陜西安康地區(qū)紫陽(yáng)釩礦地質(zhì)特征及釩賦存狀態(tài)研究

趙亮亮，鄭崔勇，魏明強(qiáng)，石建國(guó)，汪志強(qiáng)，陶 蜜

(漢中西北有色七一一總隊(duì)有限公司，陜西 漢中 723000)

1 區(qū)域地質(zhì)

研究區(qū)地層區(qū)劃屬南秦嶺地區(qū)嵐皋—竹溪地層分區(qū)，地層由過(guò)渡基底和沉積蓋層組成。過(guò)渡基底為一套強(qiáng)變形弱變質(zhì)的酸性、基性火山碎屑沉積巖建造，為中晚元古界武當(dāng)群、耀嶺河群。沉積蓋層為上古生界鎂質(zhì)炭酸鹽巖建造及下古生界陸源碎屑巖—炭酸鹽巖—中性火山巖建造，為震旦—寒武系魯家坪組、寒武—奧陶系洞河群、志留系大貴坪組、志留系梅子埡組[1]。

研究區(qū)大地構(gòu)造位置位于南秦嶺北大巴山構(gòu)造帶次級(jí)構(gòu)造—煥古灘—流水店復(fù)式向斜北翼，構(gòu)造線總體呈北西向，與南北擠壓體制一致(圖1)。

區(qū)域侵入巖大多系加里東期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物，侵入最新地層為志留紀(jì)，最老地層為新元古界，巖性為基性—堿中性—中酸性。主要分布志誠(chéng)寨和胡家場(chǎng)單元兩個(gè)侵入體。

圖1 安康地區(qū)紫陽(yáng)釩礦區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Geological map of Ziyang vanadium mine in Ankang area1—志留系下統(tǒng)梅子埡組；2—志留系下統(tǒng)大貴坪組；3—寒武—奧陶系洞河群；4—震旦—寒武系魯家坪組；5—晚元古界耀嶺河群；6—中元古界武當(dāng)群；7—至誠(chéng)寨侵入體輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖；8—輝長(zhǎng)輝綠巖；9—輝綠巖；10—胡家場(chǎng)單元正長(zhǎng)斑巖—粗面巖；11—閃長(zhǎng)巖；12—斷層；13—釩礦點(diǎn)；14—研究區(qū)范圍

研究區(qū)成礦區(qū)帶屬北大巴山裂谷帶下古生代鐵釩重晶石黃鐵礦石煤帶(Ⅲ級(jí))[2]。區(qū)域上已知釩礦點(diǎn)均賦存于下寒武系地層中，嚴(yán)格受層位及巖性控制。如山陽(yáng)縣中村釩礦、商南縣水溝釩礦、寧陜縣大構(gòu)園溝釩礦等，均屬于沉積型礦產(chǎn)[3]。其中寧陜縣大構(gòu)園溝釩礦是近年來(lái)陜西境內(nèi)新發(fā)現(xiàn)的中型釩礦床，屬于南秦嶺多金屬成礦帶黑色巖系中成礦帶的一部分[4]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露上震旦統(tǒng)—志留系淺?！詈Ｏ嗷鹕剿樾汲练e巖、陸源碎屑沉積巖、生物化學(xué)沉積巖建造[5]。主要有震旦—寒武系魯家坪組、寒武—奧陶系洞河群、志留系大貴坪組(圖2)。

震旦—寒武系魯家坪組：呈近東西向展布，以絹云鈉長(zhǎng)片巖、綠泥絹云母鈉長(zhǎng)片巖、絹云石英片巖、夾炭質(zhì)絹云片巖、硅質(zhì)巖及灰?guī)r條帶組成的一套次深?！詈Ｏ嗷鹕剿樾紟r。

寒武—奧陶系洞河群：總體呈近東西向展布，局部呈舒緩波狀，厚度沿走向出現(xiàn)膨縮變化，巖石組合以含炭石英絹云母片巖夾泥灰?guī)r薄層為主，其次有含炭砂板巖、絹云母石英片巖、綠泥絹云母石英片巖等。該層是釩礦的賦礦層位，與上覆大貴坪組呈斷層接觸。

志留系大貴坪組：巖石組合以硅質(zhì)板巖、硅質(zhì)灰?guī)r為主，其次為含炭砂板巖、鈣質(zhì)絹云母片巖、角礫狀粗面巖等，為陸源碎屑較充足的深海相沉積。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)總體為一單斜層，具一定規(guī)模的斷裂構(gòu)造主要為F1、F2(圖2)。

