宜昌磷礦殷家溝礦區魚林溪礦段地質特征及磷礦層礦石特征研究

劉 林, 蔡雄威

(中南冶金地質研究所,湖北 宜昌 443000)

1 區域地質概況

研究區屬于宜昌磷礦殷家溝礦區向東延續礦段,位于黃陵斷穹北部東翼[1],大地構造位置屬揚子準地臺上揚子臺褶帶北緣的次一級隆起,構造體系為淮陽山字形西翼反射弧的砥柱[2](圖1)。

震旦系下統陡山沱組是研究區主要含磷地層,其中磷塊巖發育地段主要在黃陵斷穹北東翼,呈北西—南東向弧形分布,南起曉峰、北至黑良山、西至白果園,東至高烽,延長達70多千米,面積300余平方千米[3]。宜昌磷礦自震旦系陡山沱組—寒武系共有6個含磷層位,由上而下依次為:寒武系水井沱組底部(Ph6)，震旦系上統燈影組第二巖性段底部(Ph5)，陡山沱組第四段頂部(Ph4)，陡山沱組第三段底部(Ph3)，陡山沱組第二段底部(Ph2)和陡山沱組第一段中上部(Ph1)[4]。研究區Ph2-Ph6因厚度小、品位低、變化大而不具工業利用價值,Ph1構成區內的工業磷礦層,成為勘查和研究的主要對象。

2 礦體地質

3 含磷巖系及礦層劃分對比

根據宜昌磷礦區域類比,宜昌磷礦在區域上出現6個磷礦層,魚林溪礦段內可見到3個:即王豐崗段Ph3、胡集段Ph2和樟村坪段Ph1,僅第一磷礦層樟村坪段(Ph1)具有工業意義,其他兩層分布不穩定,且厚度薄,不具工業意義,但可作為地層劃分對比的重要標志層(圖6)。各磷(礦)層特征如下。

圖1 區域地質圖Fig.1 The regional geological map in research area1.元古界;2.南沱組；3.陡山沱組;4.燈影組;5.寒武系;6.奧陶系;7.斷層;8.研究區。

第三磷礦層王豐崗段(Ph3):黑色豆粒狀硅質磷塊巖,豆粒呈滾圓狀,粒度0.2～0.3 cm,平行層理產出,厚0.05 ～0.20 m,見礦地段較少,無工業價值。

第二磷礦層胡集段(Ph2):位于陡山沱組第二巖性段(Z1d2)底部,為一套含云質、硅質磷塊巖—白云巖建造。由砂屑磷塊巖、致密條帶磷塊巖夾白云巖團塊、硅質團塊組成,厚度0.1～0.7 m,平均厚度約0.4 m。本區Ph2磷礦層與宜昌磷礦北部其他礦區對比,最大區別在于其礦層變厚,工業意義從主要工業磷礦層遞變為無工業價值。

圖2 礦區地質圖Fig.2 Geological map of study area

魚林溪礦區與宜昌磷礦其他礦區礦層對比情況見礦層柱狀對比圖(圖7)及礦層層位對比表(表1)。

4 礦石及礦物組分

4.1 礦石化學成分

圖3 研究區5號勘探線剖面及鉆孔柱狀圖Fig.3 Profile and borehole histogram of No.5 survey line1.燈影組三段;2.燈影組二段;3.燈影組一段;4.陡山沱組四段;5.陡山沱組三段;6.陡山沱組二段;7.陡山沱組一段；8.南華系上統南沱組;9.硅質條帶(層紋)云巖;10.含燧石扁豆體炭泥質云巖;11.含磷炭質云巖;12.泥巖;13.粉砂質頁巖;14.含磷炭質頁巖;15.炭質頁巖;16.冰磧礫巖;17.磷礦層。

圖4 研究區礦層厚度等值線圖Fig.4 Contour map of seam thickness

圖5 研究區礦層品位等值線圖Fig.5 Contour map of seam grade

4.2 礦物組成

礦石的礦物成分比較簡單,主要礦石礦物為氟磷灰石和碳氟磷灰石,主要的脈石礦物為粘土礦物、白云石、水云母、鉀長石、石英和玉髓;次為黃鐵礦(風化后為褐鐵礦)、鈉長石、重晶石,并混入少量的有機質和巖屑等。

圖6 研究區含磷層位柱狀圖Fig.6 Histogram of phosphate horizon in research area

4.2.1 礦石礦物

磷灰石按結晶程度、晶體形態可分為超顯微晶碳氟磷灰石、纖維狀碳氟磷灰石和粒狀碳氟磷灰石。

超顯微晶碳氟磷灰石:為磷塊巖中的主要磷礦物,占礦石礦物的80%～90%,是膠狀、砂屑狀、團粒狀等的基本組成者。含微晶有機質、鐵質、水云母和硅質,構成磷質膠狀、砂屑、團粒等結構,呈紋層—條帶(紋)分布于磷質顆粒之中或脈石條帶之中。

纖維狀碳氟磷灰石:具結晶磷灰石的特征,呈纖維狀或放射狀晶形。纖維狀碳氟磷灰石常圍繞砂屑、團粒等磷質顆粒或其他陸質顆粒表面生長,并具環狀構造,構成假鮞的殼邊。

粒狀碳氟磷灰石:呈半自形—自形粒狀、板粒狀出現在磷酸鹽顆粒之間,為次生或重結晶形成。

4.2.2 脈石礦物

白云石:是主要脈石礦物,為有害礦物成分。微—中晶結構,半自形—他形粒狀。白云石主要構成磷礦石中的白云質紋層—條帶(紋)與磷酸鹽紋層—條帶(紋)互相產出,少數包裹于磷酸鹽顆粒中,或充填于磷酸鹽顆粒之間。

