四川磷礦找礦標志與找礦方法

李斌斌

四川省化工地質勘查院 四川 彭州 611930

磷礦是我省重要礦產資源之一,具有分布相對集中、成群成帶產出的特點。其找礦標志與找礦方法對找礦、勘查具有重要的意義。四川省磷礦礦床類型主要為沉積型,本文主要為沉積型磷礦的找礦標志與找礦方法作總結。

1 沉積型磷礦主要產地分布

根據(jù)資料統(tǒng)計,四川省已發(fā)現(xiàn)的含磷層位共計有21個,根據(jù)其礦床類型,分為6個礦床式,分別為早寒武世燈影組麥地坪段昆陽式磷礦、早寒武世筇竹寺組漢源式磷礦、下寒武統(tǒng)長江溝組清平式磷礦、泥盆系沙窩子組什邡式磷礦、下震旦統(tǒng)陡山沱組荊襄式磷礦和下寒武統(tǒng)燈影組寬川鋪段寧強式磷礦等。

昆陽式磷礦產于震旦-寒武系燈影組的上部麥地坪段,該層位是西南地區(qū)磷塊巖的最重要賦礦層位之一,南起云南的華寧,經昆明、會澤、馬邊至峨眉,形成南北向展布的川滇磷礦帶;四川該層位磷礦主要分布在峨眉-馬邊、雷波-金陽、會理-會東等地區(qū)。

漢源式磷礦產于早寒武世梅樹村晚期,含礦層位筇竹寺組下段(非三葉蟲段)是我省又一個重要含磷層位,主要分布在滎經-漢源-甘洛地區(qū)。該層位中含鉀磷塊巖品位較高,規(guī)模較大。

清平式磷礦產于龍門山地區(qū)下寒武統(tǒng)長江溝組下段,已發(fā)現(xiàn)中型或以上規(guī)模的礦床,但分布比較比較局限。

什邡式磷礦產于龍門山地區(qū)晚泥盆世沙窩子組下段,分布于綿竹、什邡、安縣地區(qū)。

荊襄式磷礦產于下震旦統(tǒng)陡山沱組中,主要見于大巴山萬源一帶,川西北綿竹地區(qū)亦有礦化線索;但一般礦層薄,形成的工業(yè)礦床很少。

寧強式磷礦產于米倉山周緣陜西寧強及四川南江地區(qū)的震旦-寒武系燈影組頂段(寬川鋪段),區(qū)域上為川陜鄂磷礦帶,礦帶向北延伸進入陜西。四川該層位中夾磷塊巖透鏡體,規(guī)模一般比較小;在四川南江縣僅形成一處小型礦床(平均品位低于目前最低工業(yè)品位)。

2 磷礦成礦地質構造背景與沉積建造構造

2.1 成礦地質構造背景 四川磷礦普遍形成于揚子陸塊邊緣,陸棚、海灣環(huán)境中的碳酸鹽巖盆地或碎屑巖盆地。晉寧運動后,四川及其鄰區(qū)地勢高低不平,經上億年的侵蝕、沉積,形成以川中為中心、中部稍高,四周略低的地勢。大量地質證據(jù)表明,磷的原始物源是含磷陸源碎屑和富含磷質的海洋生物,它們共同形成海底淤泥,在成巖過程中成為凝膠狀磷礦沉積物的直接來源。較新的巖石學分析指出,磷塊巖常與白云巖共生,表明它們都是低緯度半干旱氣候的產物,潮坪型磷塊巖的磷質一般由古陸風化產物提供;碳酸鹽巖臺地型磷塊巖磷質來源最大可能是由海底熱點活動提供,通過藻類等原始生物聚集成巖;盆地型磷塊巖中富含有機質,推斷當時生物活動較活躍,富集了熱點活動提供的磷質。

