四川馬邊老河壩磷礦區(qū)成礦地質(zhì)條件分析

劉俊男，胡 明

四川馬邊老河壩磷礦區(qū)成礦地質(zhì)條件分析

劉俊男，胡 明

（西南石油大學地球科學與技術(shù)學院，成都 610500）

馬邊縣位于四川盆地西南邊緣，同屬小涼山區(qū)和烏蒙山區(qū)，是國家級貧困縣，重點扶貧開發(fā)縣。區(qū)內(nèi)磷礦資源豐富，具有較大的經(jīng)濟價值和社會價值。區(qū)內(nèi)磷礦賦于早寒武世梅樹村早期麥地坪組，為沉積性礦床，生物聚磷作用是馬邊地區(qū)磷礦形成的最重要因素，潮下間歇高能帶中生物聚磷作用最為強烈，是最有利于形成磷礦的相帶。本文在總結(jié)前人科研成果和勘探評價成果的基礎(chǔ)上，通過分析古構(gòu)造、古地理環(huán)境以及沉積相條件，探究并分析馬邊磷礦成礦地質(zhì)條件，為下一步擴大找礦提供地質(zhì)依據(jù)。

老河壩磷礦；磷礦成因；古構(gòu)造；古地理；沉積環(huán)境

1 地質(zhì)背景

1.1 大地構(gòu)造背景

據(jù)“四川省礦產(chǎn)資源潛力評價”項目辦公室劃分方案，以錦屏山前陸逆沖帶為界分為揚子陸塊區(qū)、西藏-三江造山系2個一級構(gòu)造單元。馬邊老河壩磷礦區(qū)主體屬揚子陸塊區(qū)（Ⅰ）上揚子陸塊（Ⅰ1）四川前陸盆地（Ⅰ1-4）敘永-筠連疊加褶皺帶（Ⅰ1-4-6）（圖1）。

圖1 區(qū)域大地構(gòu)造分區(qū)圖（據(jù)四川省礦產(chǎn)資源潛力評價報告，2013）

1.2 研究區(qū)自然地理概況

研究區(qū)位于四川盆地西南邊緣小涼山區(qū)，屬樂山市馬邊縣管轄，北緯28°25′30″至29°04′14″，東經(jīng)103°14′40″至103°49′40″。區(qū)內(nèi)高山深谷縱橫，地勢起伏較大。礦區(qū)東部沿老河壩斷層剝蝕形成山間谷地；西部由大寶頂、小寶頂構(gòu)成的山脊，形成西高東低的地形。南北兩側(cè)受沖溝切割，地勢也比西部低。大寶頂最高為2090m，張家拉打溝最低為980m，相對高差1110m，一般500~700m，屬中山區(qū)。

本區(qū)氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L氣候大區(qū)，多霧多雨。平均氣溫19℃，雨量充沛，年降水量823~2150mm，平均月降雨量174mm，主要集中在每年7、8月；12月至次年2月為降雪期，積雪厚度10~15cm，平均為20cm。

1.3 研究區(qū)內(nèi)磷礦基本情況

磷礦是研究區(qū)最具影響力的戰(zhàn)略性資源，其經(jīng)濟價值、社會價值巨大，科學合理地開發(fā)利用直接影響本地區(qū)的長遠發(fā)展。馬邊老河壩礦區(qū)開發(fā)于上世紀九十年代中后期，區(qū)內(nèi)查明資源儲量約5.4億噸，共設(shè)置11個采礦權(quán)和5個預(yù)留礦權(quán)，開采規(guī)模849萬噸/年。老河壩礦區(qū)礦石平均品位21%~24%，富礦最高品位達38%。馬邊磷礦綜合評價位居全國八大磷礦第四位，國家已將其列入“攀西—六盤水國土規(guī)劃”、“金沙江國土綜合開發(fā)規(guī)劃”、“川南國土開發(fā)規(guī)劃”和“成渝經(jīng)濟區(qū)區(qū)域規(guī)劃”,馬邊被確定為四川省重要磷化工基地。

