湖北省保康县竹园沟—下坪磷矿地质特征

伍齐学, 牟宗玉, 肖蛟龙, 林肖荣

(湖北省地质局 第七地质大队,湖北 宜昌 443100)

湖北省保康县竹园沟—下坪磷矿地质特征

伍齐学, 牟宗玉, 肖蛟龙, 林肖荣

(湖北省地质局 第七地质大队,湖北 宜昌 443100)

竹园沟—下坪磷矿位于宜昌磷矿田北部中磷层富集区,震旦系下统陡山沱组胡集段下亚段地层中,主要发育中磷层二矿层,次为中磷层一矿层。矿石自然类型主要为云岩条带状磷块岩。初步估算Ph22+Ph21矿层333+334资源量达4.5亿t,为大型化学沉积磷块岩矿床。

磷块岩;矿层特征;矿石结构

竹园沟—下坪磷矿区位于保康—宜昌磷矿带中段,宜昌磷矿田北部中磷层丰矿带内,矿体埋深相对较浅,成矿条件最有利,矿层主要分布于震旦系下统陡山沱组地层中,主要工业矿层为Ph22,富矿带主要分布方向为北西—南东向展布,次要工业矿层为Ph21,与宜昌磷矿杉树垭、江家墩等矿区成矿地质条件基本相同。

1 矿床地质特征

1.1 地层

区内仅出露第四系(Q4),寒武系上统娄山关组(∈2O1l)、覃家庙组(∈2q),下统石龙洞组(∈1sl)及天河板组(∈1t)地层,其余地层均深埋于地下,陡山沱组为主要含磷地层(图1、图2)。

1.2 构造

矿区地层总体呈倾向北东的单斜构造,倾角平缓,一般5°～12°,局部因断裂构造影响,地层产状变陡。区内褶皱不发育,主要发现断层有2条(F9及F10),均为近南北走向(见图1)。

F9断层:该断层北起王家包,南至张家扁,倾向为275°～295°,倾角为72°～80°。沿走向控制长度约3 km,总体走向北北西,断层南、北均延伸矿区范围外,实际测量垂直断距160～175 m,断距由南向北逐渐减小,有ZK9601孔控制该断层,其上盘(西盘)下降,下盘(东盘)上升,为正断层,断层破碎带宽1～7.6 m,主要为碎裂岩与断层角砾岩构成。碎裂岩主要为深灰色粉晶云岩,十分破碎,有白色方解石充填,大小约在0.5 cm×0.7 cm～0.6 cm×1.5 cm,呈棱角状、次棱角状。断层角砾岩主要成分为深灰色粉晶云岩,呈棱角状及次棱角状,钙质胶结,胶结十分紧密,角砾大小为0.1 cm×0.2 cm～0.5 cm×0.8 cm,局部发育白色方解石脉,脉宽约3～5 cm。

F10断层:该断层北起王家湾,南至甘家大冲以南,倾向为60°～105°,倾角为70°～85°。沿走向控制长度约2 km,总体走向北北西,断层南、北均延伸矿区范围外,实际测量断距150～200 m,断距由北向南逐渐减小,有ZK4801孔控制该断层,其上盘(东盘)下降,下盘(西盘)上升,亦为正断层,断层破碎带宽0.6～6 m,断面呈舒缓波状,断层带内充填角砾岩,角砾岩为灰色,其成分为白云岩,角砾为棱角—次棱角状,大小为0.1 cm×0.1 cm～3 cm×5 cm,云质胶结,结构致密,局部破碎带中充填白色方解石团块,大小在1 cm×2 cm～3 cm×6 cm,分布不均。

1.3 含磷岩系特征

矿区含磷岩系为震旦系下统陡山沱组(Z1d),岩石组合为一套含硅锰质白云岩—黑色云质泥岩—磷块岩—白云岩,其上覆地层为震旦系上统灯影组,二者分界明显,呈整合接触关系;下伏地层为中元古界神农架群,呈角度不整合接触关系。含磷岩系陡山沱组(Z1d)含有工业磷矿层二层,即赋存于陡山沱组胡集段(Z1d2)底部的中磷层二矿层(Ph22)、一矿层(Ph21)和赋存于樟村坪段(Z1d1)中部的下磷层三矿层(Ph13)(图3)。其中,中磷层(Ph2)距不整合面24.65～40.50 m。