早震旦世陡山沱組和晚震旦世燈影組各為一次大的海進、海退旋回,在陸源物質供應較充足的西部和西北邊緣地帶,每次海進初期都發(fā)育了以碎屑巖為主的沉積物。其中小部分由于第一次海進初期海水尚未到達而缺失底部沉積;第二次海進又因陸源物質供應不足而僅有較薄的泥質巖或泥質白云巖的沉積。受華鎣山斷裂的影響,造成西高東低的構造格局,形成西淺、東深的沉積環(huán)境。華鎣山斷裂以東為潟湖海灣相,沉積一套泥灰?guī)r,碳質頁巖,富含磷、錳、硅的黑色巖系。因此,只有在大巴山的局部海灣、龍門山的陸棚邊緣盆地,才具備成磷條件。

昆陽式磷礦、漢源式磷礦在小江深斷裂帶南北、康滇前陸逆沖帶和揚子陸塊南部碳酸鹽臺地構造單元內均有分布;早寒武世中高品位礦體的分布受成巖環(huán)境的控制,在區(qū)域上一般不連續(xù)。在主要成磷帶外圍,臺地邊緣或淺水陸棚地區(qū)也有磷礦形成,但規(guī)模一般較小,礦體的連續(xù)性較差,在局部成礦條件優(yōu)越的地段,也可能形成規(guī)模不大的中等品位礦層。

早寒武世梅樹村早中期繼承了自晚震旦世燈影期的古地理格局,在四川盆地西緣,形成了以龍門山-攀西地區(qū)為軸線的古陸區(qū),并成為控制沉積環(huán)境及提供陸源物質的主要地區(qū)。上揚子陸塊在四川境內為一個西高東低的斜置坪臺,大體在萬源-云陽-黔江-遵義弧線以西屬淺水碳酸鹽臺地范疇,該線以東逐漸向陸棚及深水盆地過渡。在淺水碳酸鹽臺地內古地貌差異是比較明顯的,在川西南雷波牛牛寨和會東小街,形成兩個凹陷中心,沉積厚度分別達226 m、310 m,為顆粒磷塊巖大量堆積場所。兩凹陷之間為以金陽對坪為中心的隆起帶,沉積物厚僅20～62 m,尤其是川中地區(qū),可能是一個持續(xù)的隆起地帶,梅樹村中晚期升至海面之上,廣泛遭受剝蝕。

揚子地區(qū),早震旦世和早寒武世磷礦,尤其是大中型礦床集中于十幾個聚礦區(qū)內,在每個聚礦區(qū)內部,礦化分布也是不均勻的,主要的礦量又集中于幾個大礦田(床)中,其他地段則無礦或礦化微弱。各礦床一般處于古隆起的邊緣。這種現(xiàn)象其根本原因是由于區(qū)內有構造隆起和拗陷的存在。構造隆起往往形成古陸或隆起,具備了由磷酸鹽、碳酸鹽的補償性沉積長期保持的淺水臺地環(huán)境,因而形成一些大小不等的含磷臺地;構造拗陷地區(qū)則構成水體較深的盆地環(huán)境,形成盆地相沉積。

在龍門山大水閘推覆體兩側,西有邱家河組含磷層,東有長江溝組含磷層,推覆體內部可能有寒武系下統(tǒng)含磷巖層提供成礦物源及貯存空間,在什邡式磷礦石中曾發(fā)現(xiàn)有個體極小的軟舌螺化石,因此推測什邡式磷礦的形成與梅樹村期磷質巖建造有關。

根據(jù)近年來生物地層學的研究成果,川西南漢源式磷礦和龍門山中段的清平式磷礦可進一步確定屬梅樹村期沉積。因海水較淺,上揚子地區(qū)普遍存在一個沉積間斷剝蝕面,即筇竹寺組與燈影組頂部之間存在地層缺失,使已形成的磷礦被剝蝕。

