張朝舉 蘇威 郭江波 余敏華

摘要：本文通過(guò)對(duì)甕福磷礦穿巖洞礦段磷礦層的礦物成分、化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、巖相古地理與磷成礦作用關(guān)系的綜合研究，認(rèn)為生物化學(xué)成磷作用和機(jī)械簸選富集作用是研究區(qū)主要磷成礦作用，并經(jīng)歷了初次富集、改造富集及次生富集三個(gè)階段，建立了甕福磷礦穿巖洞礦段磷成礦模式。認(rèn)為容磷海水在上翻洋流的驅(qū)動(dòng)下，由東向西漫上整個(gè)碳酸鹽臺(tái)地，經(jīng)過(guò)藻類生物的濃縮，吸取，轉(zhuǎn)移聚沉積海底，達(dá)到磷質(zhì)初次富集。其后，早淺水以波浪作用為主簸選下，導(dǎo)致了磷質(zhì)顆?；拔锢頇C(jī)械富集，最后在有利的沉積場(chǎng)所淺灘，形成了工業(yè)磷塊巖礦床。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)特征；磷成礦作用；成礦模式；穿巖洞磷礦床

Abstract：Based on comprehensive research of mineral component， chemical component， texture and structure， the relationship between lithofacies paleography and phosphoric mineralization of phosphatic bed of Chuanyandong phosphorus deposit， this paper considers that phosphoric mineralization of study region is mainly consistuted by biochemical phosphorus mineralisation and Mechanical winnowing enrichment， and experienced three steps of Primary enrichment， transformation enrichment， secondary enrichment.And the metallogenic model has been established for phosphate deposits of this area.This study suggests that phosphoric mineralization is formed by the paleographic spaciel shallow environment of continental margin bay.Rich phosphorus seawater group which moved from deep sea into limited space sedimentary basin and could not easily spread， experienced evaporation， concentration for long time and phosphoric supersaturation， formed selfgenerating phosphate rock highly enriched in phosphorous by the participation of large primitive algae liking phosphorous and suitable chemical conditions.

Key words：Geological characteristic；phosphoric mineralization；Metallogenic model；Chuanyandong phosphorus deposit

穿巖洞礦段是甕安福泉地區(qū)典型磷礦床之一，開(kāi)展該礦床的地質(zhì)研究工作，對(duì)指導(dǎo)該區(qū)磷礦找礦工作具有重要的指示意義。該礦床成磷作用主要發(fā)生于早震旦世陡山沱期。由于 Rodinia 大陸的裂解作用的進(jìn)行，自晚元古代早震旦世開(kāi)始，形成大洋中脊伴隨火山噴發(fā)作用，深部物質(zhì)的帶出，氣候轉(zhuǎn)暖，形成富氧條件，海洋循環(huán)活動(dòng)頻繁，為該區(qū)域陡山沱期成磷作用提供了環(huán)境條件和物質(zhì)條件，形成由磷質(zhì)巖、含磷硅質(zhì)巖、含磷白云巖、磷質(zhì)巖、鐵磷巖組成的臺(tái)棚相（亞相為磷質(zhì)臺(tái)棚淺灘相）建造。

本文通過(guò)對(duì)甕安福泉地區(qū)典型磷礦床甕福磷礦穿巖洞礦段的地質(zhì)特征、巖相古地理進(jìn)行綜合研究，討論該區(qū)磷成礦作用，并建立磷礦成礦模式，為該區(qū)磷礦找礦勘查提供可能的思路。

1 成礦地質(zhì)背景

該區(qū)大地構(gòu)造位置屬揚(yáng)子陸塊南部被動(dòng)邊緣褶沖帶，跨鳳岡南北向褶斷區(qū)、都勻南北向褶皺區(qū)及銅仁寬緩褶皺區(qū)等三個(gè)四級(jí)構(gòu)造單元（圖1）。

雪峰運(yùn)動(dòng)是揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)的一次奠基性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，它結(jié)束了地臺(tái)基底冒地槽沉積的歷史，轉(zhuǎn)入地臺(tái)蓋層穩(wěn)定沉積階段。這次運(yùn)動(dòng)形成揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)陸塊，其周邊仍為活動(dòng)的地槽包圍。正是這樣的構(gòu)造格局，決定了早震旦世時(shí)在貴州由黔中往南東依次出現(xiàn)古陸～濱岸～淺?！詈５墓诺乩憝h(huán)境，形成北西高而南東低的地勢(shì)面貌。

