湘西北地区镍钼钒多金属矿床及金银矿化的地质特征与成矿条件

湘西北地区镍钼钒多金属矿床及金银矿化的地质特征与成矿条件_追寻地质梦湖

鲍振襄

（湖南省有色地质勘查局二四五队，湖南 吉首 416007）[1]

摘 要：湘西北地区镍钼钒多金属矿床赋矿层位为下寒武统木昌组。可划分为两种岩性组合序列，分别赋存镍钼矿床和钒矿床，并伴生金银矿化，还蕴藏着极其丰富的石煤资源，是湘西北有色及贵金属潜在的成矿区域。属沉积型矿床，而成岩化作用使其成矿物质进一步富集。

关键词：湘西北；镍钼钒矿床；金银矿化；成矿条件

自20世纪50年代末在湖南西北部下寒武统黑色岩系中发现镍钼钒多金属矿床以来，于慈利、大庸等地已初步查明了多处镍钼矿床，近年来又陆续探明了一批钒矿产地。随着本区找矿工作的深入，矿床中伴生的金银矿化又引起了人们的瞩目。

该多金属矿带长达180km，宽5～40km，东北延伸到湖北境内，西南进入贵州省，它是我国南方镍钼多金属及贵金属资源潜在的成矿区，又是钒矿的重要产区，更蕴藏着极其丰富的石煤资源[1]。因此，本区黑色岩系具有非常重要的经济意义，也是当前地质界的热门研究课题之一。

一、区域地质环境

本区位于扬子准地台湘黔川鄂古坳陷区东南侧。在地层分区上，在早寒武世时基本属于武陵山过渡区，扬子型生物较多，江南型生物较少。区内地层缺失石炭系、第三系和中泥盆统，二叠系发育不全，其余从震旦纪到新生代各时代地层均有出露。

区域构造为一条北东向的复式背斜褶皱，轴部地层为元古界板溪群浅海相浅变质碎屑岩，但褶皱构造的两翼地层不对称，局部被白垩系超覆。

区内岩浆活动微弱，仅在古丈龙鼻嘴一带相当于下震旦统江口组内夹有橄榄玄武岩、辉绿岩及橄榄辉石岩体，从构造位置和岩石化学特征分析表明，代表了弧后盆地火山活动的产物。

镍钼钒矿床主要集中分布于花垣 保靖 大庸深大断裂南侧（图1），其中镍钼矿床位于古丈复背斜之北东端倾伏部位，钒矿床则位于古丈复背斜北西翼，赋矿层位均为下寒武统木昌组（旧称牛蹄塘组）[2]。该组是本区寒武纪最早的一个地层单位，在湘西北分布甚广，与下伏地层上震旦统灯影组呈整合接触关系，以含磷结核层作为寒武纪底界的标志。

二、赋矿岩系的岩层组合

湘西北地区镍钼钒多金属矿床主要赋存于木昌组底部。赋矿岩系是一套富含有机质和黄铁矿的硅泥质黑色页岩（包括碳质页岩、黑色页岩、碳泥质硅质岩和硅质岩等），简称“黑层”（下同）。有两种岩性组合序列，分别赋存不同的矿床组合。一种是含磷岩系→碳质页岩→黑色页岩，为镍钼矿层岩性组合序列，镍钼富集在该序列的含磷岩系中[2]；另一种是碳质页岩（或含磷结核）夹硅质岩（或互层）→碳质页岩→黑色页岩，为钒矿层岩性组合序列，钒主要富集在该序列的碳质页岩夹薄层硅质岩及含磷结核层中。分述如下。

（一）镍钼矿床岩性组合序列

以大庸后坪矿床为例。

下伏地层：上震旦统灯影组白云岩[3]

——整合——

赋矿地层：下寒武统木昌组。根据含矿性、岩性之不同，一般可分为上、中、下三部分。除本组底部岩性变化较大外，均由碳质页岩、黑色页岩夹薄层硅质岩或互层组成。地层厚度变化较大，如处于武陵海隆起部位的后坪、杆子坪等地沉积厚度仅25～48m，而在此二区的两侧，沉积厚度增大至125～148m。以马洞—余家—朱家湾一线为界，分为南北两区，自下而上岩层划分及组合如下。

