郭建江

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開陽磷礦西翼深部延伸礦段地質(zhì)特征與找礦前景研究

郭建江

(貴州開磷集團股份有限公司，貴州 貴陽 550081)

開陽磷礦床位于洋水背斜上，屬海相沉積型磷塊巖礦床，工業(yè)磷礦體產(chǎn)于下震旦統(tǒng)洋水組，呈層狀、似層狀產(chǎn)出，礦層厚度較穩(wěn)定，P2O5質(zhì)量分數(shù)分布較均勻，礦石礦物成分較單一。洋水背斜西翼深部延伸區(qū)找礦實踐顯示，開陽磷礦陡山沱期沉積環(huán)境為向北東開口的“U”型聚磷海灣，其西部成礦條件較好，指示該區(qū)可作為下步的找礦目標。

開陽磷礦；地質(zhì)特征；成礦規(guī)律；找礦前景

貴州開磷集團股份有限公司是集礦業(yè)、磷化工、煤化工、氯堿化工、氟化工等多元產(chǎn)業(yè)為一體的現(xiàn)代化國有大型企業(yè)，擁有年產(chǎn)600萬t磷礦石、350萬t高濃度磷肥、60萬t合成氨的生產(chǎn)能力，是我國最大的磷礦石地下開采企業(yè)和磷肥行業(yè)“三強”企業(yè)之一。

開陽磷礦洋水礦區(qū)西翼深部延伸礦段是近年來新發(fā)現(xiàn)的磷礦點，經(jīng)野外初步勘查和采樣分析認為，該磷礦成礦地質(zhì)條件有利，具有較好的找礦前景。為了查明該磷礦的成礦地質(zhì)條件、礦體特征及資源潛力，貴州地質(zhì)勘查院開展了開陽磷礦洋水礦區(qū)西翼礦段地質(zhì)勘查工作，為該礦區(qū)進一步的開發(fā)提供了地質(zhì)依 據(jù)[1?2]。

1 區(qū)域地質(zhì)成礦概況

勘查區(qū)位于揚子陸塊東南緣黔北臺隆邊緣，屬揚子陸塊一級構(gòu)造單元內(nèi)上揚子陸塊(V2)二級構(gòu)造單元中的揚子陸塊南部被動邊緣褶沖帶(V-2-7)，主體屬鳳崗滑脫褶皺帶三級構(gòu)造單元(V-2-7-2)。

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。

區(qū)域經(jīng)歷了多次地殼運動，主要有晉寧(雪峰)運動、澄江運動、都云運動、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)造變形為燕山運動及喜馬拉雅運動。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，并使青白口系上部遭受剝蝕。

區(qū)域上大致以上茅坡?青山逆沖斷層為界，北西隅屬畢節(jié)前陸褶皺帶，南東主體部分屬鳳崗滑脫褶皺帶(見圖1)。

區(qū)域礦產(chǎn)資源較為豐富，主要有鋁、鎳、鉬、釩、碘、氟等，但尤以磷礦資源更為富有，是全國富磷礦的最重要產(chǎn)區(qū)。其中產(chǎn)于震旦系下統(tǒng)陡山沱組中的“下磷礦”品位高，Ⅰ級品占全國的43%，是國內(nèi)不經(jīng)過選礦即可生產(chǎn)高濃度磷復(fù)合肥的礦石，是貴州富磷礦(P2O5含量大于30%)的集中產(chǎn)區(qū)。資料表明，目前 區(qū)內(nèi)已探明的富磷礦高達2.5億t，占全國富磷總量的30%以上，其中“開陽磷礦”長期居我國“三陽開泰”之首，是全國特大型的富磷礦床。“開陽磷礦”全區(qū)P2O5平均含量33.7%，全為富磷礦石；同時，伴生氟、碘已普遍達到綜合利用的要求[3?4]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征與成礦條件

