江西北部湘竹釩礦地質(zhì)特征

陳文華，葉少貞

（1.修水縣自然資源局，江西 九江 332000；2.江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局贛西北大隊(duì)，江西 九江 332000）

湘竹釩礦位于修武復(fù)式向斜之次級(jí)向斜——廟嶺向斜南翼，是近十余年來在江西北部王音鋪組黑色巖系發(fā)現(xiàn)的系列釩礦床之一[1，2]。

1 礦床地質(zhì)特征

（1）區(qū)域地質(zhì)概況。本區(qū)域位于江南隆褶帶北部，為一近EW向構(gòu)造隆起帶，由九嶺復(fù)式背斜、九宮復(fù)式背斜與修武復(fù)式向斜組成。兩個(gè)復(fù)式背斜由雙橋山群區(qū)域淺變質(zhì)巖系組成，構(gòu)成本區(qū)褶皺基底。復(fù)式向斜由震旦系—三疊系組成，構(gòu)成區(qū)域蓋層褶皺。修武復(fù)式向斜是工作區(qū)內(nèi)主要的褶皺構(gòu)造，區(qū)內(nèi)從北東到南西大致定向排列了廟嶺向斜、東津向斜和東渡港向斜。湘竹釩礦坐落在廟嶺向斜南翼（圖1）。

（2）含釩地層地質(zhì)特征。礦區(qū)出露地層自下而上依次為：中元古界雙橋山群、震旦系和寒武系。寒武系廣泛分布于礦區(qū)中北部，由下至上分為：王音鋪組（∈1w）、觀音堂組（∈1g）、楊柳崗組（∈2y）、華嚴(yán)寺組（∈3h）、西陽(yáng)山組（∈3x）。王音鋪組（∈1w）是本區(qū)最重要的賦礦層位，本次工作的主要對(duì)象。該組大致可分為三個(gè)巖性段，總厚度45m～190m。下段巖性特征：以黑色薄至中層狀炭質(zhì)泥巖為主，夾薄層狀及透鏡狀硅質(zhì)巖、炭質(zhì)頁(yè)巖，或夾含炭泥質(zhì)灰?guī)r和灰?guī)r透鏡體，局部含炭量高，形成石煤層。本段下部普遍見一層含磷結(jié)核層，磷結(jié)核沿層面稀疏分布，磷結(jié)核呈圓形，大小多為5mm～20mm，小的僅1mm～2mm，大者可達(dá)200mm～300mm，個(gè)別最大的磷結(jié)核直徑在1m以上。含磷結(jié)核層在礦區(qū)分布較穩(wěn)定，在地表露頭及鉆孔巖心中基本上均可以見到。含磷結(jié)核層多為1m～5m厚，最厚的有十幾米。含磷結(jié)核層是釩礦找礦的重要標(biāo)志，也是產(chǎn)釩礦的重要層位。中段巖性特征：黑色薄層狀炭質(zhì)泥巖或頁(yè)巖夾薄層狀硅質(zhì)巖，局部地段呈互層出現(xiàn)。硅質(zhì)巖單層厚0.03m～0.05m。上段巖性特征：為黑色中厚層狀高炭質(zhì)頁(yè)巖，單層厚度0.03m～0.5m，局部地段夾有薄板狀高炭質(zhì)頁(yè)巖或含硅質(zhì)炭質(zhì)頁(yè)巖。頂部一般可見到一層厚約8cm～10cm的硅質(zhì)巖，前人將其作為劃分王音鋪組與觀音堂組的標(biāo)志層。本段厚度變化無規(guī)律，但一般在5m～21m。

圖1 江西北部區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)簡(jiǎn)圖（a）及修水—武寧地質(zhì)略圖（b）

（3）礦體地質(zhì)特征。湘竹礦區(qū)僅有1V釩礦體1個(gè)。1V礦體產(chǎn)于王音鋪組（∈1w）底部或近底部，呈層狀、似層狀，礦體與地層產(chǎn)狀基本一致，大致近EW走向，傾向N，局部?jī)A向NE或NW，傾角40°～70°，局部80°以上，甚至直立。在25線～12線，1V礦體走向上延伸總體較穩(wěn)定，走向控制長(zhǎng)＞2000m，除3線僅見低品位礦體外，其余各勘探線均見工業(yè)礦體。礦體傾向延深總的來說不太穩(wěn)定，除23線、19線及6線～12線延深較穩(wěn)定外，其余各線均不甚穩(wěn)定，普遍存在從上往下厚度變小，甚至尖滅的現(xiàn)象。礦體傾向延深最大218m，最小35m。礦體厚度1.00m～7.23m，平均厚度1.69m，厚度變化系數(shù)101%。走向上，厚度具有東、西兩端較厚，中間變薄的特點(diǎn)，沿傾向方向有中間厚，上、下兩頭變薄的特點(diǎn)。V2O5品位0.50%～1.22%，平均品位0.84%，品位變化系數(shù)45%。品位沿走向具有東、西兩端較高，中間變低的趨勢(shì)，與厚度呈正相關(guān)，即厚度大則品位高，厚度小則品位低；沿傾向方向，從地表往深部品位明顯從高到低。

