浅析桃源县王家坪矿区钒矿成矿构造

浅析桃源县王家坪矿区钒矿成矿构造

谷文昌

湖南省地质矿产勘查开发局四○三队415001

摘要：本文讨论了湖南省桃源县王家坪矿区钒矿地质情况，充分利用了实施本区深部找矿勘查工程以来所取得的勘查成果，着眼于钒矿地质背景、含矿岩系特征、矿层划分、矿层（体）地质特征、工程见矿情况、伴生矿产情况，矿区地质测量以及该地区矿产存在问题和发展前景等多方面进行较深入系统的研究工作。对钒矿层及其顶底板炭质页岩进行发热量分析，评价是否具有石煤工业矿层。对区内震旦系陡山沱组（Z2d）开展岩石剖面测量，了解该层位沉积改造型铅锌矿化情况，对其成矿远景作出初步评价。

关键词：地层；构造；钒矿；层位；储量

前言

钒在地壳中为第17常见的元素，它广泛地分布在世界各个地方。钒主要蕴藏在中国、俄罗斯、南非、澳大利亚西部和新西兰的钛铁磁铁矿中，委内瑞拉、加拿大阿尔伯托、中东和澳大利亚昆仕兰的油类矿藏中，以及美国的钒矿石和黏土矿中。

目前，钒在钛铁磁铁矿中的蕴藏量最大，V2O5含量可达1.8%；其次是在油类矿藏中。到目前为止，还没有对美国的钒矿石和黏土矿、北欧的钛铁磁铁矿以及巴西和智利矿藏中的钒进行大规模的提取。钒的总蕴藏量为6300万，其中仅有1000多万吨属于可开采储量，而3110多万吨为可在将来开采的保有储量。

按目前钒的使用速度计算，可开采储量可以维持近300年。

一、王家坪钒矿区地质特征

矿区内地层从南至北依次出露有震旦系下统南沱组、震旦系上统陡山沱组老堡组、寒武系下统牛蹄塘组、石牌组、清虚洞组、中统敖溪组。第四系全新统零星分布。由老至新分述如下：

（1）震旦系下统南沱组（Z1n）

灰绿～暗灰色块状含砾砂岩，中下部为含砾泥岩。砾石成分以石英、石英砂岩为主，砾石磨园度差，砾径以0.5～1cm居多，个别大于10cm。厚83.60～241.30m

（2）震旦系上统陡山沱组（Z2ds）

下段（Z2ds1）浅灰～灰色中厚层状白云岩、泥质白云岩夹黄铁矿透镜体，顶底夹黑色炭质页岩，部分地段底部有厚5～15cm黄铁矿与冰碛砾泥岩分界。厚4～10m

上段（Z2ds2）深灰色含磷白云岩，泥质白云岩及白云质灰岩，中上部白云岩中含燧石团块。厚32.68m

（3）震旦系上统老堡组（Z2L）

上部：黑色中薄层状硅质岩。顶部常见白云岩透镜体。厚30m

中部：黑色炭质板状页岩，中部含磷质结核。厚29m

下部：深灰、黑色中薄层状硅质岩，中部夹黑色炭质白云岩、底部为黑色板状。

厚22m

（4）寒武系下统牛蹄塘组（∈1n）

下部为黑色炭质页岩夹炭质灰岩或白云岩透镜体，顶部含黄铁矿，呈纹层状、呈点状分布，底部为黑色薄层硅质岩夹页片状炭质页岩。底部为钒矿Ⅰ矿层赋存层位。

厚9.21～72.07m

中部为黑色薄层炭质页岩、板状炭质页岩含磷结核，见星点状及小团块状黄铁矿。为钒矿Ⅱ、Ⅲ矿层赋存层位。厚39.61～46.33m

上部为青灰色、黑色页岩、含针状黄铁矿。厚195.76m

（5）寒武系下统石牌组（∈1s）

青灰色钙质页岩、绢云母页岩、夹黑色炭质页岩。厚79.84m

（6）寒武系下统清虚洞组（∈1q）

下部为深灰色中薄层状灰岩，含泥（云）质条带。上部为灰～深灰色厚层灰岩、云质灰岩、灰质云岩夹页岩，顶部见同生角砾灰岩。厚88.00m

（7）寒武系中统敖溪组（∈2a）

下段（∈2a1）：杂色板状页岩，青灰色微粒含钾白云岩、灰色泥质条带灰岩及黑色炭泥质含钾白云岩。厚134.12m

上段（∈2a2）：灰色、灰黑色炭泥质白云岩、泥质灰岩，底部为黑色页岩。厚113～212m

（8）第四系（Q）

为残坡积层，由土黄、棕黄色砂粘土及含碎石、砾石粘土与粉土组成。厚0～9.49m

二、王家坪矿区钒矿矿层特征

（一）含矿岩系特征

钒矿层赋存于寒武系下统牛碲塘组下部层位中，经本次钻探及槽探工程揭露，含矿岩系厚度58.24～116.24m，岩性主要为炭质页岩、下部夹炭质灰岩（白云岩），底部为硅质岩与炭质页岩组成。

