某地钒多金属矿矿床地质特征及成因分析

李程飞，王 剑，罗 刚，汪传胜，倪 俊

（1.江苏省有色金属华东地质勘查局八〇五队，江苏 南京 210007；2.江苏省有色金属华东地质勘查局八一〇队，江苏 南京 210007；3.江苏省有色金属华东地质勘查局八〇七队，江苏 南京 210007）

世界上分布着众多的金属元素，其中钒的地理区域分布非常广泛，且在工商业中需求量较大，钒在许多的行业中都发挥着不可替代的作用。钒矿主要产于岩浆型钒钛磁铁矿和沉积型石煤钒矿床，古生代是其重要的成矿时代。黑色岩系越来越受到国际社会国内地学界专业人士的关注，因为黑色岩系中包含了多种金属元素，总是会产生许多的大型矿床，很容易受到国内外学者的关注。皖南地区发现黑色岩系，含有丰富的金属元素，尤其是钒元素，因此在皖南地区进行钒矿的开采会容易很多，找矿的前景也会很好，本文对找矿经验进行探索总结，对找矿的重要标志进行分析[1]。

1 区域地质背景

地层有非常明显的向外延伸的特征，和钒矿层密切相关的地层为荷塘组，荷塘组为非常明显的黑色碳质页岩系列，包含着非常多的微量元素，经过对于样品进行分析，可以发现荷塘组中段当中的钒含量高达1965×10，具有非常明显的区域性的特征，区域东部为燕山早期的太平岩体，其岩性为黑云母花岗闪长岩，呈现着向西延伸的特征，矿区南部所露出来的有油竹坑岩体，面积比较小，除此之外，区域上还显露出了小型的花岗岩脉以及石英闪长玢岩脉，钒矿层的形成与岩石的发育并没有直接性的关系，而岩石后期的侵入只是占据了矾矿层的一定空间。

2 矿床地质特征

2.1 含矿地层特征

矿区位于历口一羊栈岭背斜的北翼，区内地层排布总体上表现为单斜构造，由南向北出露地层，由老变新依次为：南华纪上统南沱组(Nhn)，震旦纪下统兰田组(ZZ)、上统皮圆村组(Z：一∈P。)，寒武纪下统荷塘组(∈^)、大陈岭组(∈)、中统杨柳岗组(∈：)、上统华严寺组(∈。^)，及第四系(Q)。矿区地层总体走向为SW—NE向，倾向NW，倾角中等。荷塘组主要在矿区的中部，出露的面积非常的大，而且重点蕴藏的矿层位，依据地层的岩性可以将其划分成为三个地段，其中第二岩性属于黑色炭质板岩，厚度大于64m，富含丰富的钒。

2.2 构造特征

钒矿区的地质构造较为复杂，它位于扬子陆块东南缘江西古隆起内的历口构造带和太平褶断带的交界位置，并且历经了加里东，海西以及燕山等构造运动，不仅如此，在整个矿区，还包含着一些级别比较低的构造发育，主要是以断裂构造为主，同时也包含着一些拖拉褶皱，矿区的局部变化形态比较大，有的地方非常的陡峭，甚至发生了倒转现象。经研究发现，矿区内发育出现了显著的向斜构造，以东部的12线，14线以及TC15出露的是比较好，10线出露不是特别的完整，该褶皱轴向NEE及近EW向，长度大于300m，枢纽向NEE呈现倾伏状态，倾伏角为小于20°。向斜南翼陡峭、北翼平缓，南翼地层的倾角为35°～56°，局部甚至可以达到85°，北翼地层则比较平缓，倾角在于11°～36°之间。0线与四线也有向斜构造现象，因为断裂构造受于破坏，导致其面貌出现了一定的模糊，向斜构造与地层的倾向呈现为相反，钒矿层对称出露。矿区内发育NEE向、近EW向和NE向的断裂构造。其中NEE向、近EW向的断裂(F、Fz、Fs、F)为滑覆断裂，而断裂性质主要以张性为主，从南向北的运动表现状态，促使其中一些地层出现缺失的情况。NE向断裂(F)及NW向断裂(F)为平移断裂，而断裂性质主要以扭性为主，将 0矿层进行切开，以此矿层就产生错断、位移[2,3]。

3 矿层地质特征

3.1 矿层划分与对比

钒矿层主要存储处在于在荷塘组二段，第二层和第三层当中，和石煤层是相对应的，第一层属于钒矿层的底板，主要发育一些含钙质的板岩或者是泥灰岩等岩石，这种含有钙的岩石，很容易就会受到其它因素的影响，导致出现蚀变，容易产生角岩化以及大理岩化，有时还会存在一些铅锌矿化，甚至会出现明显的钙质活化转移的情况，所以可以把第一层看作是钒矿层开始出现的标志，通过深入勘查得知石煤中具含磷，钙硅质结核层和第二第三韵律层的钒矿层具有紧密的联系，这二者是相互伴生的，可以作为寻找钒矿层的一个主要的标志，通过对于第一韵律层的研究，通过含磷，钙硅结核层来确定钒矿层的发育部位，结合矿层联井的对比，能够有效地识别矿层的级别。

