甘肅敦煌新泉北釩礦地質特征及找礦意義

逯文輝

摘要：新泉北釩礦位于甘肅北山地區，釩礦體賦存于下寒武統雙鷹山組黑色巖系中，含礦巖性為灰黑色炭質板巖，礦體的產出形態嚴格受褶皺控制，礦床成因屬沉積變質型釩礦。黑色巖系是缺氧沉積環境的典型代表，缺氧環境下形成的有關礦床與黑色巖系密切相關。文章通過分析研究區域上與黑色巖系有關的礦床特征的基礎上，總結概括出五個找礦標志：①遙感影像標志；②巖性地貌標志；③地球物理標志；④地球化學標志；⑤沉積相標志。新泉北釩礦的發現對于進一步認識此類礦床成因及后續方山口—七角井子—白山堂金、銅、鎳、鎢、錳和釩—磷—鈾成礦帶找礦方向和成礦規律研究具有重要指導意義。

關鍵詞：新泉北；釩礦；地質特征；找礦標志；找礦意義

新泉北釩礦位于甘肅北山地區，該礦床由甘肅省地礦局第三地質礦產勘查院于2016年發現。該礦床處于方山口—七角井子—白山堂金、銅、鎳、鎢、錳和釩—磷—鈾成礦帶的西段，前人在區域上已發現多處釩礦床，主要有方山口磷釩鈾礦、七角井釩及鐵礦、大豁落釩礦、平臺山釩礦等，其賦礦地層均為甘肅北山黑色巖系，前人對這些礦床的地質特征分別進行過探討。

新泉北釩礦目前圈定21條礦體，平均品位V2O50.529%～1.048%，礦床平均品位0.757%，已探求（333）+（334）？類礦石量1653.03萬噸，V2O5氧化物量125056噸，為中型規模釩礦床。本文利用多年的野外地質勘查成果，總結了該礦床的地質特征，通過分析區域成礦背景，結合礦床區域成礦環境，認為該區帶上仍具有良好的找礦前景。

1.礦床地質特征

1.1礦區地質特征

新泉北釩礦區內出露地層主要有薊縣系平頭山組、下寒武統雙鷹山組、中下奧陶統羅雅楚山組、新近系苦泉組及第四系等（圖1）。其中下寒武統雙鷹山組為一套次深海還原環境下的沉積巖，主要為炭質、硅質、泥質巖石組合，經后期區域變質形成板巖，巖層呈不規則帶狀展布，釩礦即賦存于該組的灰黑色炭質板巖中，頂板為雙鷹山組灰黑色硅質板巖，底板薊縣系平頭山組含炭質白云母石英巖，灰黑色硅質板巖為釩礦的找礦標志層。

礦區構造較為發育。褶皺構造形態較為復雜，以新泉北倒轉背斜為主，礦體的產出形態嚴格受此褶皺控制。斷裂主要為一組北東向的左行平移斷裂，由3條小斷裂組成，自西向東編號分別為F1、F2、F3，走向20°～55°，對礦體的整體連續性影響不大。

礦區內脈巖較為發育，巖性主要為花崗偉晶巖脈、石英脈，近東西走向。脈巖對含礦層基本沒有破壞，只是在局部地段占據了含礦層位空間或吞噬了礦體。

1.2礦體特征

釩礦體賦存在寒武系下統雙鷹山組灰黑色炭質板巖中，含礦層隨地層褶皺形態似層狀展布，累計長達6km?？辈閰^含礦巖石為炭質板巖，礦體頂板為寒武系下統雙鷹山組灰黑色硅質板巖，底板為薊縣系平頭山組含炭質白云母石英巖。

礦帶總體走向近東西向，傾角33°～82°，傾向隨褶皺形態的改變而變化，層控特征明顯。根據含礦帶的空間分布特征劃分出21條礦體，其中V1-1-1和V1-3-1為區內主礦體（表1）。

