湖北興山后坪特大型磷礦床主要地質特征研究

摘要：后坪磷礦是湖北省內發現的資源量較大的一個特大型磷礦床，開采的磷礦資源量超2億t。結合后坪磷礦找礦實踐，總結后坪磷礦礦床地層、構造、礦石特征、成礦作用和找礦標志，確定了該礦段為早震旦世陡山沱期形成的特大型淺海相沉積型磷礦床。

關鍵詞：后坪磷礦；地質特征；成礦作用；找礦標志

中圖分類號：TE667 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）01-00-04

Research on Main Geological Characteristics of the Houping Super Large Phosphate Deposit in Xingshan， Hubei Province

Abstract： The Houping phosphate deposit is a super large phosphate deposit with a large resource amount discovered in Hubei province， with a submitted phosphate resource of over 200 million tons. Based on the exploration practice of the Houping phosphate deposit， this article summarizes the stratigraphy， structure， ore characteristics， mineralization process， and exploration indicators of the Houping phosphate deposit， and determines that the ore section is a super large shallow sea sedimentary phosphate deposit formed in the early Sinian Doushantuo period.

Keywords： Houping phosphate deposit; geological features; mineralization process; exploration indicator

湖北省西部是我國重要的礦產資源富集區，擁有豐富的磷礦石資源。后坪礦段屬于興神保磷礦聚集區樹崆坪礦區往北深部延伸地段，該礦段從2005年開始委托中化地質礦山總局湖北地質勘查院開展了普查、詳查、勘探工作。在此基礎上，通過地質測量、槽探、鉆探以及樣品測試等手段，分析研究區的主要地質特征，旨在為同類型磷礦床勘查提供借鑒，為后期開發利用礦段內的磷礦資源提供參考。

1 礦區地質特征

1.1 礦區構造

礦區內主要褶皺有黃陵背斜和神農架背斜，位于次一級構造黃陵背斜北緣[1-2]，屬揚子地臺上揚子臺坪鄂中褶斷區次一級隆起構造。研究區內斷裂構造較為發育，發現的斷層有16條，均為張性正斷層，分為北西西向正斷層（見圖1）、北北西向正斷層、近東西向正斷層及北東東向正斷層。

1.2 礦區地層

通過統計本礦區已完成控制礦層施工的119個鉆孔可知，震旦系下統陡山沱組（Z1d）為本區內含磷巖系主要賦存層位（見表1），地層總體呈單斜層構造。后坪礦段含磷巖系地質特征如表1所示。該礦段的Ph1磷礦層為隱伏礦體，在空間上為上下關系并依次劃分為Ph13、Ph12、Ph11三個磷礦層。其中，最上部的Ph13礦層最為發育，是后坪礦段的主要工業磷礦層，如圖2所示。

1.3 成礦地質條件

早震旦世陡山沱期是鄂西地區最重要的成磷期，而鄂西磷礦分布受淺海臺地控制。由圖3可知，本研究區Ph13下磷層主要為黑色頁巖-磷塊巖建造，屬瀉湖-潮坪亞相沉積，早期為半封閉、寧靜的瀉湖沉積，后期演變為瀉湖-潮坪亞相（Ph13上部）及潮間-潮坪-潮間亞相（Ph13中下部）[3]。礦區內陡山沱期巖相古地理環境為磷礦床的形成提供了有利條件。

2 礦石特征

2.1 礦石結構

本區礦段內的礦石結構有膠狀結構、團粒結構、假鮞狀結構、粉砂質泥狀結構、晶粒結構及砂屑結構。其中，粉砂質泥狀結構為安靜環境下陸屑沉積，是礦石中條紋狀磷塊巖和泥質條帶磷塊巖脈石的主要結構類型。

2.2 礦石構造

通過觀察鉆孔巖心樣可知，礦石構造有條紋狀構造、條帶狀構造、致密塊狀構造等。其中，條紋狀構造的泥質條帶更細，分布更均勻。

2.3 礦石類型

本礦區內參與Ph13礦層自然類型統計的工程有141個，根據CaO/P2O5比值和酸不溶物含量數據可知，后坪礦段Ph13全礦層礦石工業類型為混合型。

2.4 礦物成分

巖礦鑒定結果顯示，膠磷礦和碳氟磷灰石為本區礦石的主要礦物成分，而脈石礦物主要有白云石、伊利石、水云母、石英及黃鐵礦等。

膠磷礦呈淺黃棕色、無色非晶質或隱晶質集合體，磷灰石、白云石、石英等呈粒狀分布在膠磷礦周圍，如圖4所示。碳氟磷灰石在透射光下為無色透明，在正交偏光下呈放射狀或纖維狀集合體，垂直排列于膠磷礦團邊緣。白云石為不規則粒狀集合體，玻璃光澤、性脆。石英為無色、透明、不規則粒狀，多為泥巖或泥質條帶的主要組成礦物，少量石英呈粒狀、粒狀集合體，分布在團粒狀膠磷礦周圍。

