湖北省興山縣樹崆坪礦區(qū)后坪礦段Ph13磷礦層地質(zhì)特征及找礦遠(yuǎn)景

曾德軍

(中化地質(zhì)礦山總局湖北地質(zhì)勘查院，湖北 武漢 430070)

湖北省興山縣樹崆坪礦區(qū)后坪礦段位于宜昌磷礦聚集區(qū)西部，屬樹崆坪礦區(qū)樹崆坪礦段往北(深部)延伸地段，礦段面積41.59 km2。后坪礦段內(nèi)磷礦屬生物化學(xué)沉積型磷塊巖礦床。前人對(duì)我國(guó)磷礦床特征、磷塊巖成礦體系及鄂西磷礦成礦規(guī)律等進(jìn)行了大量研究，取得了大量研究成果，本次研究主要在以上成果的基礎(chǔ)上，對(duì)后坪礦段主要工業(yè)礦層Ph13磷礦層特征進(jìn)行系統(tǒng)論述，對(duì)礦段周邊磷礦找礦遠(yuǎn)景進(jìn)行分析，為同類型磷礦床勘查及找礦提供借鑒，為開發(fā)利用礦段內(nèi)磷礦資源提供參考。

1 礦段地質(zhì)概況

后坪礦段大地構(gòu)造位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)北緣龍門—大巴臺(tái)緣褶皺帶的東端，北與東秦嶺褶皺帶的南端相連，位于次一級(jí)構(gòu)造“黃陵背斜”北緣。

1.1 地層

礦段內(nèi)出露地層有第四系(Q)、寒武系下統(tǒng)石龍洞組(∈1sh)、天河板組(∈1t)、石牌組(∈1sp)、牛蹄塘組(∈1n)、震旦系上統(tǒng)燈影組(Z2dn)第一至第三段，震旦系下統(tǒng)陡山沱組(Z1d)第一至第四段、南華系上統(tǒng)南沱組(Nh2n)及中元古界崆嶺群(PtK)等地層隱伏于地下，鉆探和坑探工程可見。

1.2 構(gòu)造

后坪礦段地層整體呈單斜層狀產(chǎn)出，略具波狀起伏；地層產(chǎn)狀較平緩，傾向285°～65°，傾角2°～13°之間，南部?jī)A角2°～5°，北部?jī)A角5°～13°。

礦段發(fā)現(xiàn)的斷層有16條，均為正斷層，根據(jù)其走向可分為四組：北西西(NWW)向正斷層、北北西(NNW)向正斷層、近東西(EW)向正斷層及北北東(NNE)向正斷層。四組斷層中，北西西(NWW)向斷層數(shù)量多，對(duì)礦層破壞最嚴(yán)重；北北西(NNW)向斷層雖然規(guī)模大，但數(shù)量相對(duì)較少，整體破壞作用相對(duì)北西西(NWW)向斷層來說稍小；近東西和北北東向斷層規(guī)模較小，最大垂直斷距一般小于20 m，數(shù)量相對(duì)較少，對(duì)礦層破壞作用較小。斷層均為張性正斷層，斷層面傾角較陡，一般大于70°，僅F5斷層在礦段中南部往深部變緩，局部?jī)H47°。

1.3 含磷巖系

后坪礦段磷礦層賦存于震旦系陡山沱組第一段(Z1d1)，是區(qū)域上Ph1礦層的賦存層位。礦段內(nèi)含磷巖系從上至下依次分布有上白云巖、Ph13磷礦層、含磷泥巖、Ph12礦層、含磷泥巖、Ph11礦層層位、下白云巖。含磷巖系厚度8.67～58.99 m，平均厚27.52 m。含磷巖系中Ph13礦層最發(fā)育，是礦段內(nèi)主要工業(yè)磷礦層。

