湖南安化球甲侖釩礦床地質特征及礦床成因探討

張進富 鄭好

摘 要：球甲侖釩礦是在開展1：5萬江南、洞市幅區域礦產調查時新發現的一處礦產地。通過估算共獲V2O5資源量（334）18.74萬噸，達到中型以上規模，在球甲侖及周邊地區尋找釩礦潛力巨大。筆者結合野外調查，總結了球甲侖釩礦的地質特征，并對該類型礦床的成礦物質來源、成礦條件、成礦作用等方面進行了分析與研究，探討了礦床成因機制，總結了成礦模式，指出了區域釩礦的找礦方向。

關鍵詞：礦床地質特征；成礦模式；海底噴氣沉積礦床；沉積型釩礦；牛蹄塘組地層；球甲侖

湖南安化江南、洞市地區礦產資源豐富，其中釩礦分布范圍最廣，規模最大。筆者在對該區域進行礦產調查過程中，新發現了球甲侖釩礦，并對其礦床地質特征及礦床成因進行了初步探討，認為其遠景資源量非常豐富。

1 區域地質背景

球甲侖釩礦床位于揚子地體與華南地體拼貼帶北側，江南地軸之雪峰弧形構造帶由北東向東西方向轉折部位。

區域經歷了多次構造運動，產生了一系列的構造形跡，形成了復雜的構造格局。地殼演化和巖石圈板塊運動特點顯示經歷了武陵、雪峰、加里東、海西—印支、燕山—喜馬拉雅幾個大的發展階段。相應造就了武陵（Jx）、雪峰（Qb）、加里東（Nh-S）、海西—印支（D）、燕山（J-K）等五個構造層。區域構造以北東東向及北東向斷裂、褶皺發育為特征。褶皺形態主體為開闊—中常型線狀或長軸狀褶皺。與褶皺方向一致的走向逆斷裂發育，斷裂常具多期活動特征。

2 礦床地質特征

2.1 礦區地質概況

礦區內地層自青白口系多益塘組（Qb2 d）至奧陶系橋亭子組（O1-2q）均有出露（圖1）。總體上為一套陸源碎屑復理石夾硅質、炭泥質沉積，巖石均已淺變質。

寒武系牛蹄塘組底部地層為沉積型釩礦的賦礦層位。該組下部為黑色炭質板狀頁巖夾灰黑色薄層狀硅質巖、硅質頁巖；上部為黑色薄層狀炭質板狀頁巖、粉砂質炭質板狀頁巖，發育有不清晰的水平微細層理。該組下部含炭質較高的板狀頁巖可作石煤利用，且含V、Ni、Mo、Co、Cu、U及稀土等元素較豐富，其底部富含磷結核和星點狀、草莓狀、結核狀黃鐵礦。本組屬水流不暢、寧靜，具還原環境的閉塞海盆沉積。

礦區內經歷了多次構造運動，產生了一系列的構造形跡，形成了復雜的構造格局。總體上為大樹坳—火燒洞復向斜，該向斜軸跡走向約60°，區內次級褶皺發育。其中規模相對較大的褶皺有2個向斜和2個背斜，軸向與地層走向基本一致。礦區內斷裂以北東向斷裂為主，構造形跡與地層走向近一致，近于平行排列且切割不同時代地層，使其產生重復或缺失。

該礦床為沉積型層控礦床，礦體賦存于寒武系牛蹄塘組地層中，北東向斷裂切割了不同時代地層，錯斷礦體，為破礦構造（圖1）。

2.2 礦體特征

球甲侖礦區釩礦體位于大樹坳—董家園—百人坪—火燒洞一線，順寒武系牛蹄塘組（∈1n）下部地層產出，延伸長約7.95千米，形成一巨大礦帶（圖1）。多條北東向的斷層切割礦化帶，斷層雖為破礦構造，但只對礦體產生位移，對礦體影響不大。礦體厚度比較穩定，變化不大。

礦區目前已發現四個礦體，其特征如下（表1）：

Ⅰ號礦體：位于大樹坳附近，為鎳鉬釩礦體。呈似層狀，總體傾向北，傾角39°～45°，已知東西長2092米，礦體平均厚度9.58米，平均品位（V2O5）：0.654%。

