次還有少量的重晶石、磷灰石、絹云母、石膏、綠簾石和方解石等。另外礦石中含有約35%非晶質(zhì)的炭質(zhì)（表2），據(jù)此推測(cè)原巖應(yīng)為炭質(zhì)、泥質(zhì)巖，表明釩是在較穩(wěn)定的還原環(huán)境下形成的。

釩元素的來(lái)源主要是深部汽水熱液，海水中的浮游生物進(jìn)行了原始富集，在沉積過(guò)程中地層有機(jī)質(zhì)和粘土礦物的吸附、變質(zhì)作用形成釩礦。

據(jù)釩物相分析，礦石中釩主要以類質(zhì)同象形式存在于云母類礦物和含釩電氣石、石榴石等礦物中，釩的獨(dú)立礦物是鈣釩榴石、水釩銅礦。其次，釩是以吸附狀態(tài)形式存在于氧化鐵、高嶺土和炭質(zhì)中（表3）。

對(duì)表3中分析結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，礦石中釩在云母類礦物中所占比例為49.06%～91.86%，平均為71.73%；在電氣石、石榴石中所占比例為1.20%～41.16%，平均為16.77%；在氧化鐵、高嶺土中所占比例為3.64%～21.78%，平均為10.89%。

綜上所述，該礦床的成因類型屬于沉積變質(zhì)型釩礦床。

2.2找礦標(biāo)志

（1）遙感影像標(biāo)志：在多光譜假彩色遙感圖上黑色巖系中的炭質(zhì)、硅質(zhì)板巖呈黑色色調(diào)，多呈細(xì)條帶狀，褶皺呈彎曲狀影像。

（2）巖性地貌標(biāo)志：含礦層炭質(zhì)板巖與礦層頂板硅質(zhì)板巖，二者抗風(fēng)化能力不同，炭質(zhì)板巖往往風(fēng)化淋濾成粉末狀，而硅質(zhì)板巖抗風(fēng)化能力較強(qiáng)，地表常形成黑色山脊，因此這一特殊的地貌特征為該區(qū)釩礦的巖性地貌找礦標(biāo)志。

（3）地球物理標(biāo)志：含礦層圍巖硅質(zhì)板巖和白云母石英巖分別具有高電阻率、高極化率和高電阻率、低極化率特征，含礦層炭質(zhì)板巖具有低電阻率、高極化率的電性物理特征（表4）。因此，寒武系黑色巖系中低電阻率、高極化率的巖石電性特征是尋找釩礦的重要地球物理標(biāo)志。

（4）地球化學(xué)標(biāo)志：釩的賦存巖性炭質(zhì)板巖質(zhì)地較軟，易于風(fēng)化，金屬成礦元素隨著水流疏散形成分散異常。常以Ag、V、Mo組合異常群出現(xiàn)，根據(jù)分散流異常，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，是尋找該類礦床的有效地球化學(xué)標(biāo)志。

（5）沉積相標(biāo)志：在陸源碎屑沉積與化學(xué)沉積的過(guò)渡帶或其附近之古隆起與陸緣古海灣（海盆）的過(guò)渡斜坡上尋找釩礦。

3.找礦前景分析

3.1新泉北釩礦資源潛力分析

新泉北釩礦層延伸較穩(wěn)定，已圈定礦體累計(jì)長(zhǎng)達(dá)6km，經(jīng)過(guò)近年普查工作，利用槽探工程在走向上對(duì)礦體進(jìn)行了系統(tǒng)控制，利用鉆探工程對(duì)1550m～800m高程空間上的含礦層位進(jìn)行了驗(yàn)證。礦體嚴(yán)格受褶皺構(gòu)造控制，主礦體最大見(jiàn)礦垂深132m～572m，礦床目前求得（333）+（334）？類礦石量1653.03萬(wàn)噸，釩氧化物（V2O5）量125056噸，為中型釩礦產(chǎn)地。目前勘查深度偏淺，下一步在充分研究勘查區(qū)構(gòu)造特征的基礎(chǔ)上進(jìn)行深部找礦，具有較大的找礦前景。

3.2區(qū)域找礦方向

新泉北釩礦所處區(qū)域出露地層以寒武系黑色巖系和奧陶系碎屑巖為主，前人在區(qū)域上已圈定有方山口—平頭山金、銅、鎢、錫、鉬、鉍、釩、鈾地球化學(xué)帶，是尋找金、銀、鎢、銅、釩礦床的有利場(chǎng)所。

區(qū)域上已發(fā)現(xiàn)多處釩礦床，主要有方山口磷釩鈾礦、七角井釩及鐵礦、大豁落釩礦、五一山釩礦、塔水井東釩礦等。

這些礦床含釩層位均為寒武系下統(tǒng)雙鷹山組、礦石類型均為炭質(zhì)板巖型釩礦石、礦床成因類型均為沉積變質(zhì)型，且礦床規(guī)模均在中型以上。從區(qū)域成礦環(huán)境來(lái)看，黑色巖系是缺氧沉積環(huán)境的典型代表，缺氧環(huán)境下形成的有關(guān)礦床與黑色巖系密切相關(guān)。因此，方山口—七角井子—白山堂金、銅、鎳、鎢、錳和釩—磷—鈾成礦帶的西段特別是新泉北釩礦所在的新泉北一帶，與寒武系黑色巖系有關(guān)的沉積變質(zhì)型釩礦找礦前景良好。

4.結(jié)論

（1）新泉北釩礦賦存于下寒武統(tǒng)雙鷹山組灰黑色炭質(zhì)板巖中，礦體的產(chǎn)出嚴(yán)格受褶皺控制，具有明顯地層控特征，礦床成因類型為沉積變質(zhì)型釩礦。

（2）新泉北釩礦資源潛力較大，礦床所在的方山口—七角井子—白山堂金、銅、鎳、鎢、錳和釩—磷—鈾成礦帶，特別是其西段，具有很好地與寒武系黑色巖系有關(guān)的沉積變質(zhì)型釩礦找礦前景。

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