四川洪雅縣海子河磷礦床成礦環(huán)境分析

陸彪 聶國永

關鍵詞：海子河;磷礦;成礦環(huán)境

海子河磷礦賦存于揚子地區(qū)下寒武統(tǒng)梅樹村階地層，成礦時代屬于磷礦的兩大成礦期之一—寒武紀，其在中國磷礦集區(qū)分劃[1]中，屬于滇東-川南-黔西成礦帶川西南礦集區(qū)，位于四大聚磷區(qū)之一的漢源-樂山聚磷區(qū)。區(qū)域內(nèi)重要的含磷地層麥地坪組，礦區(qū)廣泛分布。

1 礦體地質

1.1含磷巖系

通過對礦區(qū)麥地坪組（∈1m）磷礦化帶的系統(tǒng)調查和取樣分析，在其底部發(fā)現(xiàn)了磷礦體，分上下兩段，上段（∈1m2）厚11.77-24.91m。上部為深灰色中厚層-厚層細晶白云巖，下部為假角礫白云巖。下段（∈1m1）厚16.37-16.62m。上部為淺灰色結晶白云巖，中-下部為灰色微粒白云巖，含燧石條帶，下部尤為發(fā)育。底部為一層磷塊巖或含膠磷礦條帶白云巖。

1.2 礦石組構

1.2.1 礦石結構

以膠磷礦為主要含磷礦物，與大多與白云巖或硅質巖共同產(chǎn)出，劃分了兩種礦石類型。

（1）磷質白云巖

該類礦石具細粒、粗粒結構，礦物成分有白云石約55-65%、膠磷礦約20-25%、方解石約8-15%、陸源碎屑約3%，鐵泥質少。白云石呈半自形細粒狀，粒度較均勻，結構較松散，間隙常有方解石充填，保留原灰?guī)r殘余較多。膠磷礦呈褐黃色，土黃色，均質，細粒狀，不規(guī)則片塊狀、次圓狀，常包裹陸源碎屑和白云石微粒形成鮞粒環(huán)帶結構（圖1）。

該類礦石具微細粒結構，其中含白云石約80%、膠磷礦8-10%、方解石約5%、陸源碎屑約5%、褐鐵礦及鐵泥質少。白云石呈他形-半自形微細粒狀，細粒為主。形成不均勻結構。部分間隙有少量鐵泥質和方解石充填，主要與細粒白云石不均勻相間分布。膠磷礦（圖2）呈淺黃褐色，均質，細粒為主，分散狀分布，常包裹陸源碎屑。方解石主要為白云石交代殘余，不均勻保留在白云石中。陸源碎屑主要為石英碎屑，微量硅質巖屑和針狀云母片。

礦石構造主要有條帶狀構造、塊狀構造兩種。其中以條帶狀構造為主。

條帶狀構造：礦石礦物膠磷灰石集合體與脈石礦物（白云石、硅質礦物）集合體各自相對集中，而形成大致沿層理交替、重復出現(xiàn)的條紋狀構造（條帶寬一般小于5mm），其單層厚度可以很大。或形成薄層磷塊巖與薄層白云巖（或硅條帶）互層，其單層厚度一般0.5-20cm。

塊狀構造：組成礦石的各類礦物均勻分散而沒有各自相對集中的現(xiàn)象，成為均勻嵌布的塊體，層系厚度2-20cm，一般4.00-8.00cm，層間一般為白云質（或硅質）薄膜。

1.3礦物成分

礦石的礦物成分主要為磷酸鹽礦物、碳酸鹽礦物及硅酸鹽礦物。

磷酸鹽礦物：主要為膠磷灰石、少量纖維狀微晶磷灰石，含量一般為50%-90%，與其它脈石礦物呈不規(guī)則毗連鑲嵌關系。膠磷灰石，淺棕-深棕色，呈隱晶狀，正交偏光下呈均質體或顯微弱光性;纖維狀微晶磷灰石，無色透明，常呈網(wǎng)格狀、蜂窩狀。其中膠磷礦和氟磷灰石含量較高（圖3）。

碳酸鹽礦物：以白云石為主，方解石少量，一般含量5%-25%;白云石，無色透明，呈自形、半自形粒狀，以半自形粒狀為主，粒徑不均，以0.01-0.02mm的粉晶和細晶居多，晶粒間彼此呈規(guī)則、半規(guī)則毗連鑲嵌。

