貴州省甕安陡山沱組磷塊巖地質(zhì)特征

高爽 鄧小虎 文國江 冉林林

摘要：老虎洞磷礦床位于甕福磷礦外圍白巖背斜北傾伏端，屬翁招壩海灣，賦礦地層為震旦系下統(tǒng)陡山沱組，P2O5含量高，礦體呈層狀。a礦層為深灰色中厚層砂屑狀磷塊巖，具碳氟磷灰石—碎屑石英—水云母組合、碳氟磷灰石—碎屑石英—白云石—水云母組合、碳氟磷灰石—白云石組合，礦體厚度最高達(dá)29m，形成于相對(duì)較弱的水動(dòng)力條件下；b礦層為灰、深灰色中厚層砂屑狀、凝膠狀、致密狀白云質(zhì)磷塊巖及黑、灰黑色炭質(zhì)磷塊巖，具碳氟磷灰石—白云石組合、碳氟磷灰石—單磷酸鹽組合、碳氟磷灰石—自生石英、玉髓—炭泥質(zhì)組合，礦體厚度最高達(dá)33m，在較強(qiáng)的水動(dòng)力條件下形成。

關(guān)鍵詞：陡山沱組磷塊巖；地質(zhì)特征；貴州甕安

基金項(xiàng)目：貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局青年地質(zhì)科學(xué)研究（編號(hào)：黔地礦科合〔2016〕43號(hào)）項(xiàng)目資助。

1.前言

老虎洞磷礦床位于甕福磷礦外圍白巖背斜北傾伏端，屬翁招壩海灣，賦礦地層為震旦系下統(tǒng)陡山沱組，該地層整合于南沱組或平行不整合于板溪群鵝家坳組之上，地層巖性主要由白云巖、磷塊巖組成，局部見硅質(zhì)巖、灰綠色薄層黏土巖。自上而下分為磷塊巖段、硅質(zhì)巖—白云巖段、磷塊巖段、白云巖—碎屑巖段。其磷塊巖品位（P2O5含量）高，磷礦體呈層狀（圖1-1）。

2.含礦巖系地質(zhì)特征

對(duì)翁招壩海灣內(nèi)已施工鉆探工程的原始資料進(jìn)行收集，分析其含礦巖系中a、b磷礦層礦石厚度及礦石特征，結(jié)合見礦部位，了解到磷礦體厚度從翁招壩海灣內(nèi)部向邊緣帶遞減，且邊緣帶處礦鉆孔中的磷塊巖礦石中見大小不等的硅質(zhì)巖礫屑，該處沉積的來自于陸地方向的泥沙抑制海水中磷質(zhì)沉積，從而造成前雍半島為無磷礦帶，為局部臺(tái)地、瀉湖沉積。研究區(qū)內(nèi)陡山沱組厚17.36m～120.95m，a礦層礦體厚度最高達(dá)29m，b礦層礦體厚度最高達(dá)33m（圖2-1）。按沉積先后巖層縱向剖面上存在“白云巖、黏土巖、粉砂巖段—深灰色中厚層條帶狀砂屑磷塊巖段—深灰色中厚層含磷粉晶白云巖段—黑色中厚層炭泥質(zhì)磷塊巖、深灰色致密狀磷塊巖、灰色、深灰色中厚層砂屑狀磷塊巖段—含磷塊巖團(tuán)塊及礫屑白云巖段”的沉積單元，巖性依次為（圖2-2）：

第一段：中厚層狀泥晶白云巖，間夾灰綠色水云母黏土巖薄層，含斷續(xù)細(xì)小硅質(zhì)條帶，厚10.17m～30.70m，平均22.31m。頂部常為一層0.1m～3.50m厚的灰色、淺灰色中厚層含磷粉晶白云巖，局部見磷塊巖條帶及呈次棱角狀、次原狀礫屑；中、下部為灰色、淺灰綠色薄層條帶狀細(xì)至中粒砂巖、鋁質(zhì)黏土巖，條帶由黑灰色炭泥質(zhì)和有機(jī)質(zhì)物質(zhì)構(gòu)成，條帶呈不規(guī)則狀、脈狀，厚1mm～5mm。該巖段磷質(zhì)含量從下至上逐漸增多，局部白云巖內(nèi)呈各種形態(tài)、各種大小的磷塊巖礫屑，礫屑分布集中地段形成不規(guī)則狀磷屑花斑。

