桃江县陈家冲石煤（钒）矿地质特征及矿床成因浅析

摘  要  湖南省桃江县陈家冲石煤（钒）矿位于雪峰弧形隆起带中段南东缘与湘中凹陷的接合部位，并处于天花山-响涛园-石牛江向斜北翼。区内石煤矿严格受地层、岩性及岩相控制。本文总结了该区内石煤（钒）矿的地质特征，根据矿区地质、矿床成因等进行分析，该矿属于典型的沉积型矿床。

关键词  石煤（钒）矿;地质特征;矿床成因

中图分类号：P618 .3            文献标识码：A

文章编号：1672-5603（2020）03-14-4

Abstract： The stone coal （vanadium） mine in Chenjiachong Village， Taojiang County， Hunan， is located in the junction of the southeast margin of the middle Xuefeng arc-shaped uplift belt and the central Hunan depression，and is located in the north wing of Tianhua Mountain-Xiangtaoyuan-Shiniujiang syncline. Stone coal mines in the area are strictly controlled by strata，lithology and lithofacies. The geological characteristics of stone coal （vanadium） ore in this ares are summarized and analyzed.The deposits belong to a typical sedimentary deposit.

Keywords： stone coal （vanadium） deposit; geological characteristics; ore genesis

桃江縣陈家冲石煤（钒）矿位于桃江县松木塘镇枫树坳村、天井山村地区。本文对该区地质特征及矿床成因进行探讨，或可为进一步开展石煤钒矿找矿提供参考。

1  区域地质概况

1.1 地层

矿区出露地层较简单，主要有上元古界板溪群五强溪组（Pt3bnw），震旦系下统江口组（Z1j）、湘锰组（Z1x）、南沱组（Z1n），上统陡山陀组（Z2d）、留茶坡组（Z2l）;下古生界寒武系下统小烟溪组（∈1x），中统探溪组（∈2t），上统米粮坡组（∈3m）、田家坪组（∈3t），奥陶系（O1）、志留系（S）。详见表1所示，矿区有关区域地质情况见图1所示。

1.2 构造

位于雪峰弧形隆起带中段南东缘与湘中凹陷的接合部位，并处于天花山-响涛园-石牛江向斜北翼。本区域次级断裂构造发育，主要呈北东向、近东西向分布。北东向主要为张扭性断裂。本区地层总体上表现为倾向南、南西方向的单斜构造。矿区内有规模较大的三条断裂，F1断裂走向延伸长度大于4km，走向北东24°～40°，倾角65°左右，断距不明，断层上盘岩层破碎 ;F2断裂，走向北西或近东西，倾向北东，此断裂与凉水井背斜的形成具有直接关系，并将矿区东部矿层整体向南挤移。F3断裂走向近东西，倾向南，断裂将寒武系地层总体向东挤压，与F2断裂共同作用形成了凉水井背斜。

2  矿区地质

2.1 赋矿层位及含矿岩性特征

矿区的赋矿层位为寒武系下统小烟溪组，厚度200m，顶部为炭质板岩、硅质炭质板岩，泥质板岩偶夹白云岩、泥质白云岩，中部为硅质炭板岩、炭质板岩偶夹泥质白云岩和薄层硅质岩，下部为薄层硅质岩与炭质板岩。含磷结核1层，是开采钒矿的一个标志。矿层中上部含铜和黄铁矿，含钒岩系风化后常有铜蓝、铜绿出现。

本区共圈定了钒矿体3个，矿区内I、Ⅱ号矿体为1个钒矿层，Ⅲ号钒矿体为2个钒矿层，均呈层状或透镜状形态，其中Ⅲ号矿体为主矿层。

2.2 矿体形态及规模

（1）主矿层：Ⅲ号矿体为主矿体，总体分二个矿层。分布于5线以东至17线以西段。13线以西段总体走向125°， 13线以东段走向100°，倾向南西，倾角42～64°。矿层呈层状，有夹石1～3层，平均厚度8.36m，平均品位0.83%，形态复杂程度中等偏复杂。

（2）次矿层：I号矿体形态为层状，分布于4线以西至矿区矿界西端，矿界内沿走向长约1.8km，走向总体南东98°，倾向南西，倾角61～65°。矿层平均厚度9.835m，平均品位为0.88%，局部见夹石1层。Ⅱ号矿体为透镜状，分布于4线以东至5线以西段，走向长约0.8km。TC0201以西段走向75°，倾向南东，倾角54～56°;TC0201以东段走向130°，倾向南西，倾角57°左右。矿层平均厚度8.924m，平均品位为0.93%，局部见夹石，厚度变化大，往地下深部有尖灭迹象，形态复杂程度中等偏复杂。

2.3 矿石类型

矿石多风化呈黑色或黑略带紫红色粘土状，结构较松散;硅质炭质板岩多呈半风化状，风化后常见铜蓝、铜绿，偶夹薄层硅质岩。矿石主要分布于炭质板岩、硅质炭质板岩中，含炭质成分高，硅质炭质板岩较坚硬，见1层较为稳定的磷结核层，磷结核常分布于矿层底部，炭质板岩、硅质板岩中见细、微粒状、结核状黄铁矿。

