吉林省磷礦成礦規(guī)律分析及找礦標(biāo)志

李忠水

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心吉林總隊(duì)，吉林 長春 130033）

吉林省的磷礦具有時(shí)空分布較集中的特點(diǎn)，成因類型主要為沉積和沉積變質(zhì)型。已查明磷礦石資源儲(chǔ)量12萬t。吉林省的磷礦勘查和研究工作程度很低。

1 地質(zhì)特征

1.1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征

吉林省沉積型磷礦大地構(gòu)造位置位于南華紀(jì)華北陸塊(Ⅰ)、華北東部陸塊(Ⅱ)、膠遼吉古元古代裂谷帶(Ⅲ)、八道江坳陷盆地(Ⅳ)內(nèi)，其主要與坳陷盆地早期寒武紀(jì)底部沉積的含磷建造有關(guān)。沉積變質(zhì)型磷礦大地構(gòu)造位置位于前南華紀(jì)華北東部陸塊(Ⅱ)、膠遼吉元古代裂谷帶(Ⅲ)老嶺拗陷盆地(Ⅳ)內(nèi)，其主要與坳陷盆地早期底部沉積的碳酸鹽含磷建造有關(guān)。伴生的沉積變質(zhì)型磷礦大地構(gòu)造位置位于前南華紀(jì)小興安嶺弧盆系(Ⅱ)，機(jī)房溝—塔東—楊木橋子島弧盆地帶(Ⅲ)塔東弧盆(Ⅳ)內(nèi)，其主要與弧盆早期底部沉積的基性火山含磷建造有關(guān)。

1.2 成礦地質(zhì)背景

吉林省的磷礦主要為沉積和沉積變質(zhì)型。與磷礦成礦有關(guān)的地層主要為古元古界老嶺巖群中下部珍珠門組、新元古界塔東巖群拉拉溝組、寒武系水洞組。新太古界楊家店巖組中也見有小型磷礦產(chǎn)出。

珍珠門巖組(Pt1z)：指旱溝板巖之下青白口系白房子組或釣魚臺(tái)組之下由碳質(zhì)白云質(zhì)大理巖、白云質(zhì)大理巖、透閃石化硅質(zhì)白云質(zhì)大理巖組成，厚度952.2m。含貧磷礦體或礦化體。

拉拉溝巖組(Pt3l)：由斜長角閃巖、磁鐵斜長角閃巖、角閃巖、透輝斜長變粒巖和少量淺粒巖、透輝石榴變粒巖和磁鐵綠簾石巖構(gòu)成，厚度＞865.9m。為與鐵礦伴生磷礦。

水洞組(∈1s)：在八道江組藻灰?guī)r之上具有紫色含磷碎巖系，由黃綠—紫紅色粉砂巖、含海綠石和膠磷礦礫石細(xì)砂巖、雜色膠磷礫巖、粉砂質(zhì)磷塊巖、鐵質(zhì)磷塊巖夾粉砂質(zhì)細(xì)砂巖和鈣質(zhì)粉砂巖組成。產(chǎn)小殼類和遺跡化石。厚度45.2m。

1.3 建造構(gòu)造特征

研究區(qū)地層發(fā)育，自古元古界至二疊系均有沉積，屬華北型沉積建造；其上有晚三疊至新生界斷陷盆地疊加火山—沉積巖建造。此外有少量花崗巖和變質(zhì)巖建造。沉積變質(zhì)型磷礦床的目的層為古元古界老嶺巖群中下部珍珠門巖組和新元古界塔東巖群拉拉溝組。沉積型磷礦床的目的層為寒武系底部水洞組。

