貴州省甕福地區(qū)磨坊磷礦段構(gòu)造特征及其分布規(guī)律

劉潔波，楊正坤，向明坤，劉波

（1.甕福集團有限責任公司，貴州福泉550005；2.貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，貴州貴陽550005）

貴州甕安—福泉地區(qū)是我國重要的磷礦區(qū)，已發(fā)現(xiàn)磷礦層（點）30多處，其中有多個大型磷礦床。僅翁福磷礦區(qū)白巖背斜地區(qū)提交的磷礦總資源/儲量就有298509×104t，儲量排名亞洲第一，為磷礦大型礦床下限的60倍。該高坪—白巖背斜磷成礦帶包含磨坊、玉華、穿巖洞等磷礦段。其中磨坊磷礦段，具有磷品位高、礦床規(guī)模大的特點[1]。

目前，針對高坪—白巖背斜含磷成礦帶有大量關(guān)于稀土、微量元素、古生物演化、碳同位素、地層對比、海侵體系的文獻，關(guān)于磷成礦條件與地層環(huán)境等的研究較多[2-3]，很少有文獻針對磷礦區(qū)的構(gòu)造特征和分布規(guī)律進行研究，分析構(gòu)造對磷礦床的影響。本文通過對磨坊磷礦段構(gòu)造特征和分布的認識，探討該區(qū)構(gòu)造的特征規(guī)律和演化次序，以及斷層對磷礦體的影響和破壞，對將來磷礦的開發(fā)利用提供一些有用的依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

甕福磷礦位于揚子地臺南緣，黔北臺隆遵義斷拱貴陽復雜構(gòu)造變形區(qū)。屬于黔中成磷區(qū)，是發(fā)育在淺水陸棚地區(qū)的一套與磷礦沉積有關(guān)的巖石組合。磷礦段主要位于白巖—高坪背斜的核部及兩翼內(nèi)，區(qū)內(nèi)斷層構(gòu)造十分發(fā)育，主體上由近南北向和北東向斷層構(gòu)造構(gòu)成。白巖—高坪背斜核部出露青白口系下江時期清水江組，向兩翼由老自新依次分布有震旦系、寒武系、二疊系及三疊系地層[4]。該背斜軸線總體呈北北東向展布，背斜的首尾端偏轉(zhuǎn)呈“S”型，中部被小壩斷層錯斷（見圖1）。

2 礦床沉積特征

磨坊磷礦段是一個厚度較大、礦石質(zhì)量較好、較穩(wěn)定連續(xù)的海相含碘磷塊巖礦床。含磷巖系由震旦系陡山沱組第一段到第四段組成，由灰色含磷白云巖、灰白色硅質(zhì)白云巖、白—乳白色硅質(zhì)巖、深灰色致密狀磷塊巖、白云質(zhì)磷塊巖以及白云巖組成。磷礦體以海侵第二旋回沉積的“b礦層”為主，“b礦層”大部分屬隱伏礦體，主要分布在研究區(qū)的西部。地表含磷巖系位于礦段東段及南部，沿地表呈彎曲帶狀。海侵第一旋回沉積的“a層礦”產(chǎn)于陡山沱組第二段（Pt33d2）底部，巖性為白云巖夾黑色薄層磷塊巖；多呈小透鏡體在局部地段產(chǎn)出，厚度大部分不足1m，不具工業(yè)意義[5]。含磷巖系下伏地層為南沱組冰磧礫巖，在南沱組缺失區(qū)域，直接與清水江組凝灰質(zhì)板巖不整合接觸；上覆地層為燈影組深灰色—淺灰色致密狀白云巖等巖組成。

該地區(qū)常見磷礦石沉積構(gòu)造有致密塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、團塊狀構(gòu)造及層紋狀構(gòu)造，沉積結(jié)構(gòu)有膠狀結(jié)構(gòu)、礫屑結(jié)構(gòu)、砂屑結(jié)構(gòu)等。不同的磷礦石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造反映了當時磷質(zhì)洋流在大灣海灣及下谷龍海灘沉積古環(huán)境附近的水動力條件和沉積環(huán)境的變化特征[6]。尤其是含磷巖系中的條帶狀構(gòu)造，其薄層狀的灰色白云質(zhì)和黑色的膠磷礦集合體相間產(chǎn)出，反映了當時沉積環(huán)境從動蕩的濱海環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)閷庫o的半局限?；驕\海環(huán)境。

