云南东川下包包磷矿地质特征及矿床成因

沈 良，陶永林，薛力鹏

(云南省有色地质局地质地球物理化学勘查院，云南 昆明 650216)

云南是我国富磷大省，拥有丰富的磷矿资源，远景预测储量达233.06亿吨，居全国首位。滇东至滇东北一带寒武系下统渔户村组的沉积磷块岩矿床是我省重要的磷矿资源层，下包包位于滇东北会泽—东川磷矿带，通过近几年来的勘探，所探获磷矿资源已达大型。本文主要针对东川下包包磷矿矿床成因做初步分析，望能够对今后勘探工作有帮助作用。

1 区域地质背景

下包包大地构造位置位于扬子准地台西缘，滇东台褶带中部，会泽台褶束西部。区域成矿带位于扬子成矿区，昆阳—昭通磷矿带的中部，会泽县五星—大海磷矿带的南延。长期持续沉积浅海环境和以裂谷深断裂为主的构造作用形成了本期复杂的地质构造背景。本区长期沉降作用连续沉积来了从震旦系—新生界厚约数万米的地层;区内北东向、东西向及南北向褶皱和断裂构造发育。其中北东向深壳 (昆明—东川)断裂、东西向深壳 (落雪—热水、渡口—者海)断裂、南北向深壳 (小江)断裂对区内岩浆活动及造山运动起主导作用。

2 矿床地质

下包包紧邻落因古陆边缘，晋宁期小江古断裂沿次级川滇隆起与滇东凹陷交界处形成并呈南北向分布，提供了古海槽雏形，小江断裂两侧由于多期运动和边界条件所限，两侧构造格局各异。晋宁运动、滇东在前寒武纪变质岩系的基础上，形成了滇东凹陷带，为古陆包围的海湾状沉积盆地，形成相对闭塞的环境，为磷矿的形成创造了有利的理化条件，大量繁殖的生物遗体，海水携带的磷质及古陆风化物提供的磷质物在这一特定环境下不断堆积形成矿层。

该区主要出露二叠系下统阳新组、梁山组，石炭系中上统、石炭系下统摆佐组、大塘组，泥盆系上统宰格组、泥盆系中统海口组，寒武系下统龙王庙组、沧浪铺组、筇竹寺组、渔户村组，震旦系上统灯影组，中元古界昆阳群黑山头组等地层，另外还有第四系全新统地层出露。磷矿主要赋存于寒武系下统渔户村组 (图1)，该组自上而下可划分为四个岩性段，即:

(1)渔户村组第四段 (∈1y4):上部灰色、深灰色风化为灰白色、瓷白色薄—中层状硅质白云岩夹硅质岩，含星散状、小团斑状黄铁矿。含软舌螺化石，厚6m～10.3m。下部灰色、浅灰色厚层状中晶白云岩、硅质白云岩，岩石微层纹发育，为本区磷矿层的直接顶板，厚14.9m。

(2)渔户村组第三段 (∈1y3):将其分为上、下2个亚段:

上亚段 (∈1y3-2):灰黑色、棕褐色中—厚层状砂质磷块岩夹黄褐色含磷粉砂质泥岩、页岩，微层纹发育，沉积韵律明显，胶磷矿鲕粒较粗，时见生物碎屑，含软舌螺、单板类化石，厚35.4m。

下亚段 (∈1y3-1):深灰色至灰黑色薄至中层状含磷泥质白云岩、含磷泥质粉砂岩、页岩互层，厚16.91m。

图1 东川下包包矿区地质简图Fig.1 Geological Sketch Map of Xiabaobao Orefield，Dongchuan

(3)渔户村组第二段 (∈1y2):自上而下岩性为:

灰、浅灰色风化为灰白色中层至厚层状粉晶白云岩、硅质碎裂白云岩夹硅质岩，偶见铅锌矿化，厚15.38m;

浅灰色、灰白色中至厚层条带状硅质细晶白云岩，微层纹发育，厚25.32m;

深灰、灰黑色薄至厚层状炭质灰质粉晶白云岩夹薄至厚层状钙质粉砂岩，厚39.55m;

深灰色中至厚层状炭质钙质粉晶粉屑灰质白云岩，微含磷，厚24.8m;

浅灰、深灰色中至厚层状白云岩、灰质白云岩夹灰黑色薄层至厚层状白云质灰岩、粉砂质灰岩及黑色厚层状粉砂岩，厚20.23m;

(4)渔户村组第一段 (∈1y1):自上而下岩性为:

紫红色、灰褐色页岩，灰色、浅灰色薄层状泥质粉晶白云岩，厚13.52m;

浅灰、深灰色薄至中层状粉至细晶白云岩，含泥质及炭质白云岩。厚47.59m。

3 矿体特征

滇东磷块岩矿床特征大体相同，但由于距离康滇古陆的远近，沉积环境有浅海相、滨海相及滨海浅滩相上的不同，又各具其特点。下包包磷矿为浅海相沉积，与邻区磷块岩矿床相比 (图2)具以下特点:

(1)上覆盖层同为下寒武统筇竹寺组 (∈1q)泥、页岩、长石石英砂岩碎屑岩系建造。

(2)直接顶板为∈1y4白云岩、硅化白云岩的碳酸岩建造，仅厚度有差异。

(3)直接底板为∈1y2的碳酸岩建造。

(4)区域上早寒武世一般有二个成磷矿时期，沉积上、下两个含矿层下包包磷矿虽可划分为上、下两个岩性亚段，但无下层矿，仅存在上层矿，上层矿赋存于∈1y3-2中。厚度较大，一般10.66m～32.89m，品位不高，多为Ⅱ-Ⅲ品级矿。