硅酸鹽礦物：主要是玉髓、石英、粘土等，含量一般為5%-25%。玉髓，無色透明，膠狀分布于膠磷灰石中;石英（見圖3），無色透明，石英呈他形微粒狀，粒徑為0.01-0.02mm，僅在裂隙中出現(xiàn);粘土礦物，以伊利石為主，少量水云母、絹云母，呈隱晶狀或顯微鱗片狀，多相對集中成條帶與磷條帶互層，少量散布在膠磷灰石粒屑表面或粒屑間。

三類礦物在礦石中所占比例互為消長，總量占礦石礦物總量的95%以上，其他微量礦物，如黃鐵礦、褐鐵礦等，含量甚微，呈細粒狀、星散狀機械混入、散布在磷灰石粒屑間或白云石顆粒間。

2 成礦環(huán)境分析

2.1巖相古地理

根據(jù)早寒武世梅樹村期巖相古地理環(huán)境可知，賦礦層位隸屬于揚子地臺周緣成礦時代的早寒武世梅樹村階成磷期。該成磷期是晚震旦世燈影峽期大規(guī)模海侵過后，又一次海侵沉積成磷期。而揚子地臺是由磷塊巖、碳酸鹽巖、硅質巖等沉積而成，常見的緩坡相沉積，其北緣和西南周邊的古陸分布有次級構造環(huán)境。可見區(qū)內(nèi)沉積環(huán)境開闊，有利于磷質的帶入，且水體較淺，水動力條件強，以波浪作用為主，另外，就地或異地已沉積的磷酸鹽被打碎成磷質碎屑經(jīng)充分簸選，去掉了粘土及碳酸鹽雜基，進而富集成礦。

2.2成礦物質來源

通過對區(qū)域地質背景等相關資料研究、礦床的橫向對比、剖面的相似性以及以碳酸鹽巖、硅質巖和磷塊巖共同構成的淺海相黑色巖系的共同特征，推測其成礦磷質來源具有相似性。可概述為：（1）陸源：由揚子地區(qū)西南緣在磷礦沉積的另一重要時期—震旦紀陡山沱組等沉積的含磷巖層，在由震旦至早寒武地質發(fā)展階段，隨康滇古陸以及揚子淺海周緣島鏈的隆升而形成轉化為陸源區(qū)，含磷物質隨其他陸源物質如石英、燧石、長石等在物理風化作用下由陸入海，形成早寒武紀含磷巖系中鮞粒結構的中心物質。（2）深源：在鏡下可觀察到陸源或內(nèi)碎屑外圍部分包裹了磷質環(huán)帶，或磷質作為膠結物膠結碳酸鹽巖及碎屑巖，因其成分單一，并且在能譜和X射線衍射分析下與相鄰磷礦深部來源磷質所表現(xiàn)分析結果一致，并且以化學沉積作用為主沉淀，來源于海水，結合海底特有的古斷裂凹槽臺的古構造位置，早期海底火山噴發(fā)物將深部磷質帶入地層海水，由于早寒武世海子河磷礦勘探區(qū)屬熱帶、亞熱帶地區(qū)，因此大洋環(huán)流等將地層富磷海水帶至近陸源地區(qū)完成化學沉積，形成環(huán)帶結構、膠狀結構。

2.3成礦年齡淺析

磷礦體呈層狀產(chǎn)出，與含磷巖系產(chǎn)狀基本一致，受構造影響有限。因此該磷礦受沉積作用及環(huán)境控制明顯，另通過薄片鑒定、電鏡掃描、能譜分析、X射線衍射分析，碳酸鹽巖做為陸源碎屑或內(nèi)碎屑的膠結物產(chǎn)出，與含磷物質呈現(xiàn)清晰的共生關系，具同沉積結構，因此成礦時代以含礦巖系時代相平行。

2.4成礦環(huán)境分析

由于海子河磷礦賦礦層位為寒武世麥地坪組，并且處于揚子地臺西南緣。因此可分析其在早寒武世麥地坪期為三面局限一面連海的古地理環(huán)境。結合周緣相關同時代磷礦產(chǎn)出含磷巖系剖面，推測出當時揚子地臺由南東向北西發(fā)生過海侵，大量富磷酸鹽、CO2等溶液的海底上升流進入?yún)^(qū)內(nèi)，當海水壓力下降，CO-2逸出或沉淀為碳酸鹽巖，溶液飽和（過飽和），在陸源近岸去沉積，經(jīng)上升洋流作用、生物沉積作用、有機腐解作用、磷酸鹽化作用等成礦或次生富積作用疊加成磷礦。根據(jù)礦石結構、構造、礦物成分及礦層產(chǎn)狀分析，該礦段主要受巖相古地理環(huán)境控制，并且受后期淺海相生物化學沉積影響的磷塊巖成因類型的一種。