图1 保康县竹园沟—下坪磷矿区地形地质简图Fig.1 Topographic and geologic sketch of Zhuyuangou-Xiaping phosphate mining of Baokang County1.第四系;2.娄山关组;3.覃家庙组;4.石龙洞组;5.天河板组;6.牛蹄塘组+石牌组;7.灯影组白马沱段;8.实测正断层及编号;9.实测整合接触地层界线;10.实测平行不整合接触地层界线;11.角度不整合接触界线;12.地层产状;13.勘查线及编号;14.钻孔及编号;15.竹园沟—下坪磷矿普查范围。

图2 竹园沟—下坪矿区32勘查线剖面图Fig.2 NO.32 profile section of Zhuyuangou-Xiaping phosphate mining1.娄山关组2.覃家庙组;3.石龙洞组;4.天河板组;5.牛蹄塘组+石牌组;6.灯影组白马沱段;7.灯影组石板滩段;8.灯影组蛤蟆井段;9.陡山沱组;10.神农架群;11.第二含磷层二矿层;12.第二含磷层一矿层;13.第一含磷层三矿层;14.粉晶云岩;15.含豆粒粉晶灰岩;16.泥粉晶云岩;17.泥岩;18.燧石扁豆体状粉晶云岩;19.磷块岩;20.实测及推测磷矿层;21.实测正断层;22.地层产状;23.平行不整合地质界线;24.角度不整合地质界线。

图 3 矿区含磷岩系地层柱状图Fig.3 Histogram of phosphoric rock series in mining area1.粉晶云岩;2.硅质粉晶云岩;3.含钾页岩;4.砾岩;5.磷块岩;6.砂屑磷块岩。

矿区内陡山沱组岩石类型发育齐全,旋回结构稳定,标志层明显,可划分为四段(Z1d1、Z1d2、Z1d3、Z1d4),与区域含磷岩系完全可以对比,由三个沉积旋回组成,自下而上分别为[1-2]:

第一沉积旋回 底砾岩—硅质白云岩—黑色云质泥岩(K)—磷块岩(Ph1)—白云岩建造,属开阔浅海台地潮坪(亚)相—半泻湖(亚)相—潮坪鲕滩(亚)相,其中含钾页岩相变为浅灰绿色云质泥岩、黑色云质泥岩,含磷性变差,Ph1矿层变薄消失,仅有Ph13矿层局部形成小透镜状工业矿体。

第二沉积旋回 粒屑磷块岩(Ph2)—薄层云岩、硅质扁豆体云岩建造,属开阔浅海台地内潮坪鲕滩(亚)相—潮间泥坪(亚)相,此段Ph2广泛发育,递变为主矿层。

第三沉积旋回 磷块岩(Ph3)—泥质云岩—硅质云岩,属浅水盆地—深水盆地相,沉积厚度增大,含磷性逐渐减弱。

矿区内陡山沱组厚度95.22～129.63 m,平均厚度117.85 m,可采含磷系数10.99%～19.16%,平均值15.21%,沉积厚度和可采含磷系数相对较大。矿区内含磷岩系厚度与工业磷矿层(Ph22)厚度无明显相关性,显示从矿区外南侧孙家墩、大岭子垭中磷层(Ph2)往北至本矿区,Ph22工业矿层厚度分布比较平均。说明竹园沟—下坪矿区处于宜昌磷矿田北部中磷层(Ph22)丰矿带内。

2 工业矿层特征

共发现2个工业矿层,呈层状产出,产状与围岩产状一致,厚度与品位变化不大(见图4)。

2.1 Ph22工业磷矿层

赋存于陡山沱组胡集段下亚段(Z1d21-2)底部,为隐伏盲矿。工业矿层走向长5 600 m(为矿权范围内走向长度)。据相邻矿区资料,该矿层向北西、南东均有延伸。倾向宽400～3 000 m,工程控制埋深838～1 232 m,矿层赋存标高+260～-113 m,总体倾向北东,倾角4°～7°。矿体呈层状产出,分布连续稳定,厚3.26～14.90 m,平均厚度8.83 m,厚度变化系数41.87%。单样P2O5最高品位37.61%,单工程全层混算P2O5平均品位20.62%～28.44%,矿层平均品位24.79%,品位变化系数13.47%。其厚度和品位变化规律及相互关系总体看来,Ph22矿层厚度由中部向东西方向由薄变厚,矿层厚度受断层影响不大,矿体总体矿化较均匀,品位较为稳定。厚度富集带与矿化富集带在矿区中西部大部重叠。矿石自然类型以白云岩条带状磷块岩为主,次为致密条带状磷块岩。

