湖南永顺朗溪矿区钒矿地质特征及矿床成因探讨

熊建忠+孔华

[摘要] 湘西地区钒矿主要产于寒武系下统牛碲塘组黑色岩系中，震旦系上统留茶坡组岩性主要为硅质岩， V2O5含量低，一般认为不是钒矿赋矿有利层位，但本次调查在震旦系上统留茶坡组发现了钒矿层。研究结果表明，当薄层硅质岩之间的富钒炭质页岩厚度较大，V2O5含量较高，就有可能使薄层硅质岩夹炭质页岩的层位成为含矿层位，局部形成钒矿体。

[关键词] 钒矿；地质特征；震旦系；硅质岩夹页岩；永顺县朗溪

1 区域地质背景

1.1 区域地层

本区域大地构造位置位于上扬子地台东南缘。区域内主要是以滨海-浅海相碳酸盐岩和生物碎屑岩为主的沉积岩区，出露各时代地层有青白口纪、震旦纪、寒武纪、奥陶纪、白垩纪及第四纪地层，其中青白口纪、寒武纪地层分布面积最为广泛，震旦纪地层次之，奥陶纪、

图1 湘西北地区震旦系露头分布及分区图

1、露头分布区； 2、地层分区界线； 3、北区；4、中区

白垩纪及第四纪地层仅有零星分布。

根据《湖南省区域地质志》对湖南省震旦系的地层分区，朗溪矿

区处于湖南省震旦系地层分区中的北区向中区过渡地带。在中区，震旦系上统留茶坡组下部为黑色、灰黑色厚层状硅质岩，上部为灰色、灰白色薄层至中层硅质岩，具黑白相间的条带构造；在北区，留茶坡组上部碳酸盐逐渐增多，从朗溪矿区北部起往西北渐变为硅质岩与碳酸盐互层，至张家界、桑植一带基本为碳酸盐岩，厚度也增大。朗溪钒矿区由于地处震旦系分区过渡带，其岩性也具过渡特征，留茶坡组岩性由矿区南部薄层至中层硅质岩夹页岩至矿区北部变为硅质岩夹页岩与白云岩互层。

1.2 区域矿产特征

湘西北贵金属镍-钼-钒矿成矿带是我国华南地区沉积型镍-钼-钒多金属矿床成矿条件最好，规模最大及最具找矿潜力的贵金属镍-钼-钒成矿带。该成矿带长度达180km，宽度为40km，向东北延伸至湖北境内，向西南进入贵州省【1】。湘西北地区镍、钼、钒矿主要赋存在寒武系下统牛蹄塘组底部，但其产出与下伏地层岩性密切相关，镍、钼矿对应的下伏地层岩性为震旦系上统灯影组白云岩，钒矿对应的下伏地层岩性为震旦系上统留茶坡组硅质岩。朗溪矿区位于震旦系地层分区的中区和北区的过渡地区，不仅决定了寒武系底部主要矿化类型以钒为主逐渐向北西变化为以镍、钼矿为主，而且还因为矿区南部震旦系留茶坡组的岩性具有特殊性而使其成为钒矿含矿层位。

2 矿床地质特征

2.1 矿区地层

矿区分布地层主要为震旦系下统南沱组（Z1n）、震旦系上统陡山沱组（Z2d）、留茶坡组（Z21），寒武系下统牛蹄塘组（∈1n）、杷榔组（∈1p）、清虚洞组（∈1q），寒武系中统敖溪组（∈2a）、花桥组（∈2h）及第四系（Q）。钒矿的主要赋矿层位为寒武系下统牛蹄塘组（∈1n）、次要赋矿层位为震旦系上统留茶坡组（Z21）。

寒武系下统牛蹄塘组（∈1n）：岩性较为单一，主要为黑色炭质页岩，页理较发育，局部含少量砂质，为含砂质炭质页岩。与上覆杷榔组地层主要是从颜色加以区别。其中底部5～20米左右夹薄层硅质岩及磷结核，薄层硅质岩越往下有增多趋势。另在本组地层与下伏震旦系上统留茶坡组分界处，在部分探槽及钻孔中常见一层白云岩，厚0.1～2.2米，一般0.40米。上述在本组底部5～15米夹薄层硅质岩及磷结核的炭质页岩层位，为本矿区钒矿的主要赋矿层位，同时也是区域主要石煤层、镍钼矿层层位及磷矿层位之一。