2 Ph13磷礦層特征

2.1 磷礦層特征

礦層在礦段內(nèi)連續(xù)分布，向東、南、北往礦段外均有延伸；礦段內(nèi)礦層南北(沿傾向)長(zhǎng)約7 500 m，東西(沿走向)寬1 650～4 860 m，總體北部較寬，沿走向?qū)捈s4 230 m，在中部偏南沿走向?qū)挾茸钚?，? 650 m，形成“細(xì)腰”，往南變寬，最寬達(dá)4 860 m；礦層層狀產(chǎn)出，總體傾向315°～26°，傾角2°～8°；礦層底板高程658.16～1 302 m；礦段內(nèi)礦層為隱伏礦層，埋深250～985.01 m；礦層厚度1.30～5.68 m，平均厚度3.92 m；礦層P2O5含量18.25%～30.12%，平均含量24.48%。

2.2 礦層厚度變化特征

礦層厚度總體穩(wěn)定，但沿走向和傾向方向具有一定程度變化，沿走向方向變化更為明顯，其中最明顯的變化是往西部整體逐漸變薄，局部尖滅，形成西部不可采區(qū)帶。從南到北，沿走向方向的變化趨勢(shì)基本一致，即從中部往西均變薄到尖滅的走勢(shì)，但變化幅度不盡相同。如礦段南部往西鉆孔ZK1006控礦厚度1.30 m，PZK1406控礦厚度1.43 m，勉強(qiáng)可采，再往西至PD1050-C0控礦厚度僅0.75 m，PZK1606控礦厚度僅0.38 m；往北至1048西探巷內(nèi)可見到礦層厚度明顯變化，PD1048-C2厚度為1.93 m，再往西厚度變薄，約往西100 m礦層迅速變薄至0.76 m(PD1048-C1)；礦段中部ZK1024控礦厚度3.56 m，往西30 m礦層厚度變薄至1.50 m左右，再往西至PZK2216控礦厚度僅1.27 m，在西1平巷中從東往西礦層厚度明顯變??；在PZK2216聯(lián)絡(luò)巷道中礦層厚度從東到西明顯變?。辉傧虮盳K1028控礦厚度2.58 m，至西1-C4控礦厚度僅0.91 m，再往西至PZK01一帶尖滅；繼續(xù)向北至礦段北西部，ZK1830控礦厚度2.46 m，至西部胡家扁礦區(qū)ZK105控礦厚度為0.30 m。雖然從南到北礦層往西均有變薄的趨勢(shì)，但變化幅度并不一致。沿走向往東礦層在礦段中南部一帶變化較大，其他地段變化不明顯。

沿傾向方向，總體厚度變化不大，且無明顯變化規(guī)律。在礦段中部首采區(qū)一帶厚度較大，一般厚度大于4 m，多數(shù)工程見礦厚度大于5 m；在東部采家坪ZK423—ZK426一帶有一個(gè)厚度變薄區(qū)(ZK423見礦厚度1.47 m)；在礦段北部出現(xiàn)一個(gè)厚度不可采區(qū)(ZK1224見低品位礦厚度0.35 m)，形成不可采天窗；礦段北部偏西至礦權(quán)邊界附近礦層厚度有變小趨勢(shì)，至鉆孔 ZK1432見礦厚度0.33 m，變?yōu)楹穸炔豢刹蓞^(qū)。

2.3 礦層品位變化特征

從品位變化看，變化規(guī)律不明顯?？傮w上礦層沿走向往西部品位有所降低，在礦段中部往東品位一般大于23%，在首采區(qū)東部及往東地段品位一般大于25%，往西至礦層邊界附近品位多降至20%以下?？傮w上礦段中部、北部品位較高，往南部品位有所降低，但變化規(guī)律不明顯。在礦段范圍內(nèi)整體出現(xiàn)3個(gè)品位高值區(qū)和4個(gè)品位低值區(qū)，其分布沒有明顯規(guī)律。

