某地釩多金屬礦礦床地質(zhì)特征及成因分析

李程飛，王 劍，羅 剛，汪傳勝，倪 俊

（1.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局八〇五隊，江蘇 南京 210007；2.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局八一〇隊，江蘇 南京 210007；3.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局八〇七隊，江蘇 南京 210007）

世界上分布著眾多的金屬元素，其中釩的地理區(qū)域分布非常廣泛，且在工商業(yè)中需求量較大，釩在許多的行業(yè)中都發(fā)揮著不可替代的作用。釩礦主要產(chǎn)于巖漿型釩鈦磁鐵礦和沉積型石煤釩礦床，古生代是其重要的成礦時代。黑色巖系越來越受到國際社會國內(nèi)地學界專業(yè)人士的關注，因為黑色巖系中包含了多種金屬元素，總是會產(chǎn)生許多的大型礦床，很容易受到國內(nèi)外學者的關注。皖南地區(qū)發(fā)現(xiàn)黑色巖系，含有豐富的金屬元素，尤其是釩元素，因此在皖南地區(qū)進行釩礦的開采會容易很多，找礦的前景也會很好，本文對找礦經(jīng)驗進行探索總結，對找礦的重要標志進行分析[1]。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

地層有非常明顯的向外延伸的特征，和釩礦層密切相關的地層為荷塘組，荷塘組為非常明顯的黑色碳質(zhì)頁巖系列，包含著非常多的微量元素，經(jīng)過對于樣品進行分析，可以發(fā)現(xiàn)荷塘組中段當中的釩含量高達1965×10，具有非常明顯的區(qū)域性的特征，區(qū)域東部為燕山早期的太平巖體，其巖性為黑云母花崗閃長巖，呈現(xiàn)著向西延伸的特征，礦區(qū)南部所露出來的有油竹坑巖體，面積比較小，除此之外，區(qū)域上還顯露出了小型的花崗巖脈以及石英閃長玢巖脈，釩礦層的形成與巖石的發(fā)育并沒有直接性的關系，而巖石后期的侵入只是占據(jù)了礬礦層的一定空間。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 含礦地層特征

礦區(qū)位于歷口一羊棧嶺背斜的北翼，區(qū)內(nèi)地層排布總體上表現(xiàn)為單斜構造，由南向北出露地層，由老變新依次為：南華紀上統(tǒng)南沱組(Nhn)，震旦紀下統(tǒng)蘭田組(ZZ)、上統(tǒng)皮圓村組(Z：一∈P。)，寒武紀下統(tǒng)荷塘組(∈^)、大陳嶺組(∈)、中統(tǒng)楊柳崗組(∈：)、上統(tǒng)華嚴寺組(∈。^)，及第四系(Q)。礦區(qū)地層總體走向為SW—NE向，傾向NW，傾角中等。荷塘組主要在礦區(qū)的中部，出露的面積非常的大，而且重點蘊藏的礦層位，依據(jù)地層的巖性可以將其劃分成為三個地段，其中第二巖性屬于黑色炭質(zhì)板巖，厚度大于64m，富含豐富的釩。

