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贵州省福泉市道坪镇小坝磷矿山地质分析与磷矿勘探

2023-08-02李忠文

新疆有色金属 2023年3期
关键词:磷块岩矿段团块

李忠文

(贵州煤田黔中地质咨询有限公司,贵州贵阳 550009)

贵州省福泉市道坪镇小坝磷矿山矿区位于福泉市西北部340°方位,距福泉市城区约50km,小坝磷矿山区内有公路通行,矿区位于省道S205的东侧,距道新高速S35 约16km,距在建铁路马场坪~瓮安线约16km。矿区至牛场镇16km,牛场镇至福泉市区27km,福泉市区至马场坪10km;其中马场坪位于国道G210、兰海高速G75 和湘黔铁路(株六复线)交汇处,马场坪火车站是湘黔铁路(株六复线)中心站之一,西距贵阳铁路里程114km,东距湖南株洲铁路里程902km。矿区交通极为方便。

1 地质分析

本区主要磷块岩矿床赋存于震旦系下统陡山沱组(Pt33d)之中。震旦系下统陡山沱组是一套成因上有联系的海进式含磷岩组,由磷块岩、白云岩、硅质岩等组成[1]。含工业磷矿层一层(b 层矿),赋存于陡山沱组顶部。含磷岩组在矿区内相对稳定,在纵横向上岩相变化有规律可循。依其岩矿组合特征及其层序,由上至下分述于下:

Pt33b∈1dy1:为直接顶板,为灰色中厚层硅质团块白云岩,含磷质碎屑、团块、条带等,一般与下伏矿层易于划分[2]。

Pt33d4:b层矿赋矿层位,白云质团块磷块岩、砂屑白云质磷块岩组成。矿区北部的矿层顶部形成磷块岩、白云岩、硅质岩相互穿插。厚度0.95~25.95m,平均为11.60m,P2O5含量(单工程)15.00~39.22%,平均为25.94%。

Pt33d3:为b 层矿的底板,上部为含磷块岩团块硅质岩,下部为含硅质岩团块白云岩。本段顶部普遍有厚约0~2m 含磷块岩富集岩段,P2O5含量5~10%,厚度5.38~21.72m,平均为12.33m。

Pt33d1-2:浅灰色微带红色中厚层状泥晶白云岩,底部含下伏地层岩石的砾块。从本层底部出现矿化,向上逐渐强化,富集成砂屑磷块岩,磷酸盐化在此层极不均匀,走向上变化大,构不成工业矿体。与白岩矿区稳定的a矿层位大致相当,但两者间存在显著的岩相变化。矿区内Pt33d1~Pt33d2划分困难,以Pt33d1-2表示。

本区陡山沱后期海进形成的磷块岩规模巨大,下部磷酸盐化强烈,向上逐渐减弱,某些微相岩带的上部形成稳定的凝胶磷块岩(英坪矿段),多数地区为白云质条带磷块岩(白岩矿区)、白云质团块磷块岩(小坝矿段)。上述总的规律决定了本矿段磷矿沉积特征:(1)Pt33d1-4顶部磷酸盐化强度减低,形成磷块岩、白云岩、硅质岩相互穿插,P2O5平均含量8.84%,用工程圈出面积为0.33km(2向北延至新桥矿段)。(2)矿段南段出现Pt33d1-4全部相变为含磷硅质岩带,不具工业价值,

矿层直接顶板:矿段南部(2 勘探线以南)为Pt33d1-2硅质团块白云岩,含磷质碎屑、团块、条带等,一般与下伏矿层易于划分,局部见相变关系;北部为上述Pt33d1-4顶部磷块岩,白云岩、硅质岩相变带。

如前述,Pt33d1-4磷酸盐化由下而上逐渐减弱,而整个陡山沱组磷酸盐化强度在走向、倾向上均变化不大。沿走向上变化区间为32.17~59.22%,平均为44.40%,沿倾向为25.05~58.94%,平均为41.63%[3]。

2 磷矿勘探

2.1 矿物成分

①矿石矿物:小坝矿段磷块岩的矿石矿物经红外光谱、X衍射分析、单矿物全分析判定,主要属碳氟磷灰石类质同像系列,少量为氟磷灰石。矿石矿物在矿石中含量一般为60~80%。

