貴州省福泉市大灣磷礦礦物特征淺析

莫璐璐

摘要：大灣磷礦呈層狀賦存于下震旦統(tǒng)陡山沱組中，屬海相沉積磷塊巖礦床。礦石自然類型主要有致密塊狀、砂礫狀、條紋-條帶狀、團(tuán)塊狀白云質(zhì)磷塊巖礦石，礦石工業(yè)類型以碳酸鹽型為主，其次為混合型磷塊巖礦石。主礦層即b礦層厚度1.4m～25.8m，礦層平均厚度8.7m，礦層平均品位27.1%，主要為Ⅱ級(jí)品礦石，其次為Ⅰ級(jí)、Ⅲ級(jí)品礦石。

關(guān)鍵詞：大灣磷礦；礦物特征；貴州省

1.礦床特征

1.1含磷巖系

區(qū)內(nèi)陡山沱組是由磷塊巖、白云巖、硅質(zhì)巖、礫巖和粘土巖組成的含磷巖組，厚11.9m～62.5m。具工業(yè)價(jià)值的礦體有兩層，沿用相鄰礦區(qū)編號(hào)俗稱“a、b”礦層。

陡山沱組第四段：即b礦層，以灰、深灰色中厚層致密狀磷塊巖為主，亦有條帶狀、砂屑狀、團(tuán)塊狀、角礫狀磷塊巖礦石。厚度1.4m～25.8m，平均10.2m，單工程P2O5含量17.0%～35.5%，平均27.1%。

陡山沱組第二段：為a礦層產(chǎn)出層位，以灰、深灰、灰黑色條紋狀、條帶狀磷塊巖為主，炭泥質(zhì)磷塊巖次之，亦見致密狀、砂屑狀、角礫狀及硅質(zhì)磷塊巖，厚度不穩(wěn)定。厚度0m～18.6m，平均7.7m，單工程P2O5含量19.1%～32.2%，平均26.4%。

1.2礦體分布、形態(tài)、規(guī)模及產(chǎn)狀

礦體呈層狀賦存于下震旦統(tǒng)陡山沱組中，為一大型的海相沉積型磷塊巖礦床，礦體較穩(wěn)定，主礦體b礦層走向長(zhǎng)大于4.4km，傾向延伸大于2.2km。礦體控制最高標(biāo)高818m，最低標(biāo)高319m，當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面標(biāo)高1047.5m。礦體產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀一致，總體傾向西-北西，傾角2°～41°，一般<15°。但因斷層切割、拖拉以及局部斷塊發(fā)育次級(jí)褶皺，局部還因沉積基底起伏的控制，因而不同斷塊礦層傾向變化較大，甚至同一斷塊的不同部位的礦層產(chǎn)狀亦不相同。

礦層對(duì)比標(biāo)志以含礦層之下的南沱組灰綠色、紫紅色泥質(zhì)粉砂巖、冰磧礫巖，之上的燈影組白云巖為主要標(biāo)志層，且a、b礦層之間的硅質(zhì)白云巖、硅質(zhì)巖，其特征清楚，標(biāo)志明顯，a、b礦層的間距為2.1m～30.6m，一般為10.2m。綜上所述，磷礦層頂?shù)捉缇€清楚、特征明顯，礦層較為穩(wěn)定，礦層的連接性較好，其對(duì)比可靠。

2.礦石質(zhì)量

2.1礦物組成

（1）礦石礦物

根據(jù)巖礦鑒定結(jié)果，礦石礦物為膠磷礦、碳磷灰石及細(xì)晶磷灰石。礦石礦物主要為膠磷礦，占礦石礦物總量的95%～100%，其次為磷灰石，含量約占礦石礦物總量的0～5%。

①膠磷礦：為磷塊巖的主要礦石礦物，呈隱晶質(zhì)膠狀，由膠狀、粉末狀膠磷礦組成的砂屑，多呈不規(guī)則圓形、橢圓形，大小一般在0.1mm～0.5mm。正交偏光下呈光性非晶質(zhì)，膠狀集合體產(chǎn)出，單偏光下可見不規(guī)則裂紋。呈砂礫狀碎屑，或呈凝膠團(tuán)塊、凝膠條帶，均質(zhì)體，具膠狀結(jié)構(gòu)。

