江西北部湘竹钒矿地质特征

陈文华，叶少贞

（1.修水县自然资源局，江西 九江 332000；2.江西省地质矿产勘查开发局赣西北大队，江西 九江 332000）

湘竹钒矿位于修武复式向斜之次级向斜——庙岭向斜南翼，是近十余年来在江西北部王音铺组黑色岩系发现的系列钒矿床之一[1，2]。

1 矿床地质特征

（1）区域地质概况。本区域位于江南隆褶带北部，为一近EW向构造隆起带，由九岭复式背斜、九宫复式背斜与修武复式向斜组成。两个复式背斜由双桥山群区域浅变质岩系组成，构成本区褶皱基底。复式向斜由震旦系—三叠系组成，构成区域盖层褶皱。修武复式向斜是工作区内主要的褶皱构造，区内从北东到南西大致定向排列了庙岭向斜、东津向斜和东渡港向斜。湘竹钒矿坐落在庙岭向斜南翼（图1）。

（2）含钒地层地质特征。矿区出露地层自下而上依次为：中元古界双桥山群、震旦系和寒武系。寒武系广泛分布于矿区中北部，由下至上分为：王音铺组（∈1w）、观音堂组（∈1g）、杨柳岗组（∈2y）、华严寺组（∈3h）、西阳山组（∈3x）。王音铺组（∈1w）是本区最重要的赋矿层位，本次工作的主要对象。该组大致可分为三个岩性段，总厚度45m～190m。下段岩性特征：以黑色薄至中层状炭质泥岩为主，夹薄层状及透镜状硅质岩、炭质页岩，或夹含炭泥质灰岩和灰岩透镜体，局部含炭量高，形成石煤层。本段下部普遍见一层含磷结核层，磷结核沿层面稀疏分布，磷结核呈圆形，大小多为5mm～20mm，小的仅1mm～2mm，大者可达200mm～300mm，个别最大的磷结核直径在1m以上。含磷结核层在矿区分布较稳定，在地表露头及钻孔岩心中基本上均可以见到。含磷结核层多为1m～5m厚，最厚的有十几米。含磷结核层是钒矿找矿的重要标志，也是产钒矿的重要层位。中段岩性特征：黑色薄层状炭质泥岩或页岩夹薄层状硅质岩，局部地段呈互层出现。硅质岩单层厚0.03m～0.05m。上段岩性特征：为黑色中厚层状高炭质页岩，单层厚度0.03m～0.5m，局部地段夹有薄板状高炭质页岩或含硅质炭质页岩。顶部一般可见到一层厚约8cm～10cm的硅质岩，前人将其作为划分王音铺组与观音堂组的标志层。本段厚度变化无规律，但一般在5m～21m。

图1 江西北部区域构造地质简图（a）及修水—武宁地质略图（b）

（3）矿体地质特征。湘竹矿区仅有1V钒矿体1个。1V矿体产于王音铺组（∈1w）底部或近底部，呈层状、似层状，矿体与地层产状基本一致，大致近EW走向，倾向N，局部倾向NE或NW，倾角40°～70°，局部80°以上，甚至直立。在25线～12线，1V矿体走向上延伸总体较稳定，走向控制长＞2000m，除3线仅见低品位矿体外，其余各勘探线均见工业矿体。矿体倾向延深总的来说不太稳定，除23线、19线及6线～12线延深较稳定外，其余各线均不甚稳定，普遍存在从上往下厚度变小，甚至尖灭的现象。矿体倾向延深最大218m，最小35m。矿体厚度1.00m～7.23m，平均厚度1.69m，厚度变化系数101%。走向上，厚度具有东、西两端较厚，中间变薄的特点，沿倾向方向有中间厚，上、下两头变薄的特点。V2O5品位0.50%～1.22%，平均品位0.84%，品位变化系数45%。品位沿走向具有东、西两端较高，中间变低的趋势，与厚度呈正相关，即厚度大则品位高，厚度小则品位低；沿倾向方向，从地表往深部品位明显从高到低。

2 矿石质量特征

（1）矿石组构特征。矿石以泥质结构为主，以块状构造和结核状构造多见，次要构造为土状构造和页理构造。

（2）矿石物质组成。钒矿石主要组成矿物中，粘土云母类矿物占48%～72%左右，炭质组分占12%～38%左右，砂质组分含量4%～11%，硫、铁、磷等占6%左右。从钒的物相分析样品结果可以知道：五氧化二钒在云母类矿物、氧化铁及铝土矿物、电气石和石榴石中分别占83.43%、14.3%、2.27%，说明钒主要赋存在云母类矿物中，没有发现独立的钒矿物。

（3）矿石伴生组份。矿石中有益组份为V2O5，伴生组分Ag、Mo等含量较高。根据矿石物质成份研究结果，伴生组分其存在形式也是呈吸附状态存在于炭质和泥质（云母类矿物）中，与主产钒矿相同。Ag最高9.25×10-6，最低1.00×10-6，平均3.96×10-6，Mo最高0.057%，最低0.018%，平均0.038%，达到了可利用伴生组分品位要求。S、P、U是矿石主要有害组份，P和S主要以磷结核、黄铁矿结核的形式存在于含钒矿石中，U赋存状态不清。U最高0.017%，最低0.0065%，平均0.009%，S最高1.80%，最低0.058%，平均0.903%，P2O5最高3.20%，最低0.025%，平均1.151%。U含量偏高，开采冶炼本区钒矿时，其废渣不能随意丢弃，亦不能用作建筑材料，应当集中堆放，妥善保存。