(1) 含礦層沉積建造。

水洞組主要分布于通化水洞、東熱一帶，其次在渾江古生代盆地的北西緣，上四平、板帳溝、江北、平川一帶呈帶狀分布，此外在渾江向斜的東翼橫道河子一帶、大陽岔傾沒向斜的西北翼，大陽岔、四道堡子一帶呈帶狀分布。渾江盆地西北翼含磷層沿走向長達(dá)近100km。在圖區(qū)外鴨綠江盆地長白縣半截溝—鳩谷洞一帶及樣子哨盆地柳河窩集溝一帶也有分布。水洞組為磷質(zhì)巖建造，從水洞磷礦區(qū)剖面分析，可進(jìn)一步劃分為上部為含磷砂巖、粉砂巖建造；下部為磷塊巖(磷質(zhì)巖)建造；底部為薄層含磷砂巖建造，總厚度20～50m。磷塊巖建造中包括角礫狀磷塊巖、骨屑磷塊巖、鮞狀磷塊巖和含磷砂巖、含海綠石石英砂巖等。其中有小殼類化石和遺跡化石，其時(shí)代為早寒武世滄浪鋪階。水洞組與下伏地層震旦系青溝子組或八道江組不整合接觸；與上覆堿廠組(昌平組)平行不整合接觸，但之間有侵蝕間斷。從磷質(zhì)巖建造中磷塊巖呈餅礫、磷質(zhì)砂巖中有波痕、干裂、沖刷層理等說明其沉積環(huán)境屬潮坪相的潮上坪亞相。由水洞向北東旱溝、黑溝、平川一帶磷塊巖減少，粒度變細(xì)，含磷碎屑巖增多，說明沉積環(huán)境漸變?yōu)槌遍g坪亞相。

珍珠門巖組主要分布于四房山—板石溝、大橫路—小四平一帶，姚家街、南岔和八里坡等地也有少量出露。珍珠門組為鎂質(zhì)碳酸鹽巖建造，沉積環(huán)境為濱淺海相。

拉拉溝巖組主要分布于拉拉溝、樹頂子一帶，近南北向延伸，以間歇性的海底火山噴發(fā)為特征，形成基性細(xì)碧質(zhì)巖石沉積，伴以一定數(shù)量的海相陸源碎屑沉積和碳酸鹽質(zhì)巖石沉積，為海相陸源碎屑沉積和碳酸鹽巖建造。

(2) 非含礦層沉積建造。

非含礦層包括新元古界細(xì)河群(馬達(dá)嶺組、釣魚臺(tái)組、南芬組、橋頭組)，渾江群(萬隆組、八道江組、青溝子組)；寒武系(堿廠組、饅頭組、張夏組、崮山組、炒米店組)；奧陶系(冶里組、亮甲山組、馬家溝組)；石炭—二疊系(本溪組、太原組、山西組、石盒子組、孫家溝組)；三疊系(小河口組)；侏羅—白堊系(小東溝組、鷹嘴砬子組、石人組、小南溝組)和第四系沖洪積松散堆積層。其中前中生代為典型的華北型(陸表海)沉積建造。在華北型沉積建造中有沉積礦產(chǎn)的載體有南華系釣魚臺(tái)組鐵質(zhì)巖建造、寒武系饅頭組膏巖建造(蒸發(fā)巖建造)和晚古生代、中生代有機(jī)巖建造。

(3) 火山巖建造、變質(zhì)巖建造、侵入巖建造。

火山巖建造有晚侏羅世果松組為安山巖建造和火山碎屑巖建造；林子頭組流紋質(zhì)火山碎屑巖夾流紋巖建造和新近紀(jì)軍艦山組玄武巖建造。

變質(zhì)巖建造小面積分布。包括中太古代英云閃長質(zhì)片麻巖建造、新太古代變質(zhì)二長花崗巖建造、滹沱系珍珠門巖組大理巖變質(zhì)建造、大粟子巖組千枚巖夾大理巖變質(zhì)建造。其中珍珠門巖組、大粟子巖組中有層控型多金屬礦產(chǎn)。

