阔西塔西磷矿成矿条件初探

邢庆军（新疆维吾尔自治区有色地质勘查局地质研究所乌鲁木齐830000）

阔西塔西磷矿成矿条件初探

邢庆军
（新疆维吾尔自治区有色地质勘查局地质研究所乌鲁木齐830000）

该区为一套浅海碳酸盐和磷酸盐沉积，主要岩性为白云岩、硅质白云岩、颗粒磷块岩，少量硅质岩和灰岩。富产小壳动物化石。磷矿层呈层状、似层状产出，一般延展几千米。含矿系数0.26～1不等，往往含磷层厚度大者，含矿系数较低，其变化亦与沉积时的古地理位置有关。磷矿石自然类型主要有块状磷块岩，条带（条纹）状磷块岩两大类，矿石结构颗结构为主，少量为凝胶状结构。寒武系下统萨尔布拉克组为一套滨浅海相碎屑岩、碳酸盐岩建造，在该区广泛分布。该组中部夹有含磷、矿层。本区磷矿沉积有二次成矿作用。首先是由富含磷质的上升洋流，由于压力降低，温度升高，CO2逸出，海水pH值增高，磷质因胶体化学、生物化学作用沉积，形成凝胶状磷块岩与碳酸盐、硅质等共沉积的磷质层。

硅质白云岩断裂钒矿层富集浅海相沉积

1 矿区地质特征

1.1 地层

工作区内出露地层主要为寒武系下统萨尔布拉克组，其次有震旦系苏盖特布拉克组、寒武系中-上统阿瓦塔格群等地层。此外，在山前及沟谷低洼处出露有第四系洪积物与坡积物。综合地层见表1。

表1 新疆乌什县阔西塔西钒磷矿区综合地层序列表

寒武系下统萨尔布拉克组为一套滨浅海相碎屑岩、碳酸盐岩建造，在该区广泛分布。该组中部夹有含磷矿层。

该组与上覆的寒武系中-上统地层阿瓦塔格群为整合接触。可分三段，其中：

下段（∈1sr1）：为深灰色厚层沥青质白云岩、含遂石条带沥青质白云岩；中-厚细、中晶沥青质白云岩；灰白色薄层状细、中晶沥青质白云岩。

中段（∈1sr2）：为灰色中厚层状含磷生物碎屑硅化遂石条带灰岩、瘤状生物碎屑灰岩、炭质页岩，其底部为2～4 m厚的含磷、钒矿层，由于地形切割主要见于沟谷及陡壁，是本次工作的主要对象。

上段（∈1sr3）：为一套灰色中厚层状微晶球粒白云岩、薄层微晶白云岩、暗灰色薄层细晶白云岩。

1.2构造

该区构造以褶皱和断裂为主。

矿区地层受北北东-南南西方向背斜控制：西翼地层倾向西、北西，倾角很缓，10°～15°，且层面呈波状起伏；东翼地层倾角较陡，40°～70°。

断裂主要有两组：一组为北西向，见于矿区北部，为一组向南西缓倾的逆断层，对矿层的发育有限制作用；另一组为北东向，为一组高角度的正断层，对矿体的完整性有一定的破坏作用，主要分布于南部矿段（Ⅰ号矿体）。

1.3 矿（化）体特征

（1）矿（化）体的空间分布及其特征

本区目前共发现两条磷矿化体（应为同一层矿体，由于受沟谷切割而呈现成两条），呈层状产出，局部有分枝复合、膨大缩小现象。受区域构造控制，倾向北西，倾角较缓（5°～20°）。北东向发育的高角度正断层对其有一定的破坏，使得矿层不连续。

Ⅰ号矿体：位于工区南部，矿层断续出露大于2 000 m，倾向270°～320°，倾角5°～15°。沿走向形状简单，多为层状，层面具波状起伏。Ⅰ号矿体由于地形的切割，其在地表又可划分为Ⅰ-1和Ⅰ-2。

矿层下部为磷块岩，厚20～100 cm，平均厚度0.42 m。P2O519.99%～33.04%。

上部为10～20 cm含胶磷矿硅质岩、泥质粉砂岩、泥岩（钒土矿）互层，厚1.2～3.5 m，平均厚2.5 m，P2O50.88%～3.11%,V2O50.3%～1.6%。

