楊光亮

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

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

1.1 地質(zhì)概況

平安磷礦（二礦）地處中國(guó)貴州省開(kāi)陽(yáng)縣城西14km（直距），貴陽(yáng)市北59km（直距），隸屬于開(kāi)陽(yáng)縣，受金中鎮(zhèn)、雙流鎮(zhèn)所轄。平安磷礦（二礦）的擴(kuò)界區(qū)范圍位于洋水礦區(qū)南部，區(qū)內(nèi)的地形基本上東高西低，南高北低，海拔1300m～1450m［1］。區(qū)內(nèi)屬北溫帶與亞熱帶氣候的交匯地帶，因此每年的5-10月為雨季，據(jù)統(tǒng)計(jì)，年平均降雨量在962.5mm～1419.2mm，年平均氣溫10.6℃～15.3℃。

1.2 礦區(qū)地層

據(jù)該地區(qū)地質(zhì)資料統(tǒng)計(jì)，本文重點(diǎn)研究的磷礦層主要賦存于震旦系陡山沱組中（具體地層詳見(jiàn)表1）。

表1 區(qū)域地層簡(jiǎn)表

（1）南華系上統(tǒng)南沱組（Nh2n）

該組出露巖性主要以頁(yè)巖最為常見(jiàn)，顏色以紫紅色為主，偶夾少部分灰綠色。另外，在該組巖層頂部有一套厚度約15m～30m的紫紅色冰磧礫巖。

（2）震旦系下統(tǒng)陡山沱組(Z1d)

常見(jiàn)巖性為砂巖、磷礦層和含磷砂質(zhì)礫巖等，厚度在7.06m～25.62m之間，與上覆燈影組地層呈水平不整合接觸關(guān)系。該層為主要含礦層，礦層厚1.02m～7.40m，平均厚2.88m，常見(jiàn)呈致密狀、碎屑狀、條帶狀的深灰色、藍(lán)灰色及灰褐色磷塊巖。

（3）震旦系上統(tǒng)燈影組（Z2dn）

該組出露巖性常見(jiàn)灰色細(xì)晶白云巖和硅化白云巖，并在二者中發(fā)現(xiàn)有數(shù)量不少的藻體，厚度為181.60m～275.11m。與上覆地層為水平不整合接觸關(guān)系［2］。根據(jù)資料分析，因第一、第二段巖性界線不明顯，故將第一、第二段巖性合并作為一個(gè)巖性段介紹，分段地層均為整合接觸關(guān)系。

燈影組第一段加第二段（Z2dn1+2）：前兩段多為微晶-細(xì)晶白云巖，構(gòu)造呈條帶狀和碎花狀兩種典型構(gòu)造特征，厚約84.10m～130.30m，在其中可見(jiàn)部分疊層藻存在。

燈影組第三段（Z2dn3）：本段厚約30.91m～40.20m，出露具碎花狀、層紋狀、條帶狀、豆?fàn)?、同生角礫狀構(gòu)造的灰色-深灰色中厚-厚層狀細(xì)晶白云巖，還含較多的藻體。

燈影組第四段（Z2dn4）：該段為淺灰色厚層狀細(xì)晶白云巖，另有少部分疊層藻，厚度為71.69m～93.84m。

燈影組第五段（Z2dn5）：該段巖性可見(jiàn)淺灰色、深灰色、黃灰色薄-中厚層狀硅質(zhì)白云巖、泥質(zhì)白云巖及灰綠色頁(yè)巖互層，在上部還可見(jiàn)燧石條帶，厚度約10.18m～13.04m。

（4）寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組（ε1n）

該組出露巖性為黑色炭質(zhì)頁(yè)（泥）巖，呈透鏡狀連續(xù)分布，厚度和品位不穩(wěn)定，厚度為51.43m～58.56m。在其底部可見(jiàn)深灰色-灰黑色硅質(zhì)磷塊巖，被稱為“上磷礦”，厚約0m～0.93m。與上覆地層為假整合接觸關(guān)系。

（5）寒武系下統(tǒng)明心寺組（ε1m）

礦區(qū)內(nèi)此組巖層因受斷層構(gòu)造影響而出露不全，常見(jiàn)灰綠-深灰色含粉砂質(zhì)頁(yè)巖，厚度約420.79m～450.37m，與上覆地層為整合接觸關(guān)系。

