盧清月

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)勘查院，河南 南陽473000）

釩具有良好的化學(xué)性質(zhì)，廣泛用于汽車、航空、鐵路、電子技術(shù)、國防工業(yè)等部門，有“化學(xué)面包”之稱。但地殼中釩的分布太分散了，很難形成獨(dú)立的礦床。淅川寨溝釩礦是我國為數(shù)不多的以釩為單一礦種的礦床。因此對該礦床基礎(chǔ)地質(zhì)特征及礦床成因的研究顯得極為重要，正確認(rèn)識這些問題對總結(jié)此類礦床的控礦條件、預(yù)測和尋找同類型礦床以及對該礦床今后的開采工作是十分必要的。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

研究區(qū)位于秦嶺復(fù)雜造山帶東段南支，揚(yáng)子陸塊北緣，北西西向荊紫關(guān)—師崗復(fù)向斜北翼，為我國兩個一級構(gòu)造單元的銜接部位，該區(qū)是我國中部重要的釩多金屬成礦區(qū)[1]。以北西西向淅川斷裂為界，研究區(qū)出露地層可劃分為基底和蓋層兩部分，斷裂以北為元古界變質(zhì)結(jié)晶基底，出露地層主要有下元古界大溝巖組（Pt1d），中上元古界武當(dāng)巖群（Pt2-3w），上元古界耀嶺河巖組下巖段（Pt3y1）；斷裂以南為沉積蓋層，出露地層主要有震旦系及古生界寒武系、石炭系等，為一套陸源碎屑—碳酸鹽巖沉積地層。區(qū)域上釩礦賦存于寒武系水溝口組底部硅質(zhì)巖和泥巖中[2]。區(qū)域性荊紫關(guān)—師崗復(fù)向斜為主控構(gòu)造格架，向斜北翼主體南傾，南翼北傾，核部陡立，軸面近直立，東西兩端翹起，測區(qū)位于向斜北翼。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主控?cái)嗔褳殇来〝嗔褞?，由一系列北西西向斷裂組成，具有多期活動的特點(diǎn)，主體表現(xiàn)為自南向北的逆沖推覆，其主體北傾，傾角50°～80°。區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁，從元古代到中生代均有活動，具多旋回、多期次特征，總體展布方向與區(qū)域構(gòu)造線方向一致，以中酸性巖漿活動最為強(qiáng)烈[3]。

圖1 寨溝釩礦礦區(qū)地質(zhì)圖

2 礦區(qū)地質(zhì)背景

礦區(qū)位于荊紫關(guān)—師崗復(fù)向斜北翼，受次級將軍寨背斜控制，構(gòu)造線呈北西西向展布。礦區(qū)內(nèi)出露地層有震旦系上統(tǒng)燈影組、寒武系水溝口組、岳家坪組及新生界第四系，受地形影響，從地形低洼處到較高處依次出露雜色泥巖、紫紅色泥巖、條帶灰?guī)r、白云巖，巖性界線呈環(huán)狀（圖1）。震旦系上統(tǒng)燈影組（Z2dn3）位于將軍寨背斜核部，巖性為灰白色厚層微晶白云巖，與上伏寒武系水溝口組平行不整合接觸。寒武系分布于背斜兩翼，自下而上分為下統(tǒng)水溝口組、中統(tǒng)岳家坪組。水溝口組與上伏岳家坪組整合接觸，為一套濱?！獪\海相泥砂質(zhì)—碳酸鹽巖沉積建造[4]，礦區(qū)內(nèi)分三個巖性段，下段（∈1s1）由硅質(zhì)巖、雜色泥巖、炭質(zhì)泥巖、結(jié)晶灰?guī)r、紫紅色泥巖組成，中段（∈1s2）巖性為條帶灰?guī)r，上段（∈1s3）巖性為細(xì)晶白云巖。釩礦賦存在水溝口組下段硅質(zhì)巖和泥巖中。岳家坪組分上、下兩段,下段（∈2y1）：巖性為泥質(zhì)白云巖，上段（∈2y2）巖性為微晶白云巖。新生界第四系(Q)主要分布于溝谷中，巖性為礫石、砂、粘土、亞粘土等。

