麻陽縣堯市釩礦地質特征及成因分析

收稿日期：2024-03-21

作者簡介：鄧波（1981—），男，湖南安鄉人，工程師。研究方向：地質調查與礦產勘查。

摘要：憑借獨特的物理化學性質，釩金屬廣泛應用于鋼鐵、航空航天、化學、電池、顏料、玻璃、光學和醫藥等領域。作為釩資源大國，我國釩總資源量、產量和消費量均位居全球第一。麻陽苗族自治縣（簡稱麻陽縣）位于湖南省西部，由懷化市管轄，礦產資源豐富。結合區域地質背景，分析麻陽縣堯市釩礦的礦床地質特征，明確礦床成因。研究區內，寒武系紐芬蘭統牛蹄塘組（∈1n）的含磷結核炭質板巖為主要釩礦賦存層位。從礦床成因來看，麻陽縣堯市釩礦屬生物化學沉積礦床。

關鍵詞：堯市釩礦；地質特征；礦床成因；麻陽縣

中圖分類號：P618.61 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）05-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.05.027

Analysis on Geological characteristics and genesis of Yaoshi vanadium deposit in Mayang County

DENG Bo1， DU Shi2

（1. Urban Geological Survey and Monitor Institute of Hunan Province， Changsha 410014， China;

2. Geological Society of Hunan， Changsha 410007， China）

Abstract： With its unique physical and chemical properties， vanadium metal is widely used in fields such as steel， aerospace， chemistry， batteries， pigments， glass， optics， and medicine. As a major vanadium resource country， China ranks first in the world in terms of total vanadium resources， production， and consumption. Mayang Miao Autonomous County （abbreviated as Mayang county） is located in the western part of Hunan province， under the jurisdiction of Huaihua city， with abundant mineral resources. Based on the regional geological background， the geological characteristics of Yaoshi vanadium deposit in Mayang county is analyzed， and the genesis of the deposit is clarified. In the study area， the phosphorus bearing nodular carbonaceous shale of the Cambrian Terreneuvian Niutitang Formation is the main occurrence layer of vanadium deposits. From the perspective of ore genesis， Yaoshi vanadium deposit in Mayang county belongs to a biochemical sedimentary deposit.

Keywords： Yaoshi vanadium deposit; geological characteristics; deposit genesis; Mayang county

麻陽苗族自治縣（簡稱麻陽縣）位于湖南省西部、懷化市北部，東與辰溪縣相連，西與銅仁市碧江區交界，南與懷化市鶴城區、芷江侗族自治縣接壤，北與鳳凰縣、瀘溪縣毗鄰。麻陽縣堯市釩礦中部斷裂構造發育較多，礦區釩礦層主要分布于寒武系紐芬蘭統牛蹄塘組第二段（∈1 n2）底部含磷結核炭質板巖中，厚度和品位均較穩定。礦層一般厚度在1.17～3.48 m，V2O5含量一般在0.726%～0.922%。

1 區域地質背景

依據區域地質調查資料，研究區出露的地層從老到新依次為新元古界青白口系板溪群（Ptbn）與震旦系（Z）、早古生界寒武系（∈）、中生界白堊系（K）和新生界第四系（Q）等。區域構造分為兩帶，第一帶出露于麻陽壓扭性斷層以北的褶皺和斷裂，第二帶位于麻陽-黃金坳區間。

1.1 地層

自西向東，礦區出露地層依次為南華系上統南沱組（Nh3n），震旦系下統陡山沱組（Z1d）、上統留茶坡組（Z2l），寒武系紐芬蘭統牛蹄塘組（∈1 n）、第二統石牌組（∈1-2 s）、第二統清虛洞組（∈3 q）、第三統敖溪組（∈3 a）以及第四系全新統（Qh）。

1.2 構造

礦區位于沅麻紅色盆地南端西側邊緣，處于軸向東北的堯市開闊向斜的西北翼，東北向構造格架主要形成于加里東期。

1.2.1 褶皺

礦區地層為東北-西南走向，朝東南方向傾斜，傾角一般在10°～30°。礦區為單斜構造，局部見撓曲和揉皺，研究區南端長坪一帶受河流影響，洪積層覆蓋，使釩礦層地表沒有出露。