2.2 構造特征

釩礦區(qū)的地質(zhì)構造較為復雜，它位于揚子陸塊東南緣江西古隆起內(nèi)的歷口構造帶和太平褶斷帶的交界位置，并且歷經(jīng)了加里東，海西以及燕山等構造運動，不僅如此，在整個礦區(qū)，還包含著一些級別比較低的構造發(fā)育，主要是以斷裂構造為主，同時也包含著一些拖拉褶皺，礦區(qū)的局部變化形態(tài)比較大，有的地方非常的陡峭，甚至發(fā)生了倒轉現(xiàn)象。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)內(nèi)發(fā)育出現(xiàn)了顯著的向斜構造，以東部的12線，14線以及TC15出露的是比較好，10線出露不是特別的完整，該褶皺軸向NEE及近EW向，長度大于300m，樞紐向NEE呈現(xiàn)傾伏狀態(tài)，傾伏角為小于20°。向斜南翼陡峭、北翼平緩，南翼地層的傾角為35°～56°，局部甚至可以達到85°，北翼地層則比較平緩，傾角在于11°～36°之間。0線與四線也有向斜構造現(xiàn)象，因為斷裂構造受于破壞，導致其面貌出現(xiàn)了一定的模糊，向斜構造與地層的傾向呈現(xiàn)為相反，釩礦層對稱出露。礦區(qū)內(nèi)發(fā)育NEE向、近EW向和NE向的斷裂構造。其中NEE向、近EW向的斷裂(F、Fz、Fs、F)為滑覆斷裂，而斷裂性質(zhì)主要以張性為主，從南向北的運動表現(xiàn)狀態(tài)，促使其中一些地層出現(xiàn)缺失的情況。NE向斷裂(F)及NW向斷裂(F)為平移斷裂，而斷裂性質(zhì)主要以扭性為主，將 0礦層進行切開，以此礦層就產(chǎn)生錯斷、位移[2,3]。

3 礦層地質(zhì)特征

3.1 礦層劃分與對比

釩礦層主要存儲處在于在荷塘組二段，第二層和第三層當中，和石煤層是相對應的，第一層屬于釩礦層的底板，主要發(fā)育一些含鈣質(zhì)的板巖或者是泥灰?guī)r等巖石，這種含有鈣的巖石，很容易就會受到其它因素的影響，導致出現(xiàn)蝕變，容易產(chǎn)生角巖化以及大理巖化，有時還會存在一些鉛鋅礦化，甚至會出現(xiàn)明顯的鈣質(zhì)活化轉移的情況，所以可以把第一層看作是釩礦層開始出現(xiàn)的標志，通過深入勘查得知石煤中具含磷，鈣硅質(zhì)結核層和第二第三韻律層的釩礦層具有緊密的聯(lián)系，這二者是相互伴生的，可以作為尋找釩礦層的一個主要的標志，通過對于第一韻律層的研究，通過含磷，鈣硅結核層來確定釩礦層的發(fā)育部位，結合礦層聯(lián)井的對比，能夠有效地識別礦層的級別。

3.2 礦層特征

Vl礦層鉆孔揭示深部除ZK1102、ZK401外都有此礦層的存在，但是地表只有TC13—2可見。V1礦層主要是以四個礦體組成；V2礦層鉆孔揭示深部除ZK1101、ZK401、ZK802外都有此礦層的存在，V2礦層由六個主要礦體組成；V3礦層該礦層分布較廣，V3礦層由七個主要礦體組成；V4礦層，該礦層由二個主要礦體組成。

表1 皖南釩礦區(qū)震旦紀一寒武紀地層微量元素含量表

3.3 礦石特征

一般來說，可以根據(jù)礦石的礦物成分將其進行分類，可以分為碳質(zhì)，泥質(zhì)，硅制，微粒石英，絹云母等粘土礦物，而其中釩不是獨立礦物的，將石煤層里面伴生釩采用分離實驗，可以得知，釩蘊藏主要在于水白云母等粘土礦物當中，礦石結構包含兩種，分別為變余泥狀以及顯微鱗片變晶，前者為粒度比較細的泥炭質(zhì)，硅泥制巖石，經(jīng)過碾壓形成，摸起來比較滑，后者形成于變形的板巖當中，變質(zhì)礦物絹云母等礦物，大多數(shù)是呈現(xiàn)小磷片狀進行定向分布的，礦石構造主要包括四種，分別為由泥炭質(zhì)，硅泥質(zhì)的沉積物構成的層狀結構，經(jīng)變質(zhì)作用由礦物定向排列的板狀結構，由黃鐵礦集合構成的條狀結構，水動力條件下所凝成的含磷，含鈣結核狀構造，大多數(shù)的含釩礦層，其發(fā)熱量能夠達到每克800卡以上，礦石的自然類型是以含釩炭質(zhì)板巖、含釩炭質(zhì)硅質(zhì)板巖為主，釩礦層的圍巖夾層和礦層不存在差異化，巖性主要以碳質(zhì)板巖、硅質(zhì)板巖和炭質(zhì)硅質(zhì)板巖等等，局部存在著角巖。