2 礦石質(zhì)量特征

（1）礦石組構(gòu)特征。礦石以泥質(zhì)結(jié)構(gòu)為主，以塊狀構(gòu)造和結(jié)核狀構(gòu)造多見，次要構(gòu)造為土狀構(gòu)造和頁(yè)理構(gòu)造。

（2）礦石物質(zhì)組成。釩礦石主要組成礦物中，粘土云母類礦物占48%～72%左右，炭質(zhì)組分占12%～38%左右，砂質(zhì)組分含量4%～11%，硫、鐵、磷等占6%左右。從釩的物相分析樣品結(jié)果可以知道：五氧化二釩在云母類礦物、氧化鐵及鋁土礦物、電氣石和石榴石中分別占83.43%、14.3%、2.27%，說明釩主要賦存在云母類礦物中，沒有發(fā)現(xiàn)獨(dú)立的釩礦物。

（3）礦石伴生組份。礦石中有益組份為V2O5，伴生組分Ag、Mo等含量較高。根據(jù)礦石物質(zhì)成份研究結(jié)果，伴生組分其存在形式也是呈吸附狀態(tài)存在于炭質(zhì)和泥質(zhì)（云母類礦物）中，與主產(chǎn)釩礦相同。Ag最高9.25×10-6，最低1.00×10-6，平均3.96×10-6，Mo最高0.057%，最低0.018%，平均0.038%，達(dá)到了可利用伴生組分品位要求。S、P、U是礦石主要有害組份，P和S主要以磷結(jié)核、黃鐵礦結(jié)核的形式存在于含釩礦石中，U賦存狀態(tài)不清。U最高0.017%，最低0.0065%，平均0.009%，S最高1.80%，最低0.058%，平均0.903%，P2O5最高3.20%，最低0.025%，平均1.151%。U含量偏高，開采冶煉本區(qū)釩礦時(shí)，其廢渣不能隨意丟棄，亦不能用作建筑材料，應(yīng)當(dāng)集中堆放，妥善保存。

（4）礦石的類型。釩礦石的工業(yè)類型較簡(jiǎn)單，僅有炭質(zhì)泥巖釩礦石一種。含釩炭質(zhì)泥巖型釩礦石與含釩含硅質(zhì)炭質(zhì)泥巖型釩礦石是礦石的主要自然類型。因礦石風(fēng)化程度的差異又可以分新鮮原生礦石和氧化礦石，近地表3m～5m，最大10m為風(fēng)化礦石，與新鮮礦石相比，V2O5含量無明顯變化，但炭質(zhì)大部分流失。

3 礦床成因及找礦標(biāo)志

（1）礦床成因。礦區(qū)釩礦層產(chǎn)于寒武系下統(tǒng)王音鋪組下部的炭質(zhì)泥巖、炭質(zhì)頁(yè)巖、石煤層中，并且該層位釩的富集在江西北部及鄰區(qū)的浙江衢縣、安徽青陽(yáng)、湘西、湖北等地都存在，證實(shí)該成礦層位釩的富集具一定的普遍性和區(qū)域性。根據(jù)資料分析，上述地區(qū)在寒武紀(jì)早期（即王音鋪時(shí)期）處于潮坪瀉湖相沉積環(huán)境；海綿骨針等化石大量存在，證實(shí)當(dāng)時(shí)該區(qū)域處于濕熱氣候環(huán)境，藻類生物和深海底棲動(dòng)物相當(dāng)繁盛。藻類生物大量死亡后，與沉積的細(xì)屑物質(zhì)混積成有機(jī)軟泥，經(jīng)過埋藏石化，即演變?yōu)楹磕鄮r、含炭頁(yè)巖和石煤。此時(shí)，大陸剝蝕區(qū)物理、化學(xué)風(fēng)化充分，不僅向沉積海域補(bǔ)給了大量的泥質(zhì)物，并且從中分離出大量的磷質(zhì)、硅質(zhì)和釩、鈾、鉬、銀、銅、鋅等多種金屬元素。由于有機(jī)質(zhì)與粘土質(zhì)膠體具有帶電性（負(fù)電荷）和吸附性，能夠選擇性的吸附海水中的釩、鈾、鉬、銀、銅、鋅、鎢、鎳、鈷、金等元素，使其隨著有機(jī)質(zhì)和粘土一起形成含炭泥巖、含炭頁(yè)巖和石煤，其中釩、鈾、鉬等可能局部富集成工業(yè)礦體或伴生礦產(chǎn)。因此，本區(qū)礦床成因?qū)俪逼簽a湖相沉積石煤（或炭質(zhì)泥頁(yè)巖）型釩礦床。

