贵州冯三镇永兴磷矿地质特征及找矿远景

2021-10-25杨光亮

化工矿产地质 2021年3期

杨光亮

中化地质矿山总局贵州地质勘查院，贵州贵阳 550002

贵州开阳县冯三镇永兴磷矿资源储量丰富，磷矿石资源量约为191.18万t，平均品位（P2O5含量）26.30%。20世纪70～80年代，贵州省区调队、中国人民解放军00939部队等单位对该地区进行了区域地质调查和矿产地质调查工作，作了较系统的矿产、地层和构造研究。近些年，许多学者通过研究整个开阳地区的大地构造、岩相古地理及沉积盆地演化，对该地区沉积环境和磷矿成因有了较为细致的了解，但对于各个独立磷矿的地质特征在细节上的研究稍显不足。本文以永兴磷矿的矿床地质特征为出发点，对其含矿岩系、矿体特征及矿石质量等进行了较为深入的研究和探讨，以期为该区磷矿的找矿方向提供一定的依据[1]。

1 矿区概况

永兴磷矿区交通十分方便，简易公路与开马（开阳至马场）县级公路相接，距川黔铁路久长站运距75km。永兴磷矿位于翁昭背斜西翼北段，区内地形东低西高，南高北低，海拔一般在800～1000m，气候温和，处在北温带和亚热带的交汇地点，夏季多为偏南风，冬季多为偏北风。雨季多出现在5～10月，年平均降雨量在962.5～1419.2mm，且年平均气温大概为10.6～15.3℃，最高气温出现在7、8月。矿区内无河流，地表水总体流向由西向东流过，通过地表溪沟，最终流入乌江，隶属于乌江水系[1]。

2 区域地质特征

永兴磷矿地处扬子准地台黔北台隆遵义断拱贵阳复杂构造变形区翁昭背斜西翼北段，按地质力学概念属新华夏体系第Ⅲ隆起带南西部二级构造单元[2-4]。

据野外勘查和资料整理发现，该区域出露的可见地层主要为青白口系、南华系、震旦系、寒武系、二叠系、三叠系以及第四系，磷矿层赋存于震旦系的陡山沱组中（表1）。

表1 区域地层简表 Table 1 Summary of regional strata

区域构造多以近南北向的褶皱及伴生的断裂为主。褶皱主要发育有翁昭复背斜、翁昭背斜以东发育的白岩背斜（产有瓮福磷矿）、翁昭背斜以西发育的洋水背斜（产有开阳磷矿）。断裂主要有象家坝断层、久长断层、顶兆断层、龙坑帚状构造、两路口断层、高云断层等。

3 矿区地质特征

矿区位于翁昭背斜西翼北段，总体呈北西倾斜的单斜构造（图1）。

图1 永兴磷矿矿区地质简图 Fig. 1 Geological sketch map of Yongxing phosphate mine area

3.1 地层

出露地层有第四系（Q），下寒武统清虚洞组（Є1q）、明心寺组（Є1m）、牛蹄塘组（Є1n），上震旦统灯影组(Z2dn)、下震旦统陡山沱组(Z1d)和上南华统南沱组（Nh2n）。现从新至老简述如下[5-7]。

第四系（Q）：主要由黄色、褐色、褐黄色等砂土、亚砂土及黏土、亚黏土等残坡积物组成，与下伏地层关系为角度不整合接触，出现了沉积间断。厚0～15m。

下寒武统清虚洞组（Є1q）：主要为灰色厚-中厚层细晶灰岩，底部为豹皮状泥灰岩。在矿区西部呈条带状分布，厚度大于100m。

下寒武统金顶山组（Є1j）：主要呈条带状，在矿区西部可见，岩性为深灰色、灰色含云母细砂岩夹深灰色、黄灰色粉砂质页岩，厚128～170m。

下寒武统明心寺组（Є1m）：岩性为灰绿、深灰色含粉砂质页岩，另可见上部夹少量薄层细砂岩或粉砂岩条带出现，厚210.00～247.20m。

下寒武统牛蹄塘组（Є1n）：岩性以灰黑、黑色薄层状炭质黏土岩、黏土岩为主，局部地段底部有0.20～0.5m高炭质泥岩、灰黑色硅质岩及黑色磷块岩，走向上不稳定。与下伏地层表现为平行不整合接触关系。厚约10.50～15.30m。

上震旦统灯影组（Z2dn）：岩性为浅灰-灰白色厚层夹中厚层白云岩、砾状白云岩，另局部可见含少量燧石结核，富含藻类化石，局部成叠层藻白云岩，下部有一层厚约0.20～3.70m的鲕状白云岩，白云岩中局部藻纹层发育。厚183.20～249.00m。

下震旦统陡山沱组(Z1d)：为区内含磷地层。上部以灰-灰黑色碎屑块状、条带状磷块岩为主，厚1.05～2.06m；中部岩性是淡黄色中厚层含磷砂质白云岩（夹灰绿色页岩、砂岩的碎条以及碎块），厚约0～1.15m，局部尖灭；底层岩性为灰绿色砂岩、页岩，厚10.20～20.71m。

