陳 治

(貴州大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，貴州 貴陽 550003)

開陽磷礦含磷巖系礦石構(gòu)造特征探討

陳 治

(貴州大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，貴州 貴陽 550003)

開陽磷礦是我國著名的大型海相沉積磷礦床之一，位于揚子古陸的西南緣。礦區(qū)磷礦主要產(chǎn)于前寒武世陡山沱期(Z1p)。含磷巖系底板有砂巖、頁(泥)巖、白云巖，顯示磷礦沉積前的盆地復(fù)雜環(huán)境。區(qū)內(nèi)沙壩土礦段礦體最厚，向其他礦段逐漸減薄，顯示該地段可能是盆地的沉積中心，近期勘探資料表明，東翼依舊是礦區(qū)最有利的找礦靶區(qū)。礦區(qū)各礦段間礦石構(gòu)造的無規(guī)律性，表明沉積時的環(huán)境多變性，部分礦段含磷巖性頂板出現(xiàn)硅質(zhì)巖，表明陡山沱后期盆地沉積復(fù)雜性。

開陽磷礦;含磷巖系;構(gòu)造特征

開陽礦區(qū)磷礦形成早寒武世陡山沱期，礦區(qū)礦物沉積以海相沉積為主，其研究歷來已久，很多學(xué)者都對其成礦背景提出了自己的見解。前人研究［4］［5］［25］［26］表明:開陽磷礦馬路坪及沙壩土礦段發(fā)現(xiàn)大量海綠石，表明礦區(qū)磷礦石明顯的海相沉積特征;礦區(qū)為陸緣坻相區(qū)，其為與深海平行并連接深海的水下槽地，該槽地為接收深海物質(zhì)(上升洋流)及陸源物質(zhì)等提供了有利的成礦場所。

1 磷質(zhì)來源

磷礦的物質(zhì)來源主要有陸源(14.2×106)、火山源(2.66×106)、空源(1.13 ×106)。楊衛(wèi)東［11］等對開陽磷礦代表性樣品進(jìn)行了稀土分析，利用稀土元素“相似同源”原理，得出開陽磷礦總輕重稀土元素之比為1.10～1.19之間，與同時期的海底磷灰石噴發(fā)的總稀土元素之比(1.03)極為相近，表明它們具有相同的物源性，即都可能來自于同期的海底火山噴發(fā)。全貴龍［9］等在對開陽磷礦磷塊巖的 REE特征進(jìn)行了相關(guān)分析之后，同樣證明磷塊巖的沉積具有深部熱源參與特征。陳其英［1］等通過對黔中磷塊巖中碳氟磷灰石及膠結(jié)白云石的碳、氧同位素測定認(rèn)為，黔中碳氟磷灰石富集了輕同位素成分，其一可能是因為成巖階段溫度過高，這與楊衛(wèi)東等、全貴龍等研究具有相似性，即深部熱液的參與可能是導(dǎo)致成巖階段溫度過高的原因之一，其二是因為磷塊巖形成于淺海環(huán)境，與陸源水的參與有關(guān)，這與開陽磷礦牛趕沖礦段含磷巖系底板有泥巖出現(xiàn)的特征吻合，即磷質(zhì)來源部分源于陸源物質(zhì)(黔中古陸)的代入。綜合分析前人資料表明，開陽磷礦物質(zhì)來源既有深部來源物質(zhì)(火山源)，也有陸源物質(zhì)帶入，是一個多物源的沉積盆地。

2 礦石構(gòu)造特征

開陽磷礦礦物以碳氟磷灰石為主，礦石主要有致密狀磷塊巖、碎屑狀磷塊巖以及條帶狀磷塊巖，他們都顯示了成礦過程中的不同沉積相環(huán)境。致密狀磷塊巖——礦物形成過程中，沉積環(huán)境穩(wěn)定，碳氟磷灰石的析出連續(xù)，同時在磷礦析出過程中有富磷物質(zhì)的不斷補充;碎屑狀磷塊巖——礦物形成過程中，受到強烈的水動力條件或有大量陸源碎屑物參入;條帶狀磷塊巖——礦物形成過程中，明顯的化學(xué)條件改變，碳氟磷灰石中條帶夾有白云石、水云母等礦物的同時析出。圖1為開陽礦區(qū)各礦段含磷巖系鉆孔取樣對比圖，圖中可以看出各鉆孔間的磷塊巖構(gòu)造組合形式是各不相同的，即致密狀磷塊巖、碎屑狀磷塊巖、條帶狀磷塊巖分別呈交替出現(xiàn)，表明成磷盆地在磷礦形成過程中體系的復(fù)雜變化是無規(guī)律性的。

2.1 含磷巖系底板特征

圖1中，以洋水背斜為軸，橫向來看礦層直接底板巖性變化，礦區(qū)中部直接底板為白云巖，而兩側(cè)東、西翼為砂巖，表明:南沱冰期結(jié)束后，盆地中部首先由礦物開始沉積，并形成盆地早期的局限 －半局限臺地相碳酸鹽巖建造;縱向上，牛趕沖礦段直接地板為頁(泥)巖，表明牛趕沖礦段可能為盆地的一個入?？谔?。

