贵州开阳磷矿地质特征及深部延伸找矿实践

王槐山

(中化地质矿山总局贵州地质勘查院，贵州 贵阳 550002)



贵州开阳磷矿地质特征及深部延伸找矿实践

王槐山

(中化地质矿山总局贵州地质勘查院，贵州 贵阳 550002)

开阳磷矿床位于洋水背斜上，属海相沉积型磷块岩矿床，工业磷矿体产于下震旦统洋水组，呈层状、似层状产出，矿层厚度较稳定，P2O5质量分数分布较均匀，矿石矿物成分较单一。洋水背斜东、西翼深部延伸区找矿实践显示，开阳磷矿陡山沱期沉积环境为向北东开口的“U”型聚磷海湾，其东部成矿条件最好，西部次之，南部处于黔中隆起边缘，成矿条件较差，而北部矿层较厚，指示该区可作为下步的找矿目标。

开阳磷矿；矿床特征；找矿；超大型

开阳磷矿地处贵州中部开阳县西侧约12km，北起温泉，南至用沙坝，南北长约20km，以产量大、品位高(P2O5平均质量分数33.32%)而闻名全国，是全国特大型的富磷矿床。

自1955年发现开阳磷矿以来，经过多年的勘查和研究，许多学者对开阳磷矿矿床地质特征[1-3]、磷块岩岩石学和矿物学特征[4-7]、矿床地球化学特征[8-9]、生物学特征[10-12]等进行了深入研究，并以此讨论了该区陡山沱期磷块岩的沉积环境[5～7,13]和矿床成因[3,14]。本文在以往勘查和研究成果的基础上，进一步总结开阳磷矿的矿床地质特征及近年来根据磷矿成矿理论与找矿预测研究成果在开阳磷矿洋水背斜东、西两翼深部延伸区的找矿成果，进一步分析成矿规律，以期能为今后找磷指明方向。

1 矿区地质概况

1.1 地层

开阳磷矿位于扬子陆块南部被动边缘褶冲带的凤岗滑脱褶皱带南缘洋水背斜上，区域内出露的最老地层是青白口系清水江组，分布于背斜核部，自核部向两侧依次出露南华系、震旦系、寒武系、二叠系及三叠系，第四系零星分布。区域内缺失奥陶系、志留系、泥盆系和石炭系大部[15]。由老至新简述如下：

南华系上统南沱组：主要岩性为紫红色页岩，偶夹灰绿色页岩。

震旦系下统洋水组：详见2.1。

震旦系上统灯影组：主要岩性为灰色中厚层-厚层细晶白云岩。

寒武系下统牛蹄塘组：主要岩性为黑色炭质页(泥)岩，底部为深灰色、灰黑色硅质结核状磷块岩。

寒武系下统明心寺组：主要岩性为灰绿、深灰色含粉砂质页岩，夹薄层细砂岩或粉砂岩条带。

寒武系下统金顶山组：主要岩性为深灰色、灰色含云母细砂岩夹深灰色、黄灰色粉砂质页岩。

寒武系下统清虚洞组：主要岩性为灰色厚至中厚层细晶灰岩。

寒武系中统高台组：主要岩性为灰色、灰黄色薄层粉砂岩夹同色页岩。

寒武系中统石冷水组：主要岩性为浅灰、灰色中厚层微～细晶白云岩、黏土质泥晶白云岩。

寒武系上统娄山关组：主要岩性为浅灰、深灰色薄至中厚层白云岩及泥质白云岩。

1.2 构造

区内褶皱和断裂较发育，构造线主要呈北东向、北北东向(图1)，系燕山-喜山期构造变形的结果[15]。

区内发育规模较大的褶皱为洋水背斜， 控制着

该区岩层和磷矿层的展布。背斜东翼地层倾向南东-北东，倾角10°～30°，西翼倾向南西-北西，北部倾角25°～45°，南部倾角10°～30°。

发育的断裂类型主要为逆冲断层，断面均倾向南东，倾角20°～70°，浅部切层发育，倾角较陡，深部变缓，局部顺层发育，在剖面上它们呈叠瓦状分布，并使磷矿层发生叠瓦状重复、错位或缺失，断层断距小于200m。

2 矿床特征

2.1 洋水组含磷岩系特征

区内洋水组与下伏南沱组或澄江组或清水江组为假整合接触，与上覆灯影组呈整合接触。开阳磷矿两岔河矿段深部勘探钻孔为例，洋水组层序如下：

1—石炭至三叠系；2—寒武至奥陶系；3—震旦系；4—前震旦系；5—地质界线；6—断层；7—背斜；8—含磷岩系露头图1 开阳磷矿区地质构造图Figure 1 Geological structural map of Kaiyang phosphorite deposit