2.2 Ph21工业磷矿层

赋存于陡山沱组胡集段下亚段(Z1d21-1)底部,为隐伏盲矿,呈层状分布,厚1.50～11.15 m,平均厚度4.27 m,厚度变化系数57.67%,P2O5品位16.04%～30.86%,矿层平均品位23.41%,品位变化系数16.03%。其厚度和品位变化规律及相互关系总体看来,Ph21矿层厚度由中部向东西方向由厚变薄,矿层厚度受断层影响不大,矿体总体矿化较均匀,品位较为稳定。矿体产状与地层一致,倾向为北东向,倾角5°～7°左右。矿体走向长约5 600 m,宽400 m×3 000 m,工程控制矿体赋存标高-128～+253 m,埋深838～1 243 m。矿石自然类型以白云岩条带状磷块岩为主,次为致密条带状磷块岩。

3 矿石矿物成分及结构构造

3.1 磷矿石矿物成分

本区磷块岩矿石的主要矿物成分为胶磷矿、白云石,次要矿物有石英、炭质、粘土矿物等,主要矿石矿物为胶磷矿。

图4 矿层柱状对比图Fig.4 Contrast diagram of ore bed column1.粉晶云岩;2.含砾粉晶云岩;3.泥质云岩;4.页岩;5.硅质磷块岩;6.泥晶磷块岩;7.砂屑磷块岩;8.含钾页岩;9.硅质团块;10.泥岩;11.含磷质粉晶云岩;12.矿体。

3.2 矿石结构

区内Ph22矿层矿石具泥晶砂屑结构、硅质砂屑结构、亮晶砂屑结构及含砂砾屑粉晶—细晶结构;Ph21矿层矿石为泥晶含砾砂屑结构、泥晶砂屑结构及不等晶砂屑结构;Ph13矿层矿石以含泥质砂砾屑结构、胶状结构及交代残留结构为主。

照片1 泥晶砂屑结构Photo 1 Micritic psammitic structure

比较多见的几种结构具体特征为:

泥晶砂屑结构(照片1) 矿石由大量的胶磷矿和少量的白云石组成。胶磷矿主要为无色、均质,有的微具非均性,边部常有一圈褐色,呈卵圆形,不规则状碎屑状,粒径主要在0.3～1.5 mm,极个别粒径稍大,可达3.0 mm;有的在碎屑的边缘等部位胶磷矿变化为细粒状的磷灰石集合体。碎屑间为褐色隐晶(泥晶胶磷矿)充填胶结。少量的白云石为半自形和他形晶,粒径在0.05～0.1 mm,不均匀地分布在胶磷矿碎屑间。

照片2 硅质砂屑结构Photo 2 Siliceous psammitic structure

硅质砂屑结构(照片2) 由大量的胶磷矿和部分硅质组成,含有少量的白云石。胶磷矿为无色、均质,组成圆形和不规则状碎屑,粒径主要在0.3～1.0 mm,有的碎屑边缘出现环状的细晶状磷灰石的集合体。胶磷矿碎屑间为硅质和少量白云石胶结。硅质为石英,呈他形粒状,粒径在0.01～0.05 mm,有的地方石英粒径较大,粒径在0.2～0.5 mm,晶体内有呈残留状的白云石。白云石为泥晶状,分布不均匀。

泥晶含砾砂屑结构(照片3) 岩石由大量的砂屑状胶磷矿组成。胶磷矿为浅褐色和无色,均质,主要呈粒径在0.1～1.5 mm的圆形、椭圆形砂屑。约有5%左右的粒径在2.0～3.5 mm,为砾屑。呈碎屑状的胶磷矿内部具收缩裂纹,有的具同心圆。碎屑间为少量的(约10%左右)泥晶,均质胶磷矿和泥晶白云石充填胶结。很少的石英呈碎屑状。

照片3 泥晶含砾砂屑结构Photo 3 Micritic pebbly psammitic structure

含泥质砂砾屑结构(照片4) 岩石由大量的胶磷矿组成,含有较多的粘土矿物。胶磷矿(照片中为灰白色)为均质,主要组成2.0～30.0 mm左右的角砾状。从标本上观察,角砾具定向分布,形态具相互对应性。粘土矿物为显微鳞片状的高岭石、水白云母,毡毯状,无定向分布,在粘土矿物间分布有呈圆形、椭圆形的胶磷矿砂屑,砂屑大小在0.2～0.5 mm。它们共同组成胶磷矿角砾间的胶结物。

