贵州省福泉市大湾磷矿矿物特征浅析

莫璐璐

摘要：大湾磷矿呈层状赋存于下震旦统陡山沱组中，属海相沉积磷块岩矿床。矿石自然类型主要有致密块状、砂砾状、条纹-条带状、团块状白云质磷块岩矿石，矿石工业类型以碳酸盐型为主，其次为混合型磷块岩矿石。主矿层即b矿层厚度1.4m～25.8m，矿层平均厚度8.7m，矿层平均品位27.1%，主要为Ⅱ级品矿石，其次为Ⅰ级、Ⅲ级品矿石。

关键词：大湾磷矿；矿物特征；贵州省

1.矿床特征

1.1含磷岩系

区内陡山沱组是由磷块岩、白云岩、硅质岩、砾岩和粘土岩组成的含磷岩组，厚11.9m～62.5m。具工业价值的矿体有两层，沿用相邻矿区编号俗称“a、b”矿层。

陡山沱组第四段：即b矿层，以灰、深灰色中厚层致密状磷块岩为主，亦有条带状、砂屑状、团块状、角砾状磷块岩矿石。厚度1.4m～25.8m，平均10.2m，单工程P2O5含量17.0%～35.5%，平均27.1%。

陡山沱组第二段：为a矿层产出层位，以灰、深灰、灰黑色条纹状、条带状磷块岩为主，炭泥质磷块岩次之，亦见致密状、砂屑状、角砾状及硅质磷块岩，厚度不稳定。厚度0m～18.6m，平均7.7m，单工程P2O5含量19.1%～32.2%，平均26.4%。

1.2矿体分布、形态、规模及产状

矿体呈层状赋存于下震旦统陡山沱组中，为一大型的海相沉积型磷块岩矿床，矿体较稳定，主矿体b矿层走向长大于4.4km，倾向延伸大于2.2km。矿体控制最高标高818m，最低标高319m，当地最低侵蚀基准面标高1047.5m。矿体产状与岩层产状一致，总体倾向西-北西，倾角2°～41°，一般<15°。但因断层切割、拖拉以及局部断块发育次级褶皱，局部还因沉积基底起伏的控制，因而不同断块矿层倾向变化较大，甚至同一断块的不同部位的矿层产状亦不相同。

矿层对比标志以含矿层之下的南沱组灰绿色、紫红色泥质粉砂岩、冰碛砾岩，之上的灯影组白云岩为主要标志层，且a、b矿层之间的硅质白云岩、硅质岩，其特征清楚，标志明显，a、b矿层的间距为2.1m～30.6m，一般為10.2m。综上所述，磷矿层顶底界线清楚、特征明显，矿层较为稳定，矿层的连接性较好，其对比可靠。

2.矿石质量

2.1矿物组成

（1）矿石矿物

根据岩矿鉴定结果，矿石矿物为胶磷矿、碳磷灰石及细晶磷灰石。矿石矿物主要为胶磷矿，占矿石矿物总量的95%～100%，其次为磷灰石，含量约占矿石矿物总量的0～5%。

①胶磷矿：为磷块岩的主要矿石矿物，呈隐晶质胶状，由胶状、粉末状胶磷矿组成的砂屑，多呈不规则圆形、椭圆形，大小一般在0.1mm～0.5mm。正交偏光下呈光性非晶质，胶状集合体产出，单偏光下可见不规则裂纹。呈砂砾状碎屑，或呈凝胶团块、凝胶条带，均质体，具胶状结构。

②碳磷灰石：呈纤维状、针状或栉壳状紧密聚集，常环绕胶磷矿胶状颗粒边缘丛生而成纤维集晶状环壳，清洁透明，不含混入物。主要表现于砂屑磷块岩矿石中，为孔隙溶液缓慢化学沉淀作用的产物，在矿石中平均含量4%。

③细晶磷灰石：又称隐晶质磷灰石，呈细针柱状或短柱状，常在胶磷矿砂粒或砂粒的胶结物中，在胶结物中往往全部结晶成细晶磷灰石，为光性非晶质胶磷矿经沉积后期重结晶作用转变而成。呈细小柱粒状，分布于胶磷矿砂屑边缘，胶结砂屑胶磷矿，在矿石中含量1%。

（2）脉石矿物

磷块岩矿石中的脉石矿物主要为白云石，次为石英、方解石、碎屑矿物、粘土矿物等，各种矿物含量随矿石类型不同而变化。

①白云石：呈自形-半自形粒状紧密镶嵌，粒度在0.03mm～0.50mm，一般具重结晶现象，在矿石中含量5%～ 45%。在砂砾状磷块岩中，白云石主要为填隙物；在致密块状磷块岩中，白云石呈包裹物或集合体；在团块状磷块岩中，白云石呈基质集合体。

