江蘇省濫洪礦區湯莊磷礦構造對礦床的影響研究

王 先，張超杰，王仔章

（1.河南省資源環境調查三院，河南 鄭州 450000； 2.河南省有色金屬地質礦產局第六地質大隊，河南 鄭州 450000；3.河南中核五院研究設計有限公司，河南 鄭州 450000）

研究區北起湯莊，南至沽泊河，西起湯莊，東至姚東大河，面積約2.698 km2，屬宿遷市沭陽縣華沖鎮管轄。目前，我國的磷礦床多分布于四川、貴州、湖北、河北等地，江蘇省湯莊磷礦是近年來新發現的一中型磷礦床，礦石品位為中等偏高[1-4]。對于礦床類型方面，我國磷礦成礦類型有沉積巖性及巖漿巖型，如貴州的織金沉積巖性磷礦、湖北荊襄的沉積巖型磷礦及河北礬山的巖漿巖型磷礦等，近年來隨著勘查程度的不斷加深，在江蘇等地發現了一些變質巖型及沉積變質巖型磷礦床[5-9]。由于湯莊磷礦發現時間較晚，前人的研究相對薄弱，對磷礦床的研究主要集中在礦床地質特征、礦床成因、找礦標志等方面[10-12]。研究認為，湯莊磷礦為中元古代淺海相沉積變質型磷礦床，礦體多賦存于片麻巖就大理巖的過渡帶，礦體受地層及構造綜合作用的影響[13-14]。構造對礦體的影響主要表現為對礦體的破壞及對礦體的疊加等作用[15]，在湯莊磷礦區內發現了一系列斷裂構造及褶皺構造，這些構造對礦體的影響結果前人未做更深一步的研究。基于此，本文通過對區內構造特征進行探討，闡述構造對礦體的影響作用。

1 成礦地質背景

湯莊磷礦位于揚子地臺北部邊緣，與華北地臺相鄰，地處郯廬斷裂帶東側，為大別—蘇魯超高壓變質帶東端南部地區，海泗斷裂西側，沭陽構造盆地北東緣。區內地層較為簡單，表現為地層的二元結構，即下部基底地層為下元古界東海群和中上元古界的海州群，蓋層為中生界白堊系和新生界第三系和第四系，各地層之間均呈不整合接觸關系。其中海州群地層呈NE-SW向展布，自下而上分為錦屏組與云臺組地層，錦屏組地層主要由斜長綠泥云母片巖及綠色斑點狀斜長片巖組成，局部夾雜有大理巖等。蓋層同時也是主要的賦礦地層，6P2礦體賦存于本層的頂部，6P1礦體賦存于本層的上部，10P礦體分布于中上部，5P2礦體賦存于下部，5P1礦體賦存于本層的底部（圖1）。云臺組地層分布于湯莊礦段的北東到東部，巖性以白云斜長片麻巖為主，夾綠色片巖、石榴或角閃斜長片麻巖，局部夾碳酸鹽綠泥云母片巖、云母石英片巖等。與下伏錦屏組呈整合接觸。中生界白堊系地層主要為浦口組地層，大致呈北東—南西展布，傾向南東，傾角30°左右。該層直接覆蓋于海州群變質巖之上。第三系、第四系地層大致呈水平狀態分布，一般西部較東部厚。在不同的地段分別覆蓋于海州群變質巖、下第三系和白堊系地層之上，均呈不整合接觸。

該區構造形態簡單，以斷裂為主，主要發育F1、F2、F3斷裂等。其中，F1斷裂位于湯莊礦段30線南側，長約1 200 m，最大斷距垂直80～100 m，走向60°～70°，傾向北西，傾角74°～75°，為下盤（南東）上升、上盤（北西）下降的張扭性正斷層。F1斷層破壞了區內地層和礦體的連續性，在ZK3002孔中6P2礦體被錯斷而缺失；斷層以北厚層大理巖厚大部位分布在深部，斷層以南則分布于淺部。F2斷層分布于礦段西北外圍濫洪到殷口一線，大致呈310°～320°方向展布，推測斷層長約8 km，為北東盤向南東位移，致使戚莊礦段和湯莊礦段地層走向不連續，并呈現弧形彎曲，亦為斷層牽引所致。F3斷層位于30—32線，長度550 m，走向10°～24°，傾向NW，傾角73°，垂直斷距25～55 m，水平斷距30.5～158.0 m，為張扭性正斷層。

區內巖漿活動不頻繁，僅發育2期。第1期為中元古代，海侵磷礦沉積過程中，有大規模海底基性火山噴發，基性火山碎屑在海水中沉積，后經強烈的區域變質作用形成現在的綠色斑點狀斜長片巖和部分斜長綠泥云母片巖。第2期主要發育在中生代早期的印支期及晚期的燕山期，主要為對巖石的混合巖化作用、伴隨少量酸性巖脈巖侵入，以石英脈為主，其次有長英脈、碳酸鹽石英脈等，多受后期構造裂隙控制。有時見到石英脈與圍巖接觸帶有角閃石、斜長石的粗大晶體。在大脈體內部有時可見圍巖捕虜體。