（2）成礦控制因素及釩礦富集規(guī)律。石煤型釩礦主要受寒武系王音鋪組地層控制，釩元素的富集與否與該層泥質(zhì)含炭質(zhì)、硅質(zhì)膠體、水云母結(jié)晶度，鐵質(zhì)、磷質(zhì)富集與否相關(guān)。含白云質(zhì)巖層不含礦，說明成礦受相對(duì)平靜的還原條件下的陸緣斜坡盆地相沉積控制，此時(shí)氣候濕熱，水動(dòng)力減弱，利于釩的富集成礦。①釩的富集品位與沉積物顆粒大小有關(guān)。因?yàn)槌练e物顆粒越小，其所具有的比表面積就越大，因而對(duì)金屬陽(yáng)離子（如釩、鈾、鉬、鎢、鋅等）的吸附力越強(qiáng)。如本區(qū)炭質(zhì)泥（頁(yè)）巖、石煤層中釩品位較高，而王音鋪組上部及觀音堂組粉砂質(zhì)泥巖中釩品位很低就是很好的例證。②巖石物質(zhì)成份不同也導(dǎo)致釩的富集程度不同。在炭質(zhì)泥巖或頁(yè)巖中，C、P、S含量高，碳酸鹽類成分含量低，則品位較富；在炭質(zhì)泥巖或頁(yè)巖中，C、P、S含量低，品位較貧。③根據(jù)修水武寧地區(qū)多個(gè)同類型釩礦的礦石物相分析資料，釩主要賦存于云母類礦物中（占72%～90%），次為氧化鐵、高嶺土中（占4%～21%），電氣石、石榴石中少量。④區(qū)內(nèi)伴生有益組份的成因類型與釩礦體相同，故其控制因素和富集規(guī)律也相同。

（3）找礦標(biāo)志。本區(qū)釩礦為潮坪瀉湖相沉積石煤（或炭質(zhì)泥頁(yè)巖）型釩礦床，礦體主要賦存于下寒武統(tǒng)王音鋪組下部的炭質(zhì)泥巖、頁(yè)巖、石煤層中。該層位釩元素易于富集成礦的特點(diǎn)在江西北部具有普遍性與區(qū)域性，如武寧縣的大坑釩礦、大源鋪釩礦、橫路釩礦，修水縣的北岸釩礦、廟嶺釩礦、大椿釩礦，都昌縣南山釩礦，德興市皈大釩礦等均產(chǎn)于下寒武統(tǒng)王音鋪組下部含炭層位，所以今后尋找此類型釩礦只需要在工作區(qū)尋找寒武系王音鋪組下部炭質(zhì)泥巖、頁(yè)巖、石煤層，就有可能找到此類石煤層型釩礦床。寒武系王音鋪組底部的含磷結(jié)核炭質(zhì)泥巖或頁(yè)巖層是本區(qū)主要的含釩層位，也是最明顯的找釩標(biāo)志層。

4 結(jié)論

①湘竹釩礦是近十余年來在江西北部寒武系王音鋪組黑色巖系發(fā)現(xiàn)的系列釩礦床之一。位于江南隆褶帶北緣，修武復(fù)式向斜之次級(jí)向斜——廟嶺向斜南翼。②1V礦體受下寒武統(tǒng)王音鋪組地層控制，釩礦體產(chǎn)于寒武系王音鋪組底部，以層狀或似層狀產(chǎn)出。礦體在走向上延伸比較穩(wěn)定，控制長(zhǎng)度大于2000m；礦體傾向延深最大218m，最小35m。礦體厚度1.00m～7.23m，平均厚度1.69m。V2O5品位0.50%～1.22%，平均品位0.84%。③礦床成因?qū)俪逼簽a湖相沉積石煤（或炭質(zhì)泥頁(yè)巖）型釩礦床。④本區(qū)主要的含釩層位是寒武系王音鋪組底部含磷結(jié)核炭質(zhì)泥（頁(yè)）巖層，含磷結(jié)核炭質(zhì)泥（頁(yè)）巖層也是最明顯的找釩標(biāo)志層。