第２７卷笫１９期　２０１１年１Ｏ月　甘肃科技　Ｇａｎｓｕ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｌｆ．２７Ⅳ０．１９　０ｃｔ．　２０１１　

甘肃北山寒武系黑色岩系磷钒　

矿床地质特征及找矿标志　

鲁爱福　

（甘肃省地矿局第四地勘院，甘肃酒泉７３５０００）　

摘要：甘肃ｄｇｔｔｔ寒武系黑色岩系呈东西向弧形展布，为一套浅海相沉积的浅变质岩系，赋存磷钒矿。较为详细地　

论述了赋存于该岩系的磷、钒矿床地质特征，并对其成因进行了探讨，找矿标志进行了总结。提出了要在该套黑色　岩系中寻找磷、钒、铀及铂族矿。　关键词：磷、钒矿床；黑色岩系；甘肃北山　

中图分类号：１＇６１８　

甘肃北山分布的寒武系黑色岩系中，普遍含有　

Ｐ、Ｖ、Ｕ、Ｍｏ、Ｎｉ和铂族元素，有些地段Ｐ、Ｖ、Ｕ已形　

成工业矿体，Ｍｏ和Ｐｔ、Ｐｄ已形成伴生矿床。其矿床　

地质特征与我国华南及国外黑色岩系中的多金属矿　

床地质特征有许多相似性。因此，为了在甘肃北山　

的寒武系黑色岩系中寻找磷、钒、铀及铂族矿产，阐　

述了在甘肃北山寒武系黑色岩系中已发现的磷钒矿　

床地质特征，希望能够起到抛砖引玉之效。　

１区域地质特征　

甘肃北山寒武系黑色岩系受东西向分布的深大　

断裂控制，呈不连续状分布于方山口一大豁落一带。　

根据岩性特征和岩石组合，自上而下分为双鹰山组　

和西双鹰山组，如图１所示。双鹰山组为一套灰黑　

色碳质板岩、千枚岩、含磷结核硅质岩及生物灰岩等　

组成的地层，以灰紫色含沙砾铁质灰岩或重晶石扁　

豆体硅质岩为底界与震旦系洗肠井群碳酸盐岩平行　

不整合接触；以粗晶生物灰岩或碳质板岩夹硅质岩　

为顶界与西双鹰山组硅质岩整合接触。西双鹰山组　

为一套黑色硅质岩和薄层臭灰岩组成的地层，下以　

砂质灰岩或硅质岩与双鹰山组粗晶生物灰岩或含铁　

锰质碳酸盐岩分界，上与罗雅楚山组黄绿色碎屑岩　

平行不整合接触。黑色岩系的分布区域没有明显的　

火山活动，但构造作用强烈，地层发生倒转与褶皱，　

在黑色岩系中已发现具有中型规模的磷钒铀矿床１　

处、钒矿床２处。　

２矿床地质特征　

磷、钒矿主要赋存于双鹰山组中，含磷岩石为深　

灰色硅质磷灰岩、黄色粉砂质磷灰岩及黄色粘土质　豳ｔ豳　圈，圈・圈，圈　圄　豳・　圈，圈　。圈－　圉ｎ圈　，圉哐　圃“　

图１敦煌方山口ｊｉ幸钒矿区ｌ２５勘探线剖面图　１一奥内幕锝林柯Ｉ孳毂：２－良冉系　稚楚山组：３制幕阿舣鹰山组二Ｓｔ；４－ｍＲ彖西驭蠢山组一段：　ｓ＾幕武器双ｊ毫ｔｈ￣Ｌ．ｚ段：６—寒武￣ＪＲ，Ｗｔｔｔ组一段；７－震旦系拖冁井硪８—帆：Ｉｔ－；９　矿：ｌ　石英岩：　ｌ１咕碳石英牡１２—板岩：】３■　碜蓐匾岩：ｌ蝴点状板密：１５－二云石羹片岩：Ｉ６一自云席★埋謦　