上南华统南沱组（Nh2n）：岩性为绿灰及紫红色页岩夹中厚层泥质粉砂岩，还可见少量灰黑色中厚层硅质岩；在岩层下部以粉砂岩为主，少量夹页岩。厚度大于50m。

3.2 含矿岩系

矿区范围内原生沉积磷块岩有两层，分别为赋存于下震旦统陡山沱组磷块岩（俗称“下磷矿”）和下寒武统牛蹄塘组磷块岩（俗称“上磷矿”），其中“下磷矿”为本文重点研究对象。“上磷矿”产于牛蹄塘组底部，主要为团块状、结核状磷块岩，顶板为牛蹄塘组炭质页岩，底板为灯影组硅质白云岩[8]。由于“上磷矿”厚度薄、P2O5含量较低，不具工业利用价值。在矿区范围内，“下磷矿”中磷块岩呈稳定层状赋存于下震旦统陡山沱组中上部含磷岩系内，含矿性较好，其产状与地层基本一致，上部以碎屑状磷块岩为主，与上覆灯影组细晶白云岩和中部含磷砂质白云岩之间均为不整合接触关系，代表了该地区两次沉积间断，而底部则主要为厚层的灰绿色砂岩、页岩。

3.3 构造

永兴磷矿位于翁昭背斜西翼北段，区内构造较简单，岩层倾向285º～330º，一般300º，倾角23º～45º，一般为32º，属于单斜构造，发育有纵向断层F10及小构造F15[9]。现分述如下。

F10：正断层，长度大于2km，从矿区中部穿过，区内延伸1.5km，其走向与地层基本保持一致，属于北北东-南南西向，倾向北西，为288º～302º，倾角45º～65º，下盘略下降，斜断距95～120m，垂直断距46～68m。在矿区内切错矿层，对矿体的完整性有一定的影响。

F15：正断层，属于矿区内隐伏小构造，长度约20m，倾向北西，倾角约45º，破碎带宽度0.7m，角砾成分主要为泥岩及磷块岩，砾径1～20mm，磨圆度差，泥质胶结，胶结松散，斜断距5～8m，垂直断距3～5m，在矿区内切错矿层造成矿层缺失，对矿体的完整性有一定的影响。

4 矿床地质特征

磷矿南北长约1.6km，东西宽约0.7km，面积约1.1km2，属小型磷块岩矿床，具有一定的经济价值。矿区范围内磷矿层厚度变化的总趋势由浅部向深部（即由东向西）逐渐变薄，北厚南薄。区内磷矿石品位变化也是由浅部向深部（即由东向西）逐渐降低，有北高南低的规律[10-11]。矿床的厚度与品位受到沉积时形成的陡山沱组地层走势控制。

4.1 矿体特征

矿区内原生磷酸盐沉积时所构成的是成分单一的一层磷矿层，在矿区范围内，矿体南北走向长约1.6km，倾向宽约0.1～0.3km，平面面积约0.4km2。其工程控制矿体原始沉积极值厚度在1.05～2.06m，平均厚度1.54m，品位一般16.42%～35.06%，平均品位26.30%。矿体分布标高为650～880m。矿体产状与地层产状大致一致，倾向280°～320°，一般为300°，倾角25°～40°，一般为35°。

4.2 矿石质量

磷矿层产自上震旦统陡山沱组含磷岩系的中上部，成因类型属于浅-滨海相沉积磷块岩矿床类型亚类[13]。矿石呈深灰色、蓝灰色及灰褐色，矿石矿物成分以非晶质、隐晶质磷灰石、层纤磷灰石为主，另有部分其他矿物，如：白云石、方解石、石英、玉髓、黏土矿物（水云母）及褐铁矿等。矿石有益组分为磷、碘、氟；有害组分有CaO、MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2；P2O5是矿层中的主要有益组分，含量较高；磷矿层中普遍含碘，碘含量0.0029%～0.0110%，平均含量0.0063%，高于碘综合利用品位0.0040%；F主要以低碳氟磷灰石矿物存在于磷块岩中，矿石中氟含量最低至1.53%，最高为3.66%，平均含量2.63%。其含量随矿石P2O5含量增高而增高，二者成正比。矿石常呈深灰、灰、灰褐色，主要为条带状、致密块状和碎屑状等构造[14]。因此，自然类型可分为致密状磷块岩和碎屑状磷块岩。

4.3 矿层围岩和夹石

矿体顶、底板明显，其岩性易于区分。顶板为白云岩或硅质白云岩，底板多为浅灰、灰绿色薄层黏土岩[15]。矿体中存在不稳定夹石，较多夹石为硅质白云岩、含磷白云岩及硅质岩。夹石形态呈大小不等的团块状和透镜状，厚度较薄，一般小于0.2m，常在0.01～0.05m。由于有少量的不稳定夹石，致使开采过程中引起矿石品位贫化。

4.4 矿床伴生矿产

伴生有用元素碘（I）。磷矿石中伴生有用元素碘含量0.0029%～0.0110%，平均含量0.0063%。由于目前磷酸生产环节中回收碘资源工艺不是单独对碘进行提取，对磷矿石碘含量无特定要求，矿区范围内磷矿石伴生有用元素碘均能进行综合回收利用。

伴生有用元素氟（F）。磷矿石中伴生有用元素氟含量在1.53%～3.66%之间，平均含量2.63%。F主要以低碳氟磷灰石矿物存在于磷块岩中，其含量随矿石P2O5含量增高而增高，二者成正比。目前，可以在磷肥生产过程中产生的含氟废气吸收液作为原料，可利用氟硅综合利用技术进行回收，故此矿区范围内磷矿石伴生有用元素氟也能被充分利用。