江西上饶县上村钒多金属矿床地质特征及找矿方向

周丁根，周先军，王 平，胡 振

（江西有色地质勘查一队，江西·鹰潭 335003）

矿区位于上饶县石狮乡与煌固镇境内，钒多金属矿体赋存于寒武系下统荷塘组地层之底部石煤层中，含矿层为一套还原环境的陆表海盆相的含钒炭硅泥岩建造。矿体受层位和沉积环境控制明显，属海相生物和生物地球化学作用形成的并有喷流热水参与的同生沉积矿床。通过对矿床特征及成因的分析，总结了钒多金属矿的找矿标志，并建立了石煤型钒矿找矿预测地质模型。石煤型钒矿是非常典型的一类钒矿矿床类型，具有其独特的成矿环境和矿化特征。通过对上村钒矿的归纳总结，以便在江西寻找该类矿床能有所指导。

1 区域地质背景

上村钒矿区大地构造位置位于萍乡—广丰深断裂带北侧、怀玉山地体南缘，成矿区带隶属钦杭成矿带[1]。

区域地层出露较齐全，自南华系至白垩系除志留系和泥盆系地层缺失外均有出露，区域地层多以北东—南西走向展布，其中与钒矿有密切成因联系的为寒武系荷塘组地层。

区域内总体构造轮廓为震旦系和古生界地层构成的一复式向斜。该复式向斜两侧发育有一系列次级褶皱，由北向南分布有暖水-银尖关次级向斜、银尖山次级背斜、郑家坊次级向斜、樟石桥次级背斜。上村钒多金属矿即位于樟石桥次级背斜南翼。区域断裂以北东向、北北东向为主，其次是北西向。

区域岩浆活动以酸性岩浆侵入为主，时代多为燕山期。有花岗岩、花岗斑岩、石英正长岩、石英正长斑岩、花岗闪长岩、闪长玢岩等，多呈大小不一的岩体产出，规模较大的有怀玉山花岗岩体、灵山花岗岩体等。区域分布的铜、铅、锌等有色金属矿产多于上述岩浆活动有成因联系。此外，区域上也有零星的基性岩出露，多以小岩体或岩脉产出。

2 矿区地质特征

2.1 地层

区内出露地层由老到新依次为：震旦系的陡山沱组（Z1d）分布在矿区的西部，灯影组（Z2d）分布在矿区的中部；寒武系的荷塘组（1h）分布在矿区的中部，杨柳岗组（2y）、华严寺组（3hy）、西阳山组（3x）均分布在

矿区的南西部；奥陶系印渚埠组（O1y），分布在矿区的中—东部；侏罗系水北组（J1s），分布在矿区的北西部；白垩系河口组（K2h），分布在矿区的北西部；第四系地层（Q）分布在矿区中—东部河流两侧的农田区。出露地层特征见表1，地质简图及实测地层剖面见图1、图2。

2.2 构造

矿区整体系一单斜构造，地层从老到新由西到东依次分布，总体走向为北东—北北东，倾向南东—南东东，倾角 24°-41°。

区内以断裂构造为主，规模大小不一，多为期后断层，切割地层和矿体。下面就区内主要断层（F1～F5）分述如下：

F1：分布在寒武系与奥陶系地层接触带上，南段北东（20°-40°）走向，北段近南北走向，倾向南东，倾角34°左右。

F2：分布在调查评价区南西段，切割震旦系和寒武系地层，同时也切割了含钒石煤层，长度大于1 000 m，北东东（80°）走向，倾向近南，倾角30°-45°。

F3：分布在调查评价区南段Ⅰ7线南东侧，切割含钒石煤层。长度约300 m，走向北东（35°），倾向北西，倾角55°。上盘矿体相对下降，断距71米。

表1 上村矿区地层特征Table 1 Stratigraphic characteristics of Shangcun mining area

图1 上村矿区地质简图Fig.1 Geological sketch map of Shangcun mining area

F4：分布在调查评价区南段Ⅰ1线附近，长约500 m，切割含钒石煤层，走向北西（305°），延伸进吉阳水库。

图2 A—A'实测地层剖面图Fig.2 The measured stratigraphic section of A-A'

F5：分布在调查评价区北段与南段之间Ⅰ16线附近，切割震旦系—奥陶系地层，长约2 300 m，呈北西走向（297°）。北东盘相对向北西错动，并切断F1断裂。

2.3 岩浆岩

矿区内地表没有发现岩浆岩，只在ZKⅡ701孔深部发现辉长闪长岩体和花岗斑岩脉侵入于含钒石煤层中。

3 矿床地质特征

3.1 含矿地层

含钒地层为寒武系荷塘组，自北向南分布在矿区中部，走向长10.5 km，出露宽度300-500 m；南段I13线—I16线走向北东35°左右，倾向南东，倾角24°-41°；北段Ⅱ1—Ⅱ4线走向近南北，倾向东，倾角20°-37°。为一套还原环境的陆表海盆相的含钒炭硅泥岩建造[2]。主要有黑色薄层含炭硅质岩、炭质板岩、含炭硅质板岩及底部石煤层等四个岩性段，钒矿体主要分布在底部石煤层中（详见图3）。石煤层有机质含量偏高，炭泥质的强烈吸附作用，造成钒、钼、钨、铀等金属元素相对富集。