Ⅱ號礦體：位于董家園附近，為鈾釩礦體。呈似層狀，因褶曲發育導致傾向變化大，呈150°～230°～350°變化，傾角呈8°～60°～43°變化，已知礦體長3100米，礦體平均厚度5.92米，平均品位（V2O5）：0.871%。

Ⅲ號礦體：位于百人坪附近，為銅釩礦體。呈似層狀，總體傾向北北西，傾角27°～30°，已知礦體長940米，礦體平均厚度3.68米，平均品位（V2O5）：0.754%。

Ⅳ號礦體：位于火燒洞附近，為銅釩礦體。呈似層狀，總體傾向北北西，傾角27°～30°，已知礦體長1820米，礦體平均厚度3.68米，平均品位（V2O5）：0.754%。

通過對此四個塊段礦體資源量進行估算，共獲334V2O5礦石量2507.26萬噸，V2O5金屬量18.74萬噸（表2），達到中型礦床規模。

綜合分析礦區地質資料認為，該區寒武紀地層分布廣泛，礦區內褶皺發育，含礦層與含礦巖系經構造運動形成褶曲的內核，含礦層厚大的部位往往揉皺構造特別發育，向、背斜發育地段往往也是釩礦富集部位。綜上所述，在球甲侖及其周邊地區尋找沉積型釩礦潛力巨大。

2.3 礦石特征

（1） 礦石的礦物組分

據巖礦鑒定：礦石由有機質（炭質）、少許粘土礦物、石英、絹云母、粉砂碎屑、微量自生石英共同組成。有機質（炭質）具定向分布，粘土礦物呈團粒狀聚集，石英、絹云母分布不均勻作定向排列分布。

（2） 礦石結構構造

泥質結構，板狀構造。

（3） 礦石類型

按釩礦石中伴生元素含量多少，可分為鈾釩礦、鎳鉬釩礦、銅釩礦三個類型。

4 主要有益組分和伴生組分

（1） 主要有益組分含量特征及賦存狀態

礦石中主要有益組分為V2O5，次為石煤。獨立釩礦體中V2O5品位0.70×10-2～1.40×10-2，，礦區平均品位0.747×10-2。石煤中伴生釩礦（V2O5）品位一般在0.20×10-2以上，全區平均伴生釩（V2O5）品位0.38×10-2。

根據化學分析及巖礦鑒定結果，礦石中主要有益組分V2O5，V2O5多呈分散狀態賦存于炭質（硅質）板狀頁巖和煤層中，因而礦化比較均勻，礦體品位變化不大。

（2）伴生組分

礦石伴生元素有18種，它們是鈦（Ti）、鎳（Ni）、鉬（Mo）、硒（Se）、鋇（Ba）、砷（As）、硼（B）、銻（Sb）、鉛（Pb）、錫（Sn）、鎵（Ga）、錳（Mn）、鈷（Co）、鈾（U）、鉻（Cr）、銅（Cu）、鋅（Zn）、銀（Ag）、鈹（Be）、硅（Si）等。超出地殼平均含量的元素有V、Ag，其中V、Ag正相關。

3 礦床成因

3.1 成礦作用

在早寒武世淺海陸棚的滯留海灣還原環境下，沉積物以炭質頁巖為主，同生沉積了大量的硅質、磷、釩、鉬、鎳、鈾等礦物質夾雜其中?；鹕交顒?、陸源碎屑物提供了物質來源。

李有禹等人從巖石學、地球化學等方面對含礦巖系、礦床的物質來源進行了研究。巖石化學方面，含礦巖系底部分布有典型的硅質巖，且SiO2含量與V、Mo、Ni呈現相一致的演化規律， 成因上與海底噴氣作用有關； 地球化學方面，有益元素V、Mo、Ni以及P、TR、U、P t 族元素R 型聚類分析呈現出親硫親生物元素和以貴金屬為主的元素兩大類；礦床礦石δ34S（-13.0‰～17.9‰）與圍巖δ34S（+16.6‰～+24.9‰）截然不同，是硫源不同所致。硅巖的氧同位素值iδ18OSMOW 為18.12‰～22.5‰。礦石的REE值比圍巖高數十倍， 屬虧Ce、虧Eu、弱富LREE型。上述特征反映出有益組分如V、Mo、Ni等元素的來源和富集，是與海底噴氣作用密切相關，并非陸源搬運沉積產物。在低能、缺氧還原的淺水臺地邊緣環境，生物活動作用強，并對金屬物質產生強烈吸附富集作用、絡合作用。

