白廟灣地區(qū)“紅安群”沉積變質(zhì)型磷礦找礦研究

楊俊敏

(湖北省富硒產(chǎn)業(yè)研究院,湖北 武漢 430034)

白廟灣地區(qū)“紅安群”沉積變質(zhì)型磷礦找礦研究

楊俊敏

(湖北省富硒產(chǎn)業(yè)研究院,湖北 武漢 430034)

白廟灣位于大別山區(qū)的大悟縣境內(nèi)。區(qū)內(nèi)地表出露“紅安群”天臺山組下段第二巖性段地層；北東向茶林寨向斜從區(qū)內(nèi)穿過,茶林寨向斜北西翼有冷棚磷礦區(qū),南東翼有余家北灣磷礦區(qū)。根據(jù)對“紅安群”沉積變質(zhì)型磷礦的成礦背景、層控規(guī)律與構(gòu)造特點的分析研究,在白廟灣地區(qū)深部隱伏有“紅安群”黃麥嶺組地層,具有較好地尋找黃麥嶺組沉積變質(zhì)型磷礦隱伏礦體的前景。

紅安群;磷礦;找礦研究;白廟灣

磷礦石是生產(chǎn)磷肥及磷酸鹽的原料,是一種不可再生的礦產(chǎn)資源。隨著鄂北地區(qū)磷礦資源的持續(xù)開采,其保有資源儲量逐年減少,為磷礦老礦山尋找接替資源,將成為日后地質(zhì)礦產(chǎn)工作的任務(wù)之一。

在開展《鄂北大悟地區(qū)紅安群地層層序及找礦方向研究》項目的工作中,對大悟縣白廟灣地區(qū)的地層、構(gòu)造、層控規(guī)律、成礦背景及已有磷礦區(qū)的含礦特征、控礦因素進(jìn)行了分析研究,為日后在白廟灣地區(qū)深部尋找沉積變質(zhì)型磷礦提出了新的認(rèn)識。

1 概況

白廟灣位于湖北省大悟縣城北西305°方向約2.7 km處。

大悟地區(qū)“紅安群”的地質(zhì)工作程度較高,自上世紀(jì)70年代起先后有中南冶金研究所、湖北省第六地質(zhì)大隊、湖北省區(qū)域地質(zhì)測量大隊、湖北省地質(zhì)調(diào)查院等多個單位,先后開展了區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)調(diào)查和科學(xué)研究工作,發(fā)現(xiàn)了冷棚、余家北灣、黃麥嶺等磷礦區(qū),并開展了地質(zhì)礦產(chǎn)普查、詳查、勘探工作。

2 區(qū)域地質(zhì)

2.1 地層

本區(qū)處于揚(yáng)子陸塊北緣北秦嶺構(gòu)造帶內(nèi)帶東區(qū)段大別地層小區(qū)。自上而下主要出露地層有:第四系、白堊系、震旦紀(jì)燈影組、中元古界紅安群和下元古界大別群。其中,中元古界紅安群自上而下,又劃分出七角山組、天臺山組、黃麥嶺組三個地層單元。區(qū)內(nèi)出露巖石主要為早晉寧期變基性巖和燕山期花崗巖等。

2.2 構(gòu)造

本區(qū)位于揚(yáng)子板塊與華北板塊的交界部位,大地構(gòu)造位置處于北秦嶺構(gòu)造帶外帶東區(qū)段。區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜,褶皺、斷裂形跡相互交織。下元古界大別群地層形成冷棚古隆起(背斜)、大磊山古隆起(背斜)和雙峰尖古隆起(背斜)。區(qū)內(nèi)主體構(gòu)造線呈北西和北東向,北西向構(gòu)造主要有冷棚背斜、大磊山短軸背斜、芳畈向斜、雙峰尖背斜、英店—青山口斷裂等；北東向構(gòu)造主要有茶林寨向斜、大悟壓扭性斷裂等。

2.3 礦產(chǎn)

