貴州開陽(yáng)磷礦地質(zhì)特征及深部延伸找礦實(shí)踐

王槐山

(中化地質(zhì)礦山總局貴州地質(zhì)勘查院，貴州 貴陽(yáng) 550002)

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貴州開陽(yáng)磷礦地質(zhì)特征及深部延伸找礦實(shí)踐

王槐山

(中化地質(zhì)礦山總局貴州地質(zhì)勘查院，貴州 貴陽(yáng) 550002)

開陽(yáng)磷礦床位于洋水背斜上，屬海相沉積型磷塊巖礦床，工業(yè)磷礦體產(chǎn)于下震旦統(tǒng)洋水組，呈層狀、似層狀產(chǎn)出，礦層厚度較穩(wěn)定，P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布較均勻，礦石礦物成分較單一。洋水背斜東、西翼深部延伸區(qū)找礦實(shí)踐顯示，開陽(yáng)磷礦陡山沱期沉積環(huán)境為向北東開口的“U”型聚磷海灣，其東部成礦條件最好，西部次之，南部處于黔中隆起邊緣，成礦條件較差，而北部礦層較厚，指示該區(qū)可作為下步的找礦目標(biāo)。

開陽(yáng)磷礦；礦床特征；找礦；超大型

開陽(yáng)磷礦地處貴州中部開陽(yáng)縣西側(cè)約12km，北起溫泉，南至用沙壩，南北長(zhǎng)約20km，以產(chǎn)量大、品位高(P2O5平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)33.32%)而聞名全國(guó)，是全國(guó)特大型的富磷礦床。

自1955年發(fā)現(xiàn)開陽(yáng)磷礦以來(lái)，經(jīng)過(guò)多年的勘查和研究，許多學(xué)者對(duì)開陽(yáng)磷礦礦床地質(zhì)特征[1-3]、磷塊巖巖石學(xué)和礦物學(xué)特征[4-7]、礦床地球化學(xué)特征[8-9]、生物學(xué)特征[10-12]等進(jìn)行了深入研究，并以此討論了該區(qū)陡山沱期磷塊巖的沉積環(huán)境[5～7,13]和礦床成因[3,14]。本文在以往勘查和研究成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步總結(jié)開陽(yáng)磷礦的礦床地質(zhì)特征及近年來(lái)根據(jù)磷礦成礦理論與找礦預(yù)測(cè)研究成果在開陽(yáng)磷礦洋水背斜東、西兩翼深部延伸區(qū)的找礦成果，進(jìn)一步分析成礦規(guī)律，以期能為今后找磷指明方向。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

1.1 地層

開陽(yáng)磷礦位于揚(yáng)子陸塊南部被動(dòng)邊緣褶沖帶的鳳崗滑脫褶皺帶南緣洋水背斜上，區(qū)域內(nèi)出露的最老地層是青白口系清水江組，分布于背斜核部，自核部向兩側(cè)依次出露南華系、震旦系、寒武系、二疊系及三疊系，第四系零星分布。區(qū)域內(nèi)缺失奧陶系、志留系、泥盆系和石炭系大部[15]。由老至新簡(jiǎn)述如下：

南華系上統(tǒng)南沱組：主要巖性為紫紅色頁(yè)巖，偶夾灰綠色頁(yè)巖。

震旦系下統(tǒng)洋水組：詳見2.1。

震旦系上統(tǒng)燈影組：主要巖性為灰色中厚層-厚層細(xì)晶白云巖。

寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組：主要巖性為黑色炭質(zhì)頁(yè)(泥)巖，底部為深灰色、灰黑色硅質(zhì)結(jié)核狀磷塊巖。

寒武系下統(tǒng)明心寺組：主要巖性為灰綠、深灰色含粉砂質(zhì)頁(yè)巖，夾薄層細(xì)砂巖或粉砂巖條帶。

寒武系下統(tǒng)金頂山組：主要巖性為深灰色、灰色含云母細(xì)砂巖夾深灰色、黃灰色粉砂質(zhì)頁(yè)巖。

寒武系下統(tǒng)清虛洞組：主要巖性為灰色厚至中厚層細(xì)晶灰?guī)r。

寒武系中統(tǒng)高臺(tái)組：主要巖性為灰色、灰黃色薄層粉砂巖夾同色頁(yè)巖。

寒武系中統(tǒng)石冷水組：主要巖性為淺灰、灰色中厚層微～細(xì)晶白云巖、黏土質(zhì)泥晶白云巖。

寒武系上統(tǒng)婁山關(guān)組：主要巖性為淺灰、深灰色薄至中厚層白云巖及泥質(zhì)白云巖。

1.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)褶皺和斷裂較發(fā)育，構(gòu)造線主要呈北東向、北北東向(圖1)，系燕山-喜山期構(gòu)造變形的結(jié)果[15]。

