-广西上林钒矿成矿期古地理及矿床成因浅析.pdf

豆 丁 推 荐 豆 丁 推 荐 精 品 文 档 精 品 文 档 docin choose the best literature the best literature 南方国土资源2009 11南方国土资源 上林钒矿为广西第四地质队于 1980 年发现 1980 1986 年开展普查 2001 2003 年开展详查 累 计探获资源储量 153 万 t 是目前广西发现的规模最大 的钒矿床 也是我国唯一探明的大型独立型钒矿床 该 矿床发现以来 由于矿石选冶回收率较低及价格原因 一直未能大规模开发利用 近年来 随着选冶技术的进 步及钒矿价格的不断飙升 其开发利用前景不断看好 为了加强对该矿的研究和开发利用 笔者对该矿床成 矿期古地理及成因进行探讨 1成矿地质背景 该区域出露地层从老到新有上寒武统 下奥陶统 泥盆系 石炭系 二叠系 三叠系 白垩系和第四系 地 质构造复杂 褶皱 断裂发育 主要构造线呈 nw向 次 为 ne 向 近 ew 向及近 sn 向 其中规模较大的大明 山复式背斜控制着含钒地层与钒矿的分布 且钒矿体 主要分布于大明山背斜东翼 区域岩浆活动频繁 岩浆 岩发育 火山岩主要有早奥陶世海底火山喷发岩 中三 叠世流纹斑岩及凝灰熔岩 侵入岩主要有加里东晚期 的花岗闪长斑岩 中三叠世花岗斑岩 石英斑岩及早白 垩世黑云母花岗岩等 上林钒矿床位于大明山背斜北东翼 矿区出露地 层有泥盆系和第四系 泥盆系为含矿层位 钒矿即赋存 于塘丁组 d1t 中下部 矿体呈层状 似层状产出 含矿 岩石为炭质泥岩和炭质硅质岩 主要矿物为伊利水云 母和炭质 经镜下鉴定 人工重砂分离以及对可疑矿物 做 x 射线分析 均未发现钒的独立矿物 而伊利水云母 中钒含量较高 是钒矿石含量的两倍 经溶矿试验 最 终认定绝大部分钒 v3 以类质同象的形式替代铝而存 在于伊利水云母的晶格之中 2成矿期岩相古地理 2 1泥盆系岩相特征 上林钒矿形成于泥盆纪早期 矿区内泥盆系自下 而上出露有下统莲花山组 那高岭组 郁江组 塘丁组 下 中统纳标组 中统罗富组 上统榴江组 各组之间 为整合接触 莲花山组由南东往北西以角度不整合超 覆于寒武系之上 底部为砾岩 下部为紫红色中 厚层 不等粒含砾石英砂岩 上部为暗紫红色中层状含钙粉 砂质泥岩与岩屑质石英砂岩互层 砂岩矿物成分比较 单一 石英比较纯 颗粒磨圆度好 其下部岩石多具交 错层理 波痕构造 生物稀少 上述特征反映莲花山组 沉积界面位于平均低潮面上下 水动能变化较大 深度 较浅 应属滨岸障壁海潮间带沉积 那高岭组以灰绿色含钙质岩屑砂岩 泥质粉砂岩 粉砂质泥岩呈不等厚互层为主 郁江组底部为浅灰色 中厚层细粒岩屑石英砂岩 下部为浅灰色中层粉砂质 泥岩 泥岩 上部为黄绿 黄褐色薄 中层泥岩和泥质 广西上林钒矿成矿期古地理 及矿床成因浅析 蒙永松 甘琴 郑援 广西第四地质队 广西 南宁530031 责任编辑黄巧 摘要 广西上林钒矿位于大明山背斜南东翼 矿体赋存于塘丁组 d1t 中下部 目前已达大型矿床规 模 早泥盆世早期 海水由南西进入该区 形成了早泥盆世早中期的滨海碎屑相沉积 早泥盆世晚期 塘丁期 海水加深 由郁江期的浅海潮下带发展为台间海槽相 沉积了灰黑色含钒炭质泥岩夹薄层硅质岩及泥晶灰 岩 上林钒矿属海相热水沉积矿床 关键词 