云南省華寧縣北部磷礦礦床地質(zhì)特征及控礦因素分析

李建昆　劉傳高

【摘 要】華寧北部磷礦屬于滇池?fù)嵯珊傻V區(qū)宜良—華寧成礦帶的一部分，為沉積型磷塊巖礦床。資源量豐富，已探明多個(gè)礦床，規(guī)模達(dá)中型以上，本文在前人勘查資料基礎(chǔ)上簡(jiǎn)述了華寧北部磷礦礦床地質(zhì)特征，對(duì)控礦因素進(jìn)行了分析，認(rèn)為礦床的分布范圍、礦體形態(tài)及規(guī)模主要受巖相古地理，地層巖性、構(gòu)造控制。

【關(guān)鍵詞】磷礦帶；磷塊巖；單斜構(gòu)造；礦層

中國(guó)寒武紀(jì)地層發(fā)育完整，早寒武每次海進(jìn)地層底部都沉積了磷酸鹽層，有重大經(jīng)濟(jì)價(jià)值的磷塊巖礦床主要集中于揚(yáng)子成礦帶的云南、四川，地理上構(gòu)成南北向的帶狀分布。

圖1 華寧縣北部磷礦位置示意圖

北部磷礦位于云南東部，大地構(gòu)造位置處于康滇地軸以東，揚(yáng)子地臺(tái)西南邊緣，牛首山古隆起南西凹部位，按成礦區(qū)帶劃分位于滇池?fù)嵯珊傻V區(qū)宜良—華寧磷礦帶南部（圖1）。整個(gè)地質(zhì)歷史時(shí)期，在該區(qū)較少發(fā)生沉積間斷，地層出露較全。元古界、古生界以海相化學(xué)沉積、濱海相碎屑沉積為主，中生界、新生界以?xún)?nèi)陸湖泊、沼澤及河湖相碎屑沉積為主。主要為新生界第四系（Q）、古生界寒武系下統(tǒng)（∈）滄浪鋪組、筇竹寺、漁戶(hù)村、 元古界震旦系（Z）燈影組、陡山沱組南沱組地層。磷礦賦存在古生界寒武系下統(tǒng)漁戶(hù)村第三段（∈1y3）中。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近十幾年在華寧北部已探明磷礦床多處，其中由云南有色地質(zhì)局三〇八隊(duì)探明的有大村、磨盤(pán)山、小黑者、大龍山、黃翠山（核桃箐、黃翠山礦段）、宜良對(duì)歌山、石林大平灘等磷礦床，其礦床規(guī)模達(dá)中型以上。累計(jì)探明資源量332+333類(lèi)（Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ品級(jí)）×億噸。本文在上述勘查資料基礎(chǔ)上進(jìn)而對(duì)礦床控礦因素進(jìn)行分析。

1.礦床特征

華寧北部沉積磷塊巖礦床形成于寒武早紀(jì)，沉積環(huán)境為淺海相、濱海相，含磷層嚴(yán)格受層位、構(gòu)造、巖相古地理控控制。礦層（體）主要產(chǎn)于下寒武統(tǒng)漁戶(hù)村組第三段，呈層狀、似層狀，在空間上呈NNE向分布。屬硅質(zhì)巖、硅酸鹽類(lèi)磷塊巖建造，礦床類(lèi)型和巖石組合基本相似。含礦層厚15.8～71.65m，產(chǎn)狀較平緩，傾角9～48°覆蓋層較薄。按礦層結(jié)構(gòu)總體為一層礦（上層礦），局部存在（黃翠山）上下兩層礦。上層礦在華寧北部分布廣，厚度穩(wěn)定質(zhì)量較好，是該區(qū)主要的工業(yè)礦層。下層礦變化較大，不穩(wěn)定，礦石自然類(lèi)型以砂屑狀磷塊巖、含磷白云巖，條帶狀、層紋狀磷塊巖為主，礦石工業(yè)類(lèi)型為硅質(zhì)及硅酸鹽型，具地表風(fēng)化帶礦石品位較富，深部礦石品位較低特點(diǎn)。

1.1主要化學(xué)組份及礦石品級(jí)