3 磨坊磷礦段構(gòu)造特征

3.1 磨坊磷礦段褶皺構(gòu)造的特征及分布規(guī)律

磨坊磷礦段位于高坪背斜北段。背斜核部寬緩，核部由青白口系下江時期清水江組（Ptq）構(gòu)成，兩翼為南華系上統(tǒng)南沱冰磧巖組（Ptn）、震旦系下統(tǒng)陡山沱組（Ptd）、震旦系上統(tǒng)—寒武系紐芬蘭統(tǒng)燈影組（Pt∈1dy）和寒武系第二統(tǒng)—紐芬蘭統(tǒng)牛蹄塘組（∈1-2n）、寒武系第二統(tǒng)明心寺組等組成。背斜軸向方位北北東5°～10°。西翼完整，地層傾向290°～320°，傾角8°～25°，平均17°；東翼受F1斷裂的破壞，地層部分錯失。在塘邊以北主要為陡山沱組及燈影組地層為主，地層傾向15°～50°，傾角10°～30°；在塘邊以南，均為清水江組地層，地層傾向50°～105°，傾角21°～28°，局部為32°～55°。高坪背斜在本區(qū)內(nèi)兩翼傾角平緩、向北逐漸傾伏、形態(tài)開闊簡單。背斜軸線在塘邊以南呈右列出現(xiàn)（見圖2）。

3.2 磨坊磷礦段斷層構(gòu)造的特征及分布規(guī)律

磨坊磷礦段內(nèi)可見33條斷層，斷層構(gòu)造按分布方位共有5組，分別為南北向、北西向、北西西向、近東西向、及北東向。其中近南北、北西和北西西三組斷層是主要的錯礦斷層，至少有9條垂直斷距大于20m，以F5、F21l、F205為主，就整個礦段而言，破壞礦體的主要斷層，在北面為F5，在南面以F20為主。

（1）近南北組：礦段內(nèi)規(guī)模最大，破壞礦層最強烈的一組斷層。F1、F5、F2l1和F205四條斷層，分布在礦段北部及東部，F(xiàn)207、F219分布在西翼。近南北組主要斷裂F1的特征如下：位于礦段東部近背斜軸部的東翼。斷層走向近南北或北北東，傾向84°～100°，斷層傾角為70°～86°，亦稱小壩斷裂。斷層線在本區(qū)范圍長4392m，斷層角礫巖發(fā)育，角礫大小不等，1～10mm，排列雜亂，破碎帶寬一般為6～13m，最寬為18m。在北部斷層兩盤為明心寺組，中部上盤明心寺組與下盤燈影組一段接觸，南部位于清水江組地層中。平推斷距大于200m。F1為區(qū)域一級平推斷層，是限制性斷裂構(gòu)造，形成本區(qū)域東部的斷裂構(gòu)造格架。同時，磷礦體以F1為界，分屬兩個不同的礦段，磷礦石類型和特征亦區(qū)別較大。

（2）北西組：礦段內(nèi)較為發(fā)育、但斷距不大的一組斷層。其性質(zhì)有平推斷層、逆斷層及正斷層。在北部稀疏分布，在磨坊礦段南部背斜西翼，分布較集中，由南到北依次有F4、F223、F221、F18、F20等16條。其中規(guī)模最大的F4特征如下：位于礦段最南部扁擔山小灣至碑山朗一線上，屬區(qū)域二級斷層，其規(guī)模僅次于F1斷層。斷層走向北西，向南漸轉(zhuǎn)為北西西，在磨坊礦段范圍內(nèi)長2120m，斷面傾向235°～247°，傾角50°～64°。北段發(fā)生在寒武系明心寺組地層中；中段有明顯的斷層角礫巖帶，寬度1～6m，角礫巖成份以白云巖為主，角礫大小不等，礫徑0.5～20mm，呈棱角狀，排列雜亂，膠結(jié)物為白云質(zhì)，斷層角礫巖帶沿走向略顯鋸齒狀彎曲，南西盤下降，北東盤上升，為一正斷層。南西盤為明心寺組與北東盤燈影組第二、三段接觸。垂直斷距75～130m。

