四川马边老河坝磷矿区成矿地质条件分析

刘俊男，胡 明

四川马边老河坝磷矿区成矿地质条件分析

刘俊男，胡 明

（西南石油大学地球科学与技术学院，成都 610500）

马边县位于四川盆地西南边缘，同属小凉山区和乌蒙山区，是国家级贫困县，重点扶贫开发县。区内磷矿资源丰富，具有较大的经济价值和社会价值。区内磷矿赋于早寒武世梅树村早期麦地坪组，为沉积性矿床，生物聚磷作用是马边地区磷矿形成的最重要因素，潮下间歇高能带中生物聚磷作用最为强烈，是最有利于形成磷矿的相带。本文在总结前人科研成果和勘探评价成果的基础上，通过分析古构造、古地理环境以及沉积相条件，探究并分析马边磷矿成矿地质条件，为下一步扩大找矿提供地质依据。

老河坝磷矿；磷矿成因；古构造；古地理；沉积环境

1 地质背景

1.1 大地构造背景

据“四川省矿产资源潜力评价”项目办公室划分方案，以锦屏山前陆逆冲带为界分为扬子陆块区、西藏-三江造山系2个一级构造单元。马边老河坝磷矿区主体属扬子陆块区（Ⅰ）上扬子陆块（Ⅰ1）四川前陆盆地（Ⅰ1-4）叙永-筠连叠加褶皱带（Ⅰ1-4-6）（图1）。

图1 区域大地构造分区图（据四川省矿产资源潜力评价报告，2013）

1.2 研究区自然地理概况

研究区位于四川盆地西南边缘小凉山区，属乐山市马边县管辖，北纬28°25′30″至29°04′14″，东经103°14′40″至103°49′40″。区内高山深谷纵横，地势起伏较大。矿区东部沿老河坝断层剥蚀形成山间谷地；西部由大宝顶、小宝顶构成的山脊，形成西高东低的地形。南北两侧受冲沟切割，地势也比西部低。大宝顶最高为2090m，张家拉打沟最低为980m，相对高差1110m，一般500~700m，属中山区。

本区气候属亚热带季风气候大区，多雾多雨。平均气温19℃，雨量充沛，年降水量823~2150mm，平均月降雨量174mm，主要集中在每年7、8月；12月至次年2月为降雪期，积雪厚度10~15cm，平均为20cm。

1.3 研究区内磷矿基本情况

磷矿是研究区最具影响力的战略性资源，其经济价值、社会价值巨大，科学合理地开发利用直接影响本地区的长远发展。马边老河坝矿区开发于上世纪九十年代中后期，区内查明资源储量约5.4亿吨，共设置11个采矿权和5个预留矿权，开采规模849万吨/年。老河坝矿区矿石平均品位21%~24%，富矿最高品位达38%。马边磷矿综合评价位居全国八大磷矿第四位，国家已将其列入“攀西—六盘水国土规划”、“金沙江国土综合开发规划”、“川南国土开发规划”和“成渝经济区区域规划”,马边被确定为四川省重要磷化工基地。

1.4 地层分布及其特征

研究区位于扬子地台西缘，属上扬子陆块，以沉积岩分布为主，少量火山岩。矿区内地层发育较齐全，除中、上志留统，泥盆系，石炭系沉积缺失和白垩系以上地层后期剥蚀外，其余各系地层均有沉积。其中震旦系灯影组仅在西部及南部沿磷矿层展布方向出露，寒武系分布最广，奥陶系仅在北西角出露，第四系零星分布于沟谷及缓坡地带。区内与成矿有关的地层为震旦系上统灯影组、寒武系麦地坪组、筇竹寺组（表1），麦地坪组为区内主要含磷层[1]。

表1 研究区主要地层分布及特征一览表

1.5 主要构造特征

老河坝磷矿区位于沙匡断层西侧，受区域构造控制，矿区内构造线呈北北西-南南东方向展布。

图2 马边区域地质图

1.5.1 断层

矿区内断层构造不发育，仅在铜厂埂露采区和大坪背斜西翼近核部处各见一组倾向东的高角度正断层，前者断距15~40m，后者段距达几百米。其余地段偶见断距仅几米小错动。

1.5.2 褶皱

研究区内褶皱构造发育，褶皱构造以南北向为主，受多期构造活动影响，发育少量北东向、北西向褶皱构造，背斜较紧闭，褶皱形态和展布特征受峨边-金阳断层和峨眉山玄武岩组的分布特征控制明显。