圖2 安康地區(qū)紫陽(yáng)釩礦礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.2 Geological map of Ziyang vanadium mine in Ankang area1—志留系大貴坪組；2—寒武—奧陶系洞河群；3—震旦—寒武系魯家坪組；4—絹云母石英片巖；5—絹云母鈉長(zhǎng)片巖；6—含炭砂質(zhì)板巖；7—含炭石英絹云母片巖；8—鈣質(zhì)絹云母片巖；9—泥灰?guī)r；10—板巖夾硅質(zhì)灰?guī)r；11—硅質(zhì)板巖夾硅質(zhì)灰?guī)r；12—花崗巖；13—輝綠巖；14—鈉長(zhǎng)巖；15—釩礦體；16—斷層；17—地質(zhì)界線；18—地層產(chǎn)狀

F1斷裂：沿巖性接觸界面呈近東西向展布，貫穿整個(gè)礦區(qū)，為釩礦帶南邊界斷裂，延伸大于6 km，在走向上呈舒緩波狀，總體南傾，傾角45°～80°，斷面處局部見(jiàn)到剛性巖石斷層角礫和斷層泥，為逆沖推覆走滑斷裂。

F2斷裂：出露于F1斷裂南側(cè)，為硅質(zhì)板巖中層間斷裂，出露長(zhǎng)約3 km，走向近東西，局部出現(xiàn)波狀變化，傾向南，傾角50°～70°，斷裂局部被鈉長(zhǎng)巖所充填，斷裂兩側(cè)巖石較破碎。

2.3 侵入巖

礦區(qū)出露的侵入巖主要有輝綠巖、鈉長(zhǎng)巖、花崗巖等。

2.4 圍巖蝕變

圍巖蝕變主要為絹云母化、鐵炭酸鹽化、硅化、黃(褐)鐵礦化、孔雀石化等；其中絹云母化與釩的關(guān)系密切。絹云母多沿主構(gòu)造變形線呈帶狀分布，使巖石發(fā)生蝕變，多呈細(xì)小鱗片狀沿片理定向排列，該類蝕變相當(dāng)于區(qū)域變質(zhì)作用階段產(chǎn)物，與釩元素最終富集相關(guān)聯(lián)。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體地質(zhì)概況

礦區(qū)圈出了一條釩礦帶，走向總體呈近東西，舒緩波狀，沿走向局部出現(xiàn)分支復(fù)合、膨縮現(xiàn)象。礦帶由洞河群含炭石英絹云母片巖組成，帶內(nèi)偶見(jiàn)透鏡狀、條帶狀炭酸鹽夾層。主要蝕變?yōu)榻佋颇富?、硅化，少量黃(褐)鐵礦化、炭酸鹽化、孔雀石化及藍(lán)銅礦化[5]。

在礦帶內(nèi)主要圈定2條釩礦體，分布于洞河群含炭石英絹云母片巖中，受層位和F1斷裂控制，礦體單樣V2O5品位波動(dòng)于(0.50～1.31)×10-2，厚度變化系數(shù)50.69%～71.81%，品位變化系數(shù)19.93%～24.39%。礦體呈層狀、似層狀，局部地段出現(xiàn)分支復(fù)合，礦體走向近東西，傾向南，傾角50°～80°，賦礦巖性為含炭石英絹云母片巖。

3.2 礦石質(zhì)量

3.2.1 礦石礦物成分

礦石礦物組成比較簡(jiǎn)單，非金屬礦物主要為絹云母、石英，其次為方解石、白云石、蛭石、磷灰石等；金屬礦物有褐鐵礦，少量黃鐵礦，極少量孔雀石、藍(lán)銅礦等。褐鐵礦主要由地表的黃鐵礦氧化而成，孔雀石、藍(lán)銅礦為銅的地表氧化物。

3.2.2 礦石化學(xué)成分

礦石化學(xué)成分主要為SiO2、CaO、Al2O3、CO2，其次為Fe2O3、P2O5、H2O+、MgO、K2O、Na2O等(見(jiàn)表1)。礦石中有益元素主要為S、Mo、U、Ag，主要有害組分為C，平均品位為2.65%。稀有元素Zr的含量較高，平均含量89.37%。稀土總量REE為(207.94～454.92)×10-6，Sc平均含量12.03×10-6。稀散元素Tl平均含量3.65×10-6，Cd平均含量26.69×10-6，二者相對(duì)較高；Ge、Ga、In相對(duì)較低。微量元素中Ni平均含量438.11×10-6、Cu平均含量346.41×10-6、Zn平均含量697.70×10-6、U平均含量29.82×10-6、Mo平均含量28.37×10-6，含量較其他元素較高。

3.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要有鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)和它形粒狀結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造為千枚狀—片狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、星散狀構(gòu)造等。

表1 礦石化學(xué)全分析結(jié)果

(測(cè)試單位：西北有色金屬研究院)

