云南東川下包包磷礦地質(zhì)特征及礦床成因

沈 良，陶永林，薛力鵬

(云南省有色地質(zhì)局地質(zhì)地球物理化學勘查院，云南 昆明 650216)

云南是我國富磷大省，擁有豐富的磷礦資源，遠景預(yù)測儲量達233.06億噸，居全國首位。滇東至滇東北一帶寒武系下統(tǒng)漁戶村組的沉積磷塊巖礦床是我省重要的磷礦資源層，下包包位于滇東北會澤—東川磷礦帶，通過近幾年來的勘探，所探獲磷礦資源已達大型。本文主要針對東川下包包磷礦礦床成因做初步分析，望能夠?qū)窈罂碧焦ぷ饔袔椭饔谩?/p>

1 區(qū)域地質(zhì)背景

下包包大地構(gòu)造位置位于揚子準地臺西緣，滇東臺褶帶中部，會澤臺褶束西部。區(qū)域成礦帶位于揚子成礦區(qū)，昆陽—昭通磷礦帶的中部，會澤縣五星—大海磷礦帶的南延。長期持續(xù)沉積淺海環(huán)境和以裂谷深斷裂為主的構(gòu)造作用形成了本期復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造背景。本區(qū)長期沉降作用連續(xù)沉積來了從震旦系—新生界厚約數(shù)萬米的地層;區(qū)內(nèi)北東向、東西向及南北向褶皺和斷裂構(gòu)造發(fā)育。其中北東向深殼 (昆明—東川)斷裂、東西向深殼 (落雪—熱水、渡口—者海)斷裂、南北向深殼 (小江)斷裂對區(qū)內(nèi)巖漿活動及造山運動起主導(dǎo)作用。

2 礦床地質(zhì)

下包包緊鄰落因古陸邊緣，晉寧期小江古斷裂沿次級川滇隆起與滇東凹陷交界處形成并呈南北向分布，提供了古海槽雛形，小江斷裂兩側(cè)由于多期運動和邊界條件所限，兩側(cè)構(gòu)造格局各異。晉寧運動、滇東在前寒武紀變質(zhì)巖系的基礎(chǔ)上，形成了滇東凹陷帶，為古陸包圍的海灣狀沉積盆地，形成相對閉塞的環(huán)境，為磷礦的形成創(chuàng)造了有利的理化條件，大量繁殖的生物遺體，海水攜帶的磷質(zhì)及古陸風化物提供的磷質(zhì)物在這一特定環(huán)境下不斷堆積形成礦層。

該區(qū)主要出露二疊系下統(tǒng)陽新組、梁山組，石炭系中上統(tǒng)、石炭系下統(tǒng)擺佐組、大塘組，泥盆系上統(tǒng)宰格組、泥盆系中統(tǒng)?？诮M，寒武系下統(tǒng)龍王廟組、滄浪鋪組、筇竹寺組、漁戶村組，震旦系上統(tǒng)燈影組，中元古界昆陽群黑山頭組等地層，另外還有第四系全新統(tǒng)地層出露。磷礦主要賦存于寒武系下統(tǒng)漁戶村組 (圖1)，該組自上而下可劃分為四個巖性段，即:

(1)漁戶村組第四段 (∈1y4):上部灰色、深灰色風化為灰白色、瓷白色薄—中層狀硅質(zhì)白云巖夾硅質(zhì)巖，含星散狀、小團斑狀黃鐵礦。含軟舌螺化石，厚6m～10.3m。下部灰色、淺灰色厚層狀中晶白云巖、硅質(zhì)白云巖，巖石微層紋發(fā)育，為本區(qū)磷礦層的直接頂板，厚14.9m。

(2)漁戶村組第三段 (∈1y3):將其分為上、下2個亞段:

上亞段 (∈1y3-2):灰黑色、棕褐色中—厚層狀砂質(zhì)磷塊巖夾黃褐色含磷粉砂質(zhì)泥巖、頁巖，微層紋發(fā)育，沉積韻律明顯，膠磷礦鮞粒較粗，時見生物碎屑，含軟舌螺、單板類化石，厚35.4m。

下亞段 (∈1y3-1):深灰色至灰黑色薄至中層狀含磷泥質(zhì)白云巖、含磷泥質(zhì)粉砂巖、頁巖互層，厚16.91m。

圖1 東川下包包礦區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1 Geological Sketch Map of Xiabaobao Orefield，Dongchuan

