鄖縣郭溝釩礦基本特征及找礦意義

黃祥芝,韋順林,陳曉林,劉幼萍

(1.湖北省地質(zhì)調(diào)查院,湖北武漢 430034;2.湖北省地質(zhì)科學(xué)研究所,湖北武漢 430034)

鄖縣郭溝釩礦基本特征及找礦意義

黃祥芝1,韋順林1,陳曉林1,劉幼萍2

(1.湖北省地質(zhì)調(diào)查院,湖北武漢 430034;2.湖北省地質(zhì)科學(xué)研究所,湖北武漢 430034)

郭溝釩礦處于秦嶺地層區(qū)兩鄖小區(qū),區(qū)域構(gòu)造上處于秦嶺褶皺系武當(dāng)山復(fù)背斜北緣。含礦地層為早寒武世莊子溝組的一套淺變質(zhì)黑色板巖,含3個(gè)礦帶,11個(gè)礦體,礦石中V2O5含量最高為2.01%,一般在0.80%～1.05%左右,屬富礦型,礦體主要受沉積變質(zhì)作用控制。黑色巖系是重要的找礦標(biāo)志,通過(guò)對(duì)這套黑色地層含礦性的研究,對(duì)于在鄂西北地區(qū)尋找同類礦產(chǎn)具有積極的指導(dǎo)意義。

黑色巖系;沉積變質(zhì)作用;莊子溝組;鄖縣郭溝釩礦

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

在秦嶺褶皺系南秦嶺冒地槽褶皺帶武當(dāng)山復(fù)背斜西緣和北緣,廣泛分布著一套下寒武統(tǒng)黑色含釩巖系,為湖北省、乃至中南地區(qū)重要的含礦層位。郭溝釩礦位于武當(dāng)山復(fù)背斜北緣之廟川褶皺束[1],紫荊關(guān)—師崗復(fù)式向斜西南翼、南廟穹窿北側(cè)。區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育元古界沉積變質(zhì)巖和火山變質(zhì)巖以及古生界沉積地層,出露的地層有中晚元古界武當(dāng)山群、震旦系,早古生界寒武系、奧陶系、志留系、新生界第三系等。區(qū)域含礦地層為下寒武世楊家堡組、莊子溝組[2],由炭質(zhì)板巖、含碳硅質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖等組成(圖1)。

圖1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景及楊家堡組、莊子溝組分布圖Fig.1 Distribution map of Yangjiabao Formation and Zhuangzigou Formation and regionalmetallogenesis

區(qū)內(nèi)巖石普遍遭受區(qū)域變質(zhì)作用,主要表現(xiàn)為燈影組鈣鎂變質(zhì)巖類和莊子溝組泥質(zhì)及長(zhǎng)英質(zhì)變質(zhì)巖類。明顯可見(jiàn)的巖石類型為含石英絹(白)云板巖、砂質(zhì)含硅泥板巖、變粉砂巖等。巖石主要由鱗片變晶的絹云母和少量片狀變晶的白云母作定向排列形成板狀構(gòu)造,為淺變質(zhì)作用而形成。

2 礦床地質(zhì)

2.1 含礦巖系特征

礦層受地層及北西西向斷層及褶皺控制,屬沉積(變質(zhì))型釩礦。

含礦地層為寒武系下統(tǒng)莊子溝組,呈條帶狀,總體呈北東東—南西西向展布(圖2)。巖性從下到上為淺灰—灰白色砂質(zhì)板巖、灰白帶綠色鋁土質(zhì)板巖、灰黃色或灰紫色砂質(zhì)板巖。向上有時(shí)夾薄—中層或條帶狀硅質(zhì)巖。不同顏色的砂質(zhì)板巖多為含釩母巖,尤以灰白帶綠色鋁土質(zhì)板巖含礦較好,淺灰—灰白色砂質(zhì)板巖次之,其他顏色砂質(zhì)板巖更次之。V2O5含量不穩(wěn)定,高者達(dá)2.01%,低者<0.10%。其含礦巖系不穩(wěn)定,呈似層狀、透鏡狀,無(wú)論在走向上還是在傾向上變化都較大。