图3 钒矿建造简图Fig.3 Schematic diagram of vanadium mine construction

3.2 矿体特征

矿区共圈定钒矿体6条，编号为V1-V6。分布在寒武系荷塘组（1h）底部石煤层中，受层位和沉积环境控制明显，呈层状、似层状平行产出[3-4]。矿体产状与地层基本一致，倾向南东—东，倾角13°-53°。矿体走向延长140-4100 m，倾向延深117-500 m，厚度1.01-13.50 m，V2O5平均品位0.575%-1.167%。矿体与围岩均为荷塘组石煤、含炭硅质岩、含炭硅质板岩及炭质板岩等，具碳酸盐化、黄铁矿化及硅化，局部可见黄铜矿、铜蓝。矿体与围岩之间无明显划分界限。其中V1、V2为主矿体，其余为次要矿体（详见图4）。主矿体特征如下：

V1矿体：分布于全区，走向上不连续分为4段，长约4 100 m，倾斜延深500 m左右。最小厚度1.01 m，最大厚度13.50 m，平均厚度4.09 m，厚度变化系数为72.36%，厚度变化属较稳定类型；V2O5品位最低0.706%、最高1.167%，平均品位0.811%，品位变化系数为13.80%，品位变化属均匀类型。在剖面上V1矿体位于寒武系下统荷塘组下部含钒石煤层中，下伏地层为震旦系灯影组白云质灰岩，矿体呈层状产出，走向北东至南北向，倾向南东至东西向，倾角 13°-53°。

V2矿体：分布于全区，走向上不连续，分为3段，总长3 600 m，倾斜延深400 m左右。最小厚度1.38 m，最大厚度9.20 m，平均厚度4.35 m，厚度变化系数55.13%，厚度变化属较稳定类型。V2O5品位最低0.720%、最高1.115%，平均0.793%；品位变化系数12.82%，品位变化属均匀类型。在剖面上V2矿体在V1矿体的上部，相距5 m左右，呈层状平行产出，走向北东至南北向，倾向南东至东西向，倾角 15°-53°。

图4 I11线—I3线联合剖面图Fig.4 Joint sectional figure from line I11 to line I3

3.3 矿石特征

（1）矿石工业类型、矿物成分及结构构造

矿石主要分含钒石煤矿石、含钒硅质岩矿石、含钒炭（硅）质板岩矿石三种类型。

含钒石煤矿石：呈灰黑—黑色，显微鳞片结构，层理、板状构造。主要矿物成分为泥质（80%-90%）。泥质主要由水云母组成，炭质呈微粒状，含量6%-17%。石英粉砂呈它形粒状，含量1%-5%，白云母碎片约1%左右。钒主要赋存云母类矿物中。

含钒硅质岩矿石：呈灰白色，致密坚硬，隐晶—微晶结构，碎裂构造，层状及石英条带状构造。主要矿物成分为硅质（石英）占90%-95%。少量的泥质（水云母）、炭质粉末、白云母碎片、褐铁矿、次生方解石等，钒主要赋存于水云母中。

含钒炭（硅）质板岩矿石：呈灰黑色，胶状结构、变余鳞片结构，碎裂构造、块状构造，主要矿物为硅质，呈胶状、隐晶及微晶结构，含量占70%左右，炭质约10%，有少量泥质，次生方解石和石英常见。钒主要赋存在云母类矿物中。

上述三种矿石中钒主要赋存在云母类矿物中，云母类矿物钒占70%-85%，其次泥质高岭土占5%-20%。

（2）矿石化学成分

矿石主要有用金属元素为V2O5，主要赋存在云母类矿物中（占72%-96%），另外氧化铁、高岭土中占4%-21%，矿石伴生金属元素为Mo、WO3、Zn，有害组份有S、P。根据基本分析样结果，Mo平均品位为0.016%。根据组合样分析结果，WO3平均品位0.066%，Zn平均品位0.15%。

据钒的物相分析显示，钒元素主要赋存于与炭质共生的含钒水云母、钒云母中，大多以类质同象形式存在于钒系云母的晶格当中，少部分被黏土矿物、炭质所吸附。其它有益组份赋存以硫化物形式，或呈吸附状态存在于炭质和泥质物中。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

