云南滇池地区磷块岩地质特征及磷矿床找矿标志

童顺智

(云南磷化集团工程建设有限公司，云南 昆明 650600)

1 区域成矿背景

滇池地区位于扬子地台西南缘，属扬子准地台之滇东台褶带。该地台西缘有南北向展布的拉张与裂陷，川滇也因此坳陷，并且有晚震旦世、早寒武世的第二次广泛海侵出现，早寒武世筇竹寺期达到巅峰。上扬子地台的川滇黔碳酸盐台地主要是晚震旦世海侵下产生，而海退事件主要集中在震旦纪末期。早寒武世早期海侵的出现，其实是对基底层古构造格局以及碳酸盐台的继承与发展，同时有包括硅质岩、磷块岩、碳酸盐岩等为主的沉积物。在上述磷块岩的岩石组合中，形成了本区大型浅海沉积层状磷块岩矿床。

2 区域地质概况

区内出露的地层大都为沉积岩，由老至新为：前震旦系昆阳群浅变质砂板岩、碳酸盐岩；震旦系(Zb)陆相碎屑岩及浅海—滨海相碳酸盐岩、碎屑岩；下寒武统(∈1)浅海相泥质岩、磷酸盐岩；泥盆系(D)滨海—海相碎屑岩、碳酸盐岩；石炭系(C)浅海—滨海相碳酸盐岩、泥质岩；二叠系(P)浅海—滨海相碳酸盐岩、玄武岩；三叠系滨海相泥质岩、碳酸盐岩；侏罗系至第四系均为陆相碎屑岩。区内地层具双层结构：其基底为昆阳群，并不全出露，厚度较大，这是由地槽型海相碎屑岩夹碳酸盐沉积形成，有浅变质岩系出现，而且形状十分有序。地台型沉积属于上沉积盖层，不论是横向还是竖向，底层的相变都很快速，而且有十分明显的分界标识，地层累计厚度达4 616 m。区内震旦系、二叠系、侏罗系的地层发育齐全，分布广泛，生物化石丰富。

区域内以南北向构造为主，表现形式多为南北走向的逆冲断层及次级褶皱和配套构造，可分为：牟定断裂、元谋—绿汁江深大断裂、武定断裂、罗茨—易门大断裂、普渡河大断裂、小江断裂、寻甸—宣威断裂、会泽断裂等，图1为滇中大地构造位置图。这种南北向断裂带构造格局导致了康滇地轴的隆起及其两侧的相对凹陷。

3 矿床地质特征

3.1 矿体(层)形态及厚度

滇池地区磷矿形成于早寒武世中谊村(渔户村)期，属沉积型磷块岩矿床，含磷岩系厚度0.12～70 m，由白云岩、含磷白云岩、含砂白云质磷块岩、磷块岩、硅质磷块岩及硅质岩等组成。工业矿体与含矿层产状一致，多为层状或似层状。一般呈单倾斜状，大多数为缓倾斜至中倾斜矿体，倾角一般为10°～40°，少数受逆断层强烈影响后形成陡倾斜矿体，倾角达50°～65°。滇池西侧，昆阳磷矿、尘山磷矿、海口磷矿一带，矿层为双层型结构，具有上、下两层矿层，在正常层序下(不发生倒转)，由上至下依次为：顶板→上层矿贫矿→上层矿富矿→上层矿贫矿→夹层(白云岩)→下层矿富矿→底板。滇池以南，晋宁磷矿、化乐磷矿、清水沟磷矿一带，矿层为单层型结构，只有一层矿层，在正常层序下(不发生倒转)，由上至下依次为：顶板→贫矿→富矿→贫矿→底板(表外矿)。据统计，在本区内已经勘探的矿区中，工业矿体厚1.07～22.47 m。矿层走向10 km以上的延伸，在倾斜方向上，其延伸的最大长度达2 823 m。在垂向上，各矿区品级矿体的分布规律也有所不同。

