四川洪雅县海子河磷矿床成矿环境分析

聂国永 夏德伟 邓小勇 杨长勇 周科宇 宋小琴 余秋兵

摘要：本文通过对海子河磷矿床含矿岩系、岩相古地理、沉积环境、成矿物质来源、成矿年龄研究，运用矿石组构、矿物成分分析，结合薄片鉴定、 电镜扫描、能谱分析、X 射线衍射分析等技术手段，对矿床成矿环境进行探索性分析。

关键词：海子河;磷矿;成矿环境

海子河磷矿赋存于扬子地区下寒武统梅树村阶地层，成矿时代属于磷 矿的两大成矿期之一—寒武纪，其在中国磷矿集区分划[1]中，属于滇东-川 南-黔西成矿带川西南矿集区，位于四大聚磷区之一的汉源-乐山聚磷区。区域内重要的含磷地层麦地坪组，矿区广泛分布。

1 矿体地质

1.1 含磷岩系

通过对矿区麦地坪组（∈1m）磷矿化带的系统调查和取样分析，在其 底部发现了磷矿体，分上下两段，上段（∈1m ）厚 11.77-24.91m。上部为2 深灰色中厚层-厚层细晶白云岩，下部为假角砾白云岩。下段（∈1m ）厚1 16.37-16.62m。上部为浅灰色结晶白云岩，中-下部为灰色微粒白云岩，含 燧石条带，下部尤为发育。底部为一层磷块岩或含胶磷矿条带白云岩。

1.2 矿石组构

1.2.1 矿石结构

以胶磷矿为主要含磷矿物，与大多与白云岩或硅质岩共同产出，划分 了两种矿石类型。

（1）磷质白云岩

该类矿石具细粒、粗粒结构，矿物成分有白云石约 55-65%、胶磷矿约 20-25%、方解石约 8-15%、陆源碎屑约 3%，鐵泥质少。白云石呈半自形 细粒状，粒度较均匀，结构较松散，间隙常有方解石充填，保留原灰岩残 余较多。胶磷矿呈褐黄色，土黄色，均质，细粒状，不规则片块状、次圆 状，常包裹陆源碎屑和白云石微粒形成鮞粒环带结构（图 1）。

（2）含磷白云岩

该类矿石具微细粒结构，其中含白云石约 80%、胶磷矿 8-10%、方解石 约 5%、陆源碎屑约 5%、褐铁矿及铁泥质少。白云石呈他形-半自形微细粒 状，细粒为主。形成不均匀结构。部分间隙有少量铁泥质和方解石充填，主 要与细粒白云石不均匀相间分布。胶磷矿（图 2）呈浅黄褐色，均质，细粒 为主，分散状分布，常包裹陆源碎屑。方解石主要为白云石交代残余，不均 匀保留在白云石中。陆源碎屑主要为石英碎屑，微量硅质岩屑和针状云母片。

1.2.2 矿石构造

矿石构造主要有条带状构造、块状构造两种。其中以条带状构造为主。

条带状构造：矿石矿物胶磷灰石集合体与脉石矿物（白云石、硅质矿 物）集合体各自相对集中，而形成大致沿层理交替、重复出现的条纹状构 造（条带宽一般小于 5mm），其单层厚度可以很大。或形成薄层磷块岩与薄 层白云岩（或硅条带）互层，其单层厚度一般 0.5-20cm。

块状构造：组成矿石的各类矿物均匀分散而没有各自相对集中的现象，成为均匀嵌布的块体，层系厚度 2-20cm，一般 4.00-8.00cm，层间一般为 白云质（或硅质）薄膜。

1.3 矿物成分

矿石的矿物成分主要为磷酸盐矿物、碳酸盐矿物及硅酸盐矿物。

磷酸盐矿物：主要为胶磷灰石、少量纤维状微晶磷灰石，含量一般为 50%-90%，与其它脉石矿物呈不规则毗连镶嵌关系。胶磷灰石，浅棕-深 棕色，呈隐晶状，正交偏光下呈均质体或显微弱光性;纤维状微晶磷灰石，无色透明，常呈网格状、蜂窝状。其中胶磷矿和氟磷灰石含量较高（图 3）。

碳酸盐矿物：以白云石为主，方解石少量，一般含量 5%-25%;白云 石，无色透明，呈自形、半自形粒状，以半自形粒状为主，粒径不均，以 0.01-0.02mm 的粉晶和细晶居多，晶粒间彼此呈规则、半规则毗连镶嵌。

硅酸盐矿物：主要是玉髓、石英、粘土等，含量一般为 5%-25%。玉 髓，无色透明，胶状分布于胶磷灰石中;石英（见图 3），无色透明，石英 呈他形微粒状，粒径为 0.01-0.02mm，仅在裂隙中出现;粘土矿物，以伊利 石为主，少量水云母、绢云母，呈隐晶状或显微鳞片状，多相对集中成条 带与磷条带互层，少量散布在胶磷灰石粒屑表面或粒屑间。

三类矿物在矿石中所占比例互为消长，总量占矿石矿物总量的 95%以 上，其他微量矿物，如黄铁矿、褐铁矿等，含量甚微，呈细粒状、星散状 机械混入、散布在磷灰石粒屑间或白云石颗粒间。

