贵州瓮安大坪磷矿地质特征及找矿方向

陈志友 王景腾

（1.西南能矿建设工程有限公司；2.西南能矿集团股份有限公司）

瓮福地区磷矿已有广泛的研究和报道，主要有矿床地质特征和控矿因素分析［1-2］、成矿规律研究［3］、成磷作用、古生物和古环境分析［4］等。大坪磷矿是在瓮福地区发现的又一中型磷矿床，探获磷矿资源量3 628 万t，其中，A 矿层磷矿资源量3 445 万t，平均品位29.16%；B 矿层183 万t，平均品位25.77%。本研究主要通过野外地质调查、邻区地质资料收集和对比分析，研究矿床地质特征及区域的成矿规律，为大坪磷矿周边深部找矿提供理论依据。

1 区域地质背景

大坪磷矿区域大地构造位于羌塘—扬子—华南板块、扬子陆块、上扬子地块、黔北隆起区之凤冈南北向隔槽式褶皱变形区。区域内以近南北向宽缓背斜与紧闭向斜组合构成的隔槽式褶皱为主，具典型的侏罗山式褶皱组合特点，控制了含磷岩系的展布方向和磷矿体赋存的空间位置。矿区位于白岩—高坪背斜南段西翼，距背斜核部约5.5 km，属瓮（安）福（泉）磷矿成矿带，为海相生物化学沉积磷块岩矿床［5］。

2 矿区地质

2.1 地层

矿区出露于地表的地层有寒武系第三统石冷水组、高台组及第二统清虚洞组。钻遇地层由新至老有寒武系第二统金顶山组、明心寺组，寒武系纽芬兰统至第二统牛蹄塘组，震旦系上统至寒武系纽芬兰统灯影组，震旦系下统洋水组（与陡山沱组同时异相），南华系上统南沱组，青白口系下江时期清水江组。其中，洋水组为区内最主要的含磷岩系。

2.2 构造

矿区位于白岩—高坪背斜南段西翼，总体为单斜构造，地层倾向北西西；由于受背斜及断裂构造影响，地层有所起伏，局部地层倾向北，一般倾向245°～345°，倾角6°～30°，平均16°。

矿区中南部发育一条南东北西向断层，延伸长大于2.5 km，倾向北东，倾角50°～62°，断距约30 m，带宽3～10 m，破碎带主要由角砾岩组成，碎裂岩次之，根据两盘局部擦痕推断为逆断层。根据磷矿体的分布特征，该断裂构造对磷矿体无破坏作用。

3 矿层地质特征

3.1 含磷岩系

含磷岩系洋水组由磷块岩、白云岩、硅质岩、砾岩和黏土岩组成，厚19.70～36.67 m；具2层工业价值的磷矿体，俗称A 矿层和B 矿层。其岩性自上而下为：

（1）第四段即B 矿层，厚度不稳定；以灰、深灰色中厚层团块状磷块岩为主，厚度1.09～3.25 m，平均1.62 m。

（2）第三段为灰、灰白色中厚层硅质岩，偶含角砾状白云岩或磷块岩团块、条带，厚度8.71～22.39 m，平均13.92 m。

（3）第二段即A矿层，以灰、深灰、灰黑色层纹状、条带状磷块岩为主，厚度1.33～7.97 m，平均5.41 m。

（4）第一段为灰色白云岩，灰、灰绿色泥质粉砂岩，浅肉红色白云岩、含砾白云岩（底砾岩），厚度0.61～4.63 m。

3.2 矿层特征

（1）B 矿层。矿区范围内规模为小型，分为3 个矿体，矿体连续性差；矿体基本呈层状，结构简单；单工程真厚度1.09～3.25 m，平均1.62 m，厚度变化系数为51.45%，厚度不稳定；矿体P2O5含量12.14%～34.90%，平均24.62%，品位变化系数46.97%，组分不均匀；矿体埋深762～1 070 m，控制矿体标高+200～+490 m；矿体产状与岩层产状一致，总体倾向北西，倾角6°～14°。矿体规模为小型、矿层连续性差，结构简单，厚度不稳定，组分不均匀。

（2）A 矿层。矿区范围内规模为中型，由1 个矿体组成，矿体连续性好；矿体呈层状，结构简单；单工程真厚度1.33～7.97 m，平均5.41 m，厚度变化系数为33.36%，厚度稳定；矿体P2O5含量24.75%～35.09%，平均28.82%，品位变化系数24.50%，组分较均匀；矿体埋深790～1 092 m，控制矿体标高+200～+458 m；矿体产状与岩层产状一致，总体倾向北西，倾角3～16°。矿体规模为中型，矿层连续性好，结构简单，厚度稳定，组分不较均匀。

3.3 矿石结构、构造

矿石结构主要为非晶质—胶状结构（B 矿层）、砂屑结构（A 矿层）。矿石构造主要为团块状构造（B 矿层）、层纹状构造（A矿层）。

（1）非晶质-胶状结构。胶磷矿为胶状非晶质物，组成胶磷矿“碎屑”，直径为0.6～5 mm，是相对的低能环境中磷酸盐直接从介质中析出，经胶体聚沉和藻类粘结而成的初始结构。

