貴州冊亨板其磷礦床的發(fā)現(xiàn)及其經(jīng)濟(jì)地質(zhì)意義

■ 張貞翔/何 英/程國繁/張德霖/李克斌/劉川勤

(1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局105地質(zhì)大隊，貴陽 550018；2.中國黃金集團(tuán)貴州有限公司，貴陽 550005；3.冊亨縣國土資源局，貴州 冊亨 552200；4.冊亨縣工業(yè)園區(qū)管委會，貴州 冊亨 552200；5.貴州省地礦局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究院，貴陽 550005)

貴州冊亨板其磷礦床的發(fā)現(xiàn)及其經(jīng)濟(jì)地質(zhì)意義

■ 張貞翔1/何 英2/程國繁1/張德霖3/李克斌4/劉川勤5

(1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局105地質(zhì)大隊，貴陽 550018；2.中國黃金集團(tuán)貴州有限公司，貴陽 550005；3.冊亨縣國土資源局，貴州 冊亨 552200；4.冊亨縣工業(yè)園區(qū)管委會，貴州 冊亨 552200；5.貴州省地礦局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究院，貴陽 550005)

貴州冊亨板其磷礦床產(chǎn)出于貴州西南部二疊紀(jì)臺地邊緣相礁灰?guī)r分布區(qū)的古溶洞中，是貴州境內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)的風(fēng)化淋濾型磷礦床，在礦床成因上類似于美國田納西州中部奧陶系至泥盆系灰?guī)r中的最具有經(jīng)濟(jì)意義的棕色巖磷礦床。對該類型磷礦的形成條件、形成環(huán)境和成礦作用進(jìn)行深入研究具有重要的科學(xué)意義。經(jīng)初步研究，板其磷礦區(qū)至少存在兩個時期的古巖溶河道，磷礦床的發(fā)現(xiàn)為貴州南部的冊亨、貞豐、望謨、羅甸等縣的二疊紀(jì)礁灰?guī)r分布區(qū)找礦工作帶來了新的機(jī)會，提供新的思路和方向。板其磷礦床屬于硅質(zhì)低鎂型風(fēng)化礦床，適用于生產(chǎn)鈣鎂磷肥和磷酸，其開發(fā)為改善缺磷地區(qū)土壤結(jié)構(gòu)、促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展具有現(xiàn)實經(jīng)濟(jì)意義。

板其磷礦床；經(jīng)濟(jì)地質(zhì)意義；冊亨縣；貴州

從世界范圍來看，磷礦資源屬于稀有不可再生戰(zhàn)略資源，具有地域分布不均、貧礦多富礦少、難選礦多易選礦少等特點[1]。貴州雖屬于全國磷礦資源大省，但磷礦床主要分布于開陽、甕安、福泉、息烽、織金等地，資源分布不均。在礦床成因類型上板其磷礦與開陽磷礦和甕福磷礦不同，開陽磷礦和甕福磷礦屬于原生沉積型磷塊巖礦床，而板其磷礦屬于風(fēng)化型磷礦床。這類礦床在我國南方云南、廣西、湖南、湖北等南方省區(qū)已有報道[2]，在貴州屬首次發(fā)現(xiàn)，它的發(fā)現(xiàn)在地質(zhì)找礦、科學(xué)研究和促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面均具有重要意義。

1 礦床地質(zhì)特征

貴州冊亨板其磷礦床位于納板穹窿南翼，行政區(qū)劃屬冊亨縣丫他鎮(zhèn)板其村。該礦床由冊亨縣國土資源局于2011年發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)普查工作共圈定5個磷礦體（圖1），礦體長76-194m，礦床P2O5的平均含量為23.15%，平均厚度為5.13m，達(dá)到小型礦床規(guī)模[3]。

1.1 含礦層特征

礦區(qū)的吳家坪組（P3wj）可分為兩個巖性段，第一段（P3wj1）為灰色厚層塊狀礁灰?guī)r夾礁角礫灰?guī)r，厚度為100-150m；第二段為灰、深灰色厚層至塊狀礁灰?guī)r與生物顆?；?guī)r互層，底部含燧石結(jié)核或條帶，厚度大于150m。礦體圍巖為吳家坪組第一段的灰色、深灰色厚層至塊狀礁灰?guī)r，造礁生物主要為海綿、藻類和苔蘚類，夾灰色塊狀至厚層狀生物顆?；?guī)r、生物屑泥晶灰?guī)r，巖性差異不大。在剖面上（圖1）含磷層巖性具有典型的二元結(jié)構(gòu)，下部為礫巖和含礫砂巖，上部為溶塌角礫灰?guī)r，從下至上可分為4個巖性層：

