河南省淅川县唐家凹钒矿地质特征及成因分析

河南省淅川县唐家凹钒矿地质特征及成因分析薛亚飞*,王晓江(河南省有色金属地质矿产局第四地质大队,河南郑州450016)摘 要:河南省淅川地区沿淅川断裂带分布着钒矿带,主要分布在寒武系水沟口组的硅质岩中和粘土岩中。

重点讨论该矿床的地质特征、矿床成因。

关键词:矿床地质特征;矿床成因;唐家凹钒矿;河南省淅川县。

中图分类号:P61 文献标识码:A 文章编号:1004 5716(2011)02 0146 03中国钒矿资源较多,总保有储量V2O52596 104t,居世界第3位。

钒矿主要产于岩浆岩型钒钛磁铁矿床之中和黑色页岩型钒矿。

钒矿成矿时代主要为古生代,其它地质时代也有少量钒矿产出。

河南省钒矿主要分布于浙川余家庄一带。

淅川唐家凹矿床由河南省有色金属地质矿产局第四地质大队于2008年发现,近年来,采用地质填图、工程揭露等综合手段,基本验证了矿床规模,初步总结出找矿标志,基本查明了淅川唐家凹钒矿区内地层、岩石、构造、岩浆活动特征及成矿地质条件和控矿因素,基本查明了矿化蚀变带分布范围、规模、蚀变类型及其矿化情况。

1 成矿地质背景1.1 区域地质唐家凹钒矿区位于秦岭造山带东段,黄风垭-淅川韧性剪切带的南侧,属扬子板块北缘,荆紫关-师岗复向斜的北部。

以淅川断裂带为界,可划分为基底和盖层两部分[1,2]。

淅川断裂带以北出露基底地层有下元古界陡岭岩群大沟岩组、中元古界武当岩群上岩组、新元古界耀岭河组下岩段。

盖层分布于淅川断裂带以南,出露地层有震旦系陡山沱组、灯影组和寒武-石炭系等。

寒武-石炭系为一套浅海相沉积地层,岩性为碳酸盐类夹细碎屑岩及火山碎屑岩等,区域上钒矿赋存于下寒武下统水沟口组底部硅质岩和粘土岩中。

1.2 矿区地质矿区出露的地层主要是中元古界武当岩群上岩组(Pt2w2)、震旦系陡山沱组(Z2d)、震旦系灯影组(Z2dn)、寒武系下统水沟口组( 1s)、寒武系中统岳家坪组( 2y)、寒武系上统蜈蚣丫组( 3w)、奥陶系下统白龙庙组(O1b1)和新生界第四系(Q)粘土、亚粘土、砂、砾、杂卵石等。

矿区处于两大构造单元的接触部位,断裂构造较发育,多属于地台边缘构造,规模较大者在区内发育三条,分别为:F1、F2、F3。

F1逆断层:位于矿区中部的小毛寺沟-大寺带,断裂横贯全区。

是区域性断裂大寺-穿骨洞断裂西段的一部分,总体走向近东西向,倾向南,倾角65 ~70 ,区内长3500m,宽1~3m。

断层东段走向280 ,西段走向230 ,西端多被第四系所覆盖,尽有零星出露,东端延伸出矿区。

断层内岩石:主要为碎裂岩,强劈理化碎裂岩,少量构造角砾岩,断面多不平整,有时波状起伏,压性为主,部分地段表现为张性,断裂带内发育有拖曳小褶皱。

具多期活动,早期活动迹象被后期构造叠加掩盖表现不清,较明显可识别出两期应变。

第一期压扭性破裂应变,指示自北向南的挤压推覆应变,使灯影组白云岩压覆于水沟口组硅质岩、粘土岩之上,为震旦系灯影组与寒武系水沟口组之构造边界。

第二期表现为张性正断层,断层较陡,叠加在第一期运动之上。

F2逆断层:位于矿区北东部,与F1大致平行,走向265 ~275 ,南倾,倾角65 左右,区内长1200m,宽1~ 4m,西端与F3相交,东端延伸出矿区。

断层内岩石:主要为碎裂岩。

断层造成震旦系灯影组下段厚层微晶白云岩与上段网格状白云岩呈断层接触。

F3正断层:分布于矿区北部。

是区域性断裂石门-东沟断裂带的一部分。

走255 ~280 ,南东倾,倾角60 ,区内长3500m,宽1~4m。

北端被F2切断,向南146西部探矿工程 2011年第2期*收稿日期:2010 04 27第一作者简介:薛亚飞(1983 ),男(汉族),河南登封人,助理工程师,现从事地质找矿技术工作。

