江西上饒縣上村釩多金屬礦床地質特征及找礦方向

周丁根，周先軍，王 平，胡 振

（江西有色地質勘查一隊，江西·鷹潭 335003）

礦區位于上饒縣石獅鄉與煌固鎮境內，釩多金屬礦體賦存于寒武系下統荷塘組地層之底部石煤層中，含礦層為一套還原環境的陸表海盆相的含釩炭硅泥巖建造。礦體受層位和沉積環境控制明顯，屬海相生物和生物地球化學作用形成的并有噴流熱水參與的同生沉積礦床。通過對礦床特征及成因的分析，總結了釩多金屬礦的找礦標志，并建立了石煤型釩礦找礦預測地質模型。石煤型釩礦是非常典型的一類釩礦礦床類型，具有其獨特的成礦環境和礦化特征。通過對上村釩礦的歸納總結，以便在江西尋找該類礦床能有所指導。

1 區域地質背景

上村釩礦區大地構造位置位于萍鄉—廣豐深斷裂帶北側、懷玉山地體南緣，成礦區帶隸屬欽杭成礦帶[1]。

區域地層出露較齊全，自南華系至白堊系除志留系和泥盆系地層缺失外均有出露，區域地層多以北東—南西走向展布，其中與釩礦有密切成因聯系的為寒武系荷塘組地層。

區域內總體構造輪廓為震旦系和古生界地層構成的一復式向斜。該復式向斜兩側發育有一系列次級褶皺，由北向南分布有暖水-銀尖關次級向斜、銀尖山次級背斜、鄭家坊次級向斜、樟石橋次級背斜。上村釩多金屬礦即位于樟石橋次級背斜南翼。區域斷裂以北東向、北北東向為主，其次是北西向。

區域巖漿活動以酸性巖漿侵入為主，時代多為燕山期。有花崗巖、花崗斑巖、石英正長巖、石英正長斑巖、花崗閃長巖、閃長玢巖等，多呈大小不一的巖體產出，規模較大的有懷玉山花崗巖體、靈山花崗巖體等。區域分布的銅、鉛、鋅等有色金屬礦產多于上述巖漿活動有成因聯系。此外，區域上也有零星的基性巖出露，多以小巖體或巖脈產出。

2 礦區地質特征

2.1 地層

區內出露地層由老到新依次為：震旦系的陡山沱組（Z1d）分布在礦區的西部，燈影組（Z2d）分布在礦區的中部；寒武系的荷塘組（1h）分布在礦區的中部，楊柳崗組（2y）、華嚴寺組（3hy）、西陽山組（3x）均分布在

礦區的南西部；奧陶系印渚埠組（O1y），分布在礦區的中—東部；侏羅系水北組（J1s），分布在礦區的北西部；白堊系河口組（K2h），分布在礦區的北西部；第四系地層（Q）分布在礦區中—東部河流兩側的農田區。出露地層特征見表1，地質簡圖及實測地層剖面見圖1、圖2。

2.2 構造

礦區整體系一單斜構造，地層從老到新由西到東依次分布，總體走向為北東—北北東，傾向南東—南東東，傾角 24°-41°。

區內以斷裂構造為主，規模大小不一，多為期后斷層，切割地層和礦體。下面就區內主要斷層（F1～F5）分述如下：

F1：分布在寒武系與奧陶系地層接觸帶上，南段北東（20°-40°）走向，北段近南北走向，傾向南東，傾角34°左右。

F2：分布在調查評價區南西段，切割震旦系和寒武系地層，同時也切割了含釩石煤層，長度大于1 000 m，北東東（80°）走向，傾向近南，傾角30°-45°。

F3：分布在調查評價區南段Ⅰ7線南東側，切割含釩石煤層。長度約300 m，走向北東（35°），傾向北西，傾角55°。上盤礦體相對下降，斷距71米。

表1 上村礦區地層特征Table 1 Stratigraphic characteristics of Shangcun mining area

圖1 上村礦區地質簡圖Fig.1 Geological sketch map of Shangcun mining area

F4：分布在調查評價區南段Ⅰ1線附近，長約500 m，切割含釩石煤層，走向北西（305°），延伸進吉陽水庫。

圖2 A—A'實測地層剖面圖Fig.2 The measured stratigraphic section of A-A'

F5：分布在調查評價區北段與南段之間Ⅰ16線附近，切割震旦系—奧陶系地層，長約2 300 m，呈北西走向（297°）。北東盤相對向北西錯動，并切斷F1斷裂。

2.3 巖漿巖

礦區內地表沒有發現巖漿巖，只在ZKⅡ701孔深部發現輝長閃長巖體和花崗斑巖脈侵入于含釩石煤層中。

3 礦床地質特征

3.1 含礦地層

含釩地層為寒武系荷塘組，自北向南分布在礦區中部，走向長10.5 km，出露寬度300-500 m；南段I13線—I16線走向北東35°左右，傾向南東，傾角24°-41°；北段Ⅱ1—Ⅱ4線走向近南北，傾向東，傾角20°-37°。為一套還原環境的陸表海盆相的含釩炭硅泥巖建造[2]。主要有黑色薄層含炭硅質巖、炭質板巖、含炭硅質板巖及底部石煤層等四個巖性段，釩礦體主要分布在底部石煤層中（詳見圖3）。石煤層有機質含量偏高，炭泥質的強烈吸附作用，造成釩、鉬、鎢、鈾等金屬元素相對富集。