图1 湘西北镍钼钒矿床区域地质略图

1.板溪群—震旦系；2.寒武系—志留系；3.寒武系—三叠系；4.白垩系；5.下寒武统木昌组；6.基性岩体；

7.背斜、向斜；8.断层；9.不整合界线；10.镍钼矿产地；11.钒矿产地；12.石煤产地

1.下部——含矿岩系

（1）含磷层。

北区以磷块岩、含磷硅质岩夹薄层碳质页岩及含磷结核层为主，为镍钼矿层的直接底板，富含磷（P2O521.46%，10件）和稀土元素（Re2O30.056%，12件）等，厚0～1.5m。在磷块岩中见原始光面球胞、绞面球胞等“微古植物”化石及海绵骨针等。

南区为薄层硅质岩夹粉砂质硅质页岩及少量硅质结核，为钒矿层的直接底板，厚0.6～6.7m。

（2）含磷结核碳质页岩。

北区为含磷结核碳质页岩，系含镍钼层，岩性较稳定，厚0.05～0.5m。

南区为含硅质结核的粉砂质碳质页岩，结核层2层，其间为较厚的粉砂质碳质页岩及硅质碳质页岩，局部夹碳质白云岩透镜体，为钒矿层的主要赋存部位。厚0.50～1.06m。

（3）镍钼富集层（金属层）。

北区为似层状、小扁豆体（筒状）、薄层状和线理状产出之镍钼富集层，最厚0.8m，一般厚0.1～0.2m（相邻的天门山矿床厚0.2～0.7m）。

（4）碳质页岩。

北区为碳质页岩、含白云质碳质页岩、白云质碳质页岩、碳泥质白云岩，含C有机8%～12%，夹薄层状，线理状镍钼矿层（次镍钼矿层），最厚5.60m，一般厚0.4～2m。

南区本层相变为粉砂质碳质页岩，厚2.2～3.7m。

（5）粉砂质碳质页岩夹薄层泥质硅质岩。

本层含C有机8%～10%，自北向南增厚，薄层泥质硅质岩增多，为镍钼矿层顶板，厚3～12m。

2.中部——黑色页岩

中层状，含少量黄铁矿结核。下部含碳质较高（石煤层），上部为黑色页岩，顶部见一层厚0.18～0.35m的黑色结晶泥质白云岩透镜体。本层厚13.6～28m。

3.上部——含碳页岩、白云质页岩

黑色含碳水云母页岩与白云质含碳水云母页岩互层，夹深灰色泥质白云岩，厚10～77m不等。

上覆地层：下寒武统杷榔组页岩

（二）钒矿床岩性组合序列

本区钒矿床岩性组合序列与镍钼矿床大同小异，差别主要在木昌组底部的含矿岩系。以永顺中山坪矿床为例，含钒岩系的岩性组合自下而上为：

（1）底部为薄层硅质岩中间夹少量含硅磷结核页岩，其上局部见厚0.1～0.2m的泥质白云岩，厚0.5～1.5m，含V2O5为0.53%～0.78%。

（2）含磷结核碳质页岩夹硅质岩，见大量藻化石，厚1.0～4.9m，含V2O5为0.90～2.29%，是钒矿床的主要赋存部位。

（3）薄—中层状含粉砂质页岩，偶夹泥质白云岩扁豆体，厚1.5～2.0m，含V2O5为0.22%～0.56%。

（4）含磷结核的黑色页岩夹少量硅质岩，厚2.0～2.5m，含V2O5为0.54%～0.75%。

（三）镍钼矿层与钒矿层的关系

上述镍钼矿层岩性序列与钒矿层岩性序列均为连续沉积，镍钼钒成矿部位相当，并可作地层柱状剖面对比（图2）。在空间上，镍钼矿层与钒矿层呈相变关系，因此它们可以在同一矿区出现不同矿石组合的矿床。一般来说，镍钼矿层由含磷结核板状、鳞片状碳质页岩，板状碳质页岩，白云质、粉砂质碳质页岩，碳磷质白云质小透镜体贫矿石和各类富矿石组成。各种贫、富矿石在空间上的厚度、赋存部位变化很大，形成各种矿层组合，一般厚0.30～1.50m。而钒矿层岩相厚度较稳定，厚0.50～4.30m，最厚7.33m。主要由板状页岩夹板状硅质岩、碳泥质页岩及含磷结核等组成。

