开阳磷矿含磷岩系矿石构造特征探讨

2012-09-05陈治

地下水 2012年5期

关键词：磷块岩开阳含磷

陈治

(贵州大学资源与环境工程学院，贵州贵阳 550003)

开阳磷矿含磷岩系矿石构造特征探讨

陈治

(贵州大学资源与环境工程学院，贵州贵阳 550003)

开阳磷矿是我国著名的大型海相沉积磷矿床之一，位于扬子古陆的西南缘。矿区磷矿主要产于前寒武世陡山沱期(Z1p)。含磷岩系底板有砂岩、页(泥)岩、白云岩，显示磷矿沉积前的盆地复杂环境。区内沙坝土矿段矿体最厚，向其他矿段逐渐减薄，显示该地段可能是盆地的沉积中心，近期勘探资料表明，东翼依旧是矿区最有利的找矿靶区。矿区各矿段间矿石构造的无规律性，表明沉积时的环境多变性，部分矿段含磷岩性顶板出现硅质岩，表明陡山沱后期盆地沉积复杂性。

开阳磷矿;含磷岩系;构造特征

开阳矿区磷矿形成早寒武世陡山沱期，矿区矿物沉积以海相沉积为主，其研究历来已久，很多学者都对其成矿背景提出了自己的见解。前人研究［4］［5］［25］［26］表明:开阳磷矿马路坪及沙坝土矿段发现大量海绿石，表明矿区磷矿石明显的海相沉积特征;矿区为陆缘坻相区，其为与深海平行并连接深海的水下槽地，该槽地为接收深海物质(上升洋流)及陆源物质等提供了有利的成矿场所。

1 磷质来源

磷矿的物质来源主要有陆源(14.2×106)、火山源(2.66×106)、空源(1.13 ×106)。杨卫东［11］等对开阳磷矿代表性样品进行了稀土分析，利用稀土元素“相似同源”原理，得出开阳磷矿总轻重稀土元素之比为1.10～1.19之间，与同时期的海底磷灰石喷发的总稀土元素之比(1.03)极为相近，表明它们具有相同的物源性，即都可能来自于同期的海底火山喷发。全贵龙［9］等在对开阳磷矿磷块岩的 REE特征进行了相关分析之后，同样证明磷块岩的沉积具有深部热源参与特征。陈其英［1］等通过对黔中磷块岩中碳氟磷灰石及胶结白云石的碳、氧同位素测定认为，黔中碳氟磷灰石富集了轻同位素成分，其一可能是因为成岩阶段温度过高，这与杨卫东等、全贵龙等研究具有相似性，即深部热液的参与可能是导致成岩阶段温度过高的原因之一，其二是因为磷块岩形成于浅海环境，与陆源水的参与有关，这与开阳磷矿牛赶冲矿段含磷岩系底板有泥岩出现的特征吻合，即磷质来源部分源于陆源物质(黔中古陆)的代入。综合分析前人资料表明，开阳磷矿物质来源既有深部来源物质(火山源)，也有陆源物质带入，是一个多物源的沉积盆地。

2 矿石构造特征

开阳磷矿矿物以碳氟磷灰石为主，矿石主要有致密状磷块岩、碎屑状磷块岩以及条带状磷块岩，他们都显示了成矿过程中的不同沉积相环境。致密状磷块岩——矿物形成过程中，沉积环境稳定，碳氟磷灰石的析出连续，同时在磷矿析出过程中有富磷物质的不断补充;碎屑状磷块岩——矿物形成过程中，受到强烈的水动力条件或有大量陆源碎屑物参入;条带状磷块岩——矿物形成过程中，明显的化学条件改变，碳氟磷灰石中条带夹有白云石、水云母等矿物的同时析出。图1为开阳矿区各矿段含磷岩系钻孔取样对比图，图中可以看出各钻孔间的磷块岩构造组合形式是各不相同的，即致密状磷块岩、碎屑状磷块岩、条带状磷块岩分别呈交替出现，表明成磷盆地在磷矿形成过程中体系的复杂变化是无规律性的。

2.1 含磷岩系底板特征

图1中，以洋水背斜为轴，横向来看矿层直接底板岩性变化，矿区中部直接底板为白云岩，而两侧东、西翼为砂岩，表明:南沱冰期结束后，盆地中部首先由矿物开始沉积，并形成盆地早期的局限－半局限台地相碳酸盐岩建造;纵向上，牛赶冲矿段直接地板为页(泥)岩，表明牛赶冲矿段可能为盆地的一个入海口处。

2.2 含磷岩系底板特征

开阳矿区岩性顶板在西翼两岔河及轴部极乐矿段出现硅质岩，而硅质岩一般都处于台地水体较深的部位，这可能是由于沉积后期的盆地的不均匀沉降或海平面的上升所致。

图1 矿区不同矿段含磷岩系钻孔取样对比图(据化工地质队钻孔资料图)

2.3 矿体变化特征

从图1中可以明显看出，矿区内沙坝土矿段矿体最厚，往其他矿段都逐渐减薄，这与卡查科夫海洋磷酸盐岩生成机理图(图2)较为相似。这可能是由于南沱期结束后，全球气候回暖，大量陆源物质随河流带入洋水盆地，形成早期盆地沉积(牛赶冲矿段底板页岩、泥岩)，同时海洋循环作用加强，大量生物的繁殖，为洋水盆地沉积提供了良好物质基础，随着海水磷质增加，形成早期的盆地沉积，盆地靠近大陆边缘一翼(牛赶冲矿段)主要以陆源物质供给为主，形成碎屑状磷灰石;而相对较深一翼主要为上升洋流所携带富磷物质(海底生物遗体等)，在相对平静区域形成致密状磷块岩;位于盆地中部沙坝土矿段由于富磷物质较少，同时含钙质较高，则形成条带状磷块岩。后期随着盆地及海水升降，使得盆地边缘沉积磷矿受到强烈的机械作用，使得早期形成的磷块岩破碎后进入深部再次沉积，为盆地中心提供了丰富的磷质，使得盆地中心磷矿形成富且厚的矿体。