王家边矿区钒矿矿体特征及矿床成因

金广智

（江西省地质局第二地质大队，江西 九江 332000）

1 区域地质概括

矿区位于下扬子拗褶带和江南隆褶带接壤处，处于在九岭东西向构造隆起带中的九岭复式背斜的次级向斜之中。

1.1 区域地层

区域内地层发育较全，自中元古界到新生界，除侏罗系、白垩系缺失，奥陶系、泥盆系、石炭系和三叠系部分缺失外，其他地层均有出露。

中元古界双桥山群构成区内的褶皱基底，并出露于九宫山和九岭复式背斜核部。震旦系和下古生界分布最广，构成武宁—新柘林复式向斜的两翼和核部，上古生界和三叠系仅零星出露于向斜核部，新生界主要分布在修河流域和柘林水库一带。现将各地层岩性简述如下：

（1）双桥山群。主要为一套含火山岩的泥、砂质浅变质岩。厚数千米。

（2）震旦系。下统莲沱组为一套滨浅海相碎屑岩系，主要由石英砂砾岩、石英砂岩和长石石英砂岩组成，下统南沱组主要为含砾泥岩。与下伏地层角度不整合接触。上统陡山沱组与皮园村组主要为浅海—潮坪相的碳酸盐岩、硅质岩建造，与下伏地层呈整合接触。总厚254m～626m。

（3）寒武系。本系与下伏地层及各组间均为整合接触。下统王音铺组和观音堂组均为浅海、海湾相泥（页）岩建造，主要由灰黑色、黑色、绿色泥（页）岩组成。中统杨柳岗组和上统华严寺组、西阳山组均为浅海相碳酸盐岩建造，主要由泥质灰岩夹灰岩透镜体和条带状灰岩组成。总厚570m～700m。

（4）奥陶系。本系与下伏地层及系内各组地层均为整合关系，为一套浅海相笔石页岩相建造，主要由黄绿色页岩组成。总厚346m～662m。

（5）志留系。本系与下伏地层呈假整合接触，系内各组为整合接触，为一套浅海相碎屑岩建造，由黄绿、紫红色等杂色砂、页岩组成。总厚2969m～4984m。

（6）泥盆系。区域内仅有上统五通组，与下伏地层假整合接触，为河流相砂页岩建造，主要由砂岩和砂砾岩组成。厚0～30m。

（7）石炭系。区内仅有黄龙组，与下伏地层呈假整合接触，为浅海相碳酸盐岩建造，由白云岩、白云质灰岩组成。厚45m～78m。

（8）二叠系。下统梁山组为泥岩、炭质页岩夹煤层，与下伏地层呈假整合接触；栖霞组为含沥青质、炭质具燧石结核灰岩；茅口组为含燧石团块灰岩。上统龙潭组与茅口组呈假整合接触，为炭质页岩、灰岩夹硅质页岩，含透镜状煤层；长兴组为厚层状灰岩。总厚186m～895m。

（9）三叠系。缺失上统，中、下统为浅海相碳酸盐岩建造。下统大冶组假整合于长兴组之上，主要为薄至厚层状灰岩，下部以页岩为主。中统嘉陵江组主要为薄—厚层状灰岩、白云质灰岩等。总厚169m～202m。

（10）新第三系武宁群。为河湖相砂砾岩建造，不整合于老地层之上，为紫红色砂砾岩夹砂岩、粉砂岩。总厚1129m～2387m。

（11）第四系。更新统为冲洪积或残积网纹红土、砂砾石层，全新统为近代冲洪积及残坡积。总厚16m～128m。

1.2 区域构造

本区位于江南隆褶带北缘，为一近东西向构造隆起带，由两个复式背斜，一个复式向斜组成。复式背斜由中元古界双桥山群区域浅变质岩系组成，是本区的褶皱基底。震旦系—三叠系下统组成复式向斜，是区域盖层褶皱。早第三纪形成北东东向断陷盆地。