礦區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造發(fā)育，其中將軍寨背斜是礦區(qū)的主體構(gòu)造，該背斜位于大寺—吳埡斷裂南側(cè)將軍寨—玉皇頂一帶。在礦區(qū)范圍內(nèi)，背斜樞紐總體近于水平，略具波狀起伏；軸面為一復(fù)雜的曲面，總體傾向?yàn)?5°～15°，傾角 60°～80°。背斜核部為震旦系上統(tǒng)燈影組地層，兩翼為寒武系下統(tǒng)水溝口組、中統(tǒng)岳家坪組地層。核部產(chǎn)狀平緩，兩翼不對稱；北翼產(chǎn)狀較陡，傾向?yàn)?°～20°，傾角30°～65°；南翼產(chǎn)狀較緩，傾向?yàn)?70°～200°，傾角10°～45°；背斜兩翼總體產(chǎn)狀從東向西由陡變緩。

背斜轉(zhuǎn)折端的形態(tài)因組成巖石的物理力學(xué)性質(zhì)不同而各異，在較剛性的厚層狀硅質(zhì)巖、白云巖中呈現(xiàn)寬緩的半月形，在較塑性的泥巖中則呈棱狀。塑性泥巖夾于剛性白云巖與條帶灰?guī)r之間，在背斜的形成過程中，由于彎滑—彎流褶皺作用，泥巖在局部轉(zhuǎn)折端加厚并形成膨大部位，在翼部逐漸變薄。該構(gòu)造控制著礦體的產(chǎn)狀，并對礦化富集有重要影響。

3 礦體地質(zhì)

3.1 礦體特征

釩礦體賦存于寒武系下統(tǒng)水溝口組硅質(zhì)巖、泥巖中，礦體的產(chǎn)狀受將軍寨背斜控制，礦床由兩個含礦層構(gòu)成，下層為硅質(zhì)巖含礦層（K2），上層為泥巖含礦層（K1），硅質(zhì)巖層由下部厚層狀硅質(zhì)巖和上部條帶狀硅質(zhì)巖組成，在條帶狀硅質(zhì)巖中圈出K2-1、K2-2礦體。泥巖由各色泥巖組成，下部為雜色泥巖、炭質(zhì)泥巖，上部為紫紅色泥巖；紫紅色泥巖與雜色泥巖及炭質(zhì)泥巖沿走向和傾向均為相變過渡關(guān)系且界線不規(guī)則，在泥巖層中圈出 K1-1礦體（圖2）。

K1-1礦體賦存于泥巖含礦層（K1）中，為一半隱伏礦體，礦體的空間分布嚴(yán)格受泥巖層礦帶及背斜雙重控制，呈鞍狀、層狀分布于將軍寨背斜的轉(zhuǎn)折端及兩翼，礦體形態(tài)和背斜形態(tài)基本一致，局部轉(zhuǎn)折端因泥巖層礦帶增厚而膨大，沿走向、傾向均呈舒緩波狀。受泥巖層控制，礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致。轉(zhuǎn)折端處產(chǎn)狀平緩，膨大部位上陡下緩，兩翼傾角近于一致，南翼傾向185～195°，傾角20～30°，北翼傾向5°～15°，傾角20°～30°，從東向西兩翼傾角有變緩趨勢。

K1-1貫穿整個泥巖含礦層（K1），向礦區(qū)東西兩側(cè)沿走向仍穩(wěn)定延伸，并在礦區(qū)西側(cè)陳炭溝、東側(cè)黨院溝地形低洼處出露，依據(jù)控制及沿走向追索結(jié)果，礦體長度可達(dá)1 800m。在礦區(qū)范圍內(nèi)，礦體長度900m，控制長度600m；賦存標(biāo)高570～692m（背斜南翼～背斜核部），高差122m，埋深0～180m，控制最低標(biāo)高611m（背斜南翼），控制最大斜深104m(背斜北翼)。礦體最厚處31.41m(背斜核部)，最薄6.36m(背斜南翼)，平均厚度11.06m，變化系數(shù)75.61%。單樣V2O5品位最高3.66%，最低0.084%，平均品位1.12%，變化系數(shù)65.24%。單工程礦體V2O5平均品位最高1.58%，最低0.72%，平均品位1.12%，變化系數(shù)25.79%。