在光薄片鑒定結果可推出礦段處于潮間帶與潮間高能帶之間的過渡環(huán)境中，受此海灣淺水高能環(huán)境作用，使早先沉積的磷酸鹽盆進一步改造，二次富集成礦。

根據(jù)對不同部位礦石的X射線衍射分析（圖4、圖5），可以得出其礦石主要成分為Ca-5（PO4）----3F（氟磷灰石）和Ca5（PO4）3（OH）（羥基磷灰石）兩種。根據(jù)中國地質科學院對磷礦物的分類[7]，得知該磷礦應為近于中性或者弱堿性的海相沉積磷礦床。根據(jù)相關物質成分，薄片和掃描電鏡下的環(huán)帶結構（見圖1，圖6），能譜分析結果（圖8）中的環(huán)帶邊含磷質明顯增高，并且在薄片下觀察發(fā)現(xiàn)磷質環(huán)帶表面干凈，成分更為單一，可以推測其為細晶磷灰石（Ca10[PO4]6-x[CO3]x（F，OH）2+x）之一，屬低碳氟磷灰石，賦存于原生海相沉積磷塊巖。

因此可得出以下結論：鮞粒的中心含磷質物質與部分陸源碎屑混雜，或被碳酸鹽巖化作用比較明顯，導致出現(xiàn)正交偏光下微弱全消光，為早期形成膠磷礦的殘余結構，由此可將鮞粒中心部分含磷物質解釋為早寒武世之前所形成膠磷礦經(jīng)相對高能環(huán)境而形成的碎屑狀殘留物，后期環(huán)帶為相對穩(wěn)定環(huán)境下膠體化學沉積的結果。

3 結論

由以上可知，該礦床區(qū)域上與川西早寒武磷礦帶沉積成巖環(huán)境一致，屬于該成礦帶北東段陸棚、潮汐淺灘沉積微相，在物理化學沉積作用參與下，形成了以陸源磷質碎屑作為鮞粒中心物質或砂粒等機械沉積為主，海水溶液磷質沉積形成成分單一的鮞粒環(huán)帶、膠結物等以化學沉積次之的兩個磷質來源，屬同沉積（海相）磷塊巖礦床。

參考文獻

[1] 羅迪柯.湖北荊襄磷礦地球化學特征及其礦床成因研究[D].北京：中國地質大學，2011：10-12.

[2] 夏學惠.中國磷礦床成因分類[J].化工礦產(chǎn)地質，2012-3，34（1）：10-12.

[3] 夏學惠，袁俊宏，杜家海等.中國沉積磷礦床分布特征及資源潛力[J].武漢工程大學學報，2011-2，33（2）.

[4] 牟? 南，吳朝東.上揚子地區(qū)震旦_寒武紀磷塊巖巖石學特征及成因分析[J].北京大學學報（自然科學版），2005，41（4）.

[5] 東野脈興.揚子地塊陡山沱期與梅樹村期磷礦區(qū)域成礦規(guī)律[J].化工礦產(chǎn)地質，2001，23（4）.

[6] 高? 慧，楊瑞東.早寒武世早期貴州織金含磷巖系地球化學特征與成磷作用[J].地球與環(huán)境，2005，33（1）.

[7] 周茂基，盛章琪.海相磷塊巖的成因規(guī)律與類型[J].化工礦山技術，1980，3;

[8] V.N.Kholodov. Phase Transformations of Phosphates during Sedimentation and Genesis of Phosphorites[J]， Geology of Ore Deposits： A Journal of Theoretical and Applied Papers on All Aspects of Ore Genesis. 2004， 46（3）.

[9] 鄧小林，姚超美，王吉平等.揚子地區(qū)磷礦成礦規(guī)律[J].化工礦產(chǎn)地質，2009，31（1）：1-12.

[10] 彭召強，周? 勇，劉玉紅，陳? 平.四川省漢源縣爛泥三灣磷礦地質特征及外圍找礦前景[J].四川地質學報，2015，02：183-186.

[11] 王? 雁，王? 嵩，李艷陽，李金生.四川省漢源縣瓦板山磷礦地質特征及找礦前景[J].四川地質學報，2015，02：218-220.