3.2 矿石的矿物成分

(1)原生含磷矿物。区内原生含磷矿物为氟磷灰石和微含碳的氟磷灰石，以微晶集合体的形式产出。

(2)次生含磷矿物。风化带(氧化带)中的矿石常见银星石、磷铝石等次生磷矿物，它们是氟磷灰石集合体经氧化作用形成的，一般产于氟磷灰石集合体的周围和裂隙中。

(3)脉石矿物。常与含磷矿物共生的一些脉石矿物有碳酸盐类(白云石、方解石)、硅质(石英、玉髓)、黏土矿物(高岭石、水云母)、陆源碎屑(长石、石英、黑云母、白云母、锆石、岩屑、电气石)、黄铁矿、海绿石及有机质、铁泥质。

图1 滇中大地构造位置图

3.3 矿石的结构构造

(1)矿石结构。矿石结构主要有内碎屑结构、微粒结构、壳粒结构、鲕粒结构、生物碎屑结构及结晶结构。

(2)矿石构造。矿石构造主要为条带状构造、块状构造、条纹状构造、透镜状构造及结核状构造。

3.4 矿石类型及其分布特征

(1)矿石自然类型。区内矿石自然类型以磷基、云基、灰基、硅基、泥基砂屑、粉屑磷块岩为主，部分含砂、砂质云基、磷基砂屑磷块岩。

(2)分布特征。区内矿石类型的分布特征主要表现在垂向上，主要的几种矿石类型组合分布有一定的规律性。滇池西侧，昆阳磷矿、尘山磷矿、海口磷矿一带，在正常层序下(不发生倒转)，由上至下依次为：顶板→白云质磷块岩→条带(纹)状磷块岩→白云质磷块岩→夹层(白云岩)→含硅质条带磷块岩→底板。滇池以南，晋宁磷矿、化乐磷矿、清水沟磷矿一带，在正常层序下(不发生倒转)，由上至下依次为：顶板→白云质磷块岩→致密块状磷块岩或含硅质条带磷块岩→白云质磷块岩→底板。

3.5 矿石的风化特征

矿石风化后其物理性质发生了一系列变化，矿石颜色由原生的深灰色、灰黑色变为浅灰、蓝灰色，矿石孔隙率增加，容重减小。矿石发生风化后，主要表现在CO2最先流失；其次是Ca，MgO；之后是Si，F；最后是P，Fe，A1。因此风化矿石化学组分的变化主要反映在：P2O5，SiO2上升；Al2O3，Fe2O3也表现为上升，但与风化程度关联度高，风化程度中等，上升幅度小，强风化时，上升幅度较大；MgO，CaO，CO2降低。由于风化程度不同，矿层颜色和品位也随着变化，如晋宁磷矿、化乐磷矿、清水沟磷矿一带，风化程度由低到高，矿层颜色由深变浅，矿层平均品位由贫变富。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

晚震旦纪末，随滇东地区普遍上升，本区成为滨海地带，灯影组顶部遭受轻微剥蚀。早寒武纪，发生大范围的海侵(见图2)，海水由印度洋北侵，首先进入滇东南海槽，然后抵滇中古陆，经开远海峡进入滇东，形成滇东海槽。然后继续北上，至滇东北与上杨子海盆相连。海水经开远海峡向北运移，进入滇东海槽时，由于海水变深，海面逐渐开阔，流速减慢，携带能力减小，海水中粒度较大的胶磷矿凝体及陆源碎屑有了沉积的机会。另外，在海洼区底部，形成滞流带。滞流带内水深而静，氧气不足，属还原环境，炭质高的黑色泥质岩、黑色燧石得以形成。当富含磷质的深部海流在由南向北的运动中，遇到“澄江水下高地”，受阻而分流。由于机械分异作用及生物化学作用的结果，由海洼向浅滩方向依次出现黑色炭质岩→磷块岩→白云岩→含燧石白云岩的岩性组合。

