東野脈興

中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，河北 涿州 072754

筆者于 2014～2016年參與中化地質(zhì)礦山總局《中國(guó)化工礦產(chǎn)地質(zhì)總結(jié)研究》（屬于中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院“中國(guó)礦產(chǎn)地質(zhì)與區(qū)域成礦規(guī)律”項(xiàng)目）工作，于2016年5月提交了《中國(guó)磷礦地質(zhì)與區(qū)域成礦規(guī)律研究報(bào)告》[1]。為闡述塔里木-中朝準(zhǔn)地臺(tái)北緣堿性雜巖型磷礦地質(zhì)與區(qū)域成礦規(guī)律，對(duì)成礦帶內(nèi)包括朝鮮朔州磷礦在內(nèi)的四個(gè)典型堿性雜巖型磷礦做了專(zhuān)題性總結(jié)研究。其中朝鮮朔州磷礦專(zhuān)題總結(jié)是根據(jù)《朝鮮磷礦地質(zhì)考察報(bào)告》（1974）[2]和筆者在朝鮮考察期間搜集的區(qū)域地質(zhì)、礦床地質(zhì)資料以及朔州磷礦現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研野外記錄等資料綜合研究而成。朔州磷礦為一堿性雜巖型磷礦，雜巖體為一超基性-堿性-碳酸巖三位一體的雜巖體，磷灰石礦含于堿性巖和碳酸巖中，為一大型礦床。朔州磷礦位于朝鮮北部平安北道，西到鴨綠江不足10km，大地構(gòu)造位于中朝準(zhǔn)地臺(tái)北緣東段營(yíng)口-寬甸-狼林隆起東端，對(duì)我國(guó)尋找同類(lèi)雜巖體及磷礦有很好的借鑒作用。

根據(jù)中朝科學(xué)技術(shù)合作協(xié)議，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，國(guó)家計(jì)委地質(zhì)局（原地質(zhì)部）組織東北三省地質(zhì)局和東北地質(zhì)科學(xué)研究所共7人組成的磷礦地質(zhì)考察組，于1973年9月至11月歷時(shí)2個(gè)月，考察了朝鮮北部三種類(lèi)型9個(gè)磷礦，聽(tīng)取朝鮮同志有關(guān)礦床地質(zhì)介紹并搜集了區(qū)域地質(zhì)資料。筆者參與了礦區(qū)考察、樣品采集、資料搜集、考察報(bào)告編寫(xiě)等各項(xiàng)工作，考察后組織東北地質(zhì)所磷礦組對(duì)遼吉南部與朝鮮北部區(qū)域地質(zhì)、磷礦地質(zhì)等進(jìn)行綜合對(duì)比研究，總結(jié)了遼吉南部磷礦成礦規(guī)律、找礦方向并進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)[3]，編制1:20萬(wàn)成礦預(yù)測(cè)圖，并在1974年?yáng)|北三省磷銅會(huì)議（長(zhǎng)春）上報(bào)告交流，其后遼寧營(yíng)口地質(zhì)隊(duì)在一預(yù)測(cè)區(qū)發(fā)現(xiàn)甜水沉積變質(zhì)磷礦，經(jīng)勘察為一中型礦床。這是應(yīng)用考察成果的一重要收獲。

1 朔州堿性雜巖及磷礦地質(zhì)

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

朔州磷礦位于朝鮮北部平安北道朔州大臺(tái)里，東距朔州1.2km，西到鴨綠江約10km（圖1）。所處大地構(gòu)造位置是中朝準(zhǔn)地臺(tái)北緣東段之營(yíng)口-寬甸-狼林隆起（圖 2）。Ⅲ級(jí)構(gòu)造單元為狼林背 斜朔州-龜城褶皺帶。

區(qū)域內(nèi)地層有太古界狼林群，由片麻狀石英巖、白粒巖、黑云片麻巖、片巖及大理巖、角閃片巖、混合巖等組成。巖層走向北西，傾向主要為南西。其上覆地層為元古界祥原系直峴統(tǒng)的灰紫色粘板巖和石灰?guī)r，含藻類(lèi)化石。在該礦區(qū)的東北部見(jiàn)有下古生界黃州系直接覆蓋在祥原系之上。主要由礫巖、砂巖、粘板巖與石灰?guī)r互層組成，含三葉蟲(chóng)化石。