K1-1礦體為礦區(qū)內(nèi)主要礦體，其資源儲量礦石量309.43萬t，五氧化二釩34706.98噸t，分別占總資源儲量的92.08%、91.01%。礦石類型為泥巖型。

K2-1礦體賦存于硅質(zhì)巖含礦層（K2）中，為隱伏礦體。礦體的空間分布嚴(yán)格受硅質(zhì)巖含礦層及背斜雙重控制，呈層狀分布于將軍寨背斜南翼，位于K1-1礦體之下，相距0～3.2m。受條帶硅質(zhì)巖控制，礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致，傾向185°～195°，傾角15°～25°，從東向西傾角有變緩趨勢。

圖2 寨溝釩礦床礦體形態(tài)空間展布圖

礦體長度600m，控制長度200m，賦存最低標(biāo)高562～648m（背斜南翼-近轉(zhuǎn)折端處），相對高差86m，埋深30～168m，控制最低標(biāo)高605m,。礦體厚度1.99～4.18m，平均厚度3.09m。單樣V2O5品位最高2.03%，最低0.64%，平均品位1.26%，變化系數(shù)43.16%。單工程礦體V2O5平均品位最高1.57%，最低0.72%，平均品位1.26%。

K2-2礦體賦存于硅質(zhì)巖含礦層（K2）中，為隱伏礦體。礦體的空間分布嚴(yán)格受硅質(zhì)巖層礦帶及背斜雙重控制，呈層狀分布于將軍寨背斜北翼，位于 K1-1礦體之下，相距8.5m。受條帶硅質(zhì)巖控制，礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致，傾向5°～15°，傾角10°～30°。

礦體長度300m，賦存標(biāo)高592～641m，高差49m，埋深62～142m，控制最低標(biāo)高635m。礦體厚度3.78m。單樣V2O5品位最高1.71%，最低0.52%，平均品位0.84%。K2-1、K2-2礦體的礦石類型均為條帶硅質(zhì)巖型。

3.2 礦石質(zhì)量

3.2.1 礦石類型、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造

釩礦賦存于寒武系下統(tǒng)水溝口組下段泥巖、硅質(zhì)巖中，其它巖石類型均不含釩。礦石巖性為泥巖、條帶硅質(zhì)巖，其中泥巖為雜色泥巖和炭質(zhì)泥巖；因而礦石類型劃分為泥巖型礦石、條帶硅質(zhì)巖型礦石兩種。泥巖型礦石的結(jié)構(gòu)主要具泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、顯微鱗片結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造、定向構(gòu)造。條帶硅質(zhì)巖型礦石的結(jié)構(gòu)主要具隱晶～微晶結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)，條帶狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、碎裂構(gòu)造。

3.2.2 礦石物質(zhì)成分

泥巖型礦石又可細(xì)分為雜色泥巖型和炭質(zhì)泥巖型兩類，雜色泥巖型礦石主要由高嶺石、水云母、鐵質(zhì)、石英粉砂、石膏、重晶石、炭質(zhì)等組成，高嶺石含量55%～80%，呈顯微鱗片狀定向、弱定向分布，水云母含量20%～40%，呈顯微鱗片狀或細(xì)小條帶狀分布在高嶺石之間，鐵質(zhì)含量1%～3%，呈塵點(diǎn)狀分布在高嶺石、水云母之間，石英粉砂、石膏、重晶石、炭質(zhì)微量，呈細(xì)脈狀不均勻散布。炭質(zhì)泥巖型礦石主要由炭質(zhì)、粘土礦物、硅質(zhì)、鈣質(zhì)、鐵質(zhì)等組成。炭質(zhì)含量8%～25%，粘土礦物含量75%～90%，主要為高嶺石、水云母，硅質(zhì)、鈣質(zhì)微量，呈細(xì)脈狀不均勻散布，鐵質(zhì)微量，主要為黃鐵礦，呈星點(diǎn)狀散布。

