王家邊礦區(qū)釩礦礦體特征及礦床成因

金廣智

（江西省地質(zhì)局第二地質(zhì)大隊(duì)，江西 九江 332000）

1 區(qū)域地質(zhì)概括

礦區(qū)位于下?lián)P子拗褶帶和江南隆褶帶接壤處，處于在九嶺東西向構(gòu)造隆起帶中的九嶺復(fù)式背斜的次級(jí)向斜之中。

1.1 區(qū)域地層

區(qū)域內(nèi)地層發(fā)育較全，自中元古界到新生界，除侏羅系、白堊系缺失，奧陶系、泥盆系、石炭系和三疊系部分缺失外，其他地層均有出露。

中元古界雙橋山群構(gòu)成區(qū)內(nèi)的褶皺基底，并出露于九宮山和九嶺復(fù)式背斜核部。震旦系和下古生界分布最廣，構(gòu)成武寧—新柘林復(fù)式向斜的兩翼和核部，上古生界和三疊系僅零星出露于向斜核部，新生界主要分布在修河流域和柘林水庫(kù)一帶。現(xiàn)將各地層巖性簡(jiǎn)述如下：

（1）雙橋山群。主要為一套含火山巖的泥、砂質(zhì)淺變質(zhì)巖。厚數(shù)千米。

（2）震旦系。下統(tǒng)蓮沱組為一套濱淺海相碎屑巖系，主要由石英砂礫巖、石英砂巖和長(zhǎng)石石英砂巖組成，下統(tǒng)南沱組主要為含礫泥巖。與下伏地層角度不整合接觸。上統(tǒng)陡山沱組與皮園村組主要為淺海—潮坪相的碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖建造，與下伏地層呈整合接觸。總厚254m～626m。

（3）寒武系。本系與下伏地層及各組間均為整合接觸。下統(tǒng)王音鋪組和觀音堂組均為淺海、海灣相泥（頁(yè)）巖建造，主要由灰黑色、黑色、綠色泥（頁(yè)）巖組成。中統(tǒng)楊柳崗組和上統(tǒng)華嚴(yán)寺組、西陽(yáng)山組均為淺海相碳酸鹽巖建造，主要由泥質(zhì)灰?guī)r夾灰?guī)r透鏡體和條帶狀灰?guī)r組成。總厚570m～700m。

（4）奧陶系。本系與下伏地層及系內(nèi)各組地層均為整合關(guān)系，為一套淺海相筆石頁(yè)巖相建造，主要由黃綠色頁(yè)巖組成。總厚346m～662m。

（5）志留系。本系與下伏地層呈假整合接觸，系內(nèi)各組為整合接觸，為一套淺海相碎屑巖建造，由黃綠、紫紅色等雜色砂、頁(yè)巖組成。總厚2969m～4984m。

（6）泥盆系。區(qū)域內(nèi)僅有上統(tǒng)五通組，與下伏地層假整合接觸，為河流相砂頁(yè)巖建造，主要由砂巖和砂礫巖組成。厚0～30m。

（7）石炭系。區(qū)內(nèi)僅有黃龍組，與下伏地層呈假整合接觸，為淺海相碳酸鹽巖建造，由白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r組成。厚45m～78m。

（8）二疊系。下統(tǒng)梁山組為泥巖、炭質(zhì)頁(yè)巖夾煤層，與下伏地層呈假整合接觸；棲霞組為含瀝青質(zhì)、炭質(zhì)具燧石結(jié)核灰?guī)r；茅口組為含燧石團(tuán)塊灰?guī)r。上統(tǒng)龍?zhí)督M與茅口組呈假整合接觸，為炭質(zhì)頁(yè)巖、灰?guī)r夾硅質(zhì)頁(yè)巖，含透鏡狀煤層；長(zhǎng)興組為厚層狀灰?guī)r。總厚186m～895m。

（9）三疊系。缺失上統(tǒng)，中、下統(tǒng)為淺海相碳酸鹽巖建造。下統(tǒng)大冶組假整合于長(zhǎng)興組之上，主要為薄至厚層狀灰?guī)r，下部以頁(yè)巖為主。中統(tǒng)嘉陵江組主要為薄—厚層狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等。總厚169m～202m。