2 礦體地質特征

主礦體6P1礦體主要分布22—36線，走向長度1 480 m。中部30—32線附近為F1、F3斷層所斷開，分為南北2部分。勘探工作主要集中在F1、F3斷層南側（30—36線）。礦體賦存在錦屏組第1段第四巖性層的上部，頂板多以薄層白云質大理巖，局部為大理巖或碳酸鹽云母片巖與6P2礦體相隔，底板多為厚層白云質大理巖或白云石大理巖，局部地段是云母大理巖或綠色片巖。層位穩定，連續性較好。該礦體是本礦段中規模最大，品位亦較高之礦體，為主礦體。礦體整體呈波狀起伏之似層狀，個別地段為透鏡狀。礦體的連續性、完整性都很好，僅有1處夾石，1處分叉。礦體露頭形態，受F1斷層的影響變化較大，越近斷層礦體及地層褶皺扭曲的越厲害，遠離斷層就逐漸趨于正常。礦體露頭總體形態呈“蛇曲狀”，頭在32線，尾在35線，總體走向140°～320°。礦體產狀總體是一個伴有次級褶皺的緩傾斜單斜礦體，傾向NE，局部傾向N或SE，與地層產狀相一致，傾角10°～30°。總的看來，6P1礦體的厚度變化，走向大于傾向，屬較穩定，這與一般礦床的礦體變化規律正好相反。

在礦區范圍內，6P2礦體規模僅次于6P1主礦體，主要分布于22—36線地段，全長1 340 m。在30—32線間被F1、F3斷層切斷錯開，分為南北兩段。6P2礦體位于6P1礦體之上0.99～15.79 m，其間主要為白云質大理巖，少量碳酸鹽云母片巖，礦體層位連續性較好。礦體直接頂板為白云斜長片麻巖或混合巖化白云斜長片麻巖，亦有部分地段為白云質大理巖，厚度0.40～24.07 m。礦體總體形態呈似層狀—透鏡狀，厚度變化較大，礦體層位連續性較好，但中部存在不可采地段。

8P礦體主要分布于28—33線地段，出露長度600 m左右。在30—32線，被F1、F3斷層切斷拉開，分為南北2段。該礦體產于錦屏組第3段第一巖性層之底部或下部，直接底板為錦屏組第2段之白云斜長片麻巖和混合巖化斜長片麻巖，有的地段底部有0.34～50.10 m的白云質大理巖（包括7P在內）、碳酸鹽云母片巖或云母大理巖，頂板巖性為白云質大理巖，碳酸鹽云母片巖和云母大理巖。礦體總體形態呈透鏡狀—似層狀，厚度變化大，層位具有一定的連續性—礦體地表露頭形態呈“乙”狀。F3斷層附近走向153°，稍有彎曲，向南31+—32線逐漸轉向112°再到76°。向南至33線，34線均呈薄層狀向深部延伸。

9P礦體分布于28—33線地段，底板有1.46～40.94 m的白云質大理巖、碳酸鹽云母片巖，局部夾薄層細粒磷灰巖，與8P礦體相接，在30—32線之間，被F1、F3斷層切割為南北2段。該礦體位于錦屏組第3段第一巖性層之頂部或上部，直接頂板為錦屏組第3段第二巖性層之斜長綠泥云母片巖、斜長云母片巖，局部有云母石英片巖，有的地段其上也有厚0.51～12.92 m的白云質大理巖或云母大理巖、碳酸鹽云母片巖。礦體由31、31+、32、32+、33線控制，至34線薄層不可采。礦體出露長度740 m，礦體厚大部分主要集中在31—32線淺部（-200 m以上），礦體最大控制標高-304 m。礦體厚大部位11 m。礦體總體形態呈似層狀—透鏡狀，層位連續性較好，礦體出露形態“蛇曲狀”。

3 褶皺、斷層、小構造對礦體的影響

該礦區位于秦嶺—大別—蘇魯超高壓變質帶的南側，屬于外圍高壓變質帶范圍。該礦區的磷礦層位，在中元古代沉積形成之后，經過長期區域變質作用，形成了變質結晶磷灰巖礦床。后經中生代早期印支期構造運動，隨著大別—蘇魯超高壓變質帶的形成，而被抬升為陸地。在中生代晚期，礦區又遭受燕山期構造運動的強烈改造作用使礦體形態進一步復雜化，礦體的物質組分產生運移，形成較大差異。