1.2.1 区域褶皱

南部九岭复式背斜，位于九岭山脉，西起东渡港，东延至鄱阳湖，核部为九岭期花岗闪长岩基，分布于区内南部边缘。北部九宫复式背斜在本区出露于北部边缘杨梅尖一带。

修武复式向斜是工作区内主要的褶皱构造，展布于修水—武宁一带，以大椿—柘林向斜为主体，其南部严阳—庙岭—东津一带由于枢扭的起伏与地层剥蚀，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。现择其代表描述如下：①大椿-柘林向斜（亦称修武向斜）：西自修水的大椿，经溪口、三都和武宁的船滩、甫田，东至柘林，全长130km，宽15km，区内长约46km。轴向近东西，核部主要由志留系组成，并残留有泥盆-三叠系，两翼为奥陶—震旦系。向斜开阔，核部地层产状平缓，北翼较陡（40°～70°），南翼略缓（30°～40°），南翼北岸一带地层倒转，为一长条形箱状向斜。向斜两翼发育规模较大的顺层断裂及小型的横断裂。北岸钒矿位于向斜的南翼。②庙岭向斜：西起修水县范坑，经大坪、庙岭到武宁县的花棚，长约60公里，宽约4km～7km。轴向近东西，核部由下奥陶统组成，两翼为寒武-震旦系，北翼倾角20°～25°，南翼倾角一般30°～70°，西端大坪一带地层倒转，倾角50°～70°。受北东向庙岭-上高庄断裂影响，地层在庙岭一带左错达10km以上，且庙岭以东北翼缺失。湘竹、孙岭及庙岭钒矿位于此向斜中。

1.2.2 区域断裂

区内断裂构造较发育，主要有顺层的滑脱构造和切层的陡倾斜断裂。

（1）滑脱构造：是本区域的主要构造形式之一，由北部大椿—溪口—南岭及南部东津—杭口—修水两个滑动系统组成。滑动系统内部存在两个次级滑脱带和三个滑动层系。下部次级滑脱带由下寒武统底部炭质页岩和石煤层组成，上部次级滑脱带由上奥陶统上部和下志留统底部的含炭质页岩和石煤层组成；三个滑动层系分别是志留系组成的上部滑动层系、奥陶—寒武系组成的中部滑动层系及震旦系组成的下部滑动层系。震旦系组成的下部滑动层系整体上能干性强，底部莲沱组变形较弱，陡山沱组及皮园村组层内褶皱相对发育，滑脱断层附近的皮园村硅质岩较破碎，工程力学性质差。奥陶系—寒武系组成的中部滑动层系一般表现为正常褶皱，局部出现倒转褶皱，寒武系底部含炭质页岩常大量滑失。

（2）陡倾斜断裂：陡倾斜断裂主要分布在庙岭、东津和东渡港三个次级向斜中，主要有北东东向及北东向断裂带，前者规模较大，后者规模较小。北东东断裂延长一般大于40km，常以5km等距平行产出，以扭性为主，兼有压性；断层面多倾向北西西，倾角70°～80°，一般为左型切错，错距可达数公里至十余公里。

1.3 区域岩浆岩

区域上岩浆岩较发育，具多旋回，多期次特征。工作区内岩浆岩分布局限。岩浆岩与钒矿关系不密切。

1.4 区域矿产概况

区域上产于王音铺组地层中的矿产除钒矿外，还有铀矿，此外在其它地层中还有钨矿、锑矿及砂金矿等，钨矿主要分布于香炉山地区及大湖塘地区，砂金沿修水河及其北侧分布，锑矿主要分布于武宁清江及石渡一带。

2 矿区地质特征

2.1 矿区地层

矿区位于漕岭—张家岭向斜东段北翼，出露地层从老至新为新元古界震旦系、早古生界寒武系及新生界第四系，含矿地层主要为寒武系王音铺组。现将各地层岩性特征自老至新分述如下：

