新疆哈密大水西地區釩礦礦床地質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釩礦的礦床類型、成礦地質條件及控礦構造，對比其他相關礦床的成因，探討其成礦規律及成礦模式，為該地區下一步的勘探工作提供理論支持和依據。新疆哈密大水西地區釩礦位于下寒武統西大山組，屬于黑色巖系層控一改造型礦床。該研究區釩礦具海相沉積成因的特點，經歷了較復雜成礦期后的變質改造富集作用和后期次生氧化改造。沉積成巖階段是本區釩礦床形成的初級階段，該階段生物作用對釩的初始富集起了重要作用。釩元素在地殼中呈分散狀態存在，在水體中容易被許多生物吸收而濃集后期的構造運動和熱液活動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礦床。

關鍵詞：釩礦；成礦作用；地質背景；大水西地區；新疆

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

1.研究區地質特征

礦區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。研究區內未見有明顯的大斷裂存在，在該區西北角有兩條平推斷層存在。另外在研究區內地層中普遍出現較明顯的變形和褶皺現象，褶皺主要發生在震旦系及寒武系地層中，褶皺處地層擠壓強烈，產狀較復雜，局部地段見有地層倒轉現象。說明本區地層受較強烈的構造變形作用。區內侵入巖較發育，約占勘查區面積的1/10，為華力西晚期（γ43）的一套酸性侵入巖，呈巖枝狀產出，分布于勘查區北部。

2.礦床地質特征

2.1礦石特征

（1）礦石及礦物成分

在研究區內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為主，次要礦物為石膏和碳酸鹽以及長石等，有少量綠泥石。

（2）礦石結構與構造

礦石結構：礦石結構主要為顯微鱗片花崗變晶結構，但是其中也偶見纖狀變晶-粒狀變晶結構、顯微花崗變晶結構、變斑晶結構、殘余砂狀結構、變余泥質結構等。

礦石構造：礦區內礦石最主要的構造是層狀構造，次要構造有瘤狀構造、斑點狀構造、板狀構造、平行構造、塊狀構造或稱揉皺構造、片狀構造等。

2.2礦體特征

按照釩礦工業指標V205≥0.5%的標準，研究區目前地表共圈定38個釩礦體，以Ⅰ號釩礦帶控制的礦體最多（28個）、長度最長（1000米以上）、厚度最大（單孔160米）、連續性較好，主要礦體特征見表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，生物作用對礦床的形成起了重要作用。V在地殼中呈分散狀態存在，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，但生物產生的有機質具有從海水中吸取V的能力，在地殼運動相當穩定時期處于缺氧的強還原環境下，富含V的生物大量死亡后聚集，經成巖作用形成礦床。而地層的巖性證據也支持這一理論，該套地層從頂部到底部，碳質的含量逐漸增多，硅質的含量逐漸減少，頂部SiO₂的含量最高95%。據礦石化學分析，全巖中碳的含量為8.95×10^-2、有機質碳含量為7.52×10^-2，固體碳含量為8.95×10^-2-7.52×10^-2=1.43×10^-2，說明該研究區的沉積環境總體來說是由瀉湖，或者閉塞海盆的淺水一弱氧化環境向淺海一弱還原環境變化。

海生生物的大量繁盛，從海水中吸取了釩以構成其組織。當含釩生物死亡后，可以在底部的泥巖中進行堆積。有大量生物的死亡就肯定有大量生物的發育，在這其中可以包含為兩大類：一類是狹生性生物生長。在這種環境的瀉湖和滯流海中，主要是狹生性生物，其物種比較單調并且出現異常發育的情況，從而引起某種生物數量的暴漲。而在半深海——深海這個環境中，其特征為厭氧生物和微生物大量繁殖，在這個環境中沉積物補給不足，在這個環境下盆地處于一個較饑餓的狀態，在很長的時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。實際上，瀉湖和滯流海以及深海半都主要是狹生性生物，對于深海，其生物的大量死亡和巨量堆積的實現都是某些生物的大量繁殖。另一類是廣生性生物生長：其中包括湖泊和濱淺海以及海陸交互相，在這種環境中生物物種多樣化異常的高，大多數都是喜氧生物，并有大個體生物的出現。生物的更新換代特別快而造成大量生物的死亡。上述兩種環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釩礦床形成的開始積累階段。

4.成礦規律

結合礦床的成因及其成礦條件，不難看出大水西地區釩礦床具有如下規律：

（1）該研究區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格的控制。該礦石中通常含有炭質（有機碳型）2%，含有磷，硅質含量很高，偶見斑點狀黃鐵礦。說明早期沉積是在還原環境下發生且海盆較寧靜。

（2）該研究區的釩礦石中微石英脈較發育，是熱液活動之后的產物。在仔細觀察后認為：早期的石英脈有弱重結晶的現象，經常被錯動或被晚期石英脈體穿切從而形成不規則網脈狀。微脈一般來說占整個礦石體積的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在一定程度上增加。

綜上所述，該礦床為沉積一熱液并經過后期改造（構造熱液活動）形成的層控一改造型礦床。

結論

（1）新疆哈密大水西地區釩礦位于下寒武統西大山組，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板巖、含碳硅質巖、含碳泥質板巖。在研究區地表共圈出38個礦體，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0.8172萬噸，為一中小型釩礦。

（2）該礦具海相沉積成因特點，在經歷了較復雜成礦期后的變質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釩礦床形成的初級階段，后期的構造運動和熱液活動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礦床。

（3）在沉積成巖階段，生物作用對釩的初始富集起了重要作用。V在地殼中呈分散狀態存在，在水體中容易被許多生物吸收而濃集。早寒武世時該區海進進入一個平穩階段，為還原環境，生物大量繁殖，Mn、P、V等不斷被生物遺體（有機碳）及粘土礦物吸附沉積，形成釩的儲集層，同時也是后期改造成礦作用的礦源層。

（4）一方面，礦床嚴格受地層控制；另一方面，后期的構造活動也會對礦床的規模、品位等有很大影響。釩礦的成因與地層有著千絲萬縷的聯系，它的分布范圍、產狀直接受控于地層。而區域上又受紅柳河大斷裂控制，研究區內平移斷層和背斜的存在具體限制著礦床的產出及品位變化。