宜昌磷礦聚集區(qū)礦層分布特征及成礦遠(yuǎn)景

曾德軍

（中化地質(zhì)礦山總局湖北地質(zhì)勘查院，湖北 武漢430070）

宜昌磷礦聚集區(qū)位于湖北省宜昌市夷陵區(qū)北部至遠(yuǎn)安縣東部一帶，向北東延伸至?？悼h境內(nèi)。 經(jīng)過多年勘查和開采，形成多個成熟礦區(qū)，特別是近幾年來省地質(zhì)勘查基金項目的大量投入，區(qū)內(nèi)深部磷礦勘查取得了豐碩成果。 前人對區(qū)內(nèi)磷礦的成礦規(guī)律［1－6］與開發(fā)利用進行了大量的研究工作。 本次主要是在前人研究基礎(chǔ)上，通過分析區(qū)內(nèi)采礦資料和探礦成果，進一步研究宜昌磷礦聚集區(qū)工業(yè)礦層分布規(guī)律及成礦期巖相古地理環(huán)境［7］，分析區(qū)內(nèi)磷礦成礦遠(yuǎn)景和找礦方向，為深部磷礦找礦提供參考。

1 地質(zhì)概況

宜昌磷礦大地構(gòu)造位于揚子準(zhǔn)地臺上揚子臺坪鄂中褶斷區(qū) “黃陵斷穹” 北緣。

1.1 地層

區(qū)內(nèi)出露的地層有中元古界神農(nóng)架群（Ptsh）、崆嶺群（Ptk），新元古界南華系（Nh）和震旦系，古生界寒武系（ ∈）、奧陶系（ O）、志留系（ S）、泥盆系（D）、二疊系（P），中生界三疊系（T）、白堊系（K）及新生界古近系、第四系等。 見圖1。

元古界神農(nóng)架群主要巖性為白云巖夾石英砂巖和白云巖夾千枚巖、板巖等；崆嶺群巖性為白云斜長片麻巖、黑云片巖、石墨絹云母片巖、大理巖等，構(gòu)成本區(qū)基底。 南華系主要冰磧礫巖、砂巖等組成；震旦系主要是含錳白云巖、含磷泥巖、磷塊巖、含磷白云巖、泥質(zhì)白云巖、含硅質(zhì)條帶白云巖等組成；為超覆于元古界地層之上的第一覆蓋層；該區(qū)主要磷礦層位即位于震旦系下統(tǒng)地層中。 寒武系主要為一套泥頁巖、灰?guī)r、白云巖、砂巖等組成。 奧陶系主要是由灰?guī)r、頁巖、砂質(zhì)頁巖、石英粉砂巖等組成；志留系主要由一套頁巖、泥巖組成；泥盆系為泥頁巖、砂巖組合夾鮞狀赤鐵礦；二疊系為一套頁巖、砂巖、灰?guī)r組合，含煤和黃鐵礦；三疊系為灰?guī)r、頁巖組合；白堊系為一套礫巖、砂巖組合；古近系由礫巖、砂礫巖、紫紅色鈣質(zhì)粉砂巖組成；第四系為山間河流沖積物。

1.2 構(gòu)造

宜昌磷礦聚集區(qū)位于 “黃陵背斜” 北緣，整體呈寬緩的背斜，地層整體傾向北東，傾角一般3° ～16°。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，主要為北西向、北北西、北東向及近東西向斷裂。 其中較為發(fā)育的是北西向斷層，對區(qū)內(nèi)磷礦層有一定程度的破壞。

1.3 巖漿巖

宜昌磷礦聚集區(qū)南部分布有早－晚元古界形成的石英正長巖、斜長花崗巖、石英閃長巖等巖體。 區(qū)內(nèi)南華紀(jì)之后的地層中暫未發(fā)現(xiàn)巖漿巖出露。

