桃江縣陳家沖石煤（釩）礦地質(zhì)特征及礦床成因淺析

摘? 要? 湖南省桃江縣陳家沖石煤（釩）礦位于雪峰弧形隆起帶中段南東緣與湘中凹陷的接合部位，并處于天花山-響濤園-石牛江向斜北翼。區(qū)內(nèi)石煤礦嚴(yán)格受地層、巖性及巖相控制。本文總結(jié)了該區(qū)內(nèi)石煤（釩）礦的地質(zhì)特征，根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)、礦床成因等進(jìn)行分析，該礦屬于典型的沉積型礦床。

關(guān)鍵詞? 石煤（釩）礦;地質(zhì)特征;礦床成因

中圖分類號(hào)：P618 .3? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-5603（2020）03-14-4

Abstract： The stone coal （vanadium） mine in Chenjiachong Village， Taojiang County， Hunan， is located in the junction of the southeast margin of the middle Xuefeng arc-shaped uplift belt and the central Hunan depression，and is located in the north wing of Tianhua Mountain-Xiangtaoyuan-Shiniujiang syncline. Stone coal mines in the area are strictly controlled by strata，lithology and lithofacies. The geological characteristics of stone coal （vanadium） ore in this ares are summarized and analyzed.The deposits belong to a typical sedimentary deposit.

Keywords： stone coal （vanadium） deposit; geological characteristics; ore genesis

桃江縣陳家沖石煤（釩）礦位于桃江縣松木塘鎮(zhèn)楓樹坳村、天井山村地區(qū)。本文對(duì)該區(qū)地質(zhì)特征及礦床成因進(jìn)行探討，或可為進(jìn)一步開展石煤釩礦找礦提供參考。

1? 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 地層

礦區(qū)出露地層較簡單，主要有上元古界板溪群五強(qiáng)溪組（Pt3bnw），震旦系下統(tǒng)江口組（Z1j）、湘錳組（Z1x）、南沱組（Z1n），上統(tǒng)陡山陀組（Z2d）、留茶坡組（Z2l）;下古生界寒武系下統(tǒng)小煙溪組（∈1x），中統(tǒng)探溪組（∈2t），上統(tǒng)米糧坡組（∈3m）、田家坪組（∈3t），奧陶系（O1）、志留系（S）。詳見表1所示，礦區(qū)有關(guān)區(qū)域地質(zhì)情況見圖1所示。

1.2 構(gòu)造

位于雪峰弧形隆起帶中段南東緣與湘中凹陷的接合部位，并處于天花山-響濤園-石牛江向斜北翼。本區(qū)域次級(jí)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要呈北東向、近東西向分布。北東向主要為張扭性斷裂。本區(qū)地層總體上表現(xiàn)為傾向南、南西方向的單斜構(gòu)造。礦區(qū)內(nèi)有規(guī)模較大的三條斷裂，F(xiàn)1斷裂走向延伸長度大于4km，走向北東24°～40°，傾角65°左右，斷距不明，斷層上盤巖層破碎 ;F2斷裂，走向北西或近東西，傾向北東，此斷裂與涼水井背斜的形成具有直接關(guān)系，并將礦區(qū)東部礦層整體向南擠移。F3斷裂走向近東西，傾向南，斷裂將寒武系地層總體向東擠壓，與F2斷裂共同作用形成了涼水井背斜。

2? 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 賦礦層位及含礦巖性特征

礦區(qū)的賦礦層位為寒武系下統(tǒng)小煙溪組，厚度200m，頂部為炭質(zhì)板巖、硅質(zhì)炭質(zhì)板巖，泥質(zhì)板巖偶夾白云巖、泥質(zhì)白云巖，中部為硅質(zhì)炭板巖、炭質(zhì)板巖偶夾泥質(zhì)白云巖和薄層硅質(zhì)巖，下部為薄層硅質(zhì)巖與炭質(zhì)板巖。含磷結(jié)核1層，是開采釩礦的一個(gè)標(biāo)志。礦層中上部含銅和黃鐵礦，含釩巖系風(fēng)化后常有銅藍(lán)、銅綠出現(xiàn)。

本區(qū)共圈定了釩礦體3個(gè)，礦區(qū)內(nèi)I、Ⅱ號(hào)礦體為1個(gè)釩礦層，Ⅲ號(hào)釩礦體為2個(gè)釩礦層，均呈層狀或透鏡狀形態(tài)，其中Ⅲ號(hào)礦體為主礦層。