區(qū)內(nèi)發(fā)育規(guī)模較大的褶皺為洋水背斜， 控制著

該區(qū)巖層和磷礦層的展布。背斜東翼地層傾向南東-北東，傾角10°～30°，西翼傾向南西-北西，北部?jī)A角25°～45°，南部?jī)A角10°～30°。

發(fā)育的斷裂類型主要為逆沖斷層，斷面均傾向南東，傾角20°～70°，淺部切層發(fā)育，傾角較陡，深部變緩，局部順層發(fā)育，在剖面上它們呈疊瓦狀分布，并使磷礦層發(fā)生疊瓦狀重復(fù)、錯(cuò)位或缺失，斷層斷距小于200m。

2 礦床特征

2.1 洋水組含磷巖系特征

區(qū)內(nèi)洋水組與下伏南沱組或澄江組或清水江組為假整合接觸，與上覆燈影組呈整合接觸。開陽(yáng)磷礦兩岔河礦段深部勘探鉆孔為例，洋水組層序如下：

1—石炭至三疊系；2—寒武至奧陶系；3—震旦系；4—前震旦系；5—地質(zhì)界線；6—斷層；7—背斜；8—含磷巖系露頭圖1 開陽(yáng)磷礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造圖Figure 1 Geological structural map of Kaiyang phosphorite deposit

上覆地層：震旦系燈影組灰色中厚層至厚層塊狀微晶-粉晶白云巖。13灰色厚層鮞粒-豆粒白云巖。厚090m12灰色中厚層至厚層塊狀微晶-粉晶白云巖。厚105m整 合洋水組(其中2～6層為磷礦層)11灰綠色凝灰質(zhì)頁(yè)巖夾灰黑色硅泥質(zhì)礫屑磷塊巖和灰色白云巖團(tuán)塊。頂部為厚5cm的硅質(zhì)礫巖夾灰綠色凝灰質(zhì)頁(yè)巖，礫石由底向頂由5cm變?yōu)?mm。厚030m10灰色中厚層微-粉晶含磷白云巖。厚040m9淺灰色礫屑白云巖，礫屑為灰白色微-粉晶白云巖，礫屑大小2～50mm。厚185m8淺灰色厚層塊狀微-粉晶白云巖。厚870m7灰色微-粉晶白云巖夾乳白色硅質(zhì)巖。厚125m6灰色致密塊狀硅質(zhì)巖夾白云質(zhì)粉-細(xì)砂屑磷塊巖、角礫狀白云巖。下部以?shī)A白云質(zhì)砂屑磷塊巖為主，厚3～5cm，其中見2～20mm的硅質(zhì)巖角礫；上部以?shī)A礫屑白云巖為主，其中見深灰色細(xì)砂屑磷塊巖。厚115m5深灰色致密塊狀硅質(zhì)粉砂屑-細(xì)砂屑磷塊巖，由底向頂，硅質(zhì)含量逐漸增加，頂部夾礫狀硅質(zhì)巖團(tuán)塊。砂屑之間以接觸式膠結(jié)為主，膠結(jié)物由底向頂由鈣質(zhì)膠結(jié)逐漸向硅質(zhì)膠結(jié)過(guò)渡。厚235m4淺灰色碎屑狀、紋層狀砂礫屑磷塊巖，砂礫屑粒徑1～5mm，底部6cm其粒度較小。礫屑之間以基底式和孔隙式膠結(jié)為主，膠結(jié)物為鈣質(zhì)(磷灰石和白云石)。厚180m3深灰色致密塊狀粉砂屑-細(xì)砂屑磷塊巖，黃鐵礦顆粒密集分布其中。砂屑之間以接觸式膠結(jié)為主，鈣質(zhì)膠結(jié)。厚040m2灰色礫屑白云質(zhì)磷塊巖，礫屑成分主要為粉砂屑磷塊巖和少量的白云巖，礫屑呈橢圓狀、竹葉狀，由底向頂，逐漸增大(<1～5mm)，主要分布于條帶狀、透鏡狀白云巖周圍，其長(zhǎng)軸方向與底界呈平行接觸或者微角度接觸。由底向頂，白云巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸降低。厚015m1薔薇色中厚層含錳砂質(zhì)白云巖，底部夾灰綠色海綠石頁(yè)巖角礫，角礫較大，呈不規(guī)則脈狀、透鏡狀，由底向頂，角礫逐漸變少變小，至頂部無(wú)角礫。厚065m假整合下伏地層 南華系南沱組(未見底)灰色薄層細(xì)砂巖與灰綠色海綠石頁(yè)巖互層，細(xì)砂巖中見粒度小于2mm的黃鐵礦顆粒密集分布。由底向頂，砂巖層逐漸變少變薄，頁(yè)巖逐漸增多增厚，頂為頁(yè)巖。具斜層理及波狀層理。