（1）震旦系（Z）。广泛分布于矿区中部、南部，上与王音铺组呈整合接触，自下而上划分为莲沱组、南沱组、陡山沱组和皮园村组。

莲沱组（Z1l）：下部主要为厚层—块状中—粗粒含砾岩屑石英砂岩，夹少量岩屑石英细砂岩，底部为厚约20cm的石英砾岩；中部以岩屑细砂岩、粉砂岩和粉砂质泥岩为主；上部岩性以中—粗粒长石岩屑砂岩为主，夹少量细砂岩，顶部为薄层状铁质粉砂岩，不稳定。本组地层厚度大于133.71m。与上覆南沱组呈平行不整合接触。

南沱组(Z1n)：灰—灰黑色含砾泥岩夹含砾砂岩，厚度大于13.95m，与上覆陡山沱组平行不整合接触。

陡山沱组（Z2d）：为深灰色及灰黑色薄—中层状含炭质泥灰岩、灰质白云岩和白云质灰岩，富含黄铁矿团块，厚度30m～100m。与上覆皮园村组整合接触。

皮园村组（Z2p）：岩性为灰黑色薄—中层状硅质岩，含炭质和泥质。厚度＞175m。

（2）寒武系（∈）。寒武系分布于矿区南部，仅发育下统王音铺组，与下伏皮园村组整合接触，上未见顶。

王音铺组（∈1w）：主要为一套黑色、灰黑色炭质页岩，薄层状硅质岩、粉砂质泥岩，石煤层。石煤层中含铀、钒等多种稀有元素，局部富集可形成具工业价值的矿床，王音铺组是本区的含钒矿层位，厚度大于200m。

（3）第四系全新统（Q4）。为亚粘土夹碎石砂砾石层，主要分布矿区东西低洼沟谷地带。

2.2 矿区构造

（1）褶皱。盖层褶皱：工作区位于漕岭—张家岭向斜东北部，向斜轴向为近东西向，轴面近于直立，两翼地层近于对称，属直立线性对称褶皱。核部为寒武系王音铺组，两翼地层由新至老为上震旦系皮园村组—下震旦系莲沱组。北翼倾向南，倾角30°～55°；南翼倾向北，倾角35°～60°。

（2）断裂。本区断裂构造不发育，地表未见断裂构造。

2.3 矿区岩浆岩

区内地表未见岩浆岩。

3 矿床特征

3.1 矿 （化）体特征

矿床属沉积型钒矿，矿区内共圈定钒矿（化）体3个，编号V1～V3。矿体呈层状、似层状产于漕岭—张家岭向斜北翼寒武系王音铺组含结核高炭粉砂岩、炭质泥（页）岩中，空间上受地层产状控制，近于平行分布，总体走向近东西，倾向南，倾角5°～30°。主要钒矿（化）体为V1，其它矿化体为V2、V3。矿（化）体特征如下：

V1：矿化体分布在矿西界至28线之间，出露标高为300m～400m。地表探槽控制间距为400m～600m。矿体深部施工了8个钻孔对其进行了控制。最低控制标高270m。

矿体呈层状，推测走向延长大于4000m，倾向最大控制延伸120m，厚度为1.77m～9.00m，平均4.69m，矿体厚度较稳定，厚度变化系数为52%。矿体呈近东西向展布，倾向南或南东，倾角5°～30°，一般25°，沿走向和倾向随地层产状变化而变化，均呈舒缓波状。

矿化体V2O5品位一般在0.1%～3.62%之间，平均1.12%。矿化体沿走向和倾向品位变化不均匀，品位变化系数为61%。

V2、V3：矿区内另有V2、V3共2条小矿（化）体，地表有少量工程控制，各矿（化）体特征详见表1。

表1 王家边矿体（V2、V3）特征表

3.2 矿石特征

3.2.1 矿石类型

矿石类型较为简单，区内矿石的自然类型主要为含钒炭质泥（页）岩及含结核（高）炭粉砂岩：可细分为氧化矿石和新鲜原生矿石，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。