2 成矿环境分析

2.1 岩相古地理

根据早寒武世梅树村期岩相古地理环境可知，赋矿层位隶属于扬子地 台周缘成矿时代的早寒武世梅树村阶成磷期。该成磷期是晚震旦世灯影峡 期大规模海侵过后，又一次海侵沉积成磷期。而扬子地台是由磷块岩、碳 酸盐岩、硅质岩等沉积而成，常见的缓坡相沉积，其北缘和西南周边的古 陆分布有次级构造环境。可见区内沉积环境开阔，有利于磷质的带入，且 水体较浅，水动力条件强，以波浪作用为主，另外，就地或异地已沉积的磷酸盐被打碎成磷质碎屑经充分簸选，去掉了粘土及碳酸盐杂基，进而富 集成矿。

2.2 成矿物质来源

通过对区域地质背景等相关资料研究、矿床的横向对比、剖面的相似 性以及以碳酸盐岩、硅质岩和磷块岩共同构成的浅海相黑色岩系的共同特 征，推测其成矿磷质来源具有相似性。可概述为：（1）陆源：由扬子地区 西南缘在磷矿沉积的另一重要时期—震旦纪陡山沱组等沉积的含磷岩层，在由震旦至早寒武地质发展阶段，随康滇古陆以及扬子浅海周缘岛链的隆 升而形成转化为陆源区，含磷物质随其他陆源物质如石英、燧石、长石等 在物理风化作用下由陆入海，形成早寒武纪含磷岩系中鮞粒结构的中心物 质。（2）深源：在镜下可观察到陆源或内碎屑外围部分包裹了磷质环带，或磷质作为胶结物胶结碳酸盐岩及碎屑岩，因其成分单一，并且在能谱和 X 射线衍射分析下与相邻磷矿深部来源磷质所表现分析结果一致，并且以 化学沉积作用为主沉淀，来源于海水，结合海底特有的古断裂凹槽台的古 构造位置，早期海底火山喷发物将深部磷质带入地层海水，由于早寒武世 海子河磷矿勘探区属热带、亚热带地区，因此大洋环流等将地层富磷海水 带至近陆源地区完成化学沉积，形成环带结构、胶状结构。

2.3 成矿年龄浅析

磷矿体呈层状产出，与含磷岩系产状基本一致，受构造影响有限。因 此该磷矿受沉积作用及环境控制明显，另通过薄片鉴定、电镜扫描、能谱 分析、X 射线衍射分析，碳酸盐岩做为陆源碎屑或内碎屑的胶结物产出，与含磷物质呈现清晰的共生关系，具同沉积结构，因此成矿时代以含矿岩 系时代相平行。

2.4 成矿环境分析

由于海子河磷矿赋矿层位为寒武世麦地坪组，并且处于扬子地台西南 缘。因此可分析其在早寒武世麦地坪期为三面局限一面连海的古地理环境。结合周缘相关同时代磷矿产出含磷岩系剖面，推测出当时扬子地台由南东 向北西发生过海侵，大量富磷酸盐、CO2 等溶液的海底上升流进入区内，当 海水压力下降，CO2 逸出或沉淀为碳酸盐岩，溶液饱和（过饱和），在陆源 近岸去沉积，经上升洋流作用、生物沉积作用、有机腐解作用、磷酸盐化 作用等成矿或次生富积作用叠加成磷矿。根据矿石结构、构造、矿物成分 及矿层产状分析，该矿段主要受岩相古地理环境控制，并且受后期浅海相 生物化学沉积影响的磷块岩成因类型的一种。

在光薄片鉴定结果可推出矿段处于潮间带与潮间高能带之间的过渡環 境中，受此海湾浅水高能环境作用，使早先沉积的磷酸盐盆进一步改造，二次富集成矿。

根据对不同部位矿石的 X 射线衍射分析（图 4、图 5），可以得出其矿 石主要成分为 Ca5 （PO4 ）——3F（氟磷灰石）和 Ca5 （PO4 ）3 （OH） （羟基 磷灰石）两种。根据中国地质科学院对磷矿物的分类[7]，得知该磷矿应为近 于中性或者弱碱性的海相沉积磷矿床。根据相关物质成分，薄片和扫描电 镜下的环带结构（见图 1，图 6），能谱分析结果（图 8）中的环带边含磷 质明显增高，并且在薄片下观察发现磷质环带表面干净，成分更为单一，可以推测其为细晶磷灰石（Ca10[PO4]6-x[CO3]x （F，OH） 2+x ）之一，属低碳氟 磷灰石，赋存于原生海相沉积磷块岩。

因此可得出以下结论：鮞粒的中心含磷质物质与部分陆源碎屑混杂，或被碳酸盐岩化作用比较明显，导致出现正交偏光下微弱全消光，为早期 形成胶磷矿的残余结构，由此可将鮞粒中心部分含磷物质解释为早寒武世 之前所形成胶磷矿经相对高能环境而形成的碎屑状残留物，后期环带为相 对稳定环境下胶体化学沉积的结果。

3 结论

由以上可知，该矿床区域上与川西早寒武磷矿带沉积成岩环境一致，属于该成矿带北东段陆棚、潮汐浅滩沉积微相，在物理化学沉积作用参与 下，形成了以陆源磷质碎屑作为鮞粒中心物质或砂粒等机械沉积为主，海 水溶液磷质沉积形成成分单一的鮞粒环带、胶结物等以化学沉积次之的两 个磷质来源，属同沉积（海相）磷块岩矿床。

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作者简介：聂国永，36 岁，高级工程师，矿物学、岩石学及矿床学专 业研究生毕业，主要从事地质勘查与矿产预测工作。