磷块岩的类型及成因

2020-08-12彭飚

科技与创新 2020年15期

彭飚

（陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西西安710075；自然资源部退化及未利用土地整治重点实验室，陕西西安710075；陕西省土地整治工程技术研究中心，陕西西安710021；陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司，陕西西安710021）

当沉积岩中磷块酸盐矿物含量大于50%时，称为沉积磷酸盐岩，也可称为磷块岩、磷酸盐岩、磷灰岩、磷沉积岩、沉积磷岩、磷岩等。当沉积岩中磷酸盐矿物的含量在25%～50%之间时，称为磷质沉积岩或磷质岩。当沉积岩中磷酸盐矿物的含量小于25%时，称为含磷沉积岩或含磷岩。SLANKY 也把P2O5的含量作为划分磷块岩的标准，把P2O5的含量大于18%的沉积岩统称为磷块岩，把P2O5的含量小于18%的沉积岩称为磷质岩或含磷岩。中国磷块岩主要分布在扬子地台区域和华北地台区域，其主要发育在震旦纪、寒武纪。

1 磷块岩矿物组成

磷块岩主要由磷灰石这种磷酸盐矿物组成。常见的磷灰石有氟磷灰石Ca5（PO4）3F、氯磷灰石Ca5（PO4）3Cl、氢氧磷灰石Ca5（PO4）3OH。其伴生矿物主要是黏土矿物、各种陆源碎屑矿物（石英等）以及各种化学沉淀矿物（碳酸盐矿物等）。

2 磷块岩类型

在进一步细分磷块岩时，中国学者陈其英以反映磷块岩形成条件和环境的结构构造特征为主要依据，将磷块岩划分为异化颗粒磷块岩、泥晶磷块岩、生物磷块岩、砂（砾）质磷块岩、结核状磷块岩、重结晶磷块岩和交代磷块岩7 个类型，如表1 所示。其结构类型与碳酸盐岩相似，其分类可仿照碳酸盐岩分类。由于磷块岩中总是含有数量不等的陆源碎屑矿物、黏土矿物、碳酸盐矿物等，在具体命名时，可以在颗粒磷块岩前面加上“某某基”字样，以表示出磷质颗粒支撑的矿石基质胶结物的成分特点。

磷块岩的分类还可以按照其生成环境划分，比如海洋磷酸盐岩、大陆磷酸盐岩等；按生成机理进行划分，比如原生磷酸盐岩、次生交代磷酸盐岩等；按大地构造划分，比如地台型磷酸盐岩、地槽型磷酸盐岩等。

表1 磷块岩的基本结构成因类型

3 磷块岩的成因

磷块岩成因学说众多，比如生物成因说、化学成因说、火山成因说、陆源成因说、交代成因说。本次主要针对占主导地位的生物成因说和化学成因说进行简要介绍。

磷块岩的形成与生物作用密切相关，磷是生物生存和繁衍的必需元素之一。生物会对海水中散态磷进行吸收和吸附，在生物死亡后经密集堆积而形成磷块岩，比如介壳磷块岩。但此理论无法解释大量出现的磷块岩中生物化石很少的现象，因此，后来提出了化学成因说。

化学成因说起初由KAZAKOV 提出，后由SHELDON和MCKELVEY 进一步发展。海水中P2O5的含量因深度变化而变化。在表层水生物繁盛，浮游生物对水中的散态磷进行吸收和吸附，因此表层水中P2O5的含量很少；当生物死亡，生物遗体向下沉降，达到一定深度生物遗体分解，生物遗体中所含的磷分解出来，使其深层海水中富含磷。此外，由于上升流的存在，深层富含磷的海水向上运移，其温度升高、压力变小，CO2逸出，海水对磷的溶解度大大降低，因此形成了磷酸盐沉积。60 年以来，通过此理论，世界上大型磷矿相继被发现。