云南省晉寧縣紅山頭磷礦地質(zhì)特征及成因淺析

馬文昆

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心云南總隊(duì)，云南 昆明 650118）

紅山頭磷礦屬華寧—澄江沉積中心西緣。古陸包圍的海灣狀沉積盆地，形成相對(duì)閉塞的環(huán)境，為磷礦的形成創(chuàng)造了有利的自然條件，大量的生物遺骸，海水?dāng)y帶的磷質(zhì)及古陸風(fēng)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。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

礦區(qū)大地構(gòu)造位置屬揚(yáng)子陸塊區(qū)(Ⅵ)，上揚(yáng)子古陸塊(Ⅵ-2)中部康滇基底斷隆帶(Pt2)，地處普渡河—滇池?cái)嗔岩晕?、羅茨—易門(mén)斷裂以東的夾持地帶。兩大斷裂控制了本區(qū)構(gòu)造的發(fā)生、發(fā)展及其分布規(guī)律。該區(qū)構(gòu)造主要以南北向構(gòu)造為主，次為東西向構(gòu)造，構(gòu)造形跡以斷裂、褶皺為特征。

昆陽(yáng)群淺變質(zhì)巖系構(gòu)成了古陸基底。晉寧期南北向及東西向兩組構(gòu)造直接控制著古陸東緣海陸分布，形成水下隆起、拗陷相間排列。古地理西高東低，致使本區(qū)古生代地層的巖相變化大，原生沉積構(gòu)造發(fā)育，沉積厚度一般西薄東厚。脈動(dòng)式的地殼運(yùn)動(dòng)，使本區(qū)地層缺失較多，反復(fù)出現(xiàn)假整合或局部不整合。

圖1 紅山頭磷礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

紅山頭磷礦地層出露較單一，由老至新主要有元古界前震旦系昆陽(yáng)群黃草嶺組(Pt2h)，上震旦統(tǒng)觀音崖組(Z2g)、燈影組一段(Z∈d1)，以及新生界第四系殘坡積層(Qedl)，詳見(jiàn)圖1。

2.1.1 前震旦系昆陽(yáng)群

出露黃草嶺組(Pt2h)，分布于礦區(qū)東部及東南部，其上多被第四系粘土所覆蓋。巖性為灰—深灰色板巖夾粉砂質(zhì)板巖及少量粉砂巖，風(fēng)化破碎。厚度＞320m。與下伏地層整合接觸。

2.1.2 震旦系

觀音崖組(Z2g)：分布于礦區(qū)中西部。巖性為灰白色中—厚層狀石英砂巖，上部常強(qiáng)風(fēng)化形成細(xì)砂。厚度約120m。與下伏地層不整合接觸。

燈影組一段(Z∈d1)：分布于礦區(qū)中部，巖性為灰黃色砂質(zhì)白云巖、淺灰—灰色白云巖，具微晶結(jié)構(gòu)，薄—中層狀構(gòu)造。節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石較破碎。地表巖溶發(fā)育，常形成溶溝、石峰。厚度約280m。與下伏地層整合接觸。

2.1.3 第四系

為殘坡積層(Qedl)，分布于礦區(qū)低洼處及地形平緩地帶。

上部巖性為褐紅、黃褐、灰褐色粘土、砂質(zhì)粘土、含礫粘土。粘土顏色穩(wěn)定，手搓無(wú)砂感，塑性好。砂質(zhì)粘土手搓有微弱砂感，塑性一般。礫石成分為砂質(zhì)白云巖、白云巖、磷塊巖等。

下部巖性以灰褐色磷塊巖為主，局部呈灰白、灰黃色，為磷塊巖、含磷白云巖、粘土巖經(jīng)風(fēng)化作用形成的風(fēng)化層，為目的礦層。

第四系殘坡積層厚度為0～48.36m。與下伏地層不整合接觸。

2.2 構(gòu)造

紅山頭磷礦位于大灣坡頭向斜以東，響水—田壩斷層以西。巖層總體走向北東—南西向，呈一傾向南東、傾角9～15°的單斜構(gòu)造。受斷層影響，附近地層產(chǎn)狀有一定變化。

礦區(qū)東部發(fā)育一條斷層(F1)，具一定規(guī)模，為區(qū)域響水—田壩斷層之一部分，走向近南北向，傾向東，傾角60～70°，為一逆斷層。區(qū)內(nèi)出露長(zhǎng)度＞2km，斷層上盤(pán)為前震旦系昆陽(yáng)群黃草嶺組(Pt2h)板巖，下盤(pán)為上震旦統(tǒng)燈影組一段(Z∈d1)砂質(zhì)白云巖、白云巖。斷層附近有10m左右的破碎帶，可見(jiàn)斷層角礫，成分為白云巖、板巖。其地貌表現(xiàn)為板巖與白云巖之間形成陡坎。斷層僅對(duì)附近白云巖造成擠壓、破碎，對(duì)礦體無(wú)破壞，對(duì)開(kāi)采亦無(wú)影響。