華寧北部磷礦主要化學(xué)組份及礦石品級(jí)對(duì)比（表1、圖2）。

表1 華寧北部磷主要化學(xué)組份對(duì)比表

圖2 礦石品級(jí)與主要氧化物變化關(guān)系圖

（1）P2O5含量、CaO含量大村、大龍山、黃翠山、核桃箐礦區(qū)（段）相比相差不大。

（2）Ⅰ+Ⅱ品級(jí)礦石MgO含量0.2～1.39%，其中大村礦區(qū)最低，核桃箐礦段最高，黃翠山礦段和大龍山相差不大0.66～0.86。Ⅲ品級(jí)礦石MgO含量幾個(gè)礦區(qū)（段）相差較大0.32-2.19，其中大村礦區(qū)最低，核桃箐礦段最高，其次為黃翠山段、大龍山礦區(qū)。

（3）Ⅰ+Ⅱ品級(jí)礦石CO2含量34.68～40.33，其中大村礦區(qū)最低，核桃箐礦段最高，大龍山與黃翠山接近34.78～35.61。Ⅲ品級(jí)礦石CO2含量24.92～30.22，小黑者最低，核桃箐最高，大龍山、大村接近27.43～29.77。

（4）Ⅰ+Ⅱ品級(jí)礦石SiO2含量、SiO2/CaO。SiO2含量18.07～26.21，核桃箐最低，大村最高，大龍山與與黃翠山相差不大22.14～24.41。SiO2/CaO比值不大。Ⅲ品級(jí)礦石SiO2含量、SiO2/CaO比值高，小黑者最高，其它礦區(qū)（段）相差不大。

1.2礦石組構(gòu)

1.2.1礦石的礦物成份

礦石礦物主要為膠磷礦，脈石礦物主要為泥晶白云石、泥化白云石、石英、白云母、絹云母、方解石、綠泥石、硅質(zhì)等。膠磷礦：為棕色，顯砂屑外形，渾圓形，近圓形、近圓形殘余狀，粒度0.05-0.10mm，均勻、半均勻或半定向分密集分布。含量一般50～75%。最高85%，最低15%。白云石：以泥晶白云石、泥化白云石為主，無(wú)色，自形-半自形粒狀，粒度0.01～0.05mm±，含量15%。石英：無(wú)色，棱角狀-次棱角狀-渾圓狀分布。粒度0.05mm±居多，含量一般1～8%， 高者 50% 。泥質(zhì)：以膠結(jié)物形式出現(xiàn)，由泥化硅質(zhì)、綠泥石和少量白云石構(gòu)成。部分已重結(jié)晶為硅質(zhì)、綠泥石，含量28%～40%。白云母：無(wú)色片狀，少見(jiàn)和偶見(jiàn)。

1.2.2礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石的結(jié)構(gòu)主要是砂屑結(jié)構(gòu)，偶見(jiàn)鮞狀結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)、細(xì)砂結(jié)構(gòu)，粉砂結(jié)構(gòu)，粉一細(xì)晶結(jié)構(gòu)。礦石的構(gòu)造主要是塊狀構(gòu)造，偶見(jiàn)紋理狀構(gòu)造，層狀構(gòu)造及條帶狀構(gòu)造。

2.磷礦控礦因素

2.1巖相古地理

華寧北部磷礦形成于早寒武世初期海侵階段，在揚(yáng)子地臺(tái)的西部的滇中古陸，東部的牛首山古陸之間形成一近南北向的古海灣，沉積物常以含磷炭質(zhì)、硅質(zhì)、砂泥質(zhì)及碳酸鹽為主的淺海、濱海沉積。含磷巖系的分布，礦體形態(tài)及規(guī)模均受到巖相及其在巖相剖面中位置的控制，古地理?xiàng)l件又決定了巖相分布特征，因此在華寧北部磷礦層具厚度變化大（15.8～71.65m），但沿走向穩(wěn)定，礦體分布比較規(guī)則的特點(diǎn)。礦床的礦層以上是筇竹寺組第一段下黑色層（灰黑色碳泥質(zhì)粉砂巖）。礦層本身主要是化學(xué)和生物化學(xué)沉積相，而礦層以下的巖層則為白云巖、砂質(zhì)白云巖夾泥質(zhì)含磷白云巖、硅質(zhì)條帶或結(jié)核，這些巖性和巖相的特點(diǎn)說(shuō)明介質(zhì)PH值EH值有變化，沉積相也有所改變。礦層及頂?shù)装鍑鷰r常見(jiàn)水動(dòng)力條件變化的痕跡—緩波狀層理，說(shuō)明礦層的形成在淺水區(qū)，與水動(dòng)力條件的變化有關(guān)。礦層以上為分選程度較高泥質(zhì)粉砂質(zhì)板巖，具水平及波狀層理，礦層以下為中厚白云巖。根據(jù)野外觀察，礦含磷層（∈1y3）陸源碎屑顆粒細(xì)小，僅為粉砂質(zhì)粒度，據(jù)此認(rèn)為成磷時(shí)期的古地理是一沉降速度和沉積速度相等、陸源碎屑摻合作用小、氣候條件適宜且比較穩(wěn)定的環(huán)境。綜上所述，證明巖相古地理對(duì)磷礦的沉積成礦的控制。

