贵州省开阳县龙水磷矿地质特征及成因分析

2021-08-15周祖虎

新疆有色金属 2021年5期

周祖虎

（贵州省地矿局地球物理地球化学勘查院贵阳 550018）

贵州开阳磷矿以其厚而富的磷矿石资源备受关注。本文以贵州省开阳县龙水磷矿矿床为例，分析总结了该矿床的区域地质背景、矿床地质特征及矿产成因，为该区域寻找相似类型的矿产提供了一定的理论支撑。

1 区域地质背景

该区域所处大地构造部位属扬子准地台黔北台隆遵义断拱贵阳复杂构造变形区的翁昭背斜北东转折端，该区域地质构造复杂。区内出露地层从老到新依次有青白口系鹅家坳组（Qbe），南华系上统南沱组（Nh2n）、震旦系下统陡山沱组（Z1ds）、震旦系上统灯影组（Z2dy）、寒武系下统牛蹄塘组（∈1n）、明心寺组（∈1m）、金顶山组（∈1j）、清虚洞组（∈1q）、中统高台组及石冷组（并层∈2g+sh）、中一上统娄山关组（∈2-3ls）、二叠系中统栖霞茅口组（P2q+m），上统龙潭组（P3l）及吴家坪组（P3w）、长兴组（P3c）、三叠系下统夜郎组第一段（T1y1）等。该区域构造复杂，尤其是断层特别发育，区内由于断层破坏，未见完整的褶曲构造，乌江以南的广大区域断层构造尤为发育，褶曲构造仅为不规则、不完整的较小的褶曲，乌江以北断层不发育，褶曲亦不发育，基本上属一单斜构造。区域断层主要为近北东向或北东东向断层，该组断层把该区域切剖成近东西向的块段，其次为北东向及北西向两组断层，由于北东向及北西向断层较发育，进一步把该区域切割成近东西向、北东-南西向、北西—南东向的小块，对区域内磷矿层造成了破坏。

2 矿区地质概况

2.1 地层

矿区出露地层由老到新依次为青白口系鹅家坳（Qbe）、南华系上统南沱组（Nh2n），震旦系下统陡山沱组（Z1ds）、上统灯影组（Z2dy）、寒武系下统牛蹄塘组（∈1n）、明星寺组（∈1m）、金顶山组（∈1j）、清虚洞组（∈1q）、寒武系中统高台组加石冷水组（∈2q+sh）及第四系（Q）。

主要含矿地层为震旦系下统陡山沱组（Z1ds）。该层主要出露在F2断层以北，及矿区东部边沿。根据岩性特征进一步分为上、下两段。该层由于在沉积过程中受底板古侵蚀面起伏及构造运动影响各处沉积厚度变化较大甚至尖灭缺失。部分钻孔中未见该层。所见该层的钻孔统计厚度为1.06～25.65m（平均9.24m），各钻孔所见该层岩性，夹层层数都有所不同，综合起来自下而上为：

下段（Z1ds1）：A、该层底部1.06～11.76m（平均5.86m）为黄灰色泥质白云岩及含泥质白云岩。经ZK223 钻孔系统采样分析，其P2O5含量为0.90～5.92%。B、浅灰色微晶硅质白云岩（个别钻孔为硅质岩）不显层理，厚4.42～15.38m（平均6.82m），P2O5含量为0.38～0.80%。C、为浅灰色泥质白云岩，不显层理（仅少数钻孔见），厚2.74m 左右，P2O5含量为0.50～4.09%。D、磷矿层为厚薄不等（部分地段缺失）的浅灰色、灰白色、褐黄色块状、砂屑状，条带状磷块岩层，称A磷矿层。

上段（Z1ds2）：该层岩性较简单，地表及多数钻孔资料表明主要为白色、乳白色块状硅质岩（少数钻孔在硅质之上浅灰色硅质白云岩）经岩矿鉴定认为硅质岩原岩为白云岩，是后生成岩期发生强烈硅化作用所致，该层厚1.59～29.25m（平均10.98m），P2O5含量为0.25～2.07%。该层顶部为灰～深灰色块状、砂屑状磷块岩层，为矿区最主要的磷矿层，称B磷矿层。

2.2 构造

图1 龙水磷矿区域地质略图

矿区大地构造位置处在黔北台隆遵义断拱贵阳复杂构造变形区北部边缘。由于本区断层发育，褶曲构造多遭断层破坏，无大的完整褶曲构造。区内断层构造较发育，分枝复合及相互切割特征明显，主要有F1、F2、F3、F4、F9等断层，矿区被该5 条断层所切割。区内破坏矿层的主要断层为F1、F2、F3、F9。F2与F9控制了I 矿块范围，F2、F3控制了Ⅱ矿块范围，矿块内未见大于5m 左右的断层。矿体连续性好。据坑道及探矿工程可见一些小断层（多为阶梯状正断层，致使矿体产状有一些波状变化，断距多在2～3m 左右，对矿体没有大的破坏）。