1.4 地層分布及其特征

研究區(qū)位于揚子地臺西緣，屬上揚子陸塊，以沉積巖分布為主，少量火山巖。礦區(qū)內(nèi)地層發(fā)育較齊全，除中、上志留統(tǒng)，泥盆系，石炭系沉積缺失和白堊系以上地層后期剝蝕外，其余各系地層均有沉積。其中震旦系燈影組僅在西部及南部沿磷礦層展布方向出露，寒武系分布最廣，奧陶系僅在北西角出露，第四系零星分布于溝谷及緩坡地帶。區(qū)內(nèi)與成礦有關(guān)的地層為震旦系上統(tǒng)燈影組、寒武系麥地坪組、筇竹寺組（表1），麥地坪組為區(qū)內(nèi)主要含磷層[1]。

表1 研究區(qū)主要地層分布及特征一覽表

1.5 主要構(gòu)造特征

老河壩磷礦區(qū)位于沙匡斷層西側(cè)，受區(qū)域構(gòu)造控制，礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造線呈北北西-南南東方向展布。

圖2 馬邊區(qū)域地質(zhì)圖

1.5.1 斷層

礦區(qū)內(nèi)斷層構(gòu)造不發(fā)育，僅在銅廠埂露采區(qū)和大坪背斜西翼近核部處各見一組傾向東的高角度正斷層，前者斷距15~40m，后者段距達幾百米。其余地段偶見斷距僅幾米小錯動。

1.5.2 褶皺

研究區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造發(fā)育，褶皺構(gòu)造以南北向為主，受多期構(gòu)造活動影響，發(fā)育少量北東向、北西向褶皺構(gòu)造，背斜較緊閉，褶皺形態(tài)和展布特征受峨邊-金陽斷層和峨眉山玄武巖組的分布特征控制明顯。

位于礦區(qū)東側(cè)的老河壩倒轉(zhuǎn)背斜是礦區(qū)主體褶皺構(gòu)造，呈北北西向展布，中部略向東凸，長17km，軸面傾向西，東翼受沙匡大斷層切割，地層倒轉(zhuǎn)，形成一不對稱倒轉(zhuǎn)背斜，核部受次級老河壩斷層破壞。次級褶皺有位于礦區(qū)中部的暴風坪向斜和礦區(qū)西南部的大坪背斜。暴風坪向斜為不對稱向斜，東翼地層傾角20°~26°，西翼32°~50°，向斜保存完整，無斷裂破壞。大坪背斜為一短軸背斜構(gòu)造，核部寬緩，西翼傾角增大，轉(zhuǎn)折處受一組走向北北西正斷層破壞[2]。

2 老河壩磷礦地質(zhì)條件

2.1 古構(gòu)造條件

在早寒武世梅樹村早期，馬邊-雷波地區(qū)呈現(xiàn)出隆凹相間的沉積格局，主體呈南北向分布，馬邊聚磷盆地在此時期形成，并發(fā)育老河壩磷礦區(qū)，水體由東南向西北方向逐漸變淺。總體上，馬邊聚磷盆地沉積中心靠近老河壩磷礦區(qū)，各沉積相帶呈環(huán)帶狀分布，水體向南北兩側(cè)逐漸變淺。于該時期沉積的麥地坪組整體上屬潮坪相沉積（圖3）。

圖3 馬邊-雷波早寒武世梅樹村早期巖相古地理剖面圖

2.2 巖相古地理條件

馬邊聚磷盆地位于川西南海灣潮坪偏北部，其構(gòu)造環(huán)境及地理環(huán)境優(yōu)越。屬近岸帶半局限淺水盆地。南面連雷波開闊海灣盆地，北接峨眉局限盆地，處于由開放環(huán)境向局限環(huán)境的過渡區(qū)，從而為磷質(zhì)聚集、生物衍生、成磷聚磷再造成礦創(chuàng)造了極有利的條件。沉積相帶總體由南向北延伸，由潮下低能海灣向潮下淺灘、潮間砂坪、潮上泥坪過渡，呈較對稱的環(huán)形帶狀分布。隨著沉積相帶的更迭，磷酸鹽巖的結(jié)構(gòu)類型也發(fā)生很大的變化。如海灣盆地主要沉積藻球磷塊巖，云基膠結(jié)；潮下淺灘則以砂屑磷塊巖、藻包粒磷塊巖為主，磷基亮晶膠結(jié)；潮間坪形成的磷塊巖以條帶狀白云質(zhì)砂屑磷塊巖、砂礫屑白云質(zhì)磷塊巖、鮞粒磷塊巖為主，云基亮晶膠結(jié)，有的為雜基膠結(jié)；在潮上泥坪磷質(zhì)分散，多以磷質(zhì)條帶出現(xiàn)，一般無工業(yè)磷礦[3]。

