貴州甕安大坪磷礦地質特征及找礦方向

陳志友 王景騰

（1.西南能礦建設工程有限公司；2.西南能礦集團股份有限公司）

甕福地區磷礦已有廣泛的研究和報道，主要有礦床地質特征和控礦因素分析［1-2］、成礦規律研究［3］、成磷作用、古生物和古環境分析［4］等。大坪磷礦是在甕福地區發現的又一中型磷礦床，探獲磷礦資源量3 628 萬t，其中，A 礦層磷礦資源量3 445 萬t，平均品位29.16%；B 礦層183 萬t，平均品位25.77%。本研究主要通過野外地質調查、鄰區地質資料收集和對比分析，研究礦床地質特征及區域的成礦規律，為大坪磷礦周邊深部找礦提供理論依據。

1 區域地質背景

大坪磷礦區域大地構造位于羌塘—揚子—華南板塊、揚子陸塊、上揚子地塊、黔北隆起區之鳳岡南北向隔槽式褶皺變形區。區域內以近南北向寬緩背斜與緊閉向斜組合構成的隔槽式褶皺為主，具典型的侏羅山式褶皺組合特點，控制了含磷巖系的展布方向和磷礦體賦存的空間位置。礦區位于白巖—高坪背斜南段西翼，距背斜核部約5.5 km，屬甕（安）福（泉）磷礦成礦帶，為海相生物化學沉積磷塊巖礦床［5］。

2 礦區地質

2.1 地層

礦區出露于地表的地層有寒武系第三統石冷水組、高臺組及第二統清虛洞組。鉆遇地層由新至老有寒武系第二統金頂山組、明心寺組，寒武系紐芬蘭統至第二統牛蹄塘組，震旦系上統至寒武系紐芬蘭統燈影組，震旦系下統洋水組（與陡山沱組同時異相），南華系上統南沱組，青白口系下江時期清水江組。其中，洋水組為區內最主要的含磷巖系。

2.2 構造

礦區位于白巖—高坪背斜南段西翼，總體為單斜構造，地層傾向北西西；由于受背斜及斷裂構造影響，地層有所起伏，局部地層傾向北，一般傾向245°～345°，傾角6°～30°，平均16°。

礦區中南部發育一條南東北西向斷層，延伸長大于2.5 km，傾向北東，傾角50°～62°，斷距約30 m，帶寬3～10 m，破碎帶主要由角礫巖組成，碎裂巖次之，根據兩盤局部擦痕推斷為逆斷層。根據磷礦體的分布特征，該斷裂構造對磷礦體無破壞作用。

3 礦層地質特征

3.1 含磷巖系

含磷巖系洋水組由磷塊巖、白云巖、硅質巖、礫巖和黏土巖組成，厚19.70～36.67 m；具2層工業價值的磷礦體，俗稱A 礦層和B 礦層。其巖性自上而下為：

（1）第四段即B 礦層，厚度不穩定；以灰、深灰色中厚層團塊狀磷塊巖為主，厚度1.09～3.25 m，平均1.62 m。

（2）第三段為灰、灰白色中厚層硅質巖，偶含角礫狀白云巖或磷塊巖團塊、條帶，厚度8.71～22.39 m，平均13.92 m。

（3）第二段即A礦層，以灰、深灰、灰黑色層紋狀、條帶狀磷塊巖為主，厚度1.33～7.97 m，平均5.41 m。

（4）第一段為灰色白云巖，灰、灰綠色泥質粉砂巖，淺肉紅色白云巖、含礫白云巖（底礫巖），厚度0.61～4.63 m。

3.2 礦層特征

（1）B 礦層。礦區范圍內規模為小型，分為3 個礦體，礦體連續性差；礦體基本呈層狀，結構簡單；單工程真厚度1.09～3.25 m，平均1.62 m，厚度變化系數為51.45%，厚度不穩定；礦體P2O5含量12.14%～34.90%，平均24.62%，品位變化系數46.97%，組分不均勻；礦體埋深762～1 070 m，控制礦體標高+200～+490 m；礦體產狀與巖層產狀一致，總體傾向北西，傾角6°～14°。礦體規模為小型、礦層連續性差，結構簡單，厚度不穩定，組分不均勻。