（3）北西西組：是磨坊磷礦段內(nèi)破壞礦層但斷距不大的一組近橫向斷層，由南到北依次有F202、F224、F19等6條，發(fā)育程度次于北西組。其主要斷裂F202特征如下：位于磷礦段中部，走向北西西，長度642m，傾向204°～225°、傾角70°～75°。斷層角礫巖帶寬1～5m，角礫成份以白云巖為主，礫徑1～20mm，膠結(jié)物為白云質(zhì)及少量鐵質(zhì)。斷層南南西盤下降，北北東盤上升，為一高角度正斷層。兩盤礦層垂直斷距24～30m。斷層向西延伸與F4相交，交角35°，斷層沿傾向與F4交角為19°。

（4）近東西組：是磨坊磷礦段內(nèi)規(guī)模小，破壞礦層輕微的一組橫向小斷層，南面有F208，垂直斷距19m；北面有F209，垂直斷距3～14m。走向延伸一般107～346m，斷層往北傾斜。傾角70°～89°，破碎帶寬度小于6m。對礦層的完整性和構(gòu)造形態(tài)幾乎沒有影響。

（5）北東組：是磨坊磷礦區(qū)內(nèi)規(guī)模最小的一組斷層，有F2l4、F218、F201及F222等。前兩條斷層對礦層有輕微破壞，其垂直斷距小于16m；后兩條小斷層分布在礦段西緣和南緣邊界線上，對磷礦體無影響。

3.3 磨坊磷礦段地表節(jié)理特征及分布規(guī)律

磨坊磷礦段地表零星出露震旦系陡山沱組（Ptd）地層，由于該地層經(jīng)歷多期地質(zhì)構(gòu)造旋回，受到不同方向的構(gòu)造應力作用，巖石破碎，節(jié)理沒有統(tǒng)計規(guī)律。寒武系第二統(tǒng)—紐芬蘭統(tǒng)牛蹄塘組（∈1-2n）、寒武系第二統(tǒng)明心寺組主要由泥巖、粉砂質(zhì)泥巖組成，受構(gòu)造應力改造后，形成的構(gòu)造形跡后期不易保留，多減弱甚至消失。在該區(qū)構(gòu)造形跡相對保留較好的地層是震旦系上統(tǒng)—寒武系紐芬蘭統(tǒng)燈影組（Pt∈1dy）白云巖。在高坪背斜西翼燈影組的白云巖地層中，選擇了2個相對較好的節(jié)理統(tǒng)計點，對點上發(fā)育的“X”共軛節(jié)理進行了構(gòu)造要素統(tǒng)計。通過對節(jié)理產(chǎn)狀的統(tǒng)計分析，做出裂隙走向玫瑰花圖和裂隙極點等密圖（見圖3、圖4）。節(jié)理裂隙走向主要分為北西組和北東組，具體特征如下：

（1）北西組：走向300°～310°，傾角64°～75°，傾向隨著所處位置向北東，或者南西方向傾斜。節(jié)理面平直光滑，常閉合無脈石充填，延長0.7～1.7m，屬剪節(jié)理，在白云巖中延伸最長可達10m。在礦層及其頂板巖層內(nèi)亦可見該組斷裂。

圖3 研究區(qū)裂隙走向玫瑰花圖（節(jié)理數(shù)：24半徑：4）

圖4 研究區(qū)裂隙極點等密圖（下半球等角投影）

（2）北東組：走向20°～30°，傾向北西，傾角70°～80°，傾向比較穩(wěn)定。節(jié)理面多平直緊閉，無充填，延長0.5～5m。屬剪節(jié)理。發(fā)育在燈影組白云巖中，礦層及其頂板中亦可見。