4 釩賦存狀態(tài)分析

4.1 釩礦物的嵌布特征

釩礦床的富集規(guī)律與釩礦床的成因有較大關(guān)系，南秦嶺中村釩礦釩元素賦存狀態(tài)多以類質(zhì)同像形式存在于黏土類礦物中[6-7]。而通過(guò)對(duì)紫陽(yáng)釩礦釩賦存狀態(tài)分析研究，主要載釩礦物為絹云母、蛭石，與南秦嶺其它釩礦床(點(diǎn))類似。

4.1.1 絹云母、釩云母中釩分布特征

絹云母是礦石中主要的非金屬礦物之一，呈無(wú)色透明，片狀—鱗片狀定向排列，分布不均勻，大部分形成揉皺構(gòu)造。為了研究絹云母與釩的關(guān)系，對(duì)絹云母做了電鏡掃描和能譜分析，分析結(jié)果見(jiàn)表2，由表2可知部分絹云母中釩含量為0.86%～1.84%。為進(jìn)一步查明釩賦存狀態(tài)，通過(guò)選礦將云母類礦物進(jìn)行富集，做X射線衍射光譜分析礦石中有釩云母存在，釩云母屬2M1型，其結(jié)構(gòu)式為(K，Ba，Na)0.75(Al，Mg，Cr，V)2(Si，Al，V)4O10(OH，O)2，V不僅取代了位于六次配位的八面體層中的Al3+，而且取代了Si-O四面體層中的Al3+，形成了2M1型釩云母。紫陽(yáng)釩礦可與南秦嶺水溝釩礦相對(duì)比，水溝釩礦釩含量與含礦巖石中炭質(zhì)泥巖出現(xiàn)的頻率呈正相關(guān)，釩主要賦存于炭質(zhì)泥巖中的釩云母中[8-9]。

4.1.2 蛭石中釩分布特征

蛭石與絹云母分布在一起，呈褐黃色—淡黃色，片狀—鱗片狀，分布不均勻，呈條帶狀、透鏡狀、魚尾狀等，有的斜交絹云母片理帶，有的僅垂直切穿絹云母片理化帶，說(shuō)明蛭石形成的較晚。由表2可知蛭石中釩含量為1.93%～3.56%。

4.2 釩物相分析

通過(guò)釩物相分析(表3)，原礦樣以云母類中的釩為主，占75.60%，其次氧化鐵及黏土礦物中的釩占21.76%，難溶硅酸鹽中的釩很少，占2.64%。南秦嶺地區(qū)的釩礦多以低價(jià)釩為主，千家坪釩礦床釩以三價(jià)釩為主，占74.22%，五價(jià)釩次之，占25.78%[7]。紫陽(yáng)釩礦低價(jià)釩占60.97%；其中三價(jià)釩占20.44%，四價(jià)釩占40.53%；五價(jià)釩相對(duì)較少，約占39.03%。

表2 礦石中主要礦物能譜分析結(jié)果表

(測(cè)試單位：西北有色金屬研究院)

表3 釩物相分析表

(測(cè)試單位：西北有色金屬研究院)

4.3 共伴生礦物的嵌布特征

石英是礦石中主要的脈石礦物，呈它形粒狀(粒度0.01～0.02 mm)、細(xì)脈狀(粒度0.05～0.1 mm)分布。方解石、白云石等炭酸鹽礦物在礦石中分布均勻，是組成白云巖、鈣泥質(zhì)板巖的主要成分。磷灰石在礦石中含量較低，粒度約0.05 mm×0.1 mm～0.1 mm×0.2 mm，呈堆狀、星散狀分布于礦石中，分布不均勻，與后期石英脈的關(guān)系密切。為了探討石英、炭酸鹽礦物、磷灰石與釩的關(guān)系，選擇具有代表性的樣品，進(jìn)行電鏡掃描和能譜分析，其結(jié)果見(jiàn)表4，由表4可知石英、白云石、磷灰石中不含釩。

表4 礦石中主要礦物能譜分析結(jié)果

(測(cè)試單位：西北有色金屬研究院)

5 結(jié)論

1)紫陽(yáng)釩礦位于南秦嶺北大巴山構(gòu)造帶次級(jí)構(gòu)造—煥古灘—流水店復(fù)式向斜北翼，中寒武—奧陶系洞河群為釩礦的賦礦層位，含礦巖性為含炭石英絹云母片巖，礦體受層位和F1斷裂控制。

2)通過(guò)釩賦存狀態(tài)分析研究，紫陽(yáng)釩礦主要載釩礦物為絹云母、蛭石。釩礦以云母類中的釩為主，占75.60%，其次氧化鐵及黏土礦物中的釩占21.76%，難溶硅酸鹽中的釩很少，占2.64%。

3)紫陽(yáng)釩礦釩以低價(jià)釩為主，占60.97%；其中三價(jià)釩占20.44%，四價(jià)釩占40.53%；高價(jià)釩相對(duì)較少，約占39.03%。