李　磊，張亞冠，王澤鵬，葉　連，譚代衛(wèi)，王大福，郭　磊

（1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局105地質(zhì)大隊，貴州貴陽550018；2.中國地質(zhì)大學〈武漢〉，湖北武漢430074）

貴州開陽地區(qū)磷塊巖類型劃分及沉積環(huán)境分析

李磊*1，張亞冠2，王澤鵬1，葉連1，譚代衛(wèi)1，王大福1，郭磊1

（1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局105地質(zhì)大隊，貴州貴陽550018；2.中國地質(zhì)大學〈武漢〉，湖北武漢430074）

開陽地區(qū)陡山沱期磷礦結(jié)構(gòu)類型以內(nèi)碎屑磷塊巖最為常見，鮞—豆粒磷塊巖、疊層石磷塊巖次之，泥晶磷塊巖等其它類型較為少見，不同磷塊巖類型對應一種特殊的地質(zhì)環(huán)境。磷礦在較高能的環(huán)境下沉積，初期海侵攜帶深部富磷海水進入淺海，使該區(qū)成為磷酸鹽含磷較高的磷質(zhì)海灘。多期次的沖刷、暴露、再沉積作用可能是導致磷礦進一步富集的主要因素。

陡山沱組；磷塊巖類型；沉積環(huán)境；開陽

開陽地區(qū)磷礦床以產(chǎn)量大、品位高聞名全國，區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)并開發(fā)利用的開陽磷礦，以其品位較高（P2O5平均含量33.7%）著稱，使其長期居我國“三陽開泰”之首，是全國特大型的富磷礦床。關于該區(qū)磷塊巖類型的劃分及成礦環(huán)境，已有一些研究成果。陳其英（1985）首先將開陽地區(qū)之前習稱的“假鮞狀”、“砂狀”磷塊巖統(tǒng)一劃分為內(nèi)碎屑磷塊巖，并認為磷塊巖內(nèi)碎屑是一種在成礦盆地內(nèi)形成的磷酸鹽碎屑，并進一步探討磷礦床的成礦環(huán)境位于海侵前緣帶、陸表海和深水盆地的過度部位或水下高地的周圍地帶；趙東旭（1986）同樣認為碎屑磷塊巖主要發(fā)育在陸緣海內(nèi)側(cè)的淺水地段，這些淺水地段多是由于靠近隆起或古陸所致；葉連?。?989）認為開陽磷礦是由疊層石藻類捕獲、堆積水流中的磷質(zhì)顆粒而成，是物理富集和生物富集共同作用形成的沉積礦層。本文通過對開陽地區(qū)震旦紀陡山沱期磷礦石類型進行劃分、總結(jié)，探究磷礦的沉積環(huán)境。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

開陽地區(qū)位處特提斯—喜馬拉雅與瀕太平洋2大全球構(gòu)造域接合部東側(cè)的揚子陸塊邊緣，位于揚子陸塊東南緣黔北臺隆邊緣，屬川滇黔相鄰成礦帶渝東南—黔中南錳、鋁、鉛鋅、磷成礦遠景區(qū)（圖1）。

圖1　貴州開陽地區(qū)大地構(gòu)造位置圖（據(jù)東野脈興，2001）

1.1區(qū)域地層及含磷巖系

區(qū)域出露最老地層為青白口系清水江組，最新為第四系，其間缺失奧陶系、志留系、泥盆系及石炭系大部。區(qū)內(nèi)見少量的二疊系峨眉山玄武巖分布，變質(zhì)巖主要為元古界清水江組淺變質(zhì)凝灰質(zhì)板巖、變余粉砂質(zhì)粘土巖、變余砂巖（圖2）。

區(qū)域主要的含磷巖系分布于震旦系下統(tǒng)陡山沱組（Z1d）和寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組（∈1n），其中以震旦系下統(tǒng)陡山沱組（Z1d）含磷巖系最為重要，具有厚度大、品位高的特點，其與區(qū)域上揚子地臺陡山沱組含磷巖系對應（圖3）。