2.2 含磷巖系底板特征

開陽礦區(qū)巖性頂板在西翼兩岔河及軸部極樂礦段出現(xiàn)硅質(zhì)巖，而硅質(zhì)巖一般都處于臺地水體較深的部位，這可能是由于沉積后期的盆地的不均勻沉降或海平面的上升所致。

圖1 礦區(qū)不同礦段含磷巖系鉆孔取樣對比圖(據(jù)化工地質(zhì)隊鉆孔資料圖)

2.3 礦體變化特征

從圖1中可以明顯看出，礦區(qū)內(nèi)沙壩土礦段礦體最厚，往其他礦段都逐漸減薄，這與卡查科夫海洋磷酸鹽巖生成機理圖(圖2)較為相似。這可能是由于南沱期結(jié)束后，全球氣候回暖，大量陸源物質(zhì)隨河流帶入洋水盆地，形成早期盆地沉積(牛趕沖礦段底板頁巖、泥巖)，同時海洋循環(huán)作用加強，大量生物的繁殖，為洋水盆地沉積提供了良好物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著海水磷質(zhì)增加，形成早期的盆地沉積，盆地靠近大陸邊緣一翼(牛趕沖礦段)主要以陸源物質(zhì)供給為主，形成碎屑狀磷灰石;而相對較深一翼主要為上升洋流所攜帶富磷物質(zhì)(海底生物遺體等)，在相對平靜區(qū)域形成致密狀磷塊巖;位于盆地中部沙壩土礦段由于富磷物質(zhì)較少，同時含鈣質(zhì)較高，則形成條帶狀磷塊巖。后期隨著盆地及海水升降，使得盆地邊緣沉積磷礦受到強烈的機械作用，使得早期形成的磷塊巖破碎后進(jìn)入深部再次沉積，為盆地中心提供了豐富的磷質(zhì)，使得盆地中心磷礦形成富且厚的礦體。

圖2 海洋磷酸鹽巖生成機理圖(據(jù)卡查科夫修改)

3 小結(jié)

1)礦體主要以沙壩土礦段礦體最厚，向其他幾個礦段礦體都依次變薄，表明沙壩土礦段可能是盆地磷沉積時期的中心，也是最有利的成礦地段，參照卡查科夫的海洋磷酸鹽巖生成機理圖，礦區(qū)應(yīng)當(dāng)以沙壩土礦段為沉積中心，向其周圍深部為找礦方向。

2)礦石結(jié)構(gòu)類型較為復(fù)雜，且各礦段之間變化并無規(guī)律性。表明，開陽磷礦礦區(qū)在礦物析出過程中，沉積環(huán)境有著極為復(fù)雜的改變，如海平面、盆地升降等。

3)含磷巖系直接底板主要以白云巖為主，而在極樂、兩岔河礦段出現(xiàn)硅質(zhì)巖，這可能是在磷沉積后期，盆地內(nèi)復(fù)雜的沉積相變環(huán)境變化所導(dǎo)致。

［1］陳其英，封蘭英，黔中沉積磷灰石的碳硫同位素及其地質(zhì)意義，巖石學(xué)報，1996.11.第 12 卷第 4其，594頁.

［2］陳其英，陳友明，碳酸質(zhì)條帶狀磷塊巖的特點及成因，第五屆國際磷塊巖討論會論文集.1983.273.

［3］東野脈興.上升洋流及陸緣坻.化工礦產(chǎn)地質(zhì).1996.7.第3期，156.

［4］劉魁梧.沉積磷塊巖的結(jié)構(gòu)類型.成因及其成礦階段.沉積學(xué)報.1985.第 3卷第 1期，29.

［5］劉魁梧等.磷塊巖中的硅質(zhì)組分和硅質(zhì)巖.巖石學(xué)報.1990.2.第 1 期，46.

［6］鞠天吟.黔中隆起之窺見.貴州地質(zhì).1999.02.

［7］全貴龍等.貴州震旦—寒武系磷塊巖元素地球化學(xué)特征綜述.貴州地質(zhì).2007.24.264.

［8］楊衛(wèi)東，曾允孚.黔中陡山沱期磷塊巖成因的系統(tǒng)研究.沉積學(xué)報.1990.9.8 卷 3 期，84.

［9］周茂基，盛章琪.貴州晚震旦世陡山沱期磷塊巖的礦石結(jié)構(gòu)及其地質(zhì)意義.地質(zhì)學(xué)報.1982.第1期，81.

［10］張叔茂.條帶狀磷塊巖的研究及其成因探討.第五屆國際磷塊巖討論會論文集.1983.249.

［11］朱士興，王硯耕.關(guān)于開陽磷塊巖礦床成因的探討.科學(xué)通報.1983.(19)1191.

［12］馮增昭.沉積巖石學(xué).北京:石油工業(yè)出版社.1994.

［13］吳祥和等.貴州磷礦巖.北京:地質(zhì)出版社.1999.

［14］葉連俊等.中國磷塊巖.北京:科學(xué)出版社.1989.

［15］г.и.布申斯基(李繼亮譯).磷塊巖的淺水成因論.Developments in Sedimentology.Vol，1，1964，62－70.

P588.24+4

B

1004－1184(2012)05－0131－02

2012－05－23

陳治(1986－)，男，貴州貴陽人，在讀碩士，主要從事礦床地質(zhì)研究。