1.2.2 斷層

一組平行分布東北向斷層主要分布礦區內，主要有F1斷層、F2斷層和F3斷層，均屬于逆斷層。斷層傾向均為西北，傾角為40°～50°，受斷層影響，巖層走向上均有切割位移現象，對釩礦層破壞較大，使礦層重復位移。近鄰斷層一帶巖層均較破碎，產狀零亂，沿斷層帶牛蹄塘組第一段（∈1 n1），硅質巖夾炭質頁巖中普遍見有巖層撓曲及破碎現象。

區內分布的F1逆斷層長度約為4 000 m，規模較大。斷層走向為38°，釩礦層錯距約為150 m。F2壓扭斷層位于F1斷層東南側，區內分布長度約為3 100 m。

斷層總體走向為40°，破碎帶寬度為10 m左右，釩礦層錯距約為150 m。F3壓扭斷層位于F2斷層東南側，與F2斷層在西南側交匯。區內斷層可見長度為3 300 m，斷層走向約為55°，釩礦層錯距為100 m左右。

1.3 圍巖蝕變

礦區大部分圍巖蝕變發生在寒武系紐芬蘭統牛蹄塘組含礦地層，蝕變類型主要是黃鐵礦化和方解石化，其次是褐鐵礦化和硅化。

2 礦床地質特征

2.1 含礦巖系特征

釩礦產出于寒武系紐芬蘭統牛蹄塘組第二段地層，含礦巖系厚度為14.96～23.43 m。主要巖性為黑色炭質板巖，局部為含硅化炭質板巖。含礦巖系特征為黑色、炭泥質結構，炭質板巖呈薄層板狀構造，炭泥質成分含量較高，上部與底部含有磷質結核，一般含有黃鐵礦星點、團塊。礦層底板為薄層硅質巖夾炭質頁巖，近礦層底部硅質巖層面磷結核分布較多。頂板炭質板巖含量較低，黃鐵礦星點、團塊分布稀疏，無磷結核[1]。釩礦層主要位于底部含磷結核、黃鐵礦星點及團塊的高碳質板巖中。釩礦層呈層狀、似層狀產出。礦層平均厚度為3.32 m，V2O5平均含量為0.821%。礦區含礦地層分布比較穩定，但礦層的厚度、品位局部變化較大，因而礦層在深部分布不連續。

牛蹄塘組第一段巖性為薄層硅質巖夾炭質頁巖，V2O5含量一般為0.223%～0.445%，達不到工業指標要求。薄層硅質巖所夾的炭質頁巖V2O5品位多數超過0.7%，但炭質頁巖在該層的厚度占比小于10%，無利用價值。研究區內，該層都被視為礦層底板。牛蹄塘組第三段（∈1 n3）炭質板巖在所有探礦工程中未發現有高于工業指標的礦層。

2.2 礦體特征

礦區共圈出4個釩工業礦體，編號分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ，其他伴生礦產均達不到伴生礦產工業品位要求。其中，Ⅰ礦體和Ⅱ礦體為礦區主要礦體。

2.2.1 Ⅰ礦體

Ⅰ礦體是礦區主要礦體，分布于礦區北部，礦體走向長度為1 500 m，最大垂深為329.12 m，寬度為100～600 m，礦層厚度在走向上變化小，相對穩定。礦體呈層狀、似層狀產出，主要含釩地層的巖性為含磷質結核黑色炭質板巖，產狀與圍巖相同，為一朝東南傾斜的單斜層，淺部稍緩，中深部稍陡，傾向為110°～150°，傾角為18°～25°，一般為20°。礦層厚度為1.01～4.78 m，平均厚度為2.63 m，變化系數為44%，由淺入深逐漸變薄，厚度相差約2倍。V2O5含量為0.702%～1.003%，平均品位為0.789%，變化系數為10%，淺部礦層品位較高，礦體品位總體穩定，主要原因是表生作用的富集。

2.2.2 Ⅱ礦體

Ⅱ礦體是礦區的主要礦體，分布于礦區中部，礦體走向長度為1 800 m，寬度為500～700 m，最大垂直深度為244.46 m，礦層厚度在走向上變化很小，而且很穩定，變化規律并不明顯。該礦體與周圍地層相同，礦體呈層狀或似層狀分布。該層為單斜，傾向東南，一般為110°～150°，傾角為12°～20°，平均傾角為18°。磷質結核片狀炭質頁巖是礦體的主要含礦巖性，礦層厚度為1.15～4.16 m，平均厚度為3.32 m，變化系數為41%，礦層厚度在傾向上變化較大，表面較深部稍厚。V2O5含量一般為0.714%～1.087%，平均品位為0.856%，變化系數為12%，礦體品位穩定，變化較小。

