貴州馮三鎮(zhèn)永興磷礦地質(zhì)特征及找礦遠(yuǎn)景

楊光亮

中化地質(zhì)礦山總局貴州地質(zhì)勘查院，貴州 貴陽 550002

貴州開陽縣馮三鎮(zhèn)永興磷礦資源儲(chǔ)量豐富，磷礦石資源量約為191.18萬t，平均品位（P2O5含量）26.30%。20世紀(jì)70～80年代，貴州省區(qū)調(diào)隊(duì)、中國人民解放軍00939部隊(duì)等單位對(duì)該地區(qū)進(jìn)行了區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查工作，作了較系統(tǒng)的礦產(chǎn)、地層和構(gòu)造研究。近些年，許多學(xué)者通過研究整個(gè)開陽地區(qū)的大地構(gòu)造、巖相古地理及沉積盆地演化，對(duì)該地區(qū)沉積環(huán)境和磷礦成因有了較為細(xì)致的了解，但對(duì)于各個(gè)獨(dú)立磷礦的地質(zhì)特征在細(xì)節(jié)上的研究稍顯不足。本文以永興磷礦的礦床地質(zhì)特征為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)其含礦巖系、礦體特征及礦石質(zhì)量等進(jìn)行了較為深入的研究和探討，以期為該區(qū)磷礦的找礦方向提供一定的依據(jù)[1]。

1 礦區(qū)概況

永興磷礦區(qū)交通十分方便，簡易公路與開馬（開陽至馬場）縣級(jí)公路相接，距川黔鐵路久長站運(yùn)距75km。永興磷礦位于翁昭背斜西翼北段，區(qū)內(nèi)地形東低西高，南高北低，海拔一般在800～1000m，氣候溫和，處在北溫帶和亞熱帶的交匯地點(diǎn)，夏季多為偏南風(fēng)，冬季多為偏北風(fēng)。雨季多出現(xiàn)在5～10月，年平均降雨量在962.5～1419.2mm，且年平均氣溫大概為10.6～15.3℃，最高氣溫出現(xiàn)在7、8月。礦區(qū)內(nèi)無河流，地表水總體流向由西向東流過，通過地表溪溝，最終流入烏江，隸屬于烏江水系[1]。

2 區(qū)域地質(zhì)特征

永興磷礦地處揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)黔北臺(tái)隆遵義斷拱貴陽復(fù)雜構(gòu)造變形區(qū)翁昭背斜西翼北段，按地質(zhì)力學(xué)概念屬新華夏體系第Ⅲ隆起帶南西部二級(jí)構(gòu)造單元[2-4]。

據(jù)野外勘查和資料整理發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域出露的可見地層主要為青白口系、南華系、震旦系、寒武系、二疊系、三疊系以及第四系，磷礦層賦存于震旦系的陡山沱組中（表1）。

表1 區(qū)域地層簡表 Table 1 Summary of regional strata

區(qū)域構(gòu)造多以近南北向的褶皺及伴生的斷裂為主。褶皺主要發(fā)育有翁昭復(fù)背斜、翁昭背斜以東發(fā)育的白巖背斜（產(chǎn)有甕福磷礦）、翁昭背斜以西發(fā)育的洋水背斜（產(chǎn)有開陽磷礦）。斷裂主要有象家壩斷層、久長斷層、頂兆斷層、龍坑帚狀構(gòu)造、兩路口斷層、高云斷層等。

3 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)位于翁昭背斜西翼北段，總體呈北西傾斜的單斜構(gòu)造（圖1）。

圖1 永興磷礦礦區(qū)地質(zhì)簡圖 Fig. 1 Geological sketch map of Yongxing phosphate mine area

3.1 地層

出露地層有第四系（Q），下寒武統(tǒng)清虛洞組（?1q）、明心寺組（?1m）、牛蹄塘組（?1n），上震旦統(tǒng)燈影組(Z2dn)、下震旦統(tǒng)陡山沱組(Z1d)和上南華統(tǒng)南沱組（Nh2n）。現(xiàn)從新至老簡述如下[5-7]。

第四系（Q）：主要由黃色、褐色、褐黃色等砂土、亞砂土及黏土、亞黏土等殘坡積物組成，與下伏地層關(guān)系為角度不整合接觸，出現(xiàn)了沉積間斷。厚0～15m。

下寒武統(tǒng)清虛洞組（?1q）：主要為灰色厚-中厚層細(xì)晶灰?guī)r，底部為豹皮狀泥灰?guī)r。在礦區(qū)西部呈條帶狀分布，厚度大于100m。

下寒武統(tǒng)金頂山組（?1j）：主要呈條帶狀，在礦區(qū)西部可見，巖性為深灰色、灰色含云母細(xì)砂巖夾深灰色、黃灰色粉砂質(zhì)頁巖，厚128～170m。

