The research of geological character of wafanggou vanadium deposit in pingli county of shanxi provin

Scientific Journal of Earth Science June 2013, Volume 3, Issue 2, PP.59-65

The Research of Geological Character of Wafanggou Vanadium deposit in Pingli County of Shanxi Province Yanna Wu Shanxi Nuclear Bomb Conglomerate 224 Brigade, Xi’an Shanxi 710024, China Email: 307729380@qq.com

Abstract Wafanggou vanadium deposit is locatd in the south of the Beidabashan Caledonian Folded Belt in the east section of the Qinling Fold System. The outcrop is consist of simian, Cambrian, Ordovician, Silurian. In the area has F1 and F2 two large regional characteristic breaks from the south to north, urges this area vanadium the mineralization to concentrate. The vanadium ore body posture in the center of the Chejiagou, savea in lower Cambrian carbonaceous slate, including the carbon clay slate, including the carbon silk cloud hyalite in, the ore body assumes belt-shaped, stratigraphic control. The carbon clay stone, the vanadium ore mainly is the argillaceous structure, micro lamella metacryst structure. The pay ore contains the aluminum, the potassium is high, the calcium is low; The poor rock including the aluminum, the potassium is low, the calcium is high, indicates with the vanadium, the potassium, the aluminum present correlational dependence. The ore body adjacent rock is stable, the top and the bottom rock layer of the ledger wall is the phyllite. The vanadium deposit tax saves in lower cambrian silicon nature crag, the carbon clay stone, stratum and lothological control, for deposition ore deposit.

Keywords: Vanadium Deposit; Geological Character; Stratum; Lower Cambrian; Vanadium Enrichment and Deposit Forming

陕西省平利县瓦房沟钒矿床地质特征研究 武妍娜 陕西核工业集团公司二二四大队，陕西 西安 710024 摘

要：该区位于秦岭褶皱系东段南部的北大巴山加里东褶皱带，出露地层有震旦系、寒武系、奥陶系、志留系，位

于平利穹隆复背斜之西翼中段与老县复背斜南翼之间。区内自南向北有 F1、F2 两条大的区域性断裂，促使该区钒的 成矿富集。钒矿体位于车家沟中段，赋存在下寒武统碳质板岩、含碳粘土板岩、含碳绢云千枚岩中，矿体呈带状，受 地层控制。碳质粘土岩型，钒矿石主要为泥质结构，显微鳞片变晶结构。富矿石含铝、钾高，钙低；贫矿石含铝、钾 低，钙高，表明钒与钾、铝有关，并呈正相关变化。矿体围岩较为稳定，含矿层顶、底板均为千枚岩，局部为炭硅质 板岩、薄层灰岩。钒矿床赋存于下寒武统硅质岩、碳质粘土岩，受地层和岩性控制，为沉积层状矿床。不同地区，钒 在各赋矿岩性层中的含量有差异，有的主要富集在硅质岩，有的主要富集在碳质粘土岩。 关键词：钒矿床; 地质特征; 地层; 下寒武统; 富集成矿

引言 钒是一种呈银白色光泽的稀有金属。熔点为 1902℃，密度为 6.1g/cm3，是高熔点金属。我国的钒资源 十分丰富，攀西地区是一个含铁、钛、钼、镍、钒、金、铂、金、铂族等多金属共生的“聚宝盆”，其中 钒钛磁铁矿的储量竟多达近百亿吨，居全国第一位。钒金属及五氧化二钒主要应用于钢铁工业和化学工业， 在国防、国民经济建设中起着重要作用。因此，积极勘探、开发钒矿资源对现代化建设具有将有一定的现 - 59 http://www.j-es.org/

实意义。 本文主要对区内钒矿的区域地质特征、矿体地质特征、钒矿异常点地质特征、矿床成因、控矿因素及 找矿标志以及钒在下寒武统地层各赋矿岩性层中的分布特点，矿石质量和矿石类型等进行了分析和描述。 在此基础上对钒在下寒武统赋矿岩性层中的富集规律进行探讨。目前，区域及区内已知钒矿均产于下寒武 统碳硅质岩及粘土岩中，沉积成因，严格受层位及岩性控制，为一套浅海相陆缘碎屑与生物碎屑碳酸盐沉 积岩层，属泥质碎屑岩夹碳酸盐岩沉积建造。

1 区域地质特征 工作区位于秦岭褶皱系东段南部的北大巴山加里东褶皱带，北邻南秦岭印支褶皱带，西侧和南侧以 饶峰-麻柳坝-钟宝断裂与扬子地台分开，处于该褶皱带四级构造带单元之平利复背斜（图 1），为晚震旦 世地台型建设的基础上形成的加里东地槽带、加里东末期褶皱回返[1]。

