貴州甕安大坪磷礦地質(zhì)特征及找礦方向

陳志友 王景騰

（1.西南能礦建設(shè)工程有限公司；2.西南能礦集團(tuán)股份有限公司）

甕福地區(qū)磷礦已有廣泛的研究和報道，主要有礦床地質(zhì)特征和控礦因素分析［1-2］、成礦規(guī)律研究［3］、成磷作用、古生物和古環(huán)境分析［4］等。大坪磷礦是在甕福地區(qū)發(fā)現(xiàn)的又一中型磷礦床，探獲磷礦資源量3 628 萬t，其中，A 礦層磷礦資源量3 445 萬t，平均品位29.16%；B 礦層183 萬t，平均品位25.77%。本研究主要通過野外地質(zhì)調(diào)查、鄰區(qū)地質(zhì)資料收集和對比分析，研究礦床地質(zhì)特征及區(qū)域的成礦規(guī)律，為大坪磷礦周邊深部找礦提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

大坪磷礦區(qū)域大地構(gòu)造位于羌塘—揚(yáng)子—華南板塊、揚(yáng)子陸塊、上揚(yáng)子地塊、黔北隆起區(qū)之鳳岡南北向隔槽式褶皺變形區(qū)。區(qū)域內(nèi)以近南北向?qū)捑彵承迸c緊閉向斜組合構(gòu)成的隔槽式褶皺為主，具典型的侏羅山式褶皺組合特點，控制了含磷巖系的展布方向和磷礦體賦存的空間位置。礦區(qū)位于白巖—高坪背斜南段西翼，距背斜核部約5.5 km，屬甕（安）福（泉）磷礦成礦帶，為海相生物化學(xué)沉積磷塊巖礦床［5］。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

礦區(qū)出露于地表的地層有寒武系第三統(tǒng)石冷水組、高臺組及第二統(tǒng)清虛洞組。鉆遇地層由新至老有寒武系第二統(tǒng)金頂山組、明心寺組，寒武系紐芬蘭統(tǒng)至第二統(tǒng)牛蹄塘組，震旦系上統(tǒng)至寒武系紐芬蘭統(tǒng)燈影組，震旦系下統(tǒng)洋水組（與陡山沱組同時異相），南華系上統(tǒng)南沱組，青白口系下江時期清水江組。其中，洋水組為區(qū)內(nèi)最主要的含磷巖系。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于白巖—高坪背斜南段西翼，總體為單斜構(gòu)造，地層傾向北西西；由于受背斜及斷裂構(gòu)造影響，地層有所起伏，局部地層傾向北，一般傾向245°～345°，傾角6°～30°，平均16°。

礦區(qū)中南部發(fā)育一條南東北西向斷層，延伸長大于2.5 km，傾向北東，傾角50°～62°，斷距約30 m，帶寬3～10 m，破碎帶主要由角礫巖組成，碎裂巖次之，根據(jù)兩盤局部擦痕推斷為逆斷層。根據(jù)磷礦體的分布特征，該斷裂構(gòu)造對磷礦體無破壞作用。

3 礦層地質(zhì)特征

3.1 含磷巖系

含磷巖系洋水組由磷塊巖、白云巖、硅質(zhì)巖、礫巖和黏土巖組成，厚19.70～36.67 m；具2層工業(yè)價值的磷礦體，俗稱A 礦層和B 礦層。其巖性自上而下為：

（1）第四段即B 礦層，厚度不穩(wěn)定；以灰、深灰色中厚層團(tuán)塊狀磷塊巖為主，厚度1.09～3.25 m，平均1.62 m。

（2）第三段為灰、灰白色中厚層硅質(zhì)巖，偶含角礫狀白云巖或磷塊巖團(tuán)塊、條帶，厚度8.71～22.39 m，平均13.92 m。

（3）第二段即A礦層，以灰、深灰、灰黑色層紋狀、條帶狀磷塊巖為主，厚度1.33～7.97 m，平均5.41 m。

（4）第一段為灰色白云巖，灰、灰綠色泥質(zhì)粉砂巖，淺肉紅色白云巖、含礫白云巖（底礫巖），厚度0.61～4.63 m。

3.2 礦層特征

（1）B 礦層。礦區(qū)范圍內(nèi)規(guī)模為小型，分為3 個礦體，礦體連續(xù)性差；礦體基本呈層狀，結(jié)構(gòu)簡單；單工程真厚度1.09～3.25 m，平均1.62 m，厚度變化系數(shù)為51.45%，厚度不穩(wěn)定；礦體P2O5含量12.14%～34.90%，平均24.62%，品位變化系數(shù)46.97%，組分不均勻；礦體埋深762～1 070 m，控制礦體標(biāo)高+200～+490 m；礦體產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀一致，總體傾向北西，傾角6°～14°。礦體規(guī)模為小型、礦層連續(xù)性差，結(jié)構(gòu)簡單，厚度不穩(wěn)定，組分不均勻。