图2 湘西北地区镍钼钒矿层柱状对比图

1.页岩；2.黑色页岩；3.碳质页岩；4.薄层硅质岩；5.含碳水云母页岩；6.泥质灰岩；7.白云岩；

8.硅质岩；9.砂岩；10.石煤层；11.磷块岩；12.钒矿层；13.次要镍钼矿层；14.主要镍钼矿层

三、矿床地质特征

（一）矿体产出特征

湘西北地区镍钼多金属矿床产出部位变化较大，但主要赋存于木昌组底部厚度不大的含磷岩系中，其次为产于磷块岩之上和直接覆于灯影组之上。矿层主要呈缓倾斜的似层状，次为透镜状和扁豆体（群）状及筒状等，与围岩大体整合产出。矿体主要由含磷结核层和镍钼层组成，其次由“含碎屑”条带状镍钼矿的碳泥质白云岩或白云质碳质页岩组成。较大的似层状矿体长200～700m，透镜状、扁豆状矿体长10～200m；平均厚0.24～1.00m，含Ni0.28%～1.03%，Mo0.35%～0.97%。

钒矿体主要呈缓倾斜的层状、似层状延伸（图3）。其规模之大、产状形态之稳定远超过同层位的镍钼矿床。走向长600～2800m，延深大于600m，与围岩整合产出，一般无明显界线。矿体主要由碳质页岩、薄层硅质岩和含磷结核碳质页岩组成。一般只有一层矿（其间无夹石），直接覆于留茶坡组之上或距其顶界面0.4～3.7m范围内，仅古丈排口见到两层矿，上层矿距留茶坡组顶界面2.91～8.93m，两层矿间隔0.96～4.46m。矿体平均厚1.65～2.5m，较厚者6.3～7.5m，含V2O50.90%～1.50%，最高2.29%。品位与厚度变化均稳定，变化系数分别为7%～23%和114%。

（二）矿石物质成分

1.化学成分

矿石的化学成分见表1。在镍钼矿床中，矿石的化学成分主要为Si O2、Al O3、Fe2O3、Mg O、Ca O及Na2O、K2O等，有益组分除Ni、Mo、V外，并含一定量的Cu、Pb、Zn、U以及铂族和贵金属（Pt0.20×10-6～0.25×10-6、Pd0.26×10-6～0.325×10-6、Os0.08×10-6～0.181×10-6、Ru0.04×10-6、Au 0.40×10-6等），但钒矿石中有益组分较单一，且比较起来，钒矿石中Si O2、Al2O3平均含量分别高于镍钼矿层约3倍和9倍；Fe2O3、Ca O含量则低于镍钼矿层。这是由于钒矿层中薄层硅质岩夹层（或互层）较多，含黏土矿物较高，以及含铁硫化物、碳酸盐矿物较低之故。镍钼矿层中P2O5含量高于钒矿层，表明镍钼矿层中水体营养度高且生物繁茂。

图3 古丈排口钒矿地质剖面图

1.杷榔组页岩；2.木昌组碳质页岩；3.留茶坡组硅质岩；4.陡山沱组泥质白云岩；5.洪江组；

6.含磷结核层；7.钒矿层；8.地层界线；9.假整合接触线

表1 湘西北等地镍钼钒多金属矿床矿石主要化学成分及有用组分（%）

注：*.TFe；**.分析单位×10-6；0.57/7.平均含量/样数；1.据陈南生等，1982；2.据湖南省地质局实验室，1972；3.据刘金山，1989；4.据中南冶金地质研究所，1979。