（2）A 礦層。礦區范圍內規模為中型，由1 個礦體組成，礦體連續性好；礦體呈層狀，結構簡單；單工程真厚度1.33～7.97 m，平均5.41 m，厚度變化系數為33.36%，厚度穩定；礦體P2O5含量24.75%～35.09%，平均28.82%，品位變化系數24.50%，組分較均勻；礦體埋深790～1 092 m，控制礦體標高+200～+458 m；礦體產狀與巖層產狀一致，總體傾向北西，傾角3～16°。礦體規模為中型，礦層連續性好，結構簡單，厚度穩定，組分不較均勻。

3.3 礦石結構、構造

礦石結構主要為非晶質—膠狀結構（B 礦層）、砂屑結構（A 礦層）。礦石構造主要為團塊狀構造（B 礦層）、層紋狀構造（A礦層）。

（1）非晶質-膠狀結構。膠磷礦為膠狀非晶質物，組成膠磷礦“碎屑”，直徑為0.6～5 mm，是相對的低能環境中磷酸鹽直接從介質中析出，經膠體聚沉和藻類粘結而成的初始結構。

（2）砂屑結構。大小不一的膠磷礦砂屑，被膠磷礦膠結組成的結構。膠磷礦為膠狀非晶質或隱晶質物，部分膠磷礦重結晶為半自形粒狀磷灰石。砂屑為橢圓形和不規則圓形，其直徑為0.1～2 mm。

（3）塊狀構造。磷酸鹽呈隱晶質凝膠狀形成致密塊體，含少量不規則砂屑條帶。發育于含硅質、白云質團塊狀磷塊巖中。

（4）層紋狀構造。大小不一的膠磷礦砂屑，被膠磷礦等膠結，膠磷礦砂屑長軸具定向性，形成層紋狀構造，膠磷礦常聚集為條帶狀順層分布。

3.4 礦物組分

3.4.1 礦石礦物

B 礦層主要礦石礦物為膠狀非晶質膠磷礦，組成膠磷礦“碎屑”，直徑為0.6～5 mm，不均勻分布在以白云石和黏土等礦物構成的基底中，礦石礦物含量70%。

A 礦層主要礦石礦物為非晶質膠狀膠磷礦，呈圓、橢圓砂屑產出，砂屑為橢圓形、不規則圓形，其直徑為0.1～2 mm，次為少量磷灰石，垂直砂屑邊緣生長，膠磷礦砂屑間常混有少量黏土、石英、白云石及炭質等雜質，礦石礦物含量75%～80%。

3.4.2 脈石礦物

（1）B 礦層。白云石呈半自形—自形粒狀，粒度為0.1～0.5 mm，多聚集為不規則條帶分布于膠磷礦團塊、條帶之間，含量15%～20%。石英呈它形—半自形粒柱狀，粒度0.02～0.1 mm，不均勻星散分布，含量2%～3%。黏土分為2種，一種是鱗片狀水云母，長徑小于0.02 mm，混雜分布于膠磷礦中；一種是纖維狀蒙脫石，多聚集為條帶狀，分布于膠磷礦團塊間，含量5%～10%。黃鐵礦呈現它形—半自形粒狀，粒度0.01～1 mm，星散分布于黏土中，含量小于5%。

（2）A 礦層。石英呈棱角—次圓狀，粒度0.02～0.3 mm，星散分布，含量5%～7%。白云石呈它形—半自形粒狀，粒度0.01～0.4 mm，分布于磷質砂屑之間，起膠結作用，含量小于5%。黏土為細小鱗片狀，不均勻分布或局部富集為團塊狀分布，含量小于5%。炭質為非晶質粉末狀不均勻分布，或相對于部分膠磷礦條帶中富集分布，含量小于5%。黃鐵礦半自形—它型粒狀，粒度0.01～0.05 mm，星散分布含量2%～3%。