1、前寒武系地层；2、早古生代地层；3、基性岩；4、中基性岩；5、基性-超基性岩脉；6、主断裂；7、 次断裂；8、工作区位置

图 1 北大巴山地区区域地质简图（源陕西核工集团公司二二四大队）

图 2 区域构造纲要图（源陕西核工业集团公司二二四大队） - 60 http://www.j-es.org/

出露地层为震旦系、寒武系、奥陶系、志留系，缺失泥盆系--三叠系。区内较大的褶皱构造为平利 县--轿顶山复背斜，轴面走向北东—南西，倾向南东。断裂构造主要为中北部的 F1、F2 断裂，断裂呈近 东西向展布，长度大于 10 公里，出露宽度 3～6 米，其旁侧的次级断裂发育（图 2）。

2 矿床地质特征 2.1 地层 从老到新分述如下： ⑴震旦系(Z) 呈北东、南西向分布于测区南部，北起齐家油坊，南到平利县城，本图幅内仅出现震旦系下统耀岭 河群下段(Z1Y1)，震旦系上统(Z1Y2)。 ⑵震旦系下统(Z1) 震旦系下统耀岭河群下段(Z1Y1)：主要由一套中基性到中酸性岩为主的海相层状火山岩系，绕平利复 背斜分布。自西向东由变质细碧岩过渡为绢云母钠长岩或绿泥钠长石英岩，顶部为碳酸岩化凝灰质片岩， 绢云母石英片岩夹蚀变碳酸岩及黄铁矿层。 ⑶震旦系上统(Z2) 震旦系上统(Z1Y2)：分布于测区中部，平利复背斜北翼，与上覆地层呈整合接触，岩性为白云质灰 岩、灰岩、重晶石矿层、碳质硅质板岩，该层为一套滨、浅海相泥质岩、碳硅质岩到碳酸岩盐沉积，组 成一个海进沉积旋回。 ⑷寒武系(∈) 本区寒武系地层出露下寒武统(∈1)，中上寒武统(∈2＋3)，呈北东南西走向分布于测区中部，寒武 系下段下部以碳质硅质岩为主夹碳质、硅质板岩，中至上段主要为碳质板岩--板岩—碳酸盐岩组合，局 部夹少量基性火山碎屑岩，岩砍稳定，可分性差，厚度变化大。 ①.下寒武统(∈1) 分为两个岩性段，即第一岩性段(∈11)；第二岩性段(∈12)现分述如下： 下寒武统第一岩性段(∈11)又可分为∈11-a、∈11-b、∈11-c 三个岩性段，次层划分仅以碳质板岩， 千枚岩为标志，适用于所控制的钒矿带。 ∈11-a 出露于钒矿层下部，为矿体之底板，岩性为含碳细晶白云岩，细晶结构，层状构造，白云岩 77～78%，碳质成分 22～23%，层厚 15～70 米。 ∈11-b 该层为钒矿主要赋矿岩性，其赋存部位又分为如下三种： 赋矿层岩性之一：系层间破碎带，宽 2 米。破碎带中厚岩成分为碳质板岩，角砾岩化、糜棱岩化特 征，变余泥质结构，板状构造，矿物成分主要为碳质 56～58%，粘土矿物 30～38%，绢云母 6～8%，石 －

英 6～8%，石英细脉，V2O5：0.5～0.85×10 2。 赋矿层岩性之二：含粘土板岩。由于刻槽取样未能控制矿体，推测厚度为 4 米。岩石呈变余泥质显 微鳞片变晶结构，板状构造。矿物成分：粘土矿物 56～58%，碳质成分 22～24%，绢云母 12～14%，石 英 6～8%，石英细脉。在碳质成分偏高时，则 V2O5 成为工业矿体。如：DK-47 赋矿层岩性之三：灰-灰黑色条带状含绢云钙、泥质千枚岩。主要矿物成分泥、钙质(65%±)，绢云 母(20～30%)，见在褐铁矿和碳质岩石为千枚状构造的特点，由绢云母、碳、钙、泥质矿物相间构成，层 里上呈黑白条带状，其间还可见 1 毫米左右白色石英细脉，后期贯入该层，此时 V2O5 的含量为 0.65～ －