3.2 矿层特征

Vl矿层钻孔揭示深部除ZK1102、ZK401外都有此矿层的存在，但是地表只有TC13—2可见。V1矿层主要是以四个矿体组成；V2矿层钻孔揭示深部除ZK1101、ZK401、ZK802外都有此矿层的存在，V2矿层由六个主要矿体组成；V3矿层该矿层分布较广，V3矿层由七个主要矿体组成；V4矿层，该矿层由二个主要矿体组成。

表1 皖南钒矿区震旦纪一寒武纪地层微量元素含量表

3.3 矿石特征

一般来说，可以根据矿石的矿物成分将其进行分类，可以分为碳质，泥质，硅制，微粒石英，绢云母等粘土矿物，而其中钒不是独立矿物的，将石煤层里面伴生钒采用分离实验，可以得知，钒蕴藏主要在于水白云母等粘土矿物当中，矿石结构包含两种，分别为变余泥状以及显微鳞片变晶，前者为粒度比较细的泥炭质，硅泥制岩石，经过碾压形成，摸起来比较滑，后者形成于变形的板岩当中，变质矿物绢云母等矿物，大多数是呈现小磷片状进行定向分布的，矿石构造主要包括四种，分别为由泥炭质，硅泥质的沉积物构成的层状结构，经变质作用由矿物定向排列的板状结构，由黄铁矿集合构成的条状结构，水动力条件下所凝成的含磷，含钙结核状构造，大多数的含钒矿层，其发热量能够达到每克800卡以上，矿石的自然类型是以含钒炭质板岩、含钒炭质硅质板岩为主，钒矿层的围岩夹层和矿层不存在差异化，岩性主要以碳质板岩、硅质板岩和炭质硅质板岩等等，局部存在着角岩。

4 矿床成因分析

4.1 大地构造条件

该区域的地壳处于一个缓慢沉降的阶段，是一个强还原沉积环境，有助于含钒碎屑供给以及化学分解，当海盆凹陷和沉积补偿能力保持平衡的时候是含钒物质沉积最佳的条件。

4.2 沉积环境及古气候条件

该区域拥有非常厚的黑色岩系，当地的气候条件相对比较温暖且潮湿。浅海附近的藻类繁殖比较快，从而导致大量的藻类尸体能够存留下来，与陆源碎屑物一起融合，演变成为现在的荷塘组。在整个过程，陆源不但会带来许多碎屑物，同时也会分离出钒和银等物质，而藻类能够将钒进行吸收，并且在石煤环境当中，随着藻类不断的变化，高价钒离子也会开始向低价钒离子转变，以这样的方式蕴藏于粘土矿当中，促使钒元素能够在二段当中非常的富集，局部也出现了钒矿体，含有钒元素的岩系为碳质板岩以及硅质板岩等等，其中矿物质当中成分比较多的就是黄铁矿，碳质板岩颜色深，同时包含大量的硅质，这可以证明碳质板岩的化学作用比较强，一般情况下它会表现为以下几个沉积方式：分别为化学搬运，悬浮式以及凝胶式，这些特征的存在都是在钒矿比较弱碱情况下所形成的，矾矿的直接围岩是碳质板岩，其沉积物的颗粒非常细小，而且具有比较强的吸附力，泥质质点可以有效吸附海水当中所存在的钒元素，以及吸收一些稀有元素和放射性的元素，导致呈现了局部地段的富集。其中p14线向东区放射线的数值比较高，可以达到224.9y，其放射数值已经达到了对人体带来一定的危害的程度，从上述分析可以发现，碳质板岩的形成是由于周边的环境处在浅海地区，比较温暖且潮湿。矿体层状以及周围的围岩，其性状基本上是一致的，都具有明显沉积矿床特的点，并且含钒岩系属于碳质板岩以及硅质板岩，是陆源碎屑在经过不断的沉积之后，变质成的海侵岩系，其变质的程度属于浅绿片岩相。在我们对该地区进行钒矿勘查之后，可以认定该地区属于典型沉积类型的矿床，其中磷结核或钙硅结核的碳质板岩，都是作为寻找钒矿所在的主要标志之一。

5 结论

皖南钒矿床是一个沉积变质型矿床，蕴藏于早寒武世荷塘组二段，具有非常明显的层控以及岩性，整体颜色呈黑色，位于浅海还原环境当中，对于皖南地区的还原条件下所形成的黑色岩系来说，岩层当中的钒元素含量是比较高的，该地区是寻找钒矿非常有利的区域，但是目前我们并未在本地区发现大规模的钒矿产地，针对于本地区的钒矿成矿条件进行研究，希望可以为该地区同类型钒矿的勘查工作提供一定技术参考。