吉林省磷礦主要礦產(chǎn)地成礦特征

侵入巖建造只有早白堊世花崗斑巖，分布于通化東熱一帶，呈巖株?duì)町a(chǎn)出。另外在水洞礦區(qū)有石英斑巖和閃長玢巖脈。

1.4 礦體特征

吉林省磷礦床礦體呈規(guī)則層狀、似層狀、透鏡狀和扁豆?fàn)罹弮A斜產(chǎn)出(見下表)，以層狀、似層狀為主。厚度、品位變化有一定規(guī)律，礦石類型簡單，埋藏較淺。由于后期構(gòu)造剝蝕作用結(jié)果，而形成大小不等獨(dú)立礦體。

主要工業(yè)礦層多分布于褶皺構(gòu)造兩翼北西翼，軸部被剝蝕。礦層與頂?shù)装?，粉砂巖、細(xì)粒石英砂巖多為漸變過渡關(guān)系，靠化學(xué)分析來確定。只有頂部有生物介殼磷礫巖，底部有礫狀磷塊巖、膠磷礫巖存在時(shí)與圍巖則有清晰界線。

1.5 礦石特征

1.5.1 礦石物質(zhì)組分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造

(1) 礦石物質(zhì)組分：礦石有用礦物主要為膠磷礦。脈石礦物主要為石英，少量的鉀長石、海綠石、赤鐵礦，并有極少量的電氣石、金紅石等碎屑。膠結(jié)物主要為硅質(zhì)、鐵質(zhì)、粘土質(zhì)、膠磷礦及少量鈣質(zhì)。膠磷礦含量不均勻，少者1%～6%，多者達(dá)25%～40%，一般在10%～12%。

根據(jù)對(duì)礦石的多項(xiàng)化學(xué)分析，有用組分為P2O5，有害組分有SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3等。SiO2含量40%～82%，變化較大，與含量有負(fù)相關(guān)關(guān)系。

(2) 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造：礦石結(jié)構(gòu)主要有礫狀或砂狀結(jié)構(gòu)、生物碎屑—砂礫狀結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造。

1.5.2 礦石類型

根據(jù)含磷礦物的賦存形式、結(jié)構(gòu)構(gòu)造，吉林省磷礦礦石可分為礫狀磷塊巖、砂質(zhì)磷塊巖、含磷砂巖三種礦石類型。

2 成礦規(guī)律分析

2.1 成因類型

吉林省磷礦成因類型主要為沉積變質(zhì)型和沉積型。

(1) 沉積變質(zhì)型代表性的礦床(點(diǎn))有渾江市珍珠門磷礦、渾江市板石磷礦等，其主要與古元古界老嶺群珍珠門組白云質(zhì)大理巖有關(guān)。

(2) 沉積型代表性的礦床為通化縣水洞磷礦，其主要與寒武系水洞組含磷建造有關(guān)。

2.2 成礦構(gòu)造背景

古元古代沉積變質(zhì)型磷礦產(chǎn)出的大地構(gòu)造環(huán)境為前南華紀(jì)華北陸塊(Ⅰ)、華北東部陸塊(Ⅱ)、膠遼吉古元古代裂谷帶(Ⅲ)老嶺拗陷盆地(Ⅳ)。

寒武紀(jì)沉積型磷礦產(chǎn)出的大地構(gòu)造環(huán)境為南華紀(jì)華北陸塊(Ⅰ)、華北東部陸塊(Ⅱ)、膠遼吉古元古代裂谷帶(Ⅲ)、八道江拗陷盆地(Ⅳ)。

2.3 控礦因素

2.3.1 地層控礦

吉林省發(fā)現(xiàn)的所有沉積變質(zhì)型的磷礦均賦存在珍珠門組底部的紫紅色鐵質(zhì)角礫狀白云質(zhì)大理巖、含磷鐵質(zhì)白云石角礫巖、夾含磷鐵質(zhì)白云質(zhì)大理巖層位內(nèi)。區(qū)域上所有沉積變質(zhì)型磷礦床(點(diǎn))、礦化點(diǎn)均受此層位控制。

