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新疆哈密市平台山磷钒矿矿床成因及找矿标志

2019-02-19邹振林

新疆有色金属 2019年6期
关键词:炭质硅质寒武

邹振林

(新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第六地质大队 哈密 839000)

1 矿区地质

工区大地构造位置归属塔里木板块(Ⅰ)-北山古生代裂陷盆地(Ⅱ)-北山中间地块。区域地质特征显著:地层古老,岩浆活动强烈,构造发育、类型齐全,有典型的矿床类型分布。

1.1 地层

区域地层划分属塔里木地层区北山分区穹塔格-马宗山小区。出露地层主要有元古界的震旦系,古生界的寒武系、奥陶系。

1.1.1 震旦系

区内震旦系出露仅有中统平头山群(Z2pn)上下岩组,呈近东西向分布于图幅的中部。上岩组(Z2pnb):主要是碳酸盐类岩石;下岩组(Z2pna):为一套变质的碎屑岩。受华力西中期花岗岩侵入而遭受破坏,岩层边部呈零星露头状产出。中震旦统与下寒武统为角度不整合接触关系。

1.1.2 寒武系

寒武系为主要的含矿层位,呈近东西向条带状分布于方山口-平台山以及以西一带,其构成方山口复背斜的两翼,分为下统和上中统。上中统西双鹰山群(∈2+3xs):岩性比较单一,厚度稳定,为化学沉积岩,由灰黑色硅质板岩组成该群构成复背斜次一级向斜的轴部;下统为双鹰山群(∈1s):是一套以碎屑沉积岩为主,夹有少量的碳酸盐岩,其中赋存有薄层磷矿层,并有铀钒等共生。按岩性自上而下可分为三部分:上部为炭质粉砂质板岩、粉砂质硅质板岩;中部为含铀、钒黑色炭质板岩,是重要的含钒层位;下部为杂色绢云母粉砂质板岩夹薄层大理岩,普遍赋存有磷矿层,但主要磷矿在顶部。且夹有沉积的贫铁矿层。上中寒武统与中下奥陶统之间呈连续的渐变过渡接触关系。

1.1.3 奥陶系

奥陶系出露于方山口-平台山以及以西一带和头吊泉等地,总体走向近东西,呈片状、条带状分布,与寒武系地层共同构成复式背斜的两翼。其划分为中下统(O1+2)和上统锡林柯博组(O3x),为一大套碎屑岩,及化学沉积岩建造,显示在寒武纪到奥陶纪本区有一个完整的大的海进-海退的过程。

1.2 构造

区内地质构造复杂,褶皱与断裂十分发育,其中褶皱构造有3处:方山口复背斜、头吊泉复背斜、头吊泉北复向斜。褶皱构造的共同特征为:轴向近东西,枢纽起伏,常由几个复式的长轴背(向)斜组成。

区内断裂构造归纳为三组:第一组为东西向的压性断裂;第二组为北东向的扭性断层;第三组为北西向的压性断层。北东、北西向断层可能是同时产生的,具共轭性。

1.3 岩浆岩

区内岩浆活动强烈而频繁,岩浆岩发育,分布广泛,主要集中于中部及南部,其产状有岩基、岩株及岩墙等,岩性较为复杂,以花岗岩为主,闪长岩、辉长岩较少。区内岩浆岩可分为加里东与华力西两期,以华力西期最为发育,岩脉也很发育。岩体很多,岩性复杂,与成矿关系较为密切,而加里东期岩体仅有一个,分布于西南角,初步研究表明岩浆作用对成矿起到破坏作用。

2 成矿控制因素及矿床成因

平台山磷钒矿主要分布在寒武系下统双鹰山群中岩组(∈1sb),主要组成岩石为炭质岩石,成份较简单。其底部与∈1sa顶部大理岩接触处,往往有磷矿赋存;其上逐步出现含钒较低的炭质板岩,低品位钒矿簿层,返复多次后,才出现上部富矿层。富矿层可突然中断而与∈2+3xsa含炭硅质板岩接触或再出现夹石层(炭质板岩)、薄矿层后而进入∈1sc层,或富矿层—>贫矿层—>炭质板岩而至∈1sc的含炭粉砂质粘板岩。