至大塘坡期，貴陽(yáng)、黃平一線北西缺失同期沉積，山系強(qiáng)烈剝蝕夷平，黔中山地準(zhǔn)平原化，南沱期海侵?jǐn)U大，黔中山地己發(fā)展為群島錯(cuò)列的濱岸海灣地帶。由于碎屑沉積物不斷加積，以及濱外拗陷接受大量的陸源碎屑，限制了碎屑大量涌入黔中地區(qū)，逐漸發(fā)展為清水沉積的淺水碳酸鹽臺(tái)地環(huán)境，促成了磷礦的聚集。

（引用《貴州省磷礦潛力評(píng)價(jià)報(bào)告》，2010年）

2 巖相古地理對(duì)成磷作用的影響

2.1 沉積相分布特征

研究區(qū)成磷期為早震旦世陡山沱期。成磷空間為臺(tái)棚相，其亞相為磷質(zhì)臺(tái)棚淺灘相。甕福礦區(qū)的含磷巖系由一系列向上淺灘旋回構(gòu)成，其中以B旋回最為典型。一個(gè)旋回層厚度一般5m左右，底部由白色硅化角礫塊，含條帶狀磷塊巖的白云巖角礫塊及黑色砂屑磷塊巖角礫塊等構(gòu)成的灘間滯留堆積。其中前一灘旋回頂部，被淡水強(qiáng)烈改造的潮間上部至朝上帶沉積物，受伴隨海平面上升的潮汐流沖擊、破壞而成；巨大的砂屑磷塊巖角礫快主要分布于福泉高坪馬鞍山至甕安玉華前雍等近南北向一線，巖相古地理分布圖見(jiàn)圖2。

2.2 古地理格局

沉積相是古地理的真實(shí)寫照，上述各相帶的展布已基本勾畫出本區(qū)陡山沱期古地理格局，①息峰—甕昭、潮坪—瀉湖（灘間洼地）相帶；②石阡甕安—福泉初始淺海臺(tái)地相帶；③余慶—都勻臺(tái)地前緣斜坡—淺海陸棚相帶；④半深海盆地相帶。

3 成礦地質(zhì)特征

3.1 區(qū)域地層

研究區(qū)出露最老地層為青白口系板溪群，白巖背斜兩翼依次為南華系上統(tǒng)南沱組，震旦系上統(tǒng)洋水組，震旦系上統(tǒng)燈影組，寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組、明心寺組、金頂山組，第四系不整合覆于各時(shí)代地層之上。青白口系板溪群（Qhbx）巖性分布于背斜核部，主要由一套灰綠色薄至中厚層變余凝灰質(zhì)粉砂巖與變余凝灰質(zhì)粘土巖的韻律層組成，夾不穩(wěn)定的鐵質(zhì)綠泥石水云母粘土巖，該組與上覆震旦系呈假整合接觸，局部呈微角度不整合接觸。南華系上統(tǒng)南沱組（Nh2n）巖性主要灰綠色、紫紅色冰磧礫巖。震旦系下統(tǒng)洋水組（Z1y）為工業(yè)磷塊巖賦存層位，巖性主要為含磷粉晶白云巖、泥質(zhì)磷塊巖、含礫粘土巖，頂部為黑色致密狀磷塊巖、泥質(zhì)磷塊巖和屑狀白云質(zhì)磷塊巖（b層礦），中部為深灰色薄板狀砂泥質(zhì)磷塊巖（a層礦），當(dāng)a層礦尖滅時(shí)，相變?yōu)榛疑泻駥影自茙r。燈影組（Z2dy）：主要為藻白云巖及條帶狀、團(tuán)塊狀硅質(zhì)白云巖。寒武系牛蹄塘組（∈1n）黑色炭質(zhì)頁(yè)巖。底部含結(jié)核狀、透鏡狀、似層狀磷塊巖，其上為黑色鎳、鉬、釩多金屬層；明心寺組（∈1m）下部主要為碎屑巖；上部以碳酸鹽巖為主；金頂山組（∈1j）巖性以砂巖、粉砂巖及粘土巖為主，夾少量灰?guī)r。第四系（Q）主要為殘坡積粘土、粉砂質(zhì)粘土、碎石土及河谷谷地的沖洪積碎石土及砂、卵石組成。

