河南省淅川縣田川釩礦床地質特征及成因研究

劉亞南，李建全，李中鋒，歐陽兆灼，梁凌霄

1.河南省地質礦產勘查開發局第四地質勘查院，河南鄭州450001；

2.中國地質調查局沈陽地質調查中心（沈陽地質礦產研究所），遼寧沈陽110034

河南省淅川縣田川釩礦床地質特征及成因研究

劉亞南1，李建全1，李中鋒1，歐陽兆灼2，梁凌霄1

1.河南省地質礦產勘查開發局第四地質勘查院，河南鄭州450001；

2.中國地質調查局沈陽地質調查中心（沈陽地質礦產研究所），遼寧沈陽110034

東秦嶺造山帶南支下寒武統水溝口組底部的一套黑色巖系組成本區釩礦帶，釩礦床嚴格受控于地層，淅川縣田川釩礦床位于荊紫關-師崗復向斜南翼，礦石類型為硅質巖型、泥巖型及硅質巖夾薄層泥巖混合型，礦床成因是深海至淺海相沉積碳酸鹽相層狀沉積與海底熱液的耦合作用所致.

地質特征；礦床成因；沉積層控；釩礦床；河南省

1 區域地質背景

淅川縣田川釩礦床位于河南省淅川縣南部約20 km，大地構造位于東秦嶺造山帶東段南支，緊鄰揚子地塊北緣，荊紫關-師崗復向斜的南翼［1-2］（圖1）.

以北西西向淅川斷裂帶為界，位于斷裂帶南部的蓋層出露地層有震旦系陡山沱組（Z2d）、燈影組（Z2dn）和寒武—石炭系等.陡山沱組為一套淺海斜坡相沉積建造.燈影組具有海侵到海退的沉積旋回特征.寒武—石炭系為—套淺海相沉積地層，巖性為碳酸鹽巖類夾細碎屑巖及火山碎屑巖等.區域上釩礦賦存于下寒武統水溝口組底部硅質巖和泥巖組成的黑色巖系中［3］.

荊紫關-師崗復向斜組成本區主控構造格架；主體褶皺由荊紫關-師崗復向斜及兩翼的一系列次級小褶皺組成，褶皺總體走向北西西，為一向西低角度翹起的開闊近直立復式向斜構造.

侵入巖主要分布在淅川斷裂帶以北地區,主要有元古宙二長花崗巖和石英閃長巖類，以及燕山晚期斑巖、爆破角礫巖小巖體等.

2 礦區地質

2.1 地層

礦區地層主要出露有：震旦系上統燈影組（Z2dn），寒武系水溝口組（）、岳家坪組（），牛尾巴山組（O1n）及白堊系高溝組（K2g）（圖2）.其中水溝口組為賦礦層位.

圖1 區域地質構造略圖Fig.1 Regional geological and structural sketch map

燈影組：主要為灰白色厚層狀微晶白云巖，柿殼狀白云巖及溶蝕白云巖，上部與水溝口組平行不整合接觸.

水溝口組：下部為黑色硅質巖、紫紅色頁巖夾硅質白云巖；中部為灰、灰紫色薄層泥晶灰巖，夾少量頁巖；上部為灰及灰紫色泥質條帶白云質泥晶泥巖，夾少量頁巖、泥晶灰巖，其上與岳家坪組整合接觸.

岳家坪組：主要為深灰色白云質灰巖、淺灰色泥質灰巖，夾少許鈣質泥巖.

牛尾巴山組：主要為厚層狀顆粒灰巖夾厚層狀細晶白云巖.

高溝組：主要為洪積礫巖、薄層狀石英砂巖、粉砂巖、粉砂質泥巖和泥巖.

2.2 構造

礦區位于荊紫關-師崗復向斜南翼褶皺帶與開闊褶皺帶間的中部擠壓帶??楊振軍，等.1∶5萬盛灣幅、1∶5萬瓦亭幅區域地質調查報告.2002.，礦區內構造較復雜，主要有張溝向斜、趙家嶺背斜，及北西西、北東向斷裂.

張溝向斜：位于張溝村附近，呈南東-北西向延伸，寬約680 m，長約2100 m，地層在東部呈圓弧形閉合，樞紐向南東向翹起，北西向傾伏.核部為寒武系岳家坪組，兩翼由內向外依次為寒武系水溝口組、震旦系燈影組.南西翼地層傾角41～60°，北東翼傾角57～84°，軸面近直立，傾向北東.張溝向斜主要控制了區內K1釩礦體的分布與形態（圖3）.