3.4.3 礦物共生組合

礦石中的礦物共生組合可分5類，B 礦層磷塊巖礦物共生組合分為膠磷礦—白云石組合與膠磷礦—石英、玉髓組合；A 礦層磷塊巖礦物共生組合分為膠磷礦—碎屑石英、膠磷礦—碎屑石英—白云石與膠磷礦—白云石組合。

3.5 化學組分

磷礦石主要化學成分為P2O5、酸不溶物、CaO、MgO、CO2、SiO2，組分總量達94%，次要組分為枸溶性P2O5、Al2O3、TFe2O3、F 等。有益組分主要是P2O5，其次為枸溶性P2O5和伴生的氟元素、碘元素；有害組分主要有MgO、SiO2、倍半氧化物（Al2O3、Fe2O3）、CaO 和CO2；微量元素主要有K2O、Na2O、TiO2、MnO2、S、Cl、As、Cd、Pb、Zn、Cu等多種微量元素（組分），詳見表1。

4 礦床成因

4.1 磷礦成因分析

礦區磷塊巖結構主要為非均質—膠狀結構和砂屑結構。非均質—膠狀結構表明在相對低能環境中磷酸鹽生物化學成磷作用的結果，而砂屑結構則表明分布于水動力條件較強，是機械破碎搬運富集作用的結果。礦區磷塊巖的形成是生物化學成磷作用和機械破碎搬運富集作用的產物［6-7］。

4.2 成礦控制因素

（1）巖相古地理條件。根據穿巖洞磷礦、大灣磷礦和大坪磷礦礦層厚度特征，穿巖洞磷礦—大灣磷礦—大坪磷礦是沉積中心向邊緣展布過程，大坪磷礦處于臺地淺灘邊緣位置。洋水組第一段巖性特征（碳酸鹽巖—碎屑巖—碳酸鹽巖），磷塊巖礦體厚度受其沉積基底（帽白云巖）起伏程度的制約，當帽白云巖厚度增大時，沉積的含磷層厚度就大，相應的磷塊巖P2O5含量相對較富，當帽白云巖厚度變薄時，沉積的含磷層厚度就小，相應的磷塊巖P2O5含量相對較低。

（2）地層巖性條件。磷礦形成與含磷巖系的沉積演化有關，含磷巖系演化分成磷前的準備階段、成磷富集階段、磷質貧化結束階段；洋水組是含磷巖系的成磷富集階段，是一套磷質碳酸鹽類巖石組合。礦區位于川黔滇臺地東南部邊緣，是新元古代雪球事件之后沉積的第一個成磷沉積旋回。含磷地層的旋回性明顯，構成2 個含磷沉積旋回：下部為白云巖—磷塊巖—白云巖旋回，上部為磷塊巖—白云巖旋回。

（3）構造條件。古構造不僅控制著古地理的形成和演化，而且由古構造所造成的黔中碳酸鹽淺水臺地構造環境，控制了黔中磷礦床的分布。黔中地區在洋水期一直處于不斷隆起抬升，形成了碳酸鹽淺海臺地構造環境，沉積了一套以磷質碳酸鹽為主的巖石組合，造就了工業價值極大的巨大型磷礦床。大坪磷礦在構造上處于揚子準地臺黔中隆起北部地帶，在整個地史時期隨揚子準地臺經歷多旋回的構造運動，古構造運動造就了大坪地區良好的成礦環境。

4.3 礦床形成機理

洋水組是南沱冰期之后的第一個成磷沉積旋回，以明顯、穩定的間斷面伏于南華系上統南沱組冰磧泥礫巖之上，以穩定易識別的標志層與上覆震旦系上統至寒武系紐芬蘭統燈影組白云巖整合接觸。洋水組沿黔中、黔東南斷裂帶的正向構造出露，工業磷礦層富集在洋水、翁昭、白巖—高坪3 個近南北向的背斜，黔中臺地控制了工業磷礦層的分布及沉積相。磷塊巖的主要聚集地帶是淺海臺地邊緣灘及灘間瀉湖，次為臺地潮坪之沙坪及盆地邊緣，大坪磷礦屬邊緣灘相；大灣磷礦、穿巖洞磷礦為灘間瀉湖相［8-12］。