粘土礦物:是主要脈石礦物,以水云母為主,高嶺石、蒙脫石次之。多數與石英、長石、黃鐵礦、炭質等構成泥質紋層—條帶(紋),少數以泥質巖屑分布于致密磷塊巖之中,或呈充填基質嵌布于磷酸鹽紋層—條帶(紋)的磷質顆粒之間。

鉀長石:該礦物不以包體形式存在,主要分布于磷質砂屑中和頁巖中。薄片中為無色透明、不規則粒狀,粒徑約0.16 mm左右。鉀長石易風化為高嶺石。

硅質礦物:石英為陸源碎屑,渾圓—次棱角狀,大小不一。其他硅質礦物為玉髓、蛋白石,呈微晶—細晶,或纖維狀、他形粒狀集合體,嵌布于泥質條帶中,少數嵌布于磷酸鹽顆粒中或之間。

表1 魚林溪礦區與宜昌磷礦田礦層對比表Table 1 Comparison of ore deposits between Yulinxi ore section and Yichang phosphate ore field

圖7 魚林溪礦段與宜昌磷礦田其他礦區礦層柱狀對比圖Fig.7 Columnar contrast map of ore deposits between Yulinxi and another mining area in Yichang phosphate ore field

黃鐵礦:粒狀、自形晶—他形晶,星散狀分布于泥巖條帶中或嵌布于磷酸鹽條帶中。

其他陸屑有:硅質巖屑、泥質巖屑、海綠石、有機質、炭質等,星散分布。

4.3 礦石結構

圖8 礦層結構類型餅狀圖Fig.8 Pie chart of ore horizon structure type1.上貧礦+富礦+下貧礦型,礦層發育齊全,三元結構明顯;2.上貧礦+富礦型;3.富礦+下貧礦型;4.富礦型;5.上貧礦+下貧礦型;6.上貧礦型;7.下貧礦型。

表2 礦石化學分析及礦石工業類型劃分表Table 2 Classification of ore chemical analysis and ore industry

4.4 礦石構造

礦石的主要構造類型為塊狀構造、條帶(紋)狀構造。

塊狀構造:是磷塊巖礦石的構造類型。主要由磷酸鹽顆粒和假鮞結構均勻分布組成,局部有膠狀磷團塊,磷質礦物含量80%以上,分布均勻。礦石外貌致密,無明顯沉積紋理,是在淺灘高能環境中磷質顆粒淘洗簸選后沉積形成的。

致密條帶(紋)狀構造:由磷酸鹽顆粒和砂(礫)屑磷塊巖或泥晶砂屑，或鮞粒磷塊巖相互迭置組成,礦石外貌較致密(圖10)。由于二者結構及顏色上存在一定差異,其外貌呈現紋層或顯微—條帶狀特征。

白云質條帶狀構造:由白云巖和磷塊巖相間構成條帶狀(圖11)。白云質與磷塊巖的多少構成不同品級的磷礦石。其形態有紋層—條帶,條帶狀,波狀,分枝狀。條帶多不規則,連續性差,厚薄不一,波狀起伏,橫向上常尖滅、再現、分枝、合并。

泥質條帶狀構造:由條帶狀粉砂質泥巖與條帶狀磷塊巖相間構成(圖12)。泥質條帶、磷塊巖條帶寬度不大,肉眼觀察不明顯。顯微鏡下條帶多呈水平狀、微波狀,為安靜—弱動蕩環境中磷質與懸浮級的粉砂、粘土混雜相間排列的構造類型。

5 礦石類型

5.1 礦石自然類型

根據磷礦石的礦物成分、含量及嵌布特征,礦石的結構構造,將礦石劃分為白云質條帶狀磷塊巖、塊狀磷塊巖(稠密條紋狀磷塊巖)和泥質條帶狀磷塊巖三種礦石自然類型。

圖9 礦石鏡下結構特征Fig.9 Structure characteristics of ore under microscope

圖10 致密條帶(紋)狀礦石Fig.10 Tight banded (stripe) ore

圖11 白云質條帶狀礦石Fig.11 Dolomitic banded ore

圖12 泥質條帶狀礦石Fig.12 Argillaceous banded ore

5.2 礦石工業類型及品級

礦石中磷酸鹽礦物以膠磷礦為主,工業類型主類屬磷塊巖礦石。因區內不同礦層和礦層不同部位,礦石的磷酸鹽礦物和脈石礦物含量的差異,進一步將區內磷塊巖礦石劃分為碳酸鹽型、混合型和硅質及硅酸鹽型三個亞類型(表2)。

根據組合分析結果,礦石自然類型為塊狀磷塊巖(致密條紋狀磷塊巖),對應的礦石工業類型為混合型;泥質條帶狀磷塊巖,對應的礦石工業類型為硅質及硅酸鹽型;白云質條帶狀磷塊巖,對應的礦石工業類型為碳酸鹽型。

6 礦石特征與沉積環境關系

白云質條帶狀磷塊巖為動蕩的淺水高能帶中磷質供應不充分，而碳酸鹽增多沉積而成,或具階段性沉積形成;塊狀磷塊巖是在淺灘高能環境中磷質顆粒淘洗簸選后沉積形成的,與白云質條帶狀磷塊巖相比同屬碳酸鹽建造,但磷質來源充足形成塊狀;泥質條帶磷礦層為安靜—弱動蕩環境中,磷質與懸浮級的粉砂、粘土混雜相間排列形成的,交錯層理發育,有波痕現象,礦層韻律結構明顯。

7 結論

參考文獻：

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