條帶硅質(zhì)巖型礦石主要由隱晶—微晶玉髓、微晶石英、重晶石、鐵質(zhì)等組成。隱晶—微晶玉髓含量30%～80%，微晶石英含量20%～70%，重晶石微量，呈細(xì)脈狀不均勻散布，鐵質(zhì)微量，呈塵點(diǎn)狀分布在玉髓、石英之間。

礦石中主要有用組分為釩，泥巖型礦石中單樣品V2O5品位最高3.66%，最低0.084%，平均品位1.12%，變化系數(shù)65.24%；條帶硅質(zhì)巖型礦石中單樣品V2O5品位最高2.03%，最低0.52%，平均品位1.15%，變化系數(shù)52.50%；全礦區(qū)礦石V2O5品位最高3.66%，最低0.084%，平均品位1.12%，變化系數(shù)64.21%。V2O5的富集受巖層控制，靠近泥巖與硅質(zhì)巖接觸附近較富集，尤其是靠泥巖一側(cè)V2O5普遍較富，雜色泥巖和條帶硅質(zhì)巖內(nèi)釩含量較高，而紫紅色泥巖和厚層硅質(zhì)巖釩含量較低。

根據(jù)區(qū)域上釩的物相分析資料顯示，在泥巖型礦石中釩以離子吸附狀態(tài)存在于粘土礦物中（高嶺石、水云母）者占66.38%，類質(zhì)同象者占33.62%，條帶硅質(zhì)巖型礦石釩以吸附狀態(tài)存在于硅質(zhì)巖中占25.83%，以類質(zhì)同象賦存于水云母中者占74.17%。

礦床伴生有益組分主要有 Mo、Ni、Co、W、Y、Yb、Cu、Pb、Zn、Sn、Ti、Mn、Au、Ag等，根據(jù)光譜分析、組合分析，以上各元素含量均較低，遠(yuǎn)低于伴生有益組分評價(jià)指標(biāo)。礦石中有害組分S和P2O5及Cu、Pb、As等重金屬的含量比較低，對釩的提煉以及對環(huán)境無影響。

3.3 礦體圍巖及夾石

礦體頂板為泥巖，近地表為紫紅色泥巖，中深部為含炭泥巖、炭質(zhì)泥巖，局部具直接頂板，巖性為灰?guī)r，厚度2.20～4.40m，層位不穩(wěn)定。頂板與礦體呈漸變過渡關(guān)系，產(chǎn)狀基本一致，礦體圈定依據(jù)基本分析。礦體底板為白云巖，具碎裂巖化；局部具直接底板，巖性為厚層狀硅質(zhì)巖，具碎裂巖化；礦體與底板、直接底板分界明顯，產(chǎn)狀基本一致。礦體及頂?shù)装鍑鷰r均受背斜控制，呈北西西向?qū)訝罘植记已由旆€(wěn)定。

K2-1、K2-2礦體內(nèi)無夾石，K1-1礦體內(nèi)有三層夾石。夾石巖性為雜色泥巖、硅質(zhì)巖，厚度1.39～16.22m，形態(tài)為透鏡狀，產(chǎn)狀與礦體基本一致，雜色泥巖與礦體呈漸變過渡關(guān)系。礦體內(nèi)夾石為達(dá)不到邊界品位的含釩巖石，夾石中均有一定的釩含量，單樣V2O5品位0.14%～0.42%，部分夾石品位接近邊界品位，可混入富礦石中加以回收利用，提高礦床開發(fā)效益。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

翟裕生等[5]認(rèn)為本區(qū)主要有兩大成礦系列，沉積成礦系列（以古生代沉積建造為主）和巖漿成礦系列（以燕山期為主）。其中沉積成礦系列有釩、金、銀及非金屬礦等。礦床位于秦嶺復(fù)雜造山帶東段南支，揚(yáng)子陸塊北緣，成礦時間為寒武紀(jì)早期，礦體的空間分布嚴(yán)格受寒武系下統(tǒng)水溝口組硅質(zhì)巖層、泥巖層控制，呈鞍狀、層狀分布于將軍寨背斜的轉(zhuǎn)折端及兩翼。礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致。礦石由多種元素組合，普遍含有 V、Ag、Mo、Ni、Co、Cu、Pb、Zn、Ti、Mn、Y、P等親生物元素和與超基性、基性巖有關(guān)的元素。