②碳磷灰石：呈纖維狀、針狀或櫛殼狀緊密聚集，常環(huán)繞膠磷礦膠狀顆粒邊緣叢生而成纖維集晶狀環(huán)殼，清潔透明，不含混入物。主要表現(xiàn)于砂屑磷塊巖礦石中，為孔隙溶液緩慢化學(xué)沉淀作用的產(chǎn)物，在礦石中平均含量4%。

③細(xì)晶磷灰石：又稱隱晶質(zhì)磷灰石，呈細(xì)針柱狀或短柱狀，常在膠磷礦砂粒或砂粒的膠結(jié)物中，在膠結(jié)物中往往全部結(jié)晶成細(xì)晶磷灰石，為光性非晶質(zhì)膠磷礦經(jīng)沉積后期重結(jié)晶作用轉(zhuǎn)變而成。呈細(xì)小柱粒狀，分布于膠磷礦砂屑邊緣，膠結(jié)砂屑膠磷礦，在礦石中含量1%。

（2）脈石礦物

磷塊巖礦石中的脈石礦物主要為白云石，次為石英、方解石、碎屑礦物、粘土礦物等，各種礦物含量隨礦石類型不同而變化。

①白云石：呈自形-半自形粒狀緊密鑲嵌，粒度在0.03mm～0.50mm，一般具重結(jié)晶現(xiàn)象，在礦石中含量5%～ 45%。在砂礫狀磷塊巖中，白云石主要為填隙物；在致密塊狀磷塊巖中，白云石呈包裹物或集合體；在團(tuán)塊狀磷塊巖中，白云石呈基質(zhì)集合體。

②石英：呈他形-半自形粒、柱狀，粒度一般在0.02mm～ 0.10mm，含量一般在1%～15%，包含于膠磷礦凝膠集合體中或呈填隙物賦存于砂礫狀磷塊巖粒間，或與玉髓組成為不規(guī)則硅質(zhì)團(tuán)塊或斷續(xù)條帶分布于磷塊巖中，團(tuán)塊粒度0.15mm左右?；虺柿钚巧⒎植加谀z磷礦之中。

③方解石：呈他形粒狀，粒度<0.02mm～0.03mm，含量一般<0%～3%，分布于顆粒間孔隙中或被白云石包裹。

④碎屑礦物主要為碎屑石英，其次為電氣石、鋯石、金紅石等重礦物。碎屑石英呈粉砂-砂碎屑，粒度0.02mm～ 0.2mm，棱角、次棱角狀，零星分布，見于砂、礫狀磷塊巖中，含量<1%。

⑤粘土礦物：炭泥質(zhì)呈無(wú)定向分散狀混雜于膠磷礦中，含量0%～3%；水云母呈細(xì)小鱗片狀，粒度0.01mm～0.03mm，聚集成片狀分布，含量0%～30%；高嶺石呈結(jié)晶細(xì)小鱗片狀，粒度0.02mm左右，聚集書頁(yè)狀、蠕蟲狀，充填于巖石裂隙之中，含量0%～5%。

⑥次生礦物為黃鐵礦：呈他形-半自形，粒度0.01mm～ 0.10mm，零星分布于膠磷礦之中，含量≤1%。黃鐵礦分布在膠磷礦粒屑內(nèi)，少量分布于白云石粒間，有時(shí)成條帶或團(tuán)塊產(chǎn)出，與炭質(zhì)混雜聚集呈條帶狀分布。部分黃鐵礦氧化為褐鐵礦。

2.2礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

（1）結(jié)構(gòu)。礦石結(jié)構(gòu)有凝膠結(jié)構(gòu)、砂屑結(jié)構(gòu)、礫屑結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)-顯微鱗片狀結(jié)構(gòu)四種：

①凝膠結(jié)構(gòu)：是在相對(duì)寧?kù)o低能環(huán)境中磷酸鹽在藻類微生物作用下膠體聚沉的初始結(jié)構(gòu)。膠磷礦呈膠體狀沉淀或?yàn)楹袡C(jī)質(zhì)的凝膠團(tuán)塊分布于白云質(zhì)基底中（照片1）。

②砂屑結(jié)構(gòu)：砂屑為球形、橢圓形，磨圓度及分選性良好，部分砂屑則為次棱角狀，不規(guī)則形狀，分選度不好，砂屑粒徑一般0.2mm～0.5mm，大者可達(dá)1.9mm，小者0.05mm，屬細(xì)砂屑至中砂屑。砂屑成分主要為膠磷礦，次為細(xì)晶磷灰石、碳磷灰石等（照片2）。

