某地釩多金屬礦礦床地質(zhì)特征及成因分析

李程飛，王 劍，羅 剛，汪傳勝，倪 俊

（1.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局八〇五隊(duì)，江蘇 南京 210007；2.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局八一〇隊(duì)，江蘇 南京 210007；3.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局八〇七隊(duì)，江蘇 南京 210007）

世界上分布著眾多的金屬元素，其中釩的地理區(qū)域分布非常廣泛，且在工商業(yè)中需求量較大，釩在許多的行業(yè)中都發(fā)揮著不可替代的作用。釩礦主要產(chǎn)于巖漿型釩鈦磁鐵礦和沉積型石煤釩礦床，古生代是其重要的成礦時(shí)代。黑色巖系越來(lái)越受到國(guó)際社會(huì)國(guó)內(nèi)地學(xué)界專(zhuān)業(yè)人士的關(guān)注，因?yàn)楹谏珟r系中包含了多種金屬元素，總是會(huì)產(chǎn)生許多的大型礦床，很容易受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。皖南地區(qū)發(fā)現(xiàn)黑色巖系，含有豐富的金屬元素，尤其是釩元素，因此在皖南地區(qū)進(jìn)行釩礦的開(kāi)采會(huì)容易很多，找礦的前景也會(huì)很好，本文對(duì)找礦經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行探索總結(jié)，對(duì)找礦的重要標(biāo)志進(jìn)行分析[1]。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

地層有非常明顯的向外延伸的特征，和釩礦層密切相關(guān)的地層為荷塘組，荷塘組為非常明顯的黑色碳質(zhì)頁(yè)巖系列，包含著非常多的微量元素，經(jīng)過(guò)對(duì)于樣品進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)荷塘組中段當(dāng)中的釩含量高達(dá)1965×10，具有非常明顯的區(qū)域性的特征，區(qū)域東部為燕山早期的太平巖體，其巖性為黑云母花崗閃長(zhǎng)巖，呈現(xiàn)著向西延伸的特征，礦區(qū)南部所露出來(lái)的有油竹坑巖體，面積比較小，除此之外，區(qū)域上還顯露出了小型的花崗巖脈以及石英閃長(zhǎng)玢巖脈，釩礦層的形成與巖石的發(fā)育并沒(méi)有直接性的關(guān)系，而巖石后期的侵入只是占據(jù)了礬礦層的一定空間。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 含礦地層特征

礦區(qū)位于歷口一羊棧嶺背斜的北翼，區(qū)內(nèi)地層排布總體上表現(xiàn)為單斜構(gòu)造，由南向北出露地層，由老變新依次為：南華紀(jì)上統(tǒng)南沱組(Nhn)，震旦紀(jì)下統(tǒng)蘭田組(ZZ)、上統(tǒng)皮圓村組(Z：一∈P。)，寒武紀(jì)下統(tǒng)荷塘組(∈^)、大陳嶺組(∈)、中統(tǒng)楊柳崗組(∈：)、上統(tǒng)華嚴(yán)寺組(∈。^)，及第四系(Q)。礦區(qū)地層總體走向?yàn)镾W—NE向，傾向NW，傾角中等。荷塘組主要在礦區(qū)的中部，出露的面積非常的大，而且重點(diǎn)蘊(yùn)藏的礦層位，依據(jù)地層的巖性可以將其劃分成為三個(gè)地段，其中第二巖性屬于黑色炭質(zhì)板巖，厚度大于64m，富含豐富的釩。

2.2 構(gòu)造特征

釩礦區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，它位于揚(yáng)子陸塊東南緣江西古隆起內(nèi)的歷口構(gòu)造帶和太平褶斷帶的交界位置，并且歷經(jīng)了加里東，海西以及燕山等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，不僅如此，在整個(gè)礦區(qū)，還包含著一些級(jí)別比較低的構(gòu)造發(fā)育，主要是以斷裂構(gòu)造為主，同時(shí)也包含著一些拖拉褶皺，礦區(qū)的局部變化形態(tài)比較大，有的地方非常的陡峭，甚至發(fā)生了倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)內(nèi)發(fā)育出現(xiàn)了顯著的向斜構(gòu)造，以東部的12線，14線以及TC15出露的是比較好，10線出露不是特別的完整，該褶皺軸向NEE及近EW向，長(zhǎng)度大于300m，樞紐向NEE呈現(xiàn)傾伏狀態(tài)，傾伏角為小于20°。向斜南翼陡峭、北翼平緩，南翼地層的傾角為35°～56°，局部甚至可以達(dá)到85°，北翼地層則比較平緩，傾角在于11°～36°之間。0線與四線也有向斜構(gòu)造現(xiàn)象，因?yàn)閿嗔褬?gòu)造受于破壞，導(dǎo)致其面貌出現(xiàn)了一定的模糊，向斜構(gòu)造與地層的傾向呈現(xiàn)為相反，釩礦層對(duì)稱(chēng)出露。礦區(qū)內(nèi)發(fā)育NEE向、近EW向和NE向的斷裂構(gòu)造。其中NEE向、近EW向的斷裂(F、Fz、Fs、F)為滑覆斷裂，而斷裂性質(zhì)主要以張性為主，從南向北的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)狀態(tài)，促使其中一些地層出現(xiàn)缺失的情況。NE向斷裂(F)及NW向斷裂(F)為平移斷裂，而斷裂性質(zhì)主要以扭性為主，將 0礦層進(jìn)行切開(kāi)，以此礦層就產(chǎn)生錯(cuò)斷、位移[2,3]。

