甘肃敦煌新泉北钒矿地质特征及找矿意义

逯文辉

摘要：新泉北钒矿位于甘肃北山地区，钒矿体赋存于下寒武统双鹰山组黑色岩系中，含矿岩性为灰黑色炭质板岩，矿体的产出形态严格受褶皱控制，矿床成因属沉积变质型钒矿。黑色岩系是缺氧沉积环境的典型代表，缺氧环境下形成的有关矿床与黑色岩系密切相关。文章通过分析研究区域上与黑色岩系有关的矿床特征的基础上，总结概括出五个找矿标志：①遥感影像标志；②岩性地貌标志；③地球物理标志；④地球化学标志；⑤沉积相标志。新泉北钒矿的发现对于进一步认识此类矿床成因及后续方山口—七角井子—白山堂金、铜、镍、钨、锰和钒—磷—铀成矿带找矿方向和成矿规律研究具有重要指导意义。

关键词：新泉北；钒矿；地质特征；找矿标志；找矿意义

新泉北钒矿位于甘肃北山地区，该矿床由甘肃省地矿局第三地质矿产勘查院于2016年发现。该矿床处于方山口—七角井子—白山堂金、铜、镍、钨、锰和钒—磷—铀成矿带的西段，前人在区域上已发现多处钒矿床，主要有方山口磷钒铀矿、七角井钒及铁矿、大豁落钒矿、平台山钒矿等，其赋矿地层均为甘肃北山黑色岩系，前人对这些矿床的地质特征分别进行过探讨。

新泉北钒矿目前圈定21条矿体，平均品位V2O50.529%～1.048%，礦床平均品位0.757%，已探求（333）+（334）？类矿石量1653.03万吨，V2O5氧化物量125056吨，为中型规模钒矿床。本文利用多年的野外地质勘查成果，总结了该矿床的地质特征，通过分析区域成矿背景，结合矿床区域成矿环境，认为该区带上仍具有良好的找矿前景。

1.矿床地质特征

1.1矿区地质特征

新泉北钒矿区内出露地层主要有蓟县系平头山组、下寒武统双鹰山组、中下奥陶统罗雅楚山组、新近系苦泉组及第四系等（图1）。其中下寒武统双鹰山组为一套次深海还原环境下的沉积岩，主要为炭质、硅质、泥质岩石组合，经后期区域变质形成板岩，岩层呈不规则带状展布，钒矿即赋存于该组的灰黑色炭质板岩中，顶板为双鹰山组灰黑色硅质板岩，底板蓟县系平头山组含炭质白云母石英岩，灰黑色硅质板岩为钒矿的找矿标志层。

矿区构造较为发育。褶皱构造形态较为复杂，以新泉北倒转背斜为主，矿体的产出形态严格受此褶皱控制。断裂主要为一组北东向的左行平移断裂，由3条小断裂组成，自西向东编号分别为F1、F2、F3，走向20°～55°，对矿体的整体连续性影响不大。

矿区内脉岩较为发育，岩性主要为花岗伟晶岩脉、石英脉，近东西走向。脉岩对含矿层基本没有破坏，只是在局部地段占据了含矿层位空间或吞噬了矿体。

1.2矿体特征

钒矿体赋存在寒武系下统双鹰山组灰黑色炭质板岩中，含矿层随地层褶皱形态似层状展布，累计长达6km。勘查区含矿岩石为炭质板岩，矿体顶板为寒武系下统双鹰山组灰黑色硅质板岩，底板为蓟县系平头山组含炭质白云母石英岩。

矿带总体走向近东西向，倾角33°～82°，倾向随褶皱形态的改变而变化，层控特征明显。根据含矿带的空间分布特征划分出21条矿体，其中V1-1-1和V1-3-1为区内主矿体（表1）。