1.2區(qū)域構(gòu)造

該區(qū)位處揚子地臺東南緣貴州東部南北向構(gòu)造帶和東西向構(gòu)造的黔中隆起橫跨及重疊區(qū)內(nèi)。區(qū)域主要經(jīng)歷了晉寧（雪峰）運動、澄江運動、都勻運動、廣西運動、紫云運動、黔桂運動、東吳運動、安源運動、燕山運動、喜馬拉雅運動及新構(gòu)造運動，其中影響較大的為晉寧運動、廣西運動、安源運動、燕山運動、喜馬拉雅運動。主要構(gòu)造變形為燕山、喜馬拉雅期。晉寧運動結(jié)束了上揚子活動陸緣，奠定了上揚子陸塊的雛形，即由活動陸緣變?yōu)榉€(wěn)定臺地。而且使青白口系上部遭受剝蝕。

圖3　揚子地區(qū)早震旦世含磷地層分布圖（據(jù)田升平等，2004）

區(qū)內(nèi)褶皺及斷裂都很發(fā)育，構(gòu)造線方向主要呈北東向和近南北向（圖2）。規(guī)模較大的褶皺有洋水背斜、馮三向斜、翁昭背斜、龍水背斜。褶皺的特點是：①多呈長條狀；②舒緩開闊者與緊密狹窄者相間分布，后者兩翼多不對稱；③褶曲樞紐多呈舒緩波狀起伏，背斜揚起端和向斜傾沒端傾角10°左右，個別向斜樞紐低俯地段形成構(gòu)造盆地；④褶褶與斷層關系緊密，背斜多被走向逆沖斷層破壞。

2　磷塊巖結(jié)構(gòu)類型劃分

磷塊巖結(jié)構(gòu)類型的劃分對磷礦的成因認識和沉積相劃分具有十分重要的意義。葉連俊等在《中國磷塊巖》一書中根據(jù)磷塊巖的成因把其基本結(jié)構(gòu)分為6大類（表1）。開陽地區(qū)與相鄰的甕安地區(qū)、遵義地區(qū)磷塊巖類型有所不同，甕安地區(qū)磷塊巖類型以生物結(jié)構(gòu)磷塊巖為主，包括生物球粒磷塊巖、多細胞藻類磷塊巖等（陳國勇，2015），遵義地區(qū)磷塊巖以泥晶磷塊巖為主，而開陽地區(qū)最為常見的磷塊巖結(jié)構(gòu)類型為內(nèi)碎屑結(jié)構(gòu)磷塊巖，鮞、豆粒磷塊巖、疊層石磷塊巖次之，泥晶磷塊巖等其它類型較為少見。

3　砂屑磷塊巖及沉積環(huán)境

表1　磷塊巖的基本結(jié)構(gòu)—成因分類（葉連俊等，1989）

砂屑磷塊巖為開陽地區(qū)分布最為廣泛的磷塊巖礦石類型，磷質(zhì)砂屑的大小為0.1～2mm，主要為0.1～0.2mm，在礦石中含量50%～90%；砂屑為菱角狀、半菱角狀至渾圓狀，主要由泥晶磷塊巖破碎顆粒組成，也見各種顆粒磷塊巖和生物磷塊巖砂屑。砂屑顆粒周圍往往存在亮晶磷灰石包殼，呈等厚纖維狀，存在幾個到十幾個圈層。磷質(zhì)砂屑顆粒之前存在多種類型的膠結(jié)物，常見有磷質(zhì)、碳酸鹽質(zhì)和硅質(zhì)膠結(jié)物3種，且一般當膠結(jié)物為磷質(zhì)時，砂屑的分選、磨圓較差，而當膠結(jié)物為碳酸鹽或硅質(zhì)時，砂屑的分選性和磨圓性明顯變好。砂屑磷塊巖一般認為是已沉積的泥晶磷塊巖受水流破碎、堆積而成，一般形成于潮坪、淺灘等高能環(huán)境（葉連俊，1989）。