3 礦層地質(zhì)特征

3.1 礦層劃分與對(duì)比

釩礦層主要存儲(chǔ)處在于在荷塘組二段，第二層和第三層當(dāng)中，和石煤層是相對(duì)應(yīng)的，第一層屬于釩礦層的底板，主要發(fā)育一些含鈣質(zhì)的板巖或者是泥灰?guī)r等巖石，這種含有鈣的巖石，很容易就會(huì)受到其它因素的影響，導(dǎo)致出現(xiàn)蝕變，容易產(chǎn)生角巖化以及大理巖化，有時(shí)還會(huì)存在一些鉛鋅礦化，甚至?xí)霈F(xiàn)明顯的鈣質(zhì)活化轉(zhuǎn)移的情況，所以可以把第一層看作是釩礦層開(kāi)始出現(xiàn)的標(biāo)志，通過(guò)深入勘查得知石煤中具含磷，鈣硅質(zhì)結(jié)核層和第二第三韻律層的釩礦層具有緊密的聯(lián)系，這二者是相互伴生的，可以作為尋找釩礦層的一個(gè)主要的標(biāo)志，通過(guò)對(duì)于第一韻律層的研究，通過(guò)含磷，鈣硅結(jié)核層來(lái)確定釩礦層的發(fā)育部位，結(jié)合礦層聯(lián)井的對(duì)比，能夠有效地識(shí)別礦層的級(jí)別。

3.2 礦層特征

Vl礦層鉆孔揭示深部除ZK1102、ZK401外都有此礦層的存在，但是地表只有TC13—2可見(jiàn)。V1礦層主要是以四個(gè)礦體組成；V2礦層鉆孔揭示深部除ZK1101、ZK401、ZK802外都有此礦層的存在，V2礦層由六個(gè)主要礦體組成；V3礦層該礦層分布較廣，V3礦層由七個(gè)主要礦體組成；V4礦層，該礦層由二個(gè)主要礦體組成。

表1 皖南釩礦區(qū)震旦紀(jì)一寒武紀(jì)地層微量元素含量表

3.3 礦石特征

一般來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)礦石的礦物成分將其進(jìn)行分類(lèi)，可以分為碳質(zhì)，泥質(zhì)，硅制，微粒石英，絹云母等粘土礦物，而其中釩不是獨(dú)立礦物的，將石煤層里面伴生釩采用分離實(shí)驗(yàn)，可以得知，釩蘊(yùn)藏主要在于水白云母等粘土礦物當(dāng)中，礦石結(jié)構(gòu)包含兩種，分別為變余泥狀以及顯微鱗片變晶，前者為粒度比較細(xì)的泥炭質(zhì)，硅泥制巖石，經(jīng)過(guò)碾壓形成，摸起來(lái)比較滑，后者形成于變形的板巖當(dāng)中，變質(zhì)礦物絹云母等礦物，大多數(shù)是呈現(xiàn)小磷片狀進(jìn)行定向分布的，礦石構(gòu)造主要包括四種，分別為由泥炭質(zhì)，硅泥質(zhì)的沉積物構(gòu)成的層狀結(jié)構(gòu)，經(jīng)變質(zhì)作用由礦物定向排列的板狀結(jié)構(gòu)，由黃鐵礦集合構(gòu)成的條狀結(jié)構(gòu)，水動(dòng)力條件下所凝成的含磷，含鈣結(jié)核狀構(gòu)造，大多數(shù)的含釩礦層，其發(fā)熱量能夠達(dá)到每克800卡以上，礦石的自然類(lèi)型是以含釩炭質(zhì)板巖、含釩炭質(zhì)硅質(zhì)板巖為主，釩礦層的圍巖夾層和礦層不存在差異化，巖性主要以碳質(zhì)板巖、硅質(zhì)板巖和炭質(zhì)硅質(zhì)板巖等等，局部存在著角巖。