2.矿物成分

本区镍钼钒多金属矿床、尤其是镍钼矿床的矿物成分相当复杂。矿石中金属硫化物主要为黄铁矿、硫钼矿、二硫镍矿、辉镍矿、辉砷镍矿及针镍矿，次为砷黝铜矿、闪锌矿、含银自然金，以及黄铜矿、方铅矿、紫硫镍矿、硫铁镍矿等[4]。脉石矿物主要为黏土质、胶磷矿、白云石、沥青和石英粉砂，次为隐晶石英、玉髓、白云母、方解石、电气石、锆石、锡石、榍石、白钛石等。

（三）元素赋存状态

镍钼矿石中含镍矿物有方硫镍矿（Vaesite）Ni S2，辉镍矿（Polydymite）Ni3S4、辉砷镍矿、针镍矿等。以方硫镍矿为主，约占60%，为胶状球粒，集合体也为胶状，或与胶状黄铁矿连生，呈不规则的粒状或条带状，包裹嵌生于硫钼矿和碳质鲕粒状小结核的边缘呈环带状[5]；电子探针分析其化学成分是：Ni 47.2%，S52.8%。次为辉镍矿，约占镍矿物的20%，为胶状球粒，多与方硫镍矿连生，呈不规则的粒状或条带状，分布于方硫镍矿的中间部位，或呈粒状嵌生于方硫镍矿的颗粒间；电子探针分析其化学成分是：Ni54.4%，Fe2.3%，S38.4%。其基本产出形式有二：即以高度富集的层状或微层状为主（所谓“金属硫化物层”），次为围绕磷质—碳泥质结核成皮壳状构成结核的外壳。镍主要赋存于硫（砷）化物内，部分呈类质同象混入物分散在黄铁矿中。

含钼矿物主要为胶硫钼矿（Jordisite）①Mo S2，为典型的偏胶体沉积，一般呈竹叶状、眼球状，条带状和小鳞片状，内部常包裹多量胶状、球状、粒状的硫化物；电子探针分析其化学成分为Mo46.40%、Fe 1.8%、S4.9%；单矿物分析，其中Mo16.50%、Ni2.60%、Si O211.25%、Al2O31.55%、Fe2O3 14.85%、V2O50.31%。胶硫钼矿中混有大量杂质，特别是沥青质，钼主要以硫化物存在，一部分可能分散在有机质、碳沥青中。

钒矿石主要由碳质页岩夹硅质岩或互层及含磷结核层组成。测试资料表明，有用矿物主要为含钒水云母（即含钒伊利石），其含量根据不同矿石类型而定。其次为有机碳（可见沥青质）、石英、玉髓，还有极少量高岭石、磷灰石、白云石、方解石、黄铁矿等。据化学分析，钒主要含在碳质页岩中，如古丈排口矿床。平均含V2O51.16%的矿石中，碳质页岩含V2O51.5%，硅质岩含V2O5仅0.36%，表明钒主要与黏土类岩石有关。据本区钒矿石电渗析分析，其速度常数K值很低，为4.6×10-4～2.76× 10-4[3]，接近或小于钒钛磁铁矿中钒的K值（4.15×10-4）。表明钒不是以吸附状态存在于页岩中，而是呈类质同象混入物存在于水云母中。此外还有少量硫钒铜矿和钒卟啉等。据报道，湖北某产于扬子区外缘的钒矿床，矿石经X射线衍射鉴定表明，含钒黑色页岩的黏土矿物主要是伊利石，计算钒的配分约占80%。差热分析结果表明，钒在伊利石晶格中以V3+或V4+置换八面体层中的Al3+的形式存在。伊利石是黑层型钒矿提取钒的主导矿物[4]。凤凰东方钒矿检测结果，亦证实含钒黏土矿物为伊利石，钒在矿石中可能以类质同象形式产于伊利石的晶格中。

