黔中地区古构造环境对洋水矿区磷矿层的控制作用

刘 畅，杨辉艳

（1.中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院，河北涿州 072750；2.中化地质矿山总局地质研究院，河北涿州 072750）

黔中地区古构造环境对洋水矿区磷矿层的控制作用

刘 畅1，杨辉艳2

（1.中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院，河北涿州 072750；2.中化地质矿山总局地质研究院，河北涿州 072750）

贵州开阳洋水矿区东西翼深部矿体经过多年勘查工作，已证实为一特大型磷矿床。在矿区内下磷矿层为主要的赋矿层位，矿体分布存在一定的不均匀性。通过对矿区古构造环境，尤其是通过下磷矿层底板岩石的研究，模拟还原其古地貌，进而对水下古隆起的控矿作用进行深入研究。研究表明：黔中隆起制约着矿体分布；底板岩石（砂岩和含磷白云岩）的厚度与下磷矿层矿体的厚度有高度的相关性；矿区内部存在着由地势起伏导致形成古海水不同水深的沉积环境，水下古隆起周边深水浅水的过渡区域沉积成矿最佳，水体相对较深的区域矿体变薄或缺失；水下古隆起的坡度也影响磷的富集沉积。

洋水矿区；下磷矿层；底板岩石；古隆起控矿；沉积环境

0　绪言

洋水地区在震旦纪早期主要发育有黔中隆起及其次级的洋水隆起，现在的洋水背斜就是由洋水隆起经长期的继承性发展而来。洋水矿区位于背斜的两翼，磷矿层赋存于震旦系陡山沱组中，矿层厚度受当时的古构造环境的控制明显。因此，研究当时的古构造环境对矿层的控制作用对下一步的找矿具有极其重要的指导意义。

1　矿区地质概况

洋水矿区位于洋水背斜东翼、西翼，属原洋水矿区东、西翼深部延伸部分。原洋水矿区沿矿层露头一带由北到南分别为：洋水背斜东部洋水矿区沙坝土矿段、马路坪矿段、牛赶冲矿段；洋水背斜西部为极乐矿段、两岔河矿段、用沙坝矿段。背斜核部出露板溪群清江组变质岩，翼部地层依次为震旦系、寒武系。其构造简单，构造线方向为NE，以断裂为主，次级褶皱构造不发育（图1）。

区内磷矿层呈稳定的层状产出，其产状与地层产状一致。

东翼原生磷酸盐沉积形成的是单一的一层磷矿层，成岩后受F41、F508、F66和F210四条断层的影响，磷矿层被F41、F508、F66和F210四条断层切割形成Ⅰ-1号矿体、Ⅰ-2号矿体、Ⅱ-1号矿体、Ⅱ-2号矿体4个矿体。矿床规模南北长约15 km，东西宽2～3.8 km，面积55.91 km2。工业矿体原始沉积厚度极值2.03～9.69m，平均厚度5.32 m，厚度变化系数39.84%。

图1　贵州开阳磷矿洋水矿区地质略图Figure 1 Geological sketch of Yangshui mine area,Kaiyang phosphorus ore deposit,Guizhou

西翼磷矿层呈稳定的层状产出，与地层产状一致。原生磷酸盐沉积形成的是单一的一层磷矿层，成岩后受构造运动的影响，被断层切割、逆推成2个矿块。矿床南北长约3.4 km，东西宽约500 m，面积约1.75 km2。磷矿层厚度极值2.23～4.13 m（两岔河ZK0103钻孔），平均厚度3.10 m；矿石平均品位极值为30.53%～35.04%，平均值为32.65%，均属Ⅰ级品。

由洋水矿区洋水背斜东西翼矿体分布情况来看，洋水背斜东翼矿体发育较好。沿走向：西翼仅在东北部发现中等规模矿体，南部及西部形成矿体薄化带或根本无矿体发育；东翼矿体于37线以南逐渐变薄，在41线出现矿层薄化带。

沿倾向：西翼由东到西逐渐变薄；东翼总体由西（浅）到东（深）逐渐变薄，在17线以南普查区内磷矿层向东（深）部延伸2 km左右厚度变化不大，在往深部延伸，东部边缘局部地段矿层出现尖灭现象，初步推测已位于黔中隆起边缘；17线以北控制普查区东部边界钻孔，除最北部边界的ZK219钻孔矿层厚度为2.69 m外，其余均大于5 m，无尖灭现象。由此可以表明，在矿体形成时期（即早震旦世陡山沱早期），矿段内的沉积环境是不尽相同的。