1.4 磷礦層

區(qū)內(nèi)含磷層位共6 個（Ph6～Ph1）：Ph6賦存于寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組底部（∈1n）；Ph5賦存于震旦系上統(tǒng)燈影組第二段底部（Z2dn2）；Ph4賦存于震旦系下統(tǒng)陡山沱組第四段中上部（Z1d4）；Ph3賦存于震旦系下統(tǒng)陡山沱組第三段底部（Z1d3）；Ph2賦存于震旦系下統(tǒng)陡山沱組第二段底部（Z1d2）；Ph1賦存于震旦系下統(tǒng)陡山沱組第一段（Z1d1），從上至下又分Ph13、Ph12、Ph11三層。 6 個含磷層位中的Ph6～Ph3及Ph1礦層中的Ph12、Ph11因厚度小、品位低、變化大，不具有工業(yè)利用價值，僅Ph2和Ph1礦層中的Ph13構(gòu)成了區(qū)內(nèi)工業(yè)礦體，為區(qū)域找礦和評價的主要對象。

2 磷礦層分布特征

宜昌磷礦聚集區(qū)礦床類型為沉積型磷塊巖礦床，區(qū)內(nèi)具有開發(fā)利用價值的磷礦層有兩層Ph13和Ph2，兩礦層之間為淺灰色或灰白色粉晶白云巖，厚度為幾米至數(shù)十米不等，是Ph13礦層頂板也是Ph2礦層底板，Ph2礦層頂板為淺灰色粉晶白云巖夾深灰色泥質(zhì)白云巖，Ph13礦層底板為深灰色含磷鉀泥巖。 礦層總體上呈層狀或似層狀產(chǎn)出，其產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致，整體走向北西至南東，傾向北至北東，傾角6° ～13°。

宜昌磷礦聚集區(qū)已經(jīng)過勘查［8－16］或開采的礦區(qū)有數(shù)十個，地表及近地表磷礦層已有很好揭露和探明。 區(qū)內(nèi)具有工業(yè)價值的礦層為Ph2、Ph13，已勘查區(qū)揭露礦層（指Ph13礦層底板）埋深最深至1666.20 m，層底板標(biāo)高最低至－812.88 m。 從平面上看，礦層整體沿走向呈帶狀分布，分布范圍大小及位置不一致，其中Ph13礦層北東部與Ph2礦層南西部部分重疊，重疊寬度5～10 km（見圖1）。

2.1 Ph13 礦層

Ph13礦層在宜昌磷礦從北西往南東呈帶狀分布，長度大于60 km，平均寬度約15 km。 南西部邊界從樹崆坪礦區(qū)后坪礦段東部－樹崆坪礦段南部～樟村坪礦區(qū)以南～鹽池河礦區(qū)南部～張家埡西中部～高莊坡礦區(qū)北部一帶，北東部邊界從竹園溝—下坪礦區(qū)東部～杉樹埡東部礦區(qū)東部～高峰礦區(qū)南部～黃柏池礦區(qū)北部一帶。 礦層厚度0 ～12. 69 m，P2O5含量12.00% ～34.59%。 從白水河～孫家墩 ～杉樹埡～楊柳～高家?guī)r一帶礦層厚度最大，品位相對較高，在南西、北東邊界附近往往出現(xiàn)過渡帶，礦體不連續(xù)，或呈現(xiàn)小透鏡狀，厚度小，品位低。