2.1 地 層

勘查區(qū)及附近出露地層有第四系(Q)，寒武系中統(tǒng)高臺至石冷水組(∈2g+s)，寒武系下統(tǒng)清虛洞組(∈1q)、金頂山組(∈1j)、明心寺組(∈1m)及牛蹄塘組(∈1n)，震旦系上統(tǒng)燈影組(Z2dn)、下統(tǒng)陡山沱組(Z1d)，南華系上統(tǒng)南沱組(Nh2n)。其中磷礦層賦存于震旦系下統(tǒng)陡山沱組中。礦層所在震旦系從新至老地層有：

(1) 燈影組第五段(Z2dn5)：灰色中厚層細晶白云巖夾灰綠色頁巖條帶，見碎花狀構(gòu)造，晶洞發(fā)育。厚7~20 m。

(2) 燈影組第四段(Z2dn4)：灰色中厚層層紋狀白云巖，偶見晶洞，底部見厚度約0~1 m的花斑狀白云巖。厚82~107 m。

①—刀靶-中合鋪斷層，②—安清-楊家寨斷層，③—趕子斷層，④—團溪-長灘斷層，⑤—高云斷層，⑥—高坎子斷層，⑦—毛栗鋪斷層，⑧—花梨斷層；(11)—小南江向斜，(12)—荷包場背斜，(13)—刀靶-黑神廟背斜，(14)—息烽向斜，(15)—團溪-尚稽場向斜，(16)—洋水(金鐘)背斜，(17)—珠藏-頂壩向斜，(18)—翁昭復(fù)式背斜

(3) 燈影組第三段(Z2dn3)：灰色中厚層細晶白云巖，見碎花狀、條帶狀構(gòu)造，晶洞發(fā)育。厚25~40 m。

(4) 燈影組第一至二段(Z2dn1+2)：灰色中厚層細晶白云巖，見碎花狀、條帶狀構(gòu)造，晶洞細小密集，局部見大藻白云巖，底部為鮞狀白云巖、同生角礫狀白云巖、硅質(zhì)巖等。厚92~160 m。

(5) 陡山沱組(Z1d)：中上部為灰色、深灰色中厚層至厚層致密狀硅質(zhì)砂屑磷塊巖、碎屑狀砂屑磷塊巖，頂部夾灰白色硅質(zhì)巖，底部為微紅色含磷白云巖，下部為灰綠色含綠泥石泥質(zhì)粉-細砂巖。厚7~20 m。

2.2 構(gòu) 造

勘查區(qū)位于洋水背斜西翼，區(qū)內(nèi)主要以NNE向褶皺和縱向斷層組成構(gòu)造基本格架，次為與縱向斷裂力學(xué)配套的橫斷層和斜交斷層。褶皺構(gòu)造主要發(fā)育有孫家坡背斜及鳳凰寨向斜，受孫家坡背斜及鳳凰寨向斜制約，區(qū)內(nèi)地層總體呈背、向斜狀產(chǎn)出，傾向50°~340°，傾角4°~70°。對勘查區(qū)內(nèi)磷礦具有破壞作用的主要有F11、F201斷層。各構(gòu)造特征詳述如下：

(1) 褶皺構(gòu)造(孫家坡背斜)。發(fā)育于勘查區(qū)北西部，軸向北東約30°，向南西延伸至勘查區(qū)外，延長大于2 km，呈長條狀，向北東傾伏，背斜兩翼被斷層切割。南東翼地層傾角25°~35°，北西翼35°~60°，為不對稱背斜，軸面傾向南東。核部出露最老地層為下寒武統(tǒng)金頂山組(∈1)。

