1、贵州省黔东南地区钒矿矿床成因初析摘 要:黔东南区大地构造位处华南褶皱带与扬子准地台接触带。区内矿产资源丰富,钒矿作为区内的主要矿产之一,产于震旦系与寒武系间跨时代地层之留茶坡组(Lc)顶部及寒武系九门冲组第一段地层中。关键词:黔东南 钒矿 地质特征 矿床成因 一、区域地质特征 矿区大地构造位处华南褶皱带与扬子准地台接触带。区域内断裂和褶皱发育,总体构造线呈北东向展布。本区域内自老至新出露地层有新元古界板溪群清水江组、南华系南沱组、震旦系陡山陀组;下古生界寒武系牛蹄塘组、金顶山组、明心寺组、杷榔组、清虚洞组、高台组;第四系。 清水江组和寒武系地层分布最广,寒武系岩性主要为碳酸盐岩和碎屑岩。其中清
2、水江组为斜坡浊积相沉积,常发育内部相的水道、中部相和外部相;其次为震旦系下统南沱组的重力碎屑流沉积,上统灯影组为浅海半局限台地台地边缘相沉积。 寒武系下统牛蹄塘组、金顶山组、明心寺组(经区域地层对比,八弓地区为留茶坡组、九门冲组、变马冲组)为台盆相沉积,其中黑色岩系组合是区域内磷和镍、钼、钒多金属富集层。 二、含矿岩系特征 本区域钒矿赋存于震旦系与寒武系间跨时代地层之留茶坡组(Lc)顶部炭质粘土岩及寒武系九门冲组第一段(1jm1)下部的深灰色、黑色含粉砂质炭质粘土岩中,下伏地层为震旦系上统陡山沱组白云岩夹炭质粘土岩,上伏地层为寒武系上统九门冲组第二段(1jm2)灰色、深灰色泥灰岩与炭质粘土岩呈
3、不等厚互层。含钒岩系岩性组合较复杂,岩性变化不大,大致可分如下 4 层,由下至上为: 1.灰色、灰黑色薄-中厚层炭质粘土岩,局部含粘土质粉砂岩透镜体。块状、鳞片状结构。含少量星散状、短线状、结核状黄铁矿,节理发育,岩石坚硬。厚度10m。 2.深灰色、灰黑色薄-中层状含粉砂质炭质粘土岩。粉砂状结构,层状构造。局部见星散状、结核状黄铁矿分布。岩石节理发育,岩石较坚硬。为主要含矿层(含层矿) ,V2O5 含量 0.52-1.75%,以块状矿石为主,全区稳定,厚 1.90-11.95m。厚度:9.38-25.48m。 3.深灰色、灰黑色薄层炭质粘土岩岩与薄至中层硅质岩呈不等厚互层,局部含磷结核。隐晶质
4、结构,鳞片状、块状构造,含少量星散状、结核状黄铁矿,局部见细片状白云母、鳞片状水云母。为次要含矿层(含层矿) ,V2O5 含量 0.56-1.19%,全区比较稳定,厚 0.80-6.70m。厚度:1.94-20.80m。 4.深灰色、灰黑色薄层硅质岩,局部夹炭质粘土岩,偶见粉砂质粘土岩透镜体。硅质岩呈隐晶至微晶结构,微块状构造。硅质岩单层厚度3-25cm,岩石坚硬,见少量星散状、结核状黄铁矿。厚度10m。 三、矿床(体)地质特征 1.矿体特征 区内钒矿体赋存于陡山陀组白云岩之上留茶坡组顶部炭质粘土岩、九门冲组下部炭质粘土岩中,矿体严格受地层控制,呈层状、似层状产出,属沉积型矿床。按含矿岩性不同
5、划分为两个含矿层位即含矿层、含层矿。 含矿层:呈层状、似层状产于留茶坡组顶部,含矿岩性为深灰色薄至中层硅质岩与炭质粘土岩呈不等厚互层。矿体延伸较稳定,连续性较好;矿体平均厚度 2.49m,单工程最厚约 6.70m ,最薄为 0.80m,厚度变化系数 62%,稳定;矿体平均品位 V2O5 含量 0.67%,单工程最高平均品位 V2O5 含量 1.19%,最低 0.50%。 含矿层:呈层状、似层状产于九门冲组下部,含矿岩性为深灰色薄至中层炭质粘土岩,含粉砂质。延伸较稳定,连续性较好;矿体平均厚度 7.13m,单工程最厚约 11.95m ,最薄为 0.80m,厚度变化系数41%,稳定,矿体平均品位
6、V2O5 含量 0.59%,单工程最高平均品位 V2O5含量 1.75%,最低 0.52%。 2.矿石质量 2.1 矿石矿物成分及主要矿物特征 岩石主要由粘土、炭铁质、白云母和石英组成,含少量黄铁矿、碳酸盐矿物,各组分均匀混杂分布,粉砂状结构,块状构造。矿石矿物为炭铁质、白云母、粘土质,脉石矿物为石英。矿物均附存于炭铁质矿物中,炭铁质含量占 10-16%,白云母含量 1-4%;主要矿物炭铁质、粘土质互混,含量无法分辨,炭质、铁质呈尘点状、分散状,其间混含有隐晶、显微鳞片状水云母、粘土矿物等,填隙于粉砂屑粒间;脉石矿物主要为石英,其粒度 0.003-0.04mm;呈次圆、棱角状,分选性好;白云母