(5)矿石自然类型多为白云质磷块岩，矿石为块状、条带状构造。

图2 下包包磷矿含矿岩系与邻区对比示意图Fig.2 Ore-Bearing Rock Series Correlation between Xiabaobao and Neighbouring area

(6)矿石属于钙镁质型磷矿，矿石矿物以胶磷矿为主，脉石矿物以白云石为主，还有少量石英等矿物。

(7)矿石受风化地质作用影响较大，磷酸盐矿物抗风化能力较强不易被风化淋滤，碳酸盐矿物抗风化能力较弱易被风化淋滤，造成地表及浅部风化带部分磷矿石P2O5含量显著高;向深部P2O5含量显著降低。

(8)矿体厚度走向上看，从南到北，矿区矿层变化不大;倾向上看，由地表到深部，含矿层及Ⅲ品级矿体厚度较稳定，Ⅱ品级矿体主要分布在地表，由于风化条件的差异，向深部风化程度减弱，变为Ⅲ品级矿体。

4 矿床成因

寒武纪是全球性的磷酸盐沉积期，滇东沉积磷块岩矿床就形成于早寒武世渔户村期。渔户村组为一穿时地层单位，处于震旦纪灯影期末尾，寒武纪开始的转折、过渡阶段，此时康滇古陆逐渐上隆，在炎热和温暖潮湿的气候条件下，在开阔的浅海台地相沉积环境中 (图3)，沉积了一套富含有机质的镁质碳酸盐岩—磷块岩和泥页岩、硅质岩，正是这一岩相古地理的特殊条件，使其沉积了巨大的磷块岩矿床，成为磷矿的重要赋矿层位。

下包包磷矿区，矿层中物质成分以碳酸盐、磷酸盐为主、硅质，泥质很少，且缺乏陆源碎屑物，说明该区距古陆相对较远。矿层中硅质含量较高 (＞20%)，硅质与白云石处在互为消长的关系，这种消长关系，在沉积与成岩过程中，除沉积环境、古地理因素的制约外，同时还与离子浓度、Eh、PH等物理、化学环境有关 (如果PH＞7，SiO2沉淀，反之CaCO3沉积;Eh值低，PH＞7时磷酸盐发生溶解，形成富磷酸钙的间隙水等)。

矿区矿石结构主要为磷质内砂屑结构，颗粒大小均一，分选性较好，说明沉积盆地中水动力较强。条带构造发育，富磷与贫磷条带相间，说明这是在台地浅水高能—中低能变化的环境中形成。

图3 东川—会泽古生代地史演化示意图Fig.3 Sketch Map of Palaeozoic Geological Evolution of Dongchuan-Huize Area

在渔户村组成磷时期，从垂向上由下往上看，岩 (矿)石的岩性、结构、构造变化是:(∈1y2)细晶白云岩→ (∈1y3)白云质磷块岩夹薄层状含磷钙泥质粉砂岩→ (∈1y4)白云岩夹硅质岩。可以看出，沉积环境动荡，从高能到中低能再到高能的一个循环。

根据磷块岩中物质成分及结构、构造特征分析，盆地中磷质的聚集是多期的，以胶磷矿颗粒的颜色看，有无色、淡棕色、棕揭色等，胶磷矿中的杂质主要是碳酸盐、次为硅质等，这可能是海水中的磷酸钙被硅质、生物、有机质、碳酸盐化粪球等吸附，形成富磷酸钙质点的小球相对聚集，成为半固结状态的磷酸盐沉积物，再道受底流或波浪冲刷、改造，经搬运→磨蚀→再沉积。所以胶磷矿颗粒中常保留着较多微晶白云石和自生石英颗粒等。颗粒外表具塑变特征，由于在塑性状态下流动，常具有光滑的表面 (圆、次圆、椭圆形)，少量形成薄的皮壳。在成岩期，由于Eh值降低，PH较高，使间隙水中的磷酸盐浓度增高，在富磷的粒间水作用下，沉积物进一步发生磷酸盐化，使之更加富集，同时粒间水中的磷酸钙对颗粒进行胶结，形成环带结晶磷灰石特征。

4 结论

渔户村组磷矿是在炎热和温暖潮湿的气候条件下，在开阔的浅海相沉积环境中，沉积的一套富含有机质的镁质碳酸盐岩—磷块岩。沉积环境动荡，从高能到中低能再到高能的一个循环。在成岩期，由于Eh值降低，PH较高，使间隙水中的磷酸盐浓度增高，在富磷的粒间水作用下，沉积物进一步发生磷酸盐化，使之更加富集，同时粒间水中的磷酸钙对颗粒进行胶结，形成环带结晶磷灰石特征。综上所述，下包包磷矿的矿床成因类型为“海相沉积磷块岩矿床。

［1］云南省有色地质局地质勘查院.云南省昆明市东川区下包包磷矿勘探报告［R］.2013.

［2］云南省有色地质局地质勘查院.云南省会泽县观音岩磷矿勘探报告［R］.2013.

［3］云南省地质矿产局二区测队.1∶20万东川幅区域地质调查报告［R］.1980.