上林县 钒矿 成矿期 古地理 矿床成因 作者简介 蒙永松 1954 男 1982 年成都地质学院毕业 放射性地质专业 主要从事地质勘查工作 高级工程师 现为广西第 四地质队副总工程师 ke ji yuan di 科技 园地 南方国土资源2009 11南方国土资源27 南方国土资源2009 11 粉砂岩 顶部常夹深灰色生物碎屑微晶灰岩薄层或透 镜体 那高岭组 郁江组中常见由砂岩 泥岩组成的韵 律层 砂岩成熟度较高 发育水平微层理及小型的交 错层和浪成波痕 生物以底栖类的腕足类最繁茂 三 叶虫 苔藓虫也或多或少见及 由于腕足类多原地生 长 故反映当时为气候温暖 水体中微生物丰富 循环 良好的潮下低能环境 从岩相 生物特征来看 那高岭 组 郁江组沉积界面应位于平均低潮面以下至平均浪 基面附近 水体能量变化较大 属滨岸障壁海潮下带 沉积 塘丁组岩性为灰黑色薄 中层炭质泥岩夹薄层含 炭硅质岩及泥晶灰岩 自下而上 颜色由灰 灰黑色逐 渐变为灰白色 单层厚度从微薄层渐变为中层状 岩石 中水平微层理发育 有机质丰富 含黄铁矿较多 盛产 竹节石类浮游型生物 底栖类则罕见 反映当时水体中 生物扰动缺乏 海水深度大 为停滞缺氧 低能的深水 还原环境 为水体中钒 v3 离子大量聚集提供了有利条 件 根据上述特征分析 塘丁组应属台间海槽相沉积 纳标组以灰 灰黑色薄 中层泥岩 含炭泥岩为 主 局部夹少量硅质泥岩 罗富组为硅质岩 含泥硅质 岩夹泥岩 硅质泥岩 榴江组为硅质岩夹硅质泥岩 纳 标组 罗富组 榴江组岩石中水平微层理发育 局部有 波型微细层理和远源韵律层 含黄铁矿较多 生物以浮 游型竹节石为主 少见底栖类 有机质含量较多 这些 特征说明其沉积环境与塘丁组相似 亦属台间海槽相 沉积 2 2成矿期古地理分析 本区泥盆纪初期古地理格局为 北为江南古陆 东 南为云开古陆 南部为钦州舌形海槽 西为桂西古陆 图 1 加里东运动后 海水自钦州海槽向北东方向缓慢 入侵 泥盆纪沉积之前尚未到达本区 本区仍处于风化 剥蚀区 早泥盆世莲花山期 海水由南西进入本区 水动力 以潮汐作用为主 莲花山期早时沉积物为砾岩 含砾 不等粒石英砂岩 岩屑质岩 往上变为泥质粉砂岩 粉 砂质泥岩等 反映了海侵的沉积序列 砂岩中发育交 错层理 冲刷层理 浪成波痕和生物钻孔 生物少见 反映其形成时 水体比较浅 为水冲洗能量较大的滨 岸潮间环境 那高岭期至郁江期 海域扩大 海底地形 起伏差异不大 水动力以潮汐和波浪作用为主 属于 潮间 潮下带环境 沉积物为岩屑砂岩 粉砂质泥岩 泥岩等 发育水平层理 小型斜交错层理和浪成波痕 底栖生物石燕类繁盛 兼有三叶虫 苔藓虫 竹节石等 出现 反映这时期的海域是广盐度海域 气候温暖 水 体中微生物丰富 为循环良好的潮下低能环境 郁江 组顶部普遍有一层厚数米的黑色含炭泥岩或不稳定的 云灰岩 其中含黄铁矿细晶 反映郁江期晚时为潮下 半闭塞半还原环境 早泥盆世晚时的塘丁期 达莲塘期 该区海域环境 发生了质的变化 沉积岩相分异明显 由南东往北西 郁江期的浅海潮下带相演变为达莲塘期的台地前缘斜 坡相和塘丁期台间海槽相 见图 2 台间海槽沉积了灰 黑色炭质泥岩夹薄层硅质岩及泥晶灰岩 发育微细水 平层理 波状层理 生物主要为浮游型竹节石及菊石 三叶虫 薄壳腕足和少量牙形刺 当时因海底热流带来 大量的 v3 与成岩矿物 