3.2 礦區(qū)構(gòu)造

研究區(qū)主體構(gòu)造為白巖背斜，一個(gè)斜歪長(zhǎng)形褶曲。斷裂構(gòu)造不甚發(fā)育。背斜東翼轉(zhuǎn)折部位及近軸地帶以逆斷層為主，其中F28是本礦段內(nèi)對(duì)礦體空間形態(tài)破壞最大的逆斷層，西翼則以正斷層居多。區(qū)內(nèi)節(jié)理裂隙較發(fā)育，主要有北北東向、北西向及近東西向三組。

3.3 礦體特征

3.3.1 礦層地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)震旦系上統(tǒng)洋水組是一套磷塊巖、白云巖、硅質(zhì)白云巖組成的含磷巖組，主要由兩層磷塊巖（即a層礦和b層礦）和含磷或含硅的白云巖、炭質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖組成。全組厚34.02～39.35m，總的變化趨勢(shì)自北向南隨洋水組厚度加大，相應(yīng)磷塊巖沉積厚度也增大。b層礦賦存于洋水組上部，與下伏的a礦層以一穩(wěn)定夾層（Z1y3）相隔，受斷層影響，礦層有增厚變薄等現(xiàn)象，變化趨勢(shì)呈現(xiàn)北厚南薄。a層礦賦存于洋水組中部，呈似層狀或透鏡狀產(chǎn)出，礦石為薄板狀砂泥質(zhì)磷塊巖，頂、底均含有少量礫屑，僅頂、底部出現(xiàn)0.5～1m的條帶狀白云質(zhì)磷塊巖。

3.3.2 礦石質(zhì)量

1）礦物成分。礦石礦物主要為碳氟磷灰石，按其成因和產(chǎn)出形態(tài)可分為非晶質(zhì)磷灰石、隱晶質(zhì)磷灰石、層纖狀磷灰石、柱粒狀磷灰石四種不同的結(jié)晶形態(tài)類型。脈石礦物以白云石為主，次為水云母粘土礦物、石英、玉髓、黃鐵礦、海綠石等。

2）化學(xué)成分。P2O5主要賦存在膠磷礦中。b層礦礦石中P2O5含量19.12～33.59%，平均27.12%。a層礦礦石中P2O5含量16.51～30.64%，平均品位25.65%。

3）結(jié)構(gòu)構(gòu)造。礦石結(jié)構(gòu)主要有三種。內(nèi)碎屑結(jié)構(gòu)：磷酸鹽呈砂─細(xì)砂級(jí)內(nèi)碎屑被泥質(zhì)、白云質(zhì)、磷質(zhì)及硅質(zhì)所填間，其顆粒具塑性變形特征。粒徑0.05～0.15mm。常見(jiàn)于a、b兩層礦的砂屑磷塊巖中。凝膠結(jié)構(gòu)：主要由光性非晶質(zhì)磷灰石集合體組成。內(nèi)含藻類及真菌化石，常呈條紋狀、條帶狀與白云石相互間夾，或呈不規(guī)則凝塊分布于白云質(zhì)、硅質(zhì)基質(zhì)中。此類結(jié)構(gòu)在b層礦中廣泛發(fā)育。假鮞狀（球狀）結(jié)構(gòu)：非晶質(zhì)磷灰石呈高度圓化的圓形、橢圓形及卵形顆粒分散于白云石及磷質(zhì)基質(zhì)中。

礦石構(gòu)造主要有三種。條帶狀構(gòu)造：由磷酸鹽集合體與碳酸鹽巖相間組成。磷質(zhì)條帶寬窄不一，一般0.5～20mm。是礦區(qū)a層礦的主要礦石構(gòu)造。團(tuán)塊狀構(gòu)造：磷酸鹽呈不規(guī)則凝膠集合體，分布于白云石、硅質(zhì)基底上，或磷質(zhì)假鮞粒集合體、碳酸鹽巖、硅酸鹽呈不規(guī)則團(tuán)塊分布于磷酸鹽集合體中。塊狀構(gòu)造：磷酸鹽呈砂級(jí)內(nèi)碎屑緊密堆積而成，或磷質(zhì)假鮞粒構(gòu)成層狀塊體。

