柴周缘黑色岩系型钒锰磷重晶石成矿规律

张勤山，谢海林，朱明霞，张金玲

(1. 青海省第五地质勘查院，青海 西宁 810028； 2. 青海省地质矿产勘查开发局，青海 西宁 810000)

与黑色岩系有关的钒锰磷重晶石矿产的资源潜力和经济价值逐步显现，受到了世界各个国家的重视，钒矿、重晶石矿是我国的优势矿产资源，锰矿资源量也较为丰富，磷矿还被列为战略性矿产名录，其成矿规律、成矿预测、产业规划等研究也深入开展[1-7]。近几年，陕西、甘肃、河南等地区也相继发现了储量可观的资源[8-9]。青海省柴达木盆地及周缘(简称柴周缘)有丰富的矿产资源[10]，尤其是钾盐、石棉、金铅锌镍等矿产成为青海省西部地区经济发展的资源基础。最近几年，柴周缘在钒等矿种的勘查突破，进一步丰富了矿产资源类型，如大干沟黑色岩系型钒矿床[11]的发现，实现了黑色岩系型矿产勘查的突破，改变了青海省无钒的历史。本文通过对柴达木盆地周缘不同时代地层的全面梳理，初步总结黑色岩系的分布、岩性组合等特征，结合已经发现的钒锰磷重晶石矿床(点)、化探异常，初步总结成矿规律，划分黑色岩型矿产成矿远景区，进而指出下一步勘查方向。

1 国内主要黑色岩系型矿产的基本特征

黑色岩系为一套富含硫化物(以铁的硫化物为主)和有机质(C有机>l%)的暗色泥质岩—硅岩—碳酸盐岩组合，多属浅海相的沉积岩系[12-13]，形成于缺氧的还原环境[14]，其古地理多为陆棚或滨海、浅海、泻湖、海湾、岛弧地带，与当时发生的大规模大洋缺氧事件及海侵事件关系密切[15-16]，如震旦纪—志留纪大洋缺氧事件形成的黑色岩系是我国南方钒矿的主要含矿层位，而三叠纪以来多次发生的区域性海侵事件形成的黑色岩系往往多富集油气矿产。

黑色岩系相关的矿产多达25种[13]，资源的分布以我国南部湖南、贵州、四川等地区为主，广泛产出于元古代以来许多层位内(见表1)，尤其是早寒武世、晚泥盆世和早、晚震旦世地层中不乏大型—超大型矿产。赋矿层位基本为含碳质的页岩—板岩及其内部层间带，或与围岩的过渡带，上部多出现硅质岩且临近分布厚度相对较大的灰岩层作为标志层，但磷矿较为例外，主要赋存于白云岩中。黑色岩系不仅本身含矿，作为矿源层也为其它类型金属矿床提供物质来源[17]，矿床形成过程中受海水、热水与生物有机成矿作用等多种地质作用影响，但以早期有机质形成期有用矿物的初步富集及后期成矿过程中有机质的还原作用为主[18]，后期的变质和交代作用影响甚微[19-22]，成矿年龄与成岩年龄基本一致。不同矿种矿床的元素组合差异明显，钒矿、磷矿、镍钼矿、铀矿等矿产综合利用元素多、附加值大[23]，而锰矿、重晶石矿等元素相对单一[24]，有用组分呈自然金属、硫化物、氧化物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐、吸附态等十余种形式产出。脉石矿物以石英、方解石较为普遍，不同的矿产，还存在其它脉石矿物组合，如锰矿还有铁白云石、白云石、重晶石，钒矿有高岭土，镍钼矿有水白云母、伊利石、绢云母、胶磷矿，磷矿有磷灰石、独居石、白云石、玉髓、云母等。

表1 中国主要黑色岩系型矿床基本特征[15]

2 柴周缘大地构造及黑色岩系基本特征

东昆南缝合带(JAS)，是青藏高原北部，乃至中国中部一条重要的结合带。以缝合带主断裂—东昆南断裂为界，以北为秦祁昆造山系，以南为西藏—三江造山系，研究区大致范围以东昆南断裂为界往北至宗务隆山—兴海拗拉槽(Ⅰ6)北界断裂宗务隆—青海南山断裂以南，东部为共和、兴海一带的青海省内广大区域内，涉及3个三级成矿带9个四级成矿带(见图1)，共发现钒锰磷重晶石矿床(点)36个，分布于8个地质历史时期的黑色岩系中(见表2)。

2.1 东昆仑南坡俯冲碰撞杂岩带(KSPZ)

