安徽省百川沉积型钒矿矿床地质特征及找矿标志

范丽贵 洪宣东 邓施宝 郭在杰 邹远航 闻卫军 陈绍辉

（安徽省化工地质勘查总院）

钒矿资源主要有岩浆型和沉积型2类，岩浆型主要以伴生形式存在于钒钛磁铁矿中，沉积型钒矿则主要产于寒武统、震旦统黑色岩系中。中国沉积型钒矿主要分布在环扬子地台地区以及塔里木地台，可划分为3个主要成矿带，即塔里木地台北缘钒成矿带、扬子地台北缘钒成矿带、扬子地台东南缘钒成矿带。目前已报道的大型沉积型矿床10 个，主要分布在湖南、河南、陕西、贵州等地；中型矿床58 个，以湖南、湖北、贵州、陕西等地居多，其余均为小型矿床及矿点、矿化点，主要工业类型为碳硅泥岩（黑色岩系）型［1-7］。

截止2019 年底，安徽省报告的钒矿矿区28 处，其中沉积型钒矿仅有6 处，由于各种原因，没有开展过系统的找矿工作。在池州、黄山、宣城等市均有发现以矿点、小型矿为主的钒矿，百川沉积型钒矿床为首次发现的大型沉积型钒矿床，通过对该区的地层、构造、岩浆岩等方面进行研究，并总结成矿因素和找矿标志，对今后该区的勘查找矿工作具有一定的指导意义。

1 区域地质背景

百川地区区域上属江南隆起带、浙西坳陷，是大别山带和江南叠覆造山带相互作用的地区，为扬子陆块的大陆边缘带，以升降运动为主的内陆海盆或陆地边缘，晚古生代—中三叠世下扬子前陆带与江南隆起同成为大陆内海盆地。中三叠世以后进入大陆造山活动，形成盆山构造，并伴有大规模岩浆成矿活动。

地层区划属华南地层大区扬子地层区，广德—休宁地层小区，主要为南华纪、震旦纪、寒武纪，次为少量志留纪地层出露。构造主要为太平复向斜的次级褶皱，断层以北北东走向断层和近东西向横向断层及北东向、北西向斜断层为主，区域内出露岩体主要有燕山旋回侵入的花岗岩体及花岗闪长岩体。

区内成矿地质条件优越，矿产资源丰富，已发现矿产地有碧云庵萤石矿、孙村萤石矿、上金山钨矿、青罗山钨矿，其中钒矿有黟县石山含钒石煤矿、黄山市郭村钒矿、休宁县兰田石煤矿等（图1）。

2 地质概况

2.1 地 层

区内从南华系上统至志留系下统均有出露。

（1）震旦系下统蓝田组（Z1l）分布在百川向斜西翼枫树坞、石坑坞、桃湾，呈南北方向长条状展布，层厚277 m，上部为灰色薄层泥质灰岩与灰岩互层，含炭硅质板岩，风化后呈肋骨状；下部为深灰色、灰黑色炭质板岩、钙质板岩；底部为青灰色含锰白云岩。区内在西南侧王家峰至石坑坞一带，蓝田组与旌德岩体接触，接触带附近土壤化探钨异常明显，强度较高。

（2）震旦系上统至寒武系下统皮园村组（Z2∊1p）分布在百川向斜西翼枫树坞、石坑坞等地，呈南北方向长条状展布。岩性为灰色具黑白相间的条带状硅质岩、硅质页岩，常形成奇特的峰脊地貌。层厚126 m，与下伏地层蓝田组（Z1l）呈假整合接触。

（3）寒武系下统荷塘组（∊1h）分布在百川向斜两翼，在向斜的东翼与旌德岩体接触，因而被岩体破坏而不完全。本组岩性分为上、下两段，下段为硅质板岩，中部炭质板岩、磷结核和重晶石结核层，上部含钙炭质板岩；上段为含白云质灰岩夹钙质板岩。层厚560 m，与下伏地层皮园村组（Z2∊1p）呈整合接触。