1層：黃褐、淺綠色假塊狀磷質(zhì)礫巖。礫石成分主要為淺綠色粉砂巖，次圓狀到圓狀為主，少數(shù)為次棱角礫狀，礫徑2-30cm，具一定的定向排布，礫石具球狀風(fēng)化。風(fēng)化強烈處見有孔洞及皮殼狀結(jié)構(gòu)。從下到上礫石含量逐漸減少，頂?shù)椎[石含量為5%-8%，從礫巖變?yōu)楹[粗砂巖。厚8.98m。

2層：黃褐、灰黑、淺黃綠等灰雜色塊狀磷質(zhì)砂礫巖夾中厚層狀磷質(zhì)含礫粗砂巖，礫石直徑一般為5-8cm，大者15-30cm，小者0.5-3cm。次棱角到次圓狀。下部礫石含量大于50%，上部礫石含量約30%，礫石含量從下到上呈遞減趨勢。下部具有交錯層理和正粒序?qū)永?，上部紋層狀和皮殼狀構(gòu)造發(fā)育。厚5.44m。

3層：淺灰色塊狀含磷生物礁灰?guī)r角礫巖，生物主要有珊瑚、腹足、藻類等。厚3.12m。

4層：灰黃色假塊狀含磷礁灰?guī)r角礫巖，角礫由生物礁灰?guī)r組成，次棱角狀或棱角狀。風(fēng)化后呈假塊狀，發(fā)育近水平的層狀、皮殼狀構(gòu)造，生物屑結(jié)構(gòu)清楚，有時生物屑已變成 方解石。為溶洞崩塌堆積，磷質(zhì)為膠結(jié)物，呈皮殼狀或紋層狀沿角礫之間分布。厚9.97m。

1.2 礦體特征

礦區(qū)內(nèi)存在5個磷礦體，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號礦體為溶洞堆積砂礫巖礦體，礦體長76-194m，平均厚度為5.13m，礦石中P2O5的平均含量為23.15%；Ⅳ、Ⅴ礦體為殘坡積磷礦體。

Ⅰ號礦體：礦體走向為80°，走向長為194m。傾向為北西或北東，傾角7-58°，平均傾角10-15°。礦體厚3.4-12.6m，平均厚度7.22m。礦石品位11.44%-33.43%，平均品位22.89%（P2O5）。在TC1探槽中（圖1）Ⅰ號礦體可由5個含磷巖層組成：

(1)黃褐、灰白、淺綠色塊狀含鐵錳泥質(zhì)硅質(zhì)磷礦石，見有較多溶蝕孔洞和礫狀、砂狀結(jié)構(gòu)。礫石呈橢圓到渾圓狀，大小混雜。

(2)黑褐色、黃褐色含礫鐵、錳、泥砂質(zhì)磷礦石，塊狀構(gòu)造。風(fēng)化后有較多溶蝕孔洞。礫石大者10-15cm，小者0.2-1cm。

圖1 冊亨板其磷礦床地質(zhì)略圖

(3)黃褐、灰白、淺綠色塊狀含鐵錳質(zhì)泥質(zhì)硅質(zhì)磷礦石，屬次生淋濾型成因，見有較多溶蝕孔洞和礫狀、砂狀結(jié)構(gòu)。礫石形態(tài)呈橢圓、渾圓狀，成分為砂巖。

(4)殘留半風(fēng)化黃綠色砂粒狀含磷巖石，厚1.9m。

(5)褐黑色、黃褐色薄層狀含磷砂巖，新鮮面呈灰紫色，具砂礫狀結(jié)構(gòu)，礫徑1-3mm。見有明顯水平層理和交錯層理，產(chǎn)狀340＜8°。

Ⅱ號礦體：礦體走向為78°，走向長為96m。傾向為北西或北東，傾角6-7°。礦體厚2.77-4.54m，平均厚度3.66m。礦石品位12.70%-28.62%，平均品位20.10%（P2O5）。含磷巖石為溶塌角礫巖。