2.2 礦體特征

區(qū)內(nèi)磷礦體產(chǎn)于洋水組中，原生沉積磷礦層僅一層，在磷礦沉積盆地中未見尖滅現(xiàn)象，礦層連續(xù)性較好，呈層狀、似層狀產(chǎn)出。礦層厚度2～6m，平均厚度4.38m，P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)25.67%～36.45%；在32%～35%，平均品位33.36%；CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)39.72%～52.66%，平均48.90%，二者共占礦石化學(xué)組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的80%以上。MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2、F、I等組分占磷塊巖化學(xué)組分的20%以下(表1)。

2.3 礦石礦物組分

礦石礦物以膠磷礦(碳氟磷灰石)為主，少量碳磷灰石、磷灰石。

膠磷礦：在正交偏光下呈均質(zhì)體全消光，以超微粒集合體的形式存在。

磷灰石：經(jīng)膠磷礦重結(jié)晶作用形成，是成巖階段富磷孔隙溶液化學(xué)沉淀的產(chǎn)物[16]。

脈石礦物主要有白云石、石英、黃鐵礦、菱錳礦、絹云母、海綠石、水云母(伊利石)等。

表1 礦石化學(xué)組分表

2.4 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造及礦石類型

礦石結(jié)構(gòu)主要為隱晶砂屑結(jié)構(gòu)，砂屑結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造為塊狀構(gòu)造和條帶狀構(gòu)造。礦石自然類型主要為致密狀磷塊巖、碎屑狀磷塊巖和條帶狀磷塊巖三種。為加工級(jí)混合型磷塊巖礦石。

3 深部找礦成果

通過(guò)對(duì)開陽(yáng)磷礦成礦理論與找礦預(yù)測(cè)研究，自2007年開始，在開陽(yáng)磷礦洋水背斜東、西兩翼深部延伸區(qū)開展了磷礦普查工作，并發(fā)現(xiàn)了東翼深部的特大型富磷礦床和西翼深部的中型富磷礦床，取得了開陽(yáng)磷礦深部找礦的重大突破。

東翼深部特大型磷礦床南北長(zhǎng)約15km，東西寬2～3.8km，礦體賦存標(biāo)高+670～-450m，礦層厚度2.03～9.69m，平均5.32m；礦石P2O5平均品位33.36%，資源量約8億t[18]。

西翼深部磷礦勘查礦體南北延展約3.4km，寬約500m，礦體賦存標(biāo)高+300～-360m，礦層厚度2.23～4.13m，平均3.10m；礦石P2O5平均品位32.65%，資源量約1500萬(wàn)t[17]。

4 成礦規(guī)律與找礦預(yù)測(cè)分析

4.1 古地理環(huán)境

開陽(yáng)磷礦位于黔中隆起的北緣(圖2)，屬海灣瀉湖環(huán)境，北方朝海，入?？谟幸粬|西向障壁礁灘，減弱了海水對(duì)海灣的強(qiáng)烈沖刷作用，使海灣處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的沉積環(huán)境，有利于生物的生長(zhǎng)繁殖和碎屑的沉積[5]，沉積了一套由白云巖-磷塊巖-硅

質(zhì)巖-白云巖組成的沉積旋回。

4.2 礦體厚度變化規(guī)律

從以往勘查資料分析，礦區(qū)東翼(沙壩土礦段、馬路坪礦段、牛趕沖礦段)礦層厚度2.20～6.86m，平均4.73m；礦區(qū)中部(極樂(lè)礦段)礦層厚度2.81～4.53m，平均3.70；礦區(qū)西部(兩岔河礦段、用沙壩礦段)礦層厚度0～6.19m，平均3.37m；礦區(qū)南部有4個(gè)無(wú)礦鉆孔。根據(jù)礦層厚度主要的變化規(guī)律，磷塊巖沉積中心主要集中在沉積盆地的東部，即東翼深部的找礦范圍內(nèi)，是整個(gè)開陽(yáng)磷礦區(qū)磷礦資源最富集的區(qū)域，礦層最厚達(dá)到9.69m，大部分在5m以上。

