麻陽縣堯市釩礦地質(zhì)特征及成因分析

收稿日期：2024-03-21

作者簡介：鄧波（1981—），男，湖南安鄉(xiāng)人，工程師。研究方向：地質(zhì)調(diào)查與礦產(chǎn)勘查。

摘要：憑借獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，釩金屬廣泛應(yīng)用于鋼鐵、航空航天、化學(xué)、電池、顏料、玻璃、光學(xué)和醫(yī)藥等領(lǐng)域。作為釩資源大國，我國釩總資源量、產(chǎn)量和消費(fèi)量均位居全球第一。麻陽苗族自治縣（簡稱麻陽縣）位于湖南省西部，由懷化市管轄，礦產(chǎn)資源豐富。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，分析麻陽縣堯市釩礦的礦床地質(zhì)特征，明確礦床成因。研究區(qū)內(nèi)，寒武系紐芬蘭統(tǒng)牛蹄塘組（∈1n）的含磷結(jié)核炭質(zhì)板巖為主要釩礦賦存層位。從礦床成因來看，麻陽縣堯市釩礦屬生物化學(xué)沉積礦床。

關(guān)鍵詞：堯市釩礦；地質(zhì)特征；礦床成因；麻陽縣

中圖分類號：P618.61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）05-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.05.027

Analysis on Geological characteristics and genesis of Yaoshi vanadium deposit in Mayang County

DENG Bo1， DU Shi2

（1. Urban Geological Survey and Monitor Institute of Hunan Province， Changsha 410014， China;

2. Geological Society of Hunan， Changsha 410007， China）

Abstract： With its unique physical and chemical properties， vanadium metal is widely used in fields such as steel， aerospace， chemistry， batteries， pigments， glass， optics， and medicine. As a major vanadium resource country， China ranks first in the world in terms of total vanadium resources， production， and consumption. Mayang Miao Autonomous County （abbreviated as Mayang county） is located in the western part of Hunan province， under the jurisdiction of Huaihua city， with abundant mineral resources. Based on the regional geological background， the geological characteristics of Yaoshi vanadium deposit in Mayang county is analyzed， and the genesis of the deposit is clarified. In the study area， the phosphorus bearing nodular carbonaceous shale of the Cambrian Terreneuvian Niutitang Formation is the main occurrence layer of vanadium deposits. From the perspective of ore genesis， Yaoshi vanadium deposit in Mayang county belongs to a biochemical sedimentary deposit.

Keywords： Yaoshi vanadium deposit; geological characteristics; deposit genesis; Mayang county

麻陽苗族自治縣（簡稱麻陽縣）位于湖南省西部、懷化市北部，東與辰溪縣相連，西與銅仁市碧江區(qū)交界，南與懷化市鶴城區(qū)、芷江侗族自治縣接壤，北與鳳凰縣、瀘溪縣毗鄰。麻陽縣堯市釩礦中部斷裂構(gòu)造發(fā)育較多，礦區(qū)釩礦層主要分布于寒武系紐芬蘭統(tǒng)牛蹄塘組第二段（∈1 n2）底部含磷結(jié)核炭質(zhì)板巖中，厚度和品位均較穩(wěn)定。礦層一般厚度在1.17～3.48 m，V2O5含量一般在0.726%～0.922%。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

依據(jù)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料，研究區(qū)出露的地層從老到新依次為新元古界青白口系板溪群（Ptbn）與震旦系（Z）、早古生界寒武系（∈）、中生界白堊系（K）和新生界第四系（Q）等。區(qū)域構(gòu)造分為兩帶，第一帶出露于麻陽壓扭性斷層以北的褶皺和斷裂，第二帶位于麻陽-黃金坳區(qū)間。

1.1 地層

自西向東，礦區(qū)出露地層依次為南華系上統(tǒng)南沱組（Nh3n），震旦系下統(tǒng)陡山沱組（Z1d）、上統(tǒng)留茶坡組（Z2l），寒武系紐芬蘭統(tǒng)牛蹄塘組（∈1 n）、第二統(tǒng)石牌組（∈1-2 s）、第二統(tǒng)清虛洞組（∈3 q）、第三統(tǒng)敖溪組（∈3 a）以及第四系全新統(tǒng)（Qh）。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于沅麻紅色盆地南端西側(cè)邊緣，處于軸向東北的堯市開闊向斜的西北翼，東北向構(gòu)造格架主要形成于加里東期。

1.2.1 褶皺

礦區(qū)地層為東北-西南走向，朝東南方向傾斜，傾角一般在10°～30°。礦區(qū)為單斜構(gòu)造，局部見撓曲和揉皺，研究區(qū)南端長坪一帶受河流影響，洪積層覆蓋，使釩礦層地表沒有出露。