（2）A 礦層。礦區(qū)范圍內(nèi)規(guī)模為中型，由1 個礦體組成，礦體連續(xù)性好；礦體呈層狀，結(jié)構(gòu)簡單；單工程真厚度1.33～7.97 m，平均5.41 m，厚度變化系數(shù)為33.36%，厚度穩(wěn)定；礦體P2O5含量24.75%～35.09%，平均28.82%，品位變化系數(shù)24.50%，組分較均勻；礦體埋深790～1 092 m，控制礦體標(biāo)高+200～+458 m；礦體產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀一致，總體傾向北西，傾角3～16°。礦體規(guī)模為中型，礦層連續(xù)性好，結(jié)構(gòu)簡單，厚度穩(wěn)定，組分不較均勻。

3.3 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要為非晶質(zhì)—膠狀結(jié)構(gòu)（B 礦層）、砂屑結(jié)構(gòu)（A 礦層）。礦石構(gòu)造主要為團(tuán)塊狀構(gòu)造（B 礦層）、層紋狀構(gòu)造（A礦層）。

（1）非晶質(zhì)-膠狀結(jié)構(gòu)。膠磷礦為膠狀非晶質(zhì)物，組成膠磷礦“碎屑”，直徑為0.6～5 mm，是相對的低能環(huán)境中磷酸鹽直接從介質(zhì)中析出，經(jīng)膠體聚沉和藻類粘結(jié)而成的初始結(jié)構(gòu)。

（2）砂屑結(jié)構(gòu)。大小不一的膠磷礦砂屑，被膠磷礦膠結(jié)組成的結(jié)構(gòu)。膠磷礦為膠狀非晶質(zhì)或隱晶質(zhì)物，部分膠磷礦重結(jié)晶為半自形粒狀磷灰石。砂屑為橢圓形和不規(guī)則圓形，其直徑為0.1～2 mm。

（3）塊狀構(gòu)造。磷酸鹽呈隱晶質(zhì)凝膠狀形成致密塊體，含少量不規(guī)則砂屑條帶。發(fā)育于含硅質(zhì)、白云質(zhì)團(tuán)塊狀磷塊巖中。

（4）層紋狀構(gòu)造。大小不一的膠磷礦砂屑，被膠磷礦等膠結(jié)，膠磷礦砂屑長軸具定向性，形成層紋狀構(gòu)造，膠磷礦常聚集為條帶狀順層分布。

3.4 礦物組分

3.4.1 礦石礦物

B 礦層主要礦石礦物為膠狀非晶質(zhì)膠磷礦，組成膠磷礦“碎屑”，直徑為0.6～5 mm，不均勻分布在以白云石和黏土等礦物構(gòu)成的基底中，礦石礦物含量70%。

A 礦層主要礦石礦物為非晶質(zhì)膠狀膠磷礦，呈圓、橢圓砂屑產(chǎn)出，砂屑為橢圓形、不規(guī)則圓形，其直徑為0.1～2 mm，次為少量磷灰石，垂直砂屑邊緣生長，膠磷礦砂屑間常混有少量黏土、石英、白云石及炭質(zhì)等雜質(zhì)，礦石礦物含量75%～80%。

3.4.2 脈石礦物

（1）B 礦層。白云石呈半自形—自形粒狀，粒度為0.1～0.5 mm，多聚集為不規(guī)則條帶分布于膠磷礦團(tuán)塊、條帶之間，含量15%～20%。石英呈它形—半自形粒柱狀，粒度0.02～0.1 mm，不均勻星散分布，含量2%～3%。黏土分為2種，一種是鱗片狀水云母，長徑小于0.02 mm，混雜分布于膠磷礦中；一種是纖維狀蒙脫石，多聚集為條帶狀，分布于膠磷礦團(tuán)塊間，含量5%～10%。黃鐵礦呈現(xiàn)它形—半自形粒狀，粒度0.01～1 mm，星散分布于黏土中，含量小于5%。

（2）A 礦層。石英呈棱角—次圓狀，粒度0.02～0.3 mm，星散分布，含量5%～7%。白云石呈它形—半自形粒狀，粒度0.01～0.4 mm，分布于磷質(zhì)砂屑之間，起膠結(jié)作用，含量小于5%。黏土為細(xì)小鱗片狀，不均勻分布或局部富集為團(tuán)塊狀分布，含量小于5%。炭質(zhì)為非晶質(zhì)粉末狀不均勻分布，或相對于部分膠磷礦條帶中富集分布，含量小于5%。黃鐵礦半自形—它型粒狀，粒度0.01～0.05 mm，星散分布含量2%～3%。