砂屑磷塊巖顆粒周圍均有纖維狀亮晶磷灰石包殼。由于受海平面變化影響，磷質(zhì)等厚環(huán)邊膠結(jié)的砂屑磷塊巖膠結(jié)物成分會隨之發(fā)生改變，且海水地球化學條件受氣候、海平面升降等影響，水體含磷量會出現(xiàn)波動，導致磷塊巖中砂屑顆粒、膠結(jié)物成分均有所變化，主要為磷質(zhì)等厚環(huán)邊膠結(jié)加磷質(zhì)泥晶膠結(jié)、白云石亮晶膠結(jié)，甚至出現(xiàn)白云質(zhì)條帶與磷質(zhì)條帶間歇性沉積。此外，砂屑磷塊巖礦層內(nèi)普遍可見溶蝕孔洞、侵蝕間斷面等暴露構(gòu)造，且存在結(jié)構(gòu)疏松的土狀磷塊巖，表明陡山沱期海平面變化頻繁，淺水濱岸帶水動力較強，甚至在短暫時期內(nèi)露與水平面之上，形成的各類磷礦床在未完全固結(jié)、硬化之前遭受不同程度的暴露作用，導致白云石等副礦物淋濾、流失，使磷質(zhì)聚集。暴露過后的礦層會重新被富磷海水淹沒，受風化、淋濾作用影響的磷礦石又一次遭受海流、波浪的沖刷破壞，使磷礦石再次篩選富集，當富磷海水繼續(xù)進行磷質(zhì)沉積時，原本已形成較高品位的磷礦石繼續(xù)接受磷質(zhì)膠結(jié)，礦層的品位、厚度都隨之加大，形成開陽地區(qū)獨特的優(yōu)質(zhì)砂屑磷塊巖類型。

4　白云質(zhì)條帶狀磷塊巖及沉積環(huán)境

條帶狀磷塊巖是指由磷質(zhì)條帶和白云質(zhì)條帶互層組成的磷塊巖類型，為開陽地區(qū)主要礦石類型之一。磷質(zhì)條帶分為磷質(zhì)砂屑顆粒條帶或泥晶磷質(zhì)條帶2種，磷質(zhì)砂屑顆粒條帶內(nèi)的磷質(zhì)顆粒大小、形態(tài)、膠結(jié)物類型均與砂屑磷塊巖類似；泥晶磷質(zhì)條帶則主要由泥晶磷灰石組成，條帶內(nèi)夾雜石英、云母等碎屑顆粒，且碎屑顆粒往往粒徑小于0.2mm，顆粒成熟度較低。白云質(zhì)條帶主要由白云石顆粒組成，條帶內(nèi)偶夾磷質(zhì)顆粒，顆粒大小不一，且顆粒周圍無亮晶磷灰石包殼。不同地區(qū)或不同層位的磷質(zhì)或白云質(zhì)條帶厚度不一，條帶厚度一般介于0.5～5mm之間，部分地區(qū)條帶厚度較細，受水流作用影響呈錯動條紋狀。

條帶狀磷塊巖一般認為是海平面不斷變化導致海水化學條件不斷變化引起磷質(zhì)和白云質(zhì)的交互沉積（柴華等，2015）。當海水磷酸鹽含磷充足時，沉積磷質(zhì)條帶，磷質(zhì)沉積物受水流破碎影響形成磷質(zhì)顆粒堆積。當海水磷質(zhì)輸入不足時，會形成白云質(zhì)沉積，磷質(zhì)顆粒會受白云質(zhì)膠結(jié)，且在磷質(zhì)條帶沉積間歇發(fā)育白云質(zhì)條帶沉積。