（2）砂屑结构。大小不一的胶磷矿砂屑，被胶磷矿胶结组成的结构。胶磷矿为胶状非晶质或隐晶质物，部分胶磷矿重结晶为半自形粒状磷灰石。砂屑为椭圆形和不规则圆形，其直径为0.1～2 mm。

（3）块状构造。磷酸盐呈隐晶质凝胶状形成致密块体，含少量不规则砂屑条带。发育于含硅质、白云质团块状磷块岩中。

（4）层纹状构造。大小不一的胶磷矿砂屑，被胶磷矿等胶结，胶磷矿砂屑长轴具定向性，形成层纹状构造，胶磷矿常聚集为条带状顺层分布。

3.4 矿物组分

3.4.1 矿石矿物

B 矿层主要矿石矿物为胶状非晶质胶磷矿，组成胶磷矿“碎屑”，直径为0.6～5 mm，不均匀分布在以白云石和黏土等矿物构成的基底中，矿石矿物含量70%。

A 矿层主要矿石矿物为非晶质胶状胶磷矿，呈圆、椭圆砂屑产出，砂屑为椭圆形、不规则圆形，其直径为0.1～2 mm，次为少量磷灰石，垂直砂屑边缘生长，胶磷矿砂屑间常混有少量黏土、石英、白云石及炭质等杂质，矿石矿物含量75%～80%。

3.4.2 脉石矿物

（1）B 矿层。白云石呈半自形—自形粒状，粒度为0.1～0.5 mm，多聚集为不规则条带分布于胶磷矿团块、条带之间，含量15%～20%。石英呈它形—半自形粒柱状，粒度0.02～0.1 mm，不均匀星散分布，含量2%～3%。黏土分为2种，一种是鳞片状水云母，长径小于0.02 mm，混杂分布于胶磷矿中；一种是纤维状蒙脱石，多聚集为条带状，分布于胶磷矿团块间，含量5%～10%。黄铁矿呈现它形—半自形粒状，粒度0.01～1 mm，星散分布于黏土中，含量小于5%。

（2）A 矿层。石英呈棱角—次圆状，粒度0.02～0.3 mm，星散分布，含量5%～7%。白云石呈它形—半自形粒状，粒度0.01～0.4 mm，分布于磷质砂屑之间，起胶结作用，含量小于5%。黏土为细小鳞片状，不均匀分布或局部富集为团块状分布，含量小于5%。炭质为非晶质粉末状不均匀分布，或相对于部分胶磷矿条带中富集分布，含量小于5%。黄铁矿半自形—它型粒状，粒度0.01～0.05 mm，星散分布含量2%～3%。

3.4.3 矿物共生组合

矿石中的矿物共生组合可分5类，B 矿层磷块岩矿物共生组合分为胶磷矿—白云石组合与胶磷矿—石英、玉髓组合；A 矿层磷块岩矿物共生组合分为胶磷矿—碎屑石英、胶磷矿—碎屑石英—白云石与胶磷矿—白云石组合。

3.5 化学组分

磷矿石主要化学成分为P2O5、酸不溶物、CaO、MgO、CO2、SiO2，组分总量达94%，次要组分为枸溶性P2O5、Al2O3、TFe2O3、F 等。有益组分主要是P2O5，其次为枸溶性P2O5和伴生的氟元素、碘元素；有害组分主要有MgO、SiO2、倍半氧化物（Al2O3、Fe2O3）、CaO 和CO2；微量元素主要有K2O、Na2O、TiO2、MnO2、S、Cl、As、Cd、Pb、Zn、Cu等多种微量元素（组分），详见表1。

4 矿床成因

4.1 磷矿成因分析

矿区磷块岩结构主要为非均质—胶状结构和砂屑结构。非均质—胶状结构表明在相对低能环境中磷酸盐生物化学成磷作用的结果，而砂屑结构则表明分布于水动力条件较强，是机械破碎搬运富集作用的结果。矿区磷块岩的形成是生物化学成磷作用和机械破碎搬运富集作用的产物［6-7］。

4.2 成矿控制因素

（1）岩相古地理条件。根据穿岩洞磷矿、大湾磷矿和大坪磷矿矿层厚度特征，穿岩洞磷矿—大湾磷矿—大坪磷矿是沉积中心向边缘展布过程，大坪磷矿处于台地浅滩边缘位置。洋水组第一段岩性特征（碳酸盐岩—碎屑岩—碳酸盐岩），磷块岩矿体厚度受其沉积基底（帽白云岩）起伏程度的制约，当帽白云岩厚度增大时，沉积的含磷层厚度就大，相应的磷块岩P2O5含量相对较富，当帽白云岩厚度变薄时，沉积的含磷层厚度就小，相应的磷块岩P2O5含量相对较低。

（2）地层岩性条件。磷矿形成与含磷岩系的沉积演化有关，含磷岩系演化分成磷前的准备阶段、成磷富集阶段、磷质贫化结束阶段；洋水组是含磷岩系的成磷富集阶段，是一套磷质碳酸盐类岩石组合。矿区位于川黔滇台地东南部边缘，是新元古代雪球事件之后沉积的第一个成磷沉积旋回。含磷地层的旋回性明显，构成2 个含磷沉积旋回：下部为白云岩—磷块岩—白云岩旋回，上部为磷块岩—白云岩旋回。