2.3 沉積相特征

馬邊地區(qū)麥地坪組為一套弱硅質(zhì)碳酸鹽巖，含磷地層發(fā)育良好，巖性主要為白云巖、磷塊巖、硅質(zhì)巖、灰?guī)r、粘土巖、砂巖及其過渡巖類組成，沉積構(gòu)造十分發(fā)育，有不同的層理類型。據(jù)馬邊二壩實測剖面（圖4），沉積構(gòu)造發(fā)育有靜水環(huán)境的水平層理、微波狀～水平狀紋層；有反映潮汐風暴造成的砂礫屑粒序?qū)永恚ㄉ靶及自茙r，下粗上細）；有反映成巖作用物質(zhì)再分配的“瘤狀”構(gòu)造及磷塊巖中的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)。上述沉積構(gòu)造、層理類型在剖面層序上交替出現(xiàn)，反應(yīng)了麥地坪組沉積相為局限臺地潮坪相，總體表現(xiàn)為潮下-潮間-潮下，且大部分沉積物是在潮下環(huán)境形成，僅部分是潮間坪產(chǎn)物[4]。

潮下帶指平均低潮面以下、浪基面以上的水下區(qū)域。潮下云坪（高能）水體相對較淺，水動力明顯增強，巖性主要為（含磷）砂屑白云巖、砂屑磷塊巖，是最主要的磷礦沉積相帶。

潮間帶指位于平均高潮面和平均低潮面之間的地帶，它們一天一次或兩次出露水面。受潮汐作用影響，潮間帶水體整體屬于高能帶，以發(fā)育（含磷）粉晶—細晶白云巖、（含磷）砂屑白云巖和砂屑磷塊巖為典型特征，屬于潮間云坪沉積，常見鳥眼構(gòu)造和條帶狀構(gòu)造，可作為磷礦沉積相帶[5]。

圖4 馬邊縣二壩震旦系燈影組-寒武系西王廟組(Z2d-∈3x）實測地層剖面

表2 馬邊老河壩磷礦成礦要素特征表

3 磷礦成因分析

3.1 成礦要素

必要的成礦要素：①沉積成礦時代為早寒武世梅樹村早期（∈11-1）；②含礦地層為寒武系麥地坪組，其沉積建造類型屬磷質(zhì)巖建造；③麥地坪組沉積相特征屬潮下高能帶。

重要的成礦要素：①大地構(gòu)造位置屬上揚子古陸塊四川前陸盆地峨眉山斷塊；②磷酸鹽礦物主要為氟磷灰石及微量銀星石，雜質(zhì)礦物主要為白云石；③主要巖性為白云巖、石灰?guī)r、磷塊巖，磷塊巖中主成礦元素：P2O5含量25.31%～30.42%（表2）。

3.2 成礦模式

早寒武世時期，位于揚子準地臺西部邊緣地區(qū)的研究區(qū)西為特提斯海區(qū)，毗鄰滇青藏海盆，安寧河古深斷裂帶位于其間，康滇古島鏈發(fā)育，形成水下高地或孤島，南北向隆起；研究區(qū)的東部為川中淺水碳酸鹽巖臺地，峨眉—宜賓古大斷裂在其間發(fā)育。在康滇古島鏈和川中臺地的影響下，馬邊-雷波地區(qū)內(nèi)形成近岸淺水盆地，呈南北向展布，為局限臺地相沉積，其中的潮坪亞相是區(qū)內(nèi)磷礦沉積的主要場所，馬邊聚磷盆地水體相對較淺，可容納空間較小。

同一時期內(nèi)，上升洋流在研究區(qū)所處地區(qū)非常活躍，大量磷質(zhì)含量高、富含有機質(zhì)的深部海水進入研究區(qū)所在的中低緯度地區(qū)，加速了盆地水域內(nèi)藻類及其他生物的生長，促進了生物聚磷-生物化學成磷作用。大量生物吸收了磷質(zhì)組分，許多菌藻生物也作為含磷生物碎屑組分沉積下來或以其他方式參與成磷作用，構(gòu)成最早的含磷細粒在水域周圍分布，之后逐漸富集形成半固結(jié)或固結(jié)的磷塊巖，潮汐、波浪等使其發(fā)生破碎、沖刷、簸選，短距離搬運后再次沉積，形成磷塊巖。因此，馬邊聚磷盆地的磷礦層多為內(nèi)碎屑結(jié)構(gòu)。