（10）新第三系武寧群。為河湖相砂礫巖建造，不整合于老地層之上，為紫紅色砂礫巖夾砂巖、粉砂巖。總厚1129m～2387m。

（11）第四系。更新統(tǒng)為沖洪積或殘積網(wǎng)紋紅土、砂礫石層，全新統(tǒng)為近代沖洪積及殘坡積。總厚16m～128m。

1.2 區(qū)域構(gòu)造

本區(qū)位于江南隆褶帶北緣，為一近東西向構(gòu)造隆起帶，由兩個(gè)復(fù)式背斜，一個(gè)復(fù)式向斜組成。復(fù)式背斜由中元古界雙橋山群區(qū)域淺變質(zhì)巖系組成，是本區(qū)的褶皺基底。震旦系—三疊系下統(tǒng)組成復(fù)式向斜，是區(qū)域蓋層褶皺。早第三紀(jì)形成北東東向斷陷盆地。

1.2.1 區(qū)域褶皺

南部九嶺復(fù)式背斜，位于九嶺山脈，西起東渡港，東延至鄱陽(yáng)湖，核部為九嶺期花崗閃長(zhǎng)巖基，分布于區(qū)內(nèi)南部邊緣。北部九宮復(fù)式背斜在本區(qū)出露于北部邊緣楊梅尖一帶。

修武復(fù)式向斜是工作區(qū)內(nèi)主要的褶皺構(gòu)造，展布于修水—武寧一帶，以大椿—柘林向斜為主體，其南部嚴(yán)陽(yáng)—廟嶺—東津一帶由于樞扭的起伏與地層剝蝕，區(qū)內(nèi)從北東到南西大致定向排列了廟嶺向斜、東津向斜和東渡港向斜。現(xiàn)擇其代表描述如下：①大椿-柘林向斜（亦稱(chēng)修武向斜）：西自修水的大椿，經(jīng)溪口、三都和武寧的船灘、甫田，東至柘林，全長(zhǎng)130km，寬15km，區(qū)內(nèi)長(zhǎng)約46km。軸向近東西，核部主要由志留系組成，并殘留有泥盆-三疊系，兩翼為奧陶—震旦系。向斜開(kāi)闊，核部地層產(chǎn)狀平緩，北翼較陡（40°～70°），南翼略緩（30°～40°），南翼北岸一帶地層倒轉(zhuǎn)，為一長(zhǎng)條形箱狀向斜。向斜兩翼發(fā)育規(guī)模較大的順層斷裂及小型的橫斷裂。北岸釩礦位于向斜的南翼。②廟嶺向斜：西起修水縣范坑，經(jīng)大坪、廟嶺到武寧縣的花棚，長(zhǎng)約60公里，寬約4km～7km。軸向近東西，核部由下奧陶統(tǒng)組成，兩翼為寒武-震旦系，北翼傾角20°～25°，南翼傾角一般30°～70°，西端大坪一帶地層倒轉(zhuǎn)，傾角50°～70°。受北東向廟嶺-上高莊斷裂影響，地層在廟嶺一帶左錯(cuò)達(dá)10km以上，且廟嶺以東北翼缺失。湘竹、孫嶺及廟嶺釩礦位于此向斜中。

1.2.2 區(qū)域斷裂

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要有順層的滑脫構(gòu)造和切層的陡傾斜斷裂。

（1）滑脫構(gòu)造：是本區(qū)域的主要構(gòu)造形式之一，由北部大椿—溪口—南嶺及南部東津—杭口—修水兩個(gè)滑動(dòng)系統(tǒng)組成。滑動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部存在兩個(gè)次級(jí)滑脫帶和三個(gè)滑動(dòng)層系。下部次級(jí)滑脫帶由下寒武統(tǒng)底部炭質(zhì)頁(yè)巖和石煤層組成，上部次級(jí)滑脫帶由上奧陶統(tǒng)上部和下志留統(tǒng)底部的含炭質(zhì)頁(yè)巖和石煤層組成；三個(gè)滑動(dòng)層系分別是志留系組成的上部滑動(dòng)層系、奧陶—寒武系組成的中部滑動(dòng)層系及震旦系組成的下部滑動(dòng)層系。震旦系組成的下部滑動(dòng)層系整體上能干性強(qiáng)，底部蓮沱組變形較弱，陡山沱組及皮園村組層內(nèi)褶皺相對(duì)發(fā)育，滑脫斷層附近的皮園村硅質(zhì)巖較破碎，工程力學(xué)性質(zhì)差。奧陶系—寒武系組成的中部滑動(dòng)層系一般表現(xiàn)為正常褶皺，局部出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)褶皺，寒武系底部含炭質(zhì)頁(yè)巖常大量滑失。