（四）矿石类型及主要特征

1.镍钼矿石

按矿石构造的不同可分为五类。①“竹叶状”矿石。磷结核、胶硫钼矿和硫化物主要呈竹叶状、拉长的眼球状，硫化物与胶硫钼矿互相混杂，或硫化物成胶硫钼矿、磷质竹叶体的胶状壳。系主要矿石类型之一，含Ni0.45%～4.92%、Mo0.72%～6.24%（表2）。②“碎屑”条带状矿石。金属硫化物呈碎屑状，由碳泥质、白云质、粉砂质胶结成条带状，分布于白云质碳质页岩与碳质白云岩中。此类矿石也较常见，含Ni0.16%～5.20%、Mo0.19%～3.52%。③条带状矿石。金属硫化物占60%～80%，与碳泥质、鲕粒状结核层呈相间的条带产出，即常称的“镍钼金属层”或“富矿层”。含Ni1.22%～8.49%、Mo1.28%～32.27%。④浸染状矿石。金属硫化物及碳泥质物均呈不规则粒状分布，矿物颗粒多呈棱角状，粗细不一。分布普遍，属贫矿石。含Ni0.08%、Mo0.17%。⑤结核状矿石。金属硫化物与磷结核沉积叠加而成。硫化物呈星点状、不规则状分布在结核间隙中，或围绕结核成环带纹层。属常见矿石类型，含Ni0.92%～3.21%、Mo1.54%～5.28%。

表2 湘西北镍钼钒多金属矿床不同矿石类型主要组分及伴生组分

注：Ni—Y2O3分析单位为%；Au—Os分析单位为×10-6；V未检出；①后坪；②麻家峪（据湖南省地矿局四〇五队）。

① 中国科学院地球化学研究所1972年定名为硫钼矿，现据《英汉地质词典》.

2.钒矿石

根据矿物成分和结构构造主要可分为3类。①含磷结核层钒矿石，由含量不等的磷结核球粒和碳泥质页岩组成，含V2O50.95%～1.0%。②硅质板状钒矿石，由板状碳质页岩夹板状硅质岩和碳质、白云质或泥质页岩组成，系常见矿石类型，含V2O50.99%～1.50%。③碳质页岩钒矿石，主要由板状碳质页岩组成，间夹薄层硅质岩，为主要矿石类型，含V2O51.0%～2.0%。上述钒矿石中，据东方钒矿床资料，均含有大量藻化石和沥青质。

（五）伴生元素及其共生组合关系

区内镍钼钒多金属矿床特别是镍钼矿床中的伴生元素十分复杂（表3）。其中镍钼矿床中的伴生元素可分成三组：第一组与Ni相关的，包括Ni、Mo、Se、Re、Pt、Pd、Au、Os等，其中Ni与Mo含量成明显的正相关关系，Se、Pt、Pd随Ni含量的增高而增高，Re随Mo含量增高而增高（据23件化学分析样计算的Re-Mo相关系数为0.72）；第二组与P有明显正相关，包括P-U-稀土元素等；第三组其他元素，如V2O5、Au、Ag等，其中Ni、Mo含量与V2O5多呈反消长关系，高的Au、Ag含量多见于Ni-Mo层内。

表3 湘西北某镍钼矿床矿石组合分析结果

：表中Pt、Pd、Os、Au、Ag分析单位为×10-6，其余为%；据湖南省地质局实验室，1972。

（六）金银矿化

在湘西北镍钼钒多金属矿床里，较普遍地见有沉积型伴生金银矿床（化）[5]。比较来说，似乎镍钼多金属矿床里金矿化较强，常构成含金的镍钼硫化物层。一般含Au0.4×10-6～0.7×10-6，当镍钼与黄铁矿密集组成金属硫化物薄层时，含Au可达2.49×10-6。金以含银自然金（Ag7%～15%、Au 85%～93%）形式出现，粒径0.01～0.05mm。另在湖北走马坪钒（钼）矿床中，金矿化厚度达24m，含Au0.03×10-6～0.38×10-6，最高7×10-6。金属矿物主要为自然金、黄铁矿、辰砂、辉锑矿、砷黝铜矿等。而银似乎在某些钒矿床中矿化较强（表4），如在中山坪矿床有一段长100m的钒矿层中，含Ag 12.5×10-6～16.25×10-6，平均13.69×10-6，并含Se0.018%。

