湖南永順朗溪礦區釩礦地質特征及礦床成因探討

熊建忠+孔華

[摘要] 湘西地區釩礦主要產于寒武系下統牛碲塘組黑色巖系中，震旦系上統留茶坡組巖性主要為硅質巖， V2O5含量低，一般認為不是釩礦賦礦有利層位，但本次調查在震旦系上統留茶坡組發現了釩礦層。研究結果表明，當薄層硅質巖之間的富釩炭質頁巖厚度較大，V2O5含量較高，就有可能使薄層硅質巖夾炭質頁巖的層位成為含礦層位，局部形成釩礦體。

[關鍵詞] 釩礦；地質特征；震旦系；硅質巖夾頁巖；永順縣朗溪

1 區域地質背景

1.1 區域地層

本區域大地構造位置位于上揚子地臺東南緣。區域內主要是以濱海-淺海相碳酸鹽巖和生物碎屑巖為主的沉積巖區，出露各時代地層有青白口紀、震旦紀、寒武紀、奧陶紀、白堊紀及第四紀地層，其中青白口紀、寒武紀地層分布面積最為廣泛，震旦紀地層次之，奧陶紀、

圖1 湘西北地區震旦系露頭分布及分區圖

1、露頭分布區； 2、地層分區界線； 3、北區；4、中區

白堊紀及第四紀地層僅有零星分布。

根據《湖南省區域地質志》對湖南省震旦系的地層分區，朗溪礦

區處于湖南省震旦系地層分區中的北區向中區過渡地帶。在中區，震旦系上統留茶坡組下部為黑色、灰黑色厚層狀硅質巖，上部為灰色、灰白色薄層至中層硅質巖，具黑白相間的條帶構造；在北區，留茶坡組上部碳酸鹽逐漸增多，從朗溪礦區北部起往西北漸變為硅質巖與碳酸鹽互層，至張家界、桑植一帶基本為碳酸鹽巖，厚度也增大。朗溪釩礦區由于地處震旦系分區過渡帶，其巖性也具過渡特征，留茶坡組巖性由礦區南部薄層至中層硅質巖夾頁巖至礦區北部變為硅質巖夾頁巖與白云巖互層。

1.2 區域礦產特征

湘西北貴金屬鎳-鉬-釩礦成礦帶是我國華南地區沉積型鎳-鉬-釩多金屬礦床成礦條件最好，規模最大及最具找礦潛力的貴金屬鎳-鉬-釩成礦帶。該成礦帶長度達180km，寬度為40km，向東北延伸至湖北境內，向西南進入貴州省【1】。湘西北地區鎳、鉬、釩礦主要賦存在寒武系下統牛蹄塘組底部，但其產出與下伏地層巖性密切相關，鎳、鉬礦對應的下伏地層巖性為震旦系上統燈影組白云巖，釩礦對應的下伏地層巖性為震旦系上統留茶坡組硅質巖。朗溪礦區位于震旦系地層分區的中區和北區的過渡地區，不僅決定了寒武系底部主要礦化類型以釩為主逐漸向北西變化為以鎳、鉬礦為主，而且還因為礦區南部震旦系留茶坡組的巖性具有特殊性而使其成為釩礦含礦層位。

2 礦床地質特征

2.1 礦區地層

礦區分布地層主要為震旦系下統南沱組（Z1n）、震旦系上統陡山沱組（Z2d）、留茶坡組（Z21），寒武系下統牛蹄塘組（∈1n）、杷榔組（∈1p）、清虛洞組（∈1q），寒武系中統敖溪組（∈2a）、花橋組（∈2h）及第四系（Q）。釩礦的主要賦礦層位為寒武系下統牛蹄塘組（∈1n）、次要賦礦層位為震旦系上統留茶坡組（Z21）。

寒武系下統牛蹄塘組（∈1n）：巖性較為單一，主要為黑色炭質頁巖，頁理較發育，局部含少量砂質，為含砂質炭質頁巖。與上覆杷榔組地層主要是從顏色加以區別。其中底部5～20米左右夾薄層硅質巖及磷結核，薄層硅質巖越往下有增多趨勢。另在本組地層與下伏震旦系上統留茶坡組分界處，在部分探槽及鉆孔中常見一層白云巖，厚0.1～2.2米，一般0.40米。上述在本組底部5～15米夾薄層硅質巖及磷結核的炭質頁巖層位，為本礦區釩礦的主要賦礦層位，同時也是區域主要石煤層、鎳鉬礦層層位及磷礦層位之一。