2.4 分層特征

礦層在空間剖面上分布有較強(qiáng)的規(guī)律性，礦層頂板為淺灰色厚層狀細(xì)晶白云巖，底板為深灰色、灰黑色薄層含磷泥巖，礦層從上至下一般分為7個(gè)自然類型小層(見圖1)：①白云質(zhì)條帶磷塊巖；②塊狀磷塊巖；③條紋狀磷塊巖；④泥質(zhì)條帶磷塊巖；⑤塊狀磷塊巖；⑥泥質(zhì)條帶磷塊巖；⑦低品位泥質(zhì)條帶磷塊巖。

圖1 Ph13礦層結(jié)構(gòu)柱狀示意圖

頂部①白云質(zhì)條帶磷塊巖一般較薄，品位較低，局部地方缺少該層。②塊狀磷塊巖厚度穩(wěn)定，品位大于30%。③層條紋狀磷塊巖厚度穩(wěn)定，品位一般大于26%。②③合并層分布穩(wěn)定，是礦段主要富礦層層位，綜合品位一段大于28%。④泥質(zhì)條帶磷塊巖厚度較穩(wěn)定，品位一般22%～25%。⑤塊狀磷塊巖品位較高，但厚度不穩(wěn)定，一般不具備單獨(dú)開采條件；當(dāng)其厚度變小(小于0.20 m)時(shí)，一般將其作為泥質(zhì)條帶磷塊巖的一個(gè)條帶，這樣④、⑤、⑥合并為一層泥質(zhì)條帶磷塊巖。⑦低品位磷塊巖在礦段內(nèi)不連片分布，且不能單獨(dú)圈定低品位礦體，通過“穿靴戴帽”的方式圈入工業(yè)礦體中。

不同地段各自然類型小層分布并不一定完整，可能缺失其中的1～3層，但從上至下分布規(guī)律仍然明顯。根據(jù)自然類型分布規(guī)律，可將礦體分為兩個(gè)分層，①②③合并為上層，為較高品位礦石；④⑤⑥⑦合并為下層，為較低品位礦石。在礦段中部首采區(qū)及以東地帶，④層品位升高變?yōu)闂l紋狀磷塊巖時(shí)，④⑤層并于上層中。兩個(gè)分層中上層P2O5平均含量為27.28%，可作為商品原礦直接開采銷售；下層礦石工業(yè)類型和品位是鄂西地區(qū)磷礦重介質(zhì)選礦較為理想的對(duì)象，P2O5平均含量19.98%，可進(jìn)行重介質(zhì)選礦，形成精礦銷售。這種分布規(guī)律為礦山分層開采、充分利用礦產(chǎn)資源創(chuàng)造了條件。

2.5 斷層對(duì)礦層破壞特征

北西向斷層F5為區(qū)域性斷層，對(duì)礦層的破壞程度最大，將Ph13礦層切割成東西兩個(gè)礦體，形成較大落差，東盤礦體升高，西盤礦體下降，斷距南大北小，南部垂直斷距100～200 m，北部40～80 m。其他北北西向F6、F14斷層為F5的次一級(jí)斷層，其中F6斷層使西部礦層再次形成15～50 m落差，越往南落差越大，與F5斷層形成階梯狀礦體；F14斷層規(guī)模較小，兩側(cè)礦層落差小于15 m，與F5、F6斷層形成“地塹狀”礦體。

北西西向斷層是礦段內(nèi)最發(fā)育的一組斷層，從北到南有F1、F2、F3、F8、F7、F15、F12、F11、F13，這些斷層基本平行排列，斷層間距600～1 300 m，將礦層切割成“階梯狀”、“地塹狀”、“地壘狀”大小不一的礦體。單條斷層落差在8～100 m不等，南部落差稍小，北部落差稍大。