第二段：即a礦層巖段，磷塊巖礦層?xùn)|厚西薄，巖石呈深灰色、灰黑色，巖性為中厚層條帶狀砂屑白云質(zhì)磷塊巖。砂屑狀磷塊巖和白云巖組成韻律層，且以深灰、灰黑色磷塊巖為主，磷塊巖條帶呈深灰色，寬10mm～55mm，磷質(zhì)成分呈砂屑狀，且條帶內(nèi)含少量云母碎片、粒狀海綠石；白云巖條帶呈淺灰色、淺灰白色，寬4mm～15mm。磷塊巖礦層與第一段和第三段接觸部位處的白云巖有明顯的沖刷間斷現(xiàn)象，含少量磷塊巖礫屑，并見大量星點(diǎn)狀、顆粒狀黃鐵礦。

第三段：白云巖、硅質(zhì)巖或硅質(zhì)團(tuán)塊白云巖。厚0.0m～15.72m，平均5.22m，該巖段為a、b兩磷塊巖礦層之間的夾層。該段巖性由灰色、深灰色厚層含磷質(zhì)細(xì)晶白云巖、硅質(zhì)巖組成，局部見硅質(zhì)團(tuán)塊。該巖段頂部為黑灰色、黑色薄層含磷炭質(zhì)黏土巖，在開陽地區(qū)缺失或很薄，發(fā)育竹葉狀白云巖。

第四段：即b礦層巖段，該巖段由磷塊巖、白云巖、硅質(zhì)巖組成。其中，磷塊巖呈灰色、深灰色、灰黑色，以內(nèi)碎屑磷塊巖為主，根據(jù)磷塊巖結(jié)構(gòu)分為顆粒磷塊巖、砂屑磷塊巖、凝膠狀磷塊巖、炭泥質(zhì)磷塊巖，部分磷塊巖經(jīng)風(fēng)化呈粉末狀。炭泥質(zhì)磷塊巖中含大量星點(diǎn)狀、顆粒狀、團(tuán)塊狀黃鐵礦；白云巖呈淺灰色、灰色，為粉晶白云巖；硅質(zhì)巖呈灰白色、乳白色、灰色，斷面呈油脂光澤。

3.礦層特征

研究區(qū)內(nèi)礦體呈層狀產(chǎn)出，礦體總體走向北東，受白巖背斜制約，礦層形態(tài)呈西緩東陡向北東10°方向傾伏，傾伏角10°～22°。區(qū)內(nèi)b礦層在研究區(qū)南東角牛欄坪一帶向南，礦層厚度逐漸變薄，在靠近翁招壩一帶相變尖滅；a礦層同b礦層相似，在研究區(qū)南東角缺失，此外，區(qū)內(nèi)沿朵良坪—高白溪—大毛—桑巖一線以北缺失a礦層。a、b礦體特征分別如下：

b礦層：南北長6600m，東西寬5000m，礦體規(guī)模為大型。礦層厚0.85m～33m，平均9.01m，中部厚度變化小，南東變薄，北西變厚，變化系數(shù)48.50%，厚度較穩(wěn)定。P2O5含量12%～39.07%，平均26.83%，變化系數(shù)為25.65%，品位穩(wěn)定。礦層磷塊巖巖石類型主要為內(nèi)碎屑磷塊巖，含少量致密狀，礦層底部為炭泥質(zhì)磷塊巖。其中，內(nèi)碎屑磷塊巖巖石磨圓度、成熟度較高，表明其形成時(shí)的沉積環(huán)境的水動(dòng)力條件較強(qiáng)，海浪將其搬運(yùn)較遠(yuǎn)的距離，隨著能量減弱，在海灘處發(fā)生二次沉積，為海灘相沉積；炭泥質(zhì)磷塊巖認(rèn)為是生物成因磷塊巖，在該種磷塊巖礦石內(nèi)見大量呈星點(diǎn)狀、顆粒狀及透鏡狀的黃鐵礦，因黃鐵礦形成于還原性較強(qiáng)的水體中，認(rèn)為炭泥質(zhì)磷塊巖形成部位的水體較深，形成空間較封閉，且具有較弱的水動(dòng)力條件的海灣環(huán)境；致密狀磷塊巖為直接從沉積介質(zhì)中析出，沉積環(huán)境中的水體較為平靜，認(rèn)為其沉積相帶介于淺灘與海灣之間。