矿石一般品位在0.70～1.00%，平均品位为0.84%，品位变化较大，变化系数为35.1%。矿体厚度变化大，一般厚度2.35～13.5m，最大厚度16.74m。

区内矿石按氧化程度分为氧化带与原生带。从地表露头顶界线起沿矿体倾向延伸1m左右深度为氧化带。氧化带在向斜地段风化较深外，其余风化氧化深度多小于1米，氧化带分布氧化矿石，其中V2O5品位为0.80～1.00%，钒元素有0.2～0.5%的富集。炭质板岩多风化呈黑色或黑略带紫红色粘土状，结构较松散;硅质炭质板岩多呈半风化状，岩石风化后常见铜蓝、铜绿，偶夹薄层硅质岩。原生带分布原生矿石，矿石主要分布于炭质板岩、硅质炭质板岩中，含炭质成分高，硅质炭质板岩较坚硬，见1层较为稳定的磷结核层，磷结核常分布于矿层底部，炭质板岩、硅质板岩中见细、微粒状、结核状黄铁矿。

2.4 矿石矿物成分、含量及其变化规律

钒矿石主要由炭质板岩、硅质炭质板岩组成，偶夹薄层硅质岩，局部有时见少量碳酸盐岩夹层。主要矿石矿物成分以炭质为主，含量25～95%，泥质占4～6%，还含有微量的云母和黄铁矿微粒。炭质板岩中石英<2%，硅质炭质板岩中隐晶质石英<50%，偶见胶磷矿（结核）。脉石矿物为微、细脉状方解石。

钒矿石主要有用組分为V2O5。主要伴生有益组分为Zn、Cu、Ag、Ni，伴生有害组分主要为硫化铁。

3  区域岩相古地理

本区域由于构造运动的影响，小型褶皱发育使得海底地形变得凹凸不平。寒武纪基本延续了晚震旦世留茶坡期北高、南低的古地理格局，古海岸线呈近东西向延伸，沉积物反映水体自北向南方向逐渐加深，且为一个完整的海退过程[1]。早寒武世早期本区域属扬子古陆南缘中段与湘中凹陷接合部位，其沉积环境为浅海盆缘斜坡，沉积物以黑色、灰绿色板岩为代表;中期发展成为被动大陆边缘并随后形成了碳酸盐岩缓坡，沉积物则由陆源陆屑沉积向碳酸盐沉积转化[1]。

4  矿床成因

钒矿层主要分布在寒武系小烟溪组下段黑色岩系中，黑色岩系中其炭质板岩与硅质炭质板岩偶夹的白云岩和薄层硅质岩，硅质岩是白云岩的硅化产物，普遍存在白云岩残留的砂屑结构，尚显粒序层理，说明为浊积成因。唯其炭质板岩、硅质炭质板岩是原地沉积物。炭质板岩、硅质炭质板岩含钒高、含炭高、含黄铁矿普遍。显示沉积环境是半局限，滞流的还原环境。

黑色岩系中也就是“石煤”，它是在不断缓慢沉降构造条件下，由多菌藻、海绵等遗骸构成的腐泥进化逐渐堆积而成。活动都是发生在缺氧环境下的，缺氧环境有利于生物、有机质的保存[2]。矿床形成于早寒武世广海陆棚的较深水的非补给性的盆地，本区内地壳经过了长期多次的构造运动，最主要有武陵运动、雪峰运动、广西运动、印支运动和燕山运动。不同的构造活动形成的褶皱和断裂，为石煤矿形成提供了基本条件。

生物地球化学作用对矿床的形成起了主要作用，故该矿属于生物地球化学沉积和海相化学沉积作用形成的沉积性矿床[3]。

5  结论

（1）陈家冲石煤矿产于寒武系下统小烟溪组下部黑色岩系中，岩性为硅质板岩、含炭质板岩，以含炭质板岩为主。

（2）黑色岩系都是在缺氧环境下形成的，生物地球化学作用促进了海底沉积物中V2O5的富集，当微生物（菌、藻类）降解后在有机质的作用下，终而形成矿床。因此，生物地球化学作用对矿床形成起主要作用，该矿床属于生物地球化学沉积与海相化学沉积作用形成的沉积矿床[4]。

（3）陈家冲石煤钒矿与沉积环境、岩相地理关系密切，受生物环境和沉积化学等因素等多种因素影响。

参考文献/References

[1]张益华，彭民正，代仁凤等，湖南省桃江县陈家冲矿区石煤（钒）矿勘查报告[M]. 内部资料. 2011.7.

[2] 陈明辉，胡详昭， 孙际茂， 徐军伟， 鲍振襄， 包觉敏. 湖南省寒武系黑色岩系页岩矿型钒矿概述[J].  地质找矿论丛.2012，12：410-420.

[3] 孙际茂， 尹华峰， 娄亚利等， .湖南省寒武系黑色页岩型钒矿及相关成矿问题探讨[J]   2011年湖南科技论坛国土资源分论坛论文集. 2011.No.1;1-18.

[4]刘玉红， 吴湘滨， 刘文剑. 贵州四龙山钒矿床的地质特征及成因分析[J]. 有色矿冶，2008，24（5）：2-4， 12.