贵州省瓮安陡山沱组磷块岩地质特征

高爽 邓小虎 文国江 冉林林

摘要：老虎洞磷矿床位于瓮福磷矿外围白岩背斜北倾伏端，属翁招坝海湾，赋矿地层为震旦系下统陡山沱组，P2O5含量高，礦体呈层状。a矿层为深灰色中厚层砂屑状磷块岩，具碳氟磷灰石—碎屑石英—水云母组合、碳氟磷灰石—碎屑石英—白云石—水云母组合、碳氟磷灰石—白云石组合，矿体厚度最高达29m，形成于相对较弱的水动力条件下；b矿层为灰、深灰色中厚层砂屑状、凝胶状、致密状白云质磷块岩及黑、灰黑色炭质磷块岩，具碳氟磷灰石—白云石组合、碳氟磷灰石—单磷酸盐组合、碳氟磷灰石—自生石英、玉髓—炭泥质组合，矿体厚度最高达33m，在较强的水动力条件下形成。

关键词：陡山沱组磷块岩；地质特征；贵州瓮安

基金项目：贵州省地质矿产勘查开发局青年地质科学研究（编号：黔地矿科合〔2016〕43号）项目资助。

1.前言

老虎洞磷矿床位于瓮福磷矿外围白岩背斜北倾伏端，属翁招坝海湾，赋矿地层为震旦系下统陡山沱组，该地层整合于南沱组或平行不整合于板溪群鹅家坳组之上，地层岩性主要由白云岩、磷块岩组成，局部见硅质岩、灰绿色薄层黏土岩。自上而下分为磷块岩段、硅质岩—白云岩段、磷块岩段、白云岩—碎屑岩段。其磷块岩品位（P2O5含量）高，磷矿体呈层状（图1-1）。

2.含矿岩系地质特征

对翁招坝海湾内已施工钻探工程的原始资料进行收集，分析其含矿岩系中a、b磷矿层矿石厚度及矿石特征，结合见矿部位，了解到磷矿体厚度从翁招坝海湾内部向边缘带递减，且边缘带处矿钻孔中的磷块岩矿石中见大小不等的硅质岩砾屑，该处沉积的来自于陆地方向的泥沙抑制海水中磷质沉积，从而造成前雍半岛为无磷矿带，为局部台地、泻湖沉积。研究区内陡山沱组厚17.36m～120.95m，a矿层矿体厚度最高达29m，b矿层矿体厚度最高达33m（图2-1）。按沉积先后岩层纵向剖面上存在“白云岩、黏土岩、粉砂岩段—深灰色中厚层条带状砂屑磷块岩段—深灰色中厚层含磷粉晶白云岩段—黑色中厚层炭泥质磷块岩、深灰色致密状磷块岩、灰色、深灰色中厚层砂屑状磷块岩段—含磷块岩团块及砾屑白云岩段”的沉积单元，岩性依次为（图2-2）：

第一段：中厚层状泥晶白云岩，间夹灰绿色水云母黏土岩薄层，含断续细小硅质条带，厚10.17m～30.70m，平均22.31m。顶部常为一层0.1m～3.50m厚的灰色、浅灰色中厚层含磷粉晶白云岩，局部见磷块岩条带及呈次棱角状、次原状砾屑；中、下部为灰色、浅灰绿色薄层条带状细至中粒砂岩、铝质黏土岩，条带由黑灰色炭泥质和有机质物质构成，条带呈不规则状、脉状，厚1mm～5mm。该岩段磷质含量从下至上逐渐增多，局部白云岩内呈各种形态、各种大小的磷块岩砾屑，砾屑分布集中地段形成不规则状磷屑花斑。

第二段：即a矿层岩段，磷块岩矿层东厚西薄，岩石呈深灰色、灰黑色，岩性为中厚层条带状砂屑白云质磷块岩。砂屑状磷块岩和白云岩组成韵律层，且以深灰、灰黑色磷块岩为主，磷块岩条带呈深灰色，宽10mm～55mm，磷质成分呈砂屑状，且条带内含少量云母碎片、粒状海绿石；白云岩条带呈浅灰色、浅灰白色，宽4mm～15mm。磷块岩矿层与第一段和第三段接触部位处的白云岩有明显的冲刷间断现象，含少量磷块岩砾屑，并见大量星点状、颗粒状黄铁矿。