a礦層：南北長5600m，東西寬4800m，礦體規(guī)模為大型。礦層厚1.18m～29m，平均15.14m，中部厚度變化小，向西變厚、向東及南東變薄，向北出現(xiàn)無礦帶。變化系數(shù)36.40%，厚度穩(wěn)定。P2O5含量12%～38.68%，平均26.61%，變化系數(shù)為15.42%，品位穩(wěn)定。礦石結(jié)構(gòu)為砂屑結(jié)構(gòu)，顆粒粒徑由粗到細(xì)，膠結(jié)物以白云質(zhì)為主，礦層底部膠結(jié)物為泥質(zhì)雜基。根據(jù)磷塊巖礦石顆粒粒徑、膠結(jié)物成分認(rèn)為：在a礦層磷塊巖形成過程中，沉積環(huán)境中海水的能量逐漸減弱，且水動(dòng)力條件總體較弱，認(rèn)為其沉積相帶為砂灘云基砂屑磷塊巖相帶，位于低潮面之上。

4.礦石特征

化學(xué)組成：有益組分為P2O5，伴生F、I，其余組分有CaO、MgO、SiO2、Al2O3、CO2。CaO含量30.14%～46.08%；MgO含量1.60%～9.56%；CO2含量4.92%～22.04%；SiO2含量1.30%～23.31%；Al2O3含量0.16%～4.66%。P2O5賦存于磷灰石中，b礦層含量12%～39.07%，平均26.60%，a礦層含量12%～ 38.68%，平均26.40%；F、I與P2O5密切相關(guān)，礦層中F的含量1.76%～2.97%，I的含量10.00～29.36×10-6。

礦物組成：礦石礦物為磷灰石，呈隱晶質(zhì)無定形狀，部分重結(jié)晶為顯微纖維狀磷灰石。b礦層磷塊巖中礦石礦物含量60%～80%；a礦層磷塊巖中礦石礦物含量60%～75%。脈石礦物以白云石為主，次為石英、黃鐵礦、炭質(zhì)、綠泥石、水云母。b礦層具碳氟磷灰石—白云石組合、碳氟磷灰石—單磷酸鹽組合、碳氟磷灰石—自生石英、玉髓—炭泥質(zhì)組合；a礦層具碳氟磷灰石—碎屑石英—水云母組合、碳氟磷灰石—碎屑石英—白云石—水云母組合、碳氟磷灰石—白云石組合。