震旦系上统留茶坡组（Z21）：岩性为黑色中～薄层致密胶状结构硅质岩夹炭质页岩，上部硅质岩厚度一般6～9cm，炭质页岩厚2～3cm，下部硅质岩厚度一般>10cm，炭质页岩厚1～2cm。本组上部存在一定规模的钒矿层，下部没有矿化显示。矿区北部硅质岩中夹有数层中—厚层白云岩，往南白云岩呈逐渐减少趋势。

2.2 含钒岩系特征

2.2.1 含钒岩系总体特征

留茶坡组硅质岩顶接线以上，即牛蹄塘组底部，为一套黑色页岩夹薄层硅质岩的岩性组合，厚度一般小于25m，是区内的主要含钒层位，共发现3个矿体，厚度1～8m，V2O5平均品位0.883%。留茶坡组硅质岩顶接线以下18m以内，即留茶坡组上部，为一套薄层硅质岩夹黑色页岩的岩性组合，是本区的次要含钒层位，主要分布在矿区南部，共发现3个矿体，厚度1～3m，V2O5品位0.841%。

2.2.2 震旦系留茶坡组含钒层位特征

产于震旦系上统留茶坡组硅质岩夹页岩中的钒矿，硅质岩呈球粒状结构，成分主要为硅质和炭泥质，胶结物为玉髓。硅质岩中V2O5含量0.20%～0.40%。炭质页岩主要由粘土矿物组成，次为炭泥质和胶磷矿及少量微晶石英。钒主要以V3+状态存在于水云母中，与Al3+呈类质同象的形式产出，说明钒主要依靠粘土的吸附作用沉积富集成矿的。

由于硅质岩中钒含量低（0.20%～0.40%），会使整个硅质岩夹页岩层位的钒含量相对贫化，但如果薄层硅质岩之间的页岩夹层厚度相对较大，而且V2O5含量较高，就能使局部薄层硅质岩夹页岩层位成为钒矿层。根据朗溪钒矿震旦系留茶坡组上部含矿层位中硅质岩及炭质页岩夹层分别取样的分析结果（表1），炭质页岩夹层中V2O5平均含量为2.362%，为寒武系底部高炭质页岩含矿层中V2O5含量的2～3倍，为震旦系留茶坡组上部硅质岩中V2O5含量的6～12倍，说明硅质岩夹层中页岩V2O5含量较高。在含矿层位中，富钒页岩厚度占层位总厚度比例为20%～30%，较之留茶坡组下部非含矿层位的15%，富钒页岩厚度较大。

表1 平硐（PD1）硅质岩夹页岩含矿层不同岩性样品分析结果对比表

分层 样号 岩性特征 样厚（m） 炭质页岩样厚占

分层样厚的比例（100%） V2O5品位（%）endprint

1 PDH1-1 硅质岩 0.074 20.87 0.261

PDH1-2 炭质页岩 0.019 2.047

2 PDH2-1 硅质岩 0.081 22.12 0.39

PDH2-2 炭质页岩 0.023 2.414

3 PDH3-1 硅质岩 0.078 22.77 0.411

PDH3-2 炭质页岩 0.023 1.552

4 PDH4-1 硅质岩 0.084 28.21 0.327

PDH4-2 炭质页岩 0.033 3.717

5 PDH5-1 硅质岩 0.081 24.30 0.219

PDH5-2 炭质页岩 0.026 1.698

6 PDH6-1 硅质岩 0.067 28.72 0.338

PDH6-2 炭质页岩 0.027 2.874

7 PDH7-1 硅质岩 0.085 19.05 0.289

PDH7-2 炭质页岩 0.02 4.155

8 PDH8-1 硅质岩 0.086 17.31 0.403

PDH8-2 炭质页岩 0.018 1.92

9 PDH9-1 硅质岩 0.079 24.04 0.345

PDH9-2 炭质页岩 0.025 1.263

10 PDH10-1 硅质岩 0.076 22.45 0.34

PDH10-2 炭质页岩 0.022 1.981

备注：

1、样品总厚度1.027m，其中炭质页岩样总厚度0.236m，平均0.024m，硅质岩样总厚度0.791m，平均0.079m，炭质页岩样总厚度占样品总厚度22.98%。