（6）寒武系下統(tǒng)金頂山組（ε1j）

此組厚度大于150m，根據(jù)巖性不同共分為上下兩部分，上部以灰-深灰色鈣質(zhì)頁(yè)巖夾薄層含云母粉砂巖及團(tuán)塊狀灰?guī)r為主；下部為深灰色-灰色含云母細(xì)砂巖夾深灰色-黃灰色粉砂質(zhì)頁(yè)巖，與上覆地層為整合接觸關(guān)系。

（7）第四系（Q）

以殘坡積物為主，如黃色、褐色、褐黃色砂土、亞砂土及黏土、亞黏土等，與下伏地層出現(xiàn)沉積間斷，呈角度不整合接觸關(guān)系，厚度約0m～18m。

1.3 礦區(qū)構(gòu)造

礦區(qū)范圍位于洋水背斜南傾伏端東翼，構(gòu)造較為復(fù)雜，地層總體向南東方向傾斜，傾向?yàn)?00°～165°，傾角為20°～30°。由于區(qū)內(nèi)褶皺不發(fā)育，構(gòu)造以斷裂為主，因此斷層不但制約了區(qū)內(nèi)磷礦層產(chǎn)出的連續(xù)程度，使得磷礦乃至部分地層重復(fù)出露，甚至還影響了區(qū)內(nèi)磷礦層的產(chǎn)出狀態(tài)［3］。礦區(qū)范圍構(gòu)造總體較發(fā)育，斷層破碎帶均未見(jiàn)巖漿巖侵入，構(gòu)造對(duì)礦體破壞較大，因此區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等。

2 礦床地質(zhì)特征

在礦區(qū)范圍內(nèi)共有兩種原生沉積磷塊巖。一種是震旦系下統(tǒng)陡山沱組磷塊巖，被稱為“下磷礦”，另一種是寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組磷塊巖，被稱為“上磷礦”。前者屬于中型磷塊巖礦床。據(jù)研究分析，該礦床成因類型為淺-濱海相沉積磷塊巖礦床類型亞類。

2.1 含礦巖系

含磷巖系特征詳見(jiàn)圖1。

圖1 含磷巖系柱狀圖

2.2 礦石結(jié)構(gòu)

礦區(qū)內(nèi)磷塊巖礦石顏色以深灰色、藍(lán)灰色及灰褐色為主。礦石結(jié)構(gòu)類型相對(duì)簡(jiǎn)單，分為兩種，分別是隱晶砂屑結(jié)構(gòu)和砂屑結(jié)構(gòu)［4］。①隱晶砂屑結(jié)構(gòu):礦石組分以內(nèi)碎屑、陸源碎屑和填隙物為主見(jiàn)圖2、3。②砂屑結(jié)構(gòu)：礦石基本上由內(nèi)碎屑、陸源碎屑、黏土礦物、膠磷礦、黃鐵礦和白云石等組分構(gòu)成見(jiàn)圖4。

圖2 隱晶砂屑結(jié)構(gòu)

2.3 礦石構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)礦石構(gòu)造常見(jiàn)塊狀、層狀、層紋-條紋-條帶狀，屬于較為簡(jiǎn)單的類型［5］。

（1）塊狀構(gòu)造

圖3 隱晶砂屑結(jié)構(gòu)

①顆粒塊狀構(gòu)造：為礦石中最常見(jiàn)的構(gòu)造之一，礦物顆粒成分為砂屑（內(nèi)碎屑）、部分礫屑和鮞粒，由碳氟磷灰石顆粒緊密堆積而成。其中顆粒分選和磨圓程度均較好，以接觸式膠結(jié)為主，還見(jiàn)少量基底式膠結(jié)。

②凝膠塊狀構(gòu)造

主要是由非晶質(zhì)碳氟磷灰石組成，另含有少量硅質(zhì)和黏土礦物。

（2）層紋-條紋-條帶狀構(gòu)造

常見(jiàn)磷酸鹽礦物、紋層狀磷塊巖、黏土礦物（巖）或硅質(zhì)礦物（巖）呈互層狀形成。該構(gòu)造根據(jù)單層厚度可劃分為：達(dá)到0.5m～5cm時(shí)稱為條帶狀構(gòu)造，而厚度在0.1m～0.5cm之間時(shí)稱條紋狀構(gòu)造。其中，磷酸鹽礦物的條紋和條帶均由碳氟磷灰石砂屑顆粒組成，以接觸式膠結(jié)為主［6］。

