貴州省甕福地區磨坊磷礦段構造特征及其分布規律

劉潔波，楊正坤，向明坤，劉波

（1.甕福集團有限責任公司，貴州福泉550005；2.貴州省有色金屬和核工業地質勘查局地質礦產勘查院，貴州貴陽550005）

貴州甕安—福泉地區是我國重要的磷礦區，已發現磷礦層（點）30多處，其中有多個大型磷礦床。僅翁福磷礦區白巖背斜地區提交的磷礦總資源/儲量就有298509×104t，儲量排名亞洲第一，為磷礦大型礦床下限的60倍。該高坪—白巖背斜磷成礦帶包含磨坊、玉華、穿巖洞等磷礦段。其中磨坊磷礦段，具有磷品位高、礦床規模大的特點[1]。

目前，針對高坪—白巖背斜含磷成礦帶有大量關于稀土、微量元素、古生物演化、碳同位素、地層對比、海侵體系的文獻，關于磷成礦條件與地層環境等的研究較多[2-3]，很少有文獻針對磷礦區的構造特征和分布規律進行研究，分析構造對磷礦床的影響。本文通過對磨坊磷礦段構造特征和分布的認識，探討該區構造的特征規律和演化次序，以及斷層對磷礦體的影響和破壞，對將來磷礦的開發利用提供一些有用的依據。

1 地質背景

甕福磷礦位于揚子地臺南緣，黔北臺隆遵義斷拱貴陽復雜構造變形區。屬于黔中成磷區，是發育在淺水陸棚地區的一套與磷礦沉積有關的巖石組合。磷礦段主要位于白巖—高坪背斜的核部及兩翼內，區內斷層構造十分發育，主體上由近南北向和北東向斷層構造構成。白巖—高坪背斜核部出露青白口系下江時期清水江組，向兩翼由老自新依次分布有震旦系、寒武系、二疊系及三疊系地層[4]。該背斜軸線總體呈北北東向展布，背斜的首尾端偏轉呈“S”型，中部被小壩斷層錯斷（見圖1）。

2 礦床沉積特征

磨坊磷礦段是一個厚度較大、礦石質量較好、較穩定連續的海相含碘磷塊巖礦床。含磷巖系由震旦系陡山沱組第一段到第四段組成，由灰色含磷白云巖、灰白色硅質白云巖、白—乳白色硅質巖、深灰色致密狀磷塊巖、白云質磷塊巖以及白云巖組成。磷礦體以海侵第二旋回沉積的“b礦層”為主，“b礦層”大部分屬隱伏礦體，主要分布在研究區的西部。地表含磷巖系位于礦段東段及南部，沿地表呈彎曲帶狀。海侵第一旋回沉積的“a層礦”產于陡山沱組第二段（Pt33d2）底部，巖性為白云巖夾黑色薄層磷塊巖；多呈小透鏡體在局部地段產出，厚度大部分不足1m，不具工業意義[5]。含磷巖系下伏地層為南沱組冰磧礫巖，在南沱組缺失區域，直接與清水江組凝灰質板巖不整合接觸；上覆地層為燈影組深灰色—淺灰色致密狀白云巖等巖組成。

該地區常見磷礦石沉積構造有致密塊狀構造、條帶狀構造、團塊狀構造及層紋狀構造，沉積結構有膠狀結構、礫屑結構、砂屑結構等。不同的磷礦石結構和構造反映了當時磷質洋流在大灣海灣及下谷龍海灘沉積古環境附近的水動力條件和沉積環境的變化特征[6]。尤其是含磷巖系中的條帶狀構造，其薄層狀的灰色白云質和黑色的膠磷礦集合體相間產出，反映了當時沉積環境從動蕩的濱海環境轉變為寧靜的半局限海或淺海環境。

3 磨坊磷礦段構造特征

3.1 磨坊磷礦段褶皺構造的特征及分布規律

磨坊磷礦段位于高坪背斜北段。背斜核部寬緩，核部由青白口系下江時期清水江組（Ptq）構成，兩翼為南華系上統南沱冰磧巖組（Ptn）、震旦系下統陡山沱組（Ptd）、震旦系上統—寒武系紐芬蘭統燈影組（Pt∈1dy）和寒武系第二統—紐芬蘭統牛蹄塘組（∈1-2n）、寒武系第二統明心寺組等組成。背斜軸向方位北北東5°～10°。西翼完整，地層傾向290°～320°，傾角8°～25°，平均17°；東翼受F1斷裂的破壞，地層部分錯失。在塘邊以北主要為陡山沱組及燈影組地層為主，地層傾向15°～50°，傾角10°～30°；在塘邊以南，均為清水江組地層，地層傾向50°～105°，傾角21°～28°，局部為32°～55°。高坪背斜在本區內兩翼傾角平緩、向北逐漸傾伏、形態開闊簡單。背斜軸線在塘邊以南呈右列出現（見圖2）。