上覆地层：震旦系灯影组灰色中厚层至厚层块状微晶-粉晶白云岩。13灰色厚层鲕粒-豆粒白云岩。厚090m12灰色中厚层至厚层块状微晶-粉晶白云岩。厚105m整 合洋水组(其中2～6层为磷矿层)11灰绿色凝灰质页岩夹灰黑色硅泥质砾屑磷块岩和灰色白云岩团块。顶部为厚5cm的硅质砾岩夹灰绿色凝灰质页岩，砾石由底向顶由5cm变为1mm。厚030m10灰色中厚层微-粉晶含磷白云岩。厚040m9浅灰色砾屑白云岩，砾屑为灰白色微-粉晶白云岩，砾屑大小2～50mm。厚185m8浅灰色厚层块状微-粉晶白云岩。厚870m7灰色微-粉晶白云岩夹乳白色硅质岩。厚125m6灰色致密块状硅质岩夹白云质粉-细砂屑磷块岩、角砾状白云岩。下部以夹白云质砂屑磷块岩为主，厚3～5cm，其中见2～20mm的硅质岩角砾；上部以夹砾屑白云岩为主，其中见深灰色细砂屑磷块岩。厚115m5深灰色致密块状硅质粉砂屑-细砂屑磷块岩，由底向顶，硅质含量逐渐增加，顶部夹砾状硅质岩团块。砂屑之间以接触式胶结为主，胶结物由底向顶由钙质胶结逐渐向硅质胶结过渡。厚235m4浅灰色碎屑状、纹层状砂砾屑磷块岩，砂砾屑粒径1～5mm，底部6cm其粒度较小。砾屑之间以基底式和孔隙式胶结为主，胶结物为钙质(磷灰石和白云石)。厚180m3深灰色致密块状粉砂屑-细砂屑磷块岩，黄铁矿颗粒密集分布其中。砂屑之间以接触式胶结为主，钙质胶结。厚040m2灰色砾屑白云质磷块岩，砾屑成分主要为粉砂屑磷块岩和少量的白云岩，砾屑呈椭圆状、竹叶状，由底向顶，逐渐增大(<1～5mm)，主要分布于条带状、透镜状白云岩周围，其长轴方向与底界呈平行接触或者微角度接触。由底向顶，白云岩质量分数逐渐降低。厚015m1蔷薇色中厚层含锰砂质白云岩，底部夹灰绿色海绿石页岩角砾，角砾较大，呈不规则脉状、透镜状，由底向顶，角砾逐渐变少变小，至顶部无角砾。厚065m假整合下伏地层 南华系南沱组(未见底)灰色薄层细砂岩与灰绿色海绿石页岩互层，细砂岩中见粒度小于2mm的黄铁矿颗粒密集分布。由底向顶，砂岩层逐渐变少变薄，页岩逐渐增多增厚，顶为页岩。具斜层理及波状层理。

2.2 矿体特征

区内磷矿体产于洋水组中，原生沉积磷矿层仅一层，在磷矿沉积盆地中未见尖灭现象，矿层连续性较好，呈层状、似层状产出。矿层厚度2～6m，平均厚度4.38m，P2O5质量分数25.67%～36.45%；在32%～35%，平均品位33.36%；CaO质量分数39.72%～52.66%，平均48.90%，二者共占矿石化学组分质量分数的80%以上。MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2、F、I等组分占磷块岩化学组分的20%以下(表1)。

2.3 矿石矿物组分

矿石矿物以胶磷矿(碳氟磷灰石)为主，少量碳磷灰石、磷灰石。

胶磷矿：在正交偏光下呈均质体全消光，以超微粒集合体的形式存在。

磷灰石：经胶磷矿重结晶作用形成，是成岩阶段富磷孔隙溶液化学沉淀的产物[16]。

脉石矿物主要有白云石、石英、黄铁矿、菱锰矿、绢云母、海绿石、水云母(伊利石)等。

表1 矿石化学组分表

2.4 矿石结构构造及矿石类型

矿石结构主要为隐晶砂屑结构，砂屑结构。矿石构造为块状构造和条带状构造。矿石自然类型主要为致密状磷块岩、碎屑状磷块岩和条带状磷块岩三种。为加工级混合型磷块岩矿石。

3 深部找矿成果

通过对开阳磷矿成矿理论与找矿预测研究，自2007年开始，在开阳磷矿洋水背斜东、西两翼深部延伸区开展了磷矿普查工作，并发现了东翼深部的特大型富磷矿床和西翼深部的中型富磷矿床，取得了开阳磷矿深部找矿的重大突破。

东翼深部特大型磷矿床南北长约15km，东西宽2～3.8km，矿体赋存标高+670～-450m，矿层厚度2.03～9.69m，平均5.32m；矿石P2O5平均品位33.36%，资源量约8亿t[18]。

