甕安縣王家院磷礦地質(zhì)特征、成礦機(jī)制及找礦預(yù)測(cè)研究

摘要：為了詳細(xì)查明甕安縣白巖磷礦周邊磷礦資源，為甕福磷礦區(qū)總體規(guī)劃和開(kāi)發(fā)提供地質(zhì)依據(jù)，貴州省土地礦產(chǎn)資源儲(chǔ)備局在甕安縣白巖磷礦東南空白區(qū)設(shè)立了王家院礦區(qū)磷礦勘探項(xiàng)目。通過(guò)地質(zhì)測(cè)量、物探剖面測(cè)量、鉆探工程、樣品分析測(cè)試等方法，勘查人員查明礦區(qū)內(nèi)存在3個(gè)工業(yè)磷礦體，其中主礦體走向長(zhǎng)為1 821 m，傾斜延伸為750 m，平均厚為12.64 m，P2O5平均品位為21.46%。經(jīng)估算，礦區(qū)保有資源量為4 520萬(wàn)t，伴生的有用礦產(chǎn)資源為氟和碘。王家院礦區(qū)磷礦勘探項(xiàng)目為2021年貴州省重點(diǎn)礦產(chǎn)資源大精查的代表性項(xiàng)目，是大型礦床周邊空白區(qū)深部找礦的成功范例。本文從成礦地質(zhì)背景、礦床地質(zhì)特征、成礦機(jī)制等方面對(duì)該礦床進(jìn)行整體闡述，分析了找礦潛力區(qū)，旨在介紹貴州省新一輪戰(zhàn)略找礦的新成果，為我國(guó)震旦紀(jì)陡山沱時(shí)期磷礦深部勘查提供參考。

關(guān)鍵詞：王家院磷礦；地質(zhì)特征；成礦機(jī)制；找礦預(yù)測(cè)；甕安縣

中圖分類(lèi)號(hào)：P619.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2023）08-00-06

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.08.029

Study on Geological Characteristics， Metallogenic Mechanism， and Prospecting Prediction of Wangjiayuan Phosphate Mine in Weng’an County

SONG Puhong， YOU Jiagui

（104 Geological Brigade， Guizhou Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development， Duyun 558000， China）

Abstract： In order to thoroughly identify the phosphate resources around the Baiyan Phosphate Mine in Weng'an County and provide geological basis for the overall planning and development of Wengfu Phosphate Mine Area， Guizhou Provincial Land and Mineral Resources Reserve Bureau has established the Phosphate Mine Exploration Project of Wangjiayuan Mining Area in the southeast blank area of Baiyan Phosphate Mine in Weng'an County. Through methods such as geological surveying， geophysical profiling， drilling engineering， and sample analysis testing， the exploration personnel have identified three industrial phosphorus ore bodies in the mining area， among them， the main ore body has a strike length of 1 821 m， an inclined extension of 750 m， an average thickness of 12.64 m， and an average grade of 21.46% for P2O5. According to estimation， the total amount of resources in the mining area is 45.2 million tons， accompanied by useful mineral resources such as fluorine and iodine. The Phosphate Mine Exploration Project of Wangjiayuan Mining Area is a representative project of the 2021 Guizhou Province Key Mineral Resources Survey， and a successful example of deep exploration in the surrounding blank areas of large mineral deposits. This paper comprehensively elaborates on the geological background， geological characteristics， and mineralization mechanism of the deposits， analyzes the potential areas for mineral exploration， and aims to introduce the new achievements of the new round of strategic mineral exploration in Guizhou Province， providing reference for the deep exploration of phosphate deposits during the Sinian Doushantuo period in China.