2.2 礦體形態(tài)及規(guī)模

（1）主礦層：Ⅲ號(hào)礦體為主礦體，總體分二個(gè)礦層。分布于5線以東至17線以西段。13線以西段總體走向125°， 13線以東段走向100°，傾向南西，傾角42～64°。礦層呈層狀，有夾石1～3層，平均厚度8.36m，平均品位0.83%，形態(tài)復(fù)雜程度中等偏復(fù)雜。

（2）次礦層：I號(hào)礦體形態(tài)為層狀，分布于4線以西至礦區(qū)礦界西端，礦界內(nèi)沿走向長約1.8km，走向總體南東98°，傾向南西，傾角61～65°。礦層平均厚度9.835m，平均品位為0.88%，局部見夾石1層。Ⅱ號(hào)礦體為透鏡狀，分布于4線以東至5線以西段，走向長約0.8km。TC0201以西段走向75°，傾向南東，傾角54～56°;TC0201以東段走向130°，傾向南西，傾角57°左右。礦層平均厚度8.924m，平均品位為0.93%，局部見夾石，厚度變化大，往地下深部有尖滅跡象，形態(tài)復(fù)雜程度中等偏復(fù)雜。

2.3 礦石類型

礦石多風(fēng)化呈黑色或黑略帶紫紅色粘土狀，結(jié)構(gòu)較松散;硅質(zhì)炭質(zhì)板巖多呈半風(fēng)化狀，風(fēng)化后常見銅藍(lán)、銅綠，偶夾薄層硅質(zhì)巖。礦石主要分布于炭質(zhì)板巖、硅質(zhì)炭質(zhì)板巖中，含炭質(zhì)成分高，硅質(zhì)炭質(zhì)板巖較堅(jiān)硬，見1層較為穩(wěn)定的磷結(jié)核層，磷結(jié)核常分布于礦層底部，炭質(zhì)板巖、硅質(zhì)板巖中見細(xì)、微粒狀、結(jié)核狀黃鐵礦。

礦石一般品位在0.70～1.00%，平均品位為0.84%，品位變化較大，變化系數(shù)為35.1%。礦體厚度變化大，一般厚度2.35～13.5m，最大厚度16.74m。

區(qū)內(nèi)礦石按氧化程度分為氧化帶與原生帶。從地表露頭頂界線起沿礦體傾向延伸1m左右深度為氧化帶。氧化帶在向斜地段風(fēng)化較深外，其余風(fēng)化氧化深度多小于1米，氧化帶分布氧化礦石，其中V2O5品位為0.80～1.00%，釩元素有0.2～0.5%的富集。炭質(zhì)板巖多風(fēng)化呈黑色或黑略帶紫紅色粘土狀，結(jié)構(gòu)較松散;硅質(zhì)炭質(zhì)板巖多呈半風(fēng)化狀，巖石風(fēng)化后常見銅藍(lán)、銅綠，偶夾薄層硅質(zhì)巖。原生帶分布原生礦石，礦石主要分布于炭質(zhì)板巖、硅質(zhì)炭質(zhì)板巖中，含炭質(zhì)成分高，硅質(zhì)炭質(zhì)板巖較堅(jiān)硬，見1層較為穩(wěn)定的磷結(jié)核層，磷結(jié)核常分布于礦層底部，炭質(zhì)板巖、硅質(zhì)板巖中見細(xì)、微粒狀、結(jié)核狀黃鐵礦。

2.4 礦石礦物成分、含量及其變化規(guī)律

釩礦石主要由炭質(zhì)板巖、硅質(zhì)炭質(zhì)板巖組成，偶夾薄層硅質(zhì)巖，局部有時(shí)見少量碳酸鹽巖夾層。主要礦石礦物成分以炭質(zhì)為主，含量25～95%，泥質(zhì)占4～6%，還含有微量的云母和黃鐵礦微粒。炭質(zhì)板巖中石英<2%，硅質(zhì)炭質(zhì)板巖中隱晶質(zhì)石英<50%，偶見膠磷礦（結(jié)核）。脈石礦物為微、細(xì)脈狀方解石。

