钒矿资源的地质特点

钒矿资源的地质特点

一、矿床时空分布及成矿规律

在世界范围内，钒矿床的主要成因类型有：

1、岩浆成因矿床：包括产于辉长岩体、辉长辉绿岩与大型超基性岩中及产于斜长岩与辉长斜长岩中的晚期岩浆分异钒钛磁铁矿矿床。其中的钒均呈类质同象产于钒钛磁铁矿或含钒磁铁矿中。如南非、俄罗斯、美国与加拿大等国都有此类矿床。

2、沉积矿床：包括杂色岩系的钾钒铀矿、黑色岩系、磷块岩和石油沥青岩矿床。其中黑色岩系与磷块岩中的钒矿在美国占相当重要的地位。

3、火山－侵入岩型矿床：主要与富碱性火山－侵入岩有关。

4、其他：包括沉积变质矿床、岩浆变质矿床、滨海砂矿、红土型粘土矿、残积－坡积矿床与现代火山渣中的钒矿等等。

中国的钒矿床有岩浆型、沉积型和火山岩（玢岩）型。

岩浆型矿床在大地构造上位于地台区、地台边缘或地槽褶皱带中，呈带状分布，受区域深大断裂控制。在成因和空间上总与各个时代的基性－超基性岩密切有关。见于天山－阴山成矿带、陕南－鄂西成矿带与川滇成矿带。如川西的攀西地区、河北承德地区、陕西汉中地区及湖北郧阳、襄阳地区都有岩浆型钒矿床产出。这一类型矿床又分为晚期岩浆分异型和晚期岩浆贯入型。

沉积型钒矿则受某一定层位地层与岩性的控制。我国这类矿床主要是指黑色岩系中的钒矿。它们多分布于中朝地台、扬子地台与秦岭－祁连地槽褶系两侧，在塔里木地台、华南褶皱系也有分布。岩性上受震旦纪－早寒武世、志留纪和二叠纪的硅质－碳质岩、铝（粘）土岩和磷块岩的控制。目前发现有经济价值的沉积型钒矿床多产于扬子地台和秦岭－祁连褶皱系的所谓“下寒武统黑色岩系”（即广义的“石煤”）中。空间分布上，除了北方的陕、晋、豫诸省有少量出露外，主要见于南方：横跨川、黔、桂、湘、鄂、浙、皖、赣、粤等省区，特别是浙江－皖南－赣西南－湖南至桂西北一线，分布着连绵1600多km的黑色岩系层。

火山－侵入岩中的钒矿主要见于长江中下游宁芜地区。成因上与侏罗系－白垩系火山侵入岩（玢岩）有关。

二、矿床的成因类型

中国已探明的具有经济意义的钒矿成因类型有岩浆型、沉积型和火山岩（玢岩）型。其他类型矿床工作甚少，尚未发现有经济意义的矿床。

（一）岩浆型包括晚期岩浆分异型与晚期岩浆贯入型两类，均与基性－超基性岩有关，分布于攀西地区和河北承德地区。攀西地区的钒钛磁铁矿产于晚期岩浆分异的辉长岩－橄长岩－橄榄辉长岩组合或辉长岩－辉石岩－橄榄岩组合的层状岩体中。承德大庙的钒钛磁铁矿则产于斜长岩与辉长岩接触带或斜长冉破裂带中。

晚期岩浆分异型矿床又分为辉长岩型（攀枝花与太和钒钛磁铁矿矿床）、辉长岩－橄长岩－橄榄辉长岩型（白马、巴洞钒钛磁铁矿矿床）、辉长岩－辉石岩－辉橄岩型（红格钒钛磁铁矿矿床）、辉长岩－苏长岩型（陕西毕机沟、望江山钒钛磁铁矿矿床）及辉绿岩型（陕西铁佛寺－桃园钒钛磁铁矿矿床）。河北大庙与黑山的斜长岩－辉长岩－苏长岩型钒钛磁铁矿矿床则是晚期岩浆贯入型的代表性矿床。这两类矿床中的钒都产于钒钛磁铁矿之中。

（二）沉积型主要产于下寒武统黑色页岩中。黑色页岩系由黑色碳质页岩、黑色碳泥质硅质岩和黑色碳质硅岩组成。以含较高的有机碳为特征，含碳量一般为8%～12%。黑色岩系根据成分可细分为石煤层、磷块岩层、钒矿层和镍钼多元素富集层；通称为“石煤”。五氧化二钒在各层中含量相差悬殊，一般为0.13%～1.00%，低于0.50%者占60%（见表1）。钒矿层的岩性序列自下而上为：黑色碳质硅岩－黑色碳质粉砂质页岩－钒矿层－黑色碳质页岩。按不同元素组合，可分为含钒、钒钼、钒镍、钒镓、钒铀、钒钼铀、镍钼、镍钼钒和钒镉等类型。钒（钡）硅酸盐相是海盆中的粘土物吸收钒的产物，与开阔的浅海盆地环境有关；含矿层中的元素来源，既有来自大陆风化壳的陆源碎屑，也可能有热卤水或海底火山喷发物质（中国科学院地球化学研究所，1981）；钒的成矿作用开始于沉积阶段，但主要完成于成岩阶段（梁博益，1990）。