礦區(qū)出露的主要是太古代黑云母花崗巖、片麻巖和侵入其中的朔州超基性-堿性-碳酸巖雜巖，朔州雜巖約占礦區(qū)面積的2/3。

圖1 朔州磷礦床交通位置圖Fig.1 Phosphate deposit location of Shuozhou

1.2 雜巖體形成時(shí)代

朔州雜巖體，朝鮮有關(guān)資料將其作為安道爾雜巖的一部分，認(rèn)為屬于太古代，中國(guó)赴朝磷礦考察組取同位素樣測(cè)得年齡為210Ma，為印支期產(chǎn)物。

2 巖體地質(zhì)及巖石特征

朔州雜巖體分布于朝鮮平安北道朔州、豐年、小德一帶，呈近東西向環(huán)帶狀展布，東西長(zhǎng)約9km，南北寬約3.5km，面積約19km2。主要由偏堿性超基性巖、堿性巖和碳酸巖組成，其中以堿性巖和偏堿性超基性巖占主導(dǎo)地位，橫貫全區(qū)，碳酸巖僅見(jiàn)于礦區(qū)中部，呈透鏡狀，長(zhǎng)約1500m，寬約230m，周?chē)坏谒南蹈采w（圖3）。

2.1 侵入期次劃分及主要巖石類(lèi)型

朔州雜巖體劃分為三期侵入巖和一期脈巖。各侵入期主要巖石類(lèi)型及礦物成分如表1。

表1 朔州雜巖侵入期劃分、主要巖石類(lèi)型及礦物組分Table 1 Division of intrusion period, main rock type and mineral composition of Shuozhou complex

2.2 各侵入期巖石類(lèi)型主要特征

2.2.1 第一期侵入巖巖石類(lèi)型及主要特征

第一期侵入巖主要巖石類(lèi)型有正長(zhǎng)輝石巖、黑云正長(zhǎng)輝石巖和角閃正長(zhǎng)輝石巖三種類(lèi)型，后兩種類(lèi)型只是黑云母、角閃石含量不同，同屬于正長(zhǎng)輝石巖類(lèi)。該類(lèi)巖體最先侵位于太古代變質(zhì)巖及混合花崗巖中，由于第二期堿性巖的侵位，使得正長(zhǎng)輝石巖多呈零星斷續(xù)分布的殘留體狀,或呈長(zhǎng)條帶狀殘留于堿性正長(zhǎng)巖類(lèi)中。主要礦物有輝石、鉀長(zhǎng)石、角閃石、黑云母，副礦物有榍石、磷灰石、鋯石、鈦磁鐵礦等。根據(jù)其造巖礦物含量不同，正長(zhǎng)輝石巖又可分為角閃正長(zhǎng)輝石巖及黑云母正長(zhǎng)輝石巖。

2.2.2 第二期侵入巖巖石類(lèi)型及主要特征

第二期侵入巖主要是堿性巖類(lèi)，包括堿性正長(zhǎng)巖、角閃輝石正長(zhǎng)巖、霞石正長(zhǎng)巖、霞石巖等。其中堿性正長(zhǎng)巖類(lèi)分布最廣。主要造巖礦物為鉀長(zhǎng)石、輝石、角閃石、黑云母等。依其含量不同又可分為輝石鉀長(zhǎng)正長(zhǎng)巖、黑云母鉀長(zhǎng)正長(zhǎng)巖等。它們之間無(wú)明顯界限，為漸變過(guò)渡關(guān)系。而霞石正長(zhǎng)巖和霞石巖分布零星，霞石正長(zhǎng)巖常見(jiàn)于堿性正長(zhǎng)巖中或出現(xiàn)在堿性正長(zhǎng)巖與碳酸鹽巖接觸部位。其表面特征具有霞石晶形的獨(dú)特的形態(tài)，風(fēng)化后呈凹面，其與碳酸巖接觸時(shí)，在接觸帶磷灰石礦物富集，構(gòu)成交代型富礦。霞石正長(zhǎng)巖的主要造巖礦物有鉀長(zhǎng)石、霞石、鈉輝石、鈉富閃石、黑云母，副礦物為磷灰石、榍石、鋯石、鈦鐵礦等。