延伸出矿区。

断层内岩石:主要为碎裂岩,构造角砾岩。

断层构成震旦系与中元古界武当岩群(Pt2w)之构造边界。

2 矿床地质特征钒矿层赋存于寒武系下统水沟口组下段的硅质岩和粘土岩层中。

该段在区域上层位稳定,总体上近于东西向延伸,局部产状有所变化。

含矿层顶板为灰黑色结晶灰岩或紫红色泥质条带灰岩,含矿层顶底板与含矿层界线清楚;含矿层底板为震旦系顶部白云岩。

含矿层中硅质岩和粘土岩钒含量变化较大,一般硅质岩的上部和粘土岩的下部钒含量较高,形成矿体,矿体与顶、底板界线不清,只能据化验分析结果区分。

2.1 矿体特征矿体呈似层状产于硅质岩或粘土岩中,粘土岩中含矿系数较高。

由于粘土岩型钒矿与硅质岩型钒矿的矿石体重差距较大,对两种不同类型的矿石分别圈定矿体。

全区共有 个矿段,4个钒矿体,编号为 -1、 -2、 -1、 -2号钒矿体,其中 -1、 -1号为粘土岩型钒矿; -2、 -2号为硅质岩型钒矿。

其特征如下:号矿段位于矿区的西部小毛寺沟一带,含矿层多被第四系覆盖,仅有零星出露,矿段沿走向及倾向未完全控制,矿段长270m,沿倾向最大延伸150m,矿段厚1.20~5.82m,平均厚3.32m。

矿段总体走向55 左右,南东倾,倾角55 左右。

矿段厚度较稳定,呈似层状,无夹层。

矿段最高标高451.78m,最低标高316.82m,最大埋深172.40m。

-1号矿体:矿体呈板状,长270m,厚度1.20~ 5.82m,平均2.74m,厚度变化系数0.74。

V2O5品位: 0.732%~1.084%,平均0.970%,品位变化系数0.42。

-2号矿体:矿体呈透境状,长270m,厚度0.56~1.65m,平均0.87m,厚度变化系数0.17。

V2O5品位:0.732%~ 1.084%,平均0.970%,品位变化系数0.35。

号矿段位于矿区东部东沟脑一带,矿段长350m,沿倾向最大延伸220m,单工程矿段厚1.66~7.25m,平均厚3.74m。

矿体总体走向95 左右,南西倾,倾角32 左右。

矿段厚度较稳定,呈似层状,矿段无夹层。

最高标高620.06m,最低标高487.38m,最大埋深40.25m。

-1号矿体:矿体呈板状,长350m,厚度1.66~ 5.23m,平均3.36m,厚度变化系数0.21。

V2O5品位:0.704%~1.933%,平均1.320%,品位变化系数0.46。

-2号矿体:矿体呈透境状,长190m,厚度0.95~2.28m,平均1.52m,厚度变化系数0.31。

V2O5品位:0.653%~2.522%,平均1.733%,品位变化系数0.58。

2.2 矿石质量2.2.1 矿石的矿物成分及结构构造(1)粘土岩型钒矿石:泥质结构,定向构造。

矿物成分主要为粘土矿物,次为方解石,少量氧化铁,粘土矿物为显微鳞片状定向分布,被氧化铁渲染,该层疏松易碎,风化后呈土状,个别标本可见钒云母,呈细小鳞片及鳞片集合体分布于粘土矿物中,钒云母折光率N=1.61~1.707。