0.84×10 2。 ∈11-c：为含矿层之顶端，岩性变化大，不稳定，主要岩性为含碳硅质板岩，钙质千枚岩 V2O5 ： －

0.01～0.013×10 2。 - 61 http://www.j-es.org/

下寒武统第二岩性段(∈12)岩性为泥灰岩、绢云千枚岩、白云质灰岩，与上覆(∈2＋3)呈整合接触， 层厚 454 米。 ②.中上寒武统(∈2＋3)：分布于测区西南-东北部，走向 SW-NE，倾向北东，可分性较差，化石稀 少，加上岩石经历不同程度的变质，仅进行笼统划分（陕西地质志）。岩性出露主要有浅灰-灰色厚层泥 灰岩、硅质板岩，底部见有 1～4 米石煤，钙质板岩，灰色薄-中厚层灰岩。产状：320○～330○∠50○～ 60○，层厚 233 米。 ⑸奥陶系(O) 本区出露下奥陶统(O1)。分布于测区中北部，呈 SW-NE，倾角 45○～51○，由变质含碳泥质碎屑岩 组成。主要岩性为灰色泥质板岩、绢云千枚岩为主夹钙质板岩和少许泥质灰岩。其中，灰色泥质板岩可 能是由于碳质板岩风化而成。 ⑹志留系(S) 出露于测区两岔河--中坪一带，见下志留统大贵坪组(S1d)和梅子亚组(S1m)。 ①下志留统大贵坪组(S1d)：岩性以碳质板岩为主，其中有硅质碳质板岩，硅质板岩夹石煤，碳质、 粉砂质页岩与下奥陶统地层呈行不整合接触。 ②下志留统梅子亚组(S1m)：为泥质板岩、砂质板岩、绢云母片岩夹变质砂岩、薄层砂岩、薄层灰 岩、偶夹碳质板岩与上地层呈行不整合接触。

2.2 构造 2.2.1 褶皱 区内褶皱构造为北大巴山加里东褶皱带三级构造单元之紫阳-中峰褶皱末，平利穹隆状复背斜西翼中 段与蒿坪-老县复向斜南翼之间，为近北东向单斜地层（图 2），该区局部褶皱极其强烈。 2.2.2

断裂

自南向北，区内共有两条大的区域性断裂，即 F1、F2 断裂。此外，由于受这两条大的区域性断裂的 影响，次级断裂也比较发育，同时也影响着该区钒的成矿富集。 F1：自紫阳--蒿坪河--长安岭—湖北竹溪境内，全长 110 千米。该断裂呈近东西走向，倾向 0～15 ○、倾角 50○，横穿测区，其北盘向西，南盘向东运动，错距 250 米，位于瓦房沟。原二 0 八队资料： 1969～1980 年，该队在此发现的铀异常就在 F1 旁侧的层间破碎带中。该断裂破碎带宽度 10-20 米，沿断 裂先压扭，后张裂平推，致使岩石破碎。断层发生明显平移，并派生一系列近南北向的张节理和北东向 的剪节理。 F2：位于测区北部，呈东西向横贯测区。该断层西起紫阳汉王城北，东北省境进入湖北竹溪县，全 长 110 千米。区域上，该断层斜切下志留统大贵坪组(S1d)、黑云正长岩(ξ3d)、下奥陶统(O1)，并错动地 层位移 200～500 米，其北盘向西，南盘向东，断裂宽 8～15 米。断裂经过本区不明显，无法判断其性质 及产状，仅见不明显的岩石破碎。该断裂就目前工作程度来说，与多金属成矿关系不大。 2.2.3

侵入岩

侵入岩主要为黑云正长岩(ξ3d)，呈 SW-NE 延伸，脉状产出于志留统大贵坪组(S1d)地层中，顺层或 微斜交层理，有的与围岩同褶皱。该侵入体岩性复杂，属霞石正长岩类。其中霓灰霞石正长岩为深灰-深 绿色，中粒似斑状结构，斑晶为微斜长石和铁云母，基质含微斜长石。

3 矿体地质特征 3.1

钒矿体地质特征 通过地质普查工作，在瓦房沟—贺家湾发现了一条钒矿带，带长 2700 余米，厚度 0.79～8.28 米，平 - 62 http://www.j-es.org/