（3）构造条件。古构造不仅控制着古地理的形成和演化，而且由古构造所造成的黔中碳酸盐浅水台地构造环境，控制了黔中磷矿床的分布。黔中地区在洋水期一直处于不断隆起抬升，形成了碳酸盐浅海台地构造环境，沉积了一套以磷质碳酸盐为主的岩石组合，造就了工业价值极大的巨大型磷矿床。大坪磷矿在构造上处于扬子准地台黔中隆起北部地带，在整个地史时期随扬子准地台经历多旋回的构造运动，古构造运动造就了大坪地区良好的成矿环境。

4.3 矿床形成机理

洋水组是南沱冰期之后的第一个成磷沉积旋回，以明显、稳定的间断面伏于南华系上统南沱组冰碛泥砾岩之上，以稳定易识别的标志层与上覆震旦系上统至寒武系纽芬兰统灯影组白云岩整合接触。洋水组沿黔中、黔东南断裂带的正向构造出露，工业磷矿层富集在洋水、翁昭、白岩—高坪3 个近南北向的背斜，黔中台地控制了工业磷矿层的分布及沉积相。磷块岩的主要聚集地带是浅海台地边缘滩及滩间泻湖，次为台地潮坪之沙坪及盆地边缘，大坪磷矿属边缘滩相；大湾磷矿、穿岩洞磷矿为滩间泻湖相［8-12］。

5 找矿方向

5.1 含磷岩系及矿层厚度变化

根据《中国区域地质志·贵州省》（2017）［3］，洋水组典型剖面—瓮安穿岩洞剖面含磷岩系厚51.00 m，B矿层厚10.90 m，A 矿层厚18.60 m；根据《贵州省福泉市大湾磷矿勘探报告》（2021）［2］，大湾磷矿含磷岩系厚39.29 m，B 矿层厚8.20 m，A 矿层厚8.01 m。对比穿岩洞磷矿、大湾磷矿资料，沿白岩—高坪背斜由东向西依次分布穿岩洞磷矿、大湾磷矿、大坪磷矿，含磷岩系逐渐变薄，B 矿层逐渐变薄至尖灭，且在大坪磷矿厚度不稳定，组分不均匀，A矿层逐渐变薄，组分较均匀，详见表2。结合瓮福磷矿成矿带各矿区矿层厚度特征，瓮福磷矿成矿带沉积中心位于白岩—高坪背斜轴部偏东翼，向南尖灭，向西、向北逐步变薄至尖灭。

根据大坪磷矿和大湾磷矿钻探工程揭露控制，大坪磷矿A 矿层厚1.33～7.97 m，矿层连续性好，呈向南变薄至尖灭趋势，矿层向西、北、东方向延伸；B矿层厚1.09～3.25 m，矿层连续性差，矿层延伸不大。大湾磷矿A 矿层厚0.99～18.60 m，矿层连续性好，总体呈向南变薄趋势，矿层延伸好；B 矿层厚0.98～20.39 m，矿层连续性好，总体呈中间厚、两端薄，向南变薄趋势明显，矿层延伸较好。

根据以上特征，大坪磷矿和大湾磷矿之间A矿层连续性好，有较好找矿潜力，B 矿层连续性一般，有一定找矿潜力。

5.2 找矿预测区

根据白岩—高坪背斜西翼A、B 矿层的厚度变化规律，结合大坪磷矿和大湾磷矿工程揭露的A、B 矿层厚度特征，大坪磷矿与大湾磷矿之间的空白区域有较好找矿空间，尤其是A矿层。

大坪磷矿的工程揭露控制由于受矿区范围限制，钻探工程揭露控制的A 矿层未圈边，根据大坪磷矿A、B 矿层厚度特征，在大坪磷矿北部仍有较好的找矿空间，尤其是A矿层。

6 结论

（1）瓮福磷矿成矿带沉积中心位于白岩—高坪背斜轴部偏东翼。矿层向南尖灭，向西、向北逐步变薄至尖灭；沿白岩—高坪背斜向西延伸，含磷岩系逐渐变薄，B矿层逐渐变薄至尖灭，且厚度不稳定，组分不均匀，A矿层逐渐变薄，厚度较稳定，组分较均匀。

（2）大坪磷矿矿石结构主要为非晶质—胶状结构（B 矿层）、砂屑结构（A 矿层），矿石构造主要为团块状构造（B矿层）、层纹状构造（A矿层）。

（3）根据白岩—高坪成矿带矿层的厚度变化规律，结合大坪磷矿和大湾磷矿工程揭露控制的A、B矿层特征，大坪磷矿与大湾磷矿之间的空白区域有较好找矿空间；同时，大坪磷矿北侧和东侧也有一定找矿潜力。大坪磷矿位于整装勘查区外西侧，详查探获磷矿资源量规模达中型，根据磷矿层变化特征，在整装勘查区外西侧仍有找矿潜力，尤其是沿走向方向。