新疆哈密大水西地區(qū)釩礦礦床地質(zhì)特征及成礦作用分析

彭明鴻

摘要：本文主要敘述了新疆哈密沙泉子南部大水西地區(qū)釩礦的礦床類型、成礦地質(zhì)條件及控礦構(gòu)造，對(duì)比其他相關(guān)礦床的成因，探討其成礦規(guī)律及成礦模式，為該地區(qū)下一步的勘探工作提供理論支持和依據(jù)。新疆哈密大水西地區(qū)釩礦位于下寒武統(tǒng)西大山組，屬于黑色巖系層控一改造型礦床。該研究區(qū)釩礦具海相沉積成因的特點(diǎn)，經(jīng)歷了較復(fù)雜成礦期后的變質(zhì)改造富集作用和后期次生氧化改造。沉積成巖階段是本區(qū)釩礦床形成的初級(jí)階段，該階段生物作用對(duì)釩的初始富集起了重要作用。釩元素在地殼中呈分散狀態(tài)存在，在水體中容易被許多生物吸收而濃集后期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和熱液活動(dòng)使礦源層中釩元素活化、萃取和再富集，并使其最終形成工業(yè)礦床。

關(guān)鍵詞：釩礦；成礦作用；地質(zhì)背景；大水西地區(qū)；新疆

礦區(qū)位于新疆北山地區(qū)，屬于沉積層控型礦床，含礦層位為下寒武統(tǒng)西大山組。本文主要研究新疆哈密沙泉子南部大水西地區(qū)釩礦的礦床類型、成礦地質(zhì)條件及控礦構(gòu)造，對(duì)比研究其他相關(guān)礦床的成因，探討其成礦規(guī)律及成礦模式。

1.研究區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)出露的地層主要為震旦系、寒武系、志留系的一套淺海濱海相正常沉積的碎屑巖及第四系沖洪積砂礫石。研究區(qū)內(nèi)未見(jiàn)有明顯的大斷裂存在，在該區(qū)西北角有兩條平推斷層存在。另外在研究區(qū)內(nèi)地層中普遍出現(xiàn)較明顯的變形和褶皺現(xiàn)象，褶皺主要發(fā)生在震旦系及寒武系地層中，褶皺處地層擠壓強(qiáng)烈，產(chǎn)狀較復(fù)雜，局部地段見(jiàn)有地層倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。說(shuō)明本區(qū)地層受較強(qiáng)烈的構(gòu)造變形作用。區(qū)內(nèi)侵入巖較發(fā)育，約占勘查區(qū)面積的1/10，為華力西晚期（γ43）的一套酸性侵入巖，呈巖枝狀產(chǎn)出，分布于勘查區(qū)北部。

2.礦床地質(zhì)特征

2.1礦石特征

（1）礦石及礦物成分

在研究區(qū)內(nèi)含釩礦物有含釩絹云母、含釩白云母和鋇釩云母、釩電氣石以及褐鐵礦；其中脈石礦物以紅柱石和石英以及炭質(zhì)為主，次要礦物為石膏和碳酸鹽以及長(zhǎng)石等，有少量綠泥石。

（2）礦石結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)：礦石結(jié)構(gòu)主要為顯微鱗片花崗變晶結(jié)構(gòu)，但是其中也偶見(jiàn)纖狀變晶—粒狀變晶結(jié)構(gòu)、顯微花崗變晶結(jié)構(gòu)、變斑晶結(jié)構(gòu)、殘余砂狀結(jié)構(gòu)、變余泥質(zhì)結(jié)構(gòu)等。

礦石構(gòu)造：礦區(qū)內(nèi)礦石最主要的構(gòu)造是層狀構(gòu)造，次要構(gòu)造有瘤狀構(gòu)造、斑點(diǎn)狀構(gòu)造、板狀構(gòu)造、平行構(gòu)造、塊狀構(gòu)造或稱揉皺構(gòu)造、片狀構(gòu)造等。

2.2礦體特征

按照釩礦工業(yè)指標(biāo)V205≥0.5%的標(biāo)準(zhǔn)，研究區(qū)目前地表共圈定38個(gè)釩礦體，以I號(hào)釩礦帶控制的礦體最多（28個(gè)）、長(zhǎng)度最長(zhǎng)（1000米以上）、厚度最大（單孔160米）、連續(xù)性較好，主要礦體特征見(jiàn)表1。

3.成礦作用分析

在沉積類型礦床中，釩主要富集在黏土中，生物作用對(duì)礦床的形成起了重要作用。V在地殼中呈分散狀態(tài)存在，在水體中容易被許多生物吸收而濃集。V雖然不能被生物大量吸收，但生物產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)具有從海水中吸取V的能力，在地殼運(yùn)動(dòng)相當(dāng)穩(wěn)定時(shí)期處于缺氧的強(qiáng)還原環(huán)境下，富含V的生物大量死亡后聚集，經(jīng)成巖作用形成礦床。而地層的巖性證據(jù)也支持這一理論，該套地層從頂部到底部，碳質(zhì)的含量逐漸增多，硅質(zhì)的含量逐漸減少，頂部SiO₂的含量最高95%。據(jù)礦石化學(xué)分析，全巖中碳的含量為8.95×10^-2、有機(jī)質(zhì)碳含量為7.52×10^-2，固體碳含量為8.95×10^-2-7.52×10^-2=1.43×10^-2，說(shuō)明該研究區(qū)的沉積環(huán)境總體來(lái)說(shuō)是由瀉湖，或者閉塞海盆的淺水一弱氧化環(huán)境向淺海一弱還原環(huán)境變化。

