四川磷礦找礦標(biāo)志與找礦方法

李斌斌

四川省化工地質(zhì)勘查院 四川 彭州 611930

磷礦是我省重要礦產(chǎn)資源之一,具有分布相對(duì)集中、成群成帶產(chǎn)出的特點(diǎn)。其找礦標(biāo)志與找礦方法對(duì)找礦、勘查具有重要的意義。四川省磷礦礦床類(lèi)型主要為沉積型,本文主要為沉積型磷礦的找礦標(biāo)志與找礦方法作總結(jié)。

1 沉積型磷礦主要產(chǎn)地分布

根據(jù)資料統(tǒng)計(jì),四川省已發(fā)現(xiàn)的含磷層位共計(jì)有21個(gè),根據(jù)其礦床類(lèi)型,分為6個(gè)礦床式,分別為早寒武世燈影組麥地坪段昆陽(yáng)式磷礦、早寒武世筇竹寺組漢源式磷礦、下寒武統(tǒng)長(zhǎng)江溝組清平式磷礦、泥盆系沙窩子組什邡式磷礦、下震旦統(tǒng)陡山沱組荊襄式磷礦和下寒武統(tǒng)燈影組寬川鋪段寧強(qiáng)式磷礦等。

昆陽(yáng)式磷礦產(chǎn)于震旦-寒武系燈影組的上部麥地坪段,該層位是西南地區(qū)磷塊巖的最重要賦礦層位之一,南起云南的華寧,經(jīng)昆明、會(huì)澤、馬邊至峨眉,形成南北向展布的川滇磷礦帶;四川該層位磷礦主要分布在峨眉-馬邊、雷波-金陽(yáng)、會(huì)理-會(huì)東等地區(qū)。

漢源式磷礦產(chǎn)于早寒武世梅樹(shù)村晚期,含礦層位筇竹寺組下段(非三葉蟲(chóng)段)是我省又一個(gè)重要含磷層位,主要分布在滎經(jīng)-漢源-甘洛地區(qū)。該層位中含鉀磷塊巖品位較高,規(guī)模較大。

清平式磷礦產(chǎn)于龍門(mén)山地區(qū)下寒武統(tǒng)長(zhǎng)江溝組下段,已發(fā)現(xiàn)中型或以上規(guī)模的礦床,但分布比較比較局限。

什邡式磷礦產(chǎn)于龍門(mén)山地區(qū)晚泥盆世沙窩子組下段,分布于綿竹、什邡、安縣地區(qū)。

荊襄式磷礦產(chǎn)于下震旦統(tǒng)陡山沱組中,主要見(jiàn)于大巴山萬(wàn)源一帶,川西北綿竹地區(qū)亦有礦化線(xiàn)索;但一般礦層薄,形成的工業(yè)礦床很少。

寧強(qiáng)式磷礦產(chǎn)于米倉(cāng)山周緣陜西寧強(qiáng)及四川南江地區(qū)的震旦-寒武系燈影組頂段(寬川鋪段),區(qū)域上為川陜鄂磷礦帶,礦帶向北延伸進(jìn)入陜西。四川該層位中夾磷塊巖透鏡體,規(guī)模一般比較小;在四川南江縣僅形成一處小型礦床(平均品位低于目前最低工業(yè)品位)。

2 磷礦成礦地質(zhì)構(gòu)造背景與沉積建造構(gòu)造

2.1 成礦地質(zhì)構(gòu)造背景 四川磷礦普遍形成于揚(yáng)子陸塊邊緣,陸棚、海灣環(huán)境中的碳酸鹽巖盆地或碎屑巖盆地。晉寧運(yùn)動(dòng)后,四川及其鄰區(qū)地勢(shì)高低不平,經(jīng)上億年的侵蝕、沉積,形成以川中為中心、中部稍高,四周略低的地勢(shì)。大量地質(zhì)證據(jù)表明,磷的原始物源是含磷陸源碎屑和富含磷質(zhì)的海洋生物,它們共同形成海底淤泥,在成巖過(guò)程中成為凝膠狀磷礦沉積物的直接來(lái)源。較新的巖石學(xué)分析指出,磷塊巖常與白云巖共生,表明它們都是低緯度半干旱氣候的產(chǎn)物,潮坪型磷塊巖的磷質(zhì)一般由古陸風(fēng)化產(chǎn)物提供;碳酸鹽巖臺(tái)地型磷塊巖磷質(zhì)來(lái)源最大可能是由海底熱點(diǎn)活動(dòng)提供,通過(guò)藻類(lèi)等原始生物聚集成巖;盆地型磷塊巖中富含有機(jī)質(zhì),推斷當(dāng)時(shí)生物活動(dòng)較活躍,富集了熱點(diǎn)活動(dòng)提供的磷質(zhì)。