V1-1-1矿体呈带状展布，层状、似层状产出，长约1415m，单工程矿体厚度1.11m～6.30m，平均厚度3.81m，单工程矿体平均品位V2O50.700%～0.983%，矿体平均品位0.811%，矿体厚度属稳定（厚度变化系数为41.32%），品位属较均匀（品位变化系数为31.15%），矿体近东西走向，倾角在52°～80°。目前矿区36勘查线控制矿体最大斜深595m，延深较稳定。

V1-3-1矿体形态呈层状、似层状，长约580m，单工程矿体厚度1.44m～9.22m，平均厚度3.36m，单工程矿体平均品位V2O50.712%～1.388%，矿体平均品位V2O50.943%。矿体厚度属较稳定（厚度变化系数为77.99%），品位属较均匀（品位变化系数为36.95%），矿体倾向一般4°～10°，倾角62°～78°，转折端处产状112°∠58°。目前矿区12线控制矿体最大斜深428m，沿倾向延深较稳定。

2.矿床成因及找矿标志

2.1矿床成因

据《新疆维吾尔自治区库鲁塔格—北山地区早寒武世黑色岩系沉积环境与成矿元素富集规律》，文章提出了黑色岩系中钒等多金属元素的富集模式：全球Rodinia大陆裂解导致塔里木板块大规模的地质事件发生，如岩浆活动、构造运动以及变质等地质事件。塔里木克拉通北缘的库鲁克塔格—北山地区广泛分布有岩浆岩和近东西向深大断裂，可能是该地质事件的响应。连通岩浆房的深大断裂使富含Ag、Ni、V、Cu、PGE、Mo、Pb、Zn、U、P等成矿（矿化）元素的汽水热液沿着断裂带喷出海底，并成为海水菌藻类海洋浮游生物的营养物质，完成了成矿元素的初始富集。南沱冰期之后，全球气候的迅速变化造成海洋生物大量繁殖、死亡，生物死亡腐解得到的磷酸盐以胶体形式凝聚沉于海底，磷酸盐与深海碳酸盐随着洋流上升运移到浅部。随着温度升高、压力降低，CO2不断逃逸，磷酸盐过饱沉淀，含磷较高的沉积物在波浪的作用下具有了碎（砂）屑结构，即双鹰山组底部沉积的磷质岩为砂屑磷块岩。中寒武世西大山运动进一步使基底变形，形成了更为突出的隆起和凹陷格局。海平面上升致使水体加深，形成缺氧环境。与此同时，海洋深部火山和断裂活动频繁，大量成矿流体（高硫）涌出，进一步加剧深部环境缺氧，尤其是凹陷的滞留带。坳陷带中，富含钒等金属元素的生物缺氧死亡，沉入海底使得这些元素进一步富集，同时地层中的有机质和粘土矿物对钒等金属元素吸附、置换和再沉积最终成矿。

新泉北钒矿赋存于灰黑色炭质板岩中，根据薄片鉴定及矿石化学分析结果，矿石中的矿物包括金属矿物和非金属矿物以及非晶质的炭质。其中，金属矿物仅占0.3%左右，主要为褐铁矿，其次为黄铁矿、黄铜矿等。非金属矿物约64%，主要包括石英、玉髓及泥质（粘土矿物），其次还有少量的重晶石、磷灰石、绢云母、石膏、绿帘石和方解石等。另外矿石中含有约35%非晶质的炭质（表2），据此推测原岩应为炭质、泥质岩，表明钒是在较稳定的还原环境下形成的。

钒元素的来源主要是深部汽水热液，海水中的浮游生物进行了原始富集，在沉积过程中地层有机质和粘土矿物的吸附、变质作用形成钒矿。

据钒物相分析，矿石中钒主要以类质同象形式存在于云母类矿物和含钒电气石、石榴石等矿物中，钒的独立矿物是钙钒榴石、水钒铜矿。其次，钒是以吸附状态形式存在于氧化铁、高岭土和炭质中（表3）。