吉林省發(fā)現(xiàn)的所有沉積型的磷礦均賦存在寒武系水洞組的紫紅色含礫粉砂巖、紫色—黃綠色中薄層狀膠磷礫巖、灰紫—黃綠色中層狀粉砂質(zhì)細(xì)砂巖、灰色中厚層狀砂質(zhì)磷塊巖與黃綠色薄層狀砂質(zhì)磷塊巖互層、灰綠色中厚層狀含海綠石砂質(zhì)磷塊巖、灰綠色膠磷礫巖、暗灰色含磷含礫砂巖等層位中。區(qū)域上所有沉積型磷礦床(點(diǎn))、礦化點(diǎn)均受此層位控制。

2.3.2 構(gòu)造控礦

沉積變質(zhì)型磷礦受老嶺拗陷盆地控制，在珍珠門期為老嶺拗陷盆拉伸最大階段，出現(xiàn)海水廣泛的超覆現(xiàn)象，當(dāng)時(shí)氣候炎熱干旱，蒸發(fā)量大于補(bǔ)給量，在較廣闊的潮坪和瀉湖盆地中普遍為巨厚的含碎屑的碳質(zhì)、粘土質(zhì)、白云質(zhì)磷酸鹽等含磷蒸發(fā)巖沉積(白云巖)，伴隨少量的錳質(zhì)沉積。在老嶺隆起的兩側(cè)由于海水較深，不利于磷酸鹽沉積，故含磷相不發(fā)育。在水動(dòng)力的作用下原生沉積含磷層發(fā)生破裂，形成角礫相，代表不穩(wěn)定的淺海沉積環(huán)境。后期的褶皺構(gòu)造不但改變礦體的形態(tài)，而且使成礦物質(zhì)進(jìn)一步富集，形成礦體和礦化體。后期的斷裂構(gòu)造對(duì)礦體起到破壞作用。

沉積型磷礦受八道江拗陷盆地控制，在寒武紀(jì)早期八道江拗陷盆地繼承了新元古代沉積盆地，接受淺海相及濱海相沉積。在水洞期炎熱干旱的沉積環(huán)境及潮間坪環(huán)境下沉積一套富含生物介殼類生物碎屑的碎屑巖，形成了以膠磷礦為主的低品位磷礦。后期的褶皺構(gòu)造只改變礦體的形態(tài)，后期的斷裂構(gòu)造對(duì)礦體起到破壞作用。

2.4 成礦物質(zhì)來源

根據(jù)礦體產(chǎn)出特征和控礦的因素分析，沉積變質(zhì)型和沉積型磷礦的成礦物質(zhì)主要來源于古陸風(fēng)化剝蝕和海相化學(xué)沉積。古陸兩側(cè)富含磷的基性建造巖石風(fēng)化剝蝕后，磷被水系帶入海盆，一部分被生物吸收，生物死后以生物碎屑形式形成富含磷的沉積，一部分形成化學(xué)沉積；另一部分磷的來源可能來源于海水(見下圖)。

吉林省磷礦典型礦床成礦模式圖

2.5 成礦時(shí)代與期次

沉積變質(zhì)型成礦時(shí)代為1 841-1 912Ma，為古元古代。沉積型成礦時(shí)代為寒武紀(jì)早期。

根據(jù)磷礦體的空間賦存形態(tài)、礦石礦物的結(jié)構(gòu)構(gòu)造劃分為兩個(gè)成礦期。

沉積成礦期：沉積一套富含生物介殼類生物碎屑的碎屑巖，形成了以膠磷礦為主的低品位磷礦。

表生氧化成礦期：在地表風(fēng)化條件下形成次生含磷礦物，局部次生富集。

3 找礦標(biāo)志

(1) 大地構(gòu)造標(biāo)志：膠遼吉古元古代裂谷帶內(nèi)的拗陷盆地，如八道江拗陷盆地和老嶺拗陷盆地。

(2) 地層標(biāo)志：古元古界老嶺巖群中下部珍珠門組、新元古界塔東巖群拉拉溝組、寒武系水洞組。

(3) 構(gòu)造標(biāo)志：拗陷盆地內(nèi)軸向北東較開闊的平緩向斜構(gòu)造的兩翼。

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