(2) 趕子斷層(F10)。分布于勘查區(qū)東部溫泉鎮(zhèn)至南東部中溝一帶，走向北東，溫泉附近呈“S”形彎曲，北東方向延伸出勘查區(qū)至趕子附近，南東向延伸至苦草坪一帶，被北西向斷層錯斷，沿走向破壞天水背斜。斷層傾向南東，傾角50°~70°，性質(zhì)為逆斷層。斷層兩盤地層傾向近于直交，苦草坪一帶斷層上盤地層倒轉(zhuǎn)，勘查區(qū)北東部使?1n-j疊于P3l-T1-2j上。斷層帶上有角礫巖及牽引構(gòu)造，破碎帶最寬達50 m，旁側(cè)小斷裂發(fā)育。地層斷距由南西向北東逐漸增大，地層垂直斷距為0~140 m。斜斷距60~160 m，由北到南逐漸減小。據(jù)ZK101、ZK103、ZK205、ZK1+200-3、ZK405、ZK503、ZK705、ZK805及鄰區(qū)ZK201、ZK401、ZK601、ZK0103等鉆孔揭露顯示，深部傾角變緩，為30°~45°，上盤地層為Z-∈，下盤地層主要為∈。斷層上盤發(fā)育一背斜，即高峰背斜，在深部斷層下盤地層近于直立。該斷層對深部含磷巖系陡山沱組的完整性和連續(xù)性有較大的影響。

(3) 高峰斷層(F11)。分布于勘查區(qū)東部高峰背斜西翼，走向北東，向兩端延伸至勘查區(qū)外，傾向南東，地表傾角60°~65°，據(jù)ZK101及鄰區(qū)ZK601鉆孔揭露顯示，其深部傾角變緩，為40°~45°。斷層兩盤地層為下寒武系統(tǒng)金頂山組(∈1j)、清虛洞組(∈1q)，傾向相對，上盤地層較下盤地層老，為逆斷層。鉆孔揭露顯示，地層垂直斷距約165 m。該斷層對深部含磷巖系陡山沱組的完整性和連續(xù)性有一定的影響。

(4) F201斷層。為一隱伏斜交逆斷層，經(jīng)加密施工勘探鉆孔ZK502-1、ZK5+200-1、ZK5+200-2、ZK603共4孔揭露和控制。該斷層破碎帶寬0.2~2.4 m，傾向約262°~268°，傾角35°~50°，斜斷距80~168 m。斷層傾角及斜斷距從北至南有逐漸變大趨勢。該斷層在工作區(qū)內(nèi)切割礦體上部地層，對礦體無影響。

綜上所述，勘查區(qū)磷礦呈背向斜形態(tài)產(chǎn)出，主要斷層為F10、F11、F2013條逆斷層，其中對礦體造成切割破壞的為F10?？傮w而言，勘查區(qū)礦床地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等類型。

2.3 礦體特征

(1) 礦床規(guī)模。工作區(qū)磷礦層產(chǎn)出層位有2層，據(jù)以往地質(zhì)工作成果，產(chǎn)于寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組底部的磷塊巖(俗稱上磷礦)，礦層厚度0~0.39 m，P2O5含量12.09%~24.99%，呈透鏡狀產(chǎn)出，不具工業(yè)利用價值。產(chǎn)于震旦系上統(tǒng)陡山沱組的磷塊巖(俗稱下磷礦)是本次工作的主要工業(yè)礦體。

震旦系上統(tǒng)陡山沱組磷礦層成因類型：淺?濱海相沉積磷塊巖礦床亞類，開陽式。

礦床工業(yè)類型：晚震旦世淺?濱海相沉積磷塊巖。

由于洋水背斜西翼受黔中隆起影響，勘查區(qū)已處于黔中聚磷盆地邊緣，勘查區(qū)南部未接受磷塊巖的沉積，區(qū)內(nèi)磷礦工業(yè)礦體主要分布于勘查區(qū)北部成磷條件的范圍內(nèi)。原生磷礦沿走長約4000 m，沿傾向?qū)捈s1000 m，面積5.1 km2，分布標高?379.88~221.8 m，全區(qū)預(yù)計提交磷礦石資源量(331+332+333)5562.72萬t，參照《磷礦地質(zhì)勘查規(guī)范》(DZT0209-2002)中附錄C表C.1，基本確定勘查區(qū)磷礦床規(guī)模為大型。