对表3中分析结果进行统计分析，矿石中钒在云母类矿物中所占比例为49.06%～91.86%，平均为71.73%；在电气石、石榴石中所占比例为1.20%～41.16%，平均为16.77%；在氧化铁、高岭土中所占比例为3.64%～21.78%，平均为10.89%。

综上所述，该矿床的成因类型属于沉积变质型钒矿床。

2.2找矿标志

（1）遥感影像标志：在多光谱假彩色遥感图上黑色岩系中的炭质、硅质板岩呈黑色色调，多呈细条带状，褶皱呈弯曲状影像。

（2）岩性地貌标志：含矿层炭质板岩与矿层顶板硅质板岩，二者抗风化能力不同，炭质板岩往往风化淋滤成粉末状，而硅质板岩抗风化能力较强，地表常形成黑色山脊，因此这一特殊的地貌特征为该区钒矿的岩性地貌找矿标志。

（3）地球物理标志：含矿层围岩硅质板岩和白云母石英岩分别具有高电阻率、高极化率和高电阻率、低极化率特征，含矿层炭质板岩具有低电阻率、高极化率的电性物理特征（表4）。因此，寒武系黑色岩系中低电阻率、高极化率的岩石电性特征是寻找钒矿的重要地球物理标志。

（4）地球化学标志：钒的赋存岩性炭质板岩质地较软，易于风化，金属成矿元素随着水流疏散形成分散异常。常以Ag、V、Mo组合异常群出现，根据分散流异常，结合区域地质背景，是寻找该类矿床的有效地球化学标志。

（5）沉积相标志：在陆源碎屑沉积与化學沉积的过渡带或其附近之古隆起与陆缘古海湾（海盆）的过渡斜坡上寻找钒矿。

3.找矿前景分析

3.1新泉北钒矿资源潜力分析

新泉北钒矿层延伸较稳定，已圈定矿体累计长达6km，经过近年普查工作，利用槽探工程在走向上对矿体进行了系统控制，利用钻探工程对1550m～800m高程空间上的含矿层位进行了验证。矿体严格受褶皱构造控制，主矿体最大见矿垂深132m～572m，矿床目前求得（333）+（334）？类矿石量1653.03万吨，钒氧化物（V2O5）量125056吨，为中型钒矿产地。目前勘查深度偏浅，下一步在充分研究勘查区构造特征的基础上进行深部找矿，具有较大的找矿前景。

3.2区域找矿方向

新泉北钒矿所处区域出露地层以寒武系黑色岩系和奥陶系碎屑岩为主，前人在区域上已圈定有方山口—平头山金、铜、钨、锡、钼、铋、钒、铀地球化学带，是寻找金、银、钨、铜、钒矿床的有利场所。

区域上已发现多处钒矿床，主要有方山口磷钒铀矿、七角井钒及铁矿、大豁落钒矿、五一山钒矿、塔水井东钒矿等。

这些矿床含钒层位均为寒武系下统双鹰山组、矿石类型均为炭质板岩型钒矿石、矿床成因类型均为沉积变质型，且矿床规模均在中型以上。从区域成矿环境来看，黑色岩系是缺氧沉积环境的典型代表，缺氧环境下形成的有关矿床与黑色岩系密切相关。因此，方山口—七角井子—白山堂金、铜、镍、钨、锰和钒—磷—铀成矿带的西段特别是新泉北钒矿所在的新泉北一带，与寒武系黑色岩系有关的沉积变质型钒矿找矿前景良好。

4.结论

（1）新泉北钒矿赋存于下寒武统双鹰山组灰黑色炭质板岩中，矿体的产出严格受褶皱控制，具有明显地层控特征，矿床成因类型为沉积变质型钒矿。

（2）新泉北钒矿资源潜力较大，矿床所在的方山口—七角井子—白山堂金、铜、镍、钨、锰和钒—磷—铀成矿带，特别是其西段，具有很好地与寒武系黑色岩系有关的沉积变质型钒矿找矿前景。

参考文献：

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