3.1 褶皺構造對礦體的影響

錦屏組地層呈S形展布，此次研究區范圍正處于S的中部轉折部位。F1斷層北，地層呈現2組褶曲。波峰和波谷之間距離400～600 m，波峰與波谷之間的礦體標高落差15～50 m，褶曲軸線方向為63°～86°，反映走向上是開闊的波狀起伏。在傾向上亦是開闊平緩的波狀起伏狀態。褶皺構造使礦體的連續性未受大的影響，在褶皺的轉折端，礦體厚度增加，如22—24線是褶曲的谷底，6P1礦體厚度為1.70～3.89 m。在F1斷裂帶以南，礦體及地層褶曲表現的較為緊密。如6P1和6P2礦體在32—33線之間形成1個完整的褶曲，峰谷相距100 m左右，褶曲軸線方向42°左右。峰谷之間落差可達40～78 m。這是由于在變質變形過程中，溫度壓力都很大（溫度420 ℃，壓力4 kPa），磷礦物質產生流變作用，致礦體褶曲頂部（波峰）厚度變大，品位變高。如26—28線間6P1礦體厚度達5.09～7.60 m，32—32+線6P1礦體厚度達4.07～8.75 m，在峰谷之間的，礦體變得更薄些，如24線6P1礦體厚僅4.01 m（圖2）。

對于8P和9P礦體也是一樣，在31線和32線之間形成一個緊密褶曲，軸向46°左右，峰谷之間落差23～46 m，峰谷之間距離僅100 m左右，在峰頂地段，礦體厚度達18 m以上，而谷底處礦厚僅1～2 m，在褶曲翼部，礦體被拉薄（圖3）。

3.2 斷層對礦體的影響

（1）F1斷層。位于礦段30—31線間，斷距從西向東逐漸加大，斷層角礫巖的厚度約3.10 m。F1斷層局部被F3斷層錯斷，斷開距離30 m左右。該斷層破壞了區內礦體和地層的連續性，6P1礦體被拉斷成南北2段。

斷層以北厚層大理巖的厚大部位分布在深部，斷層以南則分布在淺部。斷層兩側礦體形態由平緩的褶曲變為較緊密的褶曲，尤其斷層南側的幾條礦體，地表形態呈“蛇曲狀”。在構造斷裂的影響下礦體產狀明顯變緩（10°～20°），向其外側逐漸變為20°～30°，物質組分、礦體品位也產生很大變化，如6P1礦體F1斷層北工程礦體平均品位為17.99%，厚度平均為4.66 m，而斷層南工程礦體平均品位為21.83%，平均厚度為5.92 m。

圖3 8P、9P礦體巖走向品位、厚度變化趨勢Fig.3 Variation trend of grade and thickness of 8P and 9P ore body

在垂向上，從錦屏組第2段片麻巖的產出特點看，從北向南呈逐漸變薄尖滅，從淺部向深部亦是逐漸變薄趨于尖滅，也就造成第一段第四巖性層中的6P1、6P2礦體，和第三段第一巖性層中的8P、9P礦體直接相鄰。從F1斷層南的地層及礦體接觸關系看，也是下盤巖性和礦體被該斷層抬升后剝蝕所造成的。

（2）F3斷層。位于30—32線間，斷層角礫巖的厚度約7.47 m，在局部將F1斷層錯斷，斷距30 m左右，阻止了F1斷層西段地層及礦體運移規模。

該斷層生成在F1斷層的發育過程中，在F1斷層對地層和礦體改造有連續和繼承作用。該構造將9P礦體的礦頭截斷，并進一步向西南方向破壞了錦屏組地層的連續性。同時錯斷了6P2礦體的連續性，在31線附近將6P2礦體切割為南北兩段。32線西端切斷了5P1礦體的連續性，分割為南北2段。

3.3 小構造對礦體的影響

在淺部風化帶內和構造破碎帶兩側附近的巖石節理裂隙比較發育。方向有垂直、平行、斜交片理（片麻理）或層理的3組節理，尤其在剛性巖石中如大理巖、片麻巖中比較發育。在區域變質或動力變質過程中，因溫度、壓力和動力的影響，而揉皺成各種形狀的小褶曲和小錯動。

節理裂隙的發育為后期的風化淋濾提供了空間和通道。如礦體在節理裂隙發育地段，P2O5的流失現象很明顯，品位一般都要降低5%～10%。如6P1礦體處于淺部P2O5含量僅為14.83%，沿同一礦體傾向因深度加大，節理裂隙發育程度逐漸減弱，P2O5含量逐漸提高到16.95%、27.53%、31.75%、29.86%、27.67%。其次節理裂隙的發育為鐵錳物質通過淋濾而進入礦體淺部，形成錳質磷灰巖或錳磷礦，錳質最高單樣MnO可達29.51%。一般在礦體露頭附近較多，向深部逐漸變少。

4 結論

（1）褶皺主要表現為地層呈S形展布，在礦區內對6P1、6P2、8P、9P礦體都產生了一定的影響。褶皺對礦體的影響主要表現在礦體的局部增厚及局部的拉伸變薄。

（2）區內斷層對對礦體的破壞程度較高，一方面斷裂使礦體產狀明顯發生變化；另一方面，斷裂構造使礦體或地層被抬升，加劇了后期的剝蝕。

（3）區內局部小構造主要為一系列的節理裂隙，主要集中于地表淺部，為后期的風化淋濾提供了空間與通道。