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湖南安化球甲仑钒矿床地质特征及矿床成因探讨 湖南安化球甲仑钒矿床地质特征及矿床成因探讨 湖南安化江南、洞市地区矿产资源丰富,其中钒矿分布范围最广,规模最大。笔者在对该区域进行矿产调查过程中,新发现了球甲仑钒矿,并对其矿床地质特征及矿床成因进行了初步探讨,认为其远景资源量非常丰富。 1 区域地质背景 球甲仑钒矿床位于扬子地体与华南地体拼贴带北侧,江南地轴之雪峰弧形构造带由北东向东西方向转折部位。 区域经历了多次构造运动,产生了一系列的构造形迹,形成了复杂的构造格局。地壳演化和岩石圈板块运动特点显示经历了武陵、雪峰、加里东、海西印支、燕山喜马拉雅几个大的发展阶段。相应造就了武陵(Jx)、雪峰(Qb)、加里东(Nh-S)、海西印支(D)、燕山(J-K)等五个构造层。区域构造以北东东向及北东向断裂、褶皱发育为特征。褶皱形态主体为开阔中常型线状或长轴状褶皱。与褶皱方向一致的走向逆断裂发育,断裂常具多期活动特征。 2 矿床地质特征 2.1 矿区地质概况 矿区内地层自青白口系多益塘组(Qb2 d)至奥陶系桥亭子组(O1-2q)均有出露(图1)。总体上为一套陆源碎屑复理石夹硅质、炭泥质沉积,岩石均已浅变质。 寒武系牛蹄塘组底部地层为沉积型钒矿的赋矿层位。该组下部为黑色炭质板状页岩夹灰黑色薄层状硅质岩、硅质页岩;上部为黑色薄层状炭质板状页岩、粉砂质炭质板状页岩,发育有不清晰的水平微细层理。该组下部含炭质较高的板状页岩可作石煤利用,且含V、Ni、Mo、Co、Cu、U及稀土等元素较丰富,其底部富含磷结核和星点状、草莓状、结核状黄铁矿。本组属水流不畅、宁静,具还原环境的闭塞海盆沉积。 矿区内经历了多次构造运动,产生了一系列的构造形迹,形成了复杂的构造格局。总体上为大树坳火烧洞复向斜,该向斜轴迹走向约60°,区内次级褶皱发育。其中规模相对较大的褶皱有2个向斜和2个背斜,轴向与地层走向基本一致。矿区内断裂以北东向断裂为主,构造形迹与地层走向近一致,近于平行排列且切割不同时代地层,使其产生重复或缺失。 该矿床为沉积型层控矿床,矿体赋存于寒武系本文由收集整理牛蹄塘组地层中,北东向断裂切割了不同时代地层,错断矿体,为破矿构造(图1)。 2.2 矿体特征 球甲仑矿区钒矿体位于大树坳董家园百人坪火烧洞一线,顺寒武系牛蹄塘组(∈1n)下部地层产出,延伸长约7.95千米,形成一巨大矿带(图1)。多条北东向的断层切割矿化带,断层虽为破矿构造,但只对矿体产生位移,对矿体影响不大。矿体厚度比较稳定,变化不大。 矿区目前已发现四个矿体,其特征如下(表1): 号矿体:位于大树坳附近,为镍钼钒矿体。呈似层状,总体倾向北,倾角39°45°,已知东西长2092米,矿体平均厚度9.58米,平均品位(V2O5):0.654%。 号矿体:位于董家园附近,为铀钒矿体。呈似层状,因褶曲发育导致倾向变化大,呈150°230°350°变化,倾角呈8°60°43°变化,已知矿体长3100米,矿体平均厚度5.92米,平均品位(V2O5):0.871%。 号矿体:位于百人坪附近,为铜钒矿体。呈似层状,总体倾向北北西,倾角27°30°,已知矿体长940米,矿体平均厚度3.68米,平均品位(V2O5):0.754%。 号矿体:位于火烧洞附近,为铜钒矿体。呈似层状,总体倾向北北西,倾角27°30°,已知矿体长1820米,矿体平均厚度3.68米,平均品位(V2O5):0.754%。 通过对此四个块段矿体资源量进行估算,共获334V2O5矿石量2507.26万吨,V2O5金属量18.74万吨(表2),达到中型矿床规模。 综合分析矿区地质资料认为,该区寒武纪地层分布广泛,矿区内褶皱发育,含矿层与含矿岩系经构造运动形成褶曲的内核,含矿层厚大的部位往往揉皱构造特别发育,向、背斜发育地段往往也是钒矿富集部位。综上所述,在球甲仑及其周边地区寻找沉积型钒矿潜力巨大。 2.3 矿石特征 (1) 矿石的矿物组分 据岩矿鉴定:矿石由有机质(炭质)、少许粘土矿物、石英、绢云母、粉砂碎屑、微量自生石英共同组成。有机质(炭质)具定向分布,粘土矿物呈团粒状聚集,石英、绢云母分布不均匀作定向排列分布。 (2) 矿石结构构造 泥质结构,板状构造。 (3) 矿石类型 按钒矿石中伴生元素含量多少,可分为铀钒矿、镍钼钒矿、铜钒矿三个类型。 