陕西镇坪地区唐家垭子钼钒多金属矿床地质特征与成因

李普涛+温志亮+赵民+王锋+叶健华

摘要：陕西镇坪地区唐家垭子钼钒多金属矿床是近年来新发现的钼钒矿床，含矿地层及矿化带延伸情况显示其具有达到大型规模的潜力。矿体产于寒武系下统鲁家坪组黑色岩系，与地层展布方向一致，受黑色岩系控制;矿石类型有含炭板岩型、粉砂质板岩型及含炭硅质岩型3种;矿石含钼矿物主要有铁钼华、钼华、胶硫钼矿等，钒主要存在于钒云母中，其次为高岭土、电气石等;矿石化学成分以Mo、V2O5为主，主成矿元素为Mo、V，伴生金属元素有Ag等。矿床地球化学综合分析认为，寒武系下统鲁家坪组为（较封闭的）浅海盆地相;含矿地层鲁家坪组的Mo、Cu、Ni、Pb含量分析表明，沉积的深度可能大于250 m;w（Ni）/w（Ti）、w（Cu）/w（Ti）值表明，沉积的离岸距离为100～300 km;w（V）/w（Ni）、w（V）/（w（V）+w（Ni））值反映成矿期处于缺氧—强缺氧的还原沉积环境;矿床地质地球化学分析表明，该矿床为明显的深海冷水沉积型矿床。

关键词：钼钒多金属矿床;鲁家坪组;黑色岩系;沉积环境;镇坪地区;陕西

中图分类号：P618.65;P618.61文献标志码：A

0引言

南秦岭—北大巴山一带成矿地质条件良好[1]。从20世纪70年代开始，开展的1∶200 000区域化探扫面工作在该区圈定出多种成矿元素的异常区。近年来，开展的矿产地质调查项目在陕西省镇坪县牛头店镇一带的寒武系—奥陶系黑色岩系中圈定出1∶50 000的Mo、V、Ag等元素综合异常区;在牛头店镇唐家垭子一带新发现钼钒矿（化）带4条，圈定出矿（化）体11个。根据含矿地层及矿（化）带延伸来看，本区钼钒多金属矿床具有达到大型规模的潜力。

王立社将秦岭—北大巴山（陕西省境内）黑色岩系划分为北、中、南3个成矿区带（图1）[2]，分别为：北部的寒武纪—奥陶纪华北板块南缘的活动大陆边缘海的黑色岩系含矿建造（以奥陶系庙湾组（Om）为主），典型矿床为陕西省商洛市商州区清岩沟镍钼矿床等[34];中部的早古生代及其前期的秦岭微板块古隆升岛链特定的深水—半深水滞留断陷盆地之边缘海向深海过渡环境的黑色岩系含矿建造（以寒武系下统水沟口组（∈1sh）为主），典型矿床为陕西省商南县夏家店钒银矿床、陕西省商洛市商州区中村—银华超大型钒矿床等[510];南部的震旦纪—早古生代扬子板块北缘的堑垒相间裂谷断陷盆地中的黑色岩系（以寒武系下统鲁家坪组（∈1l）和斑鸠关组（∈1b）为主），典型矿床有陕西省镇巴县鲤鱼山钼钒矿床等[2]。镇坪县唐家垭子钼钒多金属矿床位于秦岭黑色岩系南带（图1），含矿地层为鲁家坪组。

Ⅰ为华北板块;Ⅱ为秦岭造山带;Ⅲ为扬子板块;Ⅱ1为北秦岭加里东褶皱带;Ⅱ2为中秦岭华力西褶皱带;Ⅱ3为南秦岭印支褶皱带;Ⅱ4为北大巴山加里东褶皱带;Ⅱ41为牛山复背斜;Ⅱ42为平利复背斜（紫阳—平利地层小区）;Ⅱ43为紫阳—平利复式背斜（紫阳—平利地层小区）;Ⅱ44为高滩—兵房街复式向斜（高滩—兵房街地层小区）;①为商州区清岩沟镍钼矿床;②为商南县夏家店钒金矿床;③为商州区中村—银华钒矿床;④为镇巴县鲤鱼山钼钒矿床;1—一级构造单元界线;2—二级构造单元界线;3—三级构造单元界线;4—四级构造单元界