2、炭质页岩样品V2O5平均品位2.404%，硅质岩样品V2O5平均品位0.333%，全部样品V2O5平均品位0.809%

3 震旦系硅质岩中钒矿成因分析

湘西地区在震旦-寒武之交存在大规模火山活动和海底喷流作用，为硅质岩的沉积提供了热源条件[ 2]。由于构造和岩浆作用强烈，海底火山热液喷流作用带来的高硅质流体经化学沉积作用形成硅质岩[ 3]，每一次海底火山喷流结束后有一个短暂的以粘土矿物为主的陆源碎屑沉积。由海底火山喷流作用带来的钒等深部矿物质在海水中浓度较高，而且海水中钒等矿物质由后期的间歇性的海底火山喷流作用迅速得到补偿，因此这种有陆源碎屑吸附形成的粘土型钒矿中的V2O5品位相对较高。震旦纪末期的岩浆活动和海底火山喷流作用是不均衡的，不仅在区域上的不同地区强弱不同，而且在同一地区也具有间歇性。朗溪矿区震旦系上统留茶坡组上部硅质岩中的炭质页岩夹层较湘西其它地区厚，说明本区在震旦纪末期这一构造活动、岩浆活动强烈时期中间存在较长的相对稳定时期，钒在这一时期能够被粘土矿物吸附成矿。当富含V2O5的页岩厚度相对较大，就能使整个薄层硅质岩夹页岩层位成为含钒层位。

4 找矿前景分析及区域找矿指导意义

朗溪矿区详查阶段施工的78个钻孔中，震旦系上统留茶坡组中见矿的钻孔65个，占全部钻孔数量的83%，硅质岩夹页岩含矿层位共圈定矿体3个，经资源储量估算，332+333类型V2O5资源量为14.2万吨，已达到中型钒矿的规模。朗溪矿区钒矿详查工作区范围仅为天门山—黄洞向斜北西翼的南部近向斜转折部，向斜的核部及东南翼仍具有很好的成矿远景。

海底热水沉积成矿作用发生于特定的沉积构造环境【4】，即伸展构造环境的裂盆——裂谷海槽，湘西地区黑色岩系中硅质岩与炭质页岩互层特征及二者厚度比例关系反映了特定的构造背景和沉积环境[5]。就湘西地区而言，震旦系上统留茶坡组地层岩性特征与朗溪钒矿相似的地区是肯定存在的。根据湖南省震旦系地层分布特征，与朗溪钒矿区震旦系留茶坡组地层岩性特征相似的地区主要有两类：一是湖南省震旦系地层分区中的北区向中区的过渡地区，二是中区局部具有与朗溪钒矿相似的沉积环境和构造环境的地区。湖南怀化-安化一带是我国沉积成岩型铀矿的主要产区，铀矿主要赋存于硅质岩夹页岩的层位中【6】，与朗溪钒矿区震旦系留茶坡组钒的产出特征非常相似。因此，朗溪钒矿区震旦系硅质岩夹页岩层位中钒矿成矿模式对具有相似地质条件的湘西其它地区的钒矿及多金属找矿具有重要的参考价值。

参考文献

[1]罗卫·戴塔根.湘西北下寒武统黑色岩系中贵金属镍一钼一钒矿床的有机成矿作用[A].1001—5663（2007）05一0504一05.

[2] 吴朝东，储著银. 黑色页岩微量元素形态分析与地质意义[ J] . 矿物岩石地球化学通报， 2001， 20（1） ：14- 20.

[3] RONAPA， BOSTROM K， EPSTEINS. Hydrothermal quartzvug from the Mid- Atlant ic Ridge[ J] . Geology.1980， 8： 569- 572.

[4] 刘继顺.喷流沉积成矿作用研究的若干问题[J].矿产与地质，1996，10（1）：6～10

[5] 范德廉，杨秀珍，王连芳，等. 某地下寒武统含镍钼多金属黑色页岩系的岩石学及地球化学特点. 地球化学， （ 3） ： 143- 164..

[6] 余达淦，吴仁贵，铀资源地质学 哈尔滨工程大学出版社 2007-10-01 ISBN：9787810736268endprint