2.2地層巖性

（1）地層劃分。華寧北部磷礦主要出露地層為新生界第四系（Q）、古生界寒武系下統(tǒng)（∈）滄浪鋪組、筇竹寺組、漁戶(hù)村組、 元古界震旦系（Z）燈影組、陡山沱組、南沱組地層（表1），相對(duì)而言地層在黃翠山一帶出露較全，并具代表性。幾個(gè)礦床地層總體雖然相同，但巖性層位仍有差異，主要表現(xiàn)在漁戶(hù)村組第三段（∈1y3）的劃分上，在核桃箐、黃翠山依據(jù)礦層產(chǎn)出特征（上下層礦）將漁戶(hù)村組第三段劃分為三個(gè)亞層（∈1y3-3、∈1y3-2、∈1y3-1）表2。

表2 華寧北部磷礦地層特征簡(jiǎn)表

（2）含礦巖系特征。

大村、小黑者、大龍山、黃翠山等屬同期形成的淺海相沉積成因磷礦床。含礦巖系對(duì)比結(jié)果如下（圖3）。

圖3 華寧北部磷礦含礦巖系對(duì)比圖

礦層上覆層同為泥巖、粉砂巖屑碎巖系建造。小黑者0～195m，黃翠山36.96～274.23m，核桃箐礦段較厚396.89m；大龍山0～60m、大村礦區(qū)2～15m，厚度較薄。

礦層頂板為泥質(zhì)粉砂巖、白云巖巖系建造。大村、存在第四段（∈1y4），而小黑者、大龍山、核桃箐頂板（∈1y4）已經(jīng)剝蝕。

幾個(gè)礦床礦層底板同為白云巖、硅質(zhì)白云巖或夾硅質(zhì)條帶化學(xué)巖系建造，厚度在10～100m以上。礦區(qū)（段）主要賦礦層位為漁戶(hù)村組第三段（∈1y3），小黑者（1～17m），大龍山（1～15.8m），礦層厚度相對(duì)較薄厚；大村（0.25～34.45m），核桃箐（8.40～57.35m），黃翠山（6.72～71.65m），礦層厚度較大。

礦層對(duì)比：小黑者、大龍山、大村礦區(qū)總體為一層礦。核桃箐、黃翠山礦段有兩層礦，中間存在夾層，含礦巖系可分為上下層礦，說(shuō)明存在兩個(gè)成礦期。

礦石自然類(lèi)型以砂屑狀磷塊巖、含磷白云巖，條帶狀、層紋狀磷塊巖為主。結(jié)構(gòu)構(gòu)造亦相近，以砂屑、細(xì)砂屑結(jié)構(gòu)，塊狀、層紋狀、條帶條紋狀構(gòu)造為主。

2.3成礦前構(gòu)造與成礦后構(gòu)造

華寧北部磷礦地質(zhì)構(gòu)造主要為NW-SE向單斜構(gòu)造、NE向復(fù)式向斜褶皺構(gòu)造及NE-SW向、近SN向斷裂構(gòu)造。

2.3.1成礦前構(gòu)造

小黑者、大龍山、黃翠山等磷礦層為總體呈傾向NE或E單斜構(gòu)造控制，與區(qū)域構(gòu)造的空間展布大致相同。傾向10～80°傾角10～45°，局部?jī)A向90～115°，傾角15～40°產(chǎn)狀較平緩。由于地形的影響，礦層沿NE向或N向斜坡分布延伸，傾向與地形坡度一致，礦層厚度在地形高的地段變薄或尖滅，反之則變得厚大，該區(qū)單斜構(gòu)造特征反映了磷礦形成的古地理環(huán)境，說(shuō)明磷礦層沉積于古海灣周邊的邊坡或邊坡附近。磷礦層內(nèi)原生構(gòu)造層理發(fā)育，層理以舒緩波狀層理、水平層理及序粒狀層理為主，礦層與頂?shù)装鍑鷰r整合接觸，產(chǎn)狀基本一致。