圖2 鄖縣郭溝釩礦地質(zhì)圖Fig.2 Geologicalmap of Guogou vanadium ore in Yunxian

2.2 含礦帶特征

根據(jù)含礦巖系的分布位置,由北向南可劃分為三個(gè)含礦帶,即閔家溝含礦帶、三岔含礦帶、葉莊含礦帶。

2.2.1 閔家溝含礦帶

呈東西向分布于礦區(qū)北部閔家溝,出露長(zhǎng)約400 m,寬1～30 m不等,兩端沿?cái)鄬蛹鉁纭：V層傾向北北東,傾角55°～65°。其北側(cè)圍巖(頂板)為岳家坪組層狀白云巖,南側(cè)圍巖(底板)為楊家堡組硅質(zhì)巖。南側(cè)見(jiàn)硅質(zhì)巖與岳家坪組灰白色中厚層狀白云巖呈斷層接觸。該帶含礦巖性組合為含磷結(jié)核砂質(zhì)板巖,紫紅色、灰黃色、灰白色砂質(zhì)板巖,灰黑色硅質(zhì)巖,硅質(zhì)板巖。其中紫紅色、灰黃色、灰白色砂質(zhì)板巖,灰色含磷結(jié)核砂質(zhì)板巖均為含礦母巖。根據(jù)探槽樣品分析結(jié)果,該段含礦1～2層。礦層單工程最大厚度為4.80 m,最小厚度為1.26 m。單工程中單個(gè)樣品V2O5含量最高可達(dá)2.01%,最低為0.59%。

2.2.2 三岔含礦帶

位于三岔背斜西翼部分,呈條帶狀分布。西起洋溪西坡,東至翻身岔西側(cè),全長(zhǎng)約3.30 km。走向近東西,南北兩翼礦層相距400 m左右。向東呈封閉狀,向西分別沿F1、F2兩斷層尖滅。北翼含礦層西段在秕屋洞溝處傾向北,傾角65°～75°。在三岔一帶礦層傾向南,傾角50°～70°;東段礦層傾向南西,傾角50°～60°。含礦層北側(cè)圍巖(頂板)為岳家坪組白云巖,南側(cè)圍巖(底板)為楊家堡厚層硅質(zhì)巖(圖3)。本含礦帶巖性組合為灰白帶綠色含鋁土質(zhì)砂質(zhì)板巖、鋁土質(zhì)板巖(高嶺石粘土巖)、灰白色砂質(zhì)板巖、紫紅色砂質(zhì)板巖,上部多灰黑色薄層硅質(zhì)巖或硅質(zhì)板巖。其中,灰白帶綠色含鋁土質(zhì)砂質(zhì)板巖和鋁土質(zhì)板巖、灰白色砂質(zhì)板巖、紫紅色砂質(zhì)板巖都為含礦母巖。本含礦層中巖性變化較大,其含礦母巖砂質(zhì)板巖沿走向時(shí)厚時(shí)薄,上部所夾硅質(zhì)巖也是時(shí)多時(shí)少,在西段楊溪一帶,砂質(zhì)板巖與硅質(zhì)巖呈多層交互出現(xiàn),地表出露寬度也較大,寬33 m。在三岔一帶其砂質(zhì)板巖厚度較大,達(dá)14余米。在東段則以厚層狀硅質(zhì)巖為主,砂質(zhì)板巖呈透鏡狀零星出露。總觀其貌,本帶含礦母巖在三岔一帶厚度最大,向兩端變小,并有時(shí)尖滅。根據(jù)探礦工程控制,該帶含礦性不穩(wěn)定,變化較大,礦層多為1～2層,僅個(gè)別工程出現(xiàn)3層。根據(jù)鉆孔資料顯示,深部只有一層,除ZK3-1鉆孔為2層外,其他鉆孔均為1層,為上部礦層,但厚度較大,本礦帶礦層單工程最大厚度為15.06 m,最小厚度為0.75 m。單工程礦層樣品中V2O5含量最高可達(dá)1.80%,最低為0.52%。南翼含礦層在閻王扁—楊莊一帶,呈北北東向分布,兩端分別被斷層截切,破壞成多段。總長(zhǎng)約1.80 km。在楊莊一帶,礦帶傾向南東,傾角75°。含礦巖性組合以淺灰—灰白色砂質(zhì)板巖為主,夾少量硅質(zhì)板巖和含磷結(jié)核砂質(zhì)板巖。其底板為燈影組厚層白云巖,頂板為岳家坪組厚層白云巖。僅有1層礦層。最大厚度為3.30 m,最小厚度為3.15 m。單工程樣品V2O5含量最高為1.50%,最低為0.55%。