2.2.3 Ⅲ礦體

Ⅲ礦體分布于礦區南部，受F1斷層、F2斷層和F3斷層影響，礦層有一定破壞，發生平移錯動，以斷層為界，分為三大塊段。F1斷層和F2斷層在傾向上對礦層無影響，在走向上，礦層有切割位移、重復出現現象。礦體呈層狀或似層狀分布，局部為透鏡狀。礦體走向長度為1 800 m，寬度為500～800 m，最大垂深為129.08 m，傾向東北，與周圍地層相同，一般為50°～90°，平均傾角為18°。礦層主要含礦巖性為含磷質結核炭質板巖，礦層厚度一般為1.68～9.88 m，平均厚度為4.14 m，變化系數為61%，V2O5含量為0.703%～1.291%，平均品位為0.865%，變化系數為15%。

2.2.4 Ⅳ礦體

Ⅳ礦體規模小，分布在礦區南端，礦體呈似層狀、透鏡狀分布，僅淺部礦層品位達到工業指標要求，礦體平均厚度為3.19 m，變化系數為61%，V2O5含量為0.724%～0.804%，平均品位為0.773%，變化系數為5.5%。

3 礦床成因分析

古地理分析表明，研究區位于陸相和淺海的邊緣過渡帶，其停滯灣形成于封閉的淺海盆地。水介質主要是還原條件下的碎屑沉積物，氣候炎熱干燥，pH約為8，氧化還原電位為0 mV，由于這些因素，釩礦床可以形成于最理想的沉積環境[2-3]。在寒武系紐芬蘭統牛蹄塘組地層的底部，有一層富含有機碳、磷和硅的巖層，其中蘊藏著區域性釩礦床。釩的富集與有機質密切相關，釩礦床的形成也歸功于有機質。釩元素立即被藻類富集，這種富集又因成巖風化作用而進一步加強[4]。根據研究結果，原始盆地是一個微生物高度集中的沉積環境，這些微生物通過炎熱、潮濕的古代氣候和相對安靜的動態條件所提供的路徑進入海洋。地表下的熱液流動也為它們的活動創造有利環境。這種環境促進嗜熱細菌的生長，微生物群落有助于礦化成分的吸附、吸收、聚集和還原，沉積環境吸收成礦元素的能力是形成礦床的主要因素[5-6]。因此，研究區的釩礦床被認為是一個經歷海底熱液沉積和微生物成礦作用的生物化學沉積礦床，陸源是其主要成礦物質來源。

4 結論

麻陽縣堯市釩礦為沉積型釩礦，礦體賦存于寒武系紐芬蘭統牛蹄塘組第二段地層底部的黑色巖系，該層成礦位置相同、成礦地層穩定、成礦時期一致，釩礦的地層找礦標志為牛蹄塘組。礦體的產出狀態及空間分布主要受區內地層產狀控制，區內主要分布有4個礦體，屬中型規模。礦體產狀與圍巖一致，傾角較平緩，礦體厚度和品位均較穩定，礦體呈層狀或似層狀產出，礦層主要由含釩含磷質結核炭質板巖構成，次為含釩炭質頁巖。

參考文獻

1 丁建華，張 勇，李立興，等.中國釩礦成礦地質特征與資源潛力評價[J].中國地質，2024（3）：1-26.

2 劉光昭，尹華鋒，劉玉峰，等.湖南下寒武統黑色巖系中的釩礦床[J].地質與資源，2008（3）：194-200.

3 付雪瑞，徐林剛，丁建華，等.中國沉積型釩礦成礦規律與找礦方向[J].礦床地質，2021（6）：1160-1181.

4 薛忠喜，高軍波，楊瑞東，等.黔東南三穗下寒武統黑色巖系中釩富集機制研究[J].地質論評，2021（5）：1321-1331.

5 舒多友，侯兵德，張命橋，等.黔東北地區釩礦床地球化學特征及成因研究[J].礦床地質，2014（4）：857-869.

6 曹承清.桃源縣王家坪礦區釩礦床地質特征及找礦分析[J].采礦技術，2009（6）：96-99.