綜上所述，東翼成礦條件最好，西翼次之，南部處于黔中隆起邊緣，成礦條件差。

4.3 找礦預(yù)測(cè)

深部勘查工作施工的鉆孔中，有5個(gè)沉積無(wú)礦鉆孔，結(jié)合周邊及以往勘查工作成果，根據(jù)其分布規(guī)律，已大致控制東、南、西的成磷邊界，初步推斷洋水礦區(qū)陡山沱期磷塊巖礦床古地理沉積環(huán)境為一向北偏東開口的“U”型海灣，整個(gè)磷塊巖沉積盆地面積約200km2，南北長(zhǎng)約22km，東西寬約9km(圖3)。

聚磷盆地的西部、南部和南東部已接近古陸邊緣，成磷地質(zhì)條件差，已無(wú)進(jìn)一步的找礦前景。而在北東方向的深部，磷礦層未見尖滅現(xiàn)象，且礦層厚度基本在5m以上，可作為下一步的找礦遠(yuǎn)景方向。

圖2 貴州早震旦世陡山沱期巖相古地理圖[5]Figure 2 Early Sinian Doushantuo age lithofacies-paleogeographical map of Guizhou

圖3 開陽(yáng)磷礦礦層分布特征圖Figure 3 Kaiyang phosphorite deposit ore bed distribution features

5 結(jié)論

通過(guò)開陽(yáng)磷礦深部找礦的勘查實(shí)踐，取得了豐碩的地質(zhì)成果，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)礦層厚、品位高、 儲(chǔ)量巨大的沉積型磷塊巖礦床，驗(yàn)證了預(yù)期的分析成果，取得了磷礦深部盲礦床的重大找礦突破，創(chuàng)造了磷礦找礦史上的新成就。新發(fā)現(xiàn)的磷礦石資源量超過(guò)了以往開陽(yáng)磷礦累計(jì)已探明儲(chǔ)量的總和，由此極大的提高了開陽(yáng)磷礦的總體資源儲(chǔ)備，為國(guó)家的磷礦資源戰(zhàn)略及糧食安全提供了有力保障，同時(shí)為開陽(yáng)磷礦礦山企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了長(zhǎng)久的資源支撐。

通過(guò)該項(xiàng)目的實(shí)施，進(jìn)一步查明了開陽(yáng)磷礦洋水礦區(qū)磷礦的成礦范圍、成礦中心，為研究磷礦的成因、沉積環(huán)境、成礦規(guī)律提供了不可多得的資料，對(duì)在貴州及其他地區(qū)發(fā)現(xiàn)新的磷塊巖礦床具有重要的指導(dǎo)意義。并在此基礎(chǔ)上，對(duì)在開陽(yáng)磷礦洋水礦區(qū)下一步的找礦工作指明了方向。

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Kaiyang Phosphorite Deposit Geological Features and Deep Part Extended Prospecting Practices in Guizhou Province

Wang Huaishan

(Guizhou Geological Exploration Institute, China Chemical Geology and Mine Bureau, Guiyang, Guizhou 550002)

The Kaiyang phosphorite deposit is situated on the Yangshui anticline and belongs to marine sedimentary phosphorite deposit. The pay grade ore body is situated in lower Sinian Yangshui Formation, with stratified or stratoid structures. Ore bed thickness is rather steady, P2O5mass fractions evenly distributed, mineral composition is rather simple. The deep part extended prospecting practices in east and west limbs of the Yangshui anticline have shown that the ore sedimentary environment in Doushantuo age used to be a “U” shaped phosphorite accumulation bay with northeasterly opening. Its eastern part had best ore-forming condition; western part the second; since southern part at the margin of the central Guizhou uplift so with poor ore-forming condition. While in the northern part has rather thick ore bed, thus can be the next prospecting target.

Kaiyang phosphorite deposit; ore deposit features; prospecting; supersized

10.3969/j.issn.1674-1803.2017.05.07

1674-1803(2017)05-0034-05

王槐山(1964—)，男，高級(jí)工程師，從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作。

2017-02-16

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

責(zé)任編輯：宋博輦