圖2 田川釩礦區地質圖Fig.2 Geologic map of Tianchuan vanadium orefield

趙家嶺背斜：與張溝向斜組成連續褶皺，核部為震旦系燈影組，兩翼為寒武系水溝口組和岳家坪組，兩翼傾角基本一致，傾角約75°，地層在西部呈尖棱狀閉合.趙家嶺背斜控制K2釩礦體的分布與形態.

北西西向斷裂（F1、F5）：F1為震旦系燈影組與下寒武統水溝口組構造邊界，與趙家嶺背斜有同成因關系，長度約1 400 m，走向300°，傾向20～35°，傾角55～75°.受其影響，硅質巖夾薄層泥巖在局部變薄直至缺失，致使泥巖直接與碎裂白云巖接觸.F1斷層對K2礦體起著破壞作用.

北東向斷裂（F3）：區內發育該類斷層規模小，對礦體的連續性和礦石質量的影響較小.

2.3 巖漿巖

礦區內巖漿巖不發育，僅在礦區中部見到一條煌斑巖脈，呈薄脈狀侵入燈影組地層中.

3 礦體（層）特征

釩礦層賦存于寒武系下統水溝口組下段的硅質巖和黏土巖層中.水溝口組在礦區斷續出露長度約3500 m，寬度15～40 m，釩礦層的空間形態嚴格受張溝向斜和趙家嶺背斜控制，含礦層頂板為灰黑色結晶灰巖或紫紅色泥質條帶灰巖,含礦層底板為震旦系頂部白云巖.向礦區東西兩側沿走向仍有延伸，但受張灣-柳林溝斷裂的次級斷裂（魚關斷裂）影響，礦區外東側局部水溝口組缺失.根據工程控制，在本區圈出K1、K2兩個礦體，K1礦體形態受張溝向斜控制，K2礦體形態受趙家嶺背斜控制.

K1礦體呈層狀“U”型產出，長度2 100 m，厚度1.88～13.98 m，平均厚度7.09 m，厚度變化系數為41%，品位0.68%～1.43%，平均品位0.844%，品位變化系數44%.K1礦體產狀同地層產狀受向斜控制，且沿走向東部呈弧狀閉合.

K2礦體呈層狀單斜產出，傾向10～55°，傾角30～62°.礦體長度1 200 m，厚度5.6～7.72 m，平均厚度6.66 m，厚度變化系數33%，品位0.813%～0.916%，平均品位0.856%，品位變化系數28%.

4 礦石特征

4.1 礦石質量

根據礦石的礦物成分、V2O5的含量、礦石結構、構造和氯化程度等因素的不同，將區內的礦石劃分3種類型.

（1）硅質巖型：顏色一般呈灰黑色，深灰色，礦物成分主要為石英、蛋白質、玉髓，含量一般在55%～73%，次為炭質、重晶石、絹云母、磷灰石、磁鐵礦等，礦石結構主要為隱晶質結構，細紋層狀、塊狀、板狀構造，巖石硬而脆，節理發育，風化后呈碎塊狀.該類型V2O5含量一般相對較高，在0.74%～1.82%.

（2）泥（頁）巖型：顏色在近地表呈黃褐色，灰白色，淺紫色，深部呈灰黑色，黑色，礦物成分主要為高嶺土、云母，次為炭質、黃鐵礦、玉髓等，微量礦物有長石、重晶石、釩云母等.一般為泥質結構，塊狀構造、微層理構造、薄層狀構造.V2O5含量一般在0.61%～1.23%.

（3）硅質巖夾薄層泥巖混合型：為上述兩種類型的混合，具共有的特點，V2O5含量也介于兩者之間.

4.2 礦石類型

根據礦石的結構構造特征，將礦石劃分為3種自然類型：硅質巖型釩礦、泥巖型釩礦、泥-硅質混合巖型釩礦.根據礦石的氧化程度，釩礦石可分為氧化礦、混合礦、原生礦石.

4.3 礦體圍巖和夾石

根據目前施工工程，結合釩在硅質巖、泥巖中含量分布不均勻，礦體直接頂板有炭質板巖（泥巖）和硅質巖，間接頂板為泥質灰巖.直接底板亦是炭質板巖和硅質巖，間接底板為白云巖.K1礦體走向上連續性較好，垂向上有夾層，夾層是由含釩礦的硅質巖或泥巖組成，成分與礦石一樣，釩礦含量未達到工業指標；K2礦體走向上連續性差，中間由于斷層影響而缺失，垂向上夾層特征同K1礦體.