线;5—省界;6—红椿坝—曾家坝同沉积断裂;7—陕西省

黑色岩系3个成矿区带位置示意;8—地名;9—镇坪县

黑色岩系是含有有机炭质的细碎屑沉积岩和化学沉积岩的总称，其分布广泛，具有特定的时代和沉积环境，往往与特殊地质事件有关（如全球性缺氧事件）[1114]。黑色岩系中蕴藏着丰富的金属与非金属矿产资源，具备形成大型和超大型矿床的成矿条件和成矿机制，因此，研究黑色岩系矿床具有十分重要的意义[1519]。笔者对陕西省镇坪县牛头店镇唐家垭子新发现的钼钒多金属矿床的地质特征进行了描述，并通过沉积环境的地质地球化学分析，对该矿床成因进行探讨，为本区黑色岩系中矿产资源的勘查开发提供参考。

1区域地质背景

陕西镇坪地区唐家垭子钼钒多金属位于秦岭造山带、北大巴山加里东褶皱带、平利复背斜（穹窿）的南缘东部（图1）。本区基底主要分布在平利复背斜（穹窿）（图1中II42），地层主要为中元古界武当岩群（Pt2w）上部的蓟县系杨坪岩组（Jxy）、青白口系耀岭河岩组（Qbyl）等（图1中II42），岩性主要为一套变质的火山岩系、火山沉积岩系及砾岩。盖层（图1中II43、II44）为基底之上的震旦纪—奥陶纪地层，岩性主要为一套以被动陆缘碎屑岩、碳酸盐岩等为主的黑色岩系。

该矿区在区域上以红椿坝—曾家坝同沉积断裂为界（图1），断裂南、北两侧沉积具明显差异（南侧以碳酸盐岩为主，北侧以细碎屑岩为主），断裂以北为紫阳—平利地层小区，以南为高滩—兵房街地层小区。地层广泛发育中低级的区域变质作用、接触变质作用等。基底及盖层普遍发育区域变质作用，变质地层主要为青白口系耀岭河岩组、震旦系及寒武系等，变质作用形成的岩石以片岩、板岩为主。

2矿床地质特征

2.1矿区地质

唐家垭子钼钒多金属矿区总体表现为倒转的单斜地层，倾向为NE，走向为NW—SE（图2、3）。断裂构造较发育，红椿坝—曾家坝断裂带由5条断裂（F1～F5）组成（图2），在矿区中北部通过;断裂带内断层泥、炭化带较发育;断裂带呈NW走向，断面波状起伏，断裂面产状（35°～55°）∠（20°～60°），局部倾角陡，不对称的褶皱构造发育，指示断层的右行走滑性质，且劈理发育，产状为80°∠70°。图件引自1∶10 000地质填图及探槽工程绘制图（内部资料）

该矿区地层分属紫阳—平利地层小区和高滩—兵房街地层小区（图2）。紫阳—平利地层小区位于矿区北部，岩石包括青白口系耀岭河岩组绢云钠长绿泥片岩，震旦系陡山沱组（Z1d ）绢云绿泥片岩、含炭硅质板岩，震旦系灯影组（Z2dn）泥质、白云质灰岩。高滩—兵房街地层小区位于矿区中南部，岩石包括寒武系下统鲁家坪组第一岩性段（∈1l1）含炭硅质岩、第二岩性段（∈1l2）灰岩夹钙质板岩、第三岩性段（∈1l3）钙质粉砂质板岩、第四岩性段（∈1l4）硅质岩、第五岩性段（∈1l5）钙质粉砂质板岩夹薄—中层灰岩，寒武系中统八卦庙组第一岩性段（∈2b1）灰岩夹钙质粉砂质板岩、钙质粉砂岩，寒武系中统八卦庙组第二岩性段（∈2b2）灰岩夹钙质板岩（图3）。