區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)較為豐富,主要有磷礦、重稀土(釔)礦、黃鐵礦、含鉀巖石、硅石礦等。其中,磷礦礦床類型為沉積變質(zhì)型,主要分布在茶林寨向斜兩翼和雙峰尖背斜周邊,有多個磷礦區(qū)、磷礦點和磷礦化點。

3 紅安群黃麥嶺組含磷地層巖性與原巖恢復(fù)

依據(jù)前人對本區(qū)紅安群黃麥嶺組地層巖性組合特征與沉積變質(zhì)型磷礦賦礦層位研究成果,將黃麥嶺組劃分為中上、下2個巖性段和3個巖性亞段； 磷礦層僅賦存于黃麥嶺組下巖性段和中上巖性段地層中,嚴(yán)格受地層層位控制；磷礦床(點)分布,具有明顯的圍繞茶林寨向斜兩翼和雙峰尖背斜周邊群聚性分布的特點。

3.1 黃麥嶺組下巖性段(Pt2h1)

黃麥嶺組下巖性段地層是區(qū)域內(nèi)最重要的含磷巖系。前人多稱為“下含磷巖系”。

黃麥嶺組下巖性段地層所包含的巖石組合基本一致。其巖性主要為白云鈉長片麻巖(變粒巖)、石墨片巖(含鐵質(zhì)炭質(zhì)磷灰石)、磷塊巖(磷礦層)、含磷灰石白云母大理巖、白云石英片巖、含鐵質(zhì)炭質(zhì)白云石英片巖,底部為含鐵錳(鈉長)微斜變粒巖。通過對黃麥嶺磷礦區(qū)黃麥嶺組下巖性段地層中磷礦層的多個短剖面的研究,顯示出黃麥嶺組下巖性段地層自下而上基本層序為:錳土層—磷礦層(硅質(zhì)巖、淺粒巖、變粒巖)—大理巖—白云石英片巖。

黃麥嶺組下巖性段地層中的磷礦含礦性,在茶林寨向斜南東翼的大磊山地區(qū)為最好,而在茶林寨向斜北西翼的冷棚和雙峰尖背斜周邊地區(qū)相對較差。

原巖恢復(fù)研究表明,黃麥嶺組下巖性段地層主體以碎屑沉積層巖為主,屬一套含鐵錳質(zhì)含磷碎屑—碳酸鹽巖組合,具有穩(wěn)定的臺緣沉積特征。

3.2 黃麥嶺組中上巖性段(Pt2h2+3)

黃麥嶺組中上巖性段地層是區(qū)域內(nèi)次重要含磷巖系。前人多稱為“上含磷巖系”。

黃麥嶺組中上巖性段地層以有厚層大理巖、白云石大理巖產(chǎn)出為特征。自下而上基本層序為:含磷錳云母石英片巖—錳質(zhì)(錳土)磷灰?guī)r—含磷白云石英片巖—淺粒巖、變粒巖。

黃麥嶺組中上巖性段巖性在不同的地段巖性組合不同,冷棚周邊和黃麥嶺地區(qū)以大理巖、白云石大理巖、磷礦層為主；而在大磊山北側(cè)和南側(cè)的巖石組合則為大理巖、白云石大理巖、磷礦層、白云鈉長(二長)變粒巖、白云石英片巖。

黃麥嶺組中上巖性段地層中的磷礦主要分布于茶林寨向斜北西翼的冷棚和雙峰尖背斜周邊地區(qū),并以與厚層大理巖共生為特征。其含礦性次于黃麥嶺組下巖性段地層中的磷礦。

原巖恢復(fù)研究表明,黃麥嶺組中上巖性段地層原巖為白云巖、灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、陸源碎屑巖、海底斜坡沉積巖,屬一套穩(wěn)定的臺緣鈣、鎂質(zhì)碳酸鹽沉積。

4 礦區(qū)地質(zhì)