霞石巖類(lèi)與霞石正長(zhǎng)巖在空間分布有著密切聯(lián)系。礦物特征與霞石正長(zhǎng)巖的造巖礦物相似，和磷灰石富集地段關(guān)系密切。

當(dāng)霞石正長(zhǎng)巖和霞石巖侵位第一期超基性巖時(shí)，造成超基性巖蝕變形成蛭石礦(圖3)。

2.2.3 第三期侵入巖巖石類(lèi)型及主要特征

第三期侵入巖主要巖石類(lèi)型有方解石碳酸巖和白云石碳酸巖兩種，以前者占主導(dǎo)地位，后者偶見(jiàn)于碳酸巖與堿性巖接觸帶。

碳酸巖可能由于易于風(fēng)化，地表僅在雜巖體中部有零星出露，未見(jiàn)與其他巖類(lèi)直接接觸，從勘探線(xiàn)剖面圖看，碳酸巖沿堿性正長(zhǎng)巖與輝石正長(zhǎng)巖接觸帶侵入，巖體產(chǎn)狀與接觸帶產(chǎn)狀一致（圖4）。

碳酸巖主要礦物為方解石、透輝石、黑云母、磷灰石，另有少量的白云石、透閃石和磁鐵礦，當(dāng)黑云母或磷灰石含量較多時(shí)，構(gòu)成黑云母碳酸巖、磷灰石碳酸巖。磷灰石含量一般10%～20%，呈半自行柱狀、粒狀，粒徑0.1～3mm，構(gòu)成碳酸巖型磷灰石礦體。

圖4 Ⅱ-Ⅱ′勘探線(xiàn)剖面圖Fig.4 Section of Ⅱ-Ⅱ ′exploration line

2.2.4 脈巖(石英正長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)偉晶巖)

繼三期侵入巖之后，有一期規(guī)模較大的石英正長(zhǎng)巖脈貫入，石英正長(zhǎng)巖沿堿性正長(zhǎng)巖與蓮花山花崗巖的接觸帶或在正長(zhǎng)巖中呈帶狀或扁豆體出露。其主要造巖礦物有石英、鉀長(zhǎng)石、黑云母，副礦物有鋯石、磷鈰鑭礦、榍石、磷灰石等。石英為不規(guī)則他形，鉀長(zhǎng)石為不規(guī)則板狀晶形，大部分為格狀構(gòu)造的微斜長(zhǎng)石。黑云母為小鱗片狀集合體，大部分已蝕變?yōu)榫G泥石。

正長(zhǎng)偉晶巖分布較局限，常見(jiàn)于霞石正長(zhǎng)巖中，灰白色具偉晶狀（2～4cm）的塊狀巖石。往往呈脈狀或網(wǎng)脈狀產(chǎn)出。主要造巖礦物為鉀長(zhǎng)石、霞石、黑云母等，在不同部位見(jiàn)有大量輝石，在正長(zhǎng)偉晶巖和霞石正長(zhǎng)巖接觸部位黑云母集中。風(fēng)化后呈松散狀。正長(zhǎng)偉晶巖有偉晶構(gòu)造，從它與圍巖交代情況看，可能是由含大量揮發(fā)分的殘余巖漿熔融體形成的。

3 碳酸巖的成因與巖體時(shí)代

朔州堿性雜巖的時(shí)代和磷礦成因存在不同看法：①朝鮮有關(guān)資料，朔州堿性巖屬于太古代安道爾雜巖的一部分，為太古代堿性巖；②中國(guó)赴朝磷礦地質(zhì)考察組，取朔州堿性巖同位素年齡樣品測(cè)試為 2.1Ga，屬印支期；③朝鮮資料和考察組考察報(bào)告認(rèn)為碳酸巖型磷灰石礦為沉積變質(zhì)大理巖型磷礦。