（4）大陈岭组（∊1d）主要分布在东川岩体周边及桃湾等地，构成百川向斜两翼，厚度48 m。岩性主要为青灰色厚层含微波状纹层状灰岩、炭质砾屑微晶灰岩、白云岩质灰岩夹炭质泥岩为特征。

（5）寒武系中统杨柳岗组（∊2y）分布在百川向斜核部，呈南北方向展布。本组为一套浅海相沉积的含泥质碳酸盐岩，分上、下两段，下段（∊2y1）以黑色薄—中层炭质板岩为主夹深灰色含炭泥质板岩及灰岩，炭质板岩发育水平纹层，层面平整、板理清楚，产海绵骨针化石和星散状黄铁矿。底部板岩含炭质较高，往上炭质递减而出现钙质递增；上段（∊2y2）为深灰色中厚层泥质灰岩，含炭白云岩夹黑色薄至中层钙质板岩，中上部发育有条带状泥质灰岩，顶部有一层饼状灰岩。厚172.65～285.00 m，与下伏地层荷塘组呈整合接触。

（6）寒武系上统华严寺组（∊3h）分布于旌德百川向斜北部东川、方村周边，组成百川向斜两翼。东西部分地段与旌德岩体接触，且受岩体破坏地层出露不完全，出露面积约0.5 km2。本组岩性为深灰色假厚层具泥质条带灰岩。岩性稳定，以泥质含量高低可细分成3 套岩性：底部灰黑至青灰色假厚层状灰岩，含泥质灰岩夹薄层泥质灰岩；中部为青灰、灰色假厚层状微晶灰岩夹少量泥质灰岩，为本组的主体岩性，单层厚5～12 cm，假厚层厚2～3 m；顶部为灰色含泥质条带状灰岩夹灰黑色钙质板岩。本组厚度98 m，与下伏杨柳岗组（∊2y）呈整合接触。

（7）寒武系上统西阳山组（∊3O1x）分布于矿区中北部，岩性主要为灰、灰黄色含灰岩结核泥岩、泥灰岩、钙质页岩，厚256 m。

（8）奥陶系印渚埠组（O1y）分布于桃湾北东侧北东向断层带内，岩性为构造挤压变质强劈理化泥质板岩、劈理化千枚岩。

（9）下志留统霞乡组（S1x）分布于矿权区北西侧石井一带，为一套碎屑岩，厚度不详。

（10）第四系全新统芜湖组（Qhw）零星分布于山区泾流的两岸及山涧的凹地部位，以冲积物和洪积物为主，部分为残坡积物。岩性为棕红色黏土、亚黏土，中下部夹砂石层或砾石层，胶结物为砂、黏土类。结构松散。厚度一般小于10 m，不整合于各地层之上。

2.2 构 造

工作区褶皱构造为百川向斜和桃湾东川背斜，断裂以北北东、北东、北西西3组，其中以北东向断裂规模大，北西向、北北西向断裂规模次之，晚期北西向断层切割早期北东向断层，形成不同期序次关系。

2.2.1 褶皱构造

（1）区内的百川向斜为太平复向斜的次级向斜，几乎被旌德岩体环绕，向斜枢纽方向20°左右，为一紧密等斜向斜，向南收敛仰起，向北倾伏撒开，东西宽约5 km，南北长约15 km。向斜核部为西阳山组地层，向两翼依次出露华严寺组、杨柳岗组、荷塘组、皮园村组和蓝田组，东翼地层被岩体侵入残留震旦纪、寒武纪不同时代地层。百川向斜形似一个向北开口的箕状构造，自南向北，地层产状由陡变缓。