第三段：白云岩、硅质岩或硅质团块白云岩。厚0.0m～15.72m，平均5.22m，该岩段为a、b两磷块岩矿层之间的夹层。该段岩性由灰色、深灰色厚层含磷质细晶白云岩、硅质岩组成，局部见硅质团块。该岩段顶部为黑灰色、黑色薄层含磷炭质黏土岩，在开阳地区缺失或很薄，发育竹叶状白云岩。

第四段：即b矿层岩段，该岩段由磷块岩、白云岩、硅质岩组成。其中，磷块岩呈灰色、深灰色、灰黑色，以内碎屑磷块岩为主，根据磷块岩结构分为颗粒磷块岩、砂屑磷块岩、凝胶状磷块岩、炭泥质磷块岩，部分磷块岩经风化呈粉末状。炭泥质磷块岩中含大量星点状、颗粒状、团块状黄铁矿；白云岩呈浅灰色、灰色，为粉晶白云岩；硅质岩呈灰白色、乳白色、灰色，断面呈油脂光泽。

3.矿层特征

研究区内矿体呈层状产出，矿体总体走向北东，受白岩背斜制约，矿层形态呈西缓东陡向北东10°方向倾伏，倾伏角10°～22°。区内b矿层在研究区南东角牛栏坪一带向南，矿层厚度逐渐变薄，在靠近翁招坝一带相变尖灭；a矿层同b矿层相似，在研究区南东角缺失，此外，区内沿朵良坪—高白溪—大毛—桑岩一线以北缺失a矿层。a、b矿体特征分别如下：

b矿层：南北长6600m，东西宽5000m，矿体规模为大型。矿层厚0.85m～33m，平均9.01m，中部厚度变化小，南东变薄，北西变厚，变化系数48.50%，厚度较稳定。P2O5含量12%～39.07%，平均26.83%，变化系数为25.65%，品位稳定。矿层磷块岩岩石类型主要为内碎屑磷块岩，含少量致密状，矿层底部为炭泥质磷块岩。其中，内碎屑磷块岩岩石磨圆度、成熟度较高，表明其形成时的沉积环境的水动力条件较强，海浪将其搬运较远的距离，随着能量减弱，在海滩处发生二次沉积，为海滩相沉积；炭泥质磷块岩认为是生物成因磷块岩，在该种磷块岩矿石内见大量呈星点状、颗粒状及透镜状的黄铁矿，因黄铁矿形成于还原性较强的水体中，认为炭泥质磷块岩形成部位的水体较深，形成空间较封闭，且具有较弱的水动力条件的海湾环境；致密状磷块岩为直接从沉积介质中析出，沉积环境中的水体较为平静，认为其沉积相带介于浅滩与海湾之间。

a矿层：南北长5600m，东西宽4800m，矿体规模为大型。矿层厚1.18m～29m，平均15.14m，中部厚度变化小，向西变厚、向东及南东变薄，向北出现无矿带。变化系数36.40%，厚度稳定。P2O5含量12%～38.68%，平均26.61%，变化系数为15.42%，品位稳定。矿石结构为砂屑结构，颗粒粒径由粗到细，胶结物以白云质为主，矿层底部胶结物为泥质杂基。根据磷块岩矿石颗粒粒径、胶结物成分认为：在a矿层磷块岩形成过程中，沉积环境中海水的能量逐渐减弱，且水动力条件总体较弱，认为其沉积相带为砂滩云基砂屑磷块岩相带，位于低潮面之上。

4.矿石特征

化学组成：有益组分为P2O5，伴生F、I，其余组分有CaO、MgO、SiO2、Al2O3、CO2。CaO含量30.14%～46.08%；MgO含量1.60%～9.56%；CO2含量4.92%～22.04%；SiO2含量1.30%～23.31%；Al2O3含量0.16%～4.66%。P2O5赋存于磷灰石中，b矿层含量12%～39.07%，平均26.60%，a矿层含量12%～ 38.68%，平均26.40%；F、I与P2O5密切相关，矿层中F的含量1.76%～2.97%，I的含量10.00～29.36×10-6。

矿物组成：矿石矿物为磷灰石，呈隐晶质无定形状，部分重结晶为显微纤维状磷灰石。b矿层磷块岩中矿石矿物含量60%～80%；a矿层磷块岩中矿石矿物含量60%～75%。脉石矿物以白云石为主，次为石英、黄铁矿、炭质、绿泥石、水云母。b矿层具碳氟磷灰石—白云石组合、碳氟磷灰石—单磷酸盐组合、碳氟磷灰石—自生石英、玉髓—炭泥质组合；a矿层具碳氟磷灰石—碎屑石英—水云母组合、碳氟磷灰石—碎屑石英—白云石—水云母组合、碳氟磷灰石—白云石组合。

