闊西塔西磷礦成礦條件初探

邢慶軍（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局地質(zhì)研究所烏魯木齊830000）

闊西塔西磷礦成礦條件初探

邢慶軍
（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局地質(zhì)研究所烏魯木齊830000）

該區(qū)為一套淺海碳酸鹽和磷酸鹽沉積，主要巖性為白云巖、硅質(zhì)白云巖、顆粒磷塊巖，少量硅質(zhì)巖和灰?guī)r。富產(chǎn)小殼動(dòng)物化石。磷礦層呈層狀、似層狀產(chǎn)出，一般延展幾千米。含礦系數(shù)0.26～1不等，往往含磷層厚度大者，含礦系數(shù)較低，其變化亦與沉積時(shí)的古地理位置有關(guān)。磷礦石自然類型主要有塊狀磷塊巖，條帶（條紋）狀磷塊巖兩大類，礦石結(jié)構(gòu)顆結(jié)構(gòu)為主，少量為凝膠狀結(jié)構(gòu)。寒武系下統(tǒng)薩爾布拉克組為一套濱淺海相碎屑巖、碳酸鹽巖建造，在該區(qū)廣泛分布。該組中部夾有含磷、礦層。本區(qū)磷礦沉積有二次成礦作用。首先是由富含磷質(zhì)的上升洋流，由于壓力降低，溫度升高，CO2逸出，海水pH值增高，磷質(zhì)因膠體化學(xué)、生物化學(xué)作用沉積，形成凝膠狀磷塊巖與碳酸鹽、硅質(zhì)等共沉積的磷質(zhì)層。

硅質(zhì)白云巖斷裂釩礦層富集淺海相沉積

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 地層

工作區(qū)內(nèi)出露地層主要為寒武系下統(tǒng)薩爾布拉克組，其次有震旦系蘇蓋特布拉克組、寒武系中-上統(tǒng)阿瓦塔格群等地層。此外，在山前及溝谷低洼處出露有第四系洪積物與坡積物。綜合地層見表1。

表1 新疆烏什縣闊西塔西釩磷礦區(qū)綜合地層序列表

寒武系下統(tǒng)薩爾布拉克組為一套濱淺海相碎屑巖、碳酸鹽巖建造，在該區(qū)廣泛分布。該組中部夾有含磷礦層。

該組與上覆的寒武系中-上統(tǒng)地層阿瓦塔格群為整合接觸?？煞秩危渲校?/p>

下段（∈1sr1）：為深灰色厚層瀝青質(zhì)白云巖、含遂石條帶瀝青質(zhì)白云巖；中-厚細(xì)、中晶瀝青質(zhì)白云巖；灰白色薄層狀細(xì)、中晶瀝青質(zhì)白云巖。

中段（∈1sr2）：為灰色中厚層狀含磷生物碎屑硅化遂石條帶灰?guī)r、瘤狀生物碎屑灰?guī)r、炭質(zhì)頁巖，其底部為2～4 m厚的含磷、釩礦層，由于地形切割主要見于溝谷及陡壁，是本次工作的主要對(duì)象。

上段（∈1sr3）：為一套灰色中厚層狀微晶球粒白云巖、薄層微晶白云巖、暗灰色薄層細(xì)晶白云巖。

1.2構(gòu)造

該區(qū)構(gòu)造以褶皺和斷裂為主。

礦區(qū)地層受北北東-南南西方向背斜控制：西翼地層傾向西、北西，傾角很緩，10°～15°，且層面呈波狀起伏；東翼地層傾角較陡，40°～70°。

斷裂主要有兩組：一組為北西向，見于礦區(qū)北部，為一組向南西緩傾的逆斷層，對(duì)礦層的發(fā)育有限制作用；另一組為北東向，為一組高角度的正斷層，對(duì)礦體的完整性有一定的破壞作用，主要分布于南部礦段（Ⅰ號(hào)礦體）。

1.3 礦（化）體特征

（1）礦（化）體的空間分布及其特征

本區(qū)目前共發(fā)現(xiàn)兩條磷礦化體（應(yīng)為同一層礦體，由于受溝谷切割而呈現(xiàn)成兩條），呈層狀產(chǎn)出，局部有分枝復(fù)合、膨大縮小現(xiàn)象。受區(qū)域構(gòu)造控制，傾向北西，傾角較緩（5°～20°）。北東向發(fā)育的高角度正斷層對(duì)其有一定的破壞，使得礦層不連續(xù)。

Ⅰ號(hào)礦體：位于工區(qū)南部，礦層斷續(xù)出露大于2 000 m，傾向270°～320°，傾角5°～15°。沿走向形狀簡(jiǎn)單，多為層狀，層面具波狀起伏。Ⅰ號(hào)礦體由于地形的切割，其在地表又可劃分為Ⅰ-1和Ⅰ-2。

礦層下部為磷塊巖，厚20～100 cm，平均厚度0.42 m。P2O519.99%～33.04%。

上部為10～20 cm含膠磷礦硅質(zhì)巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖（釩土礦）互層，厚1.2～3.5 m，平均厚2.5 m，P2O50.88%～3.11%,V2O50.3%～1.6%。

Ⅱ號(hào)礦體：位于工區(qū)北部，礦層斷續(xù)出露大于5 000 m，為本區(qū)最主要礦體，厚2～3 m，傾向310°，傾角10°，磷礦層平均厚約0.5 m。沿走向形狀簡(jiǎn)單，多為層狀，層面具波狀起伏。P2O510.30%～19.24%, V2O51.35%～2.79%。

