湖北房縣三甲埡釩礦地質特征及富集規律

楊建中，馬文勝，向祥輝，王家杰，劉 杰，唐 景

（湖北省地質局第八地質大隊，湖北 襄陽 441002）

三甲埡釩礦區位于湖北省十堰市房縣南西約70km，屬房縣九道鄉，礦區面積1.40km2，為《湖北白河口—東溪礦產遠景調查》項目提交的五個釩礦產地之一。后續普查估算資源量（333+334）：V2O5資源量225877t（333類121462t、334類104415t），伴生銀金屬量346087kg（333類171619kg、334類174468kg），屬中型礦床。釩礦賦礦巖層為早古生代底寒武世牛蹄塘組（∈1-2n）下段的黑色硅質巖與炭質頁巖互層、粉砂質頁巖、粉砂巖建造。

1 礦區地質特征

1.1 地層巖性

礦區出露地層主要為新元古代-早古生代的一套碎屑巖和碳酸鹽巖組合，包括晚震旦世燈影組（Z2∈1d）、底寒武世牛蹄塘組（∈1-2n）、早寒武世石牌組（∈2s）及早志留世新灘組（S1x），局部見有第四系殘坡積土；未見有巖漿巖出露（圖1）。

圖1 三甲埡釩礦礦區地質略圖

1.2 構造

礦區緊鄰陽日—九道斷裂，處于三甲埡背斜北翼，穿過礦區陽日—九道斷裂及其分支斷裂為礦區主要斷裂，整體構造線為北東—南西向，北東向逆沖斷層及其間的褶皺構成整個礦區構造格局，構造較簡單。

1.2.1 褶皺

礦區主體構造為三甲埡短軸背斜，背斜核部地層為陡山沱組，北翼為底寒武世牛蹄塘組、早寒武世石牌組地層；褶皺總體特征為樞紐走向南西-北東，背斜向北西傾伏，向南東翹起，軸面近于直立；巖層走向南西-北東，傾角2°～57°，巖石撓曲發肓、層面波狀起伏。陽日-九道斷裂的影響，燈影組直接逆沖超覆于志留紀地層之上，造成南翼缺失。

1.2.2 斷裂

陽日-九道區域性斷裂縱貫礦區，總體走向為南西-北東向，傾向北西，略呈向北西向凸起的弧形，斷裂中部-南西端傾角一般在10°～37°，北東端傾角一般在43°～57°，控制礦區內的三甲埡短軸背斜及其北翼含礦巖系的展布。斷裂通過白云巖時形成50m～200m寬的破碎帶，通過具塑性的薄層狀或泥質巖石時發育有寬約20m～50m初糜棱巖、碎粒巖、構造角礫巖等脆韌性構造巖；斷裂帶內劈理、擦痕、褶皺或次級沖斷層極發育，斷面、褶皺樞紐與斷裂走向一致，屬壓性斷裂。

2 礦床地質特征

2.1 含礦巖性及標志層

2.1.1 礦體標志層

灰黑色含炭粉砂巖、粉砂質頁巖、炭質頁巖（層7），層位穩定，厚度約5.29m～10m；標志層將含礦巖系分為上下2個含礦層：Ⅱ含礦層、I含礦層。

2.1.2 含礦巖層

Ⅱ含礦層（∈1-2n1b）：包含兩層釩礦體（Ⅱ1、Ⅱ2），位于標志層以上巖石單元；巖石組合為底部黑色、深灰色含炭粉砂質頁巖、炭質頁巖，向上為灰黑色、黑色薄層狀硅質巖與深灰色、灰黑色含炭粉砂質頁巖不等厚互層，局部為含炭粉砂質頁巖、夾少量灰巖透鏡體；由下往上硅質含量逐漸降低，頂部漸變為以含炭粉砂質頁巖為主夾少量薄層狀硅質巖，硅質巖單層厚度變薄。

I含礦層（∈1-2n1a）：包含兩層釩礦體（I1、I2），I2走向上延伸大，礦體厚度大、品位高，標志層以下巖石單元；巖石組合為底部為灰黑色炭質頁巖、向上薄-中層狀硅質巖與炭質頁巖不等厚互層，局部夾白云巖透鏡體；由下往上，炭質頁巖厚度逐漸增加，含礦性逐漸變好。