据报道[6]，本区产于木昌组的银矿化自下而上可划分为5个岩性段：①硅碳质页岩段，富集钒、铀，含Ag5×10-6～20×10-6；②磷质岩段，以磷为主，含Ag5～15g/t；③含多金属硫化物碳质页岩段，以镍、钼、铜、钒为主，含Ag0.4×10-6～23.6×10-6（慈利大浒）；④碳质页岩夹薄层硅质岩段，以钒、石煤为主，含Ag4.33×10-6～47.33×10-6；上述①—④岩性段大致相当于本区镍钼钒多金属矿床的含矿岩系；⑤含碳水云母黏土岩段，含银很低。本区黑层中的银矿化呈层状、似层状产出，银主要呈含银自然金出现，一般含Ag3.5×10-6～27.7×10-6，少量样品达130×10-6～786×10-6。大庸天门山镍钼多金属矿区含Ag6×10-6～21×10-6，平均7×10-6；后坪含Ag12.15×10-6。

表4 湘西北等地木昌组钒矿床（化）的银含量

注：中国有色金属工业总公司北京矿产地质研究院分析，1987。

下寒武统黑层在我国南方分布十分广泛，其金的丰度值也很高。如湖北峡东水井沱组金的丰度为30×10-9～380×10-9，广西桃花金矿区黑层含Au32.5×10-9，广东封开金鼓金矿区黑层含Au13× 10-9[7]，湘西慈利一带镍钼多金属硫化物层含Au400×10-9，花垣 大庸 慈利深大断裂的南北两侧Au平均丰度6.6×10-9。这些均表明无论是在我国南方，还是在湘西北地层的黑层中均存在着金银异常。从区域地球化学特征来看，本区从北西向南东，各种矿床、矿点、矿化异常有从Ni、Mo、V、As到Pb、Zn、Hg、Sb至Au、Ag、Cu这样一个地球化学分带异常[6]。这种元素分带系列，与Au、Ag元素的成矿系列和矿床共生组合系列都是相当吻合的。因此是一个十分重要的地球化学现象，它预示着本区有潜在的金银矿床（化）存在的可能，所以很有必要对本区黑层中金银矿化的经济意义进行重新评估。

四、成矿地质条件探讨

（一）地层-岩石条件

本区及邻区镍钼钒多金属矿床无一例外地赋存于扬子区外缘寒武系最早的一个地层单位——下寒武统木昌组。因此，木昌组地层是镍钼钒矿床成矿的基本条件。该类矿床成矿层位及部位稳定。相邻矿层可作地层 岩石柱状剖面对比（图4），属于较典型的沉积型镍钼钒多金属矿床。黑层中黄铁矿结核的硫同位素几乎没有什么分馏作用（δ34S值17.3‰）；而镍钼层中的黄铁矿δ34S值为负值（-10.7‰），表明成矿作用与生物作用有关。

区内镍钼钒矿床虽然都赋存于木昌组底部，然而各有其特点。一般来说，镍钼富集层主要赋存于木昌组底部磷结核层之上的黑色碳质白云质页岩或粉砂质页岩中，而含磷结核层之下为磷块岩和下伏地层灯影组白云岩。当灯影组白云岩相变为留茶坡组黑色厚层块状硅质岩时，木昌组底部以夹黑色碳质页岩的薄层硅质岩、碳质页岩夹（或互层）薄层硅质岩间或有硅、磷质结核为特征时，则有利于钒矿层的形成。看来，本区镍钼矿层与钒矿层是随着下伏地层和含矿岩系的相变而发生矿相的变化，或者说是同期异相的产物。

图4 古丈排口下寒武统木昌组钒矿层柱状图

1.黑色页岩；2.薄层硅质岩；3.硅质岩与黑色页岩互层；4.含结核黑色页岩；5.钒矿层；6.硅质岩；7.矿层编号

（二）古地理条件

震旦纪后期，湘西北地区明显地分为两个大的岩相区，其分界线约从大庸田坪、四都坪向东北至桃源理公港附近，基本上与花垣 大庸 慈利深大断裂位置一致。此线以北是以碳酸盐岩为主的白云岩相区（称灯影组），以南以硅质岩为主的硅质岩相区（称留茶坡组）。沿此线间可见到两者过渡现象。