(2)硅质岩型钒石:隐晶结构,块状构造,矿物成分以硅质物为主,次有细粒石英、炭质等。

硅质物为隐晶质粒状,粒径0.01~0.05mm,岩石硬而脆,节理发育,风化后呈碎块状。

2.2.2 钒矿的化学组分及含量本矿区共圈出2个矿体,整个矿区V2O51.224%。

现对矿体的化学组分含量及赋存状态分别进行论述。

本矿床规模很小,基本分析项目为:V2O5,组合分析项目为:V2O5、SiO2、A l2O3、Fe2O3、P2O5、WO3、Ni。

就其结果进行分述。

(1)基本分析:V2O5:为矿石中的主要有用组分。

单样: 0.556%~2.888%,单工程平均:0.704%~1.833%,块段平均:0.937%~ 1.590%,全区平均1.224%。

钒呈吸附状态赋存于粘土矿物或呈离子状态吸附于硅氧中。

(2)组合分析:V2O5:单样:0.725%~1.839%,平均1.127%。

Al2O3:单样:10.26%~14.89%,平均13.16%。

SiO2:单样:54.37%~66.93%,平均59.33%。

Fe2O3:单样:2.16%~4.62%,平均3.24%。

P2O5:单样:0.83%~5.38%,平均2.49%。

WO3:单样:0.00%~0.40%,平均0.10%。

Ni:单样:0.00%~0.05%,平均0.01%。

2.3 矿石类型根据矿石的结构构造特征,将矿石划分如下两种自然类型:(1)硅质岩型钒矿:深灰、灰黑色,隐晶质结构,块状构造,矿物成分以硅质物为主,次有细粒石英、炭质等。

硅质物为隐晶质粒状,粒径0.01~0.05m m,岩石硬而脆,节理发育,风化后呈碎块状。

(2)粘土岩型钒矿:黄褐、黄绿、褐紫等色,泥质结构,定向构造,矿物成分主要为粘土矿物,次为方解石,1472011年第2期 西部探矿工程少量氧化铁,粘土矿物为显微鳞片状定向分布,被氧化铁渲染,该层疏松易碎,风化后土状,个别标本可见钒云母,量细小及鳞片状集合体分布于粘土矿物中,钡云母的折光率N= 1.61~ 1.707。

硅质岩中未发现钒的单矿物,粘土岩中绝大部分亦未见钒的单矿物。

据民采选矿结果,采用 水冶分析法 选矿后,V2O5回收率达60%以上,推测钒呈吸附状态赋存于粘土矿物或呈离子状态吸附于硅氧中。

2.4 矿体围岩和夹石由于该矿区钒矿体较小,矿体顶底板大同小异。

矿体直接顶板岩石主要为粘土岩,其间接顶板岩石为泥质条带灰岩。

直接顶板厚度0.98~9.87m,平均2.82m,岩石经过了较强裂的风化作用,较松软。

直接底板为薄层硅质岩、粘土岩、白云岩,其间接底板岩石为白云岩。

直接底板厚度0.43~7.47m,平均2.77m,薄层硅质岩性脆易碎,粘土岩石经过了强裂的风化作用,较松软、白云岩抗风化能力强,较坚固。

矿体完整,无夹石,钒矿层沿走向、倾向相变为粘土岩和薄层硅质岩岩。

3 矿床成因分析3.1 矿床成因翟裕生等[3]认为本区主要有两大成矿系列,沉积成矿系列(以古生代沉积建造为主)和岩浆成矿系列(以燕山期为主)。

岩浆成矿系列已发现有斑岩型金矿、金铜矿点等,沉积成矿系列有钒矿、磷矿及非金属矿等。

矿区位于南秦岭造山带东段,成矿时代为寒武纪早期,空间分布严格受寒武系水沟口组硅质岩层、泥质岩层控制,凡有硅质岩和杂色泥岩出露的部分,或多或少均能圈出一定规模的矿体。

矿石组合元素为多种元素组合,普遍含有V、A g、Mo、Ni、Co、Cu、Pb、Zn、T i、Mn、Y、P 等亲生元素和与超基性。

基性岩有关的元素。

钒主要来源于前寒武系地层,尤其是区内超基性和基性等含钒岩石。

在震旦纪末期,地壳隆升后这些岩石经受了较长期风化侵蚀,随后搬运到海槽中沉积形成钒矿床。

本区寒武纪早期海侵时,地壳持续缓慢沉降,具有较稳定的沉积环境,形成了一套厚度不大的含钒、含磷的硅质、泥质、有机质到钙镁质碳酸盐岩沉积。

跟进地层沉积旋回、古生物及岩相厚度、含矿规律等,本区成矿环境是在滨海至浅海静水还原条件下,气侯温湿,生物茂盛时期形成。