磷灰岩；含钒岩石为灰黑色含钒千枚岩、浅灰色含钒　

粘板岩、黑色含钒碳质板岩。　

磷矿体主要分布于寒武系古侵蚀面上，矿体一　

般呈透镜状，个别的呈似层状，地表倾角较缓２５。～　

４５。，深部变陡４５。～８０。。矿体沿走向比较稳定，沿　

倾向很不稳定，断续出现，厚度和品位变化大，埋藏　

浅。矿体形态大致相同，产状与围岩一致，隐伏矿体　

较多。　

钒矿体赋存于寒武系双鹰山组上部，矿体呈层　

状或似层状，地表倾角较缓２０。一４０。，深部变陡５０。　

一７０。。矿体沿走向和倾向均很稳定，连续性好，矿　

体规模较大。　

２．１矿石类型　

磷矿石的自然类型有碳酸质磷灰岩、硅质磷灰　

岩、粘土质磷灰岩、粉砂质磷灰岩及结核状磷灰岩。　

钒矿石的自然类型有含钒磷质粘板岩、含钒碳质千　

枚岩、含钒粉砂岩。　

２．２矿石矿物成分　

通过对各种矿石自然类型的物质组分研究，磷　

矿石中发现有近５Ｏ种矿物，见表ｌ，其中有自然元　

素、氧化物、硫化物、碳酸盐、硫酸盐，硅酸盐等。磷　

在矿石中的赋存有两种形式，

其一成独立矿物氟磷　第１９期　鲁爱福：甘肃北山寒武系黑色岩系磷钒矿床地质特征及找矿标志　５　１　

灰石及少量胶磷矿；其二呈分散状态加人石英、云　

母、滑石、方解石、白云石和各种铁矿物中。钒矿石　形式存在于云母类和钒电气石中。钒的独立矿物是　

钙钒榴石和水钒铜矿，其次是吸附状态形式存在于　

中发现有４Ｏ多种矿物，见表２，钒主要以类质同像　褐铁矿和碳质中。　

表１磷矿石矿物组分及含量　

石英　含钒云母　碳质　长石　黄钾铁矾　褐铁矿　磷灰石　粘土质矿物　４６　３Ｏ　１２　２　１．５　２　２．５　１　含钒绿色云母、含钒电气石、普　通角闪石、透闪石、绿帘石、钛铁　矿、黄铁矿、黑云母、锆石、方解　

石、赤铁矿　斜长石、钙钒榴石、蓝铜矿、孔雀　石、榍石、透石膏、黝帘石、绿泥　

石、重晶石、天青石、玉髓、石榴　石、磁铁矿、水钒铜矿　

２．３矿石的化学成分及变化　

由表３可以看出，Ｂｅ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｇａ、ｓｒ等元素含量　

甚微，ｃｏ含量０．００２％～０．００５％，均无综合利用价　

值。由表４可以看出，Ｐ：０　含量由５．４６％～　

３１．６１％，其中以粘土质磷灰岩为最高，硅质磷灰岩　

次之。稀土元素含量由０．０３５％～０．０６１％，平均含　

量０．０３８７％。ｐＨ值的变化与Ｐ　０　含量成反比关　

系。ＲＥＯ、Ａ１　０３、Ｆｅ：０，与Ｐ　０５呈负消长关系，一般　

Ｐ２０　含量小于７％，较稳定，变化不大。ＣａＯ的含量　

较高，平均为１８．０９％；ＣＯ：的含量一般在０．２３％～　

０．４０％，碳酸质磷矿石中１．８８％，个别可达　

１５．３９％；ＭｇＯ含量平均为５．５１％。　对钒矿石做光谱、组合和全分析，发现４０余种　

元素，主要有Ｂｅ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｙｂ、Ｚｎ、　

Ｓｒ、Ｙ等元素，见表５，含量较低，一般为０．００１％～　

０．５％，无综合利用价值。　

由表６可以看出，ＳｉＯ　、Ａ１：０，、全Ｃ的总和在矿　

石中的含量占８０％，说明与钒矿石的主要矿物是石　

英、绢云母、碳质是相吻合的。Ｖ　０５与ＳｉＯ２、Ａ１：０，　

的含量呈正消长关系，ＳｉＯ　含量一般为４３．２０％一　

６７．２２％，ＡＩ２０３含量为５．３２％～１１．９８％，ＣａＯ含量　

２．５％，Ｃ含量１０．９９％，Ｖ２０５，含量一般在０．３０％一　

２．６９％　５２‘　甘肃科技　第２７卷　

Ｐ２（）５　Ｖ２０５　ＲＥ０　Ｕ　Ｍｎ０　ｓｉＯ，　ＣａＯ　ＭｇＯ　ＴＦｅ　ＡＩ２０３　ｌ（２Ｏ　

Ｎａ２Ｏ　＂ｌ＇ｉＯ２　

Ｉ　灼碱　

Ｓ　ＣＯ２　Ｃ有　Ｃ全　

酸不溶物　Ｆ２０３　ｌ１．８Ｏ　Ｏ．０６　０．０８５　Ｏ．０ｏ５　Ｏ．３２　４３．５２　１９．３３　３．８１　４．３４　５．３２　１．５９　０．６２　０．２９　Ｏ．Ｏｏ３７　６．６５　０．３６　４．２９　０．５８　１．９２　５．４６　Ｏ．０８　未分析　

