江苏省滥洪矿区汤庄磷矿构造对矿床的影响研究

王 先，张超杰，王仔章

（1.河南省资源环境调查三院，河南 郑州 450000； 2.河南省有色金属地质矿产局第六地质大队，河南 郑州 450000；3.河南中核五院研究设计有限公司，河南 郑州 450000）

研究区北起汤庄，南至沽泊河，西起汤庄，东至姚东大河，面积约2.698 km2，属宿迁市沭阳县华冲镇管辖。目前，我国的磷矿床多分布于四川、贵州、湖北、河北等地，江苏省汤庄磷矿是近年来新发现的一中型磷矿床，矿石品位为中等偏高[1-4]。对于矿床类型方面，我国磷矿成矿类型有沉积岩性及岩浆岩型，如贵州的织金沉积岩性磷矿、湖北荆襄的沉积岩型磷矿及河北矾山的岩浆岩型磷矿等，近年来随着勘查程度的不断加深，在江苏等地发现了一些变质岩型及沉积变质岩型磷矿床[5-9]。由于汤庄磷矿发现时间较晚，前人的研究相对薄弱，对磷矿床的研究主要集中在矿床地质特征、矿床成因、找矿标志等方面[10-12]。研究认为，汤庄磷矿为中元古代浅海相沉积变质型磷矿床，矿体多赋存于片麻岩就大理岩的过渡带，矿体受地层及构造综合作用的影响[13-14]。构造对矿体的影响主要表现为对矿体的破坏及对矿体的叠加等作用[15]，在汤庄磷矿区内发现了一系列断裂构造及褶皱构造，这些构造对矿体的影响结果前人未做更深一步的研究。基于此，本文通过对区内构造特征进行探讨，阐述构造对矿体的影响作用。

1 成矿地质背景

汤庄磷矿位于扬子地台北部边缘，与华北地台相邻，地处郯庐断裂带东侧，为大别—苏鲁超高压变质带东端南部地区，海泗断裂西侧，沭阳构造盆地北东缘。区内地层较为简单，表现为地层的二元结构，即下部基底地层为下元古界东海群和中上元古界的海州群，盖层为中生界白垩系和新生界第三系和第四系，各地层之间均呈不整合接触关系。其中海州群地层呈NE-SW向展布，自下而上分为锦屏组与云台组地层，锦屏组地层主要由斜长绿泥云母片岩及绿色斑点状斜长片岩组成，局部夹杂有大理岩等。盖层同时也是主要的赋矿地层，6P2矿体赋存于本层的顶部，6P1矿体赋存于本层的上部，10P矿体分布于中上部，5P2矿体赋存于下部，5P1矿体赋存于本层的底部（图1）。云台组地层分布于汤庄矿段的北东到东部，岩性以白云斜长片麻岩为主，夹绿色片岩、石榴或角闪斜长片麻岩，局部夹碳酸盐绿泥云母片岩、云母石英片岩等。与下伏锦屏组呈整合接触。中生界白垩系地层主要为浦口组地层，大致呈北东—南西展布，倾向南东，倾角30°左右。该层直接覆盖于海州群变质岩之上。第三系、第四系地层大致呈水平状态分布，一般西部较东部厚。在不同的地段分别覆盖于海州群变质岩、下第三系和白垩系地层之上，均呈不整合接触。

该区构造形态简单，以断裂为主，主要发育F1、F2、F3断裂等。其中，F1断裂位于汤庄矿段30线南侧，长约1 200 m，最大断距垂直80～100 m，走向60°～70°，倾向北西，倾角74°～75°，为下盘（南东）上升、上盘（北西）下降的张扭性正断层。F1断层破坏了区内地层和矿体的连续性，在ZK3002孔中6P2矿体被错断而缺失；断层以北厚层大理岩厚大部位分布在深部，断层以南则分布于浅部。F2断层分布于矿段西北外围滥洪到殷口一线，大致呈310°～320°方向展布，推测断层长约8 km，为北东盘向南东位移，致使戚庄矿段和汤庄矿段地层走向不连续，并呈现弧形弯曲，亦为断层牵引所致。F3断层位于30—32线，长度550 m，走向10°～24°，倾向NW，倾角73°，垂直断距25～55 m，水平断距30.5～158.0 m，为张扭性正断层。

区内岩浆活动不频繁，仅发育2期。第1期为中元古代，海侵磷矿沉积过程中，有大规模海底基性火山喷发，基性火山碎屑在海水中沉积，后经强烈的区域变质作用形成现在的绿色斑点状斜长片岩和部分斜长绿泥云母片岩。第2期主要发育在中生代早期的印支期及晚期的燕山期，主要为对岩石的混合岩化作用、伴随少量酸性岩脉岩侵入，以石英脉为主，其次有长英脉、碳酸盐石英脉等，多受后期构造裂隙控制。有时见到石英脉与围岩接触带有角闪石、斜长石的粗大晶体。在大脉体内部有时可见围岩捕虏体。