(3)漁戶村組第二段 (∈1y2):自上而下巖性為:

灰、淺灰色風化為灰白色中層至厚層狀粉晶白云巖、硅質(zhì)碎裂白云巖夾硅質(zhì)巖，偶見鉛鋅礦化，厚15.38m;

淺灰色、灰白色中至厚層條帶狀硅質(zhì)細晶白云巖，微層紋發(fā)育，厚25.32m;

深灰、灰黑色薄至厚層狀炭質(zhì)灰質(zhì)粉晶白云巖夾薄至厚層狀鈣質(zhì)粉砂巖，厚39.55m;

深灰色中至厚層狀炭質(zhì)鈣質(zhì)粉晶粉屑灰質(zhì)白云巖，微含磷，厚24.8m;

淺灰、深灰色中至厚層狀白云巖、灰質(zhì)白云巖夾灰黑色薄層至厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r、粉砂質(zhì)灰?guī)r及黑色厚層狀粉砂巖，厚20.23m;

(4)漁戶村組第一段 (∈1y1):自上而下巖性為:

紫紅色、灰褐色頁巖，灰色、淺灰色薄層狀泥質(zhì)粉晶白云巖，厚13.52m;

淺灰、深灰色薄至中層狀粉至細晶白云巖，含泥質(zhì)及炭質(zhì)白云巖。厚47.59m。

3 礦體特征

滇東磷塊巖礦床特征大體相同，但由于距離康滇古陸的遠近，沉積環(huán)境有淺海相、濱海相及濱海淺灘相上的不同，又各具其特點。下包包磷礦為淺海相沉積，與鄰區(qū)磷塊巖礦床相比 (圖2)具以下特點:

(1)上覆蓋層同為下寒武統(tǒng)筇竹寺組 (∈1q)泥、頁巖、長石石英砂巖碎屑巖系建造。

(2)直接頂板為∈1y4白云巖、硅化白云巖的碳酸巖建造，僅厚度有差異。

(3)直接底板為∈1y2的碳酸巖建造。

(4)區(qū)域上早寒武世一般有二個成磷礦時期，沉積上、下兩個含礦層下包包磷礦雖可劃分為上、下兩個巖性亞段，但無下層礦，僅存在上層礦，上層礦賦存于∈1y3-2中。厚度較大，一般10.66m～32.89m，品位不高，多為Ⅱ-Ⅲ品級礦。

(5)礦石自然類型多為白云質(zhì)磷塊巖，礦石為塊狀、條帶狀構(gòu)造。

圖2 下包包磷礦含礦巖系與鄰區(qū)對比示意圖Fig.2 Ore-Bearing Rock Series Correlation between Xiabaobao and Neighbouring area

(6)礦石屬于鈣鎂質(zhì)型磷礦，礦石礦物以膠磷礦為主，脈石礦物以白云石為主，還有少量石英等礦物。

(7)礦石受風化地質(zhì)作用影響較大，磷酸鹽礦物抗風化能力較強不易被風化淋濾，碳酸鹽礦物抗風化能力較弱易被風化淋濾，造成地表及淺部風化帶部分磷礦石P2O5含量顯著高;向深部P2O5含量顯著降低。

(8)礦體厚度走向上看，從南到北，礦區(qū)礦層變化不大;傾向上看，由地表到深部，含礦層及Ⅲ品級礦體厚度較穩(wěn)定，Ⅱ品級礦體主要分布在地表，由于風化條件的差異，向深部風化程度減弱，變?yōu)棰笃芳壍V體。

4 礦床成因

寒武紀是全球性的磷酸鹽沉積期，滇東沉積磷塊巖礦床就形成于早寒武世漁戶村期。漁戶村組為一穿時地層單位，處于震旦紀燈影期末尾，寒武紀開始的轉(zhuǎn)折、過渡階段，此時康滇古陸逐漸上隆，在炎熱和溫暖潮濕的氣候條件下，在開闊的淺海臺地相沉積環(huán)境中 (圖3)，沉積了一套富含有機質(zhì)的鎂質(zhì)碳酸鹽巖—磷塊巖和泥頁巖、硅質(zhì)巖，正是這一巖相古地理的特殊條件，使其沉積了巨大的磷塊巖礦床，成為磷礦的重要賦礦層位。