礦石結(jié)構(gòu)：①粒屑（顆粒）結(jié)構(gòu)：磷灰石在沉積環(huán)境相對(duì)動(dòng)蕩的盆地中固結(jié)或弱固結(jié)過程中，受海水沖刷，經(jīng)歷破碎、在海浪推移下，離開原地，能量減弱再次沉積。根據(jù)磷塊巖顆粒粒徑、顆粒形態(tài)，分為內(nèi)碎屑結(jié)構(gòu)、鮞粒結(jié)構(gòu)。其中內(nèi)碎屑結(jié)構(gòu)根據(jù)顆粒的粒徑大小，分為礫屑、砂屑、粉屑，粒徑一般為0.5mm～2mm，多呈棱角—次棱角狀，往往具塑性變形特征，是盆內(nèi)磷酸鹽經(jīng)沖刷、簸選的產(chǎn)物。在a、b兩層磷礦層中均大量發(fā)育，其中，a磷礦層中磷質(zhì)顆粒粒徑普遍為0.05mm～0.15mm，按其粒徑尺寸將內(nèi)碎屑顆粒定義為細(xì)砂級(jí)，顆粒內(nèi)含炭泥質(zhì)及黃鐵礦包裹體，填間物為泥質(zhì)及白云質(zhì)基質(zhì)；b磷礦層中，內(nèi)碎屑磷質(zhì)顆粒粒徑為砂級(jí)，顆粒堆積在一起，堆積程度屬緊密，最終形成致密狀磷塊巖礦石，顆粒之間的孔隙充填多種成分，包含炭泥質(zhì)、白云質(zhì)及硅質(zhì)。鮞粒結(jié)構(gòu)由兩部構(gòu)成，分為核心及同心層，其中，核心成分為陸源物質(zhì)碎屑，以抗風(fēng)化程度強(qiáng)的物質(zhì)（如石英）或磷質(zhì)粉屑，同心層由暗層、亮層相間組成，層數(shù)普遍為3層～5層。暗層成分為磷灰石，磷灰石呈非晶質(zhì)。亮層成分為磷灰石或白云石，其中磷灰石呈層纖狀。②凝膠結(jié)構(gòu)：凝膠結(jié)構(gòu)是磷酸鹽在相對(duì)寧靜、低能的沉積環(huán)境中從介質(zhì)中直接析出時(shí)形成的結(jié)構(gòu)，在膠體聚沉及藻類粘結(jié)作用下，非晶質(zhì)碳氟磷灰石形成磷塊巖的初始結(jié)構(gòu)膠狀集合體，磷灰石膠狀集合體構(gòu)成凝塊，在白云質(zhì)基質(zhì)中呈不規(guī)則狀分布，多在b礦層中部及上部分布。③泥質(zhì)結(jié)構(gòu)：所含物質(zhì)成分復(fù)雜，包含砂屑狀膠磷礦、炭泥質(zhì)黏土、粉砂、石英及白云石，各成分混雜均勻。普遍發(fā)育于b礦層底部，礦石類型為炭泥質(zhì)磷塊巖。

礦石構(gòu)造：礦石具塊狀構(gòu)造、層狀構(gòu)造及條帶狀構(gòu)造。

5.結(jié)論

（1）磷塊巖賦礦層位為陡山沱組，按沉積先后縱向上為“粉晶白云巖—條帶狀磷塊巖—含磷粉晶白云巖—炭質(zhì)磷塊巖—致密狀磷塊巖—砂屑狀磷塊巖—含硅質(zhì)巖團(tuán)塊白云巖”的沉積單元，屬翁招壩海灣，礦體從海灣邊緣帶向中心地帶增厚，a礦層礦體厚度最高達(dá)29m，b礦層礦體厚度最高達(dá)33m。

（2）礦體總體走向北東，受地質(zhì)構(gòu)造白巖背斜制約，呈西緩東陡的背斜形態(tài)，礦層形態(tài)呈西緩東陡向北東10°方向傾伏，傾伏角10°～22°。b礦層厚度向南逐漸變薄，在靠近翁招壩一帶相變尖滅；a礦層在研究區(qū)南東角缺失，此外，區(qū)內(nèi)沿朵良坪—高白溪—大毛—桑巖一線以北缺失a礦層。

（3）a礦層為深灰色中厚層砂屑狀磷塊巖；b礦層為灰、深灰色中厚層砂屑狀、凝膠狀、致密狀白云質(zhì)磷塊巖及黑、灰黑色炭質(zhì)磷塊巖。

（4）磷塊巖礦石有益組分為P2O5，伴生F、I，其余組分有CaO、MgO、SiO2、Al2O3、CO2。

礦石礦物為磷灰石，脈石礦物以白云石為主，次為石英、黃鐵礦、炭質(zhì)、綠泥石、水云母；礦石具粒屑（顆粒）、凝膠及泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，具塊狀、層狀及條帶狀構(gòu)造。

參考文獻(xiàn)：

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