（2）区内桃湾—东川背斜在百川向斜的西侧，王家峰、桃湾—东川一带，轴向北东，核部被东川、东村岩株侵入；在桃湾一带可见残留的由蓝田组—皮园村组构成的核部，在北东段依稀能见到一个残存的背斜转折端行迹，两翼由荷塘组到西阳山组构成。受岩体和晚期的断裂构造破坏，致使其行迹残缺而不明显。该背斜的转折端为区内成矿最有利部位之一。

2.2.2 断裂构造

区内断裂构造发育，以北东和北西西两组断裂构造为主。

（1）北北东向断层（原F6 断层）位于旌德方村—井冈山机械厂一线，该断层地貌上明显为凸起的山脊，岩性为硅质岩，断层倾向南东，倾角大于80°。南东盘为华严寺组、西阳山组灰岩、泥质灰岩，灰岩普遍硅化、强黄铁矿化；北西盘为西阳山组、早志留世霞乡组地层，断层附近有土壤测量W、Sn、F 元素异常。

（2）北东向断层（原F1 断层）北东端位于胡家棚南西端位于东川北侧，地貌特征明显，断层陡崖和硅化破碎带发育，多呈正地形凸起。断层面产状呈平直，倾向在小范围内有变化但总体倾向南东，平均倾角80°，使南东盘寒武纪不同地层向东错位与北盘不同地层接触，断距100 m 左右。断裂两端伴生北西向萤石矿脉和花岗岩脉出露，附近有钨锡异常和白钨矿体分布。

（3）北东向断层（原F2 断层）位于猫石岭、百川、唐川—白杨岭一带。断层贯穿枫树坞至唐川一线，形成沟壑地貌且错峰现象明显，断面呈“S”状。沿断层两盘岩石破碎，次级羽状断裂发育，伴有硅化、角岩化等蚀变切割出早奥陶世印渚埠组地层。在本断层所经过的百川向斜转折部位，钼异常规模发育。

（4）北西向断层（原F5 断层）位于旌德尖角里—唐家，断层断续相连，被石英-萤石脉充填，产状较陡大于80°。沿本断层有土壤测量F和Sn、W元素异常，尖角里萤石矿受此断裂控制，东川岩体接触带的东南侧普遍发育的石榴子石、透辉石矽卡岩化以及钨矿化，可能也与该断裂构造有关。

2.3 岩浆岩

勘查区四周为旌德岩体所包围，东川岩体系燕山中期花岗闪长岩，侵入在百川向斜中部，主要矿物成分钾长石20%～30%，斜长石40%～46%，石英15%左右，黑云母4%～7%。岩体内分部的细粒二长花岗岩脉呈小岩枝状产出，出露面积小于0.1 km2，岩石呈浅灰白色、白色，具细粒结构特征，粒径1 mm左右，主要矿物有斜长石、石英正长石，不含暗色矿物。

呈脉状产出的细粒二长花岗岩，区内展布明显受控于北东向和近东西向断裂，一般规模不大，延伸200～400 m，侵入碳酸盐岩地层中能引起围岩弱矿化蚀变。这类脉状二长花岗岩脉往往与钨、钼矿化有关。

2.4 矿 产

百川沉积型钒矿目前已有2 个剖面控制，即21，82 线（图1）。钒矿矿体由浅入深逐渐变厚，品位增高，在21线较深的一个孔ZK2103 钻孔中V2O5平均品位0.49%～0.773%，累计钻孔中见矿厚度48 m，最厚矿层厚24.6 m，孔内深部矿体因岩体侵入而破坏。82线较深的一个孔ZK2106 钻孔中V2O5各矿层平均品位0.57%～0.96%，累计钻孔中见矿厚度106.1 m，最大单层见矿厚度54.8m，计算最大见矿真厚度36.0 m，该孔未见岩体侵入和构造破坏矿体现象，地层和矿体都较为完整（图2、图3）。的，走向长度超过6 000 m，由于沉积型矿床层位通常比较稳定，因此可以初步判断其V2O5资源储量大于100 万t（金属量），达大型钒矿规模，目前该矿区正在开展全面的勘探工作。