2.3 巖漿活動(dòng)及變質(zhì)作用

本區(qū)域內(nèi)巖漿活動(dòng)不發(fā)育，變質(zhì)作用較普遍。

區(qū)內(nèi)變質(zhì)地層主要為前震旦系昆陽(yáng)群，為一套碎屑巖沉積。分布廣泛，屬昆陽(yáng)群淺變質(zhì)巖帶，板巖類為主要變質(zhì)巖石類型。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體形態(tài)、產(chǎn)狀及空間分布

紅山頭磷礦屬新生代風(fēng)化淋濾殘積型磷礦床，賦存于第四系殘坡積層(Qedl)下部、上震旦統(tǒng)燈影組一段(Z∈d1)之風(fēng)化殼中。受基底地形起伏及風(fēng)化剝蝕程度影響，礦體大致呈南北向沿山脊展布。其延伸長(zhǎng)度約1 500m，寬度100～600m，呈似層狀分布，連續(xù)性較好，形態(tài)較穩(wěn)定。由于風(fēng)化剝蝕及地形切割等原因，由北向南形成K1、K2及K3三個(gè)獨(dú)立的礦體。

礦體中各品級(jí)礦石分布無(wú)規(guī)律，垂向上各品級(jí)礦石均有分布。厚度變化較大，Ⅰ～Ⅲ品級(jí)礦石厚度0.20～30.32m，平均厚度5.27m，P2O5平均含量為26.85%。據(jù)塊段加權(quán)結(jié)果，以Ⅱ品級(jí)礦石占量最多，達(dá)77.45%，而Ⅰ、Ⅲ品級(jí)礦石分別占12.15%、10.40%。礦體中部分地段含有夾層，成分為粘土、含磷粘土，厚度1.03～5.67m。

礦體中不同礦石自然類型分布無(wú)規(guī)律，位置不一，但礦石類型與品級(jí)之間有一定對(duì)應(yīng)關(guān)系。網(wǎng)格狀及蜂窩狀礦石品位較高，多為Ⅰ、Ⅱ品級(jí)礦石；而土狀礦石則因其中粘土及鐵泥質(zhì)含量的占比不同而導(dǎo)致其品位變化較大，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ品級(jí)均可見(jiàn)。

K1、K2及K3礦體相對(duì)獨(dú)立，之間因風(fēng)化剝蝕而分隔開(kāi)，部分地段基底白云巖已大面積出露。K1礦體位于礦區(qū)北部，長(zhǎng)約350m，寬約100～400m；K2礦體位于礦區(qū)中部，長(zhǎng)約800m，寬約175～600m；K3礦體位于礦區(qū)南部，長(zhǎng)約320m，寬約300m。

3.2 礦體厚度及其變化規(guī)律

K1礦體分布面積較小，礦石以Ⅰ、Ⅱ品級(jí)為主。礦體厚度0.65～14.89m，平均5.61m，變化系數(shù)85.21%。

K2礦體分布面積較大，礦石以Ⅱ品級(jí)為主，Ⅰ、Ⅲ品級(jí)較少。礦體厚度0.65～30.32m，平均5.32m，變化系數(shù)94.64%。

K3礦體分布面積較小，礦石以Ⅲ品級(jí)為主，Ⅰ、Ⅱ品級(jí)較少。礦體厚度0.20～20.61m，平均4.64m，變化系數(shù)127.68%。

三個(gè)礦體的厚度變化不論沿長(zhǎng)軸或短軸方向均無(wú)規(guī)律可循，屬不穩(wěn)定型。

4 礦石質(zhì)量

4.1 礦石成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

4.1.1 礦石礦物成分

礦石礦物成分較為單一，以膠磷礦為主(少量含有磷灰石)，其次為鐵質(zhì)、泥質(zhì)及石英。膠磷礦含量一般85%～95%，少數(shù)因磷灰石及脈石礦物含量較多，導(dǎo)致膠磷礦含量?jī)H為65%～70%。

4.1.2 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要以膠狀結(jié)構(gòu)為主，次為砂屑狀結(jié)構(gòu)，少量為結(jié)核狀結(jié)構(gòu)；礦石構(gòu)造主要為土狀、網(wǎng)脈狀、蜂窩狀、角礫狀構(gòu)造。