4 礦床成因分析

4.1 大地構(gòu)造條件

該區(qū)域的地殼處于一個(gè)緩慢沉降的階段，是一個(gè)強(qiáng)還原沉積環(huán)境，有助于含釩碎屑供給以及化學(xué)分解，當(dāng)海盆凹陷和沉積補(bǔ)償能力保持平衡的時(shí)候是含釩物質(zhì)沉積最佳的條件。

4.2 沉積環(huán)境及古氣候條件

該區(qū)域擁有非常厚的黑色巖系，當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件相對(duì)比較溫暖且潮濕。淺海附近的藻類(lèi)繁殖比較快，從而導(dǎo)致大量的藻類(lèi)尸體能夠存留下來(lái)，與陸源碎屑物一起融合，演變成為現(xiàn)在的荷塘組。在整個(gè)過(guò)程，陸源不但會(huì)帶來(lái)許多碎屑物，同時(shí)也會(huì)分離出釩和銀等物質(zhì)，而藻類(lèi)能夠?qū)⑩C進(jìn)行吸收，并且在石煤環(huán)境當(dāng)中，隨著藻類(lèi)不斷的變化，高價(jià)釩離子也會(huì)開(kāi)始向低價(jià)釩離子轉(zhuǎn)變，以這樣的方式蘊(yùn)藏于粘土礦當(dāng)中，促使釩元素能夠在二段當(dāng)中非常的富集，局部也出現(xiàn)了釩礦體，含有釩元素的巖系為碳質(zhì)板巖以及硅質(zhì)板巖等等，其中礦物質(zhì)當(dāng)中成分比較多的就是黃鐵礦，碳質(zhì)板巖顏色深，同時(shí)包含大量的硅質(zhì)，這可以證明碳質(zhì)板巖的化學(xué)作用比較強(qiáng)，一般情況下它會(huì)表現(xiàn)為以下幾個(gè)沉積方式：分別為化學(xué)搬運(yùn)，懸浮式以及凝膠式，這些特征的存在都是在釩礦比較弱堿情況下所形成的，礬礦的直接圍巖是碳質(zhì)板巖，其沉積物的顆粒非常細(xì)小，而且具有比較強(qiáng)的吸附力，泥質(zhì)質(zhì)點(diǎn)可以有效吸附海水當(dāng)中所存在的釩元素，以及吸收一些稀有元素和放射性的元素，導(dǎo)致呈現(xiàn)了局部地段的富集。其中p14線向東區(qū)放射線的數(shù)值比較高，可以達(dá)到224.9y，其放射數(shù)值已經(jīng)達(dá)到了對(duì)人體帶來(lái)一定的危害的程度，從上述分析可以發(fā)現(xiàn)，碳質(zhì)板巖的形成是由于周邊的環(huán)境處在淺海地區(qū)，比較溫暖且潮濕。礦體層狀以及周?chē)膰鷰r，其性狀基本上是一致的，都具有明顯沉積礦床特的點(diǎn)，并且含釩巖系屬于碳質(zhì)板巖以及硅質(zhì)板巖，是陸源碎屑在經(jīng)過(guò)不斷的沉積之后，變質(zhì)成的海侵巖系，其變質(zhì)的程度屬于淺綠片巖相。在我們對(duì)該地區(qū)進(jìn)行釩礦勘查之后，可以認(rèn)定該地區(qū)屬于典型沉積類(lèi)型的礦床，其中磷結(jié)核或鈣硅結(jié)核的碳質(zhì)板巖，都是作為尋找釩礦所在的主要標(biāo)志之一。

5 結(jié)論

皖南釩礦床是一個(gè)沉積變質(zhì)型礦床，蘊(yùn)藏于早寒武世荷塘組二段，具有非常明顯的層控以及巖性，整體顏色呈黑色，位于淺海還原環(huán)境當(dāng)中，對(duì)于皖南地區(qū)的還原條件下所形成的黑色巖系來(lái)說(shuō)，巖層當(dāng)中的釩元素含量是比較高的，該地區(qū)是尋找釩礦非常有利的區(qū)域，但是目前我們并未在本地區(qū)發(fā)現(xiàn)大規(guī)模的釩礦產(chǎn)地，針對(duì)于本地區(qū)的釩礦成礦條件進(jìn)行研究，希望可以為該地區(qū)同類(lèi)型釩礦的勘查工作提供一定技術(shù)參考。