2.2 沉積建造構造 清平式和什邡式磷礦含礦層位于龍門山基底逆推帶中,受北川-映秀斷裂帶控制,西部產什邡式磷礦,東部產清平式磷礦。

清平式磷礦位于下寒武統(tǒng)長江溝組,礦層形態(tài)變化大,分上下層。其含礦建造為磷質巖和碳質頁巖夾白云質灰?guī)r建造,厚22.53～76.8 m,主要巖性為硅質白云質磷塊巖,磷礦層頂?shù)装寰鶠樘假|頁巖、海綠石砂巖。

什邡式磷礦位于龍門山地區(qū)晚泥盆世沙窩子組,上段為紋層狀白云巖-泥質白云巖建造,下段中磷礦賦存于磷質巖-水云母黏土巖-硅質巖建造中,品位較高,其中磷塊巖和含硫磷鋁鍶礦共生。磷塊巖礫屑中發(fā)現(xiàn)有早寒武世軟舌螺化石。

漢源式磷礦大地構造單元為揚子陸塊南部碳酸鹽臺地,漢源-甘洛大斷裂以東。含礦層位于下寒武統(tǒng)筇竹寺組,上段為粉砂質泥巖夾粉砂巖建造,下段為含鉀粉砂巖-磷質巖建造,磷礦層頂?shù)装瀹a軟舌螺類、似盾殼蟲類,小殼化石豐富。

昆陽式磷礦出現(xiàn)在揚子陸塊南部碳酸鹽臺地和康滇前陸逆沖帶,含礦層產于下寒武統(tǒng)燈影組麥地坪段,上覆地層為筇竹寺組一段,為碳質水云母黏土巖-長石石英粉砂巖建造。麥地坪段磷礦巖性為砂屑磷塊巖,夾灰色中層狀含磷白云巖及一層含磷水云母黏土巖,含大量磷屑及小殼動物化石。具微波狀層理、平行層理、波狀層理,韻律層理及沖刷現(xiàn)象。與下伏燈影組呈整合接觸。

荊襄式磷錳礦和寧強式磷礦出現(xiàn)在米倉山-大巴山基底逆推帶中。下震旦統(tǒng)陡山沱組荊襄式磷礦以萬源縣楊家壩磷礦區(qū)為典型,磷錳礦共生,含礦層頂部為薄層至中層泥質白云巖,局部含硅質、鐵質和碳質,其下多以黑色碳質頁巖為主。其中含礦層平均2.58 m,厚度薄。

寧強式磷礦位于震旦-寒武系燈影組頂部寬川鋪段,有白云巖、灰?guī)r,夾白云質硅質巖、硅質白云質砂屑磷塊巖透鏡體,具水平層理,小殼動物化石豐富。

3 找礦標志和找礦方法

依據(jù)上述四川磷礦成礦時代、地質構造、沉積建造類型,確定其找礦方法：

(1)、揚子陸塊邊緣,陸棚、海灣環(huán)境中的碳酸鹽巖盆地或碎屑巖盆地;

(2)、受斷裂帶控制;

(3)、沉積建造一般見白云巖、硅質巖、砂巖建造,有古藻類化石、小殼動物化石、軟舌螺化石產出;

(4)、磷塊巖本身沒有標志性特征,在野外不大容易識別,但對于有經驗的地質工作者來說,還是可以從以下幾點來鑒別：①磷塊巖通常呈黑色、灰黑色、灰色,②結構一般為致密狀、角礫狀、條紋條帶狀、砂狀,③其硬度一般來說小于5,用地質錘劃后有痕跡,④多呈柱狀和菱形節(jié)理發(fā)育。

鑒定巖石是否為磷塊巖,還可以通過取樣化驗分析,礦石中有益組份為F、I,有害組份為Mg O、Ca O、Fe2O3、Al2O3和酸不溶物。P2O5大于15%才具有工業(yè)開采價值。

4 結語

四川磷礦的找礦標志和找礦方法是地質工作者多年工作實踐總結出的經驗,前面敘述的四點找礦標志和找礦方法具有明確性和可操作性,對今后地質找礦和勘查十分有效,可直接作用于四川磷礦的找礦和勘查。