2　黔中地区古构造环境

2.1黔中隆起分布范围对洋水矿区磷矿层的控制

黔中隆起是上扬子板块的一个东西向早古生代隆起带，展布于贵州中西部赫章、大方、织金、修文、开阳一带，面积2.49×104km2。洋水矿区位于黔中隆起北坡陆缘海边缘，磷块岩沉积与黔中隆起有密切的关系[1]。如图2所示，洋水矿区位于由黔中隆起围限的一个半封闭的潟湖磷块岩盆地内，黔中水下隆起在含磷岩系沉积初始阶段暴露于水面，提供陆源砂质，形成磷矿层下伏砂岩段。根据资料显示，洋水矿区含磷岩系下部砂岩段厚度由北向南逐渐变薄，粒度变粗，表明南部古地形高于北部。矿体分布显示，矿体由北往南逐渐变薄直至无矿，这说明，黔中隆起由北往南地形逐渐变高，磷矿沉积环境逐渐变差，北部地形较南部更加有利于磷矿沉积；洋水背斜由核部至隆起边缘部位矿体逐渐薄化，形成矿体薄化带或根本无矿体发育。

由此可以推断，洋水矿区磷矿沉积受隆起分布范围所控制，洋水背斜西翼深部、南部以及东翼南东部的深部因已接近黔中隆起边缘地带，且地形较北部高，成磷地质环境条件差。

2.2古地貌的还原

2.2.1底板岩石1+2（砂岩+含磷白云岩）与矿体厚度的关系

本文选取了矿段内见矿的46个穿透陡山沱组地层的钻孔进行统计分析（表1），发现下磷矿层的厚度与底板岩石1+底板岩石2的厚度有较好的相关性，即一般底板岩石厚度大的区域，其下磷矿层也相对厚度较大，反之，则较小或者不发育（图3）。这种较好的相关性充分表明，底板岩石的沉积作用直接影响到了磷矿体的沉积。

2.2.2底板岩石与古地貌的关系

洋水矿区震旦系陡山沱组有3个海进到海退的沉积旋回组成，而陡山沱组下段为第二次海侵到海退的一个完整的沉积旋回[3]，底板岩石1（砂岩）和底板岩石2（含磷白云岩）可以近似认为是这一阶段海侵的最终阶段，从下磷矿层开始沉积时，便逐渐转入了海退的过程，一直到上部顶板的硅质白云岩时期。因此洋水矿区沉积磷矿时的古海水水深，可通过底板岩石1+2的厚度来大体判断，其底板岩石厚度越厚，则古海水深度越深，相反，则古海水深度则相对较浅。可进一步表明，在洋水矿区不大的区域范围内，古海水越深的地方代表其当时地势较低，而古海水较浅的地方则地势相对较高。

图3　洋水矿区东西翼下磷矿层厚度与底板岩石厚度关系图Figure 3 Relationship between lower phosphorus ore bed thickness and floor rock thickness in east and west limbs,Yangshui mine area

2.2.3古地貌的形态模拟

本文选取了矿区内已施工完成的46个钻孔数据进行统计分析，选取底板岩石1+2的真厚度，对其做倒数处理(岩层真厚度指示古海水相对水深，其倒数则指示相对隆起高度)，做其倒数的等值线分布，可近似模拟陡山沱期海进前洋水矿区古地貌的形态。结果显示，洋水古隆起作为黔中隆起的次级古隆起构造，其东西翼有4个小的隆起（图4），可分别将其命名为1、2、3-1、3-2、4号隆起。

图4　洋水矿区东西翼矿体分布与沉积水深关系图Figure 4 Relationship between ore body distribution and sedimentary water depths in east and west limbs,Yangshui mine area

通过还原计算，东翼隆起坡度如表1所示，东翼隆起明显比西翼隆起坡度缓。

2.3黔中隆起次构造与矿体分布关系

磷块岩的形成条件为具有一定水深的陆缘坻环境[2]，即区域上必须为深海与浅海（或古陆）的过渡环境，水太深或太浅都不利于磷矿的沉积。

洋水古隆起作为黔中隆起的次级古隆起构造，其内发育有4个小的隆起，矿体及无矿带（或矿体薄化带）的分布正好与古地貌的形态分布有较高的一致性（图5），即地势相对较高（水浅）区域的边缘地带磷矿沉积较好，而地势相对较低（水深）的区域则磷矿一般沉积相对较差。

洋水古隆起东西翼矿体分布具有很大的差异性，即东部磷矿体分布广，规模大，品位高，矿体厚度大，西翼仅有两个小规模矿体分布。经研究，这一现象成因除与其位于黔中隆起边缘有关外，还与其地势密切相关。