筆者對(duì)朔州巖體地質(zhì)、礦床地質(zhì)、區(qū)域地質(zhì)資料和“朝鮮磷礦地質(zhì)考察報(bào)告”以及本人現(xiàn)場(chǎng)考察筆記等再次進(jìn)行綜合研究，認(rèn)為：①朔州堿性雜巖體的圍巖是狼林群片巖、片麻巖、混合巖等一套區(qū)域變質(zhì)巖，變質(zhì)相屬于角閃巖相，根據(jù)與遼吉南部對(duì)比，狼林群相當(dāng)于下元古界集安群和寬甸群，而朔州巖體同位素年齡 2.1Ga，為印支期侵入巖；②關(guān)于朔州磷礦中碳酸巖型磷礦的成因，筆者曾在“塔里木-中朝準(zhǔn)地臺(tái)北部?jī)?nèi)生磷礦成礦帶研究”[4]（2003）一文做過(guò)論證，認(rèn)為不是沉積變質(zhì)大理巖型磷礦，而是含磷巖漿碳酸巖，不僅礦石礦物組成、化學(xué)成分與碳酸巖型礦石近似，而且含有Ba、B、Pb、Ga、La、Sr、Be、Si等元素，這不是沉積碳酸鹽巖的特點(diǎn)，而是火成碳酸巖普遍含有的元素；③含磷碳酸巖形態(tài)、產(chǎn)狀及其與圍巖關(guān)系（圖 4）等特點(diǎn)，表明碳酸鹽侵位于堿性巖，不是狼林群變質(zhì)巖中的沉積變質(zhì)大理巖，而是巖漿碳酸巖。

4 磷礦體特征

4.1 磷礦體特征

與磷灰石礦體有成因聯(lián)系的霞石巖分布在堿性巖體中心部位。到目前為止，已勘探的三個(gè)礦體，均被第四系沖積層所覆蓋。霞石巖體的規(guī)模：大臺(tái)里霞石巖體長(zhǎng)2300m，寬700m；小德霞石巖體長(zhǎng)1600m，寬450m；朔州邑霞石巖體長(zhǎng)1600m左右（圖3）。

在大臺(tái)里霞石巖體中賦存三個(gè)規(guī)模較大的工業(yè)礦體。從巖體的東部開(kāi)始向北西方向依次分布著豐年礦體、豐年3號(hào)礦體、豐年4號(hào)礦體，磷灰石礦體分為碳酸巖型、堿性巖型和接觸交代型三種。豐年磷灰石礦體，以碳酸巖型為主伴生交代型，礦體形態(tài)呈透鏡狀，長(zhǎng)300m，寬80m，延深400m，礦石品位P2O5含量為9.5%。豐年3號(hào)磷灰石礦體，以碳酸巖型為主，礦體形態(tài)呈透鏡狀，長(zhǎng)300m，寬60m，延深430m，其中P2O5含量為9%。豐年 4號(hào)磷灰石礦體，以碳酸巖型為主，礦體形態(tài)呈脈狀及透鏡狀，長(zhǎng)1300m，寬60m，延深450m，礦石品位P2O5含量為6.9%。

碳酸巖型磷灰石礦體的走向一般北西，傾向南西，豐年礦體及豐年3號(hào)礦體傾角為55°～60°，向東南以25°～30°度角度傾伏，礦體沿傾斜延深450～500m。豐年 4號(hào)礦體的傾角為70°～75°，向西北以10°～20°角度傾伏。即礦體的走向和傾斜與霞石巖產(chǎn)狀一致。堿性巖型磷灰石礦體的產(chǎn)狀基本上與霞石巖體一致，一般走向北西300°～305°，傾向南西，傾角 60°～80°。該種類(lèi)型磷灰石礦體在一定的部位呈較小規(guī)模的多個(gè)礦體密集產(chǎn)出。接觸交代型磷灰石礦體產(chǎn)在堿性巖與碳酸巖的接觸帶上，其產(chǎn)狀與前兩種礦體相同。