根據(jù)白云巖地層中節(jié)理分布的統(tǒng)計，發(fā)育的節(jié)理多為共軛“X”節(jié)理。主要優(yōu)勢方位為北西與北東，反映了震旦系上統(tǒng)—寒武系紐芬蘭統(tǒng)燈影組白云巖地層曾受到一期方位為335°～345°的最大主應力作用，造成巖石多處破裂。該組節(jié)理在礦段內(nèi)多處可見，分布廣泛廣，規(guī)模大，反映了該期構(gòu)造作用對地層改造強烈，對區(qū)內(nèi)巖石的力學結(jié)構(gòu)影響深遠。

4 結(jié)論

前文對磨坊磷礦段發(fā)育的褶皺、斷層進行了總結(jié)，建立了磨坊磷礦段的構(gòu)造格架。根據(jù)對磨坊磷礦段構(gòu)造分布的特征、斷層之間的相互交接、截錯等關(guān)系，結(jié)合滑動面上線理特征、裂隙方位玫瑰花圖和極點等密圖的受力特點，將礦區(qū)構(gòu)造分為四個序次的構(gòu)造活動（見表1）。

表1 磨坊磷礦段構(gòu)造活動期次簡表

第一序次構(gòu)造活動為早期在近東西向主壓應力作用下，形成褶皺樞紐近南北的高坪背斜，同時形成近南北向的平行褶皺軸的縱向高角度張斷裂（近南北組斷層），其中F1為該區(qū)一級斷裂，限制了后期斷裂構(gòu)造活動的邊界。

第二序次構(gòu)造活動形成X型扭斷層（即北西組、北西西組與北東組斷層）。北西組、北西西組斷層構(gòu)造表現(xiàn)活躍，受后期構(gòu)造活動的疊加，形成該區(qū)的破礦構(gòu)造，具有性質(zhì)多樣的特點。早期在擠壓應力的作用下西區(qū)磷礦體北邊形成傾向北東的逆斷層，后期應力釋放和變化，形成了多條傾向南西的正斷層，南邊的F4斷裂為該區(qū)的一級斷裂，控制了斷層活動的西南邊界。在中北部，北西向的F220錯斷了早期形成的南北向F5斷裂。構(gòu)成了研究區(qū)內(nèi)大量發(fā)育的北西向和北西西向斷層。

第三序次的構(gòu)造活動，主要為少量橫向張斷層（即近東西組斷層）。分布在磨坊磷礦段的東南角，近東西斷層錯斷了早期形成的北東向斷層，具有右行滑動的特征。僅存在的少量近東西組斷層，受早期形成的斷裂限制，規(guī)模和強度相對較小。

第四序次的構(gòu)造活動，主要為燕山期構(gòu)造的活化，縱向張斷裂兩盤相對位移而引起的旁側(cè)羽狀小斷裂的發(fā)育。由于后期活動的影響，斷層的力學性質(zhì)發(fā)生某些轉(zhuǎn)化，如有的橫張斷層，顯示了壓性或扭性特征。有的X型扭斷裂，顯示張扭或壓扭形跡等[7-8]。

綜上所述，磨坊磷礦段內(nèi)構(gòu)造形跡主要以褶皺構(gòu)造和斷層構(gòu)造為主，其中第一序次早期的褶皺構(gòu)造控制了磨坊磷礦的分布，斷裂構(gòu)造受褶皺的影響和制約。稍晚形成的近南北向F1和F5斷層，構(gòu)成了東礦段、西礦段的構(gòu)造格架，對其它方向的斷層起到限制作用，并破壞礦體；第二序次主要以北西組、北西西組與北東組的斷層構(gòu)成，在區(qū)內(nèi)分布范圍廣、強度大，在南北向斷層未影響到的區(qū)域，以該期斷層為主，對礦層有一定的破壞作用。第三序次為小規(guī)模的東西向斷層，局部錯斷北東向斷裂。第四期次為燕山期構(gòu)造的活化和加強，形成活動性質(zhì)復雜的斷層。