贵州省松桃县张龙坳钒矿床地质特征及成因分析

谭 伟

（松桃苗族自治县自然资源局，贵州 松桃 554100）

钒矿作为贵州省的优势矿产资源，据贵州省2017年国土资源公报统计数据，截至2017年底，全省钒矿保有资源储量约为581万吨，位列全国第三位。贵州钒矿资源分布相对集中，主要分布于黔东地区的天柱、铜仁和镇远一带，可分为石阡—江口和镇远—天柱两大钒矿矿集区。大部分钒矿主要与磷、铀、钼等伴生或共生，单一产出的钒矿床较少。本文作者基于在贵州铜仁地区开展钒矿找矿勘探工作的基础上，通过对松桃县张龙坳地区钒矿床产出的地质特征分析，较详细的探讨了该矿床的成因，以期为贵州省钒矿资源的开发和利用提供相关的参考依据。

1 区域地质背景

张龙坳钒矿床位于贵州省松桃县盘信镇辖区内，大地构造位置属扬子准地台和华南褶皱带的结合部位。多期次构造运动的复合、叠加和改造作用，形成了区内褶皱、断裂较发育，构造线总体呈NE向的地质特征。区域出露地层有青白口系、南华系、震旦系、寒武系及第四系，其中，钒矿则产于钒矿床则主要赋存于下寒武统九门冲组底部黑色炭质页岩中。

清白口系主要为一套板岩、砂质板岩及变余凝灰岩，南华系为一套杂砾岩夹砂岩、细碎屑岩及泥岩，震旦系为炭质黏土岩、页岩夹白云岩及硅质岩，寒武系为一套黑色炭质泥岩、炭质页岩、粉砂岩及白云质灰岩，第四系为松散残坡积层，零星分布。区内矿产较多，主要有钒、磷、钼，锰，其次有铅、锌、汞、银、石煤、白云岩等。

2 矿区地质特征[1]

表1 九门冲组含矿岩系分层描述表

张龙坳钒矿床位于梵净山穹状背斜北东缘，松桃背斜东翼，三宝断层北东段的三宝营断层之两盘。矿区内褶皱简单，断裂较发育。斩龙坳矿段总体为一单斜构造，白虎山矿段主要受次级构造影响，形成向背斜重复出现，地层倾向NNE～NE向，倾角5°～30°。断层附近的岩层产状有变化，断层主要为NE向构造，次为NNE组及层间小断层，对矿层均有一定的破坏性。矿区内出露地层主要有晚元古界南华系上统南沱组，震旦系下统陡山沱组、上统留茶坡组，古生界寒武系下统九门冲组、变马冲组、杷榔组。钒矿赋存于寒武系下统九门冲组底部炭质页岩中（含矿岩系），厚度沿走向自北西-南东南变薄趋势。其中，白虎山矿段钻孔见钒矿层中夹有一层5cm～15cm的硅质岩，张龙坳矿段中未有发现。钒矿层一般产于含矿岩系下部3m以内范围，少数约5m。据岩性组合自下往上可分为7层，具体组合特征见表1。

3 矿床地质特征[1]

3.1 矿体特征

矿体产状与围岩基本一致，呈层状、似层状顺层产出，整体连续较好。矿体倾向NEE～NE向，倾角5°～30°，一般为10°～20°。区内矿层总体走向呈NNW-SSE向分布，被新场断层（F1）错切为南北两段，为此北部划分为白虎山矿段和南部为斩龙坳矿段。矿区北边的白虎山矿段，矿层沿地表走向延伸长2000m以上，沿倾向控制长1000m有余。矿区南边斩龙坳矿段，矿体被断层F2分为两部分，矿层沿地表走向延伸长1200m～1800m，总体矿体出露标高545m～950m。

通过探矿工程揭露，矿层厚度总体沿走向自北西向南东变薄。白虎山矿段：矿层厚度一般在2.50m～3.00m、最厚达4.7m，张龙坳矿段厚度较小，一般在1.00m～1.50m、少数达2m。底板硅质磷块岩起伏对矿体厚度有一定影响，底板岩石凹下部位矿体相对变厚；反之，凸起部位则相对变薄，矿层顶板较平直。