下寒武統(tǒng)明心寺組（?1m）：巖性為灰綠、深灰色含粉砂質(zhì)頁巖，另可見上部夾少量薄層細(xì)砂巖或粉砂巖條帶出現(xiàn)，厚210.00～247.20m。

下寒武統(tǒng)牛蹄塘組（?1n）：巖性以灰黑、黑色薄層狀炭質(zhì)黏土巖、黏土巖為主，局部地段底部有0.20～0.5m高炭質(zhì)泥巖、灰黑色硅質(zhì)巖及黑色磷塊巖，走向上不穩(wěn)定。與下伏地層表現(xiàn)為平行不整合接觸關(guān)系。厚約10.50～15.30m。

上震旦統(tǒng)燈影組（Z2dn）：巖性為淺灰-灰白色厚層夾中厚層白云巖、礫狀白云巖，另局部可見含少量燧石結(jié)核，富含藻類化石，局部成疊層藻白云巖，下部有一層厚約0.20～3.70m的鮞狀白云巖，白云巖中局部藻紋層發(fā)育。厚183.20～249.00m。

下震旦統(tǒng)陡山沱組(Z1d)：為區(qū)內(nèi)含磷地層。上部以灰-灰黑色碎屑?jí)K狀、條帶狀磷塊巖為主，厚1.05～2.06m；中部巖性是淡黃色中厚層含磷砂質(zhì)白云巖（夾灰綠色頁巖、砂巖的碎條以及碎塊），厚約0～1.15m，局部尖滅；底層巖性為灰綠色砂巖、頁巖，厚10.20～20.71m。

上南華統(tǒng)南沱組（Nh2n）：巖性為綠灰及紫紅色頁巖夾中厚層泥質(zhì)粉砂巖，還可見少量灰黑色中厚層硅質(zhì)巖；在巖層下部以粉砂巖為主，少量夾頁巖。厚度大于50m。

3.2 含礦巖系

礦區(qū)范圍內(nèi)原生沉積磷塊巖有兩層，分別為賦存于下震旦統(tǒng)陡山沱組磷塊巖（俗稱“下磷礦”）和下寒武統(tǒng)牛蹄塘組磷塊巖（俗稱“上磷礦”），其中“下磷礦”為本文重點(diǎn)研究對(duì)象?！吧狭椎V”產(chǎn)于牛蹄塘組底部，主要為團(tuán)塊狀、結(jié)核狀磷塊巖，頂板為牛蹄塘組炭質(zhì)頁巖，底板為燈影組硅質(zhì)白云巖[8]。由于“上磷礦”厚度薄、P2O5含量較低，不具工業(yè)利用價(jià)值。在礦區(qū)范圍內(nèi)，“下磷礦”中磷塊巖呈穩(wěn)定層狀賦存于下震旦統(tǒng)陡山沱組中上部含磷巖系內(nèi)，含礦性較好，其產(chǎn)狀與地層基本一致，上部以碎屑狀磷塊巖為主，與上覆燈影組細(xì)晶白云巖和中部含磷砂質(zhì)白云巖之間均為不整合接觸關(guān)系，代表了該地區(qū)兩次沉積間斷，而底部則主要為厚層的灰綠色砂巖、頁巖。

3.3 構(gòu)造

永興磷礦位于翁昭背斜西翼北段，區(qū)內(nèi)構(gòu)造較簡單，巖層傾向285o～330o，一般300o，傾角23o～45o，一般為32o，屬于單斜構(gòu)造，發(fā)育有縱向斷層F10及小構(gòu)造F15[9]?，F(xiàn)分述如下。

F10：正斷層，長度大于2km，從礦區(qū)中部穿過，區(qū)內(nèi)延伸1.5km，其走向與地層基本保持一致，屬于北北東-南南西向，傾向北西，為288o～302o，傾角45o～65o，下盤略下降，斜斷距95～120m，垂直斷距46～68m。在礦區(qū)內(nèi)切錯(cuò)礦層，對(duì)礦體的完整性有一定的影響。

F15：正斷層，屬于礦區(qū)內(nèi)隱伏小構(gòu)造，長度約20m，傾向北西，傾角約45o，破碎帶寬度0.7m，角礫成分主要為泥巖及磷塊巖，礫徑1～20mm，磨圓度差，泥質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)松散，斜斷距5～8m，垂直斷距3～5m，在礦區(qū)內(nèi)切錯(cuò)礦層造成礦層缺失，對(duì)礦體的完整性有一定的影響。

4 礦床地質(zhì)特征

磷礦南北長約1.6km，東西寬約0.7km，面積約1.1km2，屬小型磷塊巖礦床，具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。礦區(qū)范圍內(nèi)磷礦層厚度變化的總趨勢由淺部向深部（即由東向西）逐漸變薄，北厚南薄。區(qū)內(nèi)磷礦石品位變化也是由淺部向深部（即由東向西）逐漸降低，有北高南低的規(guī)律[10-11]。礦床的厚度與品位受到沉積時(shí)形成的陡山沱組地層走勢控制。