V1-1-1礦體呈帶狀展布，層狀、似層狀產出，長約1415m，單工程礦體厚度1.11m～6.30m，平均厚度3.81m，單工程礦體平均品位V2O50.700%～0.983%，礦體平均品位0.811%，礦體厚度屬穩定（厚度變化系數為41.32%），品位屬較均勻（品位變化系數為31.15%），礦體近東西走向，傾角在52°～80°。目前礦區36勘查線控制礦體最大斜深595m，延深較穩定。

V1-3-1礦體形態呈層狀、似層狀，長約580m，單工程礦體厚度1.44m～9.22m，平均厚度3.36m，單工程礦體平均品位V2O50.712%～1.388%，礦體平均品位V2O50.943%。礦體厚度屬較穩定（厚度變化系數為77.99%），品位屬較均勻（品位變化系數為36.95%），礦體傾向一般4°～10°，傾角62°～78°，轉折端處產狀112°∠58°。目前礦區12線控制礦體最大斜深428m，沿傾向延深較穩定。

2.礦床成因及找礦標志

2.1礦床成因

據《新疆維吾爾自治區庫魯塔格—北山地區早寒武世黑色巖系沉積環境與成礦元素富集規律》，文章提出了黑色巖系中釩等多金屬元素的富集模式：全球Rodinia大陸裂解導致塔里木板塊大規模的地質事件發生，如巖漿活動、構造運動以及變質等地質事件。塔里木克拉通北緣的庫魯克塔格—北山地區廣泛分布有巖漿巖和近東西向深大斷裂，可能是該地質事件的響應。連通巖漿房的深大斷裂使富含Ag、Ni、V、Cu、PGE、Mo、Pb、Zn、U、P等成礦（礦化）元素的汽水熱液沿著斷裂帶噴出海底，并成為海水菌藻類海洋浮游生物的營養物質，完成了成礦元素的初始富集。南沱冰期之后，全球氣候的迅速變化造成海洋生物大量繁殖、死亡，生物死亡腐解得到的磷酸鹽以膠體形式凝聚沉于海底，磷酸鹽與深海碳酸鹽隨著洋流上升運移到淺部。隨著溫度升高、壓力降低，CO2不斷逃逸，磷酸鹽過飽沉淀，含磷較高的沉積物在波浪的作用下具有了碎（砂）屑結構，即雙鷹山組底部沉積的磷質巖為砂屑磷塊巖。中寒武世西大山運動進一步使基底變形，形成了更為突出的隆起和凹陷格局。海平面上升致使水體加深，形成缺氧環境。與此同時，海洋深部火山和斷裂活動頻繁，大量成礦流體（高硫）涌出，進一步加劇深部環境缺氧，尤其是凹陷的滯留帶。坳陷帶中，富含釩等金屬元素的生物缺氧死亡，沉入海底使得這些元素進一步富集，同時地層中的有機質和粘土礦物對釩等金屬元素吸附、置換和再沉積最終成礦。

新泉北釩礦賦存于灰黑色炭質板巖中，根據薄片鑒定及礦石化學分析結果，礦石中的礦物包括金屬礦物和非金屬礦物以及非晶質的炭質。其中，金屬礦物僅占0.3%左右，主要為褐鐵礦，其次為黃鐵礦、黃銅礦等。非金屬礦物約64%，主要包括石英、玉髓及泥質（粘土礦物），其次還有少量的重晶石、磷灰石、絹云母、石膏、綠簾石和方解石等。另外礦石中含有約35%非晶質的炭質（表2），據此推測原巖應為炭質、泥質巖，表明釩是在較穩定的還原環境下形成的。

釩元素的來源主要是深部汽水熱液，海水中的浮游生物進行了原始富集，在沉積過程中地層有機質和粘土礦物的吸附、變質作用形成釩礦。

據釩物相分析，礦石中釩主要以類質同象形式存在于云母類礦物和含釩電氣石、石榴石等礦物中，釩的獨立礦物是鈣釩榴石、水釩銅礦。其次，釩是以吸附狀態形式存在于氧化鐵、高嶺土和炭質中（表3）。