3.2 礦床成因機制

區域上為一滯流海盆，為陸棚相沉積的（硅）炭質頁巖建造，含礦巖系由磷塊巖透鏡體和富含金屬層（多金屬層）的硅質巖、硅質頁巖、炭質頁巖組成。

礦床形成于沉降區和相對隆起區的邊緣過渡帶，并是其中次一級較穩定的地段，也是巖相轉化的地帶。沉積以膠體化學—化學沉積為主。大量同生沉積硫化物以及大量巖礦具有平直微細層理構造的特點，說明礦床處于淺海陸棚的滯留海灣中，釩礦層中同生竹葉狀碎屑狀構造，說明水動力條件有周期性的變化。含礦巖系含有大量有機炭、海綿骨針、古孢子化石。說明生物作用的存在，并對成礦作用有所影響。震旦紀后期，本區地殼曾一度隆起。寒武紀早期沉積基底地形的起伏、介質、環境的更替，形成有利于成礦的條件之一。

釩礦床產于寒武系牛蹄塘期黑色頁巖系中，呈層狀、似層狀、透鏡狀產出的沉積型釩礦床。推測成礦物質主要來源于海底火山噴發。因此，礦床成因應為海底噴氣沉積礦床。

3.3 礦床成礦模式

根據球甲侖釩礦床特征，結合礦床成因分析，歸納總結區域成礦模式（圖2）如下：

1、作為重要礦源的含礦地質體是早寒武世地殼拉張裂陷（裂谷）時期的沉積產物。

2、成礦物質主要來源于海底火山噴發，或沿深大斷裂向上運移。

（3） 成礦物質在滯流海盆偏堿性還原環境下，與硫化氫反應而沉淀聚積而成礦。

5 找礦標志

據前述礦床特征和礦床成因及成礦模式分析，該處及周邊區域釩礦找礦標志如下：

（1）釩礦體賦存于寒武系牛蹄塘組（∈1n）下部地層中。含礦層與含礦巖系為黑色炭質板狀頁巖夾灰黑色薄層狀硅質巖、硅質頁巖。故寒武系牛蹄塘組（∈1n）下部地層是尋找該類型釩礦的最主要找礦標志。

（2）區域牛蹄塘組發育較好，但牛蹄塘組含礦巖系沉積型釩礦富集者， 都分布在近濱——遠濱相和過渡區的斜坡相區內，巖相古地理環境對含礦巖系的分布起著控制作用。

（3）礦區內褶皺發育，含礦層厚度的變化與原始沉積作用、構造（特別是揉皺構造）作用有關。含礦層厚大的部位往往揉皺構造特別發育，次級褶皺（向、背斜）構造發育地段往往是釩礦富集部位。

6 結論

（1）巖石學、地球化學特征表明，成礦元素Ni、Mo、V等的來源和富集，與海底噴氣作用密切相關，礦床成因為海底噴氣沉積礦床。

（2）沉積環境和巖相特征顯示，釩礦主要分布于廣海陸棚相區，為低能、偏堿性、缺氧還原的淺水臺地邊緣環境，生物活動作用強。

（3）礦區沉積型釩礦產出于寒武紀牛蹄塘組底部黑色巖系中，表現為礦床與黑色巖系的空間相關性。

（4）釩礦呈似層狀和透鏡狀沿層產出，產狀與圍巖一致。礦體與圍巖的界線需靠化學分析來確定。

（5）區域找礦方向應主要放在控制牛蹄塘組含礦巖系產出分布的褶皺構造上，重點查明含礦巖系的保留分布面積、含礦巖系厚度， 巖性組合特征及其含礦性的變化規律。

參考文獻

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