西翼深部磷矿勘查矿体南北延展约3.4km，宽约500m，矿体赋存标高+300～-360m，矿层厚度2.23～4.13m，平均3.10m；矿石P2O5平均品位32.65%，资源量约1500万t[17]。

4 成矿规律与找矿预测分析

4.1 古地理环境

开阳磷矿位于黔中隆起的北缘(图2)，属海湾泻湖环境，北方朝海，入海口有一东西向障壁礁滩，减弱了海水对海湾的强烈冲刷作用，使海湾处于一个相对稳定的沉积环境，有利于生物的生长繁殖和碎屑的沉积[5]，沉积了一套由白云岩-磷块岩-硅

质岩-白云岩组成的沉积旋回。

4.2 矿体厚度变化规律

从以往勘查资料分析，矿区东翼(沙坝土矿段、马路坪矿段、牛赶冲矿段)矿层厚度2.20～6.86m，平均4.73m；矿区中部(极乐矿段)矿层厚度2.81～4.53m，平均3.70；矿区西部(两岔河矿段、用沙坝矿段)矿层厚度0～6.19m，平均3.37m；矿区南部有4个无矿钻孔。根据矿层厚度主要的变化规律，磷块岩沉积中心主要集中在沉积盆地的东部，即东翼深部的找矿范围内，是整个开阳磷矿区磷矿资源最富集的区域，矿层最厚达到9.69m，大部分在5m以上。

综上所述，东翼成矿条件最好，西翼次之，南部处于黔中隆起边缘，成矿条件差。

4.3 找矿预测

深部勘查工作施工的钻孔中，有5个沉积无矿钻孔，结合周边及以往勘查工作成果，根据其分布规律，已大致控制东、南、西的成磷边界，初步推断洋水矿区陡山沱期磷块岩矿床古地理沉积环境为一向北偏东开口的“U”型海湾，整个磷块岩沉积盆地面积约200km2，南北长约22km，东西宽约9km(图3)。

聚磷盆地的西部、南部和南东部已接近古陆边缘，成磷地质条件差，已无进一步的找矿前景。而在北东方向的深部，磷矿层未见尖灭现象，且矿层厚度基本在5m以上，可作为下一步的找矿远景方向。

图2 贵州早震旦世陡山沱期岩相古地理图[5]Figure 2 Early Sinian Doushantuo age lithofacies-paleogeographical map of Guizhou

图3 开阳磷矿矿层分布特征图Figure 3 Kaiyang phosphorite deposit ore bed distribution features

5 结论

通过开阳磷矿深部找矿的勘查实践，取得了丰硕的地质成果，发现了一个矿层厚、品位高、 储量巨大的沉积型磷块岩矿床，验证了预期的分析成果，取得了磷矿深部盲矿床的重大找矿突破，创造了磷矿找矿史上的新成就。新发现的磷矿石资源量超过了以往开阳磷矿累计已探明储量的总和，由此极大的提高了开阳磷矿的总体资源储备，为国家的磷矿资源战略及粮食安全提供了有力保障，同时为开阳磷矿矿山企业的可持续发展提供了长久的资源支撑。

通过该项目的实施，进一步查明了开阳磷矿洋水矿区磷矿的成矿范围、成矿中心，为研究磷矿的成因、沉积环境、成矿规律提供了不可多得的资料，对在贵州及其他地区发现新的磷块岩矿床具有重要的指导意义。并在此基础上，对在开阳磷矿洋水矿区下一步的找矿工作指明了方向。

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Kaiyang Phosphorite Deposit Geological Features and Deep Part Extended Prospecting Practices in Guizhou Province

Wang Huaishan

(Guizhou Geological Exploration Institute, China Chemical Geology and Mine Bureau, Guiyang, Guizhou 550002)

The Kaiyang phosphorite deposit is situated on the Yangshui anticline and belongs to marine sedimentary phosphorite deposit. The pay grade ore body is situated in lower Sinian Yangshui Formation, with stratified or stratoid structures. Ore bed thickness is rather steady, P2O5mass fractions evenly distributed, mineral composition is rather simple. The deep part extended prospecting practices in east and west limbs of the Yangshui anticline have shown that the ore sedimentary environment in Doushantuo age used to be a “U” shaped phosphorite accumulation bay with northeasterly opening. Its eastern part had best ore-forming condition; western part the second; since southern part at the margin of the central Guizhou uplift so with poor ore-forming condition. While in the northern part has rather thick ore bed, thus can be the next prospecting target.

Kaiyang phosphorite deposit; ore deposit features; prospecting; supersized

10.3969/j.issn.1674-1803.2017.05.07

1674-1803(2017)05-0034-05

王槐山(1964—)，男，高级工程师，从事地质矿产勘查工作。

2017-02-16

文献标识码：A

责任编辑：宋博辇