江西武寧縣桐梓嶺釩礦地質特征與成因淺析

吳文鈞，熊 燃

（1.江西省地礦資源勘查開發中心，江西 南昌 330001 ；2.江西地勘局贛西地質調查大隊，江西 南昌 330030）

1 區域地質背景

桐梓嶺釩礦區地處贛北修武成礦區內。其中，北部九宮復式背斜、南部九嶺復式背斜及中部修武復式向斜構成了近東西向的區域構造格架。

區內地層從中元古界到新生界，除缺失侏羅系、白堊系、泥盆系、石炭系的部分地層外，其它各系均較發育。其中，新元古界雙橋山群組成了該區淺變質褶皺基底，以近東西向緊閉同斜復式褶皺（麒麟山復向斜和石溪—阮家復背斜）疊加近南北向圓滑褶皺為特征。震旦系-下三疊統組成近東西向復式褶皺（修武復式向斜大椿—柘林復向斜之遼姑源向斜）與滑脫構造系統為主體的蓋層構造型式。晚白堊世表現為陸相紅色斷陷盆地[1]。

區域范圍內巖漿巖不發育，僅局部見有少量花崗斑巖脈露頭，與該區釩礦成礦關系不密切。

區域范圍內礦床或礦（化）點不多，主要有釩礦、石煤、建筑板巖等。

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區出露地層由老到新依次為新元古界雙橋山群、震旦系、寒武系、奧陶系、志留系和第四系（圖1）。其中，雙橋山群安樂林組第二至第五巖性段主要分布于礦區西、南緣，由淺海相變質碎屑巖組成，為本區最古老的基底層。礦區中部出露震旦紀地層，為一套濱海河流相石英砂巖建造、冰河相碎屑巖建造以及局限臺盆相泥質、碳酸鹽巖建造，與雙橋山群呈不整合接觸。下古生界寒武系、奧陶系、志留系出露于礦區中、南部，為一套半封閉潮坪-潟湖相炭質泥頁巖建造、淺海相碳酸鹽巖-碎屑巖建造，奧陶紀、志留紀地層多呈帶狀出露于礦區南部，與成礦關系不大[2]。

2.2 構造

礦區構造復雜，北部由新元古界雙橋山群區域淺變質巖組成近東西向緊閉同斜復式褶皺，為本區褶皺基底；中部—南部由震旦系-志留系組成以近東西向復式褶皺（大椿—柘林復向斜之遼姑源向斜北翼）與滑脫構造系統為主體的蓋層構造型式，總體呈一單斜構造。

（1）褶皺

基底構造以近東西向緊閉同斜復式褶皺為主，發育有近東西向麒麟山復向斜和石溪—阮家復背斜。蓋層褶皺主體為遼姑源向斜（屬于區域性近東西向大椿-武寧復向斜西段主要組成部分）, 翼部地層為震旦系-志留系，呈單斜構造，走向近東西向，傾向南，傾角50°左右[3]。

（2）斷裂

區內發育一套完整的滑脫構造系統，由下伏系統、主滑脫帶和滑動系統三部分組成：①下伏系統由新元古界雙橋山群淺變質碎屑巖組成，表現出一定的柔性，以近東西向緊密同斜復式褶皺為特征，并發育小規模脆韌性剪切帶；②主滑脫帶(一級滑脫帶)呈近東西向沿基底與蓋層之間的接觸界面展布，區內出露長度12km，寬5～100m，主滑面傾向南（蓋層），傾角50°左右。主滑脫帶靠基底一盤，往往發育脆韌性變形，或疊加由基底巖系組成的構造角礫巖。主滑脫帶上盤地層發生不同程度的滑失，巖石常見硅化或發育石英脈；③礦區范圍內的滑動系統由震旦系—志留系組成，具有依次控制的多級別滑脫構造特征，在平剖面上可劃分為兩個Ⅱ級滑脫帶及其所分隔的三個滑動層系，各Ⅱ級滑脫帶的滑面產狀與地層產狀基本一致。

礦區除發育順層滑脫斷裂外，還發育二條規摸較大的北東向斷裂帶（F1、F2），其中F1破碎帶傾向南東，傾角約60°，寬約10m～30m，延伸大于10km（向南西延伸出礦區范圍），斷層性質為壓、壓扭性，斷距大于1000m。F2破碎帶傾向南東，傾角約65°，寬約5m～10m，延伸2.5km，斷層性質為壓、壓扭性，平面上發生明顯的左旋平移運動，斷距約500米。

圖1 桐梓嶺釩礦區地質略圖

表1 釩礦層劃分表

2.3 巖漿巖

礦區范圍內僅在個別鉆孔中見有花崗斑巖脈，圍巖為硅質巖，兩者呈侵入接觸關系，與區內釩礦體無關系[4]。

3 礦床地質

3.1 賦礦地層

底-下寒武統荷塘組(∈0-1h)是本區釩礦的重要賦礦層位，巖性主要由黑色薄-中厚層狀炭質泥（頁）巖、石煤層及少量硅質頁巖組成。其下部主要為炭質硅質頁巖夾炭質泥（頁）巖及石煤層。炭質硅質頁巖單層厚5cm~10cm，在泥（頁）巖及石煤層中常含有結核，結核呈球形或扁球形，直徑10mm~20mm，大者為100mm~200mm，底部結核較大，往上變小，成分為硅質、泥質、磷質。中部為灰黑色薄-中厚層狀炭質泥巖（頁）巖夾石煤，局部地段（中下部）石煤層夾炭質泥（頁）巖，偶夾炭質硅質頁巖及數層薄層狀灰黑色、灰白色灰巖、鈣質頁巖。在巖石中見有黃鐵礦結核及磷結核。上部為中厚層狀炭質泥（頁）巖，頂部見薄層硅質巖。該組地層與下覆地層呈滑脫斷層接觸。