3 成矿因素及找矿标志

（1）成矿时代的唯一性。在该地区黑色岩系分布广泛，震旦系下统蓝田组（Z1l）、震旦系上统至寒武系上统皮园村组（Z2∊1p2）、寒武系下统荷塘组（∊1h）、大陈岭组（∊1d）、寒武系中统杨柳岗组（∊2y）等均黑色岩系岩性地层，各地层均进行过采样化验，仅皮园村组上段，荷塘组下段地层中有V2O5矿体和矿化现象，其他地层V2O5含量均小于0.1%，说明V2O5矿体仅在皮园村组上段和荷塘组下段（与皮园村组的接触带）存在。

（2）黑色岩系岩性地层是形成矿床的必要条件。胶体化学沉积型矿床成矿过程中含矿的胶体物质在有径流搬运时，表面必须有一层有机质或腐植酸等作为护胶剂，如炭质物质。此外，炭质、黏土质物质具有较大的比表面积，从而具有更强的吸附力，使含矿的胶体物质发生聚集作用形成矿床。在皮园村组地层中，在上段地层中含矿，而在下段地层中采样化验V2O5含量均小于0.1%，因此，黑色岩系（含炭质）地层是形成沉积型钒矿床必要条件。从钻孔全孔连续取样化学分析结果统计，钒矿主要赋存于皮园村组上段及与其相邻的荷塘组下段特别是接触带中，其他地方极少，仅有零星出现（表1）。

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21 线与82 线相距1 500 m，从剖面上看，矿体形态变化规律基本一致，由于属沉积型矿床，可以判定在此区间内矿体形态基本稳定。此外，在皮园村组上段（Z2∈1p2）及与之相邻的寒武系荷塘组下段（∈1h）地层北端及南端地表采样分析结果具有强烈矿化，部分样达到了边界品位，可以基本判断矿体是连续

（3）盆地是形成大型矿床的最佳地貌条件。作为胶体化学沉积型矿床，是典型的同生沉积矿床，产于海湾边缘及湖盆边缘，因该型地貌能产生相对的静水环境，有利于矿物质的聚集沉积。百川沉积型钒矿产于百川向斜，推测该向斜的古地貌为一盆地，由于时代较早，后来的构造运动使向斜构造特征更加明显。百川向斜枢纽方向20°左右，为一紧密等斜向斜，向南收敛仰起，向北倾伏散开，东西宽约5 km，南北长约15 km，规模较大。盆地是胶体化学沉积型矿床的最优沉积环境，使得百川沉积型钒矾规模较大，因此古地貌盆地是寻找大型沉积型钒矿床的一个重要条件。

（4）地表矿化是找矿的重要标志。由于矿床具有海湖相沉积的特征，在古水域的边缘，矿物质呈零星浸染状出露，在一些地段甚至形成达到工业品位的矿体，一方面由于V2O5弱溶于水，地表矿（化）体在风化淋滤的过程中使得品位降低，但仍具有一定的品位；另一方面由于V2O5弱溶于水，在水环境中沉积和溶解是一个可逆的双向过程，因此在矿体上覆地层中也会含有V2O5，但呈逐渐过渡态势，随着边界品位划定的变化，矿体大小及位置也会发生变化。从本矿区上看，在有矿地段，地表采样V2O5品位均大于0.1%。因此，地表矿化是找矿的一个重要标志。

4 结 语

综合研究百川沉积型钒矿的特征，与全国其他地区同类型钒矿具有较多的共性。大、中型矿床大都位于向斜构造（古地貌盆地）黑色岩系中，具有胶体化学沉积型矿床的特征。本矿区的钒矿体主要赋存于皮园村组上段和荷塘组下段特别是接触带附近，仅在黑色岩系中富集，地表可见矿化现象。总结百川沉积型钒矿特征及找矿标志，对在皖南地区及其他地区寻找大型沉积型钒矿具有指导意义。