圖1 新疆維吾爾自治區(qū)烏什縣闊西塔西礦區(qū)磷、釩礦地質(zhì)圖

2 礦體的形成

通過對(duì)大型磷礦的具體分析和磷礦形成的一般規(guī)律的研究，關(guān)于磷礦的形成有如下結(jié)論：

（1）在淺海盆地環(huán)境中，由于水體較深，水動(dòng)力條件較弱，沉積環(huán)境比較穩(wěn)定，海水中所含的磷質(zhì)被粘土質(zhì)吸附在盆地的有利部位沉積下來，形成含磷較高的礦源層或礦層。此時(shí)以化學(xué)作用為主。這種磷礦的突出特點(diǎn)是含量較高，巖石組合比較簡(jiǎn)單，旋回規(guī)律性較為明顯，以薄層或泥質(zhì)條帶狀產(chǎn)出，礦石品位較低，礦層厚度小。

（2）在碳酸鹽臺(tái)地的斜坡即淺海盆地向碳酸鹽臺(tái)地的過渡帶上，由于水較淺，水動(dòng)力條件較強(qiáng)，沉積環(huán)境動(dòng)蕩不定。磷質(zhì)不斷沉積，由于波浪的不斷作用，使已沉淀下的物質(zhì)遭到不斷的篩選，無論在物質(zhì)組成上還是在沉積物的結(jié)構(gòu)構(gòu)造上都在不斷地發(fā)生變化,其結(jié)果形成了磷礦含量高礦層厚度較大的磷礦床，機(jī)械動(dòng)力作用在此時(shí)期是成磷的主要因素。這類礦床的突出特點(diǎn)是泥質(zhì)成分明顯減少，白云質(zhì)增多，巖石組合較為復(fù)雜，旋回規(guī)律性不強(qiáng)，礦（巖）石一般具內(nèi)碎屑結(jié)構(gòu)。

當(dāng)水動(dòng)力條件進(jìn)一步加強(qiáng)，篩選更徹底時(shí)，磷礦含量變得更高，而巖石組合反而簡(jiǎn)單，礦石具更粗的內(nèi)碎屑結(jié)構(gòu)。

（3）介于前兩種類型之間的一種過渡類型的礦床，成磷過程中化學(xué)作用和機(jī)械動(dòng)力作用都具有一定的重要性。它兼有前兩類礦床的特點(diǎn)，但又不十分明顯和突出。

通過該區(qū)的研究磷礦床的賦存部位主要是在沉積環(huán)境變化較大的地區(qū)，即由淺海盆地向碳酸鹽臺(tái)地過渡的部位。品位較高的磷礦床大部分形成于巖性混合程度較高的巖相之中，因此也就反映磷礦是在較動(dòng)蕩的海水環(huán)境中水動(dòng)力條件變化較大的情況下形成的。平直的向廣海開放的臺(tái)地邊緣不是成礦的有利環(huán)境，可能是由于這種環(huán)境不利于磷質(zhì)的保留，磷質(zhì)易于隨海水流失的緣故。

在開闊的碳酸鹽臺(tái)地之上或在淺海盆地之中，由于環(huán)境因素變化不大，巖性單一，盡管有零星礦點(diǎn)的分布，但一般規(guī)律小，品位不高，其經(jīng)濟(jì)意義不大。

從成礦地質(zhì)特征可以看出：下寒武統(tǒng)薩爾布拉克組黑色巖系控制著區(qū)域磷礦床的分布，表明薩爾布拉克組地層是磷礦床形成的基本條件。早寒武世早期該區(qū)為濱淺海相陸棚、陸坡的強(qiáng)還原滯流及海盆緩慢沉降環(huán)境，這是磷礦床發(fā)生沉積成礦作用的古地理環(huán)境和古構(gòu)造條件。黑色巖系中特定的含碳、磷、硅的巖性組合序列是磷礦床形成所必須具備的條件。當(dāng)時(shí)氣候溫暖，水體營養(yǎng)度高，有大量低等生物出現(xiàn)。生物活動(dòng)對(duì)磷質(zhì)的富集起著至關(guān)重要的作用。

綜上所述，下寒武統(tǒng)薩爾布拉克組黑色巖系中磷的富集與有機(jī)質(zhì)、菌藻類生物及磷質(zhì)的關(guān)系極為密切，成礦受地層、巖性、有機(jī)質(zhì)、古構(gòu)造和古地理?xiàng)l件控制，是在有機(jī)質(zhì)(生物化學(xué))參與下發(fā)生的成礦作用。

礦床具有微生物成礦與濱淺海相海底沉積的雙重特征，屬生物地球化學(xué)沉積礦床成因。

3 結(jié)論

從磷礦床的上覆巖層白云巖中可以明顯的看到凌亂的硅質(zhì)巖條帶，由此可以推斷當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境是個(gè)動(dòng)蕩的一個(gè)環(huán)境。而磷礦床則處于底部相對(duì)來說沉積環(huán)境平靜一些，磷礦巖為似層狀結(jié)構(gòu)，但局部磷塊巖中夾有磨圓度較高的顆粒，明顯可以看出是當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境是個(gè)水動(dòng)力條件比較強(qiáng)的環(huán)境。局部可以看到磷塊巖有局部彎曲的狀態(tài)，是當(dāng)時(shí)沉積環(huán)境中波浪的緣故。

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[3]熊先孝，李博昀,等.中國北方磷礦成礦預(yù)測(cè).

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[5]張銳，許發(fā)軍.烏什縣闊西塔西磷礦報(bào)告.

收稿:2014-09-25

DOI∶10.16206∕j.cnki.65-1136∕tg.2015.01.023