3.4.3 礦物共生組合

礦石中的礦物共生組合可分5類，B 礦層磷塊巖礦物共生組合分為膠磷礦—白云石組合與膠磷礦—石英、玉髓組合；A 礦層磷塊巖礦物共生組合分為膠磷礦—碎屑石英、膠磷礦—碎屑石英—白云石與膠磷礦—白云石組合。

3.5 化學(xué)組分

磷礦石主要化學(xué)成分為P2O5、酸不溶物、CaO、MgO、CO2、SiO2，組分總量達(dá)94%，次要組分為枸溶性P2O5、Al2O3、TFe2O3、F 等。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；有害組分主要有MgO、SiO2、倍半氧化物（Al2O3、Fe2O3）、CaO 和CO2；微量元素主要有K2O、Na2O、TiO2、MnO2、S、Cl、As、Cd、Pb、Zn、Cu等多種微量元素（組分），詳見表1。

4 礦床成因

4.1 磷礦成因分析

礦區(qū)磷塊巖結(jié)構(gòu)主要為非均質(zhì)—膠狀結(jié)構(gòu)和砂屑結(jié)構(gòu)。非均質(zhì)—膠狀結(jié)構(gòu)表明在相對低能環(huán)境中磷酸鹽生物化學(xué)成磷作用的結(jié)果，而砂屑結(jié)構(gòu)則表明分布于水動力條件較強(qiáng)，是機(jī)械破碎搬運(yùn)富集作用的結(jié)果。礦區(qū)磷塊巖的形成是生物化學(xué)成磷作用和機(jī)械破碎搬運(yùn)富集作用的產(chǎn)物［6-7］。

4.2 成礦控制因素

（1）巖相古地理條件。根據(jù)穿巖洞磷礦、大灣磷礦和大坪磷礦礦層厚度特征，穿巖洞磷礦—大灣磷礦—大坪磷礦是沉積中心向邊緣展布過程，大坪磷礦處于臺地淺灘邊緣位置。洋水組第一段巖性特征（碳酸鹽巖—碎屑巖—碳酸鹽巖），磷塊巖礦體厚度受其沉積基底（帽白云巖）起伏程度的制約，當(dāng)帽白云巖厚度增大時，沉積的含磷層厚度就大，相應(yīng)的磷塊巖P2O5含量相對較富，當(dāng)帽白云巖厚度變薄時，沉積的含磷層厚度就小，相應(yīng)的磷塊巖P2O5含量相對較低。

（2）地層巖性條件。磷礦形成與含磷巖系的沉積演化有關(guān)，含磷巖系演化分成磷前的準(zhǔn)備階段、成磷富集階段、磷質(zhì)貧化結(jié)束階段；洋水組是含磷巖系的成磷富集階段，是一套磷質(zhì)碳酸鹽類巖石組合。礦區(qū)位于川黔滇臺地東南部邊緣，是新元古代雪球事件之后沉積的第一個成磷沉積旋回。含磷地層的旋回性明顯，構(gòu)成2 個含磷沉積旋回：下部為白云巖—磷塊巖—白云巖旋回，上部為磷塊巖—白云巖旋回。

（3）構(gòu)造條件。古構(gòu)造不僅控制著古地理的形成和演化，而且由古構(gòu)造所造成的黔中碳酸鹽淺水臺地構(gòu)造環(huán)境，控制了黔中磷礦床的分布。黔中地區(qū)在洋水期一直處于不斷隆起抬升，形成了碳酸鹽淺海臺地構(gòu)造環(huán)境，沉積了一套以磷質(zhì)碳酸鹽為主的巖石組合，造就了工業(yè)價值極大的巨大型磷礦床。大坪磷礦在構(gòu)造上處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺黔中隆起北部地帶，在整個地史時期隨揚(yáng)子準(zhǔn)地臺經(jīng)歷多旋回的構(gòu)造運(yùn)動，古構(gòu)造運(yùn)動造就了大坪地區(qū)良好的成礦環(huán)境。