4.2 礦石類型

4.2.1 礦石自然類型

紅山頭磷礦賦存于上震旦統(tǒng)燈影組一段(Z∈d1)之上的古侵蝕面上，其巖石組合主要為含磷粘土及磷塊巖。礦體呈似層狀產(chǎn)出，其形態(tài)受基底侵蝕面及現(xiàn)代地形地貌控制，主要礦石礦物為隱晶質(zhì)的膠磷礦和顯微晶質(zhì)的磷灰石。根據(jù)礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造可將區(qū)內(nèi)礦石自然類型劃分為：土狀磷礦、網(wǎng)脈狀磷礦、蜂窩狀磷礦、角礫狀磷礦(見(jiàn)圖2)。殘坡積風(fēng)化層礦石中，以上幾種結(jié)構(gòu)、構(gòu)造經(jīng)?；祀s出現(xiàn)。

圖2 紅山頭磷礦主要礦石類型

4.2.2 礦石工業(yè)類型及劃分依據(jù)

礦石的工業(yè)類型主要根據(jù)組合分析結(jié)果，按《磷礦地質(zhì)勘查規(guī)范》中《磷礦石工業(yè)類型劃分參考表》劃分：礦體Ⅰ、Ⅱ品級(jí)礦石工業(yè)類型為混合型，Ⅲ品級(jí)礦石工業(yè)類型主要為硅質(zhì)及硅酸鹽型。

礦石的工業(yè)類型與自然類型無(wú)明顯關(guān)系，各種自然類型均可形成上述工業(yè)類型。

4.3 礦石化學(xué)成分

4.3.1 礦石主要有益組分

4.3.2 礦石有害組分

礦石主要有害組分為MgO、Al2O3、Fe2O3、CO2等。全礦區(qū)礦石P2O5平均含量26.85%，MgO平均含量0.58%(MgO/P2O5比值0.022)，R2O3平均含量14.03%(R2O3/P2O5比值0.523)，CO2平均含量2.80%(CO2/P2O5比值0.104)。

4.3.3 礦石質(zhì)量評(píng)述

紅山頭磷礦區(qū)礦石中P2O5平均含量較高，達(dá)26.85%，酸不溶物平均含量15.64%，MgO平均含量0.58%，CO2平均含量2.80%，R2O3平均含量14.03%，SiO2平均含量9.86%，CaO平均含量38.20%；MgO/P2O5比值0.022，R2O3/P2O5比值0.523，SiO2/CaO比值0.258。礦石滿足酸法加工用磷礦石及黃磷用磷礦石合格品要求。

4.4 影響礦體的因素

4.4.1 影響礦體厚度穩(wěn)定的因素

礦區(qū)范圍內(nèi)地形相對(duì)平緩，高差一般為20～40m，地表多被第四系褐紅色殘坡積(Qedl)粘土覆蓋，其下部上震旦統(tǒng)燈影組一段(Z∈d1)砂質(zhì)白云巖、白云巖為基底。工程揭露結(jié)果，基底北高南低、西高東低，中部相對(duì)低凹。

2018年家電市場(chǎng)整體增速緩慢，市場(chǎng)紅利逐漸消失，行業(yè)洗牌速度加劇。白色家電整體漲價(jià)，其中空調(diào)最為明顯，主要受終端需求增速放緩、消費(fèi)整體收縮和行業(yè)庫(kù)存上升等因素影響。但白電行業(yè)仍保持穩(wěn)定增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，是家電格局最穩(wěn)定的一環(huán)，美的、格力、海爾三大巨頭壟斷的格局依舊。2018年白色家電的高端產(chǎn)品需求明顯，各大廠商在差異化細(xì)分市場(chǎng)發(fā)力，空調(diào)主要表現(xiàn)在定頻到變頻，洗衣機(jī)主要突出表現(xiàn)在大容量以及洗烘一體。

礦體厚度主要受古侵蝕面形態(tài)影響，古侵蝕面巖溶發(fā)育，屬低凹地段者，礦體厚度較大，可達(dá)20～30m；而古侵蝕面較平緩、起伏較小者，礦體厚度較小甚至無(wú)礦。

現(xiàn)代地形地貌對(duì)礦體形態(tài)及厚度亦有一定程度影響。譬如礦體東部受外動(dòng)力地質(zhì)作用影響較嚴(yán)重，地形切割較深，基底出露地表，其上部礦體剝蝕殆盡。

4.4.2 影響礦石質(zhì)量的因素

礦石質(zhì)量與風(fēng)化程度及物質(zhì)來(lái)源相關(guān)。含磷母巖中磷塊巖的含量較高，風(fēng)化后富集成為富礦，而含量較低者，則其成礦品位相對(duì)較低。風(fēng)化后由于磷酸鹽礦物增加，碳酸鹽礦物降低，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)、構(gòu)造相應(yīng)變化，部分碳酸鹽礦物淋濾后在礦石的節(jié)理、裂隙面重新結(jié)晶，部分硅質(zhì)礦物重結(jié)晶；碳酸鹽礦物風(fēng)化后，留下大小不一的不規(guī)則溶蝕孔，形成蜂窩狀或網(wǎng)格狀構(gòu)造。

