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        貴州省松桃縣張龍坳釩礦床地質(zhì)特征及成因分析

        2019-06-03 11:17:16
        世界有色金屬 2019年6期

        譚 偉

        (松桃苗族自治縣自然資源局,貴州 松桃 554100)

        釩礦作為貴州省的優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源,據(jù)貴州省2017年國(guó)土資源公報(bào)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),截至2017年底,全省釩礦保有資源儲(chǔ)量約為581萬(wàn)噸,位列全國(guó)第三位。貴州釩礦資源分布相對(duì)集中,主要分布于黔東地區(qū)的天柱、銅仁和鎮(zhèn)遠(yuǎn)一帶,可分為石阡—江口和鎮(zhèn)遠(yuǎn)—天柱兩大釩礦礦集區(qū)。大部分釩礦主要與磷、鈾、鉬等伴生或共生,單一產(chǎn)出的釩礦床較少。本文作者基于在貴州銅仁地區(qū)開展釩礦找礦勘探工作的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)松桃縣張龍坳地區(qū)釩礦床產(chǎn)出的地質(zhì)特征分析,較詳細(xì)的探討了該礦床的成因,以期為貴州省釩礦資源的開發(fā)和利用提供相關(guān)的參考依據(jù)。

        1 區(qū)域地質(zhì)背景

        張龍坳釩礦床位于貴州省松桃縣盤信鎮(zhèn)轄區(qū)內(nèi),大地構(gòu)造位置屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)和華南褶皺帶的結(jié)合部位。多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的復(fù)合、疊加和改造作用,形成了區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂較發(fā)育,構(gòu)造線總體呈NE向的地質(zhì)特征。區(qū)域出露地層有青白口系、南華系、震旦系、寒武系及第四系,其中,釩礦則產(chǎn)于釩礦床則主要賦存于下寒武統(tǒng)九門沖組底部黑色炭質(zhì)頁(yè)巖中。

        清白口系主要為一套板巖、砂質(zhì)板巖及變余凝灰?guī)r,南華系為一套雜礫巖夾砂巖、細(xì)碎屑巖及泥巖,震旦系為炭質(zhì)黏土巖、頁(yè)巖夾白云巖及硅質(zhì)巖,寒武系為一套黑色炭質(zhì)泥巖、炭質(zhì)頁(yè)巖、粉砂巖及白云質(zhì)灰?guī)r,第四系為松散殘坡積層,零星分布。區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)較多,主要有釩、磷、鉬,錳,其次有鉛、鋅、汞、銀、石煤、白云巖等。

        2 礦區(qū)地質(zhì)特征[1]

        表1 九門沖組含礦巖系分層描述表

        張龍坳釩礦床位于梵凈山穹狀背斜北東緣,松桃背斜東翼,三寶斷層北東段的三寶營(yíng)斷層之兩盤。礦區(qū)內(nèi)褶皺簡(jiǎn)單,斷裂較發(fā)育。斬龍坳礦段總體為一單斜構(gòu)造,白虎山礦段主要受次級(jí)構(gòu)造影響,形成向背斜重復(fù)出現(xiàn),地層傾向NNE~NE向,傾角5°~30°。斷層附近的巖層產(chǎn)狀有變化,斷層主要為NE向構(gòu)造,次為NNE組及層間小斷層,對(duì)礦層均有一定的破壞性。礦區(qū)內(nèi)出露地層主要有晚元古界南華系上統(tǒng)南沱組,震旦系下統(tǒng)陡山沱組、上統(tǒng)留茶坡組,古生界寒武系下統(tǒng)九門沖組、變馬沖組、杷榔組。釩礦賦存于寒武系下統(tǒng)九門沖組底部炭質(zhì)頁(yè)巖中(含礦巖系),厚度沿走向自北西-南東南變薄趨勢(shì)。其中,白虎山礦段鉆孔見釩礦層中夾有一層5cm~15cm的硅質(zhì)巖,張龍坳礦段中未有發(fā)現(xiàn)。釩礦層一般產(chǎn)于含礦巖系下部3m以內(nèi)范圍,少數(shù)約5m。據(jù)巖性組合自下往上可分為7層,具體組合特征見表1。