Ｏ．０ｏ２　Ｏ．０５　５２．６１　１０．７９　５．７９　

８．９１　２．３６　Ｏ．７２　０．４４　Ｏ．００１９　７．８３　０．４２　４．３５　０．５ｌ　

３５．３４　４．１４　２０．８ｌ　０．０８　０．０５５　０．０１０　０．１４　３１．６０　２７．７８　２．０８　２．９Ｏ　５．６７　０．９Ｏ　０．０９　Ｏ．２２　ｏ．０１２　５．０８　

未分析　０．４０　未分析　１．０８　３１．６１　０．０３　Ｏ．Ｏ６ｌ　０．Ｏｌ１　０．１６　１４．９１　４３．７３　０．６２　１．１４　２．１８　１．１０　０．２３　０．１１　Ｏ．Ｏ２５　２．９ｏ　未分析　Ｏ．３９　未分析　２．２０　ｌ２．３１　０．０４　０．０３５　０．０１２　０．Ｏ５　５４．１８　１７．３０　Ｏ．６５　２．４３　６．７８　１．５８　０．３４　０．２７　０．ｏｏ９　３．８４　未分析　

０．２３　未分析　０．９５　８．４４　０．００　０．０４９　Ｏ．Ｏｏ４　０．０１　ｌ５．３７　３６．３４　７．７４　１．５０　１．６８　２．１７　０．６６　Ｏ．１３　０．Ｏ０ｏ　２０．９４　未分析　

１．８８　未分析　

４．３３　第ｌ９期　鲁爱福：甘肃北山寒武系黑色岩系磷钒矿床地质特征及找矿标志　５３　

表５钒矿石光谱分析结果　

表６钒矿石化学全分析结果　铀为磷钒矿中的主要伴生元素，一般含量为　

０．００３％～０．００８％。个别地段可圈出铀矿体，品位　

０．０２２％～０．ｏ４％之间，品位变化大，很不稳定，矿化　

不均匀，品位变化系数１３１．５８％。Ｕ与Ａ１：０”ｃ、Ｆｅ　

等呈正消长关系。　

磷钒矿中伴生的Ｍｏ含量一般在０．００８％～　

０．０６２％，平均含量０．０１２％，呈分散状态分布于黄　

钾铁矾、含钒云母和碳质中，为胶硫钼矿形式存在。　

在磷钒矿床中，采集２０个化学样品，对Ｐｔ、Ｐｂ　

进行分析。Ｐｔ含量４．４８×１０～～２９．１０×１０一，平　

均含量１６．４３９×１０一；Ｐｂ含量２．５６×１０　×１０一～　

２１６×１０一，平均含量７２．２５×１０一，可综合利用。　

对磷、钒、铀矿石进行碘分析和试金分析，Ｉ含　

量０—０．０００１３％；Ａｕ含量０～０．１×１０～。均很低，　

无利用价值。　

３矿床成因及找矿标志　

３．１矿床成因　

从各矿区沉积相的序列看，硅质岩一粉砂岩一　

磷灰岩一含砾粘土岩及不稳定的钙质砾岩，从上而　

下由细到粗，为一套陆源碎屑沉积海侵岩系。在寒　

武系底部与震旦系之间有一个较明显的沉积间断　

面，其下部为一套碳酸盐岩层。　

从矿层和围岩中均未发现能反映沉积介质盐化　

浓缩标志物，如石膏、萤石、天青石等，而有大量有机　

物质、黄铁矿等，说明磷、钒矿形成的地质背景，是气　

候比较温暖湿润的条件下形成的。在矿石中局部出　

现角砾状构造、结核状磷灰岩、条带状或团块状磷灰　

岩，磷矿层厚薄不均，有时出现尖灭的现象，说明当　

时沉积除受基底凹凸不平影响外，主要是当时海底　

振荡运动频繁，磷的物质来源少，沉积供应物质急剧　

变化所致。　

钒矿赋存于黑色碳质页岩中，由于当时气候较　

温暖湿润，较稳定还原环境下形成的，钒的物质来源　

丰富，泥质质点吸附海水钒元素，形成分布较均匀的　

含钒碳质页岩，后经变质作用，钒元素相对富集，并　

生成含钒云母、含钒电气石等，均与散布于浅变质的　

碳质粘板岩、碳质千枚岩中。　

根据地层，岩石、矿床、矿物及岩相古地理综合　

分析，初步认为磷钒矿床是处于海进初期。陆源海　

湾一浅海环境形成的沉积变质矿床。　

３．２找矿标志　

１）磷钒矿产于寒武系双鹰山组底部古侵蚀面　

上或附近，为一套陆源碎屑岩类，钒矿产于磷矿层上　

部黑色碳质千枚岩或板岩中。　（下转第７５页）