下包包磷礦區(qū)，礦層中物質(zhì)成分以碳酸鹽、磷酸鹽為主、硅質(zhì)，泥質(zhì)很少，且缺乏陸源碎屑物，說明該區(qū)距古陸相對較遠。礦層中硅質(zhì)含量較高 (＞20%)，硅質(zhì)與白云石處在互為消長的關(guān)系，這種消長關(guān)系，在沉積與成巖過程中，除沉積環(huán)境、古地理因素的制約外，同時還與離子濃度、Eh、PH等物理、化學環(huán)境有關(guān) (如果PH＞7，SiO2沉淀，反之CaCO3沉積;Eh值低，PH＞7時磷酸鹽發(fā)生溶解，形成富磷酸鈣的間隙水等)。

礦區(qū)礦石結(jié)構(gòu)主要為磷質(zhì)內(nèi)砂屑結(jié)構(gòu)，顆粒大小均一，分選性較好，說明沉積盆地中水動力較強。條帶構(gòu)造發(fā)育，富磷與貧磷條帶相間，說明這是在臺地淺水高能—中低能變化的環(huán)境中形成。

圖3 東川—會澤古生代地史演化示意圖Fig.3 Sketch Map of Palaeozoic Geological Evolution of Dongchuan-Huize Area

在漁戶村組成磷時期，從垂向上由下往上看，巖 (礦)石的巖性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造變化是:(∈1y2)細晶白云巖→ (∈1y3)白云質(zhì)磷塊巖夾薄層狀含磷鈣泥質(zhì)粉砂巖→ (∈1y4)白云巖夾硅質(zhì)巖。可以看出，沉積環(huán)境動蕩，從高能到中低能再到高能的一個循環(huán)。

根據(jù)磷塊巖中物質(zhì)成分及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征分析，盆地中磷質(zhì)的聚集是多期的，以膠磷礦顆粒的顏色看，有無色、淡棕色、棕揭色等，膠磷礦中的雜質(zhì)主要是碳酸鹽、次為硅質(zhì)等，這可能是海水中的磷酸鈣被硅質(zhì)、生物、有機質(zhì)、碳酸鹽化糞球等吸附，形成富磷酸鈣質(zhì)點的小球相對聚集，成為半固結(jié)狀態(tài)的磷酸鹽沉積物，再道受底流或波浪沖刷、改造，經(jīng)搬運→磨蝕→再沉積。所以膠磷礦顆粒中常保留著較多微晶白云石和自生石英顆粒等。顆粒外表具塑變特征，由于在塑性狀態(tài)下流動，常具有光滑的表面 (圓、次圓、橢圓形)，少量形成薄的皮殼。在成巖期，由于Eh值降低，PH較高，使間隙水中的磷酸鹽濃度增高，在富磷的粒間水作用下，沉積物進一步發(fā)生磷酸鹽化，使之更加富集，同時粒間水中的磷酸鈣對顆粒進行膠結(jié)，形成環(huán)帶結(jié)晶磷灰石特征。

4 結(jié)論

漁戶村組磷礦是在炎熱和溫暖潮濕的氣候條件下，在開闊的淺海相沉積環(huán)境中，沉積的一套富含有機質(zhì)的鎂質(zhì)碳酸鹽巖—磷塊巖。沉積環(huán)境動蕩，從高能到中低能再到高能的一個循環(huán)。在成巖期，由于Eh值降低，PH較高，使間隙水中的磷酸鹽濃度增高，在富磷的粒間水作用下，沉積物進一步發(fā)生磷酸鹽化，使之更加富集，同時粒間水中的磷酸鈣對顆粒進行膠結(jié)，形成環(huán)帶結(jié)晶磷灰石特征。綜上所述，下包包磷礦的礦床成因類型為“海相沉積磷塊巖礦床。

［1］云南省有色地質(zhì)局地質(zhì)勘查院.云南省昆明市東川區(qū)下包包磷礦勘探報告［R］.2013.

［2］云南省有色地質(zhì)局地質(zhì)勘查院.云南省會澤縣觀音巖磷礦勘探報告［R］.2013.

［3］云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局二區(qū)測隊.1∶20萬東川幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告［R］.1980.