2.2矿体特征

该矿区内新发现钼钒多金属矿化带4条。在4个矿化带中，共圈定钼钒多金属矿体11个（图2）。钼钒多金属矿体产于寒武系下统鲁家坪组黑色岩系中（图2、3），含矿岩石主要为褐铁矿化碎裂含炭板岩、炭硅质岩。钼、钒矿化于同一岩系中，成矿具有一定的相关性。矿化带与地层展布方向一致，成矿主要受地层层位控制，矿层顶、底板岩性与赋矿地层层位一致（图2、4），与围岩整合接触。

Ⅰ矿化带位于矿区北部，含矿地层为寒武系下统鲁家坪组第一岩性段含炭硅质岩，长度约为100 m。矿化带北倾，以钒矿化为主，由Ⅰ1矿体组成。

Ⅱ矿化带位于矿区北部，含矿地层为寒武系下统鲁家坪组第二岩性段灰岩夹钙质板岩，长度约为100 m，宽度为60～80 m，钼、钒均有矿化。矿化带由Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅱ3等3个矿体组成。

Ⅲ矿化带位于矿区中部，是目前发现的规模最大的矿化带。含矿地层为寒武系下统鲁家坪组第三岩性段钙质粉砂质板岩，初步控制矿化带长度为1 000～1 500 m，宽度为50～180 m，钼、钒均有较强的矿化。矿化带由Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅲ3、Ⅲ4、Ⅲ5、Ⅲ6等6个矿体组成，其中Ⅲ5矿体规模最大，为钼钒多金属矿体。该矿体长890 m，倾向25°～75°，倾角37°～53°，经钻孔控制斜深230 m;钼矿体厚为333～1386 m，Mo品位为0036%～0038%，平均为0037%;钒矿体厚137～1092 m，V2O5品位为0561%～0938%，平均为0708%。

Ⅳ矿化带位于矿区东部，含矿地层为寒武系下统鲁家坪组第四岩性段硅质岩，矿化带长度约为100 m，宽度约为200 m，以钼矿化为主。该矿化带由Ⅳ1、Ⅳ2、Ⅳ3等3个矿体组成。

2.3矿石特征

该矿区主要矿石类型有含炭板岩型、粉砂质板岩型和含炭硅质岩型3种。含炭板岩型为主要矿石类型[图5（a）]，矿石风化面为灰色，新鲜面为黑色，结构致密，构造呈块状;该类矿石呈薄层状分布于板岩中，单层厚度02～03 m;V2O5品位为050%～112%、Mo品位为0030%～0068%。粉砂质板岩型矿石的风化面为灰绿—灰黄色，新鲜面为灰色[图5（b）]，结构呈疏松状，构造呈鳞片状;该类矿石呈薄层状夹在板岩中，单层厚度 020～030 m;V2O5品位为0500%～0836%;Mo品位为0033%～0058%。含炭硅质岩型为次要矿石类型[图5（c）]，矿石风化面为深灰色，新鲜面为黑色，结构致密，构造呈薄层状;该类矿石呈薄层状单独产出，单层厚度一般为3～5 cm，V2O5品位为0580%～0701%，Mo品位为0034%～0055%。

矿等，钼主要分布在铁结合相、氧化相及硫化相中;钼在铁结合相中体积分数为10.96%～84.38%，在氧化相中为10.94%～84.93%，在硫化相中为357%～11.11%。钒主要存在于钒云母中，其次在高岭土、电气石等矿物中也有少量;钒在钒云母中体积分数为59.3%～62.7%，在电气石石榴石中为23.1%～23.9%，在高岭土中为13.9%～16.4%。