圖3 釩礦建造簡圖Fig.3 Schematic diagram of vanadium mine construction

3.2 礦體特征

礦區共圈定釩礦體6條，編號為V1-V6。分布在寒武系荷塘組（1h）底部石煤層中，受層位和沉積環境控制明顯，呈層狀、似層狀平行產出[3-4]。礦體產狀與地層基本一致，傾向南東—東，傾角13°-53°。礦體走向延長140-4100 m，傾向延深117-500 m，厚度1.01-13.50 m，V2O5平均品位0.575%-1.167%。礦體與圍巖均為荷塘組石煤、含炭硅質巖、含炭硅質板巖及炭質板巖等，具碳酸鹽化、黃鐵礦化及硅化，局部可見黃銅礦、銅藍。礦體與圍巖之間無明顯劃分界限。其中V1、V2為主礦體，其余為次要礦體（詳見圖4）。主礦體特征如下：

V1礦體：分布于全區，走向上不連續分為4段，長約4 100 m，傾斜延深500 m左右。最小厚度1.01 m，最大厚度13.50 m，平均厚度4.09 m，厚度變化系數為72.36%，厚度變化屬較穩定類型；V2O5品位最低0.706%、最高1.167%，平均品位0.811%，品位變化系數為13.80%，品位變化屬均勻類型。在剖面上V1礦體位于寒武系下統荷塘組下部含釩石煤層中，下伏地層為震旦系燈影組白云質灰巖，礦體呈層狀產出，走向北東至南北向，傾向南東至東西向，傾角 13°-53°。

V2礦體：分布于全區，走向上不連續，分為3段，總長3 600 m，傾斜延深400 m左右。最小厚度1.38 m，最大厚度9.20 m，平均厚度4.35 m，厚度變化系數55.13%，厚度變化屬較穩定類型。V2O5品位最低0.720%、最高1.115%，平均0.793%；品位變化系數12.82%，品位變化屬均勻類型。在剖面上V2礦體在V1礦體的上部，相距5 m左右，呈層狀平行產出，走向北東至南北向，傾向南東至東西向，傾角 15°-53°。

圖4 I11線—I3線聯合剖面圖Fig.4 Joint sectional figure from line I11 to line I3

3.3 礦石特征

（1）礦石工業類型、礦物成分及結構構造

礦石主要分含釩石煤礦石、含釩硅質巖礦石、含釩炭（硅）質板巖礦石三種類型。

含釩石煤礦石：呈灰黑—黑色，顯微鱗片結構，層理、板狀構造。主要礦物成分為泥質（80%-90%）。泥質主要由水云母組成，炭質呈微粒狀，含量6%-17%。石英粉砂呈它形粒狀，含量1%-5%，白云母碎片約1%左右。釩主要賦存云母類礦物中。

含釩硅質巖礦石：呈灰白色，致密堅硬，隱晶—微晶結構，碎裂構造，層狀及石英條帶狀構造。主要礦物成分為硅質（石英）占90%-95%。少量的泥質（水云母）、炭質粉末、白云母碎片、褐鐵礦、次生方解石等，釩主要賦存于水云母中。

含釩炭（硅）質板巖礦石：呈灰黑色，膠狀結構、變余鱗片結構，碎裂構造、塊狀構造，主要礦物為硅質，呈膠狀、隱晶及微晶結構，含量占70%左右，炭質約10%，有少量泥質，次生方解石和石英常見。釩主要賦存在云母類礦物中。

上述三種礦石中釩主要賦存在云母類礦物中，云母類礦物釩占70%-85%，其次泥質高嶺土占5%-20%。

（2）礦石化學成分

礦石主要有用金屬元素為V2O5，主要賦存在云母類礦物中（占72%-96%），另外氧化鐵、高嶺土中占4%-21%，礦石伴生金屬元素為Mo、WO3、Zn，有害組份有S、P。根據基本分析樣結果，Mo平均品位為0.016%。根據組合樣分析結果，WO3平均品位0.066%，Zn平均品位0.15%。

據釩的物相分析顯示，釩元素主要賦存于與炭質共生的含釩水云母、釩云母中，大多以類質同象形式存在于釩系云母的晶格當中，少部分被黏土礦物、炭質所吸附。其它有益組份賦存以硫化物形式，或呈吸附狀態存在于炭質和泥質物中。