Ⅲ號礦體：礦體走向為325°，走向延伸118m。傾向為北東，傾角8°。礦體厚4.50m。礦石品位30.33%-33.13%，平均品位31.86%（P2O5）。含磷巖性和Ⅰ號礦體相似，并具有明顯的二元結(jié)構(gòu)，但礫徑略小，皮殼構(gòu)造較發(fā)育。

Ⅳ號礦體，由淺綠色、黑褐色（蜂窩狀）、灰白色（皮殼狀）次棱角狀到棱角狀的磷質(zhì)巖轉(zhuǎn)塊、生物礁灰?guī)r轉(zhuǎn)塊以及砂礫粘土組成，礫徑懸殊，一般為10-200cm不等。含磷巖塊分布率約為20%，殘坡積層厚度為1-2m，為第四紀(jì)殘坡積物。

Ⅴ號礦體，由淺綠色、黑褐色（蜂窩狀）、灰白色（皮殼狀）次棱角狀到棱角狀的磷質(zhì)巖轉(zhuǎn)塊、生物礁灰?guī)r轉(zhuǎn)塊和砂礫粘土組成。含磷巖塊分布率約為15%，殘坡積層厚度為1-1.5m，為第四紀(jì)殘坡積物。

1.3 礦石特征

1.3.1 礦石礦物組成

礦石礦物成分單一，主要為膠磷礦，膠磷礦分布不甚均勻，局部偏集。粒度小于0.004mm，顯微粒柱狀晶體，略顯光性特征，占礦石中礦物總量的8%-42%。脈石礦物主要有石英、粘土礦物、方解石、褐鐵礦等，另含有陸源碎屑。

1.3.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要有膠狀結(jié)構(gòu)、礫狀結(jié)構(gòu)、砂質(zhì)礫狀結(jié)構(gòu)和微-泥晶（滲流鮞豆粒）結(jié)構(gòu)。 礦石構(gòu)造主要有皮殼狀、條帶狀、蜂窩狀和塊狀構(gòu)造。

1.3.3 礦石類型

礦石可分為三種自然礦石類型：砂質(zhì)磷質(zhì)礫巖，皮殼狀磷質(zhì)巖和磷質(zhì)灰?guī)r角礫巖。

1.3.4 礦石化學(xué)成分

24件礦石樣品化學(xué)分析結(jié)果表明，由于礦石類型不同，礦石化學(xué)組分有一定差異(表1)。從表1中可以看出：

(1)皮殼狀磷礦中P2O5含量相對較高，說明風(fēng)化淋濾程度越高，礦石中磷的含量也越高。

(2)礦石中P2O5平均含量為23.15%。根據(jù)《磷礦地質(zhì)勘查規(guī)范》（DZ／T 0209-2002），礦石品級介于合格品到一等品之間。

(3)MgO的含量均小于1%，礦石屬于低鎂型磷礦石，制酸過程中不易產(chǎn)生MgSO4結(jié)晶致使管道堵塞，有利于磷礦石的開發(fā)利用。

2 礦床類型及成因初步研究

李鐵生等對中國南方風(fēng)化型磷礦進(jìn)行了研究[4]，認(rèn)為中國南方風(fēng)化磷礦自然類型具有多樣性，按礦層（體）空間位置和產(chǎn)狀將風(fēng)化磷礦床分為兩大類型七種型式（表2）。根據(jù)李鐵生的劃分方案，板其磷礦床的產(chǎn)出狀態(tài)、含礦巖性和結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，其礦床類型屬于移位砂礫磷礦床，包含喀斯特溶洞中砂礫磷礦體（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號礦體）和殘坡積砂礫磷礦體（Ⅳ、Ⅴ礦體）。

貴州的磷礦資源儲量在全國排第2位[5]，屬于磷礦資源大省，省內(nèi)磷礦磷塊巖主要分布于揚子地臺西部，以早震旦世陡山沱時期和早寒武世梅樹村階早期為主要成礦階段，其中陡山沱時期的磷塊巖主要分布于甕福、開陽、遵義松林等地區(qū)，以開陽和甕福磷礦床為代表；早寒武世的磷塊巖主要分布于織金地區(qū)。梅樹村階和陡山沱期的磷塊巖儲量占全國磷礦儲量的85%，梅樹村階和陡山沱期的地層是我國最主要的含磷層位[6]。