1.2.2 斷層

一組平行分布東北向斷層主要分布礦區(qū)內(nèi)，主要有F1斷層、F2斷層和F3斷層，均屬于逆斷層。斷層傾向均為西北，傾角為40°～50°，受斷層影響，巖層走向上均有切割位移現(xiàn)象，對釩礦層破壞較大，使礦層重復(fù)位移。近鄰斷層一帶巖層均較破碎，產(chǎn)狀零亂，沿?cái)鄬訋Ｌ闾两M第一段（∈1 n1），硅質(zhì)巖夾炭質(zhì)頁巖中普遍見有巖層撓曲及破碎現(xiàn)象。

區(qū)內(nèi)分布的F1逆斷層長度約為4 000 m，規(guī)模較大。斷層走向?yàn)?8°，釩礦層錯距約為150 m。F2壓扭斷層位于F1斷層?xùn)|南側(cè)，區(qū)內(nèi)分布長度約為3 100 m。

斷層總體走向?yàn)?0°，破碎帶寬度為10 m左右，釩礦層錯距約為150 m。F3壓扭斷層位于F2斷層?xùn)|南側(cè)，與F2斷層在西南側(cè)交匯。區(qū)內(nèi)斷層可見長度為3 300 m，斷層走向約為55°，釩礦層錯距為100 m左右。

1.3 圍巖蝕變

礦區(qū)大部分圍巖蝕變發(fā)生在寒武系紐芬蘭統(tǒng)牛蹄塘組含礦地層，蝕變類型主要是黃鐵礦化和方解石化，其次是褐鐵礦化和硅化。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 含礦巖系特征

釩礦產(chǎn)出于寒武系紐芬蘭統(tǒng)牛蹄塘組第二段地層，含礦巖系厚度為14.96～23.43 m。主要巖性為黑色炭質(zhì)板巖，局部為含硅化炭質(zhì)板巖。含礦巖系特征為黑色、炭泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，炭質(zhì)板巖呈薄層板狀構(gòu)造，炭泥質(zhì)成分含量較高，上部與底部含有磷質(zhì)結(jié)核，一般含有黃鐵礦星點(diǎn)、團(tuán)塊。礦層底板為薄層硅質(zhì)巖夾炭質(zhì)頁巖，近礦層底部硅質(zhì)巖層面磷結(jié)核分布較多。頂板炭質(zhì)板巖含量較低，黃鐵礦星點(diǎn)、團(tuán)塊分布稀疏，無磷結(jié)核[1]。釩礦層主要位于底部含磷結(jié)核、黃鐵礦星點(diǎn)及團(tuán)塊的高碳質(zhì)板巖中。釩礦層呈層狀、似層狀產(chǎn)出。礦層平均厚度為3.32 m，V2O5平均含量為0.821%。礦區(qū)含礦地層分布比較穩(wěn)定，但礦層的厚度、品位局部變化較大，因而礦層在深部分布不連續(xù)。

牛蹄塘組第一段巖性為薄層硅質(zhì)巖夾炭質(zhì)頁巖，V2O5含量一般為0.223%～0.445%，達(dá)不到工業(yè)指標(biāo)要求。薄層硅質(zhì)巖所夾的炭質(zhì)頁巖V2O5品位多數(shù)超過0.7%，但炭質(zhì)頁巖在該層的厚度占比小于10%，無利用價值。研究區(qū)內(nèi)，該層都被視為礦層底板。牛蹄塘組第三段（∈1 n3）炭質(zhì)板巖在所有探礦工程中未發(fā)現(xiàn)有高于工業(yè)指標(biāo)的礦層。

2.2 礦體特征

礦區(qū)共圈出4個釩工業(yè)礦體，編號分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ，其他伴生礦產(chǎn)均達(dá)不到伴生礦產(chǎn)工業(yè)品位要求。其中，Ⅰ礦體和Ⅱ礦體為礦區(qū)主要礦體。

2.2.1 Ⅰ礦體

Ⅰ礦體是礦區(qū)主要礦體，分布于礦區(qū)北部，礦體走向長度為1 500 m，最大垂深為329.12 m，寬度為100～600 m，礦層厚度在走向上變化小，相對穩(wěn)定。礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出，主要含釩地層的巖性為含磷質(zhì)結(jié)核黑色炭質(zhì)板巖，產(chǎn)狀與圍巖相同，為一朝東南傾斜的單斜層，淺部稍緩，中深部稍陡，傾向?yàn)?10°～150°，傾角為18°～25°，一般為20°。礦層厚度為1.01～4.78 m，平均厚度為2.63 m，變化系數(shù)為44%，由淺入深逐漸變薄，厚度相差約2倍。V2O5含量為0.702%～1.003%，平均品位為0.789%，變化系數(shù)為10%，淺部礦層品位較高，礦體品位總體穩(wěn)定，主要原因是表生作用的富集。