（2）陡傾斜斷裂：陡傾斜斷裂主要分布在廟嶺、東津和東渡港三個(gè)次級(jí)向斜中，主要有北東東向及北東向斷裂帶，前者規(guī)模較大，后者規(guī)模較小。北東東斷裂延長(zhǎng)一般大于40km，常以5km等距平行產(chǎn)出，以扭性為主，兼有壓性；斷層面多傾向北西西，傾角70°～80°，一般為左型切錯(cuò)，錯(cuò)距可達(dá)數(shù)公里至十余公里。

1.3 區(qū)域巖漿巖

區(qū)域上巖漿巖較發(fā)育，具多旋回，多期次特征。工作區(qū)內(nèi)巖漿巖分布局限。巖漿巖與釩礦關(guān)系不密切。

1.4 區(qū)域礦產(chǎn)概況

區(qū)域上產(chǎn)于王音鋪組地層中的礦產(chǎn)除釩礦外，還有鈾礦，此外在其它地層中還有鎢礦、銻礦及砂金礦等，鎢礦主要分布于香爐山地區(qū)及大湖塘地區(qū)，砂金沿修水河及其北側(cè)分布，銻礦主要分布于武寧清江及石渡一帶。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地層

礦區(qū)位于漕嶺—張家?guī)X向斜東段北翼，出露地層從老至新為新元古界震旦系、早古生界寒武系及新生界第四系，含礦地層主要為寒武系王音鋪組。現(xiàn)將各地層巖性特征自老至新分述如下：

（1）震旦系（Z）。廣泛分布于礦區(qū)中部、南部，上與王音鋪組呈整合接觸，自下而上劃分為蓮沱組、南沱組、陡山沱組和皮園村組。

蓮沱組（Z1l）：下部主要為厚層—塊狀中—粗粒含礫巖屑石英砂巖，夾少量巖屑石英細(xì)砂巖，底部為厚約20cm的石英礫巖；中部以巖屑細(xì)砂巖、粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖為主；上部巖性以中—粗粒長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，夾少量細(xì)砂巖，頂部為薄層狀鐵質(zhì)粉砂巖，不穩(wěn)定。本組地層厚度大于133.71m。與上覆南沱組呈平行不整合接觸。

南沱組(Z1n)：灰—灰黑色含礫泥巖夾含礫砂巖，厚度大于13.95m，與上覆陡山沱組平行不整合接觸。

陡山沱組（Z2d）：為深灰色及灰黑色薄—中層狀含炭質(zhì)泥灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖和白云質(zhì)灰?guī)r，富含黃鐵礦團(tuán)塊，厚度30m～100m。與上覆皮園村組整合接觸。

皮園村組（Z2p）：巖性為灰黑色薄—中層狀硅質(zhì)巖，含炭質(zhì)和泥質(zhì)。厚度＞175m。

（2）寒武系（∈）。寒武系分布于礦區(qū)南部，僅發(fā)育下統(tǒng)王音鋪組，與下伏皮園村組整合接觸，上未見(jiàn)頂。

王音鋪組（∈1w）：主要為一套黑色、灰黑色炭質(zhì)頁(yè)巖，薄層狀硅質(zhì)巖、粉砂質(zhì)泥巖，石煤層。石煤層中含鈾、釩等多種稀有元素，局部富集可形成具工業(yè)價(jià)值的礦床，王音鋪組是本區(qū)的含釩礦層位，厚度大于200m。

（3）第四系全新統(tǒng)（Q4）。為亞粘土夾碎石砂礫石層，主要分布礦區(qū)東西低洼溝谷地帶。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造