矿石结构：①粒屑（颗粒）结构：磷灰石在沉积环境相对动荡的盆地中固结或弱固结过程中，受海水冲刷，经历破碎、在海浪推移下，离开原地，能量减弱再次沉积。根据磷块岩颗粒粒径、颗粒形态，分为内碎屑结构、鲕粒结构。其中内碎屑结构根据颗粒的粒径大小，分为砾屑、砂屑、粉屑，粒径一般为0.5mm～2mm，多呈棱角—次棱角状，往往具塑性变形特征，是盆内磷酸盐经冲刷、簸选的产物。在a、b两层磷矿层中均大量发育，其中，a磷矿层中磷质颗粒粒径普遍为0.05mm～0.15mm，按其粒径尺寸将内碎屑颗粒定义为细砂级，颗粒内含炭泥质及黄铁矿包裹体，填间物为泥质及白云质基质；b磷矿层中，内碎屑磷质颗粒粒径为砂级，颗粒堆积在一起，堆积程度属紧密，最终形成致密状磷块岩矿石，颗粒之间的孔隙充填多种成分，包含炭泥质、白云质及硅质。鲕粒结构由两部构成，分为核心及同心层，其中，核心成分为陆源物质碎屑，以抗风化程度强的物质（如石英）或磷质粉屑，同心层由暗层、亮层相间组成，层数普遍为3层～5层。暗层成分为磷灰石，磷灰石呈非晶质。亮层成分为磷灰石或白云石，其中磷灰石呈层纤状。②凝胶结构：凝胶结构是磷酸盐在相对宁静、低能的沉积环境中从介质中直接析出时形成的结构，在胶体聚沉及藻类粘结作用下，非晶质碳氟磷灰石形成磷块岩的初始结构胶状集合体，磷灰石胶状集合体构成凝块，在白云质基质中呈不规则状分布，多在b矿层中部及上部分布。③泥质结构：所含物质成分复杂，包含砂屑状胶磷矿、炭泥质黏土、粉砂、石英及白云石，各成分混杂均匀。普遍发育于b矿层底部，矿石类型为炭泥质磷块岩。

矿石构造：矿石具块状构造、层状构造及条带状构造。

5.结论

（1）磷块岩赋矿层位为陡山沱组，按沉积先后纵向上为“粉晶白云岩—条带状磷块岩—含磷粉晶白云岩—炭质磷块岩—致密状磷块岩—砂屑状磷块岩—含硅质岩团块白云岩”的沉积单元，属翁招坝海湾，矿体从海湾边缘带向中心地带增厚，a矿层矿体厚度最高达29m，b矿层矿体厚度最高达33m。

（2）矿体总体走向北东，受地质构造白岩背斜制约，呈西缓东陡的背斜形态，矿层形态呈西缓东陡向北东10°方向倾伏，倾伏角10°～22°。b矿层厚度向南逐渐变薄，在靠近翁招坝一带相变尖灭；a矿层在研究区南东角缺失，此外，区内沿朵良坪—高白溪—大毛—桑岩一线以北缺失a矿层。

（3）a矿层为深灰色中厚层砂屑状磷块岩；b矿层为灰、深灰色中厚层砂屑状、凝胶状、致密状白云质磷块岩及黑、灰黑色炭质磷块岩。

（4）磷塊岩矿石有益组分为P2O5，伴生F、I，其余组分有CaO、MgO、SiO2、Al2O3、CO2。

矿石矿物为磷灰石，脉石矿物以白云石为主，次为石英、黄铁矿、炭质、绿泥石、水云母；矿石具粒屑（颗粒）、凝胶及泥质结构，具块状、层状及条带状构造。

参考文献：

[1]高爽.贵州省瓮安磷块岩地球化学特征及成矿机制研究[D].成都市，成都理工大学. 2017.

[2]李祥坤，邓超，乐世伟等.贵州省白岩背斜磷矿整装勘查[R]. 2013.

[3]李祥坤，卢盛学，乐世伟等.贵州省瓮安县玉华乡老虎洞磷矿勘探报告[R]. 2013.