云南省晉寧縣紅山頭磷礦地質特征及成因淺析

馬文昆

（中國建筑材料工業地質勘查中心云南總隊，云南 昆明 650118）

紅山頭磷礦屬華寧—澄江沉積中心西緣。古陸包圍的海灣狀沉積盆地，形成相對閉塞的環境，為磷礦的形成創造了有利的自然條件，大量的生物遺骸，海水攜帶的磷質及古陸風化物提供的磷質物在這一特定環境下不斷堆積形成礦層。

1 區域地質背景

礦區大地構造位置屬揚子陸塊區(Ⅵ)，上揚子古陸塊(Ⅵ-2)中部康滇基底斷隆帶(Pt2)，地處普渡河—滇池斷裂以西、羅茨—易門斷裂以東的夾持地帶。兩大斷裂控制了本區構造的發生、發展及其分布規律。該區構造主要以南北向構造為主，次為東西向構造，構造形跡以斷裂、褶皺為特征。

昆陽群淺變質巖系構成了古陸基底。晉寧期南北向及東西向兩組構造直接控制著古陸東緣海陸分布，形成水下隆起、拗陷相間排列。古地理西高東低，致使本區古生代地層的巖相變化大，原生沉積構造發育，沉積厚度一般西薄東厚。脈動式的地殼運動，使本區地層缺失較多，反復出現假整合或局部不整合。

圖1 紅山頭磷礦區地質簡圖

2 礦區地質

2.1 地層

紅山頭磷礦地層出露較單一，由老至新主要有元古界前震旦系昆陽群黃草嶺組(Pt2h)，上震旦統觀音崖組(Z2g)、燈影組一段(Z∈d1)，以及新生界第四系殘坡積層(Qedl)，詳見圖1。

2.1.1 前震旦系昆陽群

出露黃草嶺組(Pt2h)，分布于礦區東部及東南部，其上多被第四系粘土所覆蓋。巖性為灰—深灰色板巖夾粉砂質板巖及少量粉砂巖，風化破碎。厚度＞320m。與下伏地層整合接觸。

2.1.2 震旦系

觀音崖組(Z2g)：分布于礦區中西部。巖性為灰白色中—厚層狀石英砂巖，上部常強風化形成細砂。厚度約120m。與下伏地層不整合接觸。

燈影組一段(Z∈d1)：分布于礦區中部，巖性為灰黃色砂質白云巖、淺灰—灰色白云巖，具微晶結構，薄—中層狀構造。節理裂隙發育，巖石較破碎。地表巖溶發育，常形成溶溝、石峰。厚度約280m。與下伏地層整合接觸。

2.1.3 第四系

為殘坡積層(Qedl)，分布于礦區低洼處及地形平緩地帶。

上部巖性為褐紅、黃褐、灰褐色粘土、砂質粘土、含礫粘土。粘土顏色穩定，手搓無砂感，塑性好。砂質粘土手搓有微弱砂感，塑性一般。礫石成分為砂質白云巖、白云巖、磷塊巖等。

下部巖性以灰褐色磷塊巖為主，局部呈灰白、灰黃色，為磷塊巖、含磷白云巖、粘土巖經風化作用形成的風化層，為目的礦層。

第四系殘坡積層厚度為0～48.36m。與下伏地層不整合接觸。

2.2 構造

紅山頭磷礦位于大灣坡頭向斜以東，響水—田壩斷層以西。巖層總體走向北東—南西向，呈一傾向南東、傾角9～15°的單斜構造。受斷層影響，附近地層產狀有一定變化。

礦區東部發育一條斷層(F1)，具一定規模，為區域響水—田壩斷層之一部分，走向近南北向，傾向東，傾角60～70°，為一逆斷層。區內出露長度＞2km，斷層上盤為前震旦系昆陽群黃草嶺組(Pt2h)板巖，下盤為上震旦統燈影組一段(Z∈d1)砂質白云巖、白云巖。斷層附近有10m左右的破碎帶，可見斷層角礫，成分為白云巖、板巖。其地貌表現為板巖與白云巖之間形成陡坎。斷層僅對附近白云巖造成擠壓、破碎，對礦體無破壞，對開采亦無影響。

2.3 巖漿活動及變質作用

本區域內巖漿活動不發育，變質作用較普遍。

區內變質地層主要為前震旦系昆陽群，為一套碎屑巖沉積。分布廣泛，屬昆陽群淺變質巖帶，板巖類為主要變質巖石類型。

3 礦床地質特征

3.1 礦體形態、產狀及空間分布

紅山頭磷礦屬新生代風化淋濾殘積型磷礦床，賦存于第四系殘坡積層(Qedl)下部、上震旦統燈影組一段(Z∈d1)之風化殼中。受基底地形起伏及風化剝蝕程度影響，礦體大致呈南北向沿山脊展布。其延伸長度約1 500m，寬度100～600m，呈似層狀分布，連續性較好，形態較穩定。由于風化剝蝕及地形切割等原因，由北向南形成K1、K2及K3三個獨立的礦體。