4.3 礦床形成機(jī)理

洋水組是南沱冰期之后的第一個成磷沉積旋回，以明顯、穩(wěn)定的間斷面伏于南華系上統(tǒng)南沱組冰磧泥礫巖之上，以穩(wěn)定易識別的標(biāo)志層與上覆震旦系上統(tǒng)至寒武系紐芬蘭統(tǒng)燈影組白云巖整合接觸。洋水組沿黔中、黔東南斷裂帶的正向構(gòu)造出露，工業(yè)磷礦層富集在洋水、翁昭、白巖—高坪3 個近南北向的背斜，黔中臺地控制了工業(yè)磷礦層的分布及沉積相。磷塊巖的主要聚集地帶是淺海臺地邊緣灘及灘間瀉湖，次為臺地潮坪之沙坪及盆地邊緣，大坪磷礦屬邊緣灘相；大灣磷礦、穿巖洞磷礦為灘間瀉湖相［8-12］。

5 找礦方向

5.1 含磷巖系及礦層厚度變化

根據(jù)《中國區(qū)域地質(zhì)志·貴州省》（2017）［3］，洋水組典型剖面—甕安穿巖洞剖面含磷巖系厚51.00 m，B礦層厚10.90 m，A 礦層厚18.60 m；根據(jù)《貴州省福泉市大灣磷礦勘探報告》（2021）［2］，大灣磷礦含磷巖系厚39.29 m，B 礦層厚8.20 m，A 礦層厚8.01 m。對比穿巖洞磷礦、大灣磷礦資料，沿白巖—高坪背斜由東向西依次分布穿巖洞磷礦、大灣磷礦、大坪磷礦，含磷巖系逐漸變薄，B 礦層逐漸變薄至尖滅，且在大坪磷礦厚度不穩(wěn)定，組分不均勻，A礦層逐漸變薄，組分較均勻，詳見表2。結(jié)合甕福磷礦成礦帶各礦區(qū)礦層厚度特征，甕福磷礦成礦帶沉積中心位于白巖—高坪背斜軸部偏東翼，向南尖滅，向西、向北逐步變薄至尖滅。

根據(jù)大坪磷礦和大灣磷礦鉆探工程揭露控制，大坪磷礦A 礦層厚1.33～7.97 m，礦層連續(xù)性好，呈向南變薄至尖滅趨勢，礦層向西、北、東方向延伸；B礦層厚1.09～3.25 m，礦層連續(xù)性差，礦層延伸不大。大灣磷礦A 礦層厚0.99～18.60 m，礦層連續(xù)性好，總體呈向南變薄趨勢，礦層延伸好；B 礦層厚0.98～20.39 m，礦層連續(xù)性好，總體呈中間厚、兩端薄，向南變薄趨勢明顯，礦層延伸較好。

根據(jù)以上特征，大坪磷礦和大灣磷礦之間A礦層連續(xù)性好，有較好找礦潛力，B 礦層連續(xù)性一般，有一定找礦潛力。

5.2 找礦預(yù)測區(qū)

根據(jù)白巖—高坪背斜西翼A、B 礦層的厚度變化規(guī)律，結(jié)合大坪磷礦和大灣磷礦工程揭露的A、B 礦層厚度特征，大坪磷礦與大灣磷礦之間的空白區(qū)域有較好找礦空間，尤其是A礦層。

大坪磷礦的工程揭露控制由于受礦區(qū)范圍限制，鉆探工程揭露控制的A 礦層未圈邊，根據(jù)大坪磷礦A、B 礦層厚度特征，在大坪磷礦北部仍有較好的找礦空間，尤其是A礦層。

6 結(jié)論

（1）甕福磷礦成礦帶沉積中心位于白巖—高坪背斜軸部偏東翼。礦層向南尖滅，向西、向北逐步變薄至尖滅；沿白巖—高坪背斜向西延伸，含磷巖系逐漸變薄，B礦層逐漸變薄至尖滅，且厚度不穩(wěn)定，組分不均勻，A礦層逐漸變薄，厚度較穩(wěn)定，組分較均勻。

（2）大坪磷礦礦石結(jié)構(gòu)主要為非晶質(zhì)—膠狀結(jié)構(gòu)（B 礦層）、砂屑結(jié)構(gòu)（A 礦層），礦石構(gòu)造主要為團(tuán)塊狀構(gòu)造（B礦層）、層紋狀構(gòu)造（A礦層）。

（3）根據(jù)白巖—高坪成礦帶礦層的厚度變化規(guī)律，結(jié)合大坪磷礦和大灣磷礦工程揭露控制的A、B礦層特征，大坪磷礦與大灣磷礦之間的空白區(qū)域有較好找礦空間；同時，大坪磷礦北側(cè)和東側(cè)也有一定找礦潛力。大坪磷礦位于整裝勘查區(qū)外西側(cè)，詳查探獲磷礦資源量規(guī)模達(dá)中型，根據(jù)磷礦層變化特征，在整裝勘查區(qū)外西側(cè)仍有找礦潛力，尤其是沿走向方向。