2.3.2成礦后構(gòu)造

（1）褶皺構(gòu)造。

大村磷礦床，區(qū)域上處于大村復(fù)式向斜構(gòu)造上，該向斜構(gòu)造軸向NE—SW，由北西—南東向擠壓應(yīng)力形成，后期由于受來(lái)自北東—南西向擠壓應(yīng)力的重復(fù)作用，因此，構(gòu)成了NE向大向斜總體控制磷礦床的展布范圍，次級(jí)NW向褶皺帶中的小向斜控制磷礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀、空間分布的構(gòu)造體系。

主要的褶皺構(gòu)造有：大村向斜，位于礦區(qū)中部，軸向N30°E，長(zhǎng)約4Km，北東端傾歿于磨盤(pán)山一帶。向斜呈短軸狀，軸脊寬而平緩，兩翼對(duì)稱(chēng)，巖層傾角一般為15～25°。礦體均產(chǎn)于向斜中，分布于向斜軸部附近及翼部。索羅補(bǔ)得次級(jí)褶皺帶，由磨盤(pán)山向斜、干龍?zhí)侗承?，索羅補(bǔ)得向斜等次級(jí)褶皺構(gòu)造組成。軸向N60～80°W，長(zhǎng)1～2Km，背斜較緊密，向斜較開(kāi)闊，兩翼對(duì)稱(chēng)，巖層傾角一般為10～25°，控制了礦體的產(chǎn)出形態(tài)。

（2）斷裂構(gòu)造。

小黑者、大龍山磷礦夾持于NW、NE黑豆場(chǎng)、大樹(shù)腳斷裂及近SN水龍?bào)鋽嗔阎?，礦床的空間分布范圍總體受其控制。但直接控制礦層（體）延伸的應(yīng)是水龍?bào)鋽嗔鸭耙幌盗蠳W、NE向次級(jí)斷裂構(gòu)造。

近南北水龍?bào)鋽嗔眩簽檎龜鄬?。縱貫整個(gè)小黑者、大龍山，長(zhǎng)度大于10Km，總體為近SN走向，傾向W，傾角75～85°，南東盤(pán)（下盤(pán)）上升，北西盤(pán)（上盤(pán)）下降（磷礦層主要分布于該盤(pán)上），垂直斷距約100m，該斷裂控制切割磷礦體的空間展布，在斷裂南東盤(pán)，礦層變薄或尖滅，為該區(qū)重要控礦斷裂。

3.結(jié)語(yǔ)

（1）華寧縣北部磷礦是一個(gè)以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)品及低品位礦石為主的沉積型磷塊巖礦床。礦體主要賦存在下寒武統(tǒng)漁戶(hù)村組第三段（∈1y3）中，礦層總體為一層，局部存在上下二層礦，說(shuō)明存在兩個(gè)成礦期，產(chǎn)狀與地層基本一致。上層礦在華寧北部分布廣，厚度穩(wěn)定質(zhì)量較好，是該區(qū)主要的工業(yè)礦層，下層礦變化較大，不穩(wěn)定。受巖相古地理、地層巖性、構(gòu)造（層理、褶皺、斷裂）控制。

（2）屬硅質(zhì)巖、硅酸鹽類(lèi)磷塊巖建造，礦床類(lèi)型和巖石組合基本相似。礦石自然類(lèi)型以砂屑狀磷塊巖、含磷白云巖，條帶狀、層紋狀磷塊巖為主，礦石工業(yè)類(lèi)型為硅質(zhì)及硅酸鹽型。礦石礦物主要為膠磷礦。

（3）礦床礦層上覆層同為泥巖、粉砂巖屑碎巖系建造，礦層底板同為白云巖、硅質(zhì)白云巖或夾硅質(zhì)條帶化學(xué)巖系建造，礦層覆蓋層較薄，或已經(jīng)剝蝕，埋深一般0～50m，具地表風(fēng)化帶礦石品位較富，深部礦石品位較低等到特點(diǎn)。

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