白廟灣地區(qū)處于北東向茶林寨向斜軸部,向斜北西翼有冷棚磷礦區(qū),向斜南東翼有余家北灣磷礦區(qū)(圖1)。

圖1 白廟灣地區(qū)地質(zhì)略圖Fig.1 Geological outline of Baimiaowan area1.第四系;2.紅安群天臺山組上段;3.紅安群天臺山組下段;4.紅安群黃麥嶺組中上段;5.紅安群黃麥嶺組下段;6.下元古界大別群;7.斑狀花崗巖脈;8.逆斷層;9.性質(zhì)不明斷層;10.推測斷層;11.地層產(chǎn)狀;12.地質(zhì)界線;13.不整合地質(zhì)界線;14.圖切剖面線;15.磷礦區(qū)范圍;16.成礦預(yù)測區(qū)范圍。

4.1 地層

區(qū)內(nèi)出露地層自上而下分別為:第四系、中元古界紅安群天臺山組、中元古界紅安群黃麥嶺組和下元古界大別群。依據(jù)天臺山組和黃麥嶺組地層中的巖性組合特征,將天臺山組劃分為上、下2個巖性段和5個巖性亞段,將黃麥嶺組劃分為上、下2個巖性段和3個巖性亞段(圖2)。

磷礦層賦存于黃麥嶺組下巖性段(Pt2h1)和黃麥嶺組中上巖性段(Pt2h2+3)地層中。

圖2 白廟灣地區(qū)綜合地層柱狀圖Fig.2 Columnar section of comprehensive formation in Baimiaowan area

4.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)主體構(gòu)造線為北西向和北東向。北西向構(gòu)造主要有冷棚背斜、大磊山短軸背斜；北東向構(gòu)造主要有茶林寨向斜、大悟壓扭性斷裂。礦區(qū)自北西向南東依次呈現(xiàn)主要的構(gòu)造形跡有:冷棚背斜、茶林寨向斜、大悟壓扭性斷裂、大磊山短軸背斜。

茶林寨向斜自北東向南西穿越礦區(qū)。向斜核部為紅安群天臺山組(Pt2t)地層,兩翼由紅安群黃麥嶺組(Pt2h)地層構(gòu)成。向斜北西翼地層總體傾向NE115°,傾角35°～45°；向斜南東翼地層總體傾向S180°～SW220°,傾角35°～50°,局部傾角60°～80°(圖3)。

北北東向大悟壓扭性斷裂在區(qū)內(nèi)為一沿大悟河發(fā)育的隱伏斷裂。

4.3 磷礦區(qū)礦產(chǎn)特征

4.3.1 冷棚磷礦區(qū)

冷棚磷礦區(qū)位于茶林寨向斜北西翼,由過風(fēng)坳磷礦段和冷棚磷礦段構(gòu)成。

過風(fēng)坳磷礦段位于冷棚磷礦區(qū)北東部,出露紅安群黃麥嶺組中上巖性段(Pt2h2+3)地層(上含磷巖系)。該礦段地表礦體基本上由條帶(或條紋)狀磷灰?guī)r(下磷礦層)—淺粒巖或含磷變粒巖(夾層)—條帶狀磷灰?guī)r(上磷礦層)構(gòu)成。磷礦床由下含磷層的Ⅰ-Ⅲ號礦體組成。磷礦層沿走向基本呈直線狀連續(xù)分布,全長1 400 m；礦層地表厚度呈緩波狀變化,最大厚度4.4 m,最小0.3 m；磷礦層產(chǎn)狀穩(wěn)定,傾向115°,傾角35°,局部變陡,一般不超過40°。P2O5平均品位13.10%。

礦石自然類型主要有條帶狀磷灰?guī)r(變粒磷灰?guī)r)、錳質(zhì)磷灰?guī)r、淺粒磷灰?guī)r。礦石中含白云石、炭質(zhì)、粘土(大理巖風(fēng)化)[1]。

4.3.2 余家北灣磷礦區(qū)

余家北灣磷礦區(qū)位于茶林寨向斜南東翼,出露紅安群黃麥嶺組下巖性段(Pt2h1)地層(下含磷巖系),地表巖層由老而新,具有片麻巖—片巖—大理巖—磷灰?guī)r—淺粒巖—變粒巖沉積規(guī)律。磷礦床由下含磷層的Ⅰ號礦體(層)、夾層(大理巖)和上含磷層的Ⅱ號礦體(層)組成。