        3 礦床地質(zhì)特征[1]

        3.1 礦體特征

        礦體產(chǎn)狀與圍巖基本一致,呈層狀、似層狀順層產(chǎn)出,整體連續(xù)較好。礦體傾向NEE~NE向,傾角5°~30°,一般為10°~20°。區(qū)內(nèi)礦層總體走向呈NNW-SSE向分布,被新場(chǎng)斷層(F1)錯(cuò)切為南北兩段,為此北部劃分為白虎山礦段和南部為斬龍坳礦段。礦區(qū)北邊的白虎山礦段,礦層沿地表走向延伸長(zhǎng)2000m以上,沿傾向控制長(zhǎng)1000m有余。礦區(qū)南邊斬龍坳礦段,礦體被斷層F2分為兩部分,礦層沿地表走向延伸長(zhǎng)1200m~1800m,總體礦體出露標(biāo)高545m~950m。

        通過(guò)探礦工程揭露,礦層厚度總體沿走向自北西向南東變薄。白虎山礦段:礦層厚度一般在2.50m~3.00m、最厚達(dá)4.7m,張龍坳礦段厚度較小,一般在1.00m~1.50m、少數(shù)達(dá)2m。底板硅質(zhì)磷塊巖起伏對(duì)礦體厚度有一定影響,底板巖石凹下部位礦體相對(duì)變厚;反之,凸起部位則相對(duì)變薄,礦層頂板較平直。

        3.2 礦石質(zhì)量

        3.2.1 礦石組成

        張龍坳釩礦的礦石類型較為簡(jiǎn)單,根據(jù)其成因,可分為氧化礦石和原生礦石。

        氧化礦石呈疏松狀,表面呈灰色至白色。主要礦物成分有水云母、蒙脫石、高嶺石、次有石英、褐鐵礦等。按結(jié)構(gòu)可分為鱗片狀、網(wǎng)格狀、土狀等礦石,僅在地表零星分布。該類礦石是地表淺部的含礦層經(jīng)物理、化學(xué)及水解作用后,原地富集而形成,氧化深度不大,一般0m~10m。V2O5品位為0.50%~2.85%。

        原生礦石呈黑色,粉砂質(zhì)顯微鱗片結(jié)構(gòu),薄層狀構(gòu)造,水平層理清楚。按結(jié)構(gòu)分為板狀、鱗片狀礦石,呈黑色、黑灰色,具粉砂質(zhì)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。主要由炭質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、石英、粘土、白云母等組成,含有大量的泥質(zhì)和有機(jī)質(zhì)高炭質(zhì)。V2O5品位為0.51%~1.17%。

        3.2.2 化學(xué)組分

        釩在地殼中是第17位常見的元素,按照地殼中金屬的總含量排在第22位,雖然其含量較多,但是分布比較分散,因此至今沒有發(fā)現(xiàn)單獨(dú)的釩礦[2]。張龍坳礦區(qū)內(nèi)礦石中未見到釩的獨(dú)立礦物,釩主要賦存在粘土礦物中。釩礦石中主要有益組份為V2O5、Mo,根據(jù)程采樣分析結(jié)果,礦石中V2O5的含量一般為0.75%~1.20%,平均0.98%,品位變化系數(shù)23%,其中單樣最高含量達(dá)2.85%。Mo含量一般在0.03%~0.45%,單樣最高為0.325%,Mo在釩礦層中一般呈伴生狀態(tài)產(chǎn)出,在含磷硅質(zhì)巖及其上3.00m范圍內(nèi)的薄層狀、鱗片狀炭質(zhì)頁(yè)巖中含量較高;另產(chǎn)于釩礦層之下的磷礦層不穩(wěn)定,P2O5的品位0.23%~36.80%。根據(jù)原有地質(zhì)普查報(bào)告數(shù)據(jù)顯示,與釩礦共生的有益元素,含量絕大多數(shù)低于工業(yè)指標(biāo),僅有少部分可達(dá)工業(yè)品位,其他有害元素含量均在允許范圍內(nèi),更多相關(guān)共伴生礦物的研究有待下一步地質(zhì)工作查明。