圖3 鄖縣郭溝釩礦3號(hào)勘探線剖面圖Fig.3 No.3 prospecting line profile map of Guogou vanadium ore in Yunxian

2.2.3 葉莊含礦帶

出露為葉莊背斜核部,呈北東東—南西西走向,長(zhǎng)約350 m,兩端相變?yōu)楣栀|(zhì)巖。北翼含礦層傾向北,傾角60°。含礦巖性組合為灰白帶綠色鋁土質(zhì)板巖、含鋁土質(zhì)砂質(zhì)板巖、灰白色砂質(zhì)板巖、灰黑色薄層硅質(zhì)巖,核部為棕褐色含鐵粘土巖、葡萄狀赤鐵礦。其灰白帶綠色鋁土質(zhì)板巖、含鋁土質(zhì)砂質(zhì)板巖、灰白色砂質(zhì)板巖為含礦母巖。含礦層為1層。礦層單工程最大厚度為3.10 m,最小厚度為2.50 m。單工程樣品V2O5含量最高為0.87%,最低為0.68%。

2.3 礦體特征

通過(guò)地表山地工程和深部鉆探工程,按照釩礦工業(yè)要求,在區(qū)內(nèi)四個(gè)礦帶中共圈定礦體11個(gè),其中單工程控制的礦體2個(gè),多工程控制的礦體9個(gè),11個(gè)礦體分別分布于3個(gè)含礦帶之中,其中閔家溝含礦帶2個(gè),即1、2礦體;三岔含礦帶7個(gè),即3、4、5、6、7、8、9礦體;葉莊含礦帶2個(gè),即10、11礦體(見(jiàn)表1)。

表1 礦體特征一覽表Table 1 Schedule of orebody characteristics

3 礦石特征

3.1 礦石類型和品級(jí)

為單一的釩礦石,礦石自然類型為高嶺石粘土巖—砂質(zhì)板巖型,礦石中V2O5含量最高為2.01%,最低為0.52%,一般在0.80%～1.05%左右,根據(jù)礦產(chǎn)工業(yè)要求手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)[3],本礦區(qū)礦石品級(jí)應(yīng)為富礦型。

3.2 礦石成分

3.2.1 礦石礦物成分

礦石礦物主要由粘土礦物組成,有高嶺石、水云母、絹(白)云母,少量石英和鐵質(zhì)礦物、白鈦礦等。

3.2.2 礦石化學(xué)成分

礦石的主要化學(xué)組分為V2O5、CaO、MgO、Al2O3、SiO2、FeO等,次要化學(xué)成分為Cu、Mo、Ni、Pb、Zn、Ba、Co、Ag、Sr等微量元素。

主要有益組分為V2O5,其含量最高為2.01%,最低為0.50%,平均為0.78%～0.95%,礦床有用組分分布較均勻。

有害組分及其含量分別為CaO:0.95%～1.20%,MgO:1.26%～1.71%,Al2O3:56.58%～64.56%,SiO2:8.55%～11.38%,FeO:1.62%～16.42%。