2 矿体地质特征

主矿体6P1矿体主要分布22—36线，走向长度1 480 m。中部30—32线附近为F1、F3断层所断开，分为南北2部分。勘探工作主要集中在F1、F3断层南侧（30—36线）。矿体赋存在锦屏组第1段第四岩性层的上部，顶板多以薄层白云质大理岩，局部为大理岩或碳酸盐云母片岩与6P2矿体相隔，底板多为厚层白云质大理岩或白云石大理岩，局部地段是云母大理岩或绿色片岩。层位稳定，连续性较好。该矿体是本矿段中规模最大，品位亦较高之矿体，为主矿体。矿体整体呈波状起伏之似层状，个别地段为透镜状。矿体的连续性、完整性都很好，仅有1处夹石，1处分叉。矿体露头形态，受F1断层的影响变化较大，越近断层矿体及地层褶皱扭曲的越厉害，远离断层就逐渐趋于正常。矿体露头总体形态呈“蛇曲状”，头在32线，尾在35线，总体走向140°～320°。矿体产状总体是一个伴有次级褶皱的缓倾斜单斜矿体，倾向NE，局部倾向N或SE，与地层产状相一致，倾角10°～30°。总的看来，6P1矿体的厚度变化，走向大于倾向，属较稳定，这与一般矿床的矿体变化规律正好相反。

在矿区范围内，6P2矿体规模仅次于6P1主矿体，主要分布于22—36线地段，全长1 340 m。在30—32线间被F1、F3断层切断错开，分为南北两段。6P2矿体位于6P1矿体之上0.99～15.79 m，其间主要为白云质大理岩，少量碳酸盐云母片岩，矿体层位连续性较好。矿体直接顶板为白云斜长片麻岩或混合岩化白云斜长片麻岩，亦有部分地段为白云质大理岩，厚度0.40～24.07 m。矿体总体形态呈似层状—透镜状，厚度变化较大，矿体层位连续性较好，但中部存在不可采地段。

8P矿体主要分布于28—33线地段，出露长度600 m左右。在30—32线，被F1、F3断层切断拉开，分为南北2段。该矿体产于锦屏组第3段第一岩性层之底部或下部，直接底板为锦屏组第2段之白云斜长片麻岩和混合岩化斜长片麻岩，有的地段底部有0.34～50.10 m的白云质大理岩（包括7P在内）、碳酸盐云母片岩或云母大理岩，顶板岩性为白云质大理岩，碳酸盐云母片岩和云母大理岩。矿体总体形态呈透镜状—似层状，厚度变化大，层位具有一定的连续性—矿体地表露头形态呈“乙”状。F3断层附近走向153°，稍有弯曲，向南31+—32线逐渐转向112°再到76°。向南至33线，34线均呈薄层状向深部延伸。

9P矿体分布于28—33线地段，底板有1.46～40.94 m的白云质大理岩、碳酸盐云母片岩，局部夹薄层细粒磷灰岩，与8P矿体相接，在30—32线之间，被F1、F3断层切割为南北2段。该矿体位于锦屏组第3段第一岩性层之顶部或上部，直接顶板为锦屏组第3段第二岩性层之斜长绿泥云母片岩、斜长云母片岩，局部有云母石英片岩，有的地段其上也有厚0.51～12.92 m的白云质大理岩或云母大理岩、碳酸盐云母片岩。矿体由31、31+、32、32+、33线控制，至34线薄层不可采。矿体出露长度740 m，矿体厚大部分主要集中在31—32线浅部（-200 m以上），矿体最大控制标高-304 m。矿体厚大部位11 m。矿体总体形态呈似层状—透镜状，层位连续性较好，矿体出露形态“蛇曲状”。

3 褶皱、断层、小构造对矿体的影响

该矿区位于秦岭—大别—苏鲁超高压变质带的南侧，属于外围高压变质带范围。该矿区的磷矿层位，在中元古代沉积形成之后，经过长期区域变质作用，形成了变质结晶磷灰岩矿床。后经中生代早期印支期构造运动，随着大别—苏鲁超高压变质带的形成，而被抬升为陆地。在中生代晚期，矿区又遭受燕山期构造运动的强烈改造作用使矿体形态进一步复杂化，矿体的物质组分产生运移，形成较大差异。