矿石化学成分以Mo、V2O5为主，其次有Ag、Au、Pb、Zn、Cu、Co、Ni等（表3）。矿石中主成矿元素为Mo、V，伴生金属元素有Ag等。

3沉积环境分析

唐家垭子钼钒多金属矿体赋存于寒武系下统鲁家坪组黑色岩系中。矿体呈NW向展布，与地层展布方向一致，受黑色岩系控制。这表明本区钼钒多金属成矿与早期沉积作用关系较为密切，表现出明显的沉积型矿床特征[4，13]。表2唐家垭子钼矿石物相分析结果

Tab.2Phase Analysis Results of Tangjiayazi Mo Ores钼类型样品TC01WX3样品TC01WX5样品TC201WX1样品TC201WX2质量/g比例/%质量/g比例/%质量/g比例/%质量/g比例/%氧化钼0.01933.930.00710.940.01055.560.06284.93铁结合钼0.03562.500.05484.380.00633.330.00810.96硫化钼0.0023.570.0034.690.00211.110.0034.11总钼0.056100.000.064100.000.018100.000.073100.00注：测试方法为化学定量法，测试单位为中国地质调查局西安地质调查中心，测试时间为2010年。

3.1.1Mo、Cu、Ni、Pb元素含量与沉积深度

与浅海沉积物相比，深海沉积物通常比较容易富集某些微量元素。文献[21]中提到：当Mo含量（质量分数，下同）高于5×10-6，Cu含量高于90×10-6，Ni含量高于150×10-6，Pb含量高于40×10-6，特别是伴有含量低于1×10-6的U和含量低于3×10-6的Sn时，其沉积深度可能大于250 m。

3.1.2w（Ni）/w（Ti）、w（Cu）/w（Ti）值与离岸距离

海洋沉积物中，元素Ni、Cu的分布主要受沉积环境的pH值和氧化还原电位控制，而TiO2作为陆源碎屑物，其含量伴随离岸距离的增加而减少。因此，w（Ni）/w（Ti）、w（Cu）/w（Ti）值可作为距陆地距离的标志。Sugisak研究太平洋沉积物发现：w（Ni）/w（Ti）、w（Cu）/w（Ti）值在近岸地区大陆架沉积物中大部分小于0.1，在离岸距离100 km左右的沉积物中为0.1，在超过300 km的深海地区为0.1～0.3，这种比值仅与离岸距离有关，而与水深的关系不大[22]。

3.1.3w（V）/w（Ni）、w（V）/（w（V）+w（Ni））值与沉积环境

w（V）/w（Ni）值可用来判断氧化或还原环境及盐度，并用于区分河湖相、淡水与咸水湖相[2327]。河流—三角洲、开阔湖相（远岸）、闭塞湖和非闭塞咸水湖相区分盐度指标的w（V）/w（Ni）值分别为3～45、4～12、10～20和10～15[2327]。

文献[2]中提到：w（V）/（w（V）+w（Ni））值可以显示岩石形成时的氧化或还原环境;w（V）/（w（V）+w（Ni））值高于0.46显示缺氧环境，介于0.84～0.89显示强缺氧环境。由此可以看出，氧化与还原环境大体以w（V）/（w（V）+w（Ni））=046为界线。

3.2矿床形成的沉积环境

VV′岩石地质地球化学剖面贯穿矿区南北（图2、3）。剖面长度约16 km，共采集岩石化探样品89个。该剖面自北向南穿越的地层及岩性依次为：青白口系耀岭河岩组钠长绿泥片岩，震旦系陡山沱组绢云绿泥片岩、含炭硅质板岩以及灯影组白云质灰岩，寒武系下统鲁家坪组第一岩性段灰岩夹钙质板岩、第二岩性段含炭硅质板岩、第三岩性段钙质板岩、第四岩性段硅质岩、第五岩性段钙质板岩，寒武系中统八卦庙组第一岩性段灰岩、钙质粉砂岩、粉砂质板岩以及八卦庙组第二岩性段灰岩夹板岩、泥灰岩。