位于矿区东侧的老河坝倒转背斜是矿区主体褶皱构造，呈北北西向展布，中部略向东凸，长17km，轴面倾向西，东翼受沙匡大断层切割，地层倒转，形成一不对称倒转背斜，核部受次级老河坝断层破坏。次级褶皱有位于矿区中部的暴风坪向斜和矿区西南部的大坪背斜。暴风坪向斜为不对称向斜，东翼地层倾角20°~26°，西翼32°~50°，向斜保存完整，无断裂破坏。大坪背斜为一短轴背斜构造，核部宽缓，西翼倾角增大，转折处受一组走向北北西正断层破坏[2]。

2 老河坝磷矿地质条件

2.1 古构造条件

在早寒武世梅树村早期，马边-雷波地区呈现出隆凹相间的沉积格局，主体呈南北向分布，马边聚磷盆地在此时期形成，并发育老河坝磷矿区，水体由东南向西北方向逐渐变浅。总体上，马边聚磷盆地沉积中心靠近老河坝磷矿区，各沉积相带呈环带状分布，水体向南北两侧逐渐变浅。于该时期沉积的麦地坪组整体上属潮坪相沉积（图3）。

图3 马边-雷波早寒武世梅树村早期岩相古地理剖面图

2.2 岩相古地理条件

马边聚磷盆地位于川西南海湾潮坪偏北部，其构造环境及地理环境优越。属近岸带半局限浅水盆地。南面连雷波开阔海湾盆地，北接峨眉局限盆地，处于由开放环境向局限环境的过渡区，从而为磷质聚集、生物衍生、成磷聚磷再造成矿创造了极有利的条件。沉积相带总体由南向北延伸，由潮下低能海湾向潮下浅滩、潮间砂坪、潮上泥坪过渡，呈较对称的环形带状分布。随着沉积相带的更迭，磷酸盐岩的结构类型也发生很大的变化。如海湾盆地主要沉积藻球磷块岩，云基胶结；潮下浅滩则以砂屑磷块岩、藻包粒磷块岩为主，磷基亮晶胶结；潮间坪形成的磷块岩以条带状白云质砂屑磷块岩、砂砾屑白云质磷块岩、鲕粒磷块岩为主，云基亮晶胶结，有的为杂基胶结；在潮上泥坪磷质分散，多以磷质条带出现，一般无工业磷矿[3]。

2.3 沉积相特征

马边地区麦地坪组为一套弱硅质碳酸盐岩，含磷地层发育良好，岩性主要为白云岩、磷块岩、硅质岩、灰岩、粘土岩、砂岩及其过渡岩类组成，沉积构造十分发育，有不同的层理类型。据马边二坝实测剖面（图4），沉积构造发育有静水环境的水平层理、微波状～水平状纹层；有反映潮汐风暴造成的砂砾屑粒序层理（砂屑白云岩，下粗上细）；有反映成岩作用物质再分配的“瘤状”构造及磷块岩中的网格状结构。上述沉积构造、层理类型在剖面层序上交替出现，反应了麦地坪组沉积相为局限台地潮坪相，总体表现为潮下-潮间-潮下，且大部分沉积物是在潮下环境形成，仅部分是潮间坪产物[4]。

潮下带指平均低潮面以下、浪基面以上的水下区域。潮下云坪（高能）水体相对较浅，水动力明显增强，岩性主要为（含磷）砂屑白云岩、砂屑磷块岩，是最主要的磷矿沉积相带。

潮间带指位于平均高潮面和平均低潮面之间的地带，它们一天一次或两次出露水面。受潮汐作用影响，潮间带水体整体属于高能带，以发育（含磷）粉晶—细晶白云岩、（含磷）砂屑白云岩和砂屑磷块岩为典型特征，属于潮间云坪沉积，常见鸟眼构造和条带状构造，可作为磷矿沉积相带[5]。

图4 马边县二坝震旦系灯影组-寒武系西王庙组(Z2d-∈3x）实测地层剖面

表2 马边老河坝磷矿成矿要素特征表

3 磷矿成因分析

3.1 成矿要素

必要的成矿要素：①沉积成矿时代为早寒武世梅树村早期（∈11-1）；②含矿地层为寒武系麦地坪组，其沉积建造类型属磷质岩建造；③麦地坪组沉积相特征属潮下高能带。

重要的成矿要素：①大地构造位置属上扬子古陆块四川前陆盆地峨眉山断块；②磷酸盐矿物主要为氟磷灰石及微量银星石，杂质矿物主要为白云石；③主要岩性为白云岩、石灰岩、磷块岩，磷块岩中主成矿元素：P2O5含量25.31%～30.42%（表2）。