含矿岩系自下而上可分为（1）～（9）个自然岩性分层，其中含有3个钒矿层。据工程揭露资料，自下而上为：

下伏地层：震旦系上统老堡组（Z2L），岩性为黑色中～薄层状硅质岩，部分地段为灰色中薄层状硅化细品白云岩。

1、黑色薄层硅质岩夹黑色片状、鳞片状炭质页岩。该层为钒矿Ⅰ矿层，矿层厚度变化较大，不稳定，常呈透镜状产出，厚度0～10.93m，V2O5含量0.032～0.631%，平均0.210%，品位低，无意义。厚度0～10.93m

2、黑色板状炭质页岩，中～薄层状，岩石中普遍见黄铁矿星点，偶有黄铁矿条带及团块。厚度3.85～17.90m

3、灰：深灰色细晶含炭质灰岩、硅化灰岩、硅化白云岩，中厚层状，局部夹薄层炭质页岩，一般不含黄铁矿，局部见少量黄铁矿团块。厚度0～35.88m

4、灰、灰黑色中～厚层板状炭质页岩，普遍见黄铁矿条纹及团块，条纹状构造明显，顶部见稀疏的磷质结核。厚度1.35～5.43m

5、黑色板状炭质页岩，薄层状，岩石中普通含磷质结核，局部结核较密集，结核直径在1～3cm之间，形状为圆形、椭圆形，局部见炭质灰岩透镜体及黄铁矿团块、星点。该层含钒矿Ⅱ矿层，矿层呈层状，似层状，透镜状产出，平均厚度11.39m，平均品位（V2O5）0.764%，已控制走向长8000m，倾向宽200～1000m，为矿区的主要工业矿层。

厚7.82～28.74m

6、黑色薄层板状炭质页岩。一般不含磷质结核，含少量星点状、团块状黄铁矿。厚4.67～14.42m

7、黑色薄层板状炭质页岩，岩石中见稀疏的磷质结核，结核直径在0.5～2cm之间，形状为圆形、椭圆形，并含少量黄铁矿团块，该层含钒矿Ⅲ矿层，矿层呈层状、似层状，透镜状产出。平均厚度3.34m，平均品位（V2O5）0.759%，为矿区次要工业矿层。

厚2.76～18.24m

8、黑色薄层板状炭质页岩，一般不含磷质结核，局部见黄铁矿团块、星点。厚1.42～13.08m

9、黑色薄层板状炭质页岩，局部见稀疏的磷质结核，见少量黄铁矿团块及星点。厚0～6.82m

上伏层位岩性为黑色薄层板状炭质页岩，局部见黄铁矿团块、星点，偶见灰岩透镜体，以不含磷质结核与含矿岩系第9层区分。

（二）矿层划分

钒矿层赋存于牛碲塘组下部。根据其岩性特征含矿性及矿层分布的连续性与稳定因素，从下至上划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个矿层。

Ⅰ矿层位于含矿岩系底部，即第①岩性分层中，赋矿岩石为黑色薄层硅质岩夹黑色片状炭质页岩、鳞片状炭质页岩。Ⅰ矿层与上覆Ⅱ矿层间距一般5.78～28.87m，局部最高达68.50m。

Ⅱ矿层位于含矿岩系中部，即第⑤岩性分层中，赋矿岩石为含磷质结核的黑色薄层板状炭质页岩。Ⅱ矿层全区均有分布，与上覆Ⅲ矿层间距2.31～28.84m。

Ⅲ矿层位于含矿岩系上部，即第⑦岩性分层中，赋矿岩石为稀疏含磷质结核的黑色板状炭质页岩。Ⅲ矿层直接顶板为黑色板状炭质页岩。

Ⅰ矿层与其顶底板岩性差异明显，分层标准清楚，Ⅱ、Ⅲ矿层与其围岩分层标志不清楚，需参照化学分析V2O5含量进行划分。

（三）矿层（体）地质特征

矿区内分布有Ⅰ～Ⅲ三个矿层，其中Ⅱ、Ⅲ矿层为工业矿层，Ⅱ矿层为主要工业矿层，现由下至上如下：

1、Ⅰ矿层普查阶段探矿工程有钻孔ZK301、ZK501、ZK502、ZK504、ZK702、ZK704、ZK1502及探槽BT801、TC1101、TC1201、TC1301、TC1401、TC1501、TC1601、JC1801等共计15个。详查阶段探矿工程有钻孔ZK505、ZK603、ZK705、ZK1001、ZK1003、ZK1104及探槽，TC001等共计7个。