Keywords： Wangjiayuan Phosphate Mine; geological characteristics; metallogenic mechanism; prospecting prediction; Weng'an County

從世界范圍來(lái)看，磷礦資源屬于稀有不可再生的戰(zhàn)略資源，具有地域分布不均、貧礦多富礦少、難選礦多易選礦少等特點(diǎn)[1]。磷礦是新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)的8種主攻礦種之一[2]。貴州省屬全國(guó)磷礦資源大省，但磷礦資源主要分布于開(kāi)陽(yáng)縣、甕安縣、福泉市、息烽縣、織金縣等地，屬于沉積型磷塊巖礦床[3]。磷礦是貴州省的優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)之一，根據(jù)貴州省自然資源廳統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2020年，貴州省有磷礦產(chǎn)地72個(gè)，保有儲(chǔ)量為48.91億t，居全國(guó)第三位[4]。按成礦時(shí)代，王家院磷礦位于甕福磷礦沉積區(qū)[5]，屬于下磷礦[6]，含礦巖系為震旦系陡山沱組[7]。最新勘查成果表明，截至2021年12月底，礦區(qū)保有磷礦資源量為4 520萬(wàn)t，其中，探明資源量為998.9萬(wàn)t，控制資源量為1 825.7萬(wàn)t，推斷資源量為1 695.4萬(wàn)t），伴生氟、碘礦產(chǎn)資源（氟元素平均含量為1.98%，碘含量為31.97 mg/kg），礦床具有重要地質(zhì)及經(jīng)濟(jì)價(jià)值[8]。

1 成礦地質(zhì)背景

自震旦紀(jì)陡山沱組沉積期開(kāi)始，黔中地區(qū)在大地構(gòu)造位置上屬于揚(yáng)子陸塊東南部，板塊內(nèi)部構(gòu)造較穩(wěn)定。南華沉積盆地由南華裂谷盆地階段轉(zhuǎn)變?yōu)楸粍?dòng)邊緣盆地演化階段[6]。甕福磷礦區(qū)位于黔中地區(qū)聚磷盆地的東南側(cè)，含磷巖系陡山沱組屬于陸表海沉積環(huán)境[5]。區(qū)域構(gòu)造總體呈南北向展布，區(qū)域性褶皺主要有白巖背斜、高坪背斜、平定向斜等，王家院磷礦區(qū)位于白巖背斜西翼[8]。前人有時(shí)將高坪背斜和白巖背斜統(tǒng)稱(chēng)為高坪-白巖背斜。這樣歸并統(tǒng)稱(chēng)是不妥的，因?yàn)槎卟粚偻获薨?，而是兩個(gè)相間展布的低角度雁列褶皺，如圖1所示[8]。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)

出露地層由老至新為青白口系鵝家坳組（QbBe），南華系南沱組（Nh3n），震旦系陡山沱組（Z1d）、震旦系至寒武系燈影組（Z?dy），寒武系牛蹄塘組（?1n）、寒武系明心寺組（?1m）、第四系（Q），如圖1所示。含磷地層為陡山沱組。礦區(qū)位于白巖背斜西翼，為單斜構(gòu)造，巖層傾向?yàn)?65°～315°，傾角為29°～52°，一般小于45°，表淺部?jī)A角較陡，深部較緩。

鵝家坳組的主要巖性為褐灰、褐黃、灰綠夾灰色條帶狀板巖、粉砂質(zhì)板巖，區(qū)域上與清水江組對(duì)應(yīng)。出露厚度大于173 m。南沱組的主要巖性為灰綠色冰磧礫巖。厚度為0.00～16.04 m，平均厚度為7.76 m。