照片4 含泥质砂砾屑结构Photo 4 Argillaceous gravel and psammitic structure

3.3 矿石构造

条带状构造和致密条带状构造是本矿区矿石的主要构造类型。

条带状构造 是矿石最常见的构造类型,由白云岩与泥晶砂屑磷块岩、泥晶含砾砂屑磷块岩条带相间而成。

致密条带状构造 由泥晶砂屑磷块岩、泥晶含砾砂屑磷块岩等相互迭置组成,由于二者结构及颜色上存在一定差异,其外貌呈现条带状特征。此类矿石品位较高,是Ph22-2的主要构造类型。

3.4 矿石自然类型

根据磷块岩中磷酸盐矿物和脉石矿物成分、含量及结构、构造特征,区内磷矿石自然类型可划分为白云岩条带状磷块岩、致密条带状磷块岩二类。

白云岩条带状磷块岩 由深灰色白云岩条带或透镜状白云岩与灰黑色磷块岩、含磷砂屑磷块岩、含磷砾屑磷块岩互层组成。磷块岩条带占比40%～70%,白云岩条带宽1～10 cm不等,磷块岩条带宽1～25 cm,两者呈不规则状互层组成条带状构造,磷块岩具泥晶结构、砂屑结构、砂砾屑结构等。是本区主要矿石类型。

致密条带状磷块岩 由泥晶磷块岩、含磷砂屑磷块岩、含磷砾屑磷块岩叠置成密集的层纹状—微层状构造,偶夹少量白云岩细条带,宽度0.05～2 cm,磷块岩占比80%～90%。

4 结语

竹园沟—下坪矿区含磷岩系陡山沱组(Z1d)在区内地表未出露,磷矿为盲矿。含磷岩系陡山沱组(Z1d)含有工业磷矿层二层,即赋存于陡山沱组胡集段(Z1d2)底部的中磷层二矿层(Ph22)和一矿层(Ph21),Ph22为主要工业磷矿层。按磷矿一般工业指标下限值,经初步估算,中磷层(Ph22、Ph21)333+334资源量达4.5亿t。区内矿石具泥晶砂屑结构、硅质砂屑结构、亮晶砂屑结构、含砂砾屑粉晶—细晶结构、泥晶含砾砂屑结构、不等晶砂屑结构,致密条带状构造和条带状构造,矿石自然类型主要为白云岩条带状磷块岩和致密条带状磷块岩。本矿区中磷层中富矿(Ph22-2)较发育,主要分布于矿区中西部,呈北西向展布,与区域中磷层富矿带展布方向基本一致,并向矿区外北西方向仍有延伸趋势。

[1] 金光富,李文羡,李福喜,等.宜昌磷矿成矿地质条件及找矿远景研究报告[R].宜昌:湖北省鄂西地质大队,1987.

[2] 杨刚忠,廖忠明,李方会,等.宜昌磷矿北部地区中磷层(Ph2)地质特征及富矿带展布[J].资源环境与工程,2008,22(4):406-411.

(责任编辑：于继红)

Geological Characterisitics of Zhuyuangou-Xiaping PhosphateRock in Baokang County,Hubei Province

WU Qixue, MOU Zongyu, XIAO Jiaolong, LIN Xiaorong

(SeventhGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Yichang,Hubei443100)

Zhuyuangou-Xiapingphosphate rock is located in enrichment area of middle-phosphate-bed in the northern of Yichang phosphorus ore field,Huji sub strata of Doushantuo group of Sinian system. Natural types of ores are mainly banded dolomite phosphate rock.333+334 ore reserves of Ph22+Ph21ore seam up to 4.5 tons,is the large-scale chemical sedimentary phosphorite deposit.

phosphate rock; characteristics of seam; ore structure

2015-05-25;改回日期:2015-07-22

伍齐学(1962-),男,正高职高级工程师,地质学专业,从事固体矿产勘查工作。E-mail:379428371@qq.com

P619.21+4

A

1671-1211(2016)02-0165-06

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.02.007

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160303.1057.036.html 数字出版日期:2016-03-03 10:57