礦層沿傾向由淺至深整體變化情況為薄～厚～薄，不同地段變化情況不盡相同。 如礦帶北西部（A剖面），后坪礦區(qū)西部礦體明顯變薄，逐步尖滅，往后坪礦段中部一帶礦層厚度增大，平均厚度約3.7 m，礦體連續(xù)；至黑良山礦區(qū)平均厚度2.82 m，略有變薄，礦體基本連續(xù)；再往深部至白水河礦區(qū)平均厚度4.74 m，最大厚度達(dá)到12.69 m，礦體連續(xù)性好；再往深部又有變薄趨勢，至板城見礦厚度為2.08 m，推測往深部礦層逐漸變薄至尖滅。 礦帶中部（ B 剖面），樟村坪礦區(qū)礦層平均厚度約3.1 m，局部存在不可采區(qū)，往南由于斷層破壞，礦層剝蝕，推斷礦層厚度變薄至尖滅；至栗西礦區(qū)一帶礦層平均厚度約3m，最大厚度達(dá)14.68 m，局部礦體不連續(xù)；再往北厚度逐漸減小至不可采，至七里沖礦區(qū)和何家扁一帶礦層尖滅。 礦帶南東部（C 剖面），在張家埡南部及張家埡西礦區(qū)只見低品位礦或礦層厚度小于1 m薄礦體，往北東變厚度增加逐步變?yōu)楣I(yè)礦體，至漁林溪礦區(qū)礦層平均厚度約2.2 m，再往北東至桃郁溪礦區(qū)礦層平均厚度約3.8 m，繼續(xù)往北東至蓮花礦區(qū)礦層平均厚度約5.9 m，至楊柳礦區(qū)～高家?guī)r礦區(qū)南部一帶厚度達(dá)到最大，往北又變薄，至黃柏池礦區(qū)平均厚度1.74 m，往北部迅速變?yōu)椴豢刹蓞^(qū)。

礦層從上至下具有較明顯三分結(jié)構(gòu)，上部為白云質(zhì)條帶磷塊巖，中部為致密條紋狀磷塊巖，下為泥質(zhì)條帶磷塊巖。

2.2 Ph2 礦層

Ph2礦層南部邊界從白水河礦區(qū)西部～黑良山礦區(qū)西～云臺觀礦區(qū)中部～栗西礦區(qū)南部～蓮花礦區(qū)南部～梁坪礦區(qū)中部一帶，北部邊界尚未探明。目前通過勘查了解的礦層沿傾向?qū)挾却笥?0 km，預(yù)測該礦層沿傾向總寬度大于30 km。 礦層厚度0～19.05 m， P2O5含量12.00% ～33.97%。 礦層在南西部邊緣地帶礦層大多不連續(xù)，厚度小，品位較低；沿傾向往北東方向，厚度逐漸變大，連續(xù)穩(wěn)定，局部出現(xiàn)分枝，有些礦區(qū)將其分為Ph21和Ph22礦層。礦層沿傾向由淺至深整體變化情況是由薄至厚，從目前勘查深度較大的板城～大林埡～堰邊上～徐家沖等礦區(qū)看，在傾向上厚度均達(dá)到最大，且往深部仍有增大趨勢。

從沿礦層走向的不同地段看，礦帶北西部（A 剖面），從黑良山礦區(qū)中西部起見該礦層，礦層厚度0～5.99 m，平均厚度2.47 m；至白水河礦區(qū)礦層平均厚度9.16 m，最大厚度達(dá)17.19 m，該礦區(qū)內(nèi)該礦體明顯分為兩層，向北東分枝逐漸復(fù)合，至板城基本合并為一層，礦區(qū)見礦厚度達(dá)16.19 m。 礦帶中部（B剖面），栗西礦區(qū)南部始見可采Ph2礦層，礦層平均厚度約2.8 m，礦區(qū)南部礦層厚度薄且不連續(xù)產(chǎn)出，往北東礦層厚度逐漸增大并連續(xù)；至何家扁一帶礦層平均厚度4.74 m，并出現(xiàn)分枝，往北東分枝逐漸復(fù)合，至大嶺埡礦區(qū)并為一層，礦區(qū)內(nèi)見礦厚度達(dá)12.55 m。 礦帶南東部（C 剖面），在蓮花礦區(qū)南部開始出現(xiàn)工業(yè)礦體，礦體不連續(xù)產(chǎn)出，平均厚度約2.2 m；至楊柳礦區(qū)南部一帶厚度逐漸增大，至黃柏池礦區(qū)平均厚度達(dá)6.3m ，見礦最大厚度達(dá)9.64 m。