陡山沱組由礫巖、白云巖、硅質(zhì)巖及磷塊巖組成，為含磷巖系，可分4個(gè)巖性段。第一段（Z1d 1）由底礫巖及白云巖組成。下部為黃灰色底礫巖，礫石成分主要為冰磧砂礫巖。上部主要為肉紅色中厚層至厚層狀細(xì)晶白云巖。厚度為1.74～22.37 m，平均厚度為8.02 m。第二段（Z1d 2）為灰黑色板狀致密磷塊巖，間夾黃色含磷砂泥質(zhì)條帶，簡(jiǎn)稱(chēng)a礦層。厚度為0.94～5.87 m，平均厚度為2.36 m。56號(hào)勘探線(xiàn)至北相變?yōu)闇\灰色薄中層泥晶白云巖含硅質(zhì)團(tuán)塊。第三段（Z1d 3）的底部為角礫狀白云巖，角礫成分為灰黑色薄層致密狀磷塊巖、粉砂質(zhì)磷塊巖。下部為淺灰色中厚至薄層狀細(xì)晶白云巖。上部為厚層塊狀乳白色硅質(zhì)巖，夾白云巖團(tuán)塊及磷塊巖團(tuán)塊。厚度為1.25～12.44 m，平均厚度為6.01 m。第四段（Z1d 4）的南段自下而上為深灰色致密狀、砂屑狀、團(tuán)塊狀及條帶狀磷塊巖。北段下部為灰色砂屑狀、團(tuán)塊狀及條帶狀磷塊巖；上部為淺灰色中厚層狀細(xì)晶白云巖夾硅質(zhì)巖團(tuán)塊，或?yàn)楹駥訝罟栀|(zhì)巖夾白云巖團(tuán)塊、磷塊巖團(tuán)塊及薄層含磷條帶白云巖。厚度為13.34～26.88 m，平均厚度為20.8 m。第四段簡(jiǎn)稱(chēng)為b礦層。陡山沱組厚度由南往北（走向上）變厚，由東往西（沿傾向）變薄。

55號(hào)勘探線(xiàn)至57號(hào)勘探線(xiàn)之間為地層厚度最大區(qū)，但該區(qū)段的磷礦層并非最厚。這與“含磷巖系總厚度越大，則磷礦體的總厚度越大”的區(qū)域規(guī)律不符合。

燈影組由一套灰色中厚層-厚層白云巖組成。厚度為135.34～252.10 m，平均厚度為190.02 m。

2.2 礦床特征

2.2.1 礦體形態(tài)及規(guī)模

礦區(qū)內(nèi)查明兩個(gè)磷礦層，由下而上分別將其命名為a礦層、b礦層。a礦層與b礦層的間距一般為1.25～12.44 m，平均為6.01 m。礦體呈層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與地層大體一致，礦體與頂、底界線(xiàn)較清楚。

b礦層為陡山沱組第四段，直接頂板為燈影組第一段（Z?dy1）底部的白云巖、硅質(zhì)白云巖；直接底板為陡山沱組第三段白云巖、硅質(zhì)白云巖、硅質(zhì)巖。含工業(yè)磷礦體2個(gè)，以57號(hào)勘探線(xiàn)至75號(hào)勘探線(xiàn)間的無(wú)礦帶為界，無(wú)礦帶之南為b-Ⅰ礦體，無(wú)礦帶之北為b-Ⅱ礦體。b-Ⅰ礦體走向長(zhǎng)為1 821 m，傾向最大延伸為750 m?？傮w傾向西北，平均傾角為43°。平均厚度為15.15 m，厚度變化系數(shù)為41.18%，厚度較穩(wěn)定。P2O5平均品位為21.46%，品位變化系數(shù)為15.71%。礦體分布面積為0.99 km2，控制埋深為0～644 m，分布標(biāo)高為576～1 218 m。b-Ⅱ礦體走向長(zhǎng)為591 m，傾向最大延伸為174 m?？傮w傾向西北，平均傾角為31°。平均厚度為5.37 m，厚度變化系數(shù)為66.44%。平均品位為27.48%，品位變化系數(shù)為19.05%。礦體分布面積為0.06 km2，控制埋深為0～160 m，分布標(biāo)高為1 035～1 160 m。