均厚度 3.42 米；品位 0.50～1.48%，平均品位 1.02%。整个矿带矿体品位稳定，变化系数为 23.07%，厚度 变化较大，厚度系数为 60.76%，属较稳定。目前，在这条钒矿带中共圈定了 6 个地表钒矿（化）体 KTⅠ、KT-Ⅱ、KT-Ⅲ、KT-Ⅳ、KT-Ⅴ和 KT-Ⅵ。受构造影响，矿带东段，钒矿体分为两层并断续出露地 表，北侧命名为 KT-I 矿体东段，南侧为 KT-Ⅱ矿体。 这里主要叙述 KT-Ⅰ、KT-Ⅱ、KT-Ⅲ钒矿体地质特征： （1）KT-I 矿体：由 23 个探槽控制，按矿体走向不同将其分为东、西两段。分述如下： KT-I 西段：车家沟与蒙溪垭之间的 TC-23 以西至瓦房沟与庙垭沟之间的 TC-49，该段矿体连续性 好，由 8 个探槽控制，长 1250 米；厚度 1.29～8.28 米，平均厚度 4.24 米；品位 0.50～1.48%， 平均品位 1.00%。其品位变化系数 26.66%，属稳定；厚度变化系数 61.32%，属于较稳定。矿体赋存于含炭变质粘 土岩中，顶、底板为千枚岩，矿体倾向北西，走向 40°左右，平均倾角 52°。 KT-I 东段： TC-23 以东至贺家湾的 TC-33。由 12 个探槽控制，矿体地表断续出露长 1450 米；厚度 0.86～7.05 米，平均厚度 3.43 米；品位 0.75～1.28%，平均品位 1.04%。矿体品位变化系数 20.07%，属稳 定；厚度变化较大，变化系数 54.23%，属于较稳定。该段矿体走向变化较大，倾向北东，平均倾角 36°，含矿岩性为含炭变质粘土岩，围岩为千枚岩。 （2）KT-Ⅱ矿体：由 6 个探槽控制，平行出露于 KT-I 矿体东段南侧约 50 米，矿体在地表断续出露长 700 米；厚度 0.79～5.17 米，平均厚度 2.18 米；品位 0.84～1.48%，平均品位 0.98%，其品位变化系数 26.88%，属稳定；厚度变化系数 44.04%，属于较稳定。矿体倾向北东，平均倾角 44°，含矿岩性为含炭 变质粘土岩，围岩为千枚岩。 （3）KT-Ⅲ矿体：出露于 KT-I 矿体西段北侧约 450 米的瓦房沟与车家沟之间，由 TC-21、TC-36 控 制，探槽间距 1000 米，平均厚度 2.36 米，平均品位 0.86%。矿体倾向北西，平均倾角 47°，含矿岩石为 含炭变质粘土岩，围岩为千枚岩。

3.2 矿石质量 3.2.1

矿石自然类型、结构及构造

a.碳质粘土岩型：矿石浅灰色，未脱碳的为黑色，主要由粘土矿物组成，其中 24%为水云母和高岭 石，15%为碳质，这类矿石含钒高低就粘土情况而定，含粘土量越多，品位越高。矿石极易风化但不影 响 V2O5 质量，该类矿石的 V2O5 含量一般在 0.6～1.2%，高者达 2%。 b.硅质岩型：矿石灰色，薄层状，易碎，普遍夹 0.2～0.5 厘米的粘土质条带，由硅质岩和粘土岩两部 分组成，其成份主要为石英，占 75～95%，其次为粘土矿物。该类矿石的 V2O5 含量一般在 0.5～0.7% 间，高者可大于 0.8%。 c.硅质岩与碳质粘土岩的过渡型：该类矿石是由薄层硅质岩与碳质粘土岩、粘土岩互层形成，主要 分布于硅质岩与粘土岩的过渡地段，一般厚 2～3 米，V2O5 含量一般都在 0.5～0.8%。 经过岩矿鉴定，钒矿石主要呈显微鳞片变晶结构，块状构造。地表氧化矿石结构比较疏松，比重 小；深部原生矿石呈黑色，结构致密，比重较大。 3.2.2

矿石矿物成份及化学成份

由 X 衍射矿物分析得出，该矿石中主要有石英、钒云母、方解石、白云石等粘土矿物组成，具有条 带构造，矿石呈浅灰—黑色。矿物细小、疏松，镜下鉴定为绢云母（或高岭石），含量在 50%以上，均呈 细小的鳞片状、针状，系粘土矿物变质而成，而且多被铁质染成褐色，分布均匀。其次为石英、铁质。 石英含量约 25-30%，系变质作用所形成，呈大小不等的不规则粒状，粒径一般在 0.01～0.1mm，在岩石 中呈集合体状充填于岩石孔隙中，或呈不规则的细脉状富集；铁质含量 15-20%，呈隐晶状、胶状，多氧 - 63 http://www.j-es.org/