釩主要來源于前寒武系地層，尤其是其內(nèi)的超基性和基性等含釩巖石，在震旦紀(jì)末期，由于構(gòu)造運(yùn)動，本區(qū)地殼開始隆升，早先形成的含釩類巖石經(jīng)受了較長期風(fēng)化剝蝕，形成富含釩元素的沉積物。寒武紀(jì)早期海侵時，地殼持續(xù)緩慢沉降，具有較穩(wěn)定的沉積環(huán)境，形成了一套厚度不大的含釩、磷的硅質(zhì)、泥質(zhì)、有機(jī)質(zhì)到鈣鎂質(zhì)碳酸鹽巖沉積。根據(jù)地層沉積旋回、古生物及巖相厚度、含礦規(guī)律等，本區(qū)成礦環(huán)境是在濱海至淺海靜水還原條件下，氣候溫濕，生物繁茂時期形成的，成礦時PH值為7.8左右，當(dāng)PH值小于7.8，SiO2濃度大于120PPm時，沉積了薄層狀硅質(zhì)巖；當(dāng)PH值大于7.8時，沉積了薄層狀碳酸鹽巖。沉積過程中由生物帶來的有機(jī)質(zhì)經(jīng)炭化，均勻分布于泥質(zhì)巖中，形成炭質(zhì)泥巖。

根據(jù)區(qū)域上物相分析顯示，在泥巖型礦石中，釩主要以離子吸附狀態(tài)存在于粘土礦物中；在條帶硅質(zhì)巖型礦石中，釩主要以類質(zhì)同象賦存于水云母中。釩礦的形成和硅質(zhì)巖、泥巖同時沉積而成。寒武系下統(tǒng)凡有硅質(zhì)巖和泥巖的存在，即有釩礦的賦存。蝕源區(qū)巖石中除釩外，其它有用元素含量較低，所以釩礦石中共生或伴生有用元素含量亦低。綜上所述，該礦床屬濱海至淺海沉積型層控礦床。

5 結(jié) 論

1）淅川寨溝釩礦床屬濱海至淺海沉積型層控礦床。，礦體的空間分布嚴(yán)格受寒武系下統(tǒng)水溝口組硅質(zhì)巖層、泥巖層控制，呈鞍狀、層狀分布于將軍寨背斜的轉(zhuǎn)折端及兩翼。礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致。

2）礦體形態(tài)復(fù)雜程度為簡單。礦體以層狀、似層狀產(chǎn)出，分枝復(fù)合少。釩主要來源于前寒武系地層，礦石由多種元素組合，普遍含有 V、Ag、Mo、Ni、Co、Cu、Pb、Zn、Ti、Mn、Y、P等親生物元素和與超基性、基性巖有關(guān)的元素。

3）礦床形成于成礦時間為寒武紀(jì)早期，成礦環(huán)境屬濱海至淺海靜水還原環(huán)境。

4）總結(jié)了該類礦床的特征及成因，有望發(fā)現(xiàn)相同類型的礦床，具有良好的找礦前景，找礦潛力巨大。

[1 ]姚書振, 周宗桂, 呂新彪. 秦嶺成礦帶特征和找礦方向[J]. 西北地質(zhì),2006,39(2):156～178.

[2] 唐紅松, 徐文杰, 謝世業(yè). 我國下寒武統(tǒng)黑色巖系的礦產(chǎn)類型[J].礦產(chǎn)與地質(zhì), 2005 ,19 (4):341～344.

[3]夏林圻, 夏祖春, 徐學(xué)義. 南秦嶺中新元古代火山巖性質(zhì)與前寒武紀(jì)大陸裂解[J]. 中國科學(xué)(D輯) , 1996, 26(3): 237～243.

[4]河南省地礦廳.河南省巖石地層[M]. 武漢: 中國地質(zhì)大學(xué)出版社, 1997:200～240.

[5]翟裕生. 區(qū)域構(gòu)造、地球化學(xué)與成礦(Ⅰ)[J]. 地質(zhì)調(diào)查與研究, 2003 ,26(1):1～7.