礦層中礦石自然類型主要為白云質(zhì)條帶磷塊巖，夾少量塊狀磷塊巖。 塊狀磷塊巖的分布無明顯規(guī)律性。

礦層在剖面上分布特征及沿傾向變化情況見圖2。

3 磷礦沉積環(huán)境及成礦遠(yuǎn)景分析

3.1 沉積環(huán)境分析

陡山沱期宜昌磷礦聚集區(qū)位于黃陵古窿起的北東部，即迎向上升洋流的一側(cè)，是有利于磷塊巖沉積的有利部位［5］。 Ph13和Ph2礦層平面分布及巖性特征顯示，陡山沱期不同時間段，其巖相古地理條件存在差別。 Ph13礦層形成時期，沉積一套含磷泥巖～磷塊巖組合，巖石以灰－深灰色為主，普遍含星散狀黃鐵礦、有機質(zhì)，巖石發(fā)育水平、水平波狀、透鏡狀層理，見絲狀體微古植物組合或藻疊層石構(gòu)造。 沉積巖相屬淺海臺地相灘緣潟湖亞相，總體反映其沉積環(huán)境較閉塞，海水相對較深，水體寧靜，還原條件為主的灘緣潟湖沉積環(huán)境。 Ph13礦層形成的后期海水變淺、水動力條件增強，沉積環(huán)境向淺海臺地潮間混合坪轉(zhuǎn)化，形成一套白云巖夾磷塊巖～白云巖沉積。 Ph2礦層形成時期，沉積一套磷塊巖～白云巖組合；巖石顏色主要為淺灰、灰白和灰黑灰色，底部可見粒屑白云巖及藻云巖等，微細(xì)水平層理、微波狀水平層理、透鏡狀層理，沉積巖相屬淺海臺地相潮坪潟湖亞相，總體反映海水相對較淺，地勢相對寬闊、夷平，水體能量低-中低，弱氧化-弱還原的淺海臺地混合坪沉積環(huán)境。

3.2 成礦遠(yuǎn)景預(yù)測

根據(jù)礦層分布特征及沉積環(huán)境判斷，宜昌磷礦聚集區(qū)Ph13礦層從竹園溝—下坪礦區(qū)東部～杉樹埡東部礦區(qū)東部～高峰礦區(qū)南部～黃柏池礦區(qū)北部一帶往北，找該礦層的可能性較小，沿礦帶往北西、南東方向有一定的找礦遠(yuǎn)景，但推測延伸有限。 Ph2礦層沉積環(huán)境優(yōu)越且穩(wěn)定，利于磷塊巖礦床重復(fù)沉積，形成厚大磷塊巖礦床。 從已勘查區(qū)勘查成果看，往北東未知區(qū)礦層厚度還有增大的趨勢，預(yù)測該礦層往北東有非常好的成礦遠(yuǎn)景。

4 結(jié)論

（1）宜昌磷礦聚集區(qū)發(fā)育兩層工業(yè)磷礦層Ph13和Ph2，其走向北西至南東，總體看礦層呈帶狀分布，其中Ph13礦層沿傾向延伸寬度約15 km，Ph2礦層沿傾向向北東延伸至?？悼h范圍內(nèi)，礦層厚度有增大的趨勢，預(yù)測其沿頃向延伸寬度大于30 km。

（2）宜昌磷礦聚集區(qū)在陡山沱期巖是磷塊巖沉積的有利部位。 Ph13和Ph2礦層形成階段沉積環(huán)境不同，造成礦層特征及分布范圍不一致。 Ph13礦層沿傾向邊界已大致探明，沿走向找礦遠(yuǎn)景有限；Ph2礦層沉積環(huán)境優(yōu)越且穩(wěn)定，該礦層往深部厚度仍有增大的趨勢，預(yù)測往北東方向有很好的成礦遠(yuǎn)景。