上村钒矿的成矿主要发生在早寒武世陆棚的强还原滞流及海盆缓慢沉降环境。当时，气候湿热，菌、藻类及海绵生物等大量繁殖。菌、藻类及海绵生物在其生命活动过程中，不断地从介质中选择性地吸收、吸附V、W、Mo、U、Au、Ag等元素，聚集于其体内及体表[5]。在缺氧的还原条件下，成矿元素随生物遗体沉降聚集，并与沉积的细碎屑物质混积成有机软泥而保存下来。同时，海底喷流热液活动带来了大量的硅质沉积，从而形成了最初的含钒炭硅泥岩建造。海底喷流热液活动不仅带来了大量硅质，也使深部的V、Mo、W、Ni、Cu、Zn等成矿元素随热液一同带出。在海底堆积的大量有机质和黏土质的吸附作用下，发生聚集；同时，对已形成的含矿层进行叠加改造。喷流热水作用使成矿物质进一步富集，也丰富了成矿元素的种类。

笔者认为本区的成岩和成矿是同时进行的，属同生沉积成因，同时叠加了生物作用和海底喷流热水作用，矿床成因类型可归为海相生物和生物地球化学作用形成的并有喷流热水参与的同生沉积矿床。根据区内地层、岩性、岩相古地理及成矿作用等，建立了本区的矿床成因模式。

4.2 找矿标志

区内发现的钒矿体均赋存在寒武系荷塘组石煤层中，属炭硅泥岩型沉积层控矿床，矿体严格受黑色炭质岩系控制，产状与围岩基本一致，矿化连续，厚度较稳定。围岩蚀变有硅化、碳酸盐化、泥化、局部黄铁矿化。其找矿标志主要有以下几个方面：

（1）时代标志：寒武纪。

（2）地层标志：寒武系荷塘组控制了区内含钒矿岩系的分布，荷塘组地层沉积厚大、宽缓，具含矿地层发育普遍，层位稳定的特点。尤其是其下段石煤层是寻找钒矿的良好地层标志。

（3）岩性标志：黑色岩系，即含炭硅质岩、炭硅质板岩及石煤层组合，特征明显，易于辨认，是寻找石煤钒矿床的良好岩性标志。

（4）矿物标志：矿石中的主要矿石矿物为含钒水云母（即含钒伊利石），呈片状并具珍珠光泽。有机碳，多呈丝状、线状和片状充填于水云母之间。

（5）岩相古地理标志：形成钒矿床有利的岩相古地理环境为缺氧还原的陆棚—海盆环境。

（6）其他标志：含钒矿岩系的黑色、油黑色石煤天然露头，石煤民采窿等可作为寻找钒矿直接标志。

综上所述，矿体主要赋存在寒武系荷塘组底部的石煤层中（图5）。

图5 石煤型钒矿找矿预测地质模型Fig.5 Geological model for prospecting and prediction of stone-coal type vanadium deposit

5 找矿方向

石煤型钒矿床均赋存在下寒武统炭硅泥岩建造（石煤层）中，受时代和层位控制明显。通过地层、岩性、岩相古地理等对比分析发现，赣北寒武系王音铺组形成的背景和赣东北荷塘组非常相似，含矿层位岩性相同。在赣北地区发现多个钒矿床，如武宁硐门钒矿、修水东渡钒矿、湖口大埠岭钒矿等；赣北地区钒矿体赋存在寒武系王音铺组炭硅泥岩建造中，矿体主要分布在王音铺组底部石煤层中[6-11]。与上村钒矿成因相同，同属石煤型钒矿床。即荷塘组和王音铺组为江西石煤型钒矿的含矿层位。

综上所述，笔者认为上饶—玉山一带荷塘组出露区（I）、修水—武宁—彭泽一带王音铺组出露区（Ⅱ）为石煤型钒矿的重点突破区（见图6）。I Ⅱ区域，已知矿床的深边部（走向和倾向延伸方向）为重要的找矿靶区，其次上述区域内已发现的石煤层露头和民采点也是较好的找矿方向。

图6 江西北部寒武系地层（含钒石煤层）分布及找矿远景图Fig.6 Map of distribution of the Cambrian strata (vanadium-bearing coal seams) and prospecting in northern Jiangxi

6 结论

（1）上村钒多金属矿分布于寒武系荷塘组炭硅泥岩建造中，受层位和沉积环境控制明显，含矿层具有特定的岩石组合特征——含炭硅质岩、炭硅质板岩及石煤层组合，特征明显，易于辨认。钒多金属矿体规模较大，连续性好；呈层状、似层状平行产出，矿体产状与地层基本一致。

（2）钒多金属矿床形成于早寒武世陆棚的强还原滞流及海盆缓慢沉降环境，海洋中菌、藻类及海绵生物等对成矿起着十分重要的作用。矿床成因类型可归为海相生物和生物地球化学作用形成的并有喷流热水参与的同生沉积矿床。

（3）通过对矿床特征及成因分析，认为石煤型钒矿床仍具有较大找矿前景，其找矿方向为上饶—玉山一带荷塘组出露区（I）、修水—武宁—彭泽一带王音铺组出露区（Ⅱ）。