4 礦床成因分析

4.1 大地構造條件

該區(qū)域的地殼處于一個緩慢沉降的階段，是一個強還原沉積環(huán)境，有助于含釩碎屑供給以及化學分解，當海盆凹陷和沉積補償能力保持平衡的時候是含釩物質(zhì)沉積最佳的條件。

4.2 沉積環(huán)境及古氣候條件

該區(qū)域擁有非常厚的黑色巖系，當?shù)氐臍夂驐l件相對比較溫暖且潮濕。淺海附近的藻類繁殖比較快，從而導致大量的藻類尸體能夠存留下來，與陸源碎屑物一起融合，演變成為現(xiàn)在的荷塘組。在整個過程，陸源不但會帶來許多碎屑物，同時也會分離出釩和銀等物質(zhì)，而藻類能夠將釩進行吸收，并且在石煤環(huán)境當中，隨著藻類不斷的變化，高價釩離子也會開始向低價釩離子轉變，以這樣的方式蘊藏于粘土礦當中，促使釩元素能夠在二段當中非常的富集，局部也出現(xiàn)了釩礦體，含有釩元素的巖系為碳質(zhì)板巖以及硅質(zhì)板巖等等，其中礦物質(zhì)當中成分比較多的就是黃鐵礦，碳質(zhì)板巖顏色深，同時包含大量的硅質(zhì)，這可以證明碳質(zhì)板巖的化學作用比較強，一般情況下它會表現(xiàn)為以下幾個沉積方式：分別為化學搬運，懸浮式以及凝膠式，這些特征的存在都是在釩礦比較弱堿情況下所形成的，礬礦的直接圍巖是碳質(zhì)板巖，其沉積物的顆粒非常細小，而且具有比較強的吸附力，泥質(zhì)質(zhì)點可以有效吸附海水當中所存在的釩元素，以及吸收一些稀有元素和放射性的元素，導致呈現(xiàn)了局部地段的富集。其中p14線向東區(qū)放射線的數(shù)值比較高，可以達到224.9y，其放射數(shù)值已經(jīng)達到了對人體帶來一定的危害的程度，從上述分析可以發(fā)現(xiàn)，碳質(zhì)板巖的形成是由于周邊的環(huán)境處在淺海地區(qū)，比較溫暖且潮濕。礦體層狀以及周圍的圍巖，其性狀基本上是一致的，都具有明顯沉積礦床特的點，并且含釩巖系屬于碳質(zhì)板巖以及硅質(zhì)板巖，是陸源碎屑在經(jīng)過不斷的沉積之后，變質(zhì)成的海侵巖系，其變質(zhì)的程度屬于淺綠片巖相。在我們對該地區(qū)進行釩礦勘查之后，可以認定該地區(qū)屬于典型沉積類型的礦床，其中磷結核或鈣硅結核的碳質(zhì)板巖，都是作為尋找釩礦所在的主要標志之一。

5 結論

皖南釩礦床是一個沉積變質(zhì)型礦床，蘊藏于早寒武世荷塘組二段，具有非常明顯的層控以及巖性，整體顏色呈黑色，位于淺海還原環(huán)境當中，對于皖南地區(qū)的還原條件下所形成的黑色巖系來說，巖層當中的釩元素含量是比較高的，該地區(qū)是尋找釩礦非常有利的區(qū)域，但是目前我們并未在本地區(qū)發(fā)現(xiàn)大規(guī)模的釩礦產(chǎn)地，針對于本地區(qū)的釩礦成礦條件進行研究，希望可以為該地區(qū)同類型釩礦的勘查工作提供一定技術參考。