        3.2.3 礦石結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

        根據(jù)巖礦鑒定結(jié)果,礦石結(jié)構(gòu)主要有粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)和泥質(zhì)結(jié)構(gòu)。礦石中石英呈不規(guī)則粒狀,粒徑一般為0.01mm~0.02mm。晶粒間主要是粘土礦物、炭質(zhì)、有機(jī)質(zhì)及白云母等充填。局部見褐鐵礦,其周邊有微晶石英包裹。礦石構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造,結(jié)構(gòu)致密、分布均勻,貝殼狀斷口。白云母呈葉片狀、板片狀、大致定向排列,巖石中發(fā)育的細(xì)小石英脈,大致沿同一方向延伸。

        3.3 礦層頂?shù)装逄卣?/h3>

        釩礦層直接頂板為黑色炭質(zhì)頁(yè)巖,與礦體沒有截然的分界線。為泥狀結(jié)構(gòu),板狀構(gòu)造。主要礦物為水云母(80%以上),其次為有機(jī)炭(10%~15%),石英粉砂(5%~10%)。根據(jù)巖石的力學(xué)性質(zhì),屬于半堅(jiān)硬巖組。

        釩礦層直接底板為留茶坡組頂部的硅質(zhì)磷塊巖,間接底板為留茶坡組硅質(zhì)巖。為顯微粒狀結(jié)構(gòu),致密塊狀構(gòu)造,巖石堅(jiān)硬致密。礦物成分主要是石英(95%),次有炭質(zhì)(5%),還見微量的白云石和褐鐵礦。按巖石的力學(xué)性質(zhì)來(lái)分,屬硬質(zhì)巖組,工程地質(zhì)條件好。

        4 礦床成因

        早寒武世揚(yáng)子地塊擴(kuò)張,島弧因拉伸作用而產(chǎn)生弧后邊緣盆地和一系列隆凹相間的構(gòu)造格局,形成了諸多相對(duì)隔絕封閉滯流缺氧環(huán)境,為黑色頁(yè)巖建造的形成提供了古地理空間。其中,在早寒武世梅樹村階—筇竹寺階,黔東地區(qū)的松桃~鎮(zhèn)遠(yuǎn)~獨(dú)山一帶整體為淺海的斜坡相環(huán)境,在還原條件下沉積形成了以含硅磷質(zhì)黏土巖—灰?guī)r組合為特征的九門沖組含礦巖系。海底噴流作用帶來(lái)的釩等金屬離子在生物作用與黏土礦物等的強(qiáng)烈吸附作用下,發(fā)生遷移、富集,并固定在特定的層位或介質(zhì)中而形成[3]。礦體產(chǎn)于下寒武統(tǒng)九門沖組底部黑色炭質(zhì)頁(yè)巖中,釩主要富集在黏土中,并與其中的有機(jī)質(zhì)關(guān)系十分密切,這可能是因?yàn)楹O嗌飶暮K形×蒜C構(gòu)成生物的組織,當(dāng)含釩生物死亡后,可以在底部的泥巖中進(jìn)行堆積而成,因此,張龍坳釩礦可能是在相對(duì)穩(wěn)定的淺海斜坡相的環(huán)境中,富含有機(jī)質(zhì)及硫化物的化學(xué)原條件下,通過(guò)生物化學(xué)作用沉積形成的產(chǎn)物。

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