四川洪雅縣海子河磷礦床成礦環(huán)境分析

聶國永 夏德偉 鄧小勇 楊長勇 周科宇 宋小琴 余秋兵

摘要：本文通過對海子河磷礦床含礦巖系、巖相古地理、沉積環(huán)境、成礦物質(zhì)來源、成礦年齡研究，運用礦石組構(gòu)、礦物成分分析，結(jié)合薄片鑒定、 電鏡掃描、能譜分析、X 射線衍射分析等技術(shù)手段，對礦床成礦環(huán)境進(jìn)行探索性分析。

關(guān)鍵詞：海子河;磷礦;成礦環(huán)境

海子河磷礦賦存于揚(yáng)子地區(qū)下寒武統(tǒng)梅樹村階地層，成礦時代屬于磷 礦的兩大成礦期之一—寒武紀(jì)，其在中國磷礦集區(qū)分劃[1]中，屬于滇東-川 南-黔西成礦帶川西南礦集區(qū)，位于四大聚磷區(qū)之一的漢源-樂山聚磷區(qū)。區(qū)域內(nèi)重要的含磷地層麥地坪組，礦區(qū)廣泛分布。

1 礦體地質(zhì)

1.1 含磷巖系

通過對礦區(qū)麥地坪組（∈1m）磷礦化帶的系統(tǒng)調(diào)查和取樣分析，在其 底部發(fā)現(xiàn)了磷礦體，分上下兩段，上段（∈1m ）厚 11.77-24.91m。上部為2 深灰色中厚層-厚層細(xì)晶白云巖，下部為假角礫白云巖。下段（∈1m ）厚1 16.37-16.62m。上部為淺灰色結(jié)晶白云巖，中-下部為灰色微粒白云巖，含 燧石條帶，下部尤為發(fā)育。底部為一層磷塊巖或含膠磷礦條帶白云巖。

1.2 礦石組構(gòu)

1.2.1 礦石結(jié)構(gòu)

以膠磷礦為主要含磷礦物，與大多與白云巖或硅質(zhì)巖共同產(chǎn)出，劃分 了兩種礦石類型。

（1）磷質(zhì)白云巖

該類礦石具細(xì)粒、粗粒結(jié)構(gòu)，礦物成分有白云石約 55-65%、膠磷礦約 20-25%、方解石約 8-15%、陸源碎屑約 3%，鐵泥質(zhì)少。白云石呈半自形 細(xì)粒狀，粒度較均勻，結(jié)構(gòu)較松散，間隙常有方解石充填，保留原灰?guī)r殘 余較多。膠磷礦呈褐黃色，土黃色，均質(zhì)，細(xì)粒狀，不規(guī)則片塊狀、次圓 狀，常包裹陸源碎屑和白云石微粒形成鮞粒環(huán)帶結(jié)構(gòu)（圖 1）。

（2）含磷白云巖

該類礦石具微細(xì)粒結(jié)構(gòu)，其中含白云石約 80%、膠磷礦 8-10%、方解石?約 5%、陸源碎屑約 5%、褐鐵礦及鐵泥質(zhì)少。白云石呈他形-半自形微細(xì)粒?狀，細(xì)粒為主。形成不均勻結(jié)構(gòu)。部分間隙有少量鐵泥質(zhì)和方解石充填，主?要與細(xì)粒白云石不均勻相間分布。膠磷礦（圖 2）呈淺黃褐色，均質(zhì)，細(xì)粒?為主，分散狀分布，常包裹陸源碎屑。方解石主要為白云石交代殘余，不均?勻保留在白云石中。陸源碎屑主要為石英碎屑，微量硅質(zhì)巖屑和針狀云母片。

1.2.2 礦石構(gòu)造

礦石構(gòu)造主要有條帶狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造兩種。其中以條帶狀構(gòu)造為主。

條帶狀構(gòu)造：礦石礦物膠磷灰石集合體與脈石礦物（白云石、硅質(zhì)礦 物）集合體各自相對集中，而形成大致沿層理交替、重復(fù)出現(xiàn)的條紋狀構(gòu) 造（條帶寬一般小于 5mm），其單層厚度可以很大?；蛐纬杀恿讐K巖與薄 層白云巖（或硅條帶）互層，其單層厚度一般 0.5-20cm。

塊狀構(gòu)造：組成礦石的各類礦物均勻分散而沒有各自相對集中的現(xiàn)象，成為均勻嵌布的塊體，層系厚度 2-20cm，一般 4.00-8.00cm，層間一般為 白云質(zhì)（或硅質(zhì)）薄膜。