礦體中各品級礦石分布無規律，垂向上各品級礦石均有分布。厚度變化較大，Ⅰ～Ⅲ品級礦石厚度0.20～30.32m，平均厚度5.27m，P2O5平均含量為26.85%。據塊段加權結果，以Ⅱ品級礦石占量最多，達77.45%，而Ⅰ、Ⅲ品級礦石分別占12.15%、10.40%。礦體中部分地段含有夾層，成分為粘土、含磷粘土，厚度1.03～5.67m。

礦體中不同礦石自然類型分布無規律，位置不一，但礦石類型與品級之間有一定對應關系。網格狀及蜂窩狀礦石品位較高，多為Ⅰ、Ⅱ品級礦石；而土狀礦石則因其中粘土及鐵泥質含量的占比不同而導致其品位變化較大，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ品級均可見。

K1、K2及K3礦體相對獨立，之間因風化剝蝕而分隔開，部分地段基底白云巖已大面積出露。K1礦體位于礦區北部，長約350m，寬約100～400m；K2礦體位于礦區中部，長約800m，寬約175～600m；K3礦體位于礦區南部，長約320m，寬約300m。

3.2 礦體厚度及其變化規律

K1礦體分布面積較小，礦石以Ⅰ、Ⅱ品級為主。礦體厚度0.65～14.89m，平均5.61m，變化系數85.21%。

K2礦體分布面積較大，礦石以Ⅱ品級為主，Ⅰ、Ⅲ品級較少。礦體厚度0.65～30.32m，平均5.32m，變化系數94.64%。

K3礦體分布面積較小，礦石以Ⅲ品級為主，Ⅰ、Ⅱ品級較少。礦體厚度0.20～20.61m，平均4.64m，變化系數127.68%。

三個礦體的厚度變化不論沿長軸或短軸方向均無規律可循，屬不穩定型。

4 礦石質量

4.1 礦石成分、結構、構造

4.1.1 礦石礦物成分

礦石礦物成分較為單一，以膠磷礦為主(少量含有磷灰石)，其次為鐵質、泥質及石英。膠磷礦含量一般85%～95%，少數因磷灰石及脈石礦物含量較多，導致膠磷礦含量僅為65%～70%。

4.1.2 礦石結構、構造

礦石結構主要以膠狀結構為主，次為砂屑狀結構，少量為結核狀結構；礦石構造主要為土狀、網脈狀、蜂窩狀、角礫狀構造。

4.2 礦石類型

4.2.1 礦石自然類型

紅山頭磷礦賦存于上震旦統燈影組一段(Z∈d1)之上的古侵蝕面上，其巖石組合主要為含磷粘土及磷塊巖。礦體呈似層狀產出，其形態受基底侵蝕面及現代地形地貌控制，主要礦石礦物為隱晶質的膠磷礦和顯微晶質的磷灰石。根據礦石結構、構造可將區內礦石自然類型劃分為：土狀磷礦、網脈狀磷礦、蜂窩狀磷礦、角礫狀磷礦(見圖2)。殘坡積風化層礦石中，以上幾種結構、構造經?；祀s出現。

圖2 紅山頭磷礦主要礦石類型

4.2.2 礦石工業類型及劃分依據

礦石的工業類型主要根據組合分析結果，按《磷礦地質勘查規范》中《磷礦石工業類型劃分參考表》劃分：礦體Ⅰ、Ⅱ品級礦石工業類型為混合型，Ⅲ品級礦石工業類型主要為硅質及硅酸鹽型。

礦石的工業類型與自然類型無明顯關系，各種自然類型均可形成上述工業類型。

4.3 礦石化學成分

4.3.1 礦石主要有益組分

4.3.2 礦石有害組分

礦石主要有害組分為MgO、Al2O3、Fe2O3、CO2等。全礦區礦石P2O5平均含量26.85%，MgO平均含量0.58%(MgO/P2O5比值0.022)，R2O3平均含量14.03%(R2O3/P2O5比值0.523)，CO2平均含量2.80%(CO2/P2O5比值0.104)。

4.3.3 礦石質量評述

紅山頭磷礦區礦石中P2O5平均含量較高，達26.85%，酸不溶物平均含量15.64%，MgO平均含量0.58%，CO2平均含量2.80%，R2O3平均含量14.03%，SiO2平均含量9.86%，CaO平均含量38.20%；MgO/P2O5比值0.022，R2O3/P2O5比值0.523，SiO2/CaO比值0.258。礦石滿足酸法加工用磷礦石及黃磷用磷礦石合格品要求。

4.4 影響礦體的因素

4.4.1 影響礦體厚度穩定的因素

礦區范圍內地形相對平緩，高差一般為20～40m，地表多被第四系褐紅色殘坡積(Qedl)粘土覆蓋，其下部上震旦統燈影組一段(Z∈d1)砂質白云巖、白云巖為基底。工程揭露結果，基底北高南低、西高東低，中部相對低凹。