4 成礦作用分析

研究區(qū)磷成礦作用主要有生物化學(xué)成磷作用和機(jī)械簸選富集作用，次生富集作用對(duì)局部富礦有重要意義。前生物化學(xué)成磷作用對(duì)磷質(zhì)轉(zhuǎn)移沉積和初次聚集起著關(guān)鍵性作用，機(jī)械簸選富集作用則是磷質(zhì)進(jìn)一步富集和形成量大、質(zhì)優(yōu)磷礦床的最主要成礦作用。

4.1 生物成磷作用

本礦床位于低一中北緯地區(qū)，適宜的氣候條件和有利沉積環(huán)境都利于藻類生物繁殖，因此在磷塊巖中普遍有大量疊層石和含藻跡的磷塊巖，反映當(dāng)時(shí)古地理處于淺水充氧的環(huán)境，呈顯的是一派藻類生物繁盛的景象。生物成磷的觀點(diǎn)在本礦床可以找到許多旁證?，F(xiàn)舉三例說(shuō)明：其一， a礦層的最底部為凝膠磷塊巖向上依次出現(xiàn)疊層石磷塊巖，膠基砂屑磷塊巖——硅基砂屑磷塊巖——藻磷塊巖等序列，其特征為疊層石呈粗大的柱狀形態(tài)，并普遍伴有有機(jī)質(zhì)及黃鐵礦；其二，b礦層底部侵蝕間斷面上，在滯留沉積物中，見(jiàn)有較多疊層石磷塊巖的礫塊；其三，富碘灘相帶中碘元素的富集，可反映出磷質(zhì)的充分供給，是由于藻類生物積極參予的結(jié)果。

上述磷礦層中的凝膠磷塊巖、磷質(zhì)疊層石或含藻跡磷塊巖出現(xiàn)于各個(gè)成磷期最早階段，在各個(gè)相帶均有廣泛分布，說(shuō)明藻類生物不僅自生堆積形成磷塊巖，而且在造成適應(yīng)磷質(zhì)析出，聚沉的環(huán)境，濃縮聚集磷質(zhì)等方面，起到了極其重要的作用。它是工業(yè)磷礦層形成的前提及基礎(chǔ)。

4.2 機(jī)械簸選富集作用

磷質(zhì)的初次沉積富集后，尚需經(jīng)過(guò)原生富集（包括化學(xué)富集，生物富集及物理富集）和次生富集作用，最后才能形成具有工業(yè)價(jià)值的磷礦床：海灘相顆粒磷塊巖中，磷晶膠結(jié)物和藻席、藻坪中的疊層石磷塊巖，是原生富集作用中化學(xué)富集和生物富集作用的直接結(jié)果。

磷質(zhì)的機(jī)械簸選富集作用針對(duì)沉積工業(yè)磷礦床的影響，這從早、晚陡山沱期的巖相分布上可清晰看到。

早期沉積的工業(yè)磷礦層（a礦層），分布上較為局限，僅集中于礦區(qū)北部的鉛廠一帶。它是由南沱期時(shí)的潮下海灣，由于隨著地史演化，沉積物的不斷增厚，海水變淺最后發(fā)展成為聚磷的海灣淺灘環(huán)境。這從前述的巖相特征，由下至上的變化規(guī)律，可反映出這個(gè)演化的軌跡；礦石的結(jié)構(gòu)，從凝膠一細(xì)砂屑與砂屑顆粒由細(xì)變粗；巖石的顏色由灰褐、黑色（多陸屑、富有機(jī)炭及黃鐵礦）變?yōu)闇\灰、灰白色；礦層中P2O5含量隨之漸增，一般由下部的1 8—25%變?yōu)樯喜?5—28%，局部地段可達(dá)30%，而且CaO，含量變化與P2O5含量變化同步。上述這些規(guī)律說(shuō)明，水動(dòng)力條件由弱漸強(qiáng)，反映了沉積環(huán)境由潮汐作用為主的海灣環(huán)境，轉(zhuǎn)變?yōu)橐圆ɡ俗饔脼橹鞯暮┉h(huán)境，正是因?yàn)轸みx富集作用的結(jié)果，而導(dǎo)致了早期厚大、質(zhì)優(yōu)的工業(yè)磷礦床的形成。只不過(guò)由于受到沉積場(chǎng)所（海灣）規(guī)模較小所限，從而制約了a礦層的廣泛分布。