化、水化后呈褐色或黑色不透明状，与粘土矿物混杂在一起。 经过岩矿鉴定，未见独立的钒矿物，五氧化二钒赋存于含炭变质粘土岩中，含量一般为 0.9－ 1.2×10-2，最高为 1.52×10-2。根据矿物多元素分析结果得知，可回收的有价元素只有钒，其它均无回收价 值。矿石化学分析及硅酸盐样分析结果见表 1、表 2。 表 1 矿石氧化物化学分析结果表(%) 矿石类型

SiO2

Al2O3

CaO

MgO

NaO

Fe2O3

TiO3

P2O5

K2O

烧失量

总量

硅质岩型

86.84

1.01

1.30

0.55

0.01

2.13

0.21

0.59

0.30

5.06

98.0

64.08

7.06

0.38

0.56

0.07

4.41

0.51

0.22

2.85

16.05

96.19

碳质粘土 岩型

表 2 矿石微量元素化学分析结果表(%) 矿石类型

Cu

Zn

Ni

As

Cr

Mn

S

硅质岩型

0.024

0.026

0.018

0.021

0.001

0.035

0.047

碳质粘土岩型

0.012

0.005

0.02

0.04

0.0016

0.004

2.36

从上表中可以看出：富矿石含铝、钾高，钙低；贫矿石含铝、钾低，钙高，表明钒与钾、铝有关， 并呈正相关变化。

3.3 矿体围岩及夹石特征 矿体围岩较为稳定，含矿层顶、底板均为千枚岩，局部为炭硅质板岩、薄层灰岩。总体上看，含矿 层与顶、底板岩性界线比较明显，易于分辩，夹石主要为炭硅质板岩、千枚岩。

4 矿床成因、控矿因素及找矿标志 4.1 矿床成因 钒矿沉积于碳、硅质黑色岩系中，其沉积环境应是在一个水流不畅、缺氧环境下的海盆地、海湾、 凹陷等闭塞还原环境，或是产于稳定台地、大陆架边缘，多在邻近隆起的地区 [2]。从钒元素的赋存状态 知，钒以吸附状态和类质同象存在于粘土岩的高岭石、水云母中，且以类质同象为主。说明钒在成岩过 程中进行了再分配，即在温度压力升高的情况下大量呈吸附状态的钒以 V3+方式取代粘土矿物中 Al3+部 分空间，形成含钒粘土矿物。因此钒矿的形成包括了沉积富集和成岩改造两个阶段 [3]。钒矿体均产于下 寒武统碳硅质岩系中，层位稳定，呈层状、似层状，产状与围岩一致，显示沉积特征。矿体具多层性， 且与围岩呈渐变过渡关系，围岩基本未见蚀变，脉体不发育。矿物组分简单（主要矿物组成为石英和粘土 矿物），说明与原始沉积有关[4]。

4.2

控矿因素与找矿标志 a、地层控矿标志：钒矿体赋存于寒武系下统一套黑色岩系中，严格受地层、岩性控制，为沉积层状

矿床类型；矿体与围岩整合接触，产状与围岩一致，与地层同步延伸，具沉积特征[5]。 b、岩性、岩相古地理环境控矿标志：矿体赋存于炭质板岩、含炭变质粘土岩中，控矿岩性单一。下 寒武统地层与震旦系整合接触，钒矿赋存于炭质岩石中，由炭硅质岩、含有机质碳酸盐岩及泥质岩夹少 量中基性火山岩组成，属浅海深水滞流环境沉积[6]。 - 64 http://www.j-es.org/

5 结论 （1）该矿床受地层层位控制明显，主要赋存于下寒武统一套黑色岩系中。 （2）该矿床赋矿岩性主要为含炭变质粘土岩，围岩为千枚岩、硅质板岩。 （3）矿体赋存于下寒武统含炭变质粘土岩中，受地层控制，层位稳定，呈层状，显示沉积特征为沉 积层状矿床。 （4）富矿石含铝、钾高，钙低；贫矿石含铝、钾低，钙高，表明钒与钾、铝有关，并呈正相关变化。 （5）瓦房沟—贺家湾钒矿带，带长 2700 余米，厚度 0.79～8.28 米，平均厚度 3.42 米；品位 0.50～ 1.48%，平均品位 1.02%。整个矿带矿体品位稳定，变化系数为 23.07%，厚度变化较大，厚度系数为 60.76%，可确定该矿床规模较大。

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【作者简介】 武妍娜（1985-），女，汉族，学士学位，陕西核工业集团公司二二四大队工程师，研究方向为地球科 学与矿产地质勘查，2004-2008 年就读于东华理工大学。 Email: 307729380@qq.com

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