在前人工作基础上，结合本次研究成果，可以推测，陡山沱早期，洋水地区整体上为黔中隆起内部一个坳陷区，洋流携带磷等丰富的营养物质滞留此坳陷区，形成了一个半封闭的磷块岩潟湖盆地。在盆地内部，自北向南水体逐渐变浅，水流速度有规律的增大[3]，当上升洋流自北而南侵进，遇到隆起阻挡时，流速减慢，磷等营养物质滞留，形成磷矿的富集沉积。结合洋水矿区矿体分布来看，洋水古隆起东西翼4个小隆起周边磷矿富集情况不尽相同（图5）。1、2、3-1号隆起坡角分别为6.8°、5.12°、11.42°，坡度较缓，其周边磷矿层厚度大（最厚处达10.73 m）、品位高（最高品位达37.03%）；3-2号隆起坡角为1°左右，与1、2、3-1号隆起相比，地势平坦，面积大，水体浅，水流流速大，沉积环境相对较差，相对较少的磷等营养物质滞留富集，因此该隆起及其周边沉积的磷矿体虽品位总体上没有规律性变化，但其厚度较以上三个隆起明显变薄，且自隆起顶部往南逐渐变薄。4号隆起坡角大于20°，最陡处达60°，环境类似于半深海，洋流流动于深部，波浪基本上不起作用，因此，营养物质不容易得到沉积，矿体大多分布在其北部边缘，往南逐渐变薄，直至无矿。

表2　洋水古隆起坡度一览表Table 2 Data sheet of Yangshui paleo-uplift slopes

图5　洋水矿区矿层厚度与古隆起套合关系图Figure 5 Registering chart of ore bed thickness and paleo-uplift in Yangshui mine area

由此可以推测，洋水矿区磷矿体分布主要受古地形所制约，在水下隆起之上，水体较浅，主要为潮间带，生物不发育，以钙泥质沉积为主，其沉积速度慢，矿层厚度小。在水下隆起的两侧，水较深，适宜生物生长，为礁滩相，且沉积速度快、矿层厚度大。水下隆起的坡度又影响着营养物质的沉积：坡度为5°～12°，沉积环境最佳，2°左右其次，坡度大于20°时，沉积环境最差。

总之，在整个海侵和沉降过程中，这种局部的水下隆起控制了地层厚度的变化和洋水磷矿体的规模、厚度及品位。

3　结论及意义

（1）洋水矿区下磷矿层的形成与底板岩石（砂岩+含磷白云岩）有紧密的联系，一般底板发育较好的区域则矿体发育较好且稳定。

（2）洋水矿区矿体分布受黔中隆起分布范围的限制，矿体延伸至边缘部位逐渐薄化直至无矿。

（3）洋水矿区存在一个隆起与凹地相间的古地貌特征，即黔中隆起的次级构造洋水古隆起。洋水矿区磷矿体分布主要受洋水古隆起地形所制约，且古隆起的坡度影响着磷等营养物质的滞留沉积，导致洋水背斜两翼矿体分布不对称，东部规模大、品位高，西部规模小。

（4）本次研究在一定程度上对洋水矿区及其他具有相似成矿背景的磷矿区的勘探工作起到了指导作用，可根据磷矿层的底板岩石厚度来推断矿体的分布情况，从而在矿区内选择合理的区域进行勘探工作。

[1]邓新，杨坤光，刘彦良，等.黔中隆起性质及其构造演化[J].地学前缘，2010，17（3）:79-87.

[2]东野脉兴.扬子地块陡山沱期与梅树村期磷矿区域成矿规律[J].化工矿产地质，2001,23（4）.

[3]韩豫川，夏学惠，肖荣阁，等.中国磷矿床[M].北京：地质出版社，2012：285-290.

Controlling Effect of Central Guizhou Area Paleostructural Environment on Phosphorus Ore Bed in Yangshui Mine Area

Liu Chang1,Yang Huiyan2
(1.Geophysical Prospecting Research Institute,CNACG,Zhuozhou,Hebei 072750; 2.Geological Research Institute,China Chemical Geology and Mine Bureau,Zhuozhou,Hebei 072750)

After many years of exploration works for the deep part ore body in east and west limbs of the Yangshui mine area,Kaiyang, Guizhou have already identified as an extra large phosphorus deposit.The lower phosphorus ore bed is the main phosphorus hosting ho⁃rizon in the mine area;its distribution has certain unevenness.Through the study on mine area paleostructural environment,especially lower phosphorus ore bed floor lithology,simulated restoring its original landform,and then intensively studied ore controlling effect from underwater paleo-uplift.The study has shown that:the central Guizhou uplift restricted ore body distribution;floor rock(sand⁃stone and phosphorus-bearing dolomite)thickness and lower phosphorus ore body thickness are highly correlated;Yangshui mine area interior existed different paleo-sea water depths sedimentary environment formed by undulating terrain,paleo-uplift periphery deepshallow water transitional region has been the best mineralization belt,while the relatively deep part ore body thinning or hiatus;the un⁃derwater paleo-uplift slope can also impact phosphorus enrichment.

Yangshui mine area;lower phosphorus ore bed;floor rock;paleo-uplift ore controlling;sedimentary environment

P619.2

A

10.3969/j.issn.1674-1803.2016.11.08

1674-1803(2016)11-0038-05

刘畅（1982—），男，工程师，主要从事基础地质调查和矿产勘查。

2016-06-01

责任编辑：宋博辇