②石英：呈他形-半自形粒、柱状，粒度一般在0.02mm～ 0.10mm，含量一般在1%～15%，包含于胶磷矿凝胶集合体中或呈填隙物赋存于砂砾状磷块岩粒间，或与玉髓组成为不规则硅质团块或断续条带分布于磷块岩中，团块粒度0.15mm左右。或呈粒状星散分布于胶磷矿之中。

③方解石：呈他形粒状，粒度<0.02mm～0.03mm，含量一般<0%～3%，分布于颗粒间孔隙中或被白云石包裹。

④碎屑矿物主要为碎屑石英，其次为电气石、锆石、金红石等重矿物。碎屑石英呈粉砂-砂碎屑，粒度0.02mm～ 0.2mm，棱角、次棱角状，零星分布，见于砂、砾状磷块岩中，含量<1%。

⑤粘土矿物：炭泥质呈无定向分散状混杂于胶磷矿中，含量0%～3%；水云母呈细小鳞片状，粒度0.01mm～0.03mm，聚集成片状分布，含量0%～30%；高岭石呈结晶细小鳞片状，粒度0.02mm左右，聚集书页状、蠕虫状，充填于岩石裂隙之中，含量0%～5%。

⑥次生矿物为黄铁矿：呈他形-半自形，粒度0.01mm～ 0.10mm，零星分布于胶磷矿之中，含量≤1%。黄铁矿分布在胶磷矿粒屑内，少量分布于白云石粒间，有时成条带或团块产出，与炭质混杂聚集呈条带状分布。部分黄铁矿氧化为褐铁矿。

2.2矿石结构构造

（1）结构。矿石结构有凝胶结构、砂屑结构、砾屑结构、隐晶质-显微鳞片状结构四种：

①凝胶结构：是在相对宁静低能环境中磷酸盐在藻类微生物作用下胶体聚沉的初始结构。胶磷矿呈胶体状沉淀或为含有机质的凝胶团块分布于白云质基底中（照片1）。

②砂屑结构：砂屑为球形、椭圆形，磨圆度及分选性良好，部分砂屑则为次棱角状，不规则形状，分选度不好，砂屑粒径一般0.2mm～0.5mm，大者可达1.9mm，小者0.05mm，属细砂屑至中砂屑。砂屑成分主要为胶磷矿，次为细晶磷灰石、碳磷灰石等（照片2）。

③砾屑结构：砾屑为椭圆形、次圆状、次棱角状，砾径2mm～7.9mm，砾屑成分为胶磷矿，胶结物由胶磷矿、碳磷灰石、细晶磷灰石、白云石及玉髓组成，胶结类型为基底式（照片3）。

④藻灰結构：是微扰动环境中磷酸盐在藻类微生物作用下凝聚成圆形、椭圆形颗粒。颗粒内部常见藻类微生物遗迹，多在砂、砾屑胶磷矿有较大孔隙的情况下才易见到，往往呈生物骨架产出，主要为蓝、绿藻丝体缠绕砂、砾屑或在孔隙中沿壁生长。磷质多结晶为碳磷灰石，富含有机质，可见不规则同心层状构造而成核形石。

（2）构造。磷矿石的构造有块状构造、条纹状构造、条带状构造及团块状构造。主要以条带状构造最发育。

①块状构造：由胶磷矿胶状集合体组成，矿石各组分的颗粒均匀分布。块状构造是矿区最常见的一种类型。

②条带状构造：薄层状呈韵律出现，一是由于磷块岩砂、砾屑粗细的韵律性变化，二是由于胶结物不同，以致宏观微观均表现出颜色、结构、次生变化不同等，一般这种条带间隔大于1mm～2mm。条带状构造以白云质胶结、磷质胶结和磷—硅质胶结为主。另是由于矿石中胶磷矿呈胶状集合体沿层分布而成条带并与白云石相间产出。

③条纹状构造：系极薄层和微层理，一般条纹间隔小于1mm～2mm，与条带状构造相似，只是其间隔更小而已。胶磷矿胶状集合体呈条纹状与白云石或磷质白云石间夹产出，两者“港湾”状接触，界面不平整，部分胶磷矿呈假鲕状分散于白云岩中。

④团块状构造：碳酸盐凝胶集合体呈不规则团块分布于白云质基质中，由不规则的白色硅质团块、磷块岩及白云岩砾屑构成。

2.3矿石自然类型及其特征

根据矿石颜色、物质组分和结构、构造等特征，可划分为致密状、团块状、条带状磷块岩三种自然类型。

（1）致密状磷块岩。呈灰、深灰色、灰黑色，中厚层至厚层状，具砂屑结构、显微鳞片结构、隐晶质胶状结构，块状构造。砂屑由胶状、粉末状胶磷矿组成，多呈不规则圆形、椭圆形，大多在0.1mm～0.3mm，胶结物为白云石、胶磷矿，胶磷矿呈隐晶质胶状，部分重结晶为细小粒柱状磷灰石。P2O5含量15.8%～32.9%。该类矿石约占总资源量的57%。