碳氟磷灰石分为非晶质、隐晶质、层纤状、柱粒状磷灰石四种。

非晶质磷灰石:呈胶状集合体,正交偏光下呈非晶质,据透射电子镜观察为1~9μ 的放射状、肺状、球状等各种凝胶团块的集聚体。胶团内部可见胶核,由黏土等悬浮碎屑组成。它们的胶状集合体,组成团块状、致密状凝胶磷块岩,或为颗粒磷块岩之磷质颗粒(球状、内碎屑)的主要成分,或为颗粒磷块岩基质组分之一,或为藻类微生物化石的主要成分。非晶质磷灰石是沉积时期磷块岩在生物作用胶体聚沉的产物。经成岩作用可晶化成各种结晶形态的磷灰石超微晶体。

隐晶质磷灰石:显微镜下呈轮廓不清、边界模糊,略显光性的隐晶~微晶集合体,电子镜观察为0.001~6μ 的粒状、针状、柱状等各种形态的磷灰石晶体。

层纤状磷灰石:呈纤维集晶状,环绕磷质颗粒边缘紧密集结成厚0.01~0.003mm 纤维集晶环壳,显微层次清晰,表面洁净,常为碎屑状磷块岩的胶结物。为成岩阶段磷质孔隙溶液缓慢结晶产物。

②脉石矿物:磷块岩的脉石矿物分为自生矿物、外屑矿物两种。自生矿物为沉积及沉积后期形成的矿物,以白云石、石英、玉髓为主,其次有粘土、有机质、褐铁矿。外屑矿物为沉积盆地以外来的外屑矿物,主要有石英、硅质岩屑、重矿物岩屑。

白云石:呈粒度不等的晶粒状,粒度0.001~1mm。粒度<0.01mm的泥晶白云石常呈包裹体含于磷酸盐矿物中,少数组成白云砂屑内碎屑。粒度>0.01mm微晶~粗晶白云石常为砂屑磷块岩的基质组分或胶结物,局部常富集为团块状。白云石为矿石的主要脉石矿物,含量5~60%。

石英、玉髓:呈隐晶~微晶集合体,一般常呈自形柱状晶体(粒度0.01~0.03mm)包含于磷酸盐矿物中,呈包裹体产出。部分呈纤状、粒状集合体充填于砂屑磷块岩间粒孔隙中,呈胶结物产出,少数呈脉状充填。石英、玉髓在矿石中含量变化不稳定,为微量至15%左右。

粘土矿物:主要为水云母及泥质,呈鳞片状及污染状,含量甚微(0~3%)。

有机质:污染状,富含于磷酸盐矿物中,含量小于1%。

褐铁矿:呈黄铁矿假象,由黄铁矿氧化而成,粒度0.01~0.1mm,含量0~3%。

碎屑石英:呈砂矿碎屑(粒度0.01~0.25mm),棱角至次棱角状,含量0~3%。

2.2 化学成分

按全矿层及不同自然类型矿石分别计算其主要化学组分和比值。矿石中P2O5含量15.00~39.22%,平均25.94%;Ⅰ:0.001~0.013%,平均0.005%;MgO:6.44~9.67%,平均8.30%;Fe2O3:0.27~0.44%,平均0.31%;Al2O3:0.16~0.29%,平均0.25%;R2O3:0.43~0.73%,平均 0.56%;CO2:14.13~21.28%,平均18.17%;F:0.48~3.80%,平均2.39%;酸不溶物:1.21~8.84%,平均 4.74%;CaO:41.28~45.31%,平均43.06%;SiO2:2.77~5.56%,平均4.38%;枸溶性P2O5:3.54~4.96%,平均4.10%。

各主要组分的赋存形式与矿物成分的关系如下:

P2O5:磷酸盐矿物的主要组分,矿石单样最大者40.30%。

CaO:主要为磷酸盐,其次为白云石的组成组分。

MgO:白云石屑。

CO2:主要为白云石的碳酸根,部分为磷酸盐矿物及有机质组分。

SiO2:主要为自生的石英、岩屑石英、玉髓、硅质岩屑、次生粘土矿物屑。

Al2O3:主要为水云母等粘土矿物组分。

Fe2O3:含铁矿物及其他重矿物的组分。

F:磷酸盐矿物的组分。

I:密切与P2O5相关,是磷酸盐矿的伴生组分。

3 结束语

针对磷而言,其本身是世界上十分重要的非金属矿产资源,在工业实践中具备十分关键的应用价值,被普遍应用在食品、国防等各个领域当中,在全球范围内其逐渐成为了战略资源,因此发掘出磷矿资源、把控磷矿资源将是我国未来发展的核心之重。

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