严格意义上仍然属于东昆中缝合带(KZS)的组成部分，组成极端复杂，构造变形十分强烈[25]，不同类型沉积体多以构造岩片以不同构造样式堆垛或拼贴在一起。结晶基底岩系主要由两部分组成，一类为泥沙质碎屑岩—碳酸盐岩—基性火山岩建造，时代为古元古代，另一类为新元古代花岗片麻岩。中新元古代、奥陶纪、石炭纪黑色岩系广泛出露，32号菜园子沟锰矿点、34号万宝沟下游西支沟脑锰矿点赋存于中新元古代万宝沟群，30号大干沟钒钼矿床赋存于石炭纪大干沟组，27号泽立坑磷矿点赋存于奥陶纪纳赤台群；古元古代地层在东部沟里一带分布面积较大，寒武纪黑色岩系在中部少量分布，侏罗纪黑色岩系零星出露于西部，尚未发现矿点。

2.2 昆中陆块(Ⅰ11)

陆块内古元古代结晶基底广泛发育，以角闪岩相、麻粒岩相变质的金水口岩群为主，发现了28号都兰县金水口锰矿点、31号格尔木市白日其利沟硫铁矿点。

图1 柴周缘黑色岩系、钒锰磷重晶石矿床(点)分布及成矿远景

中新元古代盖层分布于陆块中东部诺木洪以南、巴隆以西地区，也是黑色岩系型矿产发现的集中地区，矿点较多，分别有23号洪水河(山根果勒)中游磷矿点、24号都兰县洪水河磷矿点、25号诺木洪冰沟磷矿点、26号诺木洪河小庙东沟磷矿点；奥陶纪、石炭纪黑色岩系也有分布，33号格尔木市黑山锰铁矿点就赋存于奥陶纪纳赤台群。

2.3 柴达木陆块(Ⅰ9)

是加持在祁漫塔格—都兰缝合带(Ⅰ10)与柴北缘缝合带(Ⅰ8)之间稳定的地台。陆块内广泛分布的古元古代金水口岩群/达肯达坂群为陆块之主体，其原岩为一套滨—浅海相活动型泥砂质—中基性火山岩—碳酸盐岩沉积组合，邻区发现有磷锰矿点；中新元古代、寒武纪、奥陶纪及侏罗纪盖层中均分布有黑色岩系，尤其是侏罗纪黑色岩系为一套含煤碎屑岩沉积组合，是青海省主要的煤矿赋存层位，其它盖层中的黑色岩系是钒锰磷重晶石矿的主要含矿岩性，但在该陆块中尚未发现黑色岩系型矿点。

2.4 欧龙布鲁克陆块(Ⅰ7)

黑色岩系严格分布在柴北缘缝合带(Ⅰ8)以北区域，因该陆块上发育了一套比较特殊的基本连续的南华系—奥陶系稳定型盖层而备受关注。古元古代达肯达坂群自西向东断续分布，南华系—奥陶系与其呈角度不整合接触，寒武系—奥陶系为一套以浅海相为主的沉积盖层，其他的盖层比较零星，分布有黑色岩系的盖层还有石炭系碎屑岩—碳酸盐岩沉积、侏罗系山麓河湖相含煤碎屑岩沉积。多数黑色岩系型磷锰重晶石矿点分布在该陆块中，其中磷矿有1号、13号、15～18号、21～22号、35～36号，锰矿有3～10号、29号，重晶石矿有11号、14号、19～20号。

表2 柴周缘黑色岩系特征及钒锰磷重晶石矿床(点)分布一览

2.5 宗务隆山—兴海拗拉槽(Ⅰ6)

主体由石炭系—二叠系组成，黑色岩系主要分布在晚石炭世—早二叠世地层中，地层主体部分为典型的浊积岩相沉积体，其中的碎屑岩段岩性组合为灰色、灰绿色长石石英砂岩、粉砂岩、板岩、千枚岩夹白云岩、结晶灰岩、硅质岩、砾岩，应有一定的找矿前景。

3 典型矿床特征

3.1 大干沟钒钼矿床

赋矿地层为奥陶—志留纪纳赤台群哈拉巴依沟组，其上岩段、中岩段均发现钒矿化带(体)，构成了整个黑色岩系，矿化主要集中在中岩段下部黑色碳质板岩夹泥钙质板岩中，黑色碳质板岩中尤为富集。共圈出矿体20个(其中钒钼矿体19个、钒矿体1个)，长度一般在200～3 600 m，真厚度 0.78～12.05 m，V2O5平均品位0.51%～2.92%。矿体形态简单，以层状、似层状为主，局部具有膨大缩小、分支复合的特点。主矿体长3 600 m，控制斜深100～388 m，平均真厚度1.59 m，平均品位：V2O50.83%，Mo 0.025%，Pd 0.042 g/t。