3.2 矿石质量

3.2.1 矿石组成

张龙坳钒矿的矿石类型较为简单，根据其成因，可分为氧化矿石和原生矿石。

氧化矿石呈疏松状，表面呈灰色至白色。主要矿物成分有水云母、蒙脱石、高岭石、次有石英、褐铁矿等。按结构可分为鳞片状、网格状、土状等矿石，仅在地表零星分布。该类矿石是地表浅部的含矿层经物理、化学及水解作用后，原地富集而形成，氧化深度不大，一般0m～10m。V2O5品位为0.50%～2.85%。

原生矿石呈黑色，粉砂质显微鳞片结构，薄层状构造，水平层理清楚。按结构分为板状、鳞片状矿石，呈黑色、黑灰色，具粉砂质、泥质结构，块状构造。主要由炭质、有机质、石英、粘土、白云母等组成，含有大量的泥质和有机质高炭质。V2O5品位为0.51%～1.17%。

3.2.2 化学组分

钒在地壳中是第17位常见的元素，按照地壳中金属的总含量排在第22位，虽然其含量较多，但是分布比较分散，因此至今没有发现单独的钒矿[2]。张龙坳矿区内矿石中未见到钒的独立矿物，钒主要赋存在粘土矿物中。钒矿石中主要有益组份为V2O5、Mo，根据程采样分析结果，矿石中V2O5的含量一般为0.75%～1.20%，平均0.98%，品位变化系数23%，其中单样最高含量达2.85%。Mo含量一般在0.03%～0.45%，单样最高为0.325%，Mo在钒矿层中一般呈伴生状态产出，在含磷硅质岩及其上3.00m范围内的薄层状、鳞片状炭质页岩中含量较高；另产于钒矿层之下的磷矿层不稳定，P2O5的品位0.23%～36.80%。根据原有地质普查报告数据显示，与钒矿共生的有益元素，含量绝大多数低于工业指标，仅有少部分可达工业品位，其他有害元素含量均在允许范围内，更多相关共伴生矿物的研究有待下一步地质工作查明。

3.2.3 矿石结构与构造

根据岩矿鉴定结果，矿石结构主要有粉砂质结构和泥质结构。矿石中石英呈不规则粒状，粒径一般为0.01mm～0.02mm。晶粒间主要是粘土矿物、炭质、有机质及白云母等充填。局部见褐铁矿，其周边有微晶石英包裹。矿石构造主要为块状构造，结构致密、分布均匀，贝壳状断口。白云母呈叶片状、板片状、大致定向排列，岩石中发育的细小石英脉，大致沿同一方向延伸。

3.3 矿层顶底板特征

钒矿层直接顶板为黑色炭质页岩，与矿体没有截然的分界线。为泥状结构，板状构造。主要矿物为水云母（80%以上），其次为有机炭（10%～15%），石英粉砂（5%～10%）。根据岩石的力学性质，属于半坚硬岩组。

钒矿层直接底板为留茶坡组顶部的硅质磷块岩，间接底板为留茶坡组硅质岩。为显微粒状结构，致密块状构造，岩石坚硬致密。矿物成分主要是石英（95%），次有炭质（5%），还见微量的白云石和褐铁矿。按岩石的力学性质来分，属硬质岩组，工程地质条件好。

4 矿床成因

早寒武世扬子地块扩张，岛弧因拉伸作用而产生弧后边缘盆地和一系列隆凹相间的构造格局，形成了诸多相对隔绝封闭滞流缺氧环境，为黑色页岩建造的形成提供了古地理空间。其中，在早寒武世梅树村阶—筇竹寺阶，黔东地区的松桃～镇远～独山一带整体为浅海的斜坡相环境，在还原条件下沉积形成了以含硅磷质黏土岩—灰岩组合为特征的九门冲组含矿岩系。海底喷流作用带来的钒等金属离子在生物作用与黏土矿物等的强烈吸附作用下，发生迁移、富集，并固定在特定的层位或介质中而形成[3]。矿体产于下寒武统九门冲组底部黑色炭质页岩中，钒主要富集在黏土中，并与其中的有机质关系十分密切，这可能是因为海相生物从海水中吸取了钒构成生物的组织，当含钒生物死亡后，可以在底部的泥岩中进行堆积而成，因此，张龙坳钒矿可能是在相对稳定的浅海斜坡相的环境中，富含有机质及硫化物的化学原条件下，通过生物化学作用沉积形成的产物。