1.3 礦物成分

礦石的礦物成分主要為磷酸鹽礦物、碳酸鹽礦物及硅酸鹽礦物。

磷酸鹽礦物：主要為膠磷灰石、少量纖維狀微晶磷灰石，含量一般為?50%-90%，與其它脈石礦物呈不規(guī)則毗連鑲嵌關(guān)系。膠磷灰石，淺棕-深?棕色，呈隱晶狀，正交偏光下呈均質(zhì)體或顯微弱光性;纖維狀微晶磷灰石，無色透明，常呈網(wǎng)格狀、蜂窩狀。其中膠磷礦和氟磷灰石含量較高（圖 3）。

碳酸鹽礦物：以白云石為主，方解石少量，一般含量 5%-25%;白云 石，無色透明，呈自形、半自形粒狀，以半自形粒狀為主，粒徑不均，以 0.01-0.02mm 的粉晶和細(xì)晶居多，晶粒間彼此呈規(guī)則、半規(guī)則毗連鑲嵌。

硅酸鹽礦物：主要是玉髓、石英、粘土等，含量一般為 5%-25%。玉 髓，無色透明，膠狀分布于膠磷灰石中;石英（見圖 3），無色透明，石英 呈他形微粒狀，粒徑為 0.01-0.02mm，僅在裂隙中出現(xiàn);粘土礦物，以伊利 石為主，少量水云母、絹云母，呈隱晶狀或顯微鱗片狀，多相對集中成條 帶與磷條帶互層，少量散布在膠磷灰石粒屑表面或粒屑間。

三類礦物在礦石中所占比例互為消長，總量占礦石礦物總量的 95%以 上，其他微量礦物，如黃鐵礦、褐鐵礦等，含量甚微，呈細(xì)粒狀、星散狀 機(jī)械混入、散布在磷灰石粒屑間或白云石顆粒間。

2 成礦環(huán)境分析

2.1 巖相古地理

根據(jù)早寒武世梅樹村期巖相古地理環(huán)境可知，賦礦層位隸屬于揚(yáng)子地 臺周緣成礦時代的早寒武世梅樹村階成磷期。該成磷期是晚震旦世燈影峽 期大規(guī)模海侵過后，又一次海侵沉積成磷期。而揚(yáng)子地臺是由磷塊巖、碳 酸鹽巖、硅質(zhì)巖等沉積而成，常見的緩坡相沉積，其北緣和西南周邊的古 陸分布有次級構(gòu)造環(huán)境?？梢妳^(qū)內(nèi)沉積環(huán)境開闊，有利于磷質(zhì)的帶入，且 水體較淺，水動力條件強(qiáng)，以波浪作用為主，另外，就地或異地已沉積的磷酸鹽被打碎成磷質(zhì)碎屑經(jīng)充分簸選，去掉了粘土及碳酸鹽雜基，進(jìn)而富 集成礦。

2.2 成礦物質(zhì)來源

通過對區(qū)域地質(zhì)背景等相關(guān)資料研究、礦床的橫向?qū)Ρ取⑵拭娴南嗨?性以及以碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖和磷塊巖共同構(gòu)成的淺海相黑色巖系的共同特 征，推測其成礦磷質(zhì)來源具有相似性?？筛攀鰹椋海?）陸源：由揚(yáng)子地區(qū) 西南緣在磷礦沉積的另一重要時期—震旦紀(jì)陡山沱組等沉積的含磷巖層，在由震旦至早寒武地質(zhì)發(fā)展階段，隨康滇古陸以及揚(yáng)子淺海周緣島鏈的隆 升而形成轉(zhuǎn)化為陸源區(qū)，含磷物質(zhì)隨其他陸源物質(zhì)如石英、燧石、長石等 在物理風(fēng)化作用下由陸入海，形成早寒武紀(jì)含磷巖系中鮞粒結(jié)構(gòu)的中心物 質(zhì)。（2）深源：在鏡下可觀察到陸源或內(nèi)碎屑外圍部分包裹了磷質(zhì)環(huán)帶，或磷質(zhì)作為膠結(jié)物膠結(jié)碳酸鹽巖及碎屑巖，因其成分單一，并且在能譜和 X 射線衍射分析下與相鄰磷礦深部來源磷質(zhì)所表現(xiàn)分析結(jié)果一致，并且以 化學(xué)沉積作用為主沉淀，來源于海水，結(jié)合海底特有的古斷裂凹槽臺的古 構(gòu)造位置，早期海底火山噴發(fā)物將深部磷質(zhì)帶入地層海水，由于早寒武世 海子河磷礦勘探區(qū)屬熱帶、亞熱帶地區(qū)，因此大洋環(huán)流等將地層富磷海水 帶至近陸源地區(qū)完成化學(xué)沉積，形成環(huán)帶結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)。