早震旦世陡山沱組和晚震旦世燈影組各為一次大的海進(jìn)、海退旋回,在陸源物質(zhì)供應(yīng)較充足的西部和西北邊緣地帶,每次海進(jìn)初期都發(fā)育了以碎屑巖為主的沉積物。其中小部分由于第一次海進(jìn)初期海水尚未到達(dá)而缺失底部沉積;第二次海進(jìn)又因陸源物質(zhì)供應(yīng)不足而僅有較薄的泥質(zhì)巖或泥質(zhì)白云巖的沉積。受華鎣山斷裂的影響,造成西高東低的構(gòu)造格局,形成西淺、東深的沉積環(huán)境。華鎣山斷裂以東為潟湖海灣相,沉積一套泥灰?guī)r,碳質(zhì)頁(yè)巖,富含磷、錳、硅的黑色巖系。因此,只有在大巴山的局部海灣、龍門(mén)山的陸棚邊緣盆地,才具備成磷條件。

昆陽(yáng)式磷礦、漢源式磷礦在小江深斷裂帶南北、康滇前陸逆沖帶和揚(yáng)子陸塊南部碳酸鹽臺(tái)地構(gòu)造單元內(nèi)均有分布;早寒武世中高品位礦體的分布受成巖環(huán)境的控制,在區(qū)域上一般不連續(xù)。在主要成磷帶外圍,臺(tái)地邊緣或淺水陸棚地區(qū)也有磷礦形成,但規(guī)模一般較小,礦體的連續(xù)性較差,在局部成礦條件優(yōu)越的地段,也可能形成規(guī)模不大的中等品位礦層。

早寒武世梅樹(shù)村早中期繼承了自晚震旦世燈影期的古地理格局,在四川盆地西緣,形成了以龍門(mén)山-攀西地區(qū)為軸線(xiàn)的古陸區(qū),并成為控制沉積環(huán)境及提供陸源物質(zhì)的主要地區(qū)。上揚(yáng)子陸塊在四川境內(nèi)為一個(gè)西高東低的斜置坪臺(tái),大體在萬(wàn)源-云陽(yáng)-黔江-遵義弧線(xiàn)以西屬淺水碳酸鹽臺(tái)地范疇,該線(xiàn)以東逐漸向陸棚及深水盆地過(guò)渡。在淺水碳酸鹽臺(tái)地內(nèi)古地貌差異是比較明顯的,在川西南雷波牛牛寨和會(huì)東小街,形成兩個(gè)凹陷中心,沉積厚度分別達(dá)226 m、310 m,為顆粒磷塊巖大量堆積場(chǎng)所。兩凹陷之間為以金陽(yáng)對(duì)坪為中心的隆起帶,沉積物厚僅20～62 m,尤其是川中地區(qū),可能是一個(gè)持續(xù)的隆起地帶,梅樹(shù)村中晚期升至海面之上,廣泛遭受剝蝕。

揚(yáng)子地區(qū),早震旦世和早寒武世磷礦,尤其是大中型礦床集中于十幾個(gè)聚礦區(qū)內(nèi),在每個(gè)聚礦區(qū)內(nèi)部,礦化分布也是不均勻的,主要的礦量又集中于幾個(gè)大礦田(床)中,其他地段則無(wú)礦或礦化微弱。各礦床一般處于古隆起的邊緣。這種現(xiàn)象其根本原因是由于區(qū)內(nèi)有構(gòu)造隆起和拗陷的存在。構(gòu)造隆起往往形成古陸或隆起,具備了由磷酸鹽、碳酸鹽的補(bǔ)償性沉積長(zhǎng)期保持的淺水臺(tái)地環(huán)境,因而形成一些大小不等的含磷臺(tái)地;構(gòu)造拗陷地區(qū)則構(gòu)成水體較深的盆地環(huán)境,形成盆地相沉積。

在龍門(mén)山大水閘推覆體兩側(cè),西有邱家河組含磷層,東有長(zhǎng)江溝組含磷層,推覆體內(nèi)部可能有寒武系下統(tǒng)含磷巖層提供成礦物源及貯存空間,在什邡式磷礦石中曾發(fā)現(xiàn)有個(gè)體極小的軟舌螺化石,因此推測(cè)什邡式磷礦的形成與梅樹(shù)村期磷質(zhì)巖建造有關(guān)。

根據(jù)近年來(lái)生物地層學(xué)的研究成果,川西南漢源式磷礦和龍門(mén)山中段的清平式磷礦可進(jìn)一步確定屬梅樹(shù)村期沉積。因海水較淺,上揚(yáng)子地區(qū)普遍存在一個(gè)沉積間斷剝蝕面,即筇竹寺組與燈影組頂部之間存在地層缺失,使已形成的磷礦被剝蝕。

2.2 沉積建造構(gòu)造 清平式和什邡式磷礦含礦層位于龍門(mén)山基底逆推帶中,受北川-映秀斷裂帶控制,西部產(chǎn)什邡式磷礦,東部產(chǎn)清平式磷礦。