通过钒的物相分析、价态分析，原矿钒主要为云母类矿物之钒，占67.16%，其次为氧化铁矿物、高岭土等矿物之钒，占27.36%，钒主要为粘土矿物吸附形式，部分以碳质吸附的形式存在。矿石中主要矿物组成为石英、粘土矿物、碳质、黄铁矿等。实验室流程试验，采用加助浸剂90℃酸浸钒流程，在V2O5品位为0.7%时，获得钒浸出率88.84%的指标，同时在原矿含Mo 0.024%条件下，Mo浸出率达到97%，伴生元素回收方面，矿石中的Ga、Se、P2O5随钒的浸出得到了综合回收，Ga浸出率73.54%，Se浸出率92.05%、P2O5浸出率81.20%。

3.2 大柴旦镇锡铁山重晶石矿床

出露地层为上奥陶统滩间山群，岩性组合为石英绿泥片岩、绿泥石英片岩、绢云绿泥片岩、变英安岩、绢云石英片岩、薄层大理岩。褶皱以单斜构造为主，沿走向及倾向均有S型扭曲，南东段形成不明显的背斜构造。分为3个重晶石矿带，长500～900 m，宽一般1～2 m，其中有不连续的重晶石脉数条，其中最大的一条长580 m，宽0.4～1.2 m，最宽3.5 m。矿石类型可分为放射状板状矿石和粒状矿石，主要矿物为重晶石、石英及方解石，共生的金属矿物有镜铁矿、赤铁矿、偶见孔雀石。含BaSO4一般23.2%～62.1%，最高86%。围岩蚀变有褐铁矿化、黄铁矿化、绿泥石化、绢云母化、赤铁矿化、绿帘石化等，以褐铁矿化、绿帘石化为主。

4 时空分布规律和远景区划初步探讨

4.1 主要成矿时代

黑色岩系型矿产主要的成矿作用以早期有机质形成期有用矿物的初步富集及后期成矿过程中有机质的还原作用为主，黑色岩系的形成时代基本代表了黑色岩系型矿产的成矿时代，当后期构造—岩浆作用占据主导地位，使矿化进一步富集时，成矿类型也应有所变化。柴周缘黑色岩系从元古代到侏罗纪均有成矿，中新元古代、南华纪—震旦纪、寒武纪、奥陶纪、石炭纪矿床(点)数量最多、最集中。按照成型矿床成矿时代分析，只分布于奥陶纪，有两处矿床，其中大干沟地区钒矿资源量超过10万t，已为中型规模，伴生的磷、银、铂钯、硒、钼也均达到中型规模。其它矿点在不同地质历史时期的数量分别为：元古代6个、南华纪—震旦纪3个、寒武纪15个、奥陶纪3个、石炭纪6个。从矿种的赋矿层位来看，钒矿的成矿时代主要为奥陶纪、中新元古代蓟县纪，锰矿的成矿时代主要为元古代、寒武纪、石炭纪，磷矿的成矿时代主要为古元古代、南华—震旦纪、寒武纪、奥陶纪、石炭纪，重晶石矿的主要成矿时代为寒武纪、石炭纪。总体上来看，寒武纪是柴周缘黑色岩系型矿产的重要成矿时期，这与我国南方地区及陕西、新疆等地区是一致的；奥陶纪发现了柴周缘唯一的钒矿床，该时期地层分布广泛，应是钒矿重要的成矿期；锰矿在中新元古代万宝沟群有新发现(尚在勘查中规模中型)，中新元古代会成为锰成矿的主要时代。

4.2 空间分布规律

钒锰磷重晶石矿床(点)具有分布范围广且相对集中的特点，总体上柴周缘南北均有分布(见图1)。按照大地构造单元划分，南部以东昆南缝合带为界，东昆仑南坡俯冲碰撞杂岩带与东昆中缝合带中新元古代、奥陶纪、石炭纪黑色岩系中发现4个矿床(点)，东昆中陆块古元古代结晶基底及盖层中均分布黑色岩系及矿床(点)7个，柴达木陆块稳定地台黑色岩系出露最为齐全但尚未发现钒锰磷重晶石矿床(点)，欧龙布鲁克陆块矿床(点)数量最多共23个。