對表3中分析結果進行統計分析，礦石中釩在云母類礦物中所占比例為49.06%～91.86%，平均為71.73%；在電氣石、石榴石中所占比例為1.20%～41.16%，平均為16.77%；在氧化鐵、高嶺土中所占比例為3.64%～21.78%，平均為10.89%。

綜上所述，該礦床的成因類型屬于沉積變質型釩礦床。

2.2找礦標志

（1）遙感影像標志：在多光譜假彩色遙感圖上黑色巖系中的炭質、硅質板巖呈黑色色調，多呈細條帶狀，褶皺呈彎曲狀影像。

（2）巖性地貌標志：含礦層炭質板巖與礦層頂板硅質板巖，二者抗風化能力不同，炭質板巖往往風化淋濾成粉末狀，而硅質板巖抗風化能力較強，地表常形成黑色山脊，因此這一特殊的地貌特征為該區釩礦的巖性地貌找礦標志。

（3）地球物理標志：含礦層圍巖硅質板巖和白云母石英巖分別具有高電阻率、高極化率和高電阻率、低極化率特征，含礦層炭質板巖具有低電阻率、高極化率的電性物理特征（表4）。因此，寒武系黑色巖系中低電阻率、高極化率的巖石電性特征是尋找釩礦的重要地球物理標志。

（4）地球化學標志：釩的賦存巖性炭質板巖質地較軟，易于風化，金屬成礦元素隨著水流疏散形成分散異常。常以Ag、V、Mo組合異常群出現，根據分散流異常，結合區域地質背景，是尋找該類礦床的有效地球化學標志。

（5）沉積相標志：在陸源碎屑沉積與化學沉積的過渡帶或其附近之古隆起與陸緣古海灣（海盆）的過渡斜坡上尋找釩礦。

3.找礦前景分析

3.1新泉北釩礦資源潛力分析

新泉北釩礦層延伸較穩定，已圈定礦體累計長達6km，經過近年普查工作，利用槽探工程在走向上對礦體進行了系統控制，利用鉆探工程對1550m～800m高程空間上的含礦層位進行了驗證。礦體嚴格受褶皺構造控制，主礦體最大見礦垂深132m～572m，礦床目前求得（333）+（334）？類礦石量1653.03萬噸，釩氧化物（V2O5）量125056噸，為中型釩礦產地。目前勘查深度偏淺，下一步在充分研究勘查區構造特征的基礎上進行深部找礦，具有較大的找礦前景。

3.2區域找礦方向

新泉北釩礦所處區域出露地層以寒武系黑色巖系和奧陶系碎屑巖為主，前人在區域上已圈定有方山口—平頭山金、銅、鎢、錫、鉬、鉍、釩、鈾地球化學帶，是尋找金、銀、鎢、銅、釩礦床的有利場所。

區域上已發現多處釩礦床，主要有方山口磷釩鈾礦、七角井釩及鐵礦、大豁落釩礦、五一山釩礦、塔水井東釩礦等。

這些礦床含釩層位均為寒武系下統雙鷹山組、礦石類型均為炭質板巖型釩礦石、礦床成因類型均為沉積變質型，且礦床規模均在中型以上。從區域成礦環境來看，黑色巖系是缺氧沉積環境的典型代表，缺氧環境下形成的有關礦床與黑色巖系密切相關。因此，方山口—七角井子—白山堂金、銅、鎳、鎢、錳和釩—磷—鈾成礦帶的西段特別是新泉北釩礦所在的新泉北一帶，與寒武系黑色巖系有關的沉積變質型釩礦找礦前景良好。

4.結論

（1）新泉北釩礦賦存于下寒武統雙鷹山組灰黑色炭質板巖中，礦體的產出嚴格受褶皺控制，具有明顯地層控特征，礦床成因類型為沉積變質型釩礦。

（2）新泉北釩礦資源潛力較大，礦床所在的方山口—七角井子—白山堂金、銅、鎳、鎢、錳和釩—磷—鈾成礦帶，特別是其西段，具有很好地與寒武系黑色巖系有關的沉積變質型釩礦找礦前景。

參考文獻：

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