3.2.2 矿物成份

矿石主要组成矿物为粘土云母类50%～70%，炭质10%～40%，砂质5%～10%，磷、铁、硫等占5%。钒的物相分析显示：V2O5在电气石石榴石中占3.3%，云母类矿物中占82%，氧化铁高岭土中占15%，说明钒主要在云母类矿物中赋存，但未发现独立钒矿物。据中国南方各省有关资料，钒的独立矿物极少，主要呈吸附态或类质同象存在于水云母、高岭土、炭质中，这与野外所见炭质中钒品位较高的现象是吻合的。

3.2.3 矿石结构构造

矿石结构为泥质结构。

矿石构造为块状构造、页理构造，偶见结核。

3.2.4 矿石的化学成分

矿石化学成分（%）为：SiO259.36、Al2O38.15、CaO 3.17、MgO 2.17、K2O 1.42、Na2O 0.25、S 2.88、TFe 4.30、P2O52.01、C 3.10。

矿石有益组份为V2O5，伴生组份有Au、Ag、U等。根据邻区同类型矿床庙岭钒矿组合样分析结果，Au含量一般为 ＜0.05g/t、Ag 1.14g/t、Cu 0.02%、Pb＜0.01%、Zn 0.068%、Ni 0.031%，综合利用价值不大；U为有害组分，含量为0.012%～0.017%。

3.3 矿体围岩

矿体顶板为下寒武王音铺组（∈1w）含炭粉砂岩或含炭泥（页）岩，其特征与钒矿体相似，界线须凭化学分析结果圈定。

矿体底板有二种情况，一为上震旦系皮园村（Z2p）含炭硅质岩；二为王音铺组（∈1w）含炭粉砂岩或含炭泥（页）岩，其特征与钒矿体相似，界线须凭化学分析结果圈定。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 控矿因素

钒矿体产于寒武系底部，较普遍地含磷质、炭质、硅质、硫质结核，层位稳定，随底板硅质岩（Z2p）起伏而起伏，明显受寒武纪早世早期这一特定时序和当时古地理环境—温热气候条件下藻类繁盛的半封闭海湾控制。

4.2 矿床成因

矿区钒矿化主要赋存于寒武系下统王音铺组的黑色炭质泥（页）岩之中，沿该层位普遍有钒矿化。炭质泥（页）岩中节理、裂隙发育一般，极少见脉岩穿插，断裂对钒矿化起破坏作用，未发现断层对钒矿化起富集作用。综合上述情况分析认为，当时沉积环境可能水体较深，气候湿热，菌藻类低等生物繁衍生长较快，同时陆上风化壳内的钒元素经风化、溶解作用，迁移至海盆内，被菌藻等吸收、浓集。低等生物死亡后，形成腐植酸软泥，软泥吸附了大量钒等金属元素，同时经成岩作用转化为炭质，形成钒矿体。所以矿床成因类型属生物化学沉积矿床。

4.3 找矿标志

4.3.1 地层标志

寒武系王音铺组中下部是寻找钒矿的有利层位。

4.3.2 岩性标志

根据区域资料显示：高炭质泥（页）岩或石煤层是直接岩性标志。

5 结论

（1）矿体受寒武系下统王音铺组的地层岩性控制，主要矿体赋存于该组中下部含结核高炭粉砂岩、炭质泥（页）岩中。

（2）寒武纪早世早期这一特定时序和当时古地理环境—温热气候条件下藻类繁盛的半封闭海湾控制着含矿岩系的分布，表现为当时沉积环境水体较深，气候湿热，菌藻类低等生物繁衍生长较快，同时陆上风化壳内的钒元素经风化、溶解作用，迁移至海盆内，被菌藻等吸收、浓集。低等生物死亡后，形成腐植酸软泥，软泥吸附了大量钒等金属元素，同时经成岩作用转化为炭质，形成生物化学沉积钒矿床。