本区在早寒武世早期处于洞庭古陆西北边缘陆棚区，武陵海海底隆起的东段。其沉积相自西北至东南分3个区，即①西北部为含碳、黏土质硅质岩相区，②中部为含碳、磷、白云质黏土岩相区，③东南部为含碳、黏土质硅质岩相区（图5）。镍钼富集层主要分布在中部含碳、磷、白云质黏土岩相区的南缘，而钒矿层则主要富集在中部相带的东南缘或接近东南部含碳黏土质硅质岩相区内。其富矿部位常位于基底凹陷区内或凹陷与微凸起的过渡部位。从时间上说，矿床形成于晚震旦世灯影期（或留茶坡期）之后，早寒武世木昌期底部磷块岩或薄层硅质岩沉积期后。从空间上说，镍钼矿层主要分布在晚震旦世灯影期白云岩相区；而钒矿层则主要分布在留茶坡期硅质岩相区，这在湖南的北部、中部等地的钒矿床也都如此。

由沉积岩相及其沉积物——黑层中富含有机质、黄铁矿、并普遍见有海绵骨针、藻类和“微古植物”化石及水平层理（纹）等，说明湘西北地区早寒武世木昌期岩相古地理环境为浅海—半深海区，含镍钼钒多金属元素、贵金属元素及稀土元素等，是在温暖潮湿的古气候条件下形成的淡化海的产物，并反映出地壳活动相对处于宁静的滞流海盆地的强还原环境。而镍钼钒不同矿物组合的矿床，乃是其同沉积期不同相变的产物。

（三）地球化学-生物化学条件

范德廉等据本区镍钼矿层中有机碳的含量变化指出：“从磷块岩到镍钼多元素富集层C有机含量猛增近10倍。沉积环境的这种突然改变是多元素富集的重要因素。”[7]丁传谱等（1976）结合实地观察并进一步分析了木昌组岩石化学成分及有用元素含量后认为，镍钼金属层的形成除生物起了重要作用外，镁、磷两元素起的作用同样重要。这可从本区主要是硫磷质矿石和碳磷质白云质矿石得到说明。

对钒的沉积，黏土矿物起了重要作用。如湖北某钒钼矿床钒矿石含Al2O3高达7.16%（东方钒矿为6.78%），从扩散分离试验所做多元素化学分析结果，在V2O5与Al2O3、K2O关系图上，V2O5与Al2O3、K2O呈正相关关系，说明钒与黏土矿物密切相关[8]。后经张爱云（1989）进一步研究证实，这种黏土矿物就是含钾伊利石（即含钒伊利石）。

图5 湘西北地区早寒武世早期（镍钼钒富集期）岩相分区略图（据丁传谱等，1978）

还需强调指出，在湘西北镍钼钒多金属矿床成矿过程中，生物作用至关重要。这可由本区寒武系底部常见大量藻类化石、海绵骨针、“微古植物”化石等得到证实。典型的矿床例如凤凰东方钒矿床，矿石中含有丰富的有机碳（沥青，10%左右）和碳质绿色素（1.16×10-6～2.85×10-6），特别是其中的烷类、三萜贴是细菌和陆源有机质的生物标志化合物[8]。矿层中发现大量藻类生物也证明了有机碳属生物成因的，P-U-V-Mo-C有机元素组合的显著相关特征表明，钒与生物化学富集作用有直接关系的。由于沉积物中富含有机质和胶状黏土矿物，因而具有较强烈的吸附金属阳离子的能力从而利于富集成矿。可以说，湘西北地区镍钼钒多金属矿床是在有机质（生物化学）参与下发生成矿作用的。