（4）矿石的类型。钒矿石的工业类型较简单，仅有炭质泥岩钒矿石一种。含钒炭质泥岩型钒矿石与含钒含硅质炭质泥岩型钒矿石是矿石的主要自然类型。因矿石风化程度的差异又可以分新鲜原生矿石和氧化矿石，近地表3m～5m，最大10m为风化矿石，与新鲜矿石相比，V2O5含量无明显变化，但炭质大部分流失。

3 矿床成因及找矿标志

（1）矿床成因。矿区钒矿层产于寒武系下统王音铺组下部的炭质泥岩、炭质页岩、石煤层中，并且该层位钒的富集在江西北部及邻区的浙江衢县、安徽青阳、湘西、湖北等地都存在，证实该成矿层位钒的富集具一定的普遍性和区域性。根据资料分析，上述地区在寒武纪早期（即王音铺时期）处于潮坪泻湖相沉积环境；海绵骨针等化石大量存在，证实当时该区域处于湿热气候环境，藻类生物和深海底栖动物相当繁盛。藻类生物大量死亡后，与沉积的细屑物质混积成有机软泥，经过埋藏石化，即演变为含炭泥岩、含炭页岩和石煤。此时，大陆剥蚀区物理、化学风化充分，不仅向沉积海域补给了大量的泥质物，并且从中分离出大量的磷质、硅质和钒、铀、钼、银、铜、锌等多种金属元素。由于有机质与粘土质胶体具有带电性（负电荷）和吸附性，能够选择性的吸附海水中的钒、铀、钼、银、铜、锌、钨、镍、钴、金等元素，使其随着有机质和粘土一起形成含炭泥岩、含炭页岩和石煤，其中钒、铀、钼等可能局部富集成工业矿体或伴生矿产。因此，本区矿床成因属潮坪泻湖相沉积石煤（或炭质泥页岩）型钒矿床。

（2）成矿控制因素及钒矿富集规律。石煤型钒矿主要受寒武系王音铺组地层控制，钒元素的富集与否与该层泥质含炭质、硅质胶体、水云母结晶度，铁质、磷质富集与否相关。含白云质岩层不含矿，说明成矿受相对平静的还原条件下的陆缘斜坡盆地相沉积控制，此时气候湿热，水动力减弱，利于钒的富集成矿。①钒的富集品位与沉积物颗粒大小有关。因为沉积物颗粒越小，其所具有的比表面积就越大，因而对金属阳离子（如钒、铀、钼、钨、锌等）的吸附力越强。如本区炭质泥（页）岩、石煤层中钒品位较高，而王音铺组上部及观音堂组粉砂质泥岩中钒品位很低就是很好的例证。②岩石物质成份不同也导致钒的富集程度不同。在炭质泥岩或页岩中，C、P、S含量高，碳酸盐类成分含量低，则品位较富；在炭质泥岩或页岩中，C、P、S含量低，品位较贫。③根据修水武宁地区多个同类型钒矿的矿石物相分析资料，钒主要赋存于云母类矿物中（占72%～90%），次为氧化铁、高岭土中（占4%～21%），电气石、石榴石中少量。④区内伴生有益组份的成因类型与钒矿体相同，故其控制因素和富集规律也相同。

（3）找矿标志。本区钒矿为潮坪泻湖相沉积石煤（或炭质泥页岩）型钒矿床，矿体主要赋存于下寒武统王音铺组下部的炭质泥岩、页岩、石煤层中。该层位钒元素易于富集成矿的特点在江西北部具有普遍性与区域性，如武宁县的大坑钒矿、大源铺钒矿、横路钒矿，修水县的北岸钒矿、庙岭钒矿、大椿钒矿，都昌县南山钒矿，德兴市皈大钒矿等均产于下寒武统王音铺组下部含炭层位，所以今后寻找此类型钒矿只需要在工作区寻找寒武系王音铺组下部炭质泥岩、页岩、石煤层，就有可能找到此类石煤层型钒矿床。寒武系王音铺组底部的含磷结核炭质泥岩或页岩层是本区主要的含钒层位，也是最明显的找钒标志层。

4 结论

①湘竹钒矿是近十余年来在江西北部寒武系王音铺组黑色岩系发现的系列钒矿床之一。位于江南隆褶带北缘，修武复式向斜之次级向斜——庙岭向斜南翼。②1V矿体受下寒武统王音铺组地层控制，钒矿体产于寒武系王音铺组底部，以层状或似层状产出。矿体在走向上延伸比较稳定，控制长度大于2000m；矿体倾向延深最大218m，最小35m。矿体厚度1.00m～7.23m，平均厚度1.69m。V2O5品位0.50%～1.22%，平均品位0.84%。③矿床成因属潮坪泻湖相沉积石煤（或炭质泥页岩）型钒矿床。④本区主要的含钒层位是寒武系王音铺组底部含磷结核炭质泥（页）岩层，含磷结核炭质泥（页）岩层也是最明显的找钒标志层。