5 礦床成因探討

本區主要有兩大成礦系列：沉積成礦系列（以古生代沉積建造為主）和巖漿成礦系列（以燕山期為主）［4］.沉積成礦系列有釩礦、磷礦及非金屬礦等.對下寒武統水溝口組黑色巖系進行主量元素比值分析表明［5］：本區物質來源于陸緣剝蝕區，反映大陸邊緣沉積環境向遠洋深海過渡的大地構造環境，水體較深，水動力不足的環境特點.對微量元素地球化學分析表明：V、Cu、Zn、Sr、Ag、Ba等微量元素表現出高度富集的特征，稀土元素經球粒隕石標準化后，表現出較為明顯的Ce和Eu正異常.相應的稀土、微量元素比值如Ce/La、V/（V+Ni）、U/Th等指示該區成礦期時為缺氧還原環境，有一定的地內熱鹵水沉積物混入.缺氧還原環境致使V的富集和Ce呈弱到中等負異常，熱鹵水導致Eu表現為正異常.水溝口組黑色巖系巖石樣品La/Yb-Ce/La圖解和La/Yb-REE圖解中多數點落于沉積巖和玄武巖區［6］.巖石產于斷陷盆地發育的揚子被動大陸邊緣環境，同生斷裂發育，導致熱鹵水活動，La/Yb-REE圖解表明熱水與基性巖成因關系密切.因此成礦初始環境為受斷裂影響的原始深水還原環境逐漸過渡為正常沉積環境.

楊宗讓［7］對秦嶺造山帶中新元古代和顯生宙板塊構造格局和演化歷史研究指出：顯生宙在留壩-山陽主縫合帶位置上發育一寬闊的秦嶺古洋盆，洋盆的東側為揚子古陸北緣，發育有一“三叉”裂谷系，淅川地區處于“三叉”裂谷系的裂谷帶上.

綜上所述：新元古代時，本區域為“三叉”裂谷系，在早古生代，揚子板塊向北俯沖［8］，俯沖作用導致地球動力學不均一而拉張，形成了深水-半深水滯留斷陷海盆，由此沉積一套深海至淺海相沉積碳酸鹽-少量碎屑巖和海相火山巖建造，同時與海盆形成的同生斷裂活動，為熱液提供運移通道，以及低等浮游生物活動，這些條件的耦合作用形成了本地區豐富的釩礦.

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［1］河南省地礦局.河南省區域地質志［M］.北京：地質出版社,1989: 644—656.

［2］河南省地礦廳.河南省偃師地層［M］.武漢：中國地質大學出版社, 1997:200—240.

［3］胡呈祥，馬占友，李銘，等.河南省淅川地區地球化學特征及寒武系底部含礦性［J］.地質調查與研究,2005,28（2）:106—109.

［4］翟裕生，姚書振，周宗桂，等.長江中下游銅、金礦床、礦田構造［M］.武漢：中國地質大學出版社,1999:20—100.

［5］張智勇.河南淅川下寒武統水溝口組黑色巖系沉積環境分析［D］.焦作：河南理工大學,2012:35—52.

［6］王立社，張復新，侯俊富，等.秦嶺山陽水溝口組黑色巖系微量元素地球化學及其沉積成礦背景的指示意義［J］.中國地質,2012,39（2）: 311—325.

［7］楊宗讓.秦嶺造山帶大型礦集區成礦系統研究［D］.西安：長安大學, 2012:22—36.

［8］于在平，崔海峰.造山運動與秦嶺造山［J］.西北大學學報：自然科學版,2003,33（1）:65—69.

GEOLOGY AND GENESIS OF THE TIANCHUAN VANADIUM DEPOSIT IN XICHUAN COUNTY,HENAN PROVINCE

LIU Ya-nan,LI Jian-quan,LI Zhong-feng,OUYANG Zhao-zhuo,LIANG Ling-xiao

1.No.4 Geological Exploration Institute,Henan Bureau of Geology and Mineral Exploration,Zhengzhou 450001,China; 2.Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110034,China

The Tianchuan vanadium deposit in Xichuan County of Henan Province,located in the south limb of Jingziguan-Shigang synclinorium,is strictly controlled by the black rock series at the bottom of Lower Cambrian Shuigoukou Formation in southern branch of Eastern Qinling orogenic belt.The ore types involve siliceous rock,mudstone and siliceous rock mixed with thin-layer mudstone.The deposit genesis is the coupling of deep sea-neritic facies sedimentary carbonate bedded deposition and submarine hydrothermal solution.

geological characteristic;deposit genesis;sedimentary stratabound;vanadium deposit;Henan Province

1671-1947（2015）03-0233-05

P618.61

A

2014－08－12；

2014-09-20.編輯：李蘭英．

河南省國土資源廳地質勘查基金項目“河南省淅川縣田川礦區釩礦普查”（地勘［2013］）.

劉亞南（1972—），男，地質礦產高級工程師，從事水工環、地質勘查工作，通信地址河南省鄭州市高新技術開發區科學大道81號地質科技大廈1221室，E-mail//375159702@qq.com