4.2 礦石的礦物與化學(xué)成分

4.2.1 碳酸巖型磷礦石

為含有磷灰石及暗色礦物的粗粒方解石碳酸巖，白色、灰白色或褐色，塊狀構(gòu)造，部分具條帶狀構(gòu)造。組成礦物為方解石（70%）、磷灰石（20%），暗色礦物為輝石、角閃石及黑云母。暗色礦物與磷灰石均為粗粒狀，粒度一般大于0.2mm。磷灰石分布均勻，其含量與暗色礦物含量呈相關(guān)關(guān)系。主要有益化學(xué)組分為P2O5，含量為7.12%；其它化學(xué)組分主要為CaO含量39.54%、SiO2含量9.32%、MgO含量8.38%、FeO含量5.71%等。

4.2.2 交代型磷礦石

呈環(huán)形條帶，沿含磷灰石碳酸巖與堿性巖接觸帶部位產(chǎn)出。為該礦區(qū)中三種類(lèi)型磷灰石礦體中含磷灰石最富、品位最高的一種（P2O520%）。礦石為綠色、灰白色、灰褐色、暗灰色，塊狀構(gòu)造，有時(shí)見(jiàn)條帶狀構(gòu)造。礦物含量變化較大，多呈粗粒狀。主要礦物有磷灰石（20%～50%），其余礦物為角閃石、輝石、金云母、黑云母、長(zhǎng)石、方解石、白云石、鋯石和磁鈦鐵礦、鈦鐵礦、黃鐵礦等。主要有益化學(xué)組分為P2O5，含量7.44%；其它化學(xué)組分主要為SiO2含量22.94%、Fe2O3含量18.53%、CaO含量17.66%、FeO含量14.83%、Al2O3含量6.01%等。

表3 礦石化學(xué)全分析結(jié)果表[2]Table 3 Ore chemical analysis results

4.2.3 堿性巖型磷礦石

產(chǎn)于霞石正長(zhǎng)巖或霞石巖中。礦體與圍巖界限不明顯，呈不大的透鏡體或脈狀體。礦石為致密塊狀構(gòu)造。礦石礦物有磷灰石（35%）、角閃石及輝石（30%）、霞石、鉀長(zhǎng)石、方解石、黑云母、磁鐵礦、鈦鐵礦等。磷灰石為綠色的六方柱狀或粒狀產(chǎn)出，粒度 2～4mm。主要有益化學(xué)組分為P2O5；其他化學(xué)組分主要為SiO2含量45%、Al2O3含量25%、Na2O含量10%～13%等。

4.3 資源遠(yuǎn)景

朔州磷礦發(fā)現(xiàn)于1967年，已探明工業(yè)資源儲(chǔ)量1億t，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量數(shù)億t，為大型磷灰石礦床；1968年礦山建成并投產(chǎn)，礦區(qū)建有選礦廠(chǎng)，年產(chǎn)精礦（P2O5含量30%～36%）12萬(wàn)t，1973年擴(kuò)建，生產(chǎn)能力增加一倍。蛭石礦體沿環(huán)帶狀雜巖體核部斷續(xù)分布（圖3）。受堿性巖侵位于超基性巖熱液蝕變、斷裂構(gòu)造和風(fēng)化條件等的限制，延深不大，遠(yuǎn)景有限。

5 結(jié)論

朔州含磷堿性雜巖與我國(guó)河北礬山含磷雜巖[5-6]、天津薊縣馬伸橋含磷堿性雜巖[7-8]同處于中朝準(zhǔn)地臺(tái)北緣同一構(gòu)造巖漿巖帶，朔州雜巖與馬伸橋雜巖是塔里木-中朝準(zhǔn)地臺(tái)目前發(fā)現(xiàn)的典型超基性-堿性-碳酸巖三位一體的雜巖[4]，是磷灰石礦（含稀有金屬、稀土）最具遠(yuǎn)景的雜巖。根據(jù)“古老地臺(tái)邊緣及內(nèi)部活動(dòng)帶受深大斷裂控制漫源超基性-堿性-碳酸巖雜巖型磷礦成礦模式”[9-11]塔里木-中朝準(zhǔn)地臺(tái)堿性雜巖型磷礦成礦遠(yuǎn)景十分可觀，該結(jié)論對(duì)我國(guó)北方找磷具有重要參考價(jià)值。