表1 中国石煤中五氧化二钒品位变化

在目前技术经济条件下，碳质页岩含五氧化二钒达到0.80%～0.85%以上才具有开采利用价值。

黑色岩系中还含有Mo、Co、Ni、Cd、Ag和铂族金属等多种元素，因此这些“石煤”既是发热量低的劣质煤，又是一种低品位的多金属－贵金属矿石。

钒在黑色岩系中被碳质或粘土矿物所吸附，或呈单矿物（钒云母）形式存在。

（三）火山岩（玢岩）型产于中－基性玢岩中，矿石以角砾状、脉状为特征。五氧化二钒含在磁铁矿和赤铁矿中。

三、典型矿区

（一）红格钒钛磁铁矿矿床

位于四川市盐边县（原属会理县），离攀枝花市仅30km。曾称路枯钒钛磁铁矿矿床。分南、北两矿区，南矿区又分为铜山、马松林和路枯三个矿段。

钒钛磁铁矿矿体赋于海西早期基性－超基性岩体中，属晚期岩浆分异矿床。截止1991年底探明铁矿石储量26.7亿t。其中工业储量13.4亿t，二氧化钛储量3亿t，五氧化二钒储量647万t，V2O5品位0.25%。

含矿岩体依岩性和含矿性的差异，自上而下分为辉长岩、辉岩和橄辉岩三个含矿带及辉长岩中含矿层、辉长岩下含矿层、辉岩上含矿层、辉岩中下含矿层与橄辉岩五个含矿层。矿体主要赋存于辉岩的两个含矿层中，其次是橄辉岩含矿层。矿层产状与岩体产状一致。

矿石物质成分包括金属氧化物、硫砷化物及脉石矿物三大类。金属氧化物主要为钛磁铁矿、钛铁矿、钛铁晶石等，其次有镁铝尖晶石、钒磁赤铁矿、钙钛矿、锐钛矿、金红石、铬尖晶石等。硫砷化物主要为磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿、黄铁矿等，次为硫钴矿、辉钴矿、紫硫镍铁矿、砷铂矿、毒砂等。脉石矿物主要为辉石、橄榄石、斜长石，次为角闪石、黑云母、磷灰石。蚀变矿物有绿泥石、蛇纹石与伊丁石等。

矿石主要为海绵陨铁结构与包含结构，浸染状构造、块状构造及斑杂状构造。从铁矿的角度看，本矿区是中贫矿，但铁矿储量巨大。

矿石除含铁、钛、钒外、还有钴、镍、铜、铬、锰、镓、硒、碲、铌、钽、磷、硫及铂族金属等。但品位都很低。

铁矿石经磁选扩大连续试验，可获得TFe49.7%～52%、回收率为72%～84%的钒铁精矿。铁（钒）精矿中V2O5品位：南矿区为0.52%～0.58%（平均为0.54%），北矿区为0.65～0.69%（平均为0.66）。回收率达70%以上。含Cr2O3 0.25%～1.19%，有79%的Cr2O3富集于钒铁精矿中、磁选尾矿还可获得二氧化钛、镍和钴。

（二）百果园钒银矿床

位于湖北省兴山县。构造上位于黄陵背斜的西北端。赋矿地层为震旦系陡山沱组顶部，岩性为黑色页状白云质泥岩夹泥质粉晶白云岩。矿体形态简单，呈层状与围岩整合产出。含矿层中同时有富钒层和富银层，间或在钒矿层中有似层状或透镜状的银矿体。矿体走向与地一致，倾角缓。矿石呈泥质结构，毫米级韵津构造。

钒主要含在含钒水云母中，未见钒的单独矿物。银主要含在黄铁矿中，也有含在辉硒银矿、辉银－螺状硫银矿、硒银矿及硫银锗矿的含硒变种中。矿石中含硒为0.005%～0.007%。

该矿床，目前已勘探完毕，尚未开采。

（三）大庙钒钛磁铁矿床

在河北承德市。位于内蒙古地轴东端的宣化－承德－北票深断裂带上。基性－超基性岩侵入于前震旦纪地层中；由晚期含矿熔浆分异出的残余矿浆贯入构造裂隙而成矿。

50多个钛磁铁矿矿体呈透镜状、脉状或囊状产于斜长岩中或斜长岩接触部位的破碎带中，与围岩界线清楚；辉长岩中的矿体多呈浸染状或脉状，与围岩多呈渐变关系。矿体一般长10～360m，延深数十米至300m。矿石有致密块状和浸染状两类。矿石主要成分和钒的品位见下表2。

表2 河北大庙钒钛磁铁矿矿床各元素百分含量