礦石中伴生組分較多,Cu:10×10-6～700×10-6、Ni:10×10-6～500×10-6、Co:10×10-6～40×10-6、Pb:10×10-6～200×10-6、Zn:50×10-6～300×10-6、Mo:50×10-6～1 000×10-6、Ag:0.3×10-6～2×10-6、Cr:180×10-6～200×10-6、Sr:80×10-6～100×10-6、Y:10×10-6～30×10-6、As:11.96×10-6～30.18×10-6、Ti:0.30%～0.38%、Ba:0.31%～1.11%。

3.3 礦石組構(gòu)

礦石多具變余砂質(zhì)泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、鱗片變晶結(jié)構(gòu),板狀構(gòu)造。主要由鱗片變晶的絹云母和少量片狀變晶的白云母作定向排列形成。由于受構(gòu)造的影響,礦石(高嶺石粘土巖)有時(shí)為碎裂結(jié)構(gòu),由石英硅質(zhì)沿破碎的細(xì)小裂隙充填,呈網(wǎng)狀分布而顯示破碎結(jié)構(gòu)的特征。

4 礦床成因類型

礦區(qū)釩礦呈層狀或似層狀分布,具有穩(wěn)定的層位,根據(jù)巖礦鑒定,其含礦巖性均為粘土質(zhì)、砂質(zhì)和石英顆粒,充分說(shuō)明了區(qū)內(nèi)釩礦為沉積型成因。其釩礦的形成大致經(jīng)歷了粘土吸附—后期活化富集兩個(gè)階段。

4.1 粘土礦物的吸附作用

古陸(島)的風(fēng)化剝蝕、遠(yuǎn)洋海底火山噴發(fā),為區(qū)內(nèi)釩礦的沉積提供了物源基礎(chǔ);在早寒武世,該區(qū)位于陸棚或陸棚外緣斜坡—陸棚邊緣盆地的較深水帶,海水處于閉塞滯留、水動(dòng)力較弱、缺氧、還原—強(qiáng)還原環(huán)境,利于有機(jī)質(zhì)的保存和聚集,為釩礦成礦的必要條件;成礦巖系中含有大量的粘土礦物、二氧化硅和其他膠體,通過(guò)對(duì)釩元素的吸附作用使釩元素初步富集。

4.2 成巖后生階段的活化富集作用

隨著溫度、壓力的增高,伴隨區(qū)域變質(zhì)熱液活動(dòng)的加劇,粘土礦物向云母類逐漸轉(zhuǎn)化,呈吸附狀態(tài)的釩元素也被活化,全部或部分以類質(zhì)同象形式置換其他元素進(jìn)入云母晶格中,從而富集形成工業(yè)釩礦體。