③礫屑結(jié)構(gòu)：礫屑為橢圓形、次圓狀、次棱角狀，礫徑2mm～7.9mm，礫屑成分為膠磷礦，膠結(jié)物由膠磷礦、碳磷灰石、細(xì)晶磷灰石、白云石及玉髓組成，膠結(jié)類型為基底式（照片3）。

④藻灰結(jié)構(gòu)：是微擾動(dòng)環(huán)境中磷酸鹽在藻類微生物作用下凝聚成圓形、橢圓形顆粒。顆粒內(nèi)部常見藻類微生物遺跡，多在砂、礫屑膠磷礦有較大孔隙的情況下才易見到，往往呈生物骨架產(chǎn)出，主要為藍(lán)、綠藻絲體纏繞砂、礫屑或在孔隙中沿壁生長(zhǎng)。磷質(zhì)多結(jié)晶為碳磷灰石，富含有機(jī)質(zhì)，可見不規(guī)則同心層狀構(gòu)造而成核形石。

（2）構(gòu)造。磷礦石的構(gòu)造有塊狀構(gòu)造、條紋狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造及團(tuán)塊狀構(gòu)造。主要以條帶狀構(gòu)造最發(fā)育。

①塊狀構(gòu)造：由膠磷礦膠狀集合體組成，礦石各組分的顆粒均勻分布。塊狀構(gòu)造是礦區(qū)最常見的一種類型。

②條帶狀構(gòu)造：薄層狀呈韻律出現(xiàn)，一是由于磷塊巖砂、礫屑粗細(xì)的韻律性變化，二是由于膠結(jié)物不同，以致宏觀微觀均表現(xiàn)出顏色、結(jié)構(gòu)、次生變化不同等，一般這種條帶間隔大于1mm～2mm。條帶狀構(gòu)造以白云質(zhì)膠結(jié)、磷質(zhì)膠結(jié)和磷—硅質(zhì)膠結(jié)為主。另是由于礦石中膠磷礦呈膠狀集合體沿層分布而成條帶并與白云石相間產(chǎn)出。

③條紋狀構(gòu)造：系極薄層和微層理，一般條紋間隔小于1mm～2mm，與條帶狀構(gòu)造相似，只是其間隔更小而已。膠磷礦膠狀集合體呈條紋狀與白云石或磷質(zhì)白云石間夾產(chǎn)出，兩者“港灣”狀接觸，界面不平整，部分膠磷礦呈假鮞狀分散于白云巖中。

④團(tuán)塊狀構(gòu)造：碳酸鹽凝膠集合體呈不規(guī)則團(tuán)塊分布于白云質(zhì)基質(zhì)中，由不規(guī)則的白色硅質(zhì)團(tuán)塊、磷塊巖及白云巖礫屑構(gòu)成。

2.3礦石自然類型及其特征

根據(jù)礦石顏色、物質(zhì)組分和結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等特征，可劃分為致密狀、團(tuán)塊狀、條帶狀磷塊巖三種自然類型。

（1）致密狀磷塊巖。呈灰、深灰色、灰黑色，中厚層至厚層狀，具砂屑結(jié)構(gòu)、顯微鱗片結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)膠狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。砂屑由膠狀、粉末狀膠磷礦組成，多呈不規(guī)則圓形、橢圓形，大多在0.1mm～0.3mm，膠結(jié)物為白云石、膠磷礦，膠磷礦呈隱晶質(zhì)膠狀，部分重結(jié)晶為細(xì)小粒柱狀磷灰石。P2O5含量15.8%～32.9%。該類礦石約占總資源量的57%。

（2）團(tuán)塊狀磷塊巖?；疑自茙r或白色硅質(zhì)巖呈大小不等，形狀不一的團(tuán)塊嵌布于致密狀磷塊巖中，具碎屑結(jié)構(gòu)，團(tuán)塊狀構(gòu)造。P2O5含量14.3%～34.5%。該類礦石約占總資源量的3%。

（3）條帶狀磷塊巖。主要是磷酸鹽條帶和以白云石雜質(zhì)為主的條帶交互構(gòu)成，深色與淺色相間，膠磷礦條帶間隔0.1cm～10cm，條帶密集細(xì)小構(gòu)成條紋狀磷塊巖，P2O5含量的高低取決于膠磷礦條帶的疏密與厚薄。P2O5含量21.4%～ 36.2%，多為Ⅰ級(jí)品。該類礦石約占總資源量的40%。主要分布于a礦層，b礦層局部也有分布。