a礦層為陡山沱組第二段，直接頂板為陡山沱組第三段底部的白云巖、硅質(zhì)白云巖、硅質(zhì)巖；直接底板為陡山沱組第一段白云巖、泥質(zhì)白云巖。含工業(yè)磷礦體1個(gè)（a礦體），分布于礦區(qū)南部，礦體產(chǎn)出層位穩(wěn)定。礦體走向長(zhǎng)為943 m，傾向最大延伸為309 m。總體傾向西北，平均傾角為45°。平均厚度為2.52 m，厚度變化系數(shù)為48.72%。P2O5平均品位為24.41%，品位變化系數(shù)為20.35%。礦體分布面積為0.19 km2，控制埋深為0～222 m，分布標(biāo)高為907～1 202 m。

2.2.2 礦石特征

從礦物成分來(lái)看，礦石礦物主要為膠磷礦（隱晶質(zhì)磷灰石），其次為磷灰石；脈石礦物主要為白云石，次為石英、方解石、碎屑礦物、黏土礦物等。礦石結(jié)構(gòu)主要有7種，分別為非晶質(zhì)膠狀結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)膠狀結(jié)構(gòu)、礫屑結(jié)構(gòu)、藻團(tuán)塊結(jié)構(gòu)、砂屑結(jié)構(gòu)、粉-微晶結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)。一是非晶質(zhì)膠狀結(jié)構(gòu)。膠磷礦呈層狀分布，構(gòu)成疊層構(gòu)造。膠磷礦以膠狀為主，部分重結(jié)晶為細(xì)小纖維狀磷灰石，磷灰石常為梳狀、條帶狀聚集分布，如圖2（a）所示。二是隱晶質(zhì)膠狀結(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。三是砂屑結(jié)構(gòu)。砂屑為球形、橢圓形，磨圓度及分選性良好。砂屑成分主要為膠磷礦，次為細(xì)晶磷灰石、碳磷灰石等，如圖2（b）所示。四是礫屑結(jié)構(gòu)。礫屑為橢圓形、次圓狀，礫屑成分為膠磷礦，膠結(jié)物由膠磷礦、碳磷灰石、白云石及玉髓組成，膠結(jié)類(lèi)型為基底式，如圖2（c）所示。五是藻團(tuán)塊結(jié)構(gòu)。微擾動(dòng)環(huán)境中，磷酸鹽在藻類(lèi)微生物作用下凝聚成圓形、橢圓形顆粒。磷質(zhì)多結(jié)晶為碳磷灰石，富含有機(jī)質(zhì)，見(jiàn)不規(guī)則同心層狀構(gòu)造而成核形石，如圖2（d）所示。六是粉-微晶結(jié)構(gòu)。巖石呈碎裂化組構(gòu)，系少量磷質(zhì)團(tuán)塊分布于粉-微晶白云石基底中構(gòu)成，后期經(jīng)歷動(dòng)力破碎，如圖2（e）所示。七是交代殘余結(jié)構(gòu)。巖石系磷塊巖經(jīng)后期硅化而成。非晶質(zhì)膠磷礦構(gòu)成巖石主體。硅質(zhì)以顯微纖維狀玉髓、顯微晶粒狀石英為主，如圖2（f）所示。

礦石構(gòu)造主要有5種。一是致密塊狀構(gòu)造。它由膠磷礦膠狀集合體組成，各組分的顆粒均勻分布。二是條帶狀構(gòu)造。磷塊巖砂和礫屑粗細(xì)形成韻律性變化，由于膠結(jié)物不同，它形成條帶[9]。三是條紋狀構(gòu)造。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。四是團(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。五是角礫狀構(gòu)造。膠磷礦被打碎成棱角狀、次棱角狀、次圓狀等，大小不等，被白云質(zhì)、硅質(zhì)、泥質(zhì)等膠結(jié)。