通過將陡山沱期和梅樹村階的沉積磷塊巖礦床與板其磷礦床進(jìn)行對比，二者的主要區(qū)別表現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)沉積磷礦床有特定的含礦層位，開陽磷礦、甕福磷礦含礦巖系為晚元古代陡山沱組，織金一帶的磷礦層位為早寒武世梅樹村階的戈仲伍組；而板其磷礦床的含礦巖石為第四系溶洞堆積砂礫巖，更確切地說應(yīng)為巖溶古河道堆積的砂礫巖。

(2)產(chǎn)出和分布狀態(tài)不同。開陽等沉積型磷礦床呈層狀或似層狀產(chǎn)出，礦體形態(tài)簡單，礦層厚度較穩(wěn)定；而板其磷礦則是呈透鏡狀或囊狀產(chǎn)出，礦體展布受古巖溶河道的控制，厚度和形態(tài)變化較復(fù)雜。

表1 礦石樣品化學(xué)分析結(jié)果

表2 中國南方風(fēng)化磷礦自然類型劃分表

(3)礦石礦物成分不同，前者礦物成分主要磷灰石，硅質(zhì)含量較低，鈣、鎂質(zhì)含量較高；后者主要為膠磷礦，硅質(zhì)含量較高，鈣、鎂質(zhì)含量較低。

(4)礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造不同。據(jù)殷科華等對福泉磷礦床磨坊礦段磷塊巖特征研究[7]，礦石結(jié)構(gòu)主要有凝膠結(jié)構(gòu)、砂屑結(jié)構(gòu)、礫屑結(jié)構(gòu)和藻灰結(jié)構(gòu)四種。礦石主要構(gòu)造為致密狀、團(tuán)塊狀、砂礫狀和條帶狀。板其磷礦床的主要結(jié)構(gòu)類型為膠狀結(jié)構(gòu)、礫狀結(jié)構(gòu)、砂質(zhì)礫狀結(jié)構(gòu)和微-泥晶（滲流鮞豆粒）結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要為皮殼狀、條帶狀、蜂窩狀，次為塊狀構(gòu)造。

(5)成礦作用不同。關(guān)于陡山沱時期磷塊巖的形成，大多數(shù)學(xué)者的觀點認(rèn)為是生物化學(xué)成因的磷塊巖[4]。繼南沱冰期之后，陡山沱時期強烈的海侵作用引發(fā)上升洋流，攜帶富磷海水涌入淺水區(qū)，在海平面的間歇性波動為磷塊巖的形成提供了物質(zhì)和動力條件[8]。而板其磷礦床為風(fēng)化淋濾殘積礦床，它的形成與第四紀(jì)的地形地貌和氣候水文條件關(guān)系密切。

雖然成礦類型上板其磷礦床與云南滇池一帶的風(fēng)化型磷礦床均屬于風(fēng)化型礦床，但二者仍存在本質(zhì)區(qū)別：滇池一帶的風(fēng)化型磷礦床有原生沉積磷塊巖作為母巖，風(fēng)化型磷礦體是“母磷塊巖”遭受風(fēng)化作用后，磷的品位在原地進(jìn)一步富集的結(jié)果。而板其磷礦床周圍沒有可作為風(fēng)化母巖的沉積磷塊巖，主礦體產(chǎn)出于古喀斯特溶洞中，礦體的展布受到古巖溶通道的控制，磷質(zhì)砂礫巖具有典型的二元結(jié)構(gòu)，發(fā)育交錯層理和正粒序?qū)永恚砻鳛楣藕拥莱练e環(huán)境，主礦體（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號礦體）屬于風(fēng)化淋濾型磷礦床。主礦體經(jīng)過進(jìn)一步風(fēng)化剝蝕后在巖溶洼地中堆積從而形成殘坡積磷礦體（Ⅳ、Ⅴ號礦體）。在礦體上覆的吳家坪組第二段含燧石結(jié)核的生物顆粒灰?guī)r中采集了5件樣品進(jìn)行化學(xué)分析，巖石中P2O5的含量為1%-2.52%，表明磷質(zhì)可能來源于上二疊統(tǒng)圍巖。

在礦床成因上，板其磷礦床類似于美國田納西州中部奧陶系至泥盆系灰?guī)r中的磷礦床，其代表性礦床為棕色巖礦床（Brown-rock deposits）、藍(lán)色巖礦床和白色巖礦床[9]，它是由酸性地下水對含磷酸鹽的生物礁灰?guī)r進(jìn)行淋濾后，形成富含磷酸鹽的溶液，溶液沿巖石中的裂隙向下和側(cè)向流動，最后沉淀和流填在古巖溶河道的砂礫巖和溶塌灰?guī)r角礫巖中形成磷礦石。目前，田納西州最具有經(jīng)濟(jì)意義的礦床是棕色巖磷礦床，在成因上，板其磷礦床與棕色巖磷礦床更為類似，均是由含磷灰?guī)r直接風(fēng)化淋濾形成的，而不是由原生磷塊巖風(fēng)化形成的。