4 礦床成因及找礦標志

4.1 礦床成因

上村釩礦的成礦主要發生在早寒武世陸棚的強還原滯流及海盆緩慢沉降環境。當時，氣候濕熱，菌、藻類及海綿生物等大量繁殖。菌、藻類及海綿生物在其生命活動過程中，不斷地從介質中選擇性地吸收、吸附V、W、Mo、U、Au、Ag等元素，聚集于其體內及體表[5]。在缺氧的還原條件下，成礦元素隨生物遺體沉降聚集，并與沉積的細碎屑物質混積成有機軟泥而保存下來。同時，海底噴流熱液活動帶來了大量的硅質沉積，從而形成了最初的含釩炭硅泥巖建造。海底噴流熱液活動不僅帶來了大量硅質，也使深部的V、Mo、W、Ni、Cu、Zn等成礦元素隨熱液一同帶出。在海底堆積的大量有機質和黏土質的吸附作用下，發生聚集；同時，對已形成的含礦層進行疊加改造。噴流熱水作用使成礦物質進一步富集，也豐富了成礦元素的種類。

筆者認為本區的成巖和成礦是同時進行的，屬同生沉積成因，同時疊加了生物作用和海底噴流熱水作用，礦床成因類型可歸為海相生物和生物地球化學作用形成的并有噴流熱水參與的同生沉積礦床。根據區內地層、巖性、巖相古地理及成礦作用等，建立了本區的礦床成因模式。

4.2 找礦標志

區內發現的釩礦體均賦存在寒武系荷塘組石煤層中，屬炭硅泥巖型沉積層控礦床，礦體嚴格受黑色炭質巖系控制，產狀與圍巖基本一致，礦化連續，厚度較穩定。圍巖蝕變有硅化、碳酸鹽化、泥化、局部黃鐵礦化。其找礦標志主要有以下幾個方面：

（1）時代標志：寒武紀。

（2）地層標志：寒武系荷塘組控制了區內含釩礦巖系的分布，荷塘組地層沉積厚大、寬緩，具含礦地層發育普遍，層位穩定的特點。尤其是其下段石煤層是尋找釩礦的良好地層標志。

（3）巖性標志：黑色巖系，即含炭硅質巖、炭硅質板巖及石煤層組合，特征明顯，易于辨認，是尋找石煤釩礦床的良好巖性標志。

（4）礦物標志：礦石中的主要礦石礦物為含釩水云母（即含釩伊利石），呈片狀并具珍珠光澤。有機碳，多呈絲狀、線狀和片狀充填于水云母之間。

（5）巖相古地理標志：形成釩礦床有利的巖相古地理環境為缺氧還原的陸棚—海盆環境。

（6）其他標志：含釩礦巖系的黑色、油黑色石煤天然露頭，石煤民采窿等可作為尋找釩礦直接標志。

綜上所述，礦體主要賦存在寒武系荷塘組底部的石煤層中（圖5）。

圖5 石煤型釩礦找礦預測地質模型Fig.5 Geological model for prospecting and prediction of stone-coal type vanadium deposit

5 找礦方向

石煤型釩礦床均賦存在下寒武統炭硅泥巖建造（石煤層）中，受時代和層位控制明顯。通過地層、巖性、巖相古地理等對比分析發現，贛北寒武系王音鋪組形成的背景和贛東北荷塘組非常相似，含礦層位巖性相同。在贛北地區發現多個釩礦床，如武寧硐門釩礦、修水東渡釩礦、湖口大埠嶺釩礦等；贛北地區釩礦體賦存在寒武系王音鋪組炭硅泥巖建造中，礦體主要分布在王音鋪組底部石煤層中[6-11]。與上村釩礦成因相同，同屬石煤型釩礦床。即荷塘組和王音鋪組為江西石煤型釩礦的含礦層位。

綜上所述，筆者認為上饒—玉山一帶荷塘組出露區（I）、修水—武寧—彭澤一帶王音鋪組出露區（Ⅱ）為石煤型釩礦的重點突破區（見圖6）。I Ⅱ區域，已知礦床的深邊部（走向和傾向延伸方向）為重要的找礦靶區，其次上述區域內已發現的石煤層露頭和民采點也是較好的找礦方向。

圖6 江西北部寒武系地層（含釩石煤層）分布及找礦遠景圖Fig.6 Map of distribution of the Cambrian strata (vanadium-bearing coal seams) and prospecting in northern Jiangxi

6 結論

（1）上村釩多金屬礦分布于寒武系荷塘組炭硅泥巖建造中，受層位和沉積環境控制明顯，含礦層具有特定的巖石組合特征——含炭硅質巖、炭硅質板巖及石煤層組合，特征明顯，易于辨認。釩多金屬礦體規模較大，連續性好；呈層狀、似層狀平行產出，礦體產狀與地層基本一致。

（2）釩多金屬礦床形成于早寒武世陸棚的強還原滯流及海盆緩慢沉降環境，海洋中菌、藻類及海綿生物等對成礦起著十分重要的作用。礦床成因類型可歸為海相生物和生物地球化學作用形成的并有噴流熱水參與的同生沉積礦床。

（3）通過對礦床特征及成因分析，認為石煤型釩礦床仍具有較大找礦前景，其找礦方向為上饒—玉山一帶荷塘組出露區（I）、修水—武寧—彭澤一帶王音鋪組出露區（Ⅱ）。