2.5 化學組分

化學組分是磷礦床研究的重要內容之一[4-6]，不同礦層礦石的化學組分含量略有差異。后坪礦段從普查到勘探階段可利用的組合分析樣品共有162個，其中Ph13礦層156個。本區磷礦石化學成分的組合分析結果顯示，主要有益組分為P2O5，伴生有益組分為F、I；主要有害組分為MgO、Fe2O3、Al2O3，微量有害組分為Cl、Cd、As等。其中，塊狀磷塊巖的P2O5含量最高，平均品位為31.60%，條紋磷塊巖的P2O5含量次之，平均品位為27.64%，白云質條帶和泥質條帶磷塊巖含量較低，平均品位分別為20.49%和20.21%。

根據圖5可以得出含磷巖系中主要化學組分的分布規律。第一，P2O5與CaO具有較強的正相關關系，與膠磷礦和磷灰石的主要化學組分基本吻合。第二，P2O5與Al2O3、SiO2、Fe2O3具有一定的負相關性，而它們三者之間顯示正相關性，說明粉砂質泥巖和黏土礦物是由它們三者獨自構成。第三，MgO與CO2之間具有較強的正相關關系，說明白云石礦物主要以MgO、CO2形式賦存，僅有少量的CO2賦存于碳氟磷灰石中。第四，礦石中的有益組分F與P2O5含量呈線性正相關性，說明氟元素主要賦存在碳氟磷灰石中。

3 成礦作用與找礦標志

3.1 成礦作用

陡山沱時期，本區與鄂西保康磷礦、興神磷礦聚集區同處于揚子海盆北緣半封閉的海灣環境，同時還有一些水下隆起的淺水地帶，海水活動相對比較穩定，氣候變暖、生物繁盛、洋流活動為磷礦沉積提供了有利條件。通過對磷塊巖結構、構造、物質成分等特征的研究，初步認為本區的成磷作用有3種。

第一，化學聚沉作用。由上升洋流攜帶的磷酸鹽以化學方式或直接從過飽和的海水中析出超微晶碳氟磷灰石形成膠狀結構、團粒結構的磷塊巖，這是本區最重要的成磷作用，也是后期物理粒化再積成礦作用的物質基礎。

第二，微生物成磷作用。本區磷塊巖中的微生物活動較普遍，如疊層石磷塊巖、鮞粒磷塊巖等均與微生物活動成磷作用有關。

第三，粒化再積作用。在未固結-半固結狀態下發生破碎、粒化，經搬動在不同能量環境中再沉積，使磷質再富集，形成砂屑狀、鮞狀、假鮞狀磷酸鹽顆粒，并構成磷質條帶及假鮞結構的塊狀磷塊巖。

總之，豐富的磷質來源、必要的運磷通道、有利的沉積條件以及不同成礦作用的反復疊加，最終形成了大型沉積型磷礦床。

3.2 找礦標志

第一，標志層。磷礦石產于震旦系陡山沱組的地層中，陡山沱組地層是最重要的找礦標志。第二，巖性組合標志。在震旦系陡山沱組的地層之下為南華系南沱組的角礫巖，是磷礦層底部的標志。

4 結論

后坪磷礦為早震旦世陡山沱期形成的特大型淺海相沉積型磷礦床，是重要的磷礦資源產區。本研究總結了該礦段的礦床地層、構造、礦石特征以及礦層延伸規模大等主要地質特征，分析了成礦作用，總結了找礦標志，可為后期開發利用礦段內的磷礦資源提供參考。

參考文獻

1 方邵平.興神保及宜昌磷礦礦集區空間關系及找礦方向[J].化工礦產地質，2018（3）：173-177.

2 曾德軍.湖北省興山縣樹崆坪礦區后坪礦段Ph13磷礦層地質特征及找礦遠景[J].資源信息與工程，2019（6）：3-5.

3 何 同，駱紅星，肖 林，等.貴州水城縣宏運錳礦床主要地質特征研究[J].中國錳業，2024（3）：15-18.

4 宋小軍，曾道國，蔡健龍，等.貴州省福泉市英坪磷礦礦石特征及成因分析[J].礦產與地質，2019（2）：203-212.

5 李大民，李生棟，馬正武，等.甘肅省羅家峽磷礦地質特征及礦床成因[J].礦產與地質，2019（3）：447-453.

6 鄭蘭強，劉 亮，鄒 林，等.四川綿竹紅巖什邡式磷礦地質特征及找礦標志[J].礦產勘查，2021（3）：640-649.