3 科學(xué)研究與經(jīng)濟(jì)地質(zhì)意義

第一，經(jīng)初步研究，板其磷礦區(qū)至少存在兩個時期的古巖溶河道。板其磷礦床的發(fā)現(xiàn)為新區(qū)磷礦找礦工作帶來了新的機(jī)會，特別是在貴州南部的冊亨、貞豐、望謨、羅甸等縣的二疊紀(jì)礁灰?guī)r分布區(qū)，加強風(fēng)化淋濾型磷礦的找礦工作，有望發(fā)現(xiàn)類似的礦床，從而為新區(qū)磷礦找礦工作提供新的思路和方向。

第二，板其磷礦床包含風(fēng)化淋積溶洞砂礫巖型和殘坡積型兩種礦體，礦床類型與沉積型磷礦床、原位風(fēng)化型磷礦床有本質(zhì)上的不同，因此，對該類型磷礦的形成條件、形成環(huán)境和成礦作用進(jìn)行深入研究具有重要的科學(xué)意義。

第三，磷是動植物生長必須的生命元素之一，磷礦開采是獲得磷的最佳經(jīng)濟(jì)途徑。板其磷礦床屬于硅質(zhì)低鎂型風(fēng)化礦床，有害雜質(zhì)成分含量較低，適用于生產(chǎn)鈣鎂磷肥和磷酸，因此，板其磷床的開發(fā)為改善缺磷地區(qū)土壤結(jié)構(gòu)、促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展具有現(xiàn)實經(jīng)濟(jì)意義。

初步研究表明，板其磷礦床的發(fā)現(xiàn)和進(jìn)一步深入研究不僅具有重要的地質(zhì)找礦和科學(xué)意義，而且對促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有客觀現(xiàn)實意義。

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Discussion on the Discovery of Baiqi Phosphorus Mineral Deposit in Ceheng County of Guizhou Province and Its Economic Geological Signifcance

ZHANG Zhengxiang1, HE Ying2, CHENG Guofan1, ZHANG Delin3, LI Kebin4, LIU Chuanqin5
(1.Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development of Guizhou Province, Guiyang 550018,China; 2.China National Gold Group Corporation Guizhou Co. Ltd, Guiyang 550005; 3.Land and Resources Department of Ceheng County, Ceheng, Guizhou 552200,China; 4.Ceheng Industrial Park Service, Ceheng, Guizhou 552200,China; 5.Regional Geological Survey Institute, Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development of Guizhou Province, Guiyang 550005,China)

Baiqi phosphorus mineral deposit, located in paleocave of platform margins reef limestone area in the Permian in south western part of Guizhou, is weathering-leached phosphorus mineral deposit frst discovered in Guizhou, which is similar to brown rock phosphorus deposit located in central Tennessee of the U. S., and this brown rock phosphorus deposit is of decisive signifcance in the limestone of Ordovician to Devonian System. This paper points out that making an intensive study of the formation conditions, the environment and mineralization of this type of phosphate rock has important scientifc signifcance. According to the preliminary studies, there is the ancient karst river of at least two stages in Banqi phosphorus deposit area; and its discovery opens a new set of opportunities for the prospecting work in the Permian reef limestone area, which is located in the counties such as Ceheng, Zhengfeng, Wangmo and Luodian in southern Guizhou. This paper goes on to look at that Baiqi phosphorus mineral deposit belongs to siliceous and low magnesium weathering ore deposit, and is applicable to the production of calcium-magnesia phosphate and phosphoric acid; and its exploitation has real economic signifcance for improving the soil structure of phosphorus defciency area, and promoting the development of agricultural production.

Baiqi phosphorus mineral deposit; economic geological signifcance; Ceheng County, Guizhou

F407.1；F062.1

C

1672-6995（2014）05-0041-04

2014-04-28；

2014-05-18

張貞翔（1965-），女，貴州省平壩縣人，貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局105地質(zhì)大隊地質(zhì)工程師，大學(xué)本科，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查與研究工作。