3.2 磨坊磷礦段斷層構造的特征及分布規律

磨坊磷礦段內可見33條斷層，斷層構造按分布方位共有5組，分別為南北向、北西向、北西西向、近東西向、及北東向。其中近南北、北西和北西西三組斷層是主要的錯礦斷層，至少有9條垂直斷距大于20m，以F5、F21l、F205為主，就整個礦段而言，破壞礦體的主要斷層，在北面為F5，在南面以F20為主。

（1）近南北組：礦段內規模最大，破壞礦層最強烈的一組斷層。F1、F5、F2l1和F205四條斷層，分布在礦段北部及東部，F207、F219分布在西翼。近南北組主要斷裂F1的特征如下：位于礦段東部近背斜軸部的東翼。斷層走向近南北或北北東，傾向84°～100°，斷層傾角為70°～86°，亦稱小壩斷裂。斷層線在本區范圍長4392m，斷層角礫巖發育，角礫大小不等，1～10mm，排列雜亂，破碎帶寬一般為6～13m，最寬為18m。在北部斷層兩盤為明心寺組，中部上盤明心寺組與下盤燈影組一段接觸，南部位于清水江組地層中。平推斷距大于200m。F1為區域一級平推斷層，是限制性斷裂構造，形成本區域東部的斷裂構造格架。同時，磷礦體以F1為界，分屬兩個不同的礦段，磷礦石類型和特征亦區別較大。

（2）北西組：礦段內較為發育、但斷距不大的一組斷層。其性質有平推斷層、逆斷層及正斷層。在北部稀疏分布，在磨坊礦段南部背斜西翼，分布較集中，由南到北依次有F4、F223、F221、F18、F20等16條。其中規模最大的F4特征如下：位于礦段最南部扁擔山小灣至碑山朗一線上，屬區域二級斷層，其規模僅次于F1斷層。斷層走向北西，向南漸轉為北西西，在磨坊礦段范圍內長2120m，斷面傾向235°～247°，傾角50°～64°。北段發生在寒武系明心寺組地層中；中段有明顯的斷層角礫巖帶，寬度1～6m，角礫巖成份以白云巖為主，角礫大小不等，礫徑0.5～20mm，呈棱角狀，排列雜亂，膠結物為白云質，斷層角礫巖帶沿走向略顯鋸齒狀彎曲，南西盤下降，北東盤上升，為一正斷層。南西盤為明心寺組與北東盤燈影組第二、三段接觸。垂直斷距75～130m。

（3）北西西組：是磨坊磷礦段內破壞礦層但斷距不大的一組近橫向斷層，由南到北依次有F202、F224、F19等6條，發育程度次于北西組。其主要斷裂F202特征如下：位于磷礦段中部，走向北西西，長度642m，傾向204°～225°、傾角70°～75°。斷層角礫巖帶寬1～5m，角礫成份以白云巖為主，礫徑1～20mm，膠結物為白云質及少量鐵質。斷層南南西盤下降，北北東盤上升，為一高角度正斷層。兩盤礦層垂直斷距24～30m。斷層向西延伸與F4相交，交角35°，斷層沿傾向與F4交角為19°。

（4）近東西組：是磨坊磷礦段內規模小，破壞礦層輕微的一組橫向小斷層，南面有F208，垂直斷距19m；北面有F209，垂直斷距3～14m。走向延伸一般107～346m，斷層往北傾斜。傾角70°～89°，破碎帶寬度小于6m。對礦層的完整性和構造形態幾乎沒有影響。

（5）北東組：是磨坊磷礦區內規模最小的一組斷層，有F2l4、F218、F201及F222等。前兩條斷層對礦層有輕微破壞，其垂直斷距小于16m；后兩條小斷層分布在礦段西緣和南緣邊界線上，對磷礦體無影響。