3.2 成矿模式

早寒武世时期，位于扬子准地台西部边缘地区的研究区西为特提斯海区，毗邻滇青藏海盆，安宁河古深断裂带位于其间，康滇古岛链发育，形成水下高地或孤岛，南北向隆起；研究区的东部为川中浅水碳酸盐岩台地，峨眉—宜宾古大断裂在其间发育。在康滇古岛链和川中台地的影响下，马边-雷波地区内形成近岸浅水盆地，呈南北向展布，为局限台地相沉积，其中的潮坪亚相是区内磷矿沉积的主要场所，马边聚磷盆地水体相对较浅，可容纳空间较小。

同一时期内，上升洋流在研究区所处地区非常活跃，大量磷质含量高、富含有机质的深部海水进入研究区所在的中低纬度地区，加速了盆地水域内藻类及其他生物的生长，促进了生物聚磷-生物化学成磷作用。大量生物吸收了磷质组分，许多菌藻生物也作为含磷生物碎屑组分沉积下来或以其他方式参与成磷作用，构成最早的含磷细粒在水域周围分布，之后逐渐富集形成半固结或固结的磷块岩，潮汐、波浪等使其发生破碎、冲刷、簸选，短距离搬运后再次沉积，形成磷块岩。因此，马边聚磷盆地的磷矿层多为内碎屑结构。

处于不同沉积相带内的磷质含量因沉积环境不同而存在较大差异：①潮下低能带环境中，主要矿石为含磷硅质白云岩，磷屑较少；②潮下间歇高能带中，水体动荡，磷块岩经历了较为剧烈的簸选，分选和磨圆较好，藻类发育，含丰富磷质，为生物聚磷作用创造了良好的条件，是最有利于形成磷矿的相带。③潮间带中，水体较为动荡，填充在砂屑颗粒间的泥质被高能量的水流冲刷去除，有利于成岩期磷矿的富集，矿石类型仍为砂屑磷块岩。因潮间带水介质条件多变，条带状构造十分发育，矿层厚度不稳定且总体偏小，磷矿品位中等偏高，成矿条件仅次于潮下高能带[5]。

4 结论

1）老河坝磷矿区矿床受沉积地层控制，含矿岩系为寒武系麦地坪组，磷矿成矿时代为梅树村早期，生物聚磷作用是马边地区磷矿形成的最重要因素，潮下间歇高能带中生物聚磷作用最为强烈，是最有利于形成磷矿的相带。

2）磷矿形成的古构造条件为上扬子古陆块四川前陆盆地峨眉山断块。

3）岩相古地理条件为近岸半局限浅水盆地，其南北分别与雷波开阔海湾盆地、峨眉局限盆地相连，由开放环境向局限环境过渡，为磷质聚集、生物衍生、成磷聚磷、再造成矿创造了有利条件。

图5 马边老河坝磷矿区成矿模式图

4）区内磷块岩受古构造和古地理环境的制约，局限海湾有利于上升洋流所携磷质的聚集，是形成巨大矿床必不可少的先决条件，同时潮下高能带是富集优质磷块岩矿床的关键。矿床成因属浅海相层状碳酸盐岩磷块岩矿床。

[1] 四川省地质矿产局207地质队.四川省马边彝族自治县老河坝磷矿八号矿块资源储量核实报告[R].2011,7.

[2] 黎治忠.四川省马边县老河坝磷矿矿区地质特征及矿床成因探讨[J].中国西部科技,2010,9(02):11-14+17.

[3] 四川省地质矿产局207地质队.四川省老河坝磷矿床地质研究报告.[R].1989,11.

[4] 陈慕天. 四川省洪雅县老汞山磷矿地质特征及其成因模式研究[D].成都理工大学,2018.

[5] 杨豫川,彭向辉,张君,赵伟,游学军.四川马边麦地坪组磷矿沉积特征及其成矿模式[J].科技通报,2019,35(01):29-36.

Analysis of Ore-Forming Geological Conditions of the Laoheba Phosphate Deposit, in Mabian, Sichuan

LIU Jun-nan HU Ming

(College of Earth Sciences and Technology, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500)

Mabian Yi Autonomous County is rich in phosphate resources. Phosphate deposits occur in the Lower Cambrian Maidiping Formation, being a sedimentary one. Biophosphorization is the most important ore-forming factor of the Mabian phosphate deposits. Biophosphorization was the strongest in subtidal intermittent high energy zone which was the most favorable facies zone for the formation of phosphate. This paper has a discussion on geological conditions for the formation of the Laoheba phosphate deposit according to paleostructure, paleogeographic environment and sedimentary facies conditions.

phosphate genesis; paleostructure; paleogeography; sedimentary environment; Laoheba phosphate deposit

2020-09-30

刘俊男（1991-）,女，四川内江人，理学硕士，研究方向为构造地质学

P619.21

A

1006-0995（2020）04-0614-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2020.04.018