釩礦在下寒武系賦礦巖性層中的富集規律

摘要：南秦嶺東段廣泛分布著寒武系黑色巖系，文章通過對山陽縣的中村釩礦、雙河釩礦和商南縣水溝釩礦、湘河釩礦等典型礦床釩礦富集規律，簡要介紹釩的形成環境、存在形式、賦存狀態、控制因素和釩在下寒武系地層各賦礦巖性層中的分布特點。

關鍵詞：釩礦開采；寒武系；富集規律

中圖分類號：P618 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0083-02

釩是一種銀白色金屬，是電的不良導體，具有增強合金強度、降低熱膨脹系數的特點，可耐鹽酸、稀硫酸、堿溶液及海水的腐蝕。作為鋼鐵的合金組分，釩廣泛應用于鋼鐵工業，可細化基體晶粒。在非鐵合金中，釩用來制造鈦合金，用于航空工業。同時，五氧化二釩還廣泛用作生產硫酸、精煉石油、制造染料等有機、無機氧化反應的催化劑。

總之，金屬釩及五氧化二釩主要應用于鋼鐵工業和化學工業，在國防、國民經濟建設中起著重要的作用。

1 地質背景

南秦嶺東段發育下古生界寒武系一套深灰—黑色的硅質巖、碳酸鹽巖、泥質巖等沉積巖組合，產出的礦產主要有釩、鐵、鉬、鎳、鈾等金屬礦和藍石棉、重晶石、金紅石等非金屬礦，礦產類型以沉積型為主，在陜西南部的山陽縣、商南縣境內出露面積較大。

目前，區域及區內已知釩礦均產于下寒武系碳硅質巖系中，沉積成因，嚴格受地層層位及巖性控制，為一套淺海相陸緣碎屑與生物碎屑碳酸鹽沉積巖層，屬泥質碎屑巖夾碳酸鹽巖沉積建造，此為層位標志。

2 釩的形成環境、存在形式、賦存狀態及控制因素

據化學分析結果，V2O5主要賦存于黑色巖系內，黑色巖系是含礦層、貯礦層。依據巖石成份、結構、構造分為三種釩礦石：碳質粘土巖型、硅質巖型、硅質巖與碳質粘土巖的過渡型。

2.1 形成環境和控制因素

釩礦沉積于碳、硅質黑色巖系中，其沉積環境應是在一個水流不暢、缺氧環境下的海盆地、海灣、凹陷等閉塞還原環境。

（1）成礦物質來源。含釩地層與下震旦統耀嶺河群地層分布范圍基本吻合，展布上形影相隨。在震旦系與寒武系平行不整合接觸帶風化殼上采集基巖光譜樣分析，釩含量400～500ppm，含量高于克拉克值幾十倍，區域地球化學測量也反映了高背景帶，說明震旦系地層有釩物質存在，經風化剝蝕后，為沉積提供了物源。

從釩元素的賦存狀態看，釩以吸附狀態和類質同象存在于粘土巖的高嶺石、水云母中，且以類質同象為主，說明釩在成巖過程中進行了再分配，即在溫度壓力升高的情況下大量呈吸附狀態的釩以V3+方式取代粘土礦物中Al3+部分空間，形成含釩粘土礦物。因此釩礦的形成包括了沉積富集和成巖改造兩個階段。

（2）沉積特征明顯。釩礦體產于下寒武統碳硅質巖系中，層位穩定，呈層狀、似層狀，產狀與圍巖一致，顯示沉積特征。礦體具多層性；礦體與圍巖呈漸變過渡關系，圍巖未見蝕變，脈體不發育；礦物組分簡單，主要礦物組成為石英和粘土礦物。

2.2 存在形式與賦存狀態

經巖礦鑒定，未見獨立的釩礦物。據中村釩礦床詳查報告，硅質巖型、碳質粘土巖型礦石，電滲試驗證明，釩元素與礦石中的粘土巖有關，釩以吸附狀態和類質同象存在于粘土巖的高嶺石、水云母中。在硅質巖型和碳質粘土巖型礦石中，釩以吸附狀態存在者分別占25.83%和66.38%，以類質同象存在者占74.17%和33.26%。

3 礦石質量和礦石類型

3.1 礦石自然類型

（1）碳質粘土巖型。礦石淺灰色，未脫碳的為黑色，主要由粘土礦物組成，其中24%為水云母和高嶺石，15%為碳質，這類礦石的含釩高低就粘土情況而定，含粘土量越多，品位越高。礦石極易風化，但不影響V2O5質量，該類礦石的V2O5含量一般在0.6%～1.2%，高者達2%。

（2）硅質巖型。礦石灰色，薄層狀，易碎，普遍夾0.2～0.5厘米的粘土質條帶，由硅質巖和粘土巖兩部分組成，其成份主要為石英，占75%～95%，其次為粘土礦物。該類礦石的V2O5含量一般在0.5%～0.7%間，高者可大于0.8%。

（3）硅質巖與碳質粘土巖的過渡型。該類礦石是由薄層硅質巖與碳質粘土巖、粘土巖互層形成，主要分布于硅質巖與粘土巖的過渡地段，一般厚2～3米，V2O5含量一般都在0.5%～0.8%。

3.2 礦石的結構、構造

碳質粘土巖型，釩礦石主要為泥質結構，顯微鱗片變晶結構。硅質巖型釩礦石主要為隱晶—微晶結構；礦石的構造為層狀、微層狀構造，少數為角礫狀構造。

3.3 礦石礦物成份及化學成份

（1）礦石礦物成份：

硅質巖型：由硅質巖和粘土質條帶組成，主要礦物成分為石英75%～95%，次為粘土礦物，如水云母、高嶺石，二者緊密共生。石英多呈微粒狀，粒徑小于0.02毫米；高嶺石呈針狀，粒徑小于0.3毫米，水云母（伊利石）粒徑小于0.03毫米。

碳質粘土巖型：主要由水云母、高嶺石組成，總含量74%；次為15%的碳質呈粉塵狀分布于水云母、高嶺

石中。

（2）礦石化學成份：

各類型礦石化學分析結果見表1。

從表1可以看出：富礦石含鋁、鉀高，鈣低；貧礦石含鋁、鉀低，鈣高，表明釩與鉀、鋁有關，并呈正相關變化。

4 結語

綜上所述，釩礦的富集主要具有以下幾個特點：

（1）賦存于下寒武系地層的炭硅質巖、碳質粘土巖，受地層和巖性控制。

（2）不同地段，釩在各賦礦巖性中的含量有差異，有的主要富集在硅質巖，有的主要富集在碳質粘

土巖。

（3）未見獨立的釩礦物，釩離子以吸附狀態和類質同象存在于粘土巖的高嶺石、水云母中。

（4）它與巖石中的鉀、鋁呈正相關變化。

參考文獻

[1] 范德廉，張濤，葉杰，等.中國的黑色巖系及其有關礦床[M].北京科學出版社，2004.

[2] 張本仁，陳德興，等.陜西柞水—山陽成礦帶區域地球化學[M].武漢：中國地質大學出版社，1989.

作者簡介：程德進（1968—），男，陜西西鄉人，陜西省核工業地質局二二四大隊工程師，研究方向：花崗偉晶巖型鈾礦地質勘查。endprint