5　礫屑磷塊巖及沉積環(huán)境

由含量大于50%的磷質(zhì)礫屑組成，礫屑直徑大于2mm，典型礫屑磷塊巖的磷質(zhì)礫屑大小多在1～5cm；礫屑平面為扁平的餅粒，縱切面為竹葉狀；礫屑有不同的磨圓度，從菱角狀到半滾圓狀，部分礫屑可見相互擠嵌、塑性變形等現(xiàn)象，說明它們是在尚未完全固結(jié)石化之前就受到?jīng)_刷破碎堆積膠結(jié)而成的；礫屑受水流搬運的影響，有時呈疊瓦狀排列。磷質(zhì)礫屑內(nèi)主要成分為帶有亮晶磷灰石包殼的磷質(zhì)砂屑顆粒緊密堆積而成，推測為砂屑磷塊巖破碎形成。

礫屑磷塊巖一般出現(xiàn)在濱岸帶或水下高地附近，是淺灘、潮道等高能環(huán)境下的沉積標志。開陽地區(qū)陡山沱組含磷巖系底部廣泛發(fā)育礫屑磷塊巖，沉積厚度較小，一般小于1m，礫屑成分主要為砂屑磷礦巖破碎而成，表明已沉積的磷塊巖受到了高能水體的破碎、搬運或受風暴作用沖刷、激蕩。

6　鮞、豆粒磷塊巖及沉積環(huán)境

鮞豆粒磷塊巖在開陽地區(qū)有一定分布，組成礦石的磷質(zhì)鮞粒呈卵圓形或圓形，大小與團粒相仿，均具有典型的同心圈層構(gòu)造。鮞粒的核心既可以是泥晶磷質(zhì)破碎的，也可以是非磷質(zhì)的陸源碎屑顆粒；鮞粒的同心圈層常常是隱晶質(zhì)或非晶質(zhì)的磷質(zhì)殼層相互包疊，有時則可以使磷質(zhì)與碳酸鹽質(zhì)或硅質(zhì)泥質(zhì)的圈層相間疊覆。磷質(zhì)豆粒一般直徑大于2mm，同鮞粒相似也有磷酸鹽的同心圈層；豆粒的核心可以是砂質(zhì)磷塊巖的碎屑或者是破碎了的鮞粒，也可以是隱晶質(zhì)的磷灰石集合體。鮞、豆粒磷塊巖多形成與潮下高能淺灘攪動的水體環(huán)境下。

鮞粒磷塊巖需要較高能的水環(huán)境，是在水體較淺的富磷海水中，磷質(zhì)破碎顆粒或陸源碎屑顆粒不斷懸浮、擾動，在顆粒周緣不斷生長磷質(zhì)圈層，組成鮞、豆粒的膠結(jié)物主要為白云石顆粒，表明鮞、豆粒形成后沉積環(huán)境由磷質(zhì)沉積轉(zhuǎn)變?yōu)榘自瀑|(zhì)沉積。

7　泥晶磷塊巖及沉積環(huán)境

主要為泥晶磷塊巖，礦石呈灰至深灰色，致密、均勻、堅硬，外表像泥巖、泥灰?guī)r或燧石巖（圖4），由隱晶質(zhì)或微晶質(zhì)的碳氟磷灰石組成，但常常有泥質(zhì)、碳酸鹽質(zhì)和有機（碳）質(zhì)，由于磷灰石晶粒很細，普通偏光顯微鏡下很難觀察到礦物的光性顯示，質(zhì)地較純的礦石表面常見細的干縮裂紋。由于開陽地區(qū)陡山沱期處淺水高能近岸灘相環(huán)境，此種磷礦石類型在開陽地區(qū)比較少見，一般在局部潮下低能帶或局限盆地深水相，很難出現(xiàn)單獨大型礦床。