礦石質(zhì)量與礦體厚度無(wú)相關(guān)關(guān)系，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ品級(jí)礦石常混雜，分布無(wú)規(guī)律。

4.5 礦體頂?shù)装寮皧A層

K1、K2礦體中有少量粘土、含磷粘土夾層。礦體頂板為第四系上部殘坡積層(Qedl)，巖性為粘土、含礫粘土；底板為上震旦統(tǒng)燈影組一段(Z∈d1)，巖性為砂質(zhì)白云巖、白云巖。

5 礦床成因及找礦標(biāo)志

5.1 礦床成因

該區(qū)磷礦由震旦系燈影組含磷巖段風(fēng)化淋濾富集形成，原始沉積形成的白云巖夾透鏡狀磷塊巖(膠磷礦)、粘土巖層經(jīng)風(fēng)化后富集形成礦層。礦體中的磷塊巖系原沉積母巖中磷塊巖透鏡體或膠磷礦透鏡體(條帶)之風(fēng)化殘積物，而土狀、網(wǎng)脈狀、蜂窩狀、角礫狀磷礦系磷塊巖強(qiáng)風(fēng)化后白云質(zhì)、硅質(zhì)淋失，磷質(zhì)殘留成礦。該類型磷礦形成與風(fēng)化深度最為密切，未風(fēng)化原巖含磷低，風(fēng)化后含磷成分富集，且不均勻分布，形成品級(jí)不一的礦石。

綜上所述，此類風(fēng)化淋濾殘積型磷塊巖礦的控礦因素有三點(diǎn)：①物質(zhì)來(lái)源。有了一定品位的含磷母巖才有可能成礦，其物質(zhì)來(lái)源為震旦系燈影組含磷巖段；②古地形地貌。古侵蝕面低凹處為理想地段提供了容礦的場(chǎng)所；③風(fēng)化條件。強(qiáng)烈的風(fēng)化使非礦成分淋失，造成含礦物質(zhì)的富集。三者缺一不可。

5.2 找礦標(biāo)志

此類礦床的找礦標(biāo)志為：震旦系燈影組地層出露地段，其上部之風(fēng)化殘坡積層，且地形較平緩者。礦區(qū)西南方向有大面積的震旦系燈影組地層出露，具有較好的找礦前景。

6 結(jié)語(yǔ)

晚震旦世是全球重要的磷酸鹽聚集期，由此含磷層位風(fēng)化后形成的新生代淋濾殘積型磷礦床亦是我國(guó)主要的磷塊巖礦床產(chǎn)出層位之一。云南省上震旦統(tǒng)地層分布廣泛，但風(fēng)化后形成規(guī)模并具開(kāi)采價(jià)值的磷礦床僅見(jiàn)于祿勸—晉寧一帶，其他地區(qū)(例如：馬龍迤澤、會(huì)澤馬路等)亦有零星發(fā)現(xiàn)。此類型磷礦床一般由白云質(zhì)磷塊巖、風(fēng)化殘積物(土狀、網(wǎng)脈狀、蜂窩狀、角礫狀磷礦)及粘土巖組成，系原始沉積形成的生物白云巖夾透鏡狀磷塊巖(膠磷礦)、粘土巖層經(jīng)風(fēng)化后富集成礦層。

此類型磷礦賦存于上震旦統(tǒng)燈影組風(fēng)化殼中。礦體的形成受風(fēng)化條件、古侵蝕面控制及物質(zhì)來(lái)源的影響，礦石空間分布及礦層結(jié)構(gòu)無(wú)規(guī)律性，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ品級(jí)礦石在空間上呈交叉狀出現(xiàn)。

礦體厚度受風(fēng)化層厚度控制，變化較大，總體呈似層狀。礦體頂板為厚度不等的第四系殘坡積粘土，部分地段直接裸露于地表；底板巖性較單一，為燈影組白云巖，風(fēng)化差異造成礦層與底板界線凹凸不平。

我國(guó)磷礦資源儲(chǔ)量居世界第二位，云南省有著豐富的磷礦資源，目前發(fā)現(xiàn)的礦床主要為賦存于下寒武統(tǒng)的生物化學(xué)沉積型磷塊巖礦，而風(fēng)化淋濾殘積型磷礦床的數(shù)量及規(guī)模均較小。紅山頭磷礦的勘查成果對(duì)云南省同類磷礦的找礦、勘查及評(píng)價(jià)均有指導(dǎo)意義。

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