3 矿床地质特征

3.1 矿层特征

含磷岩系陡山沱组（Z1ds），厚约50.89～25m，磷矿层分B、A 两层，分别赋存于上段（Z1ds2）、下段（Z1ds1）的顶部，垂直相距约19m 左右。矿区内主要磷矿体（层）为B磷矿层，其次为A 磷矿层，磷矿层呈层状产出，严格受层位控制。

B磷矿层：产于震旦系下统陡山沱组上段（Z1ds2）顶部，层状产出，矿层顶板围岩为震旦系上统灯影组第一段（Z2dy1）白云岩，局部为硅质白云岩或硅质岩，底板围岩为震旦系下统上段（Z1ds2）乳白色硅质岩。B 磷矿层总体呈不规则层状，受剥蚀及断层影响，切割成大小不等的6 个矿块段。B 矿体受含矿层底板起伏变化影响，造成矿体形状不规则且局部矿层厚度变薄不可采甚至尖灭。受古地理与海水入侵及成矿物质供给方向的影响，矿层厚度呈现东或南东较厚，向西或北西变薄的趋势，东边大坪上一带矿体最厚，达13.88m，向西最薄点仅0.11m，平均厚度3.62m，厚度变化较大，变化系数为67.62%，属较稳定。

A磷矿层：产于震旦系下统陡山沱组下段（Z1ds1）顶部，呈层状产出。矿层顶板围岩为陡山沱上段（Z1ds2）底部乳白色硅质岩，底板为陡山沱组下段（Z1ds1）上部灰白色硅质白云岩。由于受含矿层底板起伏变化影响，矿体呈不规则层状，连续性相对较差。受底板隆起及断层影响，切割成大小不等的6个矿块段。A 磷矿层形状、厚度、P2O5含量等受含矿层底板起伏变化及成矿物质供给、海水入侵方向影响较明显，造成矿体连续性较差，形状不规则，局部矿层厚度变薄不可采，甚至尖灭。矿层厚度0.20～3.55m，平均厚度2.09m，厚度变化系数为48.34%，较稳定，变化规律不明显，但总体上有东或南东较厚，西或北西较薄的趋势。

3.2 矿石组成成分及矿石类型

该矿区矿石矿物主要为胶磷矿，大概占60～70%，脉石矿物有石英占5～15%左右，水云母占5～30%左右，炭质占5～10%左右，黄铁矿占1～2%，褐铁矿占5～10%。

矿石矿物结构主要有泥晶～胶状结构，细～中砂屑结构，砂屑结构，凝胶结构、藻灰结构等。矿石构造有块状构造条带状构造、层状构造、团块状构造。

矿石自然类型有致密块状磷矿石，砂屑状磷矿石、条带状磷矿石、团块状磷矿石等。B 磷矿层以致密块状及砂屑状磷矿石为主，条带状磷矿为次，再次为团块状磷矿石，A 磷矿层以条带状磷矿石及致密块状磷矿石为主，其次为砂屑状磷矿石，再次为团块状磷矿石。矿石的工业类型属碳酸盐型白云质磷块岩。

3.3 矿石品级

Ⅰ级品：P2O5含量为≧30%，占45%。

Ⅱ级品：P2O5含量为＜30～24%，占42%。

Ⅲ级品：P2O5含量为＜24～15%，占13%。

矿区保有资源储量697.23 万吨，其中Ⅰ级品磷矿石主要分布于B 磷矿层，在Ⅰ矿块主分布在大坪上一带，在Ⅱ矿块除333-1～333-3 块段为Ⅱ级品矿石外，均为Ⅰ级品矿石，Ⅱ矿块B 磷矿层总体P2O5平均含量达32.14%，综合后全部矿石可达Ⅰ级品矿石。A 磷矿层Ⅰ级品较少，主要分布在Ⅱ矿块南东部，在Ⅰ矿块南侧有少量分布。

3.4 矿石风（氧）化特征

磷矿地表或近地表已氧化或半氧化，氧化深度可达沿矿层露头下延30m 左右，延至50m 左右亦有氧化显现（半氧化），氧化矿石多退色为灰白色黄灰色等多孔疏松矿石，P2O5含量相对增高。

4 矿床成因分析

本矿区含矿岩系主要是震旦系陡山沱组，以往研究显示，区内在这一时期处于上扬子古陆东南被动边缘向前陆充填的活动期，正是这一时期大量的磷酸盐被上升洋流带入到了区内。在这一时期内，矿区的古地理环境为海湾环境，富磷上升洋流带入的大量的磷质在这一环境中并聚集沉积下来，为后续矿床的形成提供了物质基础条件。矿区处于著名的扬子成磷区鄂黔成磷带上，其古纬度处于磷块岩最有利的沉积区，这一区域内的温暖的古气候有利于磷的析出，而陡山沱期区内古海洋环境处于较为动荡的时期，海水不断升降，让区域内磷质不断补充、聚集、分异，同时海水的升降对于磷质颗粒的形成聚集也提供了必要的能量，矿床的形成也离不开这样的水动力环境。综上所述，丰富的物质来源，有利的聚集沉积古环境及古气候都是这一矿床形成的主要因素。