晚期沉積的工業(yè)磷礦層（b礦層），全部集中分布于東部開(kāi)闊的臺(tái)地邊緣海灘環(huán)境。其共同的特點(diǎn)是：它們的礦石結(jié)構(gòu)絕大部分為顆粒結(jié)構(gòu)。這是由于海灘環(huán)境平緩開(kāi)闊、水動(dòng)力強(qiáng)。在以波浪為主的作用下，沉積物中的非磷組分（粘土及碳酸鹽雜基），得到充分簸選，導(dǎo)致磷質(zhì)的物理富集，形成以顆粒結(jié)構(gòu)為主的磷塊巖。而海灘以外的環(huán)境，礦石的結(jié)構(gòu)卻為泥晶、藻粘結(jié)或泥，砂礫兼混的結(jié)構(gòu)，總的反映出一種分選作用極差的低能環(huán)境。因此磷質(zhì)的機(jī)械簸選富集作用是形成本區(qū)工業(yè)磷礦床的最主要因素。

4.3 次生富集作用

在礦區(qū)均有不同程度表現(xiàn)。由于燕山構(gòu)造期的強(qiáng)烈褶皺和斷裂變形，構(gòu)成了現(xiàn)今的構(gòu)造形變。出露于地表或近地表的各類礦石結(jié)構(gòu)的磷礦層，遭受到不同程度的淡水淋濾作用，形成多孔狀（土狀）磷塊巖。

綜上所述，本區(qū)磷礦床成礦機(jī)理的全過(guò)程應(yīng)理解為：容磷海水在上翻洋流的驅(qū)動(dòng)下，由東向西漫上整個(gè)碳酸鹽臺(tái)地，經(jīng)過(guò)藻類生物的濃縮，吸取，轉(zhuǎn)移聚沉積海底，達(dá)到磷質(zhì)初次富集。其后，早淺水以波浪作用為主簸選下，導(dǎo)致了磷質(zhì)顆粒化及物理機(jī)械富集，最后在有利的沉積場(chǎng)所淺灘，形成了工業(yè)磷塊巖礦床?？梢哉J(rèn)為：西部地區(qū)是藻類生物進(jìn)行成磷、聚磷的“加工廠”；而東部地區(qū)有利的沉積環(huán)境（海灘），是成礦最佳：儲(chǔ)庫(kù)。這種西部為生物成磷的初次富集區(qū)與東部為聚磷成礦場(chǎng)所的分布格局，只能解釋為容磷海水不斷由東向西涌進(jìn)，在藻類生物作用的參與下，磷質(zhì)組分又源源不斷的從西向東反向補(bǔ)給，最終促成了本區(qū)及黔中一帶形成大型工業(yè)磷礦床結(jié)果。

5 成礦模式

經(jīng)綜合研究，可認(rèn)為研究區(qū)磷礦床成礦模式經(jīng)歷了三階段（圖3）：

5.1 初次富集階段

東部的華夏洋板不斷向揚(yáng)子板塊俯沖，海底火山噴發(fā)的多期性，使以火山源為主的容磷海水在上翻洋流的驅(qū)動(dòng)下，由東向西漫上整個(gè)碳酸鹽臺(tái)地，經(jīng)過(guò)灘后潮坪的藻類生物濃縮，吸取，轉(zhuǎn)移聚沉積海底，達(dá)到磷質(zhì)初次富集。

5.2 改造富集階段

在淺水以波浪作用為主簸選下，磷質(zhì)顆?；⒃谖锢頇C(jī)械作用下，返回東部最后在有利的沉積場(chǎng)所（海灣淺灘，臺(tái)地海灘）富集，形成了早晚兩期（a、b礦層）各具規(guī)模大小不一的工業(yè)磷塊巖礦床。

5.3 次生富集階段

地質(zhì)作用使磷礦層出露于地表或近地表的，遭受淡水淋濾作用，磷質(zhì)進(jìn)一步富集。

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作者簡(jiǎn)介：張朝舉（1965），男，貴州貴陽(yáng)人，高級(jí)工程師，研究方向：固體礦產(chǎn)勘查。