4 主要有益组分和伴生组分 (1) 主要有益组分含量特征及赋存状态 矿石中主要有益组分为V2O5,次为石煤。独立钒矿体中V2O5品位0.7010-21.4010-2,矿区平均品位0.74710-2。石煤中伴生钒矿(V2O5)品位一般在0.2010-2以上,全区平均伴生钒(V2O5)品位0.3810-2。 根据化学分析及岩矿鉴定结果,矿石中主要有益组分V2O5,V2O5多呈分散状态赋存于炭质(硅质)板状页岩和煤层中,因而矿化比较均匀,矿体品位变化不大。 (2)伴生组分 矿石伴生元素有18种,它们是钛(Ti)、镍(Ni)、钼(Mo)、硒(Se)、钡(Ba)、砷(As)、硼(B)、锑(Sb)、铅(Pb)、锡(Sn)、镓(Ga)、锰(Mn)、钴(Co)、铀(U)、铬(Cr)、铜(Cu)、锌(Zn)、银(Ag)、铍(Be)、硅(Si)等。超出地壳平均含量的元素有V、Ag,其中V、Ag正相关。 3 矿床成因 3.1 成矿作用 在早寒武世浅海陆棚的滞留海湾还原环境下,沉积物以炭质页岩为主,同生沉积了大量的硅质、磷、钒、钼、镍、铀等矿物质夹杂其中。火山活动、陆源碎屑物提供了物质来源。 李有禹等人从岩石学、地球化学等方面对含矿岩系、矿床的物质来源进行了研究。岩石化学方面,含矿岩系底部分布有典型的硅质岩,且SiO2含量与V、Mo、Ni呈现相一致的演化规律, 成因上与海底喷气作用有关; 地球化学方面,有益元素V、Mo、Ni以及P、TR、U、P t 族元素R 型聚类分析呈现出亲硫亲生物元素和以贵金属为主的元素两大类;矿床矿石δ34S(-13.0‰17.9‰)与围岩δ34S(+16.6‰+24.9‰)截然不同,是硫源不同所致。硅岩的氧同位素值iδ18OSMOW 为18.12‰22.5‰。矿石的REE值比围岩高数十倍, 属亏Ce、亏Eu、弱富LREE型。上述特征反映出有益组分如V、Mo、Ni等元素的来源和富集,是与海底喷气作用密切相关,并非陆源搬运沉积产物。在低能、缺氧还原的浅水台地边缘环境,生物活动作用强,并对金属物质产生强烈吸附富集作用、络合作用。 3.2 矿床成因机制 区域上为一滞流海盆,为陆棚相沉积的(硅)炭质页岩建造,含矿岩系由磷块岩透镜体和富含金属层(多金属层)的硅质岩、硅质页岩、炭质页岩组成。 矿床形成于沉降区和相对隆起区的边缘过渡带,并是其中次一级较稳定的地段,也是岩相转化的地带。沉积以胶体化学化学沉积为主。大量同生沉积硫化物以及大量岩矿具有平直微细层理构造的特点,说明矿床处于浅海陆棚的滞留海湾中,钒矿层中同生竹叶状碎屑状构造,说明水动力条件有周期性的变化。含矿岩系含有大量有机炭、海绵骨针、古孢子化石。说明生物作用的存在,并对成矿作用有所影响。震旦纪后期,本区地壳曾一度隆起。寒武纪早期沉积基底地形的起伏、介质、环境的更替,形成有利于成矿的条件之一。 钒矿床产于寒武系牛蹄塘期黑色页岩系中,呈层状、似层状、透镜状产出的沉积型钒矿床。推测成矿物质主要来源于海底火山喷发。因此,矿床成因应为海底喷气沉积矿床。 3.3 矿床成矿模式 根据球甲仑钒矿床特征,结合矿床成因分析,归纳总结区域成矿模式(图2)如下: 1、作为重要矿源的含矿地质体是早寒武世地壳拉张裂陷(裂谷)时期的沉积产物。 2、成矿物质主要来源于海底火山喷发,或沿深大断裂向上运移。 (3) 成矿物质在滞流海盆偏碱性还原环境下,与硫化氢反应而沉淀聚积而成矿。 5 找矿标志 据前述矿床特征和矿床成因及成矿模式分析,该处及周边区域钒矿找矿标志如下: (1)钒矿体赋存于寒武系牛蹄塘组(∈1n)下部地层中。含矿层与含矿岩系为黑色炭质板状页岩夹灰黑色薄层状硅质岩、硅质页岩。故寒武系牛蹄塘组(∈1n)下部地层是寻找该类型钒矿的最主要找矿标志。 (2)区域牛蹄塘组发育较好,但牛蹄塘组含矿岩系沉积型钒矿富集者, 都分布在近滨远滨相和过渡区的斜坡相区内,岩相古地理环境对含矿岩系的分布起着控制作用。 (3)矿区内褶皱发育,含矿层厚度的变化与原始沉积作用、构造(特别是揉皱构造)作用有关。含矿层厚大的部位往往揉皱构造特别发育,次级褶皱(向、背斜)构造发育地段往往是钒矿富集部位。 6 结论 (1)岩石学、地球化学特征表明,成矿元素Ni、Mo、V等的来源和富集,与海底喷气作用密切相关,矿床成因为海底喷气沉积矿床。 (2)沉积环境和岩相特征显示,钒矿主要分布于广海陆棚相区,为低

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