Ⅱ号矿体：位于工区北部，矿层断续出露大于5 000 m，为本区最主要矿体，厚2～3 m，倾向310°，倾角10°，磷矿层平均厚约0.5 m。沿走向形状简单，多为层状，层面具波状起伏。P2O510.30%～19.24%, V2O51.35%～2.79%。

图1 新疆维吾尔自治区乌什县阔西塔西矿区磷、钒矿地质图

2 矿体的形成

通过对大型磷矿的具体分析和磷矿形成的一般规律的研究，关于磷矿的形成有如下结论：

（1）在浅海盆地环境中，由于水体较深，水动力条件较弱，沉积环境比较稳定，海水中所含的磷质被粘土质吸附在盆地的有利部位沉积下来，形成含磷较高的矿源层或矿层。此时以化学作用为主。这种磷矿的突出特点是含量较高，岩石组合比较简单，旋回规律性较为明显，以薄层或泥质条带状产出，矿石品位较低，矿层厚度小。

（2）在碳酸盐台地的斜坡即浅海盆地向碳酸盐台地的过渡带上，由于水较浅，水动力条件较强，沉积环境动荡不定。磷质不断沉积，由于波浪的不断作用，使已沉淀下的物质遭到不断的筛选，无论在物质组成上还是在沉积物的结构构造上都在不断地发生变化,其结果形成了磷矿含量高矿层厚度较大的磷矿床，机械动力作用在此时期是成磷的主要因素。这类矿床的突出特点是泥质成分明显减少，白云质增多，岩石组合较为复杂，旋回规律性不强，矿（岩）石一般具内碎屑结构。

当水动力条件进一步加强，筛选更彻底时，磷矿含量变得更高，而岩石组合反而简单，矿石具更粗的内碎屑结构。

（3）介于前两种类型之间的一种过渡类型的矿床，成磷过程中化学作用和机械动力作用都具有一定的重要性。它兼有前两类矿床的特点，但又不十分明显和突出。

通过该区的研究磷矿床的赋存部位主要是在沉积环境变化较大的地区，即由浅海盆地向碳酸盐台地过渡的部位。品位较高的磷矿床大部分形成于岩性混合程度较高的岩相之中，因此也就反映磷矿是在较动荡的海水环境中水动力条件变化较大的情况下形成的。平直的向广海开放的台地边缘不是成矿的有利环境，可能是由于这种环境不利于磷质的保留，磷质易于随海水流失的缘故。

在开阔的碳酸盐台地之上或在浅海盆地之中，由于环境因素变化不大，岩性单一，尽管有零星矿点的分布，但一般规律小，品位不高，其经济意义不大。

从成矿地质特征可以看出：下寒武统萨尔布拉克组黑色岩系控制着区域磷矿床的分布，表明萨尔布拉克组地层是磷矿床形成的基本条件。早寒武世早期该区为滨浅海相陆棚、陆坡的强还原滞流及海盆缓慢沉降环境，这是磷矿床发生沉积成矿作用的古地理环境和古构造条件。黑色岩系中特定的含碳、磷、硅的岩性组合序列是磷矿床形成所必须具备的条件。当时气候温暖，水体营养度高，有大量低等生物出现。生物活动对磷质的富集起着至关重要的作用。

综上所述，下寒武统萨尔布拉克组黑色岩系中磷的富集与有机质、菌藻类生物及磷质的关系极为密切，成矿受地层、岩性、有机质、古构造和古地理条件控制，是在有机质(生物化学)参与下发生的成矿作用。

矿床具有微生物成矿与滨浅海相海底沉积的双重特征，属生物地球化学沉积矿床成因。

3 结论

从磷矿床的上覆岩层白云岩中可以明显的看到凌乱的硅质岩条带，由此可以推断当时的沉积环境是个动荡的一个环境。而磷矿床则处于底部相对来说沉积环境平静一些，磷矿岩为似层状结构，但局部磷块岩中夹有磨圆度较高的颗粒，明显可以看出是当时的沉积环境是个水动力条件比较强的环境。局部可以看到磷块岩有局部弯曲的状态，是当时沉积环境中波浪的缘故。

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[5]张锐，许发军.乌什县阔西塔西磷矿报告.

收稿:2014-09-25

DOI∶10.16206∕j.cnki.65-1136∕tg.2015.01.023