2.2.2 Ⅱ礦體

Ⅱ礦體是礦區(qū)的主要礦體，分布于礦區(qū)中部，礦體走向長度為1 800 m，寬度為500～700 m，最大垂直深度為244.46 m，礦層厚度在走向上變化很小，而且很穩(wěn)定，變化規(guī)律并不明顯。該礦體與周圍地層相同，礦體呈層狀或似層狀分布。該層為單斜，傾向東南，一般為110°～150°，傾角為12°～20°，平均傾角為18°。磷質(zhì)結(jié)核片狀炭質(zhì)頁巖是礦體的主要含礦巖性，礦層厚度為1.15～4.16 m，平均厚度為3.32 m，變化系數(shù)為41%，礦層厚度在傾向上變化較大，表面較深部稍厚。V2O5含量一般為0.714%～1.087%，平均品位為0.856%，變化系數(shù)為12%，礦體品位穩(wěn)定，變化較小。

2.2.3 Ⅲ礦體

Ⅲ礦體分布于礦區(qū)南部，受F1斷層、F2斷層和F3斷層影響，礦層有一定破壞，發(fā)生平移錯動，以斷層為界，分為三大塊段。F1斷層和F2斷層在傾向上對礦層無影響，在走向上，礦層有切割位移、重復(fù)出現(xiàn)現(xiàn)象。礦體呈層狀或似層狀分布，局部為透鏡狀。礦體走向長度為1 800 m，寬度為500～800 m，最大垂深為129.08 m，傾向東北，與周圍地層相同，一般為50°～90°，平均傾角為18°。礦層主要含礦巖性為含磷質(zhì)結(jié)核炭質(zhì)板巖，礦層厚度一般為1.68～9.88 m，平均厚度為4.14 m，變化系數(shù)為61%，V2O5含量為0.703%～1.291%，平均品位為0.865%，變化系數(shù)為15%。

2.2.4 Ⅳ礦體

Ⅳ礦體規(guī)模小，分布在礦區(qū)南端，礦體呈似層狀、透鏡狀分布，僅淺部礦層品位達(dá)到工業(yè)指標(biāo)要求，礦體平均厚度為3.19 m，變化系數(shù)為61%，V2O5含量為0.724%～0.804%，平均品位為0.773%，變化系數(shù)為5.5%。

3 礦床成因分析

古地理分析表明，研究區(qū)位于陸相和淺海的邊緣過渡帶，其停滯灣形成于封閉的淺海盆地。水介質(zhì)主要是還原條件下的碎屑沉積物，氣候炎熱干燥，pH約為8，氧化還原電位為0 mV，由于這些因素，釩礦床可以形成于最理想的沉積環(huán)境[2-3]。在寒武系紐芬蘭統(tǒng)牛蹄塘組地層的底部，有一層富含有機(jī)碳、磷和硅的巖層，其中蘊(yùn)藏著區(qū)域性釩礦床。釩的富集與有機(jī)質(zhì)密切相關(guān)，釩礦床的形成也歸功于有機(jī)質(zhì)。釩元素立即被藻類富集，這種富集又因成巖風(fēng)化作用而進(jìn)一步加強(qiáng)[4]。根據(jù)研究結(jié)果，原始盆地是一個微生物高度集中的沉積環(huán)境，這些微生物通過炎熱、潮濕的古代氣候和相對安靜的動態(tài)條件所提供的路徑進(jìn)入海洋。地表下的熱液流動也為它們的活動創(chuàng)造有利環(huán)境。這種環(huán)境促進(jìn)嗜熱細(xì)菌的生長，微生物群落有助于礦化成分的吸附、吸收、聚集和還原，沉積環(huán)境吸收成礦元素的能力是形成礦床的主要因素[5-6]。因此，研究區(qū)的釩礦床被認(rèn)為是一個經(jīng)歷海底熱液沉積和微生物成礦作用的生物化學(xué)沉積礦床，陸源是其主要成礦物質(zhì)來源。

4 結(jié)論

麻陽縣堯市釩礦為沉積型釩礦，礦體賦存于寒武系紐芬蘭統(tǒng)牛蹄塘組第二段地層底部的黑色巖系，該層成礦位置相同、成礦地層穩(wěn)定、成礦時期一致，釩礦的地層找礦標(biāo)志為牛蹄塘組。礦體的產(chǎn)出狀態(tài)及空間分布主要受區(qū)內(nèi)地層產(chǎn)狀控制，區(qū)內(nèi)主要分布有4個礦體，屬中型規(guī)模。礦體產(chǎn)狀與圍巖一致，傾角較平緩，礦體厚度和品位均較穩(wěn)定，礦體呈層狀或似層狀產(chǎn)出，礦層主要由含釩含磷質(zhì)結(jié)核炭質(zhì)板巖構(gòu)成，次為含釩炭質(zhì)頁巖。

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