圖4　開陽地區(qū)泥晶磷塊巖（正交偏光）（A）和鮞粒磷塊巖（單偏光）（B）

8　疊層石磷塊巖及沉積環(huán)境

疊層石磷塊巖柱體有泥晶磷質(zhì)受藻類微生物粘結(jié)疊覆生長，疊層石柱體呈層狀、彎狀和錐狀等，由亮暗相間的磷質(zhì)紋層疊置的層狀體、弓狀紋層疊置的柱狀體和呈錐狀紋層顯置的柱狀體所組成，柱體之間往往為磷質(zhì)充填，磷質(zhì)充填物為砂屑顆粒狀，顆粒形態(tài)與開陽地區(qū)普遍發(fā)育的砂屑磷塊巖形態(tài)相類似。疊層石形成環(huán)境主要是潮間帶下部，并可延伸到潮下帶上部，但疊層石磷塊巖在開陽地區(qū)發(fā)育并不廣泛，在部分地區(qū)部分層位有零星產(chǎn)出。

9　磷礦沉積環(huán)境分析

通過對開陽地區(qū)磷礦床的勘查可見，開陽磷礦是以內(nèi)碎屑磷塊巖為主要礦石類型的沉積型磷礦床，表明開陽地區(qū)陡山沱期磷礦層沉積過程中處較高能的磷質(zhì)環(huán)境，陡山沱初期海侵攜帶深部富磷海水進入淺海，使開陽地區(qū)成為磷酸鹽含磷較高的磷質(zhì)海灘。開陽地區(qū)陡山沱期磷塊巖內(nèi)生物作用痕跡較少，礦石主要類型以內(nèi)碎屑磷塊巖為主。由于陡山沱期海平面不斷波動，沉積后礦石并非直接埋藏，而是歷經(jīng)了多期次的沖刷、暴露、再沉積作用。經(jīng)過水流沖刷、風選后，磷質(zhì)呈內(nèi)碎屑顆粒狀聚集，細粒陸源碎屑物質(zhì)被水流帶走，礦層經(jīng)歷物理機械富集。隨后的暴露、風化作用使磷礦層主要副礦物白云石化學淋濾流失，礦層內(nèi)磷質(zhì)再一次聚集。隨后海侵時富磷海水繼續(xù)進行磷質(zhì)沉積時，原本已形成較高品位的磷礦石繼續(xù)接受磷質(zhì)膠結(jié)，礦層的品位、厚度都隨之加大，但也可能沉積白云質(zhì)形成條帶狀磷塊巖降低磷質(zhì)品位。最終，磷礦床經(jīng)過多階段沖刷破碎、暴露淋濾作用形成較高品位磷礦床。

10　結(jié)論

（1）開陽地區(qū)磷礦以其富而著稱，區(qū)內(nèi)最為常見的磷塊巖結(jié)構(gòu)類型為內(nèi)碎屑結(jié)構(gòu)磷塊巖，鮞、豆粒磷塊巖、疊層石磷塊巖有一定的發(fā)育，泥晶磷塊巖等其它磷塊巖類型較為少見。

（2）不同磷塊巖類型對應一種特殊的地質(zhì)環(huán)境，如砂屑磷塊巖一般形成于潮坪、淺灘等高能環(huán)境；條帶狀磷塊巖一般認為是海平面不斷變化導致海水化學條件不斷變化引起磷質(zhì)和白云質(zhì)的交互沉積；礫屑磷塊巖一般出現(xiàn)在濱岸帶或水下高地附近，是淺灘、潮道等高能環(huán)境下的沉積標志；疊層石形成環(huán)境主要是潮間帶下部，并可延伸到潮下帶上部。

（3）開陽地區(qū)陡山沱期磷礦層沉積過程中處較高能的磷質(zhì)環(huán)境，陡山沱初期海侵攜帶深部富磷海水進入淺海，使開陽地區(qū)成為磷酸鹽含磷較高的磷質(zhì)海灘。多期次的沖刷、暴露、再沉積作用可能是導致磷礦進一步富集的主要因素。

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P53

A

1004-5716（2016）07-0170-05

2016-03-10

2016-03-12

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目（編號：12120114016501）和貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局項目（黔地礦辦發(fā)［2013］56號）聯(lián)合資助。

李磊（1987-），男（仡佬族），貴州遵義人，助理工程師，現(xiàn)從事地質(zhì)找礦工作。