(2) 礦體劃分。區(qū)內(nèi)磷礦層呈穩(wěn)定的層狀產(chǎn)出，其產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致。原生磷酸鹽沉積形成的是單一的磷礦層，成巖后受F10逆斷層構(gòu)造運動的影響，被斷層切割、逆推成2個礦塊。本次將F10斷層上盤礦稱為I-1礦體，下盤礦稱為I-2礦體。

2.4 礦石質(zhì)量特征

(1) 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造。區(qū)內(nèi)磷塊巖礦石結(jié)構(gòu)主要為隱晶砂屑結(jié)構(gòu)、砂屑結(jié)構(gòu)；礦石構(gòu)造有致密塊狀構(gòu)造和層紋?條帶狀構(gòu)造2種。

(2) 礦物成分及有益有害化學(xué)組分。據(jù)以往資料，區(qū)內(nèi)礦石礦物成分單一，以低碳氟磷灰石為主，少量碳磷灰石、磷灰石。脈石礦物主要有白云石、石英、褐鐵礦、黃鐵礦、菱錳礦、絹云母、鋯石、海綠石、水云母(伊利石)等。磷塊巖中主要礦石礦物低碳氟磷灰石是一種磷酸鈣鹽，所以P2O5、CaO一般均占磷塊巖化學(xué)組分含量的65%以上。其余MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2、F、I等占磷塊巖化學(xué)組分的35%以下。

(3) 礦石類型?？辈閰^(qū)磷礦石呈深灰色、蘭灰色、灰褐色。其自然類型主要有3種，即：條帶狀磷塊巖、致密狀磷塊巖、碎屑狀磷塊巖，3種自然類型的磷礦石其產(chǎn)出層位無規(guī)律，有層位互換和間夾現(xiàn)象，且分界面不明顯?？辈閰^(qū)磷塊巖礦石工業(yè)類型屬混合型磷塊巖礦石。

2.5 礦石加工選冶性能

勘查區(qū)磷礦石P2O5平均含量為31.72%。屬高品位的磷礦石。區(qū)內(nèi)磷礦石質(zhì)量、品級與鄰近沙壩土礦段類似，本次工作未進行選礦試驗，其磷礦石的加工技術(shù)性能采用沙壩土礦段資料進行類比評價。

反浮、重液分離及重液分離加反浮三方案選別后所獲磷精礦品位均在32%左右，MgO/P2O5≤5%，R2O3≤3%，磷的回收率均在88%以上。但目前重液分離選礦在實際生產(chǎn)上難于利用，因此，以反浮選方案為好。在反浮選方案兩種流程中，第一流程結(jié)構(gòu)簡單，相對消耗藥劑(石臘皂)少，MgO脫除率高，磷精礦品位高于反浮選第二流程所獲得磷精礦品位。R2O3含量稍低于反浮選第二流程所獲磷精礦的R2O3含量。故以反浮選第一流程效果更佳[5?6]。

3 礦區(qū)找礦前景

(1) 巖相古地理環(huán)境。早震旦世陡山沱期，貴州正處于上揚子古陸東南被運邊緣向前陸充填的活動期，晉寧運動后黔中地區(qū)隆升成古陸，為物源供給區(qū)，周緣為沉降盆地接受陸表海沉積，溶解磷酸鹽的富磷上翻洋流由湖南西部自東向西進入貴州，在適宜的環(huán)境和生物化學(xué)條件下形成了含磷巖系。依據(jù)巖石和磷塊巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、沉積層序、巖石組合、水動力條件，古生物組合及生態(tài)等沉積環(huán)境標志，將陡山沱期古地理格局沿古陸周緣岸線向外漸變過渡按相序配置劃分為4個相帶：近岸淺水區(qū)域為潮坪?瀉湖?障壁礁灘相帶，屬障壁型海岸相組；初始淺海臺地相帶，屬臺棚相組；臺地前緣斜坡相帶和淺海陸棚盆地相帶，屬陸棚相組。本勘查區(qū)位于黔中隆起區(qū)(QU)北緣，總體為海灣瀉湖環(huán)境，跨潮坪?瀉湖?障壁礁灘相帶和初始淺海臺地相帶。