2.2 礦體地質特征

釩礦床分布于三甲埡背斜北翼，呈北西-南東向延伸，與地層展布方向一致，四個礦化帶在空間上呈平行展布，平面上間距10m～20m不等，礦體在礦化帶內呈條帶狀分布、不連續分布。礦區共圈定43個礦體，礦體出露長度達到1000m以上礦體有5條，達到400m以上的有24條，其中I2-1號礦體規模最大，出露長度2704.64m，位于I含礦層下部，其次為Ⅱ1-5礦體，出露長1653m，位于Ⅱ含礦層上部；5個長度達到1000m以上的主礦體的累加總厚度為14.57m，平均厚度為2.91m，礦體厚度變化系數為51.11%～117.33%，屬較穩定型。

2.3 礦體形態、產狀

礦體嚴格受地層和巖性控制，呈似層狀、層狀，部分小礦體因品位變化大而呈透鏡狀。因礦體中存在著褶皺構造，礦體的傾向、傾角變化不大，總體上，礦體產狀傾向北東，在310°～43°之間，傾角21°～57°。

2.4 礦體的空間分布特點

垂向上，礦體延伸較大，在斜深180m～224m均見礦，但向深部品位降低，V2O5品位在0.2%～0.5%者居多，V2O5品位高于0.7%、且工程平均品位高于0.7%者減少，致使礦體變薄。

縱向上，以F2斷層為界，斷層兩側礦體出現重復，中部厚度較大，厚度穩定，深部工程見礦較好，北西部厚度變化較大，礦體不穩定，深部工程見礦效果較差。

橫剖面上，礦體中存在著同層褶皺形成的背斜或向斜，地表均可見到其轉折端，局部地段巖層傾角很大，有的近于直立。

2.5 礦體出露高程、品位及其變化規律

由于礦區地形切割劇烈，礦體的出露標高隨地形的起伏而變化。礦體出露地段總體是中部高，南北兩端低，總體上高程在667m～1000m，相對高差為333m。

礦體V2O5品位存在地表品位較高，隨著深度增加品位逐漸降低趨勢。反映出地表風化作用對礦體存在較為明顯的富集作用。

3 礦床成因及富集規律

3.1 礦床成因

礦區內釩礦體主要產于底寒武世牛蹄塘組下部黑色巖系的硅質巖與粘土類頁巖及粘土類巖石互層組合，層位穩定，具明顯的地層控礦專屬性，為淺海相沉積層狀礦床，屬同生沉積成因，釩礦的富集與粘土質礦物水白云母的吸附作用和生物作用相關。釩礦體發育在晚震旦世燈影組附近，燈影組水系沉積物中V元素含量3.8×10-6～ 1874×10-6，Ag元素含量0.03×10-6～ 10×10-6，說明燈影組地層中局部有較高的釩、銀礦物的存在，經風化剝蝕后為底寒武世牛蹄塘組提供了豐富的物源。震旦紀晚期，地殼抬升為陸，巖石遭受風化剝蝕，寒武紀地殼重新下降發生海浸沉積，深水中大量的菌藻微體浮游動植物攝取海水中微量的釩、磷等元素，動植物死亡后的遺體、陸屑（硅質、泥質）一起沉入海底，生物殘骸腐解，釩、銀等元素沉淀富集成礦，礦層與圍巖同期形成；后期陸內造山作用，礦層及含礦層位多發生輕微褶皺變形，對礦層及含礦層礦化富集影響不大。

3.2 富集規律

礦區巖性組合由中厚層狀砂巖、薄層鈣質砂巖向上迅速過渡為中厚層含炭（磷結核）硅質巖、黑色炭質頁巖與薄板狀含炭質硅質巖互層，表現為海浸至海退的完整沉積旋回。下部中厚層黑色含磷結核含炭硅質巖代表海侵淺海陸棚的沉積產物，上部粘土質泥巖代表較典型的海退趨勢的淺海陸棚沉積產物，見少量黃鐵礦。釩礦富集規集表現為：①互層中的粉砂質頁巖和炭質（硅質）頁巖含釩較高，礦層具明顯的地層專屬性，富礦中心處于海進、海退的交替、地殼相對穩定的階段，在海進和海退的不穩定階段多為貧礦沉積；②牛蹄塘組與燈影組接觸帶附近含磷結核地層中發育有釩礦體，磷結核多、個大的地段是釩礦的主要分布區；③礦層內黏土質巖發育地段釩礦變富，與碳質的含量高低無明顯關系；④釩與鋁呈正相關關系；⑤釩無獨立礦物存在，呈高度分散狀態，主要以吸附狀態賦存于粘土礦物（云母類礦物）中，其他形式的釩只占1/3左右。