5 找礦方向

5.1 含磷巖系及礦層厚度變化

根據《中國區域地質志·貴州省》（2017）［3］，洋水組典型剖面—甕安穿巖洞剖面含磷巖系厚51.00 m，B礦層厚10.90 m，A 礦層厚18.60 m；根據《貴州省福泉市大灣磷礦勘探報告》（2021）［2］，大灣磷礦含磷巖系厚39.29 m，B 礦層厚8.20 m，A 礦層厚8.01 m。對比穿巖洞磷礦、大灣磷礦資料，沿白巖—高坪背斜由東向西依次分布穿巖洞磷礦、大灣磷礦、大坪磷礦，含磷巖系逐漸變薄，B 礦層逐漸變薄至尖滅，且在大坪磷礦厚度不穩定，組分不均勻，A礦層逐漸變薄，組分較均勻，詳見表2。結合甕福磷礦成礦帶各礦區礦層厚度特征，甕福磷礦成礦帶沉積中心位于白巖—高坪背斜軸部偏東翼，向南尖滅，向西、向北逐步變薄至尖滅。

根據大坪磷礦和大灣磷礦鉆探工程揭露控制，大坪磷礦A 礦層厚1.33～7.97 m，礦層連續性好，呈向南變薄至尖滅趨勢，礦層向西、北、東方向延伸；B礦層厚1.09～3.25 m，礦層連續性差，礦層延伸不大。大灣磷礦A 礦層厚0.99～18.60 m，礦層連續性好，總體呈向南變薄趨勢，礦層延伸好；B 礦層厚0.98～20.39 m，礦層連續性好，總體呈中間厚、兩端薄，向南變薄趨勢明顯，礦層延伸較好。

根據以上特征，大坪磷礦和大灣磷礦之間A礦層連續性好，有較好找礦潛力，B 礦層連續性一般，有一定找礦潛力。

5.2 找礦預測區

根據白巖—高坪背斜西翼A、B 礦層的厚度變化規律，結合大坪磷礦和大灣磷礦工程揭露的A、B 礦層厚度特征，大坪磷礦與大灣磷礦之間的空白區域有較好找礦空間，尤其是A礦層。

大坪磷礦的工程揭露控制由于受礦區范圍限制，鉆探工程揭露控制的A 礦層未圈邊，根據大坪磷礦A、B 礦層厚度特征，在大坪磷礦北部仍有較好的找礦空間，尤其是A礦層。

6 結論

（1）甕福磷礦成礦帶沉積中心位于白巖—高坪背斜軸部偏東翼。礦層向南尖滅，向西、向北逐步變薄至尖滅；沿白巖—高坪背斜向西延伸，含磷巖系逐漸變薄，B礦層逐漸變薄至尖滅，且厚度不穩定，組分不均勻，A礦層逐漸變薄，厚度較穩定，組分較均勻。

（2）大坪磷礦礦石結構主要為非晶質—膠狀結構（B 礦層）、砂屑結構（A 礦層），礦石構造主要為團塊狀構造（B礦層）、層紋狀構造（A礦層）。

（3）根據白巖—高坪成礦帶礦層的厚度變化規律，結合大坪磷礦和大灣磷礦工程揭露控制的A、B礦層特征，大坪磷礦與大灣磷礦之間的空白區域有較好找礦空間；同時，大坪磷礦北側和東側也有一定找礦潛力。大坪磷礦位于整裝勘查區外西側，詳查探獲磷礦資源量規模達中型，根據磷礦層變化特征，在整裝勘查區外西側仍有找礦潛力，尤其是沿走向方向。