5 找礦標(biāo)志

礦區(qū)釩礦賦存于寒武系下統(tǒng)莊子溝組之中,以淺色(淺灰色、灰白色、灰白帶綠色、淺紫紅色、灰黃色)砂質(zhì)板巖為含礦母巖,底部與黑色厚層硅質(zhì)巖(楊家堡組)分界,頂部常夾黑色薄層硅質(zhì)巖或硅質(zhì)板巖,層位穩(wěn)定。其上為寒武系中—下統(tǒng)岳家坪組淺灰色厚層白云巖,其下為震旦系燈影組灰白色厚層白云巖,找礦標(biāo)志明顯。區(qū)域上含釩巖系主要由硅質(zhì)、泥質(zhì)、粉砂質(zhì)、炭質(zhì)、石煤以及含碳的碳酸鹽巖所組成,為一套“黑色巖系”。因此,“黑色巖系”這個(gè)特殊巖系是區(qū)域上尋找釩礦的良好的巖性找礦標(biāo)志?！昂谏珟r系”厚度大、穩(wěn)定,釩礦層相對(duì)也好。在鄂西北地區(qū),即以楊家堡組為代表,但是在郭溝礦區(qū),不僅與區(qū)域上存在著較大的差異,就是與附近地區(qū)的楊家堡組也存在著較大差異。差異有三:其一在顏色上,本礦區(qū)內(nèi)含礦巖系為一套“淺色巖系”,主要物質(zhì)成分為粘土質(zhì)、砂質(zhì),組成的主要巖性為淺灰—灰白色、灰白帶綠色、灰黃色、淺紫色砂質(zhì)板巖,高嶺石粘土巖。局部偶見(jiàn)含炭質(zhì),深部200余米鉆孔所見(jiàn)巖(礦)芯也與地表巖性一致。本礦區(qū)發(fā)生此種現(xiàn)象可能是由于本地區(qū)巖石變質(zhì)程度相對(duì)較深而引起的脫炭所致;其二在厚度上,楊家堡組一般厚度都為200～300 m以上,具有幾個(gè)含礦層位。而在郭溝礦區(qū),與其相當(dāng)?shù)臈罴冶そM(含莊子溝組)僅厚30余米,只有一個(gè)含礦層位;其三在含礦母巖上,楊家堡組主要為一套灰黑色薄層狀含碳硅質(zhì)巖(厚層硅質(zhì)巖不含釩)。在郭溝礦區(qū)含礦母巖則為一套淺色的砂質(zhì)板巖、鋁土質(zhì)粘土巖,其硅質(zhì)巖不管是薄層還是厚層均不含釩。郭溝礦區(qū)找礦標(biāo)志雖然與區(qū)域上存在著較大差異,但總觀其貌,區(qū)內(nèi)整套含礦巖系組合與區(qū)域上還是有相同之處的,即郭溝礦區(qū)現(xiàn)劃分的楊家堡組黑色厚層硅質(zhì)巖和其上莊子溝組含釩砂質(zhì)板巖、上部薄層硅質(zhì)巖組合與區(qū)域上該含釩層位巖性大致相同。

6 結(jié)論

郭溝釩礦主要受沉積變質(zhì)作用控制,上、下地層標(biāo)志明顯。對(duì)于鄂西北地區(qū)的這套黑色巖系地層,巖層中的釩、鉬等元素較上、下其它地層普遍偏高,應(yīng)是尋找釩、鉬礦的有利地段,但至今已知有規(guī)模的礦產(chǎn)地卻不多,因此,應(yīng)加大對(duì)這套黑色地層含礦性的研究,同時(shí)注重鉬、鈾、磷礦的綜合找礦,可結(jié)合物探、化探等工作,以期在找礦方面有一個(gè)較大的突破。

[1] 金經(jīng)煒,等.湖北省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京:地質(zhì)出版社,1990:585.

[2] 陳公信,等.湖北省巖石地層[M].武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社,1996:87-89.

[3] 礦產(chǎn)工業(yè)要求參考手冊(cè)[S].北京:地質(zhì)出版社,1986.

(責(zé)任編輯:于繼紅)

Basic Characteristics and Prospecting Significance of Guogou Vanadium Ore in Yunxian

HUANG Xiangzhi1,WEI Shunlin1,CHEN Xiaolin1,LIU Youping2
(1.Hubei Institute of Geological Survey,Wuhan,Hubei430034;2.Hubei Institute of Geological Sciences,Wuhan,Hubei430034)

Guogou vanadium ore is located atLiangyun district in theQinling stratigraphic region.The regional structure is on the Qinling fold system at the northernmargin of theWudangMountain anticlinorium.The ore-bearing stratum with three belts,eleven ore bodies is a set of low metamorphic black slate in Zhuangzigou For mation of Early Cambrian.V2O5grade of ore gets up to 2.01%with average of 0.80%～1.05%.Ore bodies are controlled by sedimentary metamorphis m.Black rock series are important prospecting criteria,therefore,it is positive significant for prospecting s imilar mineral resources in northwestern Hubei Province through the study of the black strata.

black rock series sedimentary;metamorphism;Zhuangzigou Formation;Guogou vanadium in Yunxian

P618.61

A

1671-1211(2010)03-0233-05

2009-11-18;改回日期:2009-12-21

黃祥芝(1966-),女,高級(jí)工程師,地質(zhì)專業(yè),從事地質(zhì)礦產(chǎn)研究工作。E-mail:huangxz7945@sina.com