Ⅰ號礦體規(guī)模小,不具工業(yè)價值。

Ⅱ號礦體是主要礦層,層位穩(wěn)定,呈似層狀、透鏡體狀,沿走向和傾向常呈分枝復(fù)合狀。礦體長1 600 m,最大控制斜深180 m。礦體厚度變化大,控制厚度0.47～7.23 m,從地表向深部具逐漸變薄的總趨勢。磷礦層產(chǎn)狀較穩(wěn)定,傾向180°～220°,傾角35°～ 50°,局部傾角60°～80°。P2O5含量較穩(wěn)定,地表P2O5平均品位11.1%,向深部P2O5品位逐漸略有降低,P2O5品位7.77%～8.57%。

圖3 白廟灣地區(qū)圖切剖面圖Fig.3 Profile in Baimiaowan area1.片麻巖;2.淺粒巖;3.大理巖;4.磷礦層;5.地質(zhì)界線;6.斷層;7.產(chǎn)狀;8.紅安群天臺山組上段;9.紅安群天臺山組下段;10.紅安群黃麥嶺組中上段;11.紅安群黃麥嶺組下段。

礦石自然類型主要有條帶狀磷灰?guī)r、變粒磷灰?guī)r和錳質(zhì)變粒磷灰?guī)r。礦石中普遍含白云石、炭質(zhì)[2]。

5 磷礦床成因研究

本區(qū)沉積變質(zhì)型磷礦的形成與磷質(zhì)來源、構(gòu)造條件、古氣候特征、古地形特征、古巖相特征密切相關(guān)。

5.1 磷質(zhì)來源

本區(qū)由磷礦層、碳酸鹽巖(泥巖)、粉砂巖組成含磷巖系。磷質(zhì)來源具有多面性,以來自火山物質(zhì)中的磷質(zhì)為主,其次萃取古隆起的風(fēng)化剝蝕碎屑物中的磷質(zhì),生物分解成的磷質(zhì)則極有限。無論是哪種來源或哪種作用形成的磷質(zhì),都溶解于海水中,形成富磷溶液。在物理和化學(xué)條件的共同作用下,形成磷酸鹽凝膠體和凝膠團(tuán)沉淀,形成磷塊巖[3]。

5.2 古巖相特征

含磷巖系由白云鈉長石英片巖、白云石英片巖、白云鈉長片麻巖、淺粒巖、變粒巖、磷灰?guī)r、大理巖、白云質(zhì)大理巖等組成。原巖為陸源碎屑巖、白云巖、灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、海底斜坡沉積巖,原巖巖相屬海灣粉砂巖相、海灣磷塊巖—粉砂巖相、海灣磷塊巖—白云巖相、淺海白云巖相。含磷巖系內(nèi)巖層呈層狀、似層狀、薄層狀、透鏡狀產(chǎn)出,巖層間無斷層存在現(xiàn)象,屬逐漸過渡的連續(xù)沉積,顯示出正常沉積的特點。

5.3 構(gòu)造條件

大別運(yùn)動使大悟地區(qū)全面褶皺上升,遭受剝蝕,呈水平方向運(yùn)動,形成冷棚—大磊山—雙峰尖古隆起帶,給后期磷礦的堆積提供了有利的場所,垂直方向的震蕩運(yùn)動形成早元古代末的不整合面和沉積旋回,震蕩運(yùn)動控制了含磷巖系的生成與部位[4]。呂梁運(yùn)動后,本地區(qū)地殼開始沉降,大規(guī)模海浸發(fā)生,接受沉積,形成了二個完整的沉積旋回。在第一旋回的海進(jìn)階段沉積了下磷礦巖系(層),在該旋回的海退階段,則沉積了上磷礦巖系(層)。同時,由于振蕩運(yùn)動的差異性,引起水平方向沉積幅度不等,在區(qū)域上造成了磷礦的有無,在礦段內(nèi)則出現(xiàn)礦層的分枝復(fù)合現(xiàn)象。后期運(yùn)動還繼承改造了前期構(gòu)造形跡,形成了茶林寨向斜及大悟壓扭性斷裂等北東向構(gòu)造形跡。