滇池地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一中低能变化的环境中形成。

盆地中磷质主要表现为多期聚集，从磷块岩物质成分、结构以及构造特征可以看出，其颜色主要是无色、淡棕色、棕褐色，碳酸盐与硅质是胶磷矿中最主要的杂质，海水中磷酸钙被吸附以后，形成各种小球，进而出现富磷酸钙质点，这样沉积的聚集物通常表现为半固结状，在受到冲刷、改造等作用后，最后再沉积。在颗粒的外部，其表现出一种塑变特点，表面较为光滑，部分会有薄皮壳的出现。Eh值在成岩时会降低，而且呈弱碱性，这促使间隙之中水的磷酸盐浓度大幅提升，以及由于颗粒之间水的影响，沉积物富集程度会大幅提升。可以看出磷块岩形成的过程是一个非常漫长而且复杂的沉积、成岩过程。

图2 云南早寒武世初岩相古地理图

4.2 找矿标志

4.2.1 含磷层位的找矿标志

(1)渔户村组。渔户村组为灯影期末海进过程中沉积的浅海相沉积，是一个规模庞大的成矿带，在康滇地轴东侧，北部到峨眉、南部到蒙自。在渔户村组的地层中底层几乎都有磷块岩层，在这一成矿带中很容易发现一些较大的磷块岩矿床。

(2)筇竹寺组。筇竹寺组在国内中南、西南地区有十分广泛的分布，也是寻找磷块岩矿床一个主要标志，矿层多形成于筇竹寺组底部。滇东地区的筇竹寺组的构成是泥质岩、粉砂岩等，下部是各种硅质岩，颜色为黑色等，其中还会有三叶虫化石的存在。

4.2.2 含磷岩系的古生物标志

在含磷岩系以及磷块岩层中，从显生宙开始，就有很多生物化石存在，如一些藻类、脊椎动物化石等。也就是说磷块岩石与古生物彼此之间有紧密关联，而且在很多矿床中都有这方面的体现。如有些矿山的白色页岩中会有软舌螺化石，像尖山磷矿、海口磷矿等，也有软舌螺组成在矿石中含量很多的情况。有学者将梅树村组的含磷层称之为软舌螺层，这也可以作为磷矿寻找的一个重要标志。

4.2.3 含磷岩系的矿物化学特征标志

矿物化学特点对于含磷岩系的判断也有一定的作用，像海绿石属于海相浅水中的自生矿物，颜色为绿色，很容易对其进行识别，最常见于下寒武统含磷岩系底部，尤其常见于沉积间断面上。因此，在找寻沉积型磷矿床时，海绿石是一个重要的矿物标志。

4.2.4 磷酸盐化现象找矿标志

在含磷岩系中，通常都有明显的磷酸盐化现象，尤其是磷块岩层顶、底板中十分明显。主要表现为以下几个方面：(1)岩石中磷含量逐步增多，有超出克拉克值的5～10倍；(2)会有一些薄层状磷酸盐条带等出现，有些会有动物化石等出现。在进行矿层寻找时，可以观察它们的磷酸盐化的情况，还可以应用点磷试验、半定量分析等方式进行。也可以通过野外观察等来寻找这样的标志，达到找到磷矿层的目的。

4.2.5 磷块岩层露头地貌特征标志

出露的磷块岩层风化情况较为严重，很容易出现负地形，在野外要高度重视，如在一些地形中有凹陷的，或者高山、低地等，要特别注意观察。不过第四系坡积物很容易将这些地方覆盖，这些覆盖区也应当给予重视，应通过探槽或浅井等方式揭露这些层位。也有些硅质磷块岩抗风化能力较强，与围岩相近，在地形上没有凸显。大部分磷块岩都含有一定量的枸溶物，易于被地表植物所吸收，使地表植物生长茂密，这也是我们在野外找矿时值得注意的。