釩礦石主要有用組分為V2O5。主要伴生有益組分為Zn、Cu、Ag、Ni，伴生有害組分主要為硫化鐵。

3? 區(qū)域巖相古地理

本區(qū)域由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，小型褶皺發(fā)育使得海底地形變得凹凸不平。寒武紀(jì)基本延續(xù)了晚震旦世留茶坡期北高、南低的古地理格局，古海岸線呈近東西向延伸，沉積物反映水體自北向南方向逐漸加深，且為一個(gè)完整的海退過程[1]。早寒武世早期本區(qū)域?qū)贀P(yáng)子古陸南緣中段與湘中凹陷接合部位，其沉積環(huán)境為淺海盆緣斜坡，沉積物以黑色、灰綠色板巖為代表;中期發(fā)展成為被動(dòng)大陸邊緣并隨后形成了碳酸鹽巖緩坡，沉積物則由陸源陸屑沉積向碳酸鹽沉積轉(zhuǎn)化[1]。

4? 礦床成因

釩礦層主要分布在寒武系小煙溪組下段黑色巖系中，黑色巖系中其炭質(zhì)板巖與硅質(zhì)炭質(zhì)板巖偶夾的白云巖和薄層硅質(zhì)巖，硅質(zhì)巖是白云巖的硅化產(chǎn)物，普遍存在白云巖殘留的砂屑結(jié)構(gòu)，尚顯粒序?qū)永?，說明為濁積成因。唯其炭質(zhì)板巖、硅質(zhì)炭質(zhì)板巖是原地沉積物。炭質(zhì)板巖、硅質(zhì)炭質(zhì)板巖含釩高、含炭高、含黃鐵礦普遍。顯示沉積環(huán)境是半局限，滯流的還原環(huán)境。

黑色巖系中也就是“石煤”，它是在不斷緩慢沉降構(gòu)造條件下，由多菌藻、海綿等遺骸構(gòu)成的腐泥進(jìn)化逐漸堆積而成?；顒?dòng)都是發(fā)生在缺氧環(huán)境下的，缺氧環(huán)境有利于生物、有機(jī)質(zhì)的保存[2]。礦床形成于早寒武世廣海陸棚的較深水的非補(bǔ)給性的盆地，本區(qū)內(nèi)地殼經(jīng)過了長期多次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，最主要有武陵運(yùn)動(dòng)、雪峰運(yùn)動(dòng)、廣西運(yùn)動(dòng)、印支運(yùn)動(dòng)和燕山運(yùn)動(dòng)。不同的構(gòu)造活動(dòng)形成的褶皺和斷裂，為石煤礦形成提供了基本條件。

生物地球化學(xué)作用對(duì)礦床的形成起了主要作用，故該礦屬于生物地球化學(xué)沉積和海相化學(xué)沉積作用形成的沉積性礦床[3]。

5? 結(jié)論

（1）陳家沖石煤礦產(chǎn)于寒武系下統(tǒng)小煙溪組下部黑色巖系中，巖性為硅質(zhì)板巖、含炭質(zhì)板巖，以含炭質(zhì)板巖為主。

（2）黑色巖系都是在缺氧環(huán)境下形成的，生物地球化學(xué)作用促進(jìn)了海底沉積物中V2O5的富集，當(dāng)微生物（菌、藻類）降解后在有機(jī)質(zhì)的作用下，終而形成礦床。因此，生物地球化學(xué)作用對(duì)礦床形成起主要作用，該礦床屬于生物地球化學(xué)沉積與海相化學(xué)沉積作用形成的沉積礦床[4]。

（3）陳家沖石煤釩礦與沉積環(huán)境、巖相地理關(guān)系密切，受生物環(huán)境和沉積化學(xué)等因素等多種因素影響。

參考文獻(xiàn)/References

[1]張益華，彭民正，代仁鳳等，湖南省桃江縣陳家沖礦區(qū)石煤（釩）礦勘查報(bào)告[M]. 內(nèi)部資料. 2011.7.

[2] 陳明輝，胡詳昭， 孫際茂， 徐軍偉， 鮑振襄， 包覺敏. 湖南省寒武系黑色巖系頁巖礦型釩礦概述[J].? 地質(zhì)找礦論叢.2012，12：410-420.

[3] 孫際茂， 尹華峰， 婁亞利等， .湖南省寒武系黑色頁巖型釩礦及相關(guān)成礦問題探討[J]? ?2011年湖南科技論壇國土資源分論壇論文集. 2011.No.1;1-18.

[4]劉玉紅， 吳湘濱， 劉文劍. 貴州四龍山釩礦床的地質(zhì)特征及成因分析[J]. 有色礦冶，2008，24（5）：2-4， 12.