（1）褶皺。蓋層褶皺：工作區(qū)位于漕嶺—張家?guī)X向斜東北部，向斜軸向?yàn)榻鼥|西向，軸面近于直立，兩翼地層近于對(duì)稱(chēng)，屬直立線性對(duì)稱(chēng)褶皺。核部為寒武系王音鋪組，兩翼地層由新至老為上震旦系皮園村組—下震旦系蓮沱組。北翼傾向南，傾角30°～55°；南翼傾向北，傾角35°～60°。

（2）斷裂。本區(qū)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，地表未見(jiàn)斷裂構(gòu)造。

2.3 礦區(qū)巖漿巖

區(qū)內(nèi)地表未見(jiàn)巖漿巖。

3 礦床特征

3.1 礦 （化）體特征

礦床屬沉積型釩礦，礦區(qū)內(nèi)共圈定釩礦（化）體3個(gè)，編號(hào)V1～V3。礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)于漕嶺—張家?guī)X向斜北翼寒武系王音鋪組含結(jié)核高炭粉砂巖、炭質(zhì)泥（頁(yè)）巖中，空間上受地層產(chǎn)狀控制，近于平行分布，總體走向近東西，傾向南，傾角5°～30°。主要釩礦（化）體為V1，其它礦化體為V2、V3。礦（化）體特征如下：

V1：礦化體分布在礦西界至28線之間，出露標(biāo)高為300m～400m。地表探槽控制間距為400m～600m。礦體深部施工了8個(gè)鉆孔對(duì)其進(jìn)行了控制。最低控制標(biāo)高270m。

礦體呈層狀，推測(cè)走向延長(zhǎng)大于4000m，傾向最大控制延伸120m，厚度為1.77m～9.00m，平均4.69m，礦體厚度較穩(wěn)定，厚度變化系數(shù)為52%。礦體呈近東西向展布，傾向南或南東，傾角5°～30°，一般25°，沿走向和傾向隨地層產(chǎn)狀變化而變化，均呈舒緩波狀。

礦化體V2O5品位一般在0.1%～3.62%之間，平均1.12%。礦化體沿走向和傾向品位變化不均勻，品位變化系數(shù)為61%。

V2、V3：礦區(qū)內(nèi)另有V2、V3共2條小礦（化）體，地表有少量工程控制，各礦（化）體特征詳見(jiàn)表1。

表1 王家邊礦體（V2、V3）特征表

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石類(lèi)型

礦石類(lèi)型較為簡(jiǎn)單，區(qū)內(nèi)礦石的自然類(lèi)型主要為含釩炭質(zhì)泥（頁(yè)）巖及含結(jié)核（高）炭粉砂巖：可細(xì)分為氧化礦石和新鮮原生礦石，近地表3m～5m，最大10m為風(fēng)化礦石，與新鮮礦石相比，V2O5含量無(wú)明顯變化，但炭質(zhì)大部分流失。

3.2.2 礦物成份

礦石主要組成礦物為粘土云母類(lèi)50%～70%，炭質(zhì)10%～40%，砂質(zhì)5%～10%，磷、鐵、硫等占5%。釩的物相分析顯示：V2O5在電氣石石榴石中占3.3%，云母類(lèi)礦物中占82%，氧化鐵高嶺土中占15%，說(shuō)明釩主要在云母類(lèi)礦物中賦存，但未發(fā)現(xiàn)獨(dú)立釩礦物。據(jù)中國(guó)南方各省有關(guān)資料，釩的獨(dú)立礦物極少，主要呈吸附態(tài)或類(lèi)質(zhì)同象存在于水云母、高嶺土、炭質(zhì)中，這與野外所見(jiàn)炭質(zhì)中釩品位較高的現(xiàn)象是吻合的。

3.2.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)。

礦石構(gòu)造為塊狀構(gòu)造、頁(yè)理構(gòu)造，偶見(jiàn)結(jié)核。

3.2.4 礦石的化學(xué)成分

礦石化學(xué)成分（%）為：SiO259.36、Al2O38.15、CaO 3.17、MgO 2.17、K2O 1.42、Na2O 0.25、S 2.88、TFe 4.30、P2O52.01、C 3.10。