2.4礦石化學(xué)成分

根據(jù)樣品測(cè)試結(jié)果，區(qū)內(nèi)磷塊巖礦石主要化學(xué)成分為P2O5、酸不溶物、CaO、MgO、CO2、SiO2，六個(gè)組分總量達(dá)91%，次要組分為枸溶性P2O5、Al2O3、TFe2O3、F等。

（1）礦石的有益組分

礦石中有價(jià)值的有益組分主要是P2O5，其次為枸溶性P2O5和伴生的氟元素、碘元素。

①P2O5的含量及其變化情況。

b礦層：礦石中P2O5的含量17.0%～35.5%，平均26.8%，高值點(diǎn)有6處，其含量均大于30%，達(dá)到I級(jí)品礦石標(biāo)準(zhǔn)。礦體P2O5含量沿走向和傾向上的變化均具跳躍性，品位變化系數(shù)12.6%，即P2O5分布均勻。

a礦層：礦石中P2O5的含量19.5%～32.2%，平均26.3%，高值點(diǎn)有6處，其含量均大于30%，達(dá)到I級(jí)品礦石標(biāo)準(zhǔn)；無(wú)礦天窗有6處。礦體P2O5含量沿走向和傾向上的變化均具跳躍性，品位變化系數(shù)11.9%，即P2O5分布較均勻。

②枸溶性P2O5。枸溶性P2O5的含量與P2O5呈正相關(guān)關(guān)系，含量為1.5%～9.1%，平均為4.4%。因其含量較低，故本區(qū)磷礦石不能直接被作物所吸收。

③氟元素。氟元素以陰離子形式賦存于膠磷礦分子中。根據(jù)組合分析結(jié)果，b礦層氟的含量為1.2%～3.6%，平均2.5%，a礦層氟含量為1.5%～3.6%，平均2.5%，礦床平均含量為2.5%。

④碘元素。區(qū)內(nèi)碘以分散狀態(tài)存在于磷礦石中，主要含于致密塊狀磷質(zhì)砂屑磷塊巖，尤其是富藻砂屑磷塊巖中，其含量大致與P2O5呈正相關(guān)關(guān)系。根據(jù)組合分析結(jié)果，b礦層碘的含量4.2×10-6～48.9×10-6，平均21.58×10-6，a礦層碘含量5.0×10-6～42.2×10-6，平均13.5×10-6，礦床平均含量17.6×10-6。

（2）主要有害雜質(zhì)組分的含量及其變化特征

主要有害雜質(zhì)組分的種類及其含量。區(qū)內(nèi)磷塊巖礦石的有害雜質(zhì)組分主要有MgO、SiO2、倍半氧化物、CaO和CO2，其含量及其變化特征分述如下：

b礦層MgO含量變化為2.3%～9.8%，平均為5.4%，有5個(gè)高值點(diǎn)，其含量均大于9%，其余含量均大于2%。

a礦層MgO含量變化為1.1%～9.3%，平均為3.5%，其含量小于2%有7處；有2個(gè)高值點(diǎn)，其含量分別為8.01%、9.37%。

b礦層SiO2含量變化為1.2%～24.2%，平均6.2%，其含量小于2%有3處，含量分別為1.2%、1.6%、1.8%；含量大于10%有17處，大小在10.3～24.2，其中有兩處高值點(diǎn)，其含量為24.2%、20.9%。

2.5礦石工業(yè)類型及品級(jí)

（1）礦石工業(yè)類型。按照《磷礦地質(zhì)勘查規(guī)范》（DZ/ T0209—2002）附錄G，區(qū)內(nèi)磷塊巖礦石中主要脈石礦物包括硅質(zhì)礦物、硅酸鹽類礦物、碳酸鹽類礦物。根據(jù)其種類、含量以及選礦加工技術(shù)特征，將磷塊巖礦石劃分為硅質(zhì)及硅酸鹽型、碳酸鹽型、混合型三個(gè)亞類。各亞類脈石礦物中碳酸鹽類礦物含量分別為：硅質(zhì)及硅酸鹽型﹤30%，混合型30%～70%，碳酸鹽型﹥70%。

（2）工業(yè)品級(jí)。根據(jù)磷礦一般工業(yè)指標(biāo)規(guī)定（附錄H），磷塊巖礦石品級(jí)按P2O5含量分為：P2O5≥30%為Ⅰ級(jí)品；P2O5<30%～24%為Ⅱ級(jí)品；P2O5<24%～15%為Ⅲ級(jí)品礦石。

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