震旦系上統留茶坡組（Z21）：巖性為黑色中～薄層致密膠狀結構硅質巖夾炭質頁巖，上部硅質巖厚度一般6～9cm，炭質頁巖厚2～3cm，下部硅質巖厚度一般>10cm，炭質頁巖厚1～2cm。本組上部存在一定規模的釩礦層，下部沒有礦化顯示。礦區北部硅質巖中夾有數層中—厚層白云巖，往南白云巖呈逐漸減少趨勢。

2.2 含釩巖系特征

2.2.1 含釩巖系總體特征

留茶坡組硅質巖頂接線以上，即牛蹄塘組底部，為一套黑色頁巖夾薄層硅質巖的巖性組合，厚度一般小于25m，是區內的主要含釩層位，共發現3個礦體，厚度1～8m，V2O5平均品位0.883%。留茶坡組硅質巖頂接線以下18m以內，即留茶坡組上部，為一套薄層硅質巖夾黑色頁巖的巖性組合，是本區的次要含釩層位，主要分布在礦區南部，共發現3個礦體，厚度1～3m，V2O5品位0.841%。

2.2.2 震旦系留茶坡組含釩層位特征

產于震旦系上統留茶坡組硅質巖夾頁巖中的釩礦，硅質巖呈球粒狀結構，成分主要為硅質和炭泥質，膠結物為玉髓。硅質巖中V2O5含量0.20%～0.40%。炭質頁巖主要由粘土礦物組成，次為炭泥質和膠磷礦及少量微晶石英。釩主要以V3+狀態存在于水云母中，與Al3+呈類質同象的形式產出，說明釩主要依靠粘土的吸附作用沉積富集成礦的。

由于硅質巖中釩含量低（0.20%～0.40%），會使整個硅質巖夾頁巖層位的釩含量相對貧化，但如果薄層硅質巖之間的頁巖夾層厚度相對較大，而且V2O5含量較高，就能使局部薄層硅質巖夾頁巖層位成為釩礦層。根據朗溪釩礦震旦系留茶坡組上部含礦層位中硅質巖及炭質頁巖夾層分別取樣的分析結果（表1），炭質頁巖夾層中V2O5平均含量為2.362%，為寒武系底部高炭質頁巖含礦層中V2O5含量的2～3倍，為震旦系留茶坡組上部硅質巖中V2O5含量的6～12倍，說明硅質巖夾層中頁巖V2O5含量較高。在含礦層位中，富釩頁巖厚度占層位總厚度比例為20%～30%，較之留茶坡組下部非含礦層位的15%，富釩頁巖厚度較大。

表1 平硐（PD1）硅質巖夾頁巖含礦層不同巖性樣品分析結果對比表

分層 樣號 巖性特征 樣厚（m） 炭質頁巖樣厚占

分層樣厚的比例（100%） V2O5品位（%）endprint

1 PDH1-1 硅質巖 0.074 20.87 0.261

PDH1-2 炭質頁巖 0.019 2.047

2 PDH2-1 硅質巖 0.081 22.12 0.39

PDH2-2 炭質頁巖 0.023 2.414

3 PDH3-1 硅質巖 0.078 22.77 0.411

PDH3-2 炭質頁巖 0.023 1.552

4 PDH4-1 硅質巖 0.084 28.21 0.327

PDH4-2 炭質頁巖 0.033 3.717

5 PDH5-1 硅質巖 0.081 24.30 0.219

PDH5-2 炭質頁巖 0.026 1.698

6 PDH6-1 硅質巖 0.067 28.72 0.338

PDH6-2 炭質頁巖 0.027 2.874

7 PDH7-1 硅質巖 0.085 19.05 0.289

PDH7-2 炭質頁巖 0.02 4.155

8 PDH8-1 硅質巖 0.086 17.31 0.403

PDH8-2 炭質頁巖 0.018 1.92

9 PDH9-1 硅質巖 0.079 24.04 0.345

PDH9-2 炭質頁巖 0.025 1.263

10 PDH10-1 硅質巖 0.076 22.45 0.34

PDH10-2 炭質頁巖 0.022 1.981

備注：

1、樣品總厚度1.027m，其中炭質頁巖樣總厚度0.236m，平均0.024m，硅質巖樣總厚度0.791m，平均0.079m，炭質頁巖樣總厚度占樣品總厚度22.98%。