4.1 礦體特征

礦區(qū)內(nèi)原生磷酸鹽沉積時(shí)所構(gòu)成的是成分單一的一層磷礦層，在礦區(qū)范圍內(nèi)，礦體南北走向長約1.6km，傾向?qū)捈s0.1～0.3km，平面面積約0.4km2。其工程控制礦體原始沉積極值厚度在1.05～2.06m，平均厚度1.54m，品位一般16.42%～35.06%，平均品位26.30%。礦體分布標(biāo)高為650～880m。礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀大致一致，傾向280°～320°，一般為300°，傾角25°～40°，一般為35°。

4.2 礦石質(zhì)量

磷礦層產(chǎn)自上震旦統(tǒng)陡山沱組含磷巖系的中上部，成因類型屬于淺-濱海相沉積磷塊巖礦床類型亞類[13]。礦石呈深灰色、藍(lán)灰色及灰褐色，礦石礦物成分以非晶質(zhì)、隱晶質(zhì)磷灰石、層纖磷灰石為主，另有部分其他礦物，如：白云石、方解石、石英、玉髓、黏土礦物（水云母）及褐鐵礦等。礦石有益組分為磷、碘、氟；有害組分有CaO、MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2；P2O5是礦層中的主要有益組分，含量較高；磷礦層中普遍含碘，碘含量0.0029%～0.0110%，平均含量0.0063%，高于碘綜合利用品位0.0040%；F主要以低碳氟磷灰石礦物存在于磷塊巖中，礦石中氟含量最低至1.53%，最高為3.66%，平均含量2.63%。其含量隨礦石P2O5含量增高而增高，二者成正比。礦石常呈深灰、灰、灰褐色，主要為條帶狀、致密塊狀和碎屑狀等構(gòu)造[14]。因此，自然類型可分為致密狀磷塊巖和碎屑狀磷塊巖。

4.3 礦層圍巖和夾石

礦體頂、底板明顯，其巖性易于區(qū)分。頂板為白云巖或硅質(zhì)白云巖，底板多為淺灰、灰綠色薄層黏土巖[15]。礦體中存在不穩(wěn)定夾石，較多夾石為硅質(zhì)白云巖、含磷白云巖及硅質(zhì)巖。夾石形態(tài)呈大小不等的團(tuán)塊狀和透鏡狀，厚度較薄，一般小于0.2m，常在0.01～0.05m。由于有少量的不穩(wěn)定夾石，致使開采過程中引起礦石品位貧化。

4.4 礦床伴生礦產(chǎn)

伴生有用元素碘（I）。磷礦石中伴生有用元素碘含量0.0029%～0.0110%，平均含量0.0063%。由于目前磷酸生產(chǎn)環(huán)節(jié)中回收碘資源工藝不是單獨(dú)對(duì)碘進(jìn)行提取，對(duì)磷礦石碘含量無特定要求，礦區(qū)范圍內(nèi)磷礦石伴生有用元素碘均能進(jìn)行綜合回收利用。

伴生有用元素氟（F）。磷礦石中伴生有用元素氟含量在1.53%～3.66%之間，平均含量2.63%。F主要以低碳氟磷灰石礦物存在于磷塊巖中，其含量隨礦石P2O5含量增高而增高，二者成正比。目前，可以在磷肥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含氟廢氣吸收液作為原料，可利用氟硅綜合利用技術(shù)進(jìn)行回收，故此礦區(qū)范圍內(nèi)磷礦石伴生有用元素氟也能被充分利用。

5 找礦遠(yuǎn)景

根據(jù)永興磷礦的礦床地質(zhì)特征并結(jié)合勘探鉆孔資料分析，在礦區(qū)范圍內(nèi)準(zhǔn)采標(biāo)高（+650m）以下磷礦層無尖滅現(xiàn)象，表明仍有較大面積可能賦存磷礦石資源，并伴生碘與氟等礦產(chǎn)。因此，礦區(qū)范圍內(nèi)準(zhǔn)采標(biāo)高以下可作為永興磷礦接下來的找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

6 結(jié)論

（1）永興磷礦的原生磷酸鹽沉積成分為單一的一層磷礦層，本文研究對(duì)象在礦區(qū)準(zhǔn)采標(biāo)高（+650m）以上，而其下仍有較大面積可能賦存磷礦石。因此，礦區(qū)范圍內(nèi)準(zhǔn)采標(biāo)高以下可作為永興磷礦下一步的找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

（2）磷礦層頂板為白云巖或硅質(zhì)白云巖，底板多為淺灰、灰綠色薄層黏土巖，頂、底板特征明顯，巖性易于區(qū)分，利于磷礦的發(fā)現(xiàn)和勘探。

（3）F和I元素作為礦床伴生礦產(chǎn)可以被綜合回收利用。