近東西向斷層和北北東向斷層雖對(duì)礦層有一定程度的切割，但延伸規(guī)模較小，礦層的落差較小，對(duì)礦層的破壞相對(duì)較小。

礦段內(nèi)微小斷層較發(fā)育，通過對(duì)首采區(qū)巷道編錄統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)斷層201條次，其中NNW向12條，NWW向102條次，近EW向48條次，NNE向39條次。這些斷層垂直斷距一段小于5 m，其性質(zhì)及特征與較大斷層基本一致，斷層或呈階梯狀、“地塹狀”、“地壘狀”產(chǎn)出，使礦層小幅錯(cuò)動(dòng)。斷層往往在某一地段集中發(fā)育，影響礦層及其頂?shù)装宸€(wěn)定性，在開采過程中應(yīng)引起重視。

3 找礦遠(yuǎn)景分析

后坪礦段位于宜昌磷礦聚集區(qū)西部，在經(jīng)過多年勘查，其南部和東部發(fā)現(xiàn)多個(gè)大型磷礦床，多已開發(fā)利用。通過對(duì)后坪礦段磷礦層特征研究發(fā)現(xiàn)，礦層往西部逐漸變薄，形成不可采區(qū)。從巖相古地理環(huán)境看，礦段往西區(qū)域陡山沱期巖相類型是從淺海臺(tái)地臺(tái)坪相-灘緣瀉湖亞相過渡至邊緣灘相-淺灘藻丘亞相，屬淺水盆地泥(頁(yè))巖、泥灰質(zhì)白云巖、云質(zhì)灰?guī)r相，磷質(zhì)含量低，不具備形成磷塊巖礦床條件，因而往礦段西部一帶沒有進(jìn)一步磷礦勘查的價(jià)值。

礦段往北屬宜昌磷礦聚集區(qū)與興神保磷礦聚集區(qū)結(jié)合部位，具有較好的成礦潛力。該區(qū)域內(nèi)地表廣泛分布寒武系、奧陶系及志留系等地層，含磷巖系震旦系陡山沱組地層隱伏其下。后坪礦段及往北地段陡山沱期巖相類型為淺海臺(tái)地臺(tái)坪相-灘緣瀉湖亞相-瀉湖灘緣微相，屬灘緣瀉湖泥(頁(yè))巖、磷塊巖、含硅質(zhì)白云巖相，是區(qū)域內(nèi)適合Ph13磷礦層發(fā)育的巖相古地理環(huán)境。通過對(duì)后坪礦段Ph13磷礦層特征研究，全礦區(qū)礦層厚度1.30～5.68 m，平均厚度3.92 m；礦層P2O5含量18.25%～30.12%，平均含量24.48%，礦層穩(wěn)定性較好。從礦段北部邊界附近幾個(gè)工程見礦情況看，礦層厚度2.82～4.78 m，P2O5含量25.06%～30.46%，礦層厚度與全礦段相比仍顯穩(wěn)定， P2O5含量有增高的趨勢(shì)，可以預(yù)測(cè)礦段往北地段應(yīng)有較好的找礦遠(yuǎn)景。

4 結(jié)語

(1)礦段內(nèi)磷礦層為大型沉積型磷塊巖礦床，Ph13礦層是礦段內(nèi)主要工業(yè)礦層，工業(yè)礦層平均厚度3.92 m，厚度總體穩(wěn)定，在礦段中東部連續(xù)分布，往西礦層變薄至尖滅。可采礦層平均品位24.48%，有用組分均勻，不同地段品位有變化，變化規(guī)律不明顯。礦層受斷層切割產(chǎn)生位移形成“階梯狀”、“地塹狀”、“地壘狀”礦體，對(duì)礦層開采有不利影響。

(2)礦段Ph13礦層往東已經(jīng)過勘查，發(fā)現(xiàn)大型磷礦床；往西為不可采區(qū)，已無勘查價(jià)值；向北延伸至勘查區(qū)外暫未勘查，通過研究預(yù)測(cè)該區(qū)域內(nèi)有較好的找礦遠(yuǎn)景，是下一步礦山尋找接替資源的重要靶區(qū)。