根据以上各工程取样分析资料，矿层厚0～10.93m，V2O5含量0.032～0.631%，平均0.210%。仅有两个工程V2O5达边界品位，其中TC1501矿层厚1.61m，品位0.631%，TC1801矿层厚1.27m，品位0.594%。

矿层呈透镜体产出。产状与围岩一致。

区内Ⅰ矿层品位低（均低于工业品位），厚度薄且不连续，达边界品位的均分布于矿区东部近地表一带，规模极小，无工业价值。

2、Ⅱ矿层普查阶段控矿工程探槽8个、钻孔11个，详查阶段控矿工程探槽10个、钻孔19个。补充详查控矿工程探槽8个，钻孔13个。

区内Ⅱ矿层分布连续、延伸稳定，走向延伸11000m，规模较大。

Ⅱ矿层为矿区的主要工业矿层，矿层走向控制长度为11000m，沿倾向各勘探线控制水平宽度200～500m。

Ⅱ矿层受矿区断层、褶皱等构造及顶底板围岩的影响，东部呈简单的单斜层，中部及西部褶皱发育，根据构造分布特征及其对矿层的影响，矿石品位等因素，Ⅱ矿层自东向西分为二个工业矿体。其中F1断层以东为Ⅱa矿体，F1断层以西为Ⅱb矿体。

Ⅱa矿体：分布于矿区中东部金家堉、粟子坡、横岩堉至王家坪、冯家岗、堰堤河一带，东西控制长度8000m，南北控制水平宽度200～300m，矿层呈层状，以层状产出，产状与围岩一致。倾向325°～360°，倾角25°～42°，一般30°左右。主要含钒岩性为含磷结核板状炭质页岩。据组合计算结果，工业矿层厚度3.69～27.30m，平均12.21m，变化系数47.41%，V2O5含量0.701～1.137%，平均0.785%，变化系数12.56%。

三、存在问题及发展前景

（一）存在问题

1、受地形条件等因素影响，探槽施工时，TC2101BⅡ矿层顶、TC2101AⅢ矿层顶，亦难完全揭露。

2、褶皱构造中③号向斜在6线及其左右两边地表迹象不明显，只是地层产状较陡。

（二）发展前景

根据实地勘查以及施工操作，可以看出该矿区具有很大的开采价值。在解决道路环境约束等问题后，相信凭借该矿区已探查出的矿产情况进一步深入研究后在未来将有较大的发展前景

结束语

本文通过对已知勘查区和矿业开发区在以往工作成果的基础上，以西扩界区为重点，继续开展矿区地质测量工作和钻探施工，对矿层及主要构造进行系统控制。基本查明了矿区内地层及构造特征，并研究含矿层的岩性、岩相、厚度其及变化规律。基本查明矿石的矿物成分及其种类、矿石品位、结构构造特征，初步划分矿石自然类型和工业类型。开展水文、工程、环境地质简测，结合钻探工作，基本查明矿床水文地质工程地质等开采技术条件。对钒矿层及其顶底板炭质页岩进行发热量分析，评价是否具有石煤工业矿层。

根据调查和研究，通过对桃源县王家坪矿区钒矿的详查，以及一些列问题的分析，从本文可以看出该地区的钒矿开采前景非常可观，不过还存在一些问题未能得到解决，希望通过仪器设备的改进能有效的解决这些问题。

参考文献：

［1］陈华勇，张增杰；湘西北黑色岩系中矿产资源的综合利用[J]；地质与勘探；2001年

［2］侯俊富；南秦岭下寒武统黑色岩系中金—钒成矿特征及成矿规律[D]；西北大学；2008年

［3］陈永清，夏庆霖，刘红光；滇东Pt-Pd-Cu含矿建造地球化学特征及其含矿性分析[J]；中国地质；2003年，第三期

［4］张复新，肖丽，齐亚林；卡林型-类卡林型金矿床勘查与研究回顾及展望[J]；中国地质；2004年，第四期