5.4 古氣候特征

含磷巖系中的碳酸鹽層、礦石中的白云石及炭質(zhì)物形成的顯微層理,說明磷礦是在溫暖—炎熱的氣候條件下形成,屬于熱帶和亞熱帶環(huán)境的沉積物。

5.5 古地形特征

含磷巖系厚度變化特征是大悟北東冷棚—大魁山一帶最薄(≤40 m左右),南西青山口一帶最厚(<200 m),反映了當(dāng)時的古地形是北東高,南西低。說明海底地形不凹凸不平,有相間出現(xiàn)的水下凸地和凹地。礦層形態(tài)、厚度嚴(yán)格受基底地形起伏的控制而發(fā)生變化。

6 結(jié)束語

白廟灣地區(qū)位于北東向茶林寨向斜軸部南西段。茶林寨向斜自北東向南西穿越礦區(qū),向斜核部由天臺山組地層構(gòu)成,向斜兩翼由黃麥嶺組地層構(gòu)成。向斜西北翼有冷棚磷礦區(qū),向斜東南翼有余家北灣磷礦區(qū)。

通過對白廟灣地區(qū)的區(qū)域及礦區(qū)地層、構(gòu)造和茶林寨向斜兩翼磷礦區(qū)的含磷巖特征的分析研究,加之參考前人對本區(qū)磷礦床成因的巖相古地理、古構(gòu)造條件等研究成果,認(rèn)為:在茶林寨向斜軸部的白廟灣地區(qū)深部,隱伏有黃麥嶺組含磷巖系地層的賦存條件、構(gòu)造條件和巖相古地理條件,具有較好地尋找中元古界紅安群黃麥嶺組沉積變質(zhì)型磷礦隱伏礦體的前景。

[1] 張中安,苗永勤,黃平,等.湖北省應(yīng)山縣冷棚磷礦區(qū)詳查地質(zhì)報告[R].孝感:湖北省第六地質(zhì)大隊,1977.

[2] 嚴(yán)海明,余家慶.湖北省大悟縣余家北灣磷礦地質(zhì)普查評價報告[R].武漢:湖北省地質(zhì)資料館,1973.

[3] 趙普林,等.桐柏—大悟變質(zhì)巖區(qū)成礦條件及找礦方向[R].宜昌:中南冶金地質(zhì)勘探公司研究所,1983.

[4] 陳竹英,蔣禮賢.湖北省黃麥嶺磷礦礦床地質(zhì)特征和成礦條件簡介[J].礦床地質(zhì),1989,8(4):78-84.

(責(zé)任編輯：于繼紅)

Prospecting Study on Sedimentary Metamorphic TypePhosphorite in Baimiaowan Area

YANG Junmin

(HubeiInstituteofSelenium-richIndustry,Wuhan,Hubei430034)

Baimiaowan is located in the territory of Dawu County in Dabie mountain area.The second lithologic section of the Tiantai Mountain formation of Hongan group exposed on the surface in the region.According to analysis and research of metallogenic background,strata-bound and construction characteristics,Huangmailing formation of Hong’an group hidden in Baimiaowan area has a better prospects of looking for concealed orebodies of sedimentary metamorphic type phosphorite in the Huangmailing formation.

Hong’an group; phosphorite; prospecting; study; Baimiaowan

2015-01-30;改回日期:2015-04-02

楊俊敏(1956-),男,高級工程師,地質(zhì)力學(xué)專業(yè),從事地質(zhì)勘查工作。E-mail:997456819@qq.com

P619.21+3

A

1671-1211(2015)04-0391-05

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201504006

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150619.1333.002.html 數(shù)字出版日期:2015-06-19 13:33