7、呈长条片状,略显定向,分散分布石英砂岩屑间;碳酸盐矿物呈半自形-自形菱面体,分散分布于粉砂岩中。 2.2 矿石结构构造 2.2.1 矿石结构:矿石主要由深灰色含磷硅质岩、含粉砂质炭质粘土岩组成,以粉砂质结构为主。基质主要由石英、炭铁质、碳酸盐矿物并混伴有大量的白云母、长石等组成。 2.2.2 矿石构造:主要为块状构造,由粘土矿物及炭铁质、白云母、石英等组成。结构较致密,分布均匀,贝壳状断口。白云母呈长条片状,略显定向,分散分布石英砂岩屑间,岩石中发育有细小方解石细脉,大致向同一方向延伸。 2.2.3 钒的赋存状态:原矿中的钒主要赋存于云母类矿物中(含钒分配比 75.38%) ,少量以类质同相形
8、式取代 Fe3+进入氧化铁及粘土矿等氧化矿物,并有极少量以类质同相形式取代 Al3+进入难溶硅铝酸盐相。钒在原矿中主要以 V3+形式存在(分配比为 44.59%) ,其次为 V4+,再其次为 V5+。V3+主要以类质同相形式取代 Fe3+、Al3+等进入氧化铁矿、粘土矿等氧化矿物及难溶硅铝酸盐相,并有少量以吸附状态赋存于云母类矿物中,而 V4+和 V5+则主要以吸附状态赋存于云母类矿物中。 2.2.4 矿石化学成分 矿石中单件样品 V2O5 含量 0.55-0.70%;P2O5 含量 0.02-1.83%;TiO2 含量 0.07-0.70%;MgO 含量 0.30-2.05%;Mo 含量 0
9、.0033-0.0163%;Ca2O 含量 0.04-8.14%;SiO2 含量 52.70-79.74%;Al2O3 含量0.07-10.00%;TFe2O3 含量 3.01-6.53%;U 含量 0.0039-0.0114%。 2.3 矿石类型 根据物相分析,矿石中 V2O5 在氧化铁、高岭土中占 15.74-41.35%;在云母类矿物中占 57.82-82.21%;在电气石、石榴子石矿物中占 0.83-6.63%,由此可见,该区钒矿矿石自然类型主要为云母类矿石(表 1) 。 表 1 物相测试结果表 四、矿床成因初析 1.矿床成因 根据本矿床所处的大地构造位置及含矿岩系地质特征,结合矿石的
10、结构、构造等综合分析,本区钒矿成因为沉积海相还原环境下的沉积产物。 2.成矿模式 早寒武世时期,随着全球海平面的上升,火山喷发的丰富的营养物质随海水从东南部侵入扬子陆棚海,西北部古陆被剥蚀的陆源物质随海水从西北方向侵入杨子海,他们都带来了丰富的钒元素和生物需要的营养物质;在上升流的促进下,这些物质与海水相互作用,海水中一部分钒被粘土吸附渐渐沉淀下来,同时由于在震旦纪南沱冰期之后,气候回暖,生物活动频繁,富氧水域中存在大量的浮游生物,它们汲取钒等微量元素,生物死后,钒从生物体中释放出来,一部分沉淀,一部分继续进入生物链中,而生物遗体分解生成的有机酸与硫化氢造成的酸性还原环境,又是促进钒的富集与沉
11、淀的重要因素。 3.控矿因素 根据前述矿床地质特征,本区钒矿主要控矿因素有: 3.1 地层:钒矿严格受地层控制,即赋存于留茶坡组上部与九门冲组第一段下部之间。 3.2 岩性:为“黑层”岩石组分即矿层底板为深灰色、灰黑色硅质岩,局部为炭质粘土岩;顶板为深灰色、灰黑色含粉砂质炭质粘土岩。 4.找矿标志 矿区内矿层产于寒武系下统九门冲组下部、留茶坡组顶部,其产出岩性明显,严格受层位控制,根据矿床地质特征,主要找矿标志有: 地层、岩性:钒矿严格受地层控制,震旦系与寒武系跨时代之留茶坡与九门冲组界线为直接找矿标志,钒矿分布于留茶坡组顶部、寒武系下统九门冲组第一段下部;留茶坡组与九门冲组界线清晰,岩性特征明显,是良好的标志,易区分,标志明显。 五、结论 黔东南地区大地构造位处华南褶皱带与扬子准地台接触带。区内钒矿资源丰富,矿体赋存于陡山陀组白云岩之上留茶坡组顶部炭质粘土岩、九门冲组下部炭质粘土岩中,矿体成因为沉积海相还原环境下的沉积产物。矿体严格受地层控制,为较稳定沉积矿层。 参考文献 1胡承伟.贵州镇远江古钒矿矿床地质地球化学特征R.贵州大学.2009 2刘玉红.贵州省黔东南州钒矿地质特征和循环开发利用研究R.中南大学.2009 3黔东南人民政府.黔东南州钒矿资源开发利用规划R.2008