伊利水云母中的铝进行置 换而富集成矿 斜坡环境沉积了深灰色含生物碎屑砂 屑灰岩 含燧石团块粉晶灰岩 藻凝块石泥晶灰岩 钙 屑浊积岩等 发育各种重力流滑动构造 截切构造 不 协调拖曳褶皱 掏蚀坑 楔状体及粒序层理 生物有竹 节石 菊石 牙形刺 ke ji yuan di 科技 园地 图 1大明山地区泥盆纪初期古地理位置示意图 1 大明山地区 2 古陆 古岛 3 海槽 4 滨浅海 5 海侵方向 6 省界 南方国土资源2009 1128 南方国土资源2009 11南方国土资源 ke ji yuan di 科技 园地 3矿床成因 关于该区钒矿床成因类型 广西第四地质队于 1987 年提出海相沉积型钒矿床的观点 在 2003 年又提 出浅海槽盆相近陆带沉积 成岩型同生沉积矿床观 点 目前对于海相沉积成因这一观点已基本没有异议 通过近年的工作 笔者进一步认为该区钒矿为海相热 水沉积矿床 其依据如下 1 海相热水沉积矿床一般产于拉张环境 常与裂 谷 裂陷槽等构造环境有关 矿床产于受同沉积断裂控 制的次级盆地中 而沉积盆地的最大拉张裂陷期是热 水沉积成矿活动的最有利时期 上林钒矿产于右江裂 谷盆地的丹池裂陷槽中 并受南丹 昆仑关区域性同 沉积断裂的控制 成矿环境有利 据吴诒等人 1987 年 的研究认为 广西在早泥盆世晚期塘丁期 中泥盆世 早期 晚泥盆世早期为地壳剧烈拉张活动期 因而这两 个时期也是区内海底热水喷流沉积成矿的最有利时 期 事实上 区内钒矿赋存于早泥盆世的塘丁组中即可 佐证 2 塘丁组中见有钙屑浊积岩 发育粒序层理及各 种重力流滑动构造 在郁江组与上覆塘丁组界面附近 发育层间破碎带等现象表明有同沉积构造活动发生 正是这种同沉积断裂构造控制了海盆及海盆中次级洼 陷的形成以及矿体的分布 因此区内发育的同沉积断 裂构造是区内热水沉积成矿的构造标志 3 塘丁组岩性为黑色炭质泥岩夹含炭硅质岩 其 中硅质岩具微 细粒结构 微 薄层状 纹层状 条带状 构造 具热水沉积岩特征 钒存在于炭质泥岩中 这种含 钒高的炭质泥岩与含炭硅质岩组合 特别是硅质岩的产 出 为热水沉积成矿作用在岩石学上的标志 4 区内钒矿呈层状 似层状产出 矿石具薄层 状 皱纹状 纹层状构造 矿体与含炭硅质岩密切伴 生 围岩蚀变较弱 有硅化及弱的方解石化 黄铁矿化 在矿体顶底板均见及 但以底板稍强 如底板岩石普 遍发育团块状及浸染状黄铁矿 硅质岩在矿体上盘 较发育 这些特征则是该区热水沉积成矿的矿床学标 志 根据戈尔德施密特的元素地球化学分类 铝和钒 同是岩石圈中的亲石元素 与氧都有较强的亲和力 钒 在元素周期表中属第五族元素 但在自然界里可以呈 v3 v4 v5 出现 该矿区富含有机炭和黄铁矿 生物主 要为浮游生物 反映了当时沉积环境属于相对封闭 还 原性较强的环境 因而钒可以呈 v3 的形式稳定存在 为 v和 al 的类质同象替代创造了条件 因为 v3 和 al 在晶体化学性质上有许多相近之处 特别是离子半径 差别较小 更有利于二者之间类质同象的进行 当深部 含钒热水上涌到达海底相对封闭的洼地时 钒就呈 v3 形式存在 并以类质同象形式代替 al3 进入晶格 形成 了含钒的粘土矿物 含钒伊利水云母 最后在洼陷 中富集呈层状 似层状的大型钒矿床 4结语 笔者在研究上林钒矿成矿期古地理的基础上 提 出了台间海槽相沉