根據(jù)礦石構(gòu)造特征，將勘查區(qū)的磷礦石分為5種自然類(lèi)型，即致密塊狀磷塊巖、團(tuán)塊狀磷塊巖、條帶狀磷塊巖、條紋狀磷塊巖和角礫狀磷塊巖。礦石中P2O5含量與礦石自然類(lèi)型關(guān)系密切，如圖3所示，一般來(lái)說(shuō)，致密塊狀礦石P2O5含量較高，其次為條帶（條紋）狀礦石，團(tuán)塊狀礦石品位最低，角礫狀礦石品位變化幅度大（取決于角礫及膠結(jié)物成分的P2O5含量高低）。

3 成礦機(jī)制

甕福磷礦區(qū)是國(guó)內(nèi)外沉積磷塊巖分布最廣泛的地區(qū)之一，礦區(qū)因磷礦石資源儲(chǔ)量巨大，礦石品位高而一直受到地質(zhì)界專(zhuān)家學(xué)者關(guān)注，許多學(xué)者對(duì)開(kāi)陽(yáng)縣、甕福磷礦區(qū)震旦紀(jì)陡山沱時(shí)期大規(guī)模成磷事件發(fā)生及磷礦的富集機(jī)制進(jìn)行研究，成果頗豐。一些學(xué)者認(rèn)為，開(kāi)陽(yáng)縣、甕福磷礦區(qū)的大規(guī)模成磷事件與新元古代冰期后的全球構(gòu)造和氣候巨變有關(guān)，提出羅迪尼亞超大陸裂解[10]、大氣氧含量增加、深部海水逐漸由硫化轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸痆5]等認(rèn)識(shí)。

杜遠(yuǎn)生等[11]研究認(rèn)為，新元古代冰期后，海水自東向西發(fā)生大規(guī)模海侵，最終形成西側(cè)靠近古陸、整體地形趨勢(shì)西高東低的古地理格局。甕福沉積區(qū)被前雍半島分隔成兩部分，南側(cè)為大灣-白巖海灣。北側(cè)為翁招壩海灣。海灣東部水深逐漸增大，轉(zhuǎn)變?yōu)闇\海陸棚沉積。陳國(guó)勇等[6]提出了黔中震旦系磷礦沉積模式，認(rèn)為陡山沱時(shí)期繼承了南沱期的古地理環(huán)境。張亞冠等[5]提出黔中開(kāi)陽(yáng)式高品位磷礦形成的三階段模式，即初始成磷作用、簸選成礦作用和淋濾成礦作用。

根據(jù)前人研究成果，結(jié)合本區(qū)磷礦的礦床地質(zhì)特征，筆者認(rèn)為，王家院磷礦的形成受到海水磷質(zhì)初始富集、特殊的巖相古地理環(huán)境、多階段的成礦作用等多種因素的綜合影響。

甕福磷礦區(qū)磷塊巖成礦主要受古地理控制，古地理面貌控制磷礦層的厚度、品位分布。如圖4所示，大灣-白巖海灣處于半封閉的水體環(huán)境[11]，與障壁島相比，由于陸源碎屑輸入及生物聚磷動(dòng)力不足的影響，其礦產(chǎn)厚度、品位相對(duì)較差。其地理?xiàng)l件有利于生物的生長(zhǎng)，對(duì)磷質(zhì)的聚集成礦有顯著影響，它成為優(yōu)勢(shì)成磷帶，無(wú)論是a礦層，還是b礦層，均沉積較大的厚度和較高的品位?？辈閰^(qū)位于前雍半島東部邊緣，前雍半島向東延伸進(jìn)入勘查區(qū)中北部，導(dǎo)致勘查區(qū)中部形成無(wú)礦帶?？辈閰^(qū)古地勢(shì)西高東低，決定了區(qū)內(nèi)沉積物由東向西變薄，沉積巖相帶呈南北向展布的古地理格局。