2.3 成礦年齡淺析

磷礦體呈層狀產(chǎn)出，與含磷巖系產(chǎn)狀基本一致，受構(gòu)造影響有限。因 此該磷礦受沉積作用及環(huán)境控制明顯，另通過薄片鑒定、電鏡掃描、能譜 分析、X 射線衍射分析，碳酸鹽巖做為陸源碎屑或內(nèi)碎屑的膠結(jié)物產(chǎn)出，與含磷物質(zhì)呈現(xiàn)清晰的共生關(guān)系，具同沉積結(jié)構(gòu)，因此成礦時代以含礦巖 系時代相平行。

2.4 成礦環(huán)境分析

由于海子河磷礦賦礦層位為寒武世麥地坪組，并且處于揚(yáng)子地臺西南?緣。因此可分析其在早寒武世麥地坪期為三面局限一面連海的古地理環(huán)境。結(jié)合周緣相關(guān)同時代磷礦產(chǎn)出含磷巖系剖面，推測出當(dāng)時揚(yáng)子地臺由南東?向北西發(fā)生過海侵，大量富磷酸鹽、CO2 等溶液的海底上升流進(jìn)入?yún)^(qū)內(nèi)，當(dāng)?海水壓力下降，CO2 逸出或沉淀為碳酸鹽巖，溶液飽和（過飽和），在陸源?近岸去沉積，經(jīng)上升洋流作用、生物沉積作用、有機(jī)腐解作用、磷酸鹽化?作用等成礦或次生富積作用疊加成磷礦。根據(jù)礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、礦物成分?及礦層產(chǎn)狀分析，該礦段主要受巖相古地理環(huán)境控制，并且受后期淺海相?生物化學(xué)沉積影響的磷塊巖成因類型的一種。

在光薄片鑒定結(jié)果可推出礦段處于潮間帶與潮間高能帶之間的過渡環(huán) 境中，受此海灣淺水高能環(huán)境作用，使早先沉積的磷酸鹽盆進(jìn)一步改造，二次富集成礦。

根據(jù)對不同部位礦石的 X 射線衍射分析（圖 4、圖 5），可以得出其礦 石主要成分為 Ca5 （PO4 ）——3F（氟磷灰石）和 Ca5 （PO4 ）3 （OH） （羥基 磷灰石）兩種。根據(jù)中國地質(zhì)科學(xué)院對磷礦物的分類[7]，得知該磷礦應(yīng)為近 于中性或者弱堿性的海相沉積磷礦床。根據(jù)相關(guān)物質(zhì)成分，薄片和掃描電 鏡下的環(huán)帶結(jié)構(gòu)（見圖 1，圖 6），能譜分析結(jié)果（圖 8）中的環(huán)帶邊含磷 質(zhì)明顯增高，并且在薄片下觀察發(fā)現(xiàn)磷質(zhì)環(huán)帶表面干凈，成分更為單一，可以推測其為細(xì)晶磷灰石（Ca10[PO4]6-x[CO3]x （F，OH） 2+x ）之一，屬低碳氟 磷灰石，賦存于原生海相沉積磷塊巖。

因此可得出以下結(jié)論：鮞粒的中心含磷質(zhì)物質(zhì)與部分陸源碎屑混雜，或被碳酸鹽巖化作用比較明顯，導(dǎo)致出現(xiàn)正交偏光下微弱全消光，為早期 形成膠磷礦的殘余結(jié)構(gòu)，由此可將鮞粒中心部分含磷物質(zhì)解釋為早寒武世 之前所形成膠磷礦經(jīng)相對高能環(huán)境而形成的碎屑狀殘留物，后期環(huán)帶為相 對穩(wěn)定環(huán)境下膠體化學(xué)沉積的結(jié)果。

3 結(jié)論

由以上可知，該礦床區(qū)域上與川西早寒武磷礦帶沉積成巖環(huán)境一致，屬于該成礦帶北東段陸棚、潮汐淺灘沉積微相，在物理化學(xué)沉積作用參與 下，形成了以陸源磷質(zhì)碎屑作為鮞粒中心物質(zhì)或砂粒等機(jī)械沉積為主，海 水溶液磷質(zhì)沉積形成成分單一的鮞粒環(huán)帶、膠結(jié)物等以化學(xué)沉積次之的兩 個磷質(zhì)來源，屬同沉積（海相）磷塊巖礦床。

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作者簡介：聶國永，36 歲，高級工程師，礦物學(xué)、巖石學(xué)及礦床學(xué)專 業(yè)研究生畢業(yè)，主要從事地質(zhì)勘查與礦產(chǎn)預(yù)測工作。