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礦體厚度主要受古侵蝕面形態影響，古侵蝕面巖溶發育，屬低凹地段者，礦體厚度較大，可達20～30m；而古侵蝕面較平緩、起伏較小者，礦體厚度較小甚至無礦。

現代地形地貌對礦體形態及厚度亦有一定程度影響。譬如礦體東部受外動力地質作用影響較嚴重，地形切割較深，基底出露地表，其上部礦體剝蝕殆盡。

4.4.2 影響礦石質量的因素

礦石質量與風化程度及物質來源相關。含磷母巖中磷塊巖的含量較高，風化后富集成為富礦，而含量較低者，則其成礦品位相對較低。風化后由于磷酸鹽礦物增加，碳酸鹽礦物降低，導致結構、構造相應變化，部分碳酸鹽礦物淋濾后在礦石的節理、裂隙面重新結晶，部分硅質礦物重結晶；碳酸鹽礦物風化后，留下大小不一的不規則溶蝕孔，形成蜂窩狀或網格狀構造。

礦石質量與礦體厚度無相關關系，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ品級礦石?；祀s，分布無規律。

4.5 礦體頂底板及夾層

K1、K2礦體中有少量粘土、含磷粘土夾層。礦體頂板為第四系上部殘坡積層(Qedl)，巖性為粘土、含礫粘土；底板為上震旦統燈影組一段(Z∈d1)，巖性為砂質白云巖、白云巖。

5 礦床成因及找礦標志

5.1 礦床成因

該區磷礦由震旦系燈影組含磷巖段風化淋濾富集形成，原始沉積形成的白云巖夾透鏡狀磷塊巖(膠磷礦)、粘土巖層經風化后富集形成礦層。礦體中的磷塊巖系原沉積母巖中磷塊巖透鏡體或膠磷礦透鏡體(條帶)之風化殘積物，而土狀、網脈狀、蜂窩狀、角礫狀磷礦系磷塊巖強風化后白云質、硅質淋失，磷質殘留成礦。該類型磷礦形成與風化深度最為密切，未風化原巖含磷低，風化后含磷成分富集，且不均勻分布，形成品級不一的礦石。

綜上所述，此類風化淋濾殘積型磷塊巖礦的控礦因素有三點：①物質來源。有了一定品位的含磷母巖才有可能成礦，其物質來源為震旦系燈影組含磷巖段；②古地形地貌。古侵蝕面低凹處為理想地段提供了容礦的場所；③風化條件。強烈的風化使非礦成分淋失，造成含礦物質的富集。三者缺一不可。

5.2 找礦標志

此類礦床的找礦標志為：震旦系燈影組地層出露地段，其上部之風化殘坡積層，且地形較平緩者。礦區西南方向有大面積的震旦系燈影組地層出露，具有較好的找礦前景。

6 結語

晚震旦世是全球重要的磷酸鹽聚集期，由此含磷層位風化后形成的新生代淋濾殘積型磷礦床亦是我國主要的磷塊巖礦床產出層位之一。云南省上震旦統地層分布廣泛，但風化后形成規模并具開采價值的磷礦床僅見于祿勸—晉寧一帶，其他地區(例如：馬龍迤澤、會澤馬路等)亦有零星發現。此類型磷礦床一般由白云質磷塊巖、風化殘積物(土狀、網脈狀、蜂窩狀、角礫狀磷礦)及粘土巖組成，系原始沉積形成的生物白云巖夾透鏡狀磷塊巖(膠磷礦)、粘土巖層經風化后富集成礦層。

此類型磷礦賦存于上震旦統燈影組風化殼中。礦體的形成受風化條件、古侵蝕面控制及物質來源的影響，礦石空間分布及礦層結構無規律性，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ品級礦石在空間上呈交叉狀出現。

礦體厚度受風化層厚度控制，變化較大，總體呈似層狀。礦體頂板為厚度不等的第四系殘坡積粘土，部分地段直接裸露于地表；底板巖性較單一，為燈影組白云巖，風化差異造成礦層與底板界線凹凸不平。

我國磷礦資源儲量居世界第二位，云南省有著豐富的磷礦資源，目前發現的礦床主要為賦存于下寒武統的生物化學沉積型磷塊巖礦，而風化淋濾殘積型磷礦床的數量及規模均較小。紅山頭磷礦的勘查成果對云南省同類磷礦的找礦、勘查及評價均有指導意義。

【參考文獻】

[1]云南省地質礦產勘查開發局.1∶5萬德滋村幅區域地質調查報告[R].1999.

[2]中國建筑材料工業地質勘查中心云南總隊.云南省晉寧縣紅山頭磷礦詳查報告[R].2012.

[3]中化地質礦山總局云南地質勘查院.云南省磷礦資源潛力評價成果報告[R].2011.

[4]中華人民共和國地質礦產行業標準.DZ/T 0209-2002 磷礦地質勘查規范[S].北京：地質出版社，2003.

[5]礦產資源工業要求手冊編委會.礦產資源工業要求手冊[S].北京：地質出版社，2002.