（2）团块状磷块岩。灰色白云岩或白色硅质岩呈大小不等，形状不一的团块嵌布于致密状磷块岩中，具碎屑结构，团块状构造。P2O5含量14.3%～34.5%。该类矿石约占总资源量的3%。

（3）条带状磷块岩。主要是磷酸盐条带和以白云石杂质为主的条带交互构成，深色与浅色相间，胶磷矿条带间隔0.1cm～10cm，条带密集细小构成条纹状磷块岩，P2O5含量的高低取决于胶磷矿条带的疏密与厚薄。P2O5含量21.4%～ 36.2%，多为Ⅰ级品。该类矿石约占总资源量的40%。主要分布于a矿层，b矿层局部也有分布。

2.4矿石化学成分

根据样品测试结果，区内磷块岩矿石主要化学成分为P2O5、酸不溶物、CaO、MgO、CO2、SiO2，六个组分总量达91%，次要组分为枸溶性P2O5、Al2O3、TFe2O3、F等。

（1）矿石的有益组分

矿石中有价值的有益组分主要是P2O5，其次为枸溶性P2O5和伴生的氟元素、碘元素。

①P2O5的含量及其变化情况。

b矿层：矿石中P2O5的含量17.0%～35.5%，平均26.8%，高值点有6处，其含量均大于30%，达到I级品矿石标准。矿体P2O5含量沿走向和倾向上的变化均具跳跃性，品位变化系数12.6%，即P2O5分布均匀。

a矿层：矿石中P2O5的含量19.5%～32.2%，平均26.3%，高值点有6处，其含量均大于30%，达到I级品矿石标准；无矿天窗有6处。矿体P2O5含量沿走向和倾向上的变化均具跳跃性，品位变化系数11.9%，即P2O5分布较均匀。

②枸溶性P2O5。枸溶性P2O5的含量与P2O5呈正相关关系，含量为1.5%～9.1%，平均为4.4%。因其含量较低，故本区磷矿石不能直接被作物所吸收。

③氟元素。氟元素以阴离子形式赋存于胶磷矿分子中。根据组合分析结果，b矿层氟的含量为1.2%～3.6%，平均2.5%，a矿层氟含量为1.5%～3.6%，平均2.5%，矿床平均含量为2.5%。

④碘元素。区内碘以分散状态存在于磷矿石中，主要含于致密块状磷质砂屑磷块岩，尤其是富藻砂屑磷块岩中，其含量大致与P2O5呈正相关关系。根据组合分析结果，b矿层碘的含量4.2×10-6～48.9×10-6，平均21.58×10-6，a矿层碘含量5.0×10-6～42.2×10-6，平均13.5×10-6，矿床平均含量17.6×10-6。

（2）主要有害杂质组分的含量及其变化特征

主要有害杂质组分的种类及其含量。区内磷块岩矿石的有害杂质组分主要有MgO、SiO2、倍半氧化物、CaO和CO2，其含量及其变化特征分述如下：

b矿层MgO含量变化为2.3%～9.8%，平均为5.4%，有5个高值点，其含量均大于9%，其余含量均大于2%。

a矿层MgO含量变化为1.1%～9.3%，平均为3.5%，其含量小于2%有7处；有2个高值点，其含量分别为8.01%、9.37%。

b矿层SiO2含量变化为1.2%～24.2%，平均6.2%，其含量小于2%有3处，含量分别为1.2%、1.6%、1.8%；含量大于10%有17处，大小在10.3～24.2，其中有两处高值点，其含量为24.2%、20.9%。

2.5矿石工业类型及品级

（1）矿石工业类型。按照《磷矿地质勘查规范》（DZ/ T0209—2002）附录G，区内磷块岩矿石中主要脉石矿物包括硅质矿物、硅酸盐类矿物、碳酸盐类矿物。根据其种类、含量以及选矿加工技术特征，将磷块岩矿石划分为硅质及硅酸盐型、碳酸盐型、混合型三个亚类。各亚类脉石矿物中碳酸盐类矿物含量分别为：硅质及硅酸盐型﹤30%，混合型30%～70%，碳酸盐型﹥70%。

（2）工业品级。根据磷矿一般工业指标规定（附录H），磷块岩矿石品级按P2O5含量分为：P2O5≥30%为Ⅰ级品；P2O5<30%～24%为Ⅱ级品；P2O5<24%～15%为Ⅲ级品矿石。

参考文献：

[1]贵州省地矿局115地质大队.贵州瓮安磷矿高坪矿区英坪矿段详细勘探地质报告[R]. 1981.

[2]贵州省地矿局106地质大队.贵州瓮安磷矿高坪矿区磨坊矿段详细勘探地质报告[R]. 1982.

[3]贵州省地矿局104地质大队.贵州省福泉市磨坟镍钼钒多金属矿详查报告[R]. 2013.

[4]贵州省地质矿产局.贵州省区域地质志[M].北京：地质出版社， 1992.