清平式磷礦位于下寒武統(tǒng)長(zhǎng)江溝組,礦層形態(tài)變化大,分上下層。其含礦建造為磷質(zhì)巖和碳質(zhì)頁(yè)巖夾白云質(zhì)灰?guī)r建造,厚22.53～76.8 m,主要巖性為硅質(zhì)白云質(zhì)磷塊巖,磷礦層頂?shù)装寰鶠樘假|(zhì)頁(yè)巖、海綠石砂巖。

什邡式磷礦位于龍門(mén)山地區(qū)晚泥盆世沙窩子組,上段為紋層狀白云巖-泥質(zhì)白云巖建造,下段中磷礦賦存于磷質(zhì)巖-水云母黏土巖-硅質(zhì)巖建造中,品位較高,其中磷塊巖和含硫磷鋁鍶礦共生。磷塊巖礫屑中發(fā)現(xiàn)有早寒武世軟舌螺化石。

漢源式磷礦大地構(gòu)造單元為揚(yáng)子陸塊南部碳酸鹽臺(tái)地,漢源-甘洛大斷裂以東。含礦層位于下寒武統(tǒng)筇竹寺組,上段為粉砂質(zhì)泥巖夾粉砂巖建造,下段為含鉀粉砂巖-磷質(zhì)巖建造,磷礦層頂?shù)装瀹a(chǎn)軟舌螺類(lèi)、似盾殼蟲(chóng)類(lèi),小殼化石豐富。

昆陽(yáng)式磷礦出現(xiàn)在揚(yáng)子陸塊南部碳酸鹽臺(tái)地和康滇前陸逆沖帶,含礦層產(chǎn)于下寒武統(tǒng)燈影組麥地坪段,上覆地層為筇竹寺組一段,為碳質(zhì)水云母黏土巖-長(zhǎng)石石英粉砂巖建造。麥地坪段磷礦巖性為砂屑磷塊巖,夾灰色中層狀含磷白云巖及一層含磷水云母黏土巖,含大量磷屑及小殼動(dòng)物化石。具微波狀層理、平行層理、波狀層理,韻律層理及沖刷現(xiàn)象。與下伏燈影組呈整合接觸。

荊襄式磷錳礦和寧強(qiáng)式磷礦出現(xiàn)在米倉(cāng)山-大巴山基底逆推帶中。下震旦統(tǒng)陡山沱組荊襄式磷礦以萬(wàn)源縣楊家壩磷礦區(qū)為典型,磷錳礦共生,含礦層頂部為薄層至中層泥質(zhì)白云巖,局部含硅質(zhì)、鐵質(zhì)和碳質(zhì),其下多以黑色碳質(zhì)頁(yè)巖為主。其中含礦層平均2.58 m,厚度薄。

寧強(qiáng)式磷礦位于震旦-寒武系燈影組頂部寬川鋪段,有白云巖、灰?guī)r,夾白云質(zhì)硅質(zhì)巖、硅質(zhì)白云質(zhì)砂屑磷塊巖透鏡體,具水平層理,小殼動(dòng)物化石豐富。

3 找礦標(biāo)志和找礦方法

依據(jù)上述四川磷礦成礦時(shí)代、地質(zhì)構(gòu)造、沉積建造類(lèi)型,確定其找礦方法：

(1)、揚(yáng)子陸塊邊緣,陸棚、海灣環(huán)境中的碳酸鹽巖盆地或碎屑巖盆地;

(2)、受斷裂帶控制;

(3)、沉積建造一般見(jiàn)白云巖、硅質(zhì)巖、砂巖建造,有古藻類(lèi)化石、小殼動(dòng)物化石、軟舌螺化石產(chǎn)出;

(4)、磷塊巖本身沒(méi)有標(biāo)志性特征,在野外不大容易識(shí)別,但對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的地質(zhì)工作者來(lái)說(shuō),還是可以從以下幾點(diǎn)來(lái)鑒別：①磷塊巖通常呈黑色、灰黑色、灰色,②結(jié)構(gòu)一般為致密狀、角礫狀、條紋條帶狀、砂狀,③其硬度一般來(lái)說(shuō)小于5,用地質(zhì)錘劃后有痕跡,④多呈柱狀和菱形節(jié)理發(fā)育。

鑒定巖石是否為磷塊巖,還可以通過(guò)取樣化驗(yàn)分析,礦石中有益組份為F、I,有害組份為Mg O、Ca O、Fe2O3、Al2O3和酸不溶物。P2O5大于15%才具有工業(yè)開(kāi)采價(jià)值。

4 結(jié)語(yǔ)

四川磷礦的找礦標(biāo)志和找礦方法是地質(zhì)工作者多年工作實(shí)踐總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn),前面敘述的四點(diǎn)找礦標(biāo)志和找礦方法具有明確性和可操作性,對(duì)今后地質(zhì)找礦和勘查十分有效,可直接作用于四川磷礦的找礦和勘查。