4 結(jié)論

勘查成果證實(shí)，礦區(qū)內(nèi)陡山沱組地層整體由南往北呈變厚趨勢(shì)（沿走向），由東往西呈變薄趨勢(shì)（沿傾向），表明白巖背斜的東北傾伏端磷礦層厚度有增大的趨勢(shì)。經(jīng)勘查，白巖背斜西翼b礦層厚度變化大，a礦層有缺失；背斜東翼b礦層及a礦層均發(fā)育齊全，向深部延伸，礦體變厚[12]。綜合分析認(rèn)為，在白巖背斜兩翼（尤其是東翼），埋深1 000 m以下的深部區(qū)域仍具有較好的找礦遠(yuǎn)景，是今后深部找礦可能取得重大突破的潛力區(qū)域。王家院礦區(qū)磷礦勘探項(xiàng)目為2021年貴州省重點(diǎn)礦產(chǎn)資源大精查的代表性項(xiàng)目，是大型礦床周邊空白區(qū)深部找礦的成功范例，一方面，探明的磷礦資源為我國(guó)重要磷礦工業(yè)基地可持續(xù)生產(chǎn)增加資源戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備，另一方面，該礦床的開(kāi)發(fā)將為地方經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展帶來(lái)新的效益。

參考文獻(xiàn)

1 田升平.中國(guó)磷礦基本特征及分布規(guī)律[J].化工礦產(chǎn)地質(zhì)，2000（1）：11-16.

2 貴州省自然資源廳.貴州積極開(kāi)展新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)[EB/OL].（2022-07-22）[2023-06-12].https：//zrzy.guizhou.gov.cn/wzgb/xwzx/xtyw1/202207/t20220722_75665679.html.

3 張貞翔，何 英，程國(guó)繁，等.貴州冊(cè)亨板其磷礦床的發(fā)現(xiàn)及其經(jīng)濟(jì)地質(zhì)意義[J].中國(guó)國(guó)土資源經(jīng)濟(jì)，2014（5）：41-44.

4 貴陽(yáng)市工業(yè)和信息化局.貴陽(yáng)市磷礦資源保護(hù)與利用規(guī)劃研究報(bào)告（2021—2025）[R].貴陽(yáng)：貴陽(yáng)市工業(yè)和信息化局，2022.

5 張亞冠，杜遠(yuǎn)生，陳國(guó)勇，等.富磷礦三階段動(dòng)態(tài)成礦模式：黔中開(kāi)陽(yáng)式高品位磷礦成礦機(jī)制[J].古地理學(xué)報(bào)，2019（2）：351-368.

6 陳國(guó)勇，杜遠(yuǎn)生，張亞冠，等.黔中地區(qū)震旦紀(jì)含磷巖系時(shí)空變化及學(xué)沉積模式[J].地質(zhì)科技情報(bào)，2015（6）：17-25.

7 余和祥.甕安磷礦白巖礦區(qū)王家院礦段地質(zhì)特征[J].貴州地質(zhì)，1987（4）：431-436.

8 貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局一〇四地質(zhì)大隊(duì).貴州省甕安縣白巖磷礦王家院礦區(qū)磷礦勘探報(bào)告[R].都勻：貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局一〇四地質(zhì)大隊(duì)，2022.

9 莫璐璐.貴州省福泉市大灣磷礦礦物特征淺析[J].西部資源，2020（5）：17-19.

10 Li Z X，Bogdanova S V，Collins A，et al.Assembly，configuration，and break-up history of Rodinia：A synthesis[J].Precambrian Research，2008（1）：179-210.

11 杜遠(yuǎn)生，陳國(guó)勇，張亞冠，等.貴州省震旦紀(jì)陡山沱組磷礦沉積地質(zhì)學(xué)[M].武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，2017：35-36.

12 貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局一一五地質(zhì)大隊(duì).貴州省甕安縣白巖背斜磷礦整裝勘查報(bào)告[R].清鎮(zhèn)：貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局一一五地質(zhì)大隊(duì)，2013.