3.1 褶皱构造对矿体的影响

锦屏组地层呈S形展布，此次研究区范围正处于S的中部转折部位。F1断层北，地层呈现2组褶曲。波峰和波谷之间距离400～600 m，波峰与波谷之间的矿体标高落差15～50 m，褶曲轴线方向为63°～86°，反映走向上是开阔的波状起伏。在倾向上亦是开阔平缓的波状起伏状态。褶皱构造使矿体的连续性未受大的影响，在褶皱的转折端，矿体厚度增加，如22—24线是褶曲的谷底，6P1矿体厚度为1.70～3.89 m。在F1断裂带以南，矿体及地层褶曲表现的较为紧密。如6P1和6P2矿体在32—33线之间形成1个完整的褶曲，峰谷相距100 m左右，褶曲轴线方向42°左右。峰谷之间落差可达40～78 m。这是由于在变质变形过程中，温度压力都很大（温度420 ℃，压力4 kPa），磷矿物质产生流变作用，致矿体褶曲顶部（波峰）厚度变大，品位变高。如26—28线间6P1矿体厚度达5.09～7.60 m，32—32+线6P1矿体厚度达4.07～8.75 m，在峰谷之间的，矿体变得更薄些，如24线6P1矿体厚仅4.01 m（图2）。

对于8P和9P矿体也是一样，在31线和32线之间形成一个紧密褶曲，轴向46°左右，峰谷之间落差23～46 m，峰谷之间距离仅100 m左右，在峰顶地段，矿体厚度达18 m以上，而谷底处矿厚仅1～2 m，在褶曲翼部，矿体被拉薄（图3）。

3.2 断层对矿体的影响

（1）F1断层。位于矿段30—31线间，断距从西向东逐渐加大，断层角砾岩的厚度约3.10 m。F1断层局部被F3断层错断，断开距离30 m左右。该断层破坏了区内矿体和地层的连续性，6P1矿体被拉断成南北2段。

断层以北厚层大理岩的厚大部位分布在深部，断层以南则分布在浅部。断层两侧矿体形态由平缓的褶曲变为较紧密的褶曲，尤其断层南侧的几条矿体，地表形态呈“蛇曲状”。在构造断裂的影响下矿体产状明显变缓（10°～20°），向其外侧逐渐变为20°～30°，物质组分、矿体品位也产生很大变化，如6P1矿体F1断层北工程矿体平均品位为17.99%，厚度平均为4.66 m，而断层南工程矿体平均品位为21.83%，平均厚度为5.92 m。

图3 8P、9P矿体岩走向品位、厚度变化趋势Fig.3 Variation trend of grade and thickness of 8P and 9P ore body

在垂向上，从锦屏组第2段片麻岩的产出特点看，从北向南呈逐渐变薄尖灭，从浅部向深部亦是逐渐变薄趋于尖灭，也就造成第一段第四岩性层中的6P1、6P2矿体，和第三段第一岩性层中的8P、9P矿体直接相邻。从F1断层南的地层及矿体接触关系看，也是下盘岩性和矿体被该断层抬升后剥蚀所造成的。

（2）F3断层。位于30—32线间，断层角砾岩的厚度约7.47 m，在局部将F1断层错断，断距30 m左右，阻止了F1断层西段地层及矿体运移规模。

该断层生成在F1断层的发育过程中，在F1断层对地层和矿体改造有连续和继承作用。该构造将9P矿体的矿头截断，并进一步向西南方向破坏了锦屏组地层的连续性。同时错断了6P2矿体的连续性，在31线附近将6P2矿体切割为南北两段。32线西端切断了5P1矿体的连续性，分割为南北2段。

3.3 小构造对矿体的影响

在浅部风化带内和构造破碎带两侧附近的岩石节理裂隙比较发育。方向有垂直、平行、斜交片理（片麻理）或层理的3组节理，尤其在刚性岩石中如大理岩、片麻岩中比较发育。在区域变质或动力变质过程中，因温度、压力和动力的影响，而揉皱成各种形状的小褶曲和小错动。

节理裂隙的发育为后期的风化淋滤提供了空间和通道。如矿体在节理裂隙发育地段，P2O5的流失现象很明显，品位一般都要降低5%～10%。如6P1矿体处于浅部P2O5含量仅为14.83%，沿同一矿体倾向因深度加大，节理裂隙发育程度逐渐减弱，P2O5含量逐渐提高到16.95%、27.53%、31.75%、29.86%、27.67%。其次节理裂隙的发育为铁锰物质通过淋滤而进入矿体浅部，形成锰质磷灰岩或锰磷矿，锰质最高单样MnO可达29.51%。一般在矿体露头附近较多，向深部逐渐变少。

4 结论

（1）褶皱主要表现为地层呈S形展布，在矿区内对6P1、6P2、8P、9P矿体都产生了一定的影响。褶皱对矿体的影响主要表现在矿体的局部增厚及局部的拉伸变薄。

（2）区内断层对对矿体的破坏程度较高，一方面断裂使矿体产状明显发生变化；另一方面，断裂构造使矿体或地层被抬升，加剧了后期的剥蚀。

（3）区内局部小构造主要为一系列的节理裂隙，主要集中于地表浅部，为后期的风化淋滤提供了空间与通道。