海生生物的大量繁盛，從海水中吸取了釩以構(gòu)成其組織。當(dāng)含釩生物死亡后，可以在底部的泥巖中進(jìn)行堆積。有大量生物的死亡就肯定有大量生物的發(fā)育，在這其中可以包含為兩大類：一類是狹生性生物生長(zhǎng)。在這種環(huán)境的瀉湖和滯流海中，主要是狹生性生物，其物種比較單調(diào)并且出現(xiàn)異常發(fā)育的情況，從而引起某種生物數(shù)量的暴漲。而在半深海——深海這個(gè)環(huán)境中，其特征為厭氧生物和微生物大量繁殖，在這個(gè)環(huán)境中沉積物補(bǔ)給不足，在這個(gè)環(huán)境下盆地處于一個(gè)較饑餓的狀態(tài)，在很長(zhǎng)的時(shí)期都是沉積比較薄的沉積物，也有大量生物和微生物的死亡。實(shí)際上，瀉湖和滯流海以及深海半都主要是狹生性生物，對(duì)于深海，其生物的大量死亡和巨量堆積的實(shí)現(xiàn)都是某些生物的大量繁殖。另一類是廣生性生物生長(zhǎng)：其中包括湖泊和濱淺海以及海陸交互相，在這種環(huán)境中生物物種多樣化異常的高，大多數(shù)都是喜氧生物，并有大個(gè)體生物的出現(xiàn)。生物的更新?lián)Q代特別快而造成大量生物的死亡。上述兩種環(huán)境下的生物大量死亡后，在遇到有利埋藏的條件下就可以保存形成沉積型釩礦。綜上所述，沉積一成巖階段是本區(qū)釩礦床形成的開(kāi)始積累階段。

4.成礦規(guī)律

結(jié)合礦床的成因及其成礦條件，不難看出大水西地區(qū)釩礦床具有如下規(guī)律：

（1）該研究區(qū)釩礦具有層控的特征。其釩礦體主要存在于寒武系的地層里，它的分布受到了地層嚴(yán)格的控制。該礦石中通常含有炭質(zhì)（有機(jī)碳型）2%，含有磷，硅質(zhì)含量很高，偶見(jiàn)斑點(diǎn)狀黃鐵礦。說(shuō)明早期沉積是在還原環(huán)境下發(fā)生且海盆較寧?kù)o。

（2）該研究區(qū)的釩礦石中微石英脈較發(fā)育，是熱液活動(dòng)之后的產(chǎn)物。在仔細(xì)觀察后認(rèn)為：早期的石英脈有弱重結(jié)晶的現(xiàn)象，經(jīng)常被錯(cuò)動(dòng)或被晚期石英脈體穿切從而形成不規(guī)則網(wǎng)脈狀。微脈一般來(lái)說(shuō)占整個(gè)礦石體積的15%～35%，在其局部可占礦石體積的65%～85%，V₂O₅在礦石中的含量也會(huì)在一定程度上增加。

綜上所述，該礦床為沉積-熱液并經(jīng)過(guò)后期改造（構(gòu)造熱液活動(dòng)）形成的層控-改造型礦床。

結(jié)論

（1）新疆哈密大水西地區(qū)釩礦位于下寒武統(tǒng)西大山組，屬于黑色巖系層控一改造型礦床。該礦床的賦礦巖石主要是碳質(zhì)板巖、含碳硅質(zhì)巖、含碳泥質(zhì)板巖。在研究區(qū)地表共圈出38個(gè)礦體，最高品位為1.25%，最低品位為0.50%，平均品位為0.67%。由塊段法推求釩金屬量為0.8172萬(wàn)噸，為一中小型釩礦。

（2）該礦具海相沉積成因特點(diǎn)，在經(jīng)歷了較復(fù)雜成礦期后的變質(zhì)改造富集作用和后期次生氧化改造成礦。沉積成巖階段是本區(qū)釩礦床形成的初級(jí)階段，后期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和熱液活動(dòng)使礦源層中釩元素活化、萃取和再富集，并使其最終形成工業(yè)礦床。

（3）在沉積成巖階段，生物作用對(duì)釩的初始富集起了重要作用。V在地殼中呈分散狀態(tài)存在，在水體中容易被許多生物吸收而濃集。早寒武世時(shí)該區(qū)海進(jìn)進(jìn)入一個(gè)平穩(wěn)階段，為還原環(huán)境，生物大量繁殖，Mn、P、V等不斷被生物遺體（有機(jī)碳）及粘土礦物吸附沉積，形成釩的儲(chǔ)集層，同時(shí)也是后期改造成礦作用的礦源層。

（4）一方面，礦床嚴(yán)格受地層控制；另一方面，后期的構(gòu)造活動(dòng)也會(huì)對(duì)礦床的規(guī)模、品位等有很大影響。釩礦的成因與地層有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，它的分布范圍、產(chǎn)狀直接受控于地層。而區(qū)域上又受紅柳河大斷裂控制，研究區(qū)內(nèi)平移斷層和背斜的存在具體限制著礦床的產(chǎn)出及品位變化。