3.3 磨坊磷礦段地表節理特征及分布規律

磨坊磷礦段地表零星出露震旦系陡山沱組（Ptd）地層，由于該地層經歷多期地質構造旋回，受到不同方向的構造應力作用，巖石破碎，節理沒有統計規律。寒武系第二統—紐芬蘭統牛蹄塘組（∈1-2n）、寒武系第二統明心寺組主要由泥巖、粉砂質泥巖組成，受構造應力改造后，形成的構造形跡后期不易保留，多減弱甚至消失。在該區構造形跡相對保留較好的地層是震旦系上統—寒武系紐芬蘭統燈影組（Pt∈1dy）白云巖。在高坪背斜西翼燈影組的白云巖地層中，選擇了2個相對較好的節理統計點，對點上發育的“X”共軛節理進行了構造要素統計。通過對節理產狀的統計分析，做出裂隙走向玫瑰花圖和裂隙極點等密圖（見圖3、圖4）。節理裂隙走向主要分為北西組和北東組，具體特征如下：

（1）北西組：走向300°～310°，傾角64°～75°，傾向隨著所處位置向北東，或者南西方向傾斜。節理面平直光滑，常閉合無脈石充填，延長0.7～1.7m，屬剪節理，在白云巖中延伸最長可達10m。在礦層及其頂板巖層內亦可見該組斷裂。

圖3 研究區裂隙走向玫瑰花圖（節理數：24半徑：4）

圖4 研究區裂隙極點等密圖（下半球等角投影）

（2）北東組：走向20°～30°，傾向北西，傾角70°～80°，傾向比較穩定。節理面多平直緊閉，無充填，延長0.5～5m。屬剪節理。發育在燈影組白云巖中，礦層及其頂板中亦可見。

根據白云巖地層中節理分布的統計，發育的節理多為共軛“X”節理。主要優勢方位為北西與北東，反映了震旦系上統—寒武系紐芬蘭統燈影組白云巖地層曾受到一期方位為335°～345°的最大主應力作用，造成巖石多處破裂。該組節理在礦段內多處可見，分布廣泛廣，規模大，反映了該期構造作用對地層改造強烈，對區內巖石的力學結構影響深遠。

4 結論

前文對磨坊磷礦段發育的褶皺、斷層進行了總結，建立了磨坊磷礦段的構造格架。根據對磨坊磷礦段構造分布的特征、斷層之間的相互交接、截錯等關系，結合滑動面上線理特征、裂隙方位玫瑰花圖和極點等密圖的受力特點，將礦區構造分為四個序次的構造活動（見表1）。

表1 磨坊磷礦段構造活動期次簡表

第一序次構造活動為早期在近東西向主壓應力作用下，形成褶皺樞紐近南北的高坪背斜，同時形成近南北向的平行褶皺軸的縱向高角度張斷裂（近南北組斷層），其中F1為該區一級斷裂，限制了后期斷裂構造活動的邊界。

第二序次構造活動形成X型扭斷層（即北西組、北西西組與北東組斷層）。北西組、北西西組斷層構造表現活躍，受后期構造活動的疊加，形成該區的破礦構造，具有性質多樣的特點。早期在擠壓應力的作用下西區磷礦體北邊形成傾向北東的逆斷層，后期應力釋放和變化，形成了多條傾向南西的正斷層，南邊的F4斷裂為該區的一級斷裂，控制了斷層活動的西南邊界。在中北部，北西向的F220錯斷了早期形成的南北向F5斷裂。構成了研究區內大量發育的北西向和北西西向斷層。

第三序次的構造活動，主要為少量橫向張斷層（即近東西組斷層）。分布在磨坊磷礦段的東南角，近東西斷層錯斷了早期形成的北東向斷層，具有右行滑動的特征。僅存在的少量近東西組斷層，受早期形成的斷裂限制，規模和強度相對較小。

第四序次的構造活動，主要為燕山期構造的活化，縱向張斷裂兩盤相對位移而引起的旁側羽狀小斷裂的發育。由于后期活動的影響，斷層的力學性質發生某些轉化，如有的橫張斷層，顯示了壓性或扭性特征。有的X型扭斷裂，顯示張扭或壓扭形跡等[7-8]。

綜上所述，磨坊磷礦段內構造形跡主要以褶皺構造和斷層構造為主，其中第一序次早期的褶皺構造控制了磨坊磷礦的分布，斷裂構造受褶皺的影響和制約。稍晚形成的近南北向F1和F5斷層，構成了東礦段、西礦段的構造格架，對其它方向的斷層起到限制作用，并破壞礦體；第二序次主要以北西組、北西西組與北東組的斷層構成，在區內分布范圍廣、強度大，在南北向斷層未影響到的區域，以該期斷層為主，對礦層有一定的破壞作用。第三序次為小規模的東西向斷層，局部錯斷北東向斷裂。第四期次為燕山期構造的活化和加強，形成活動性質復雜的斷層。