礦石有益組份為V2O5，伴生組份有Au、Ag、U等。根據(jù)鄰區(qū)同類(lèi)型礦床廟嶺釩礦組合樣分析結(jié)果，Au含量一般為 ＜0.05g/t、Ag 1.14g/t、Cu 0.02%、Pb＜0.01%、Zn 0.068%、Ni 0.031%，綜合利用價(jià)值不大；U為有害組分，含量為0.012%～0.017%。

3.3 礦體圍巖

礦體頂板為下寒武王音鋪組（∈1w）含炭粉砂巖或含炭泥（頁(yè)）巖，其特征與釩礦體相似，界線須憑化學(xué)分析結(jié)果圈定。

礦體底板有二種情況，一為上震旦系皮園村（Z2p）含炭硅質(zhì)巖；二為王音鋪組（∈1w）含炭粉砂巖或含炭泥（頁(yè)）巖，其特征與釩礦體相似，界線須憑化學(xué)分析結(jié)果圈定。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1 控礦因素

釩礦體產(chǎn)于寒武系底部，較普遍地含磷質(zhì)、炭質(zhì)、硅質(zhì)、硫質(zhì)結(jié)核，層位穩(wěn)定，隨底板硅質(zhì)巖（Z2p）起伏而起伏，明顯受寒武紀(jì)早世早期這一特定時(shí)序和當(dāng)時(shí)古地理環(huán)境—溫?zé)釟夂驐l件下藻類(lèi)繁盛的半封閉海灣控制。

4.2 礦床成因

礦區(qū)釩礦化主要賦存于寒武系下統(tǒng)王音鋪組的黑色炭質(zhì)泥（頁(yè)）巖之中，沿該層位普遍有釩礦化。炭質(zhì)泥（頁(yè)）巖中節(jié)理、裂隙發(fā)育一般，極少見(jiàn)脈巖穿插，斷裂對(duì)釩礦化起破壞作用，未發(fā)現(xiàn)斷層對(duì)釩礦化起富集作用。綜合上述情況分析認(rèn)為，當(dāng)時(shí)沉積環(huán)境可能水體較深，氣候濕熱，菌藻類(lèi)低等生物繁衍生長(zhǎng)較快，同時(shí)陸上風(fēng)化殼內(nèi)的釩元素經(jīng)風(fēng)化、溶解作用，遷移至海盆內(nèi)，被菌藻等吸收、濃集。低等生物死亡后，形成腐植酸軟泥，軟泥吸附了大量釩等金屬元素，同時(shí)經(jīng)成巖作用轉(zhuǎn)化為炭質(zhì)，形成釩礦體。所以礦床成因類(lèi)型屬生物化學(xué)沉積礦床。

4.3 找礦標(biāo)志

4.3.1 地層標(biāo)志

寒武系王音鋪組中下部是尋找釩礦的有利層位。

4.3.2 巖性標(biāo)志

根據(jù)區(qū)域資料顯示：高炭質(zhì)泥（頁(yè)）巖或石煤層是直接巖性標(biāo)志。

5 結(jié)論

（1）礦體受寒武系下統(tǒng)王音鋪組的地層巖性控制，主要礦體賦存于該組中下部含結(jié)核高炭粉砂巖、炭質(zhì)泥（頁(yè)）巖中。

（2）寒武紀(jì)早世早期這一特定時(shí)序和當(dāng)時(shí)古地理環(huán)境—溫?zé)釟夂驐l件下藻類(lèi)繁盛的半封閉海灣控制著含礦巖系的分布，表現(xiàn)為當(dāng)時(shí)沉積環(huán)境水體較深，氣候濕熱，菌藻類(lèi)低等生物繁衍生長(zhǎng)較快，同時(shí)陸上風(fēng)化殼內(nèi)的釩元素經(jīng)風(fēng)化、溶解作用，遷移至海盆內(nèi)，被菌藻等吸收、濃集。低等生物死亡后，形成腐植酸軟泥，軟泥吸附了大量釩等金屬元素，同時(shí)經(jīng)成巖作用轉(zhuǎn)化為炭質(zhì)，形成生物化學(xué)沉積釩礦床。