其中含矿层基本为炭质板岩,赋存矿区主钒矿层;在含矿层中,当夹有厚大炭质板岩时,则构成厚度较大的凸镜状钒矿体;赋矿岩石含炭质相对较高。炭质板岩型钒矿为平台山主要矿石类型。由此,钒的成因与炭质密切相关。根据提钒试验报告对矿石的化学分析:C全8.95×10-2、C有7.52×10-2,C固则为(8.95-7.52)×10-2=1.43×10-2。

炭为有机炭。水中应有大量的生物繁衍,其遗体演变而成有机炭。炭和粘土质强吸附海水中的钒、磷胶体物而沉积。经成岩作用形成沉积型弱石煤质钒矿床。在成岩和区域变质过程中,97%-99%的钒都进入粘土矿物中,生成含钒绢云母、含钒白云母,可能有含钒高岭石。只有1%-3%的钒还呈吸附状态。含钒绢云母含V2O53.40×10-2,以类质同像形式存在,V3+主要置换Al3+;钒电气石中含V2O59.60×10-2,也以类质同像形式存在。褐铁矿中含V2O52.79×10-2,以吸附形式存在。研究者认为,富含黄铁矿的炭、泥质物,对于许多金属具有强的吸附作用,因而在炭质板岩型钒矿石中,见有镍、钼、银、铜、锌、钴、铀及稀土、镓、镉、金、铂族等十余种元素的组合。

炭质板岩型、含炭粉砂质板岩型磷矿石中,含V2O5(0.2-0.3)×10-2,很少有达0.50×10-2者,而碳酸质磷矿石中,V2O5含量特低,这是由于成矿环境决定的,即磷酸盐的沉积要求在弱碱性环境中。

由于钒的变价多,适应沉积的pH值范围广。研究者实验结果,钒在pH=2-7 的范围内沉淀率都在70%以上。因此,在平台山矿区,钒分布于除碳酸盐岩石以外的其它岩石中,如含炭硅质板岩、含炭粘板岩、含炭粉砂质粘板岩中V2O5含量(0.10-0.3)×10-2间,碳酸盐岩石中除含炭大理岩有V2O5极少含量外,一般均不含钒。

综上,平台山钒矿床,为沉积—变质矿床具层控性,为典型的黑色页岩型磷、钒矿床。沉积作用中炭质吸附起了至关重要作用。成矿后断裂构造起了破坏作用,使矿体不连续,但褶皱却将钒矿层较集中于向斜转折部位,矿体厚大,品位较高。沿断裂和构造裂隙贯入的花岗岩脉,也对矿床起了破坏作用,挤占了钒矿分布空间。

3 找矿标志

⑴时代地层:据甘肃方山口磷钒矿区和相邻矿点,结合本矿区及相邻的矿化点,钒矿在本区域的分布时代地层为寒武系下统双鹰山群。

⑵岩组地层:以本矿区为例为黑色炭质板岩。

我国沉积型钒矿,形成时期:Z—∈1、S、P,有硅质—炭质岩型及铝(粘)土岩和磷块岩型钒矿。∈1黑色岩系中的钒矿分布最广,湖北、湖南、甘肃、陕西等十几个省区已探明资源量占全国探明钒资源量的26.1%。黑色岩系钒矿含有用组份达20 余种,钒、镍、钼、铀一般达工业要求。

⑶炭质板岩中含炭较高,炭是良导体,同时在炭质板岩中含钒、铁、铜、钼以及钴、镍、铅、锌等多种金属元素,使炭质板岩更具导电性。在物理探矿过程中,不难发现含钒炭质板岩的存在;也正由于含20多种金属元素的组合,化探中的多金属元素组合异常,也较易发现由炭质板岩的分散流组成的多金属组合异常。

⑷地貌:本区含钒岩石的上部,往往有厚大的∈2+3xsa和O含炭硅质板岩、石英岩,抗风化能力特强,而震旦系的大理岩相对较弱,寒武系下统双鹰山群炭质板岩往往分布二者的斜坡上,在这样的斜坡上或凸出地形的小缓形凹地中,是寻找炭质板岩型钒矿的有利部位。

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