钒矿在下寒武系赋矿岩性层中的富集规律

摘要：南秦岭东段广泛分布着寒武系黑色岩系，文章通过对山阳县的中村钒矿、双河钒矿和商南县水沟钒矿、湘河钒矿等典型矿床钒矿富集规律，简要介绍钒的形成环境、存在形式、赋存状态、控制因素和钒在下寒武系地层各赋矿岩性层中的分布特点。

关键词：钒矿开采；寒武系；富集规律

中图分类号：P618 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）10-0083-02

钒是一种银白色金属，是电的不良导体，具有增强合金强度、降低热膨胀系数的特点，可耐盐酸、稀硫酸、碱溶液及海水的腐蚀。作为钢铁的合金组分，钒广泛应用于钢铁工业，可细化基体晶粒。在非铁合金中，钒用来制造钛合金，用于航空工业。同时，五氧化二钒还广泛用作生产硫酸、精炼石油、制造染料等有机、无机氧化反应的催化剂。

总之，金属钒及五氧化二钒主要应用于钢铁工业和化学工业，在国防、国民经济建设中起着重要的作用。

1 地质背景

南秦岭东段发育下古生界寒武系一套深灰—黑色的硅质岩、碳酸盐岩、泥质岩等沉积岩组合，产出的矿产主要有钒、铁、钼、镍、铀等金属矿和蓝石棉、重晶石、金红石等非金属矿，矿产类型以沉积型为主，在陕西南部的山阳县、商南县境内出露面积较大。

目前，区域及区内已知钒矿均产于下寒武系碳硅质岩系中，沉积成因，严格受地层层位及岩性控制，为一套浅海相陆缘碎屑与生物碎屑碳酸盐沉积岩层，属泥质碎屑岩夹碳酸盐岩沉积建造，此为层位标志。

2 钒的形成环境、存在形式、赋存状态及控制因素

据化学分析结果，V2O5主要赋存于黑色岩系内，黑色岩系是含矿层、贮矿层。依据岩石成份、结构、构造分为三种钒矿石：碳质粘土岩型、硅质岩型、硅质岩与碳质粘土岩的过渡型。

2.1 形成环境和控制因素

钒矿沉积于碳、硅质黑色岩系中，其沉积环境应是在一个水流不畅、缺氧环境下的海盆地、海湾、凹陷等闭塞还原环境。

（1）成矿物质来源。含钒地层与下震旦统耀岭河群地层分布范围基本吻合，展布上形影相随。在震旦系与寒武系平行不整合接触带风化壳上采集基岩光谱样分析，钒含量400～500ppm，含量高于克拉克值几十倍，区域地球化学测量也反映了高背景带，说明震旦系地层有钒物质存在，经风化剥蚀后，为沉积提供了物源。

从钒元素的赋存状态看，钒以吸附状态和类质同象存在于粘土岩的高岭石、水云母中，且以类质同象为主，说明钒在成岩过程中进行了再分配，即在温度压力升高的情况下大量呈吸附状态的钒以V3+方式取代粘土矿物中Al3+部分空间，形成含钒粘土矿物。因此钒矿的形成包括了沉积富集和成岩改造两个阶段。

（2）沉积特征明显。钒矿体产于下寒武统碳硅质岩系中，层位稳定，呈层状、似层状，产状与围岩一致，显示沉积特征。矿体具多层性；矿体与围岩呈渐变过渡关系，围岩未见蚀变，脉体不发育；矿物组分简单，主要矿物组成为石英和粘土矿物。

2.2 存在形式与赋存状态

经岩矿鉴定，未见独立的钒矿物。据中村钒矿床详查报告，硅质岩型、碳质粘土岩型矿石，电渗试验证明，钒元素与矿石中的粘土岩有关，钒以吸附状态和类质同象存在于粘土岩的高岭石、水云母中。在硅质岩型和碳质粘土岩型矿石中，钒以吸附状态存在者分别占25.83%和66.38%，以类质同象存在者占74.17%和33.26%。

3 矿石质量和矿石类型

3.1 矿石自然类型

（1）碳质粘土岩型。矿石浅灰色，未脱碳的为黑色，主要由粘土矿物组成，其中24%为水云母和高岭石，15%为碳质，这类矿石的含钒高低就粘土情况而定，含粘土量越多，品位越高。矿石极易风化，但不影响V2O5质量，该类矿石的V2O5含量一般在0.6%～1.2%，高者达2%。

（2）硅质岩型。矿石灰色，薄层状，易碎，普遍夹0.2～0.5厘米的粘土质条带，由硅质岩和粘土岩两部分组成，其成份主要为石英，占75%～95%，其次为粘土矿物。该类矿石的V2O5含量一般在0.5%～0.7%间，高者可大于0.8%。

（3）硅质岩与碳质粘土岩的过渡型。该类矿石是由薄层硅质岩与碳质粘土岩、粘土岩互层形成，主要分布于硅质岩与粘土岩的过渡地段，一般厚2～3米，V2O5含量一般都在0.5%～0.8%。

3.2 矿石的结构、构造

碳质粘土岩型，钒矿石主要为泥质结构，显微鳞片变晶结构。硅质岩型钒矿石主要为隐晶—微晶结构；矿石的构造为层状、微层状构造，少数为角砾状构造。

3.3 矿石矿物成份及化学成份

（1）矿石矿物成份：

硅质岩型：由硅质岩和粘土质条带组成，主要矿物成分为石英75%～95%，次为粘土矿物，如水云母、高岭石，二者紧密共生。石英多呈微粒状，粒径小于0.02毫米；高岭石呈针状，粒径小于0.3毫米，水云母（伊利石）粒径小于0.03毫米。

碳质粘土岩型：主要由水云母、高岭石组成，总含量74%；次为15%的碳质呈粉尘状分布于水云母、高岭

石中。

（2）矿石化学成份：

各类型矿石化学分析结果见表1。

从表1可以看出：富矿石含铝、钾高，钙低；贫矿石含铝、钾低，钙高，表明钒与钾、铝有关，并呈正相关变化。

4 结语

综上所述，钒矿的富集主要具有以下几个特点：

（1）赋存于下寒武系地层的炭硅质岩、碳质粘土岩，受地层和岩性控制。

（2）不同地段，钒在各赋矿岩性中的含量有差异，有的主要富集在硅质岩，有的主要富集在碳质粘

土岩。

（3）未见独立的钒矿物，钒离子以吸附状态和类质同象存在于粘土岩的高岭石、水云母中。

（4）它与岩石中的钾、铝呈正相关变化。

参考文献

[1] 范德廉，张涛，叶杰，等.中国的黑色岩系及其有关矿床[M].北京科学出版社，2004.

[2] 张本仁，陈德兴，等.陕西柞水—山阳成矿带区域地球化学[M].武汉：中国地质大学出版社，1989.

作者简介：程德进（1968—），男，陕西西乡人，陕西省核工业地质局二二四大队工程师，研究方向：花岗伟晶岩型铀矿地质勘查。endprint