2.4 礦物及化學(xué)組分含量

2.4.1 礦物成分

（1）礦石礦物

礦區(qū)內(nèi)礦石礦物主要為低碳氟磷灰石，另有少部分碳磷灰石和磷灰石，并不常見(jiàn)，因此礦石較為單一［7］。

①低碳氟磷灰石：作為主要的礦石礦物，在磷塊巖中占66%～90%。據(jù)鏡下正交偏光觀察，呈現(xiàn)為非均質(zhì)-隱晶質(zhì)光性特征。

②碳磷灰石：含量較少，多以薄膜形式包裹非晶質(zhì)低碳氟磷灰石顆粒在磷塊巖中存在，含量約占1%～2%。

③磷灰石：在礦石中含量極少，僅占1%左右，多為微晶或隱晶質(zhì)形式存在。

（2）脈石礦物

常見(jiàn)的有白云石、石英、褐鐵礦、黃鐵礦和菱錳礦，另有部分絹云母、鋯石、海綠石、水云母（伊利石）等礦物。

2.4.2 礦石有益有害化學(xué)組分

（1）有益組分

I-：在礦區(qū)的磷礦層中碘分布較為廣泛，碘含量在0.0008%～0.0160%之間，平均含量0.0064%，高于碘綜合利用品位0.0040%，可以用來(lái)回收利用。

F-：F-主要存在于礦石礦物中，與礦石的形成關(guān)系緊密，在磷塊巖中多以低碳氟磷灰石礦物存在，因此F-含量與礦石中P2O5含量成正相關(guān)。

（2）有害組分

MgO：礦層中MgO含量為0.01%～10.22%，平均含量可達(dá)1.73%，是構(gòu)成磷塊巖中碳酸鹽礦物（白云石）的主要組分之一。

Al2O3和Fe2O3：Al2O3和Fe2O3組分在磷塊巖中多以褐鐵礦、黏土礦物和鐵鋁的硅酸鹽礦物質(zhì)（海綠石）形式存在。

CO2:主要來(lái)自于磷塊巖中的脈石礦物，例如碳酸鹽礦物，因此與P2O5含量成負(fù)相關(guān)。另外，還有部分CO2產(chǎn)自低碳氟磷灰石中。

SiO2：SiO2組分在磷塊巖當(dāng)中主要是以石英或其它硅酸鹽礦物形式存在。

CaO：CaO主要存在于磷酸鹽礦物和碳酸鹽礦物（白云巖）之中，與礦石礦物中P2O5的含量基本上呈正比關(guān)系。

2.5 礦石類型

（1）礦石自然類型

礦區(qū)內(nèi)礦石自然類型分為致密狀磷塊巖和碎屑狀磷塊巖兩種［8］。礦石礦物主要是碳氟磷灰石，構(gòu)成單磷酸鹽膠磷礦，而碳磷灰?guī)r和磷灰石含量較低，礦區(qū)內(nèi)不多。礦石多以條帶狀、致密塊狀和碎屑狀等構(gòu)造為主，常見(jiàn)顏色為深灰、灰、灰褐色。

（2）礦石工業(yè)類型

據(jù)分析，礦石中碳酸鹽類礦物含量所占比例為57%，其余的43%均為硅酸鹽礦物；CaO：48.00%，P2O5：32.65%，CaO/P2O5為1.47。因此，礦石的工業(yè)類型為硅鈣（鎂）質(zhì)磷塊巖礦石，由于P2O5含量高于30%，又可稱為硅鈣（鎂）質(zhì)磷塊巖富礦。

3 研究意義

（1）礦區(qū)范圍內(nèi)原生沉積磷塊巖共分為兩部分，其一為震旦系下統(tǒng)陡山沱組磷塊巖，被稱為“下磷礦”，其二為寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組磷塊巖，被稱為“上磷礦”。前者屬于中型磷塊巖礦床，據(jù)地質(zhì)資料分析，該礦床成因類型屬于淺-濱海相沉積磷塊巖礦床類型亞類。

（2）礦區(qū)內(nèi)磷塊巖礦石結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，以隱晶砂屑結(jié)構(gòu)和砂屑結(jié)構(gòu)最常見(jiàn)，礦石構(gòu)造多以塊狀、層狀、層紋-條紋-條帶狀構(gòu)造為主。

（3）礦區(qū)內(nèi)礦石的自然類型為致密狀磷塊巖和碎屑狀磷塊巖。礦石礦物主要為低碳氟磷灰石，另有少部分碳磷灰石和磷灰石，并不常見(jiàn)，因此礦石較為單一。