按照成矿带划分，钒锰磷重晶石矿床(点)主要分布在2个三级成矿带4个四级成矿带内。其中按照矿床(点)分布数量来看，数量最多的是Ⅳ-24④赛什腾山—阿尔茨托山Pb-Zn-Au-W-Sn(Cu、Co、稀土)成矿带，其次为Ⅲ-24③柴达木北缘Pb-Zn-Mn-Cr-Au-白云母成矿带、Ⅳ-26②伯喀里克—香日德Au-Pb-Zn-Mo—石墨—萤石(Cu、稀有、稀土)成矿带、Ⅳ-26③东昆仑南部(坳褶带/增生楔)Cu-Co-Au成矿亚带。其它成矿带虽然没有发现矿床(点)，但分布有大面积黑色岩系及钒锰磷钡水系异常，如Ⅳ-24①俄博梁Au-Cu-(W、Bi、稀土)成矿带、Ⅳ-26①祁漫塔格—都兰Fe-Cu-Pb-Zn-W-Sn-Bi-Au-Mo成矿带，具有一定找矿前景。

4.3 黑色岩系型钒锰磷重晶石成矿远景区划

根据黑色岩系及其分布范围，有利的成矿时代(主要为中新元古代、寒武纪、奥陶纪)，已发现的矿床(点)及数量，钒锰磷钡水系异常面积及数量等原则，划分出黑色岩系型钒锰磷重晶石矿远景区11个(见图1)，远景区范围多数跨越了青海省潜力评价划分的四级成矿带(见表3)界限。按照A、B、C共3个级别由高到低对划分出的远景区资源潜力进行评价，其中A级远景区4个，B级远景区4个，C级远景区3个。按照矿种分，以锰为主攻方向的远景区2个，以磷为主攻方向的远景区2个，以磷重晶石为主攻方向的远景区1个，以磷锰为主攻方向的远景区3个，以钒(锰重晶石)为主攻方向的远景区3个。

冷湖—鱼卡A级远景区：长约200 km，宽约35 km，面积超过7 000 km2；分布1∶25万水系异常3个、矿床(点)9个；矿种全部为锰，严格分布在寒武纪滩间山群中，该套地层集中出露于远景区的中西部，面积大且连续，说明受后期构造岩浆活动破坏程度低，保存较为完整，另零星见有古元古代及石炭纪地层；远景区东部滩间山群零星，多被古元古代达肯达坂群包围。成矿时代：寒武纪为主，石炭纪、古元古代次之。主攻矿种：锰为主，磷、重晶石次之。

表3 黑色岩系型钒锰磷重晶石成矿远景区划分一览

纳赤台—大干沟A级成矿远景区：长约200 km，宽约50 km，面积超过10 000 km2；分布1∶25万水系异常5个、矿床(点)5个；矿种为钒、锰、重晶石。钒达到中型矿床规模，是青海省黑色岩系型矿产突破最大的金属矿种，含矿层位为奥陶纪纳赤台群(图1显示为石炭纪，有争议)，该套地层在远景区中西部大面积出露；锰矿点数量最多，含矿层位以中新元古代万宝沟群为主，其次为奥陶纪纳赤台群，万宝沟群分布在远景区中部、东部，面积较大且连续。成矿时代：奥陶纪、中新元古代。主攻矿种：钒为主，锰、磷、重晶石次之。

5 结 论

1)我国黑色岩系及相关矿产主要集中分布在南方湖南、贵州等省份，近几年新疆、甘肃、陕西陆续发现了资源量可观的黑色岩系型矿产，有望改变这一分布格局。青海省自大干沟钒矿发现以来，黑色岩系型矿产资源潜力和经济价值也将会随之显现。

2)柴周缘黑色岩系分布于8个构造单元3个三级成矿带9个四级成矿带8个地质历史时期内，共发现钒锰磷重晶石矿床(点)36个。成岩成矿时代以奥陶纪、寒武纪、中新元古代为主，其次为石炭纪、古元古代，三叠纪、侏罗纪黑色岩系中尚未发现。含矿岩性组合为含碳质的页岩—板岩及其内部层间带，或与围岩的过渡带，以硅质岩、灰岩层作为标志层(磷矿相对较为例外，主要分布在白云岩中)。

3)以黑色岩系及其分布范围、有利的成矿时代、已发现的矿床(点)及数量，钒锰磷钡水系异常面积及数量等为划分原则，划分出黑色岩系型钒锰磷重晶石矿远景区11个，其中A级4个，B级4个，C级3个，A级远景区有望发现中—大型矿床。