處于不同沉積相帶內(nèi)的磷質(zhì)含量因沉積環(huán)境不同而存在較大差異：①潮下低能帶環(huán)境中，主要礦石為含磷硅質(zhì)白云巖，磷屑較少；②潮下間歇高能帶中，水體動蕩，磷塊巖經(jīng)歷了較為劇烈的簸選，分選和磨圓較好，藻類發(fā)育，含豐富磷質(zhì)，為生物聚磷作用創(chuàng)造了良好的條件，是最有利于形成磷礦的相帶。③潮間帶中，水體較為動蕩，填充在砂屑顆粒間的泥質(zhì)被高能量的水流沖刷去除，有利于成巖期磷礦的富集，礦石類型仍為砂屑磷塊巖。因潮間帶水介質(zhì)條件多變，條帶狀構(gòu)造十分發(fā)育，礦層厚度不穩(wěn)定且總體偏小，磷礦品位中等偏高，成礦條件僅次于潮下高能帶[5]。

4 結(jié)論

1）老河壩磷礦區(qū)礦床受沉積地層控制，含礦巖系為寒武系麥地坪組，磷礦成礦時代為梅樹村早期，生物聚磷作用是馬邊地區(qū)磷礦形成的最重要因素，潮下間歇高能帶中生物聚磷作用最為強烈，是最有利于形成磷礦的相帶。

2）磷礦形成的古構(gòu)造條件為上揚子古陸塊四川前陸盆地峨眉山斷塊。

3）巖相古地理條件為近岸半局限淺水盆地，其南北分別與雷波開闊海灣盆地、峨眉局限盆地相連，由開放環(huán)境向局限環(huán)境過渡，為磷質(zhì)聚集、生物衍生、成磷聚磷、再造成礦創(chuàng)造了有利條件。

圖5 馬邊老河壩磷礦區(qū)成礦模式圖

4）區(qū)內(nèi)磷塊巖受古構(gòu)造和古地理環(huán)境的制約，局限海灣有利于上升洋流所攜磷質(zhì)的聚集，是形成巨大礦床必不可少的先決條件，同時潮下高能帶是富集優(yōu)質(zhì)磷塊巖礦床的關(guān)鍵。礦床成因?qū)贉\海相層狀碳酸鹽巖磷塊巖礦床。

[1] 四川省地質(zhì)礦產(chǎn)局207地質(zhì)隊.四川省馬邊彝族自治縣老河壩磷礦八號礦塊資源儲量核實報告[R].2011,7.

[2] 黎治忠.四川省馬邊縣老河壩磷礦礦區(qū)地質(zhì)特征及礦床成因探討[J].中國西部科技,2010,9(02):11-14+17.

[3] 四川省地質(zhì)礦產(chǎn)局207地質(zhì)隊.四川省老河壩磷礦床地質(zhì)研究報告.[R].1989,11.

[4] 陳慕天. 四川省洪雅縣老汞山磷礦地質(zhì)特征及其成因模式研究[D].成都理工大學,2018.

[5] 楊豫川,彭向輝,張君,趙偉,游學軍.四川馬邊麥地坪組磷礦沉積特征及其成礦模式[J].科技通報,2019,35(01):29-36.

Analysis of Ore-Forming Geological Conditions of the Laoheba Phosphate Deposit, in Mabian, Sichuan

LIU Jun-nan HU Ming

(College of Earth Sciences and Technology, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500)

Mabian Yi Autonomous County is rich in phosphate resources. Phosphate deposits occur in the Lower Cambrian Maidiping Formation, being a sedimentary one. Biophosphorization is the most important ore-forming factor of the Mabian phosphate deposits. Biophosphorization was the strongest in subtidal intermittent high energy zone which was the most favorable facies zone for the formation of phosphate. This paper has a discussion on geological conditions for the formation of the Laoheba phosphate deposit according to paleostructure, paleogeographic environment and sedimentary facies conditions.

phosphate genesis; paleostructure; paleogeography; sedimentary environment; Laoheba phosphate deposit

2020-09-30

劉俊男（1991-）,女，四川內(nèi)江人，理學碩士，研究方向為構(gòu)造地質(zhì)學

P619.21

A

1006-0995（2020）04-0614-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2020.04.018