3.2 礦體特征

區內礦體主要為含釩炭質頁巖層，根據其產出層位的不同，并結合礦體形態、礦石類型特點，由下至上可劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ層（圖2）。其中Ⅰ號礦體所占資源量比例大（約占43.84%），為主礦體；Ⅱ號礦體所占資源量約為33.42%；Ⅲ號礦體為次要礦體（占資源量22.74%）。在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號礦體的頂底板及其附近一般發育1-2層低品位礦層。各釩礦層劃分見表1。

三層釩礦體均賦存于荷塘組中、下段，受層位控制而呈層狀、似層狀產出，產狀與圍巖地層一致，走向總體北西西—南東東向，傾向南，傾角40°～60°，走向上和傾向上均呈舒緩波狀展布。礦石和圍巖均為炭質頁巖，兩者之間無明顯劃分界線。各礦體特征詳見表2。

表2 礦體特征表

圖2 桐梓嶺礦區 24線勘探線剖面圖

3.3 礦石類型

區內礦石類型因含釩礦石母巖不同分為含釩石煤礦石、含釩炭質頁巖礦石、含釩炭質硅質頁巖礦石三種類型，這三種礦石類型在礦石選冶性能方面無明顯差異。此三種礦石類型在區內已查明的三層釩礦體中均有分布，所占比重略有差異，其中：Ⅰ號釩礦體以含釩石煤礦石、含釩炭質頁巖礦石為主，含釩炭質硅質頁巖礦石次之，三種礦石類型沿礦體垂向上有一定的分帶性；Ⅱ號釩礦體以含釩炭質頁巖礦石為主，含釩炭質硅質頁巖礦石次之，僅局部為含釩石煤礦石，此三種類型礦石在空間分布上呈漸變過渡，無明顯規律性；Ⅲ號釩礦體以含釩炭質頁巖為主，含釩石煤礦次之，局部為含釩炭質硅質頁巖，此三種礦石類型在空間分布上也無明顯規律性。

4 釩礦富集機制及礦床成因

4.1 釩礦富集機制

（1）釩礦富集程度與沉積物顆粒度有關。沉積物顆粒越小，其所具有的比表面積越大，對金屬陽離子（如釩、鈾、鎢、鉬等）的吸附力越強。如區內炭質頁巖、石煤中V2O5含量較荷塘組組上段及觀音堂組粉砂質泥巖中V2O5含量要高許多。

（2）釩礦富集程度與巖石礦物成分有關。釩含量因巖石中炭質、泥質及硫、磷含量高低而隨之變化。如炭-泥質及硫-磷含量在炭質頁巖中較炭-硅質頁巖中高，則前者更富釩。

（3）釩礦富集程度與層位有關。釩礦主要賦存于底-下寒武統荷塘組中下段，且品位富、層位穩定。如Ⅰ、Ⅱ號工業礦層V2O5平均品位0.80%～0.82%；往上部礦層的品位則逐漸變貧，礦層規模變小，如Ⅲ號礦層V2O5平均品位0.74%，再往上則過渡到無釩礦層位。

4.2 礦床成因淺析

區內釩礦體主要產于底-下寒武統荷塘組中下段黑色頁巖中，該層普遍含磷質、炭質、黃鐵礦結核，且該層位賦釩礦在修武地區具普遍性和區域性特點，如武寧縣硐門釩礦、修水縣大椿釩礦、都昌縣南山釩礦等均產于此層位。同時，該層也是潛在的頁巖氣層。

寒武紀早期，區內屬贛湘內陸海北部海域，低洼的次深海沉積環境。含釩石煤礦石在鏡下可見0.05mm的球粒結構和鮞粒結構，成分主要為炭質和磷灰石，可能為藻類植物化石遺跡，同時礦石中還常見有黃鐵礦、白云石等指示成生環境的標志礦物，可以推斷，區內在早寒武紀時期氣候溫暖濕熱、水體寧靜停滯，藻類生物的空前繁盛使水體發生缺氧事件，大量藻類尸體得以在還原條件下保存，同時與陸源碎屑沉積物混合形成有機軟泥，經堆積-埋藏-石化形成黑色巖系。

陸源向海域補給大量碎屑物的同時，也攜入了大量的硅質、磷質以及釩、鈾、鎢、鉬等金屬元素。

由于泥質、粘土質和有機質膠體具吸附性，能夠吸附鈾、釩、鈷、鎢、鉬、銀、金、汞等元素，使其隨有機質磷、硫、硅結核和粘土一起賦存于黑色巖系中，其中鈾、釩、鈷、鎢、鉬等局部富集便形成工業礦床或伴生礦床。

由上所述，礦體的形成既受底-下寒武統這一穩定時序的控制，又與當時的古地理與淺海-次深海海區缺氧古氣候沉積環境相關，桐梓嶺釩礦屬沉積變質型礦床。

[1]江西省地礦資源勘查開發有限公司.江西省武寧縣桐梓嶺礦區釩礦詳查地質報告[R],2009.

[2]葉少貞,孔凡兵.修武地區黑色巖系型釩礦地質特征及成因淺析[J].資源環境與工程,2006,10(5):501-504.

[3]熊玉生,李旭輝,楊述旭,等.江西硐門礦區沉積型釩礦地質特征及成礦因素分析[J].資源環境與工程,2009,23(6):767-770.

[4]陳浩文,劉進先,熊寬.江西修水地區釩礦淺析及其成因探討[J].“資源保障環境安全——地質工作使命”華東六省一市地學科技論壇文集,2011:371-375.