本区镍钼钒多金属矿床成矿物质来自陆源，也可能有火山源的；后者由湘西北地区木昌组底部多处发现火山凝灰岩得到旁证。

（四）成矿元素的成岩再富集

湘西北木昌组的黑色页岩、碳质页岩主要是水云母页岩，绢云母含量很少，这是成岩化作用的主要标志。主要赋矿岩石——含钒碳质页岩中，以吸附状态和金属有机化合物状态存在的及生物体中释放出来的钒，在成岩化作用过程中，以V3+形式进入伊利石（水云母）晶格中置换Al3+而形成类质同象，即含钒伊利石（即含钒水云母）。富镍钼的泥状沉积物在成岩化作用过程中，镍钼等金属离子可以交代原生沉积的黄铁矿和生物残体，或遇到H2S溶液生成后生的晶粒状镍、铜、锌等硫化物，从而使黑层中的成矿元素得到进一步富集。

该类矿床中伴生的金银矿化，也与黑层本身的沉积成岩作用是分不开的。这除了黑层中金的丰度是各类岩石中最高者外，还与黑层中含有大量的有机质有关。由于有机质对金具有强烈的吸附作用，它能将可溶性络合物还原成自然金。此外，经查定的几种金属有机化合物——镍卟啉、钒卟啉等，它们可能生成+1价和+3价的氧化态的有机化合物，而有利于金（银）的富集作用，故本区黑层中伴生金银矿化的产生，也很可能与初始沉积阶段之淡化海环境有关，也与沉积期后成岩化作用使其进一步富集有关。

总之，湘西北地区下寒武统木昌组赋存着多种有用金属，除镍钼特别是钒形成一定规模的矿床外，还共生或伴生磷、铀、金、银、铂、钯、锇、硒、铊等贵金属和稀土元素等。此外，尚蕴藏着极其丰富的石煤资源。所以，深入开展湘西北地区黑层中的有色、贵金属和稀土元素的地质找矿与研究工作大有作为。

成文过程中，参考和引用了湖南省地矿局四〇五队和本队的有关资料，深表谢意。

参考文献

[1]鲍振襄，等.湘西北石煤地质及煤质特征[J].湖南地质，1998，7（3）：42-49.

[2]孙一虹.湘西北下寒武统碳质页岩岩石学、岩石化学和地球化学研究[J].湖南地质，1986，5（1）：1-15，87-89.

[3]陈南生，等.我国南方下寒武统黑色岩系及其中的层状矿床[J].矿床地质，1982，2（2）：39-51.

[4]张爱云，等.黑色页岩型钒矿提钒的主导矿物[J].地球科学，1989，14（4）：391-398.

[5]鲍振襄.湖南共生与伴生金的赋存状态及分布规律[J].地质找矿论丛，1989，4（4）：1-11.

[6]刘金山.湘西北地区金矿成矿地质条件和找矿方向分析[J].湖南地质，1987，6（4）：83-87.

[7]范德廉，等.某地下寒武统含镍钼多元素黑色岩系的岩石学及地球化学特点[J].地球化学，1973（3）：143-165.

[8]刘金山.凤凰县东方钒矿床地质特征和矿床成因探讨[J].湖南地质，1989，8（4）：25-31.

[1]文章来源：《地质找矿论丛》，1990年第3期。作者简介：鲍振襄（1933—），男，湖北襄阳人，高级工程师，从事金属矿床找矿勘探、综合研究。

[2]湖南省地矿局区队.湖南地层，1986.

[3] 本组岩性在大庸—慈利以南相变为硅质岩，称留茶坡组。

[4] 中国科学院地球化学研究所1972年定名为“二硫镍矿”，现据《英汉地质词典》.

[5] 湖南冶金地质二四五队.对湘西某地镍钼多金属矿床成矿特征的几点看法.湖南冶金地质，1973年3期.

[6] 杨舜全，等.湖南省银矿类型及其地质特征，湖南地质科技情报，1988年第4期.

[7] 陈继明.黑色岩系中的金矿化.贵州地质科技情况，1989年第3期.

[8] 中南冶金地质研究所.湖北某地下寒武统黑色岩系中钒钼赋存状态的初步研究.湖北冶金地质，1979年第2期.