2、炭質頁巖樣品V2O5平均品位2.404%，硅質巖樣品V2O5平均品位0.333%，全部樣品V2O5平均品位0.809%

3 震旦系硅質巖中釩礦成因分析

湘西地區在震旦-寒武之交存在大規模火山活動和海底噴流作用，為硅質巖的沉積提供了熱源條件[ 2]。由于構造和巖漿作用強烈，海底火山熱液噴流作用帶來的高硅質流體經化學沉積作用形成硅質巖[ 3]，每一次海底火山噴流結束后有一個短暫的以粘土礦物為主的陸源碎屑沉積。由海底火山噴流作用帶來的釩等深部礦物質在海水中濃度較高，而且海水中釩等礦物質由后期的間歇性的海底火山噴流作用迅速得到補償，因此這種有陸源碎屑吸附形成的粘土型釩礦中的V2O5品位相對較高。震旦紀末期的巖漿活動和海底火山噴流作用是不均衡的，不僅在區域上的不同地區強弱不同，而且在同一地區也具有間歇性。朗溪礦區震旦系上統留茶坡組上部硅質巖中的炭質頁巖夾層較湘西其它地區厚，說明本區在震旦紀末期這一構造活動、巖漿活動強烈時期中間存在較長的相對穩定時期，釩在這一時期能夠被粘土礦物吸附成礦。當富含V2O5的頁巖厚度相對較大，就能使整個薄層硅質巖夾頁巖層位成為含釩層位。

4 找礦前景分析及區域找礦指導意義

朗溪礦區詳查階段施工的78個鉆孔中，震旦系上統留茶坡組中見礦的鉆孔65個，占全部鉆孔數量的83%，硅質巖夾頁巖含礦層位共圈定礦體3個，經資源儲量估算，332+333類型V2O5資源量為14.2萬噸，已達到中型釩礦的規模。朗溪礦區釩礦詳查工作區范圍僅為天門山—黃洞向斜北西翼的南部近向斜轉折部，向斜的核部及東南翼仍具有很好的成礦遠景。

海底熱水沉積成礦作用發生于特定的沉積構造環境【4】，即伸展構造環境的裂盆——裂谷海槽，湘西地區黑色巖系中硅質巖與炭質頁巖互層特征及二者厚度比例關系反映了特定的構造背景和沉積環境[5]。就湘西地區而言，震旦系上統留茶坡組地層巖性特征與朗溪釩礦相似的地區是肯定存在的。根據湖南省震旦系地層分布特征，與朗溪釩礦區震旦系留茶坡組地層巖性特征相似的地區主要有兩類：一是湖南省震旦系地層分區中的北區向中區的過渡地區，二是中區局部具有與朗溪釩礦相似的沉積環境和構造環境的地區。湖南懷化-安化一帶是我國沉積成巖型鈾礦的主要產區，鈾礦主要賦存于硅質巖夾頁巖的層位中【6】，與朗溪釩礦區震旦系留茶坡組釩的產出特征非常相似。因此，朗溪釩礦區震旦系硅質巖夾頁巖層位中釩礦成礦模式對具有相似地質條件的湘西其它地區的釩礦及多金屬找礦具有重要的參考價值。

參考文獻

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[5] 范德廉，楊秀珍，王連芳，等. 某地下寒武統含鎳鉬多金屬黑色頁巖系的巖石學及地球化學特點. 地球化學， （ 3） ： 143- 164..

[6] 余達淦，吳仁貴，鈾資源地質學 哈爾濱工程大學出版社 2007-10-01 ISBN：9787810736268endprint