根据地球化学参数所指示的地质意义，分别统计了Mo、Cu、Ni、Pb、V、Ni等元素含量，并对w（V）/w（Ni）、w（V）/（w（V）+w（Ni））、w（Ni）/w（Ti）、w（Cu）/w（Ti）值进行了计算，结果见表4。对表4所计算的地球化学参数进行相关性分析（表5）。

4沉积背景与矿床成因

4.1沉积背景

震旦纪晚期，唐家垭子钼钒多金属矿区为开阔海盆，沉积相为半封闭的浅海盆地相;早寒武世，本区总体为浅海盆地相，可能受汉南古陆和武当古陆制约，海水不太流畅，形成还原—弱还原盆地环境;中寒武世，海侵范围扩大，海水较深且平稳，仍为浅海盆地相;晚寒武世早期，本区可能为深水碳酸盐岩沉积，为浅海盆地相;晚寒武世晚期，短暂海退之后，逐渐向陆棚相过渡;奥陶纪早期，发生大规模海侵;奥陶纪晚期，则发生大规模海退;早志留世，总体特征为浅海盆地相;晚志留世，本区属于正常浅海陆棚沉积环境;晚志留世晚期，加里东运动发生，使得本区逐渐抬升[2528]。

泥盆纪以来，在构造运动的根本控制下，扬子地块北缘开始发生大规模裂解作用，于印支期（三叠纪）开始大规模汇聚并发生大规模的碰撞造山作用，使本区结束洋盆的演化历史，进入陆内构造演化阶段。三叠纪及以后，本区主要发生以收缩变形为主的造山作用。受特提斯构造域的推动，整个扬子地块向北做陆内俯冲作用，扬子地块在藏滇造山系推动下向北、向东、向秦岭造山带做右旋平移汇聚，在本区发育形成多级推覆逆冲断裂构造系和多级褶皱构造群落 [2528]。

本区基底为青白口系耀岭河岩组的一套变质杂岩，基底之上的盖层为震旦纪—奥陶纪形成的一套以被动陆缘碎屑岩、碳酸盐岩等为主的含Mo、V等多金属元素的黑色岩系建造[2931]。地层沉积后伴随着一系列挤压构造运动的作用，广泛发生区域变质作用，并在构造运动的控制下发生抬升、倒转等一系列变形[2931]，形成现今这种赋存于黑色岩系中以及具明显沉积特征的沉积型钼钒多金属矿床。

4.2矿床成因

结合表6中矿区综合柱状图，根据矿床形成的沉积环境对矿区地层的氧化或还原环境、沉积水深及离岸距离等沉积特征进行总结;根据矿区沉积背景对矿区地层的原岩沉积相进行分析（表6）。

寒武系下统鲁家坪组作为矿区钼、钒含矿地层，整个成矿期总体都处于缺氧—强缺氧的还原环境，沉积水深大于250 m，离岸距离100～300 km，原岩沉积相为（较封闭的）浅海盆地相。沉积环境特征表明本区寒武系下统鲁家坪组黑色岩系中的钼钒多金属矿床为典型的深海冷水沉积矿床。

5结语

（1）陕西镇坪地区唐家垭子钼钒多金属矿体产于寒武系下统鲁家坪组黑色岩系，呈NW—SE向展布，与地层展布方向一致，受黑色岩系控制。主要矿石类型有含炭板岩型、粉砂质板岩型及含炭硅质岩型;含钼矿物主要有铁钼华、钼华、胶硫钼矿等，钒主要存在于钒云母中，其次在高岭土、电气石等矿物中;矿石化学成分以Mo、V2O5为主，主成矿元素为Mo、V，伴生金属元素有Ag等。

（2）寒武系下统鲁家坪组作为矿区钼、钒含矿地层，整个成矿期总体都处于缺氧—强缺氧的还原环境，沉积水深大于250 m，离岸距离100～300 km，原岩沉积相为（较封闭的）浅海盆地相。沉积环境特征表明，本区寒武系下统鲁家坪组黑色岩系中的钼、钒多金属矿为典型的深海冷水沉积型矿床。

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