(2) 階段性勘查成果。根據(jù)2012年~2016年9月的勘查成果資料分析，表明區(qū)內(nèi)磷礦受斷層F10影響，切割成I-1礦體(上盤礦)和I-2礦體(下盤礦)。

I-1礦體目前有47孔控制，礦體厚度1.50~8.11 m，平均厚度5.05 m，變化率36.43%；礦體品位23.5%~35.85%，平均品位31.71%，變化率8.47%。南北走向長約3800 m，東西傾向?qū)?00~700 m，面積1.94 km2，目前控制面積1.5 km2，控制率達79%，已達到勘探設(shè)計要求，資源量約2300萬t，為中型礦體。但仍有21%的范圍未查明。

I-2礦體目前有8孔控制，其中6孔見礦良好，厚度2.87~9.33 m，品位31.90%~35.04%；位于I-2礦體中部的ZK405和ZK503孔無礦(ZK405品位為10.37%未達邊界品位；ZK503無沉積)，說明I-2礦體磷礦賦存良好，僅中部存在一無礦天窗。南北走向長約4000 m，東西傾向?qū)?00~1200 m，面積3.28 km2，目前控制面積0.5 km2，資源量約800萬t?？刂坡蕛H15%，控制程度低。需進一步開展勘查工作以查明礦體賦存情況。

根據(jù)目前53孔對礦體的揭露分析，區(qū)內(nèi)礦層厚度整體上具有由南東向北西變厚的趨勢，也就是說，I-2礦體可能較I-1礦體厚，若對I-2礦體展開勘查，整個礦區(qū)有望達到大型礦床的規(guī)模。

根據(jù)目前勘查成果分析，區(qū)內(nèi)需進一步開展勘查工作。

(3) 鄰區(qū)勘查成果。2008年~2011年中化地質(zhì)礦山總局貴州地質(zhì)勘查院在礦區(qū)南部貴州省開陽磷礦洋水礦區(qū)兩岔河礦段(南段)開展勘探工作，在緊鄰本次工作區(qū)南部位置施工鉆孔ZK0103，該孔揭露I-2礦體厚度為4.13 m，品位為33.09%，進一步驗證磷礦在I-2礦體南部賦存較好。

2014年1月~2016年7月化勘院在勘查區(qū)北部及西部開展“貴州省息烽縣田興磷礦整裝勘查”。在緊鄰本次工作區(qū)北部位置施工鉆孔ZK201，該孔揭露礦體厚度為9.35 m，品位為33.33%。進一步驗證磷礦在I-2礦體北部賦存較好。

通過對相鄰工作區(qū)成果資料分析，區(qū)內(nèi)I-2礦體磷礦賦存良好，有進一步開展工作的必要。

4 結(jié) 語

通過開陽磷礦西翼深部延伸找礦的勘查實踐，取得了豐碩的地質(zhì)成果，發(fā)現(xiàn)了一個礦層厚、品位高、儲量大的沉積型磷塊巖礦床，驗證了預(yù)期的分析成果，取得了磷礦西翼深部延伸礦段的重大找礦突破，由此極大地提高了開陽磷礦的總體資源儲備，為國家的磷礦資源戰(zhàn)略及糧食安全提供了有力保障，同時為開陽磷礦礦山企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了長久的資源支撐。

通過該項目的實施，進一步查明了開陽磷礦洋水礦區(qū)西翼深部延伸的成礦范圍、成礦中心，為研究磷礦的成因、沉積環(huán)境、成礦規(guī)律提供了不可多得的資料，對在貴州及其他地區(qū)發(fā)現(xiàn)新的磷塊巖礦床具有重要的指導(dǎo)意義。并為開陽磷礦洋水礦區(qū)下一步的找礦工作指明了方向[7?8]。

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(2018?10?17)

郭建江(1970—)，男，貴州貴陽人，工程師，主要從事礦產(chǎn)勘查及研究工作，Email:304982434@qq.com。