陸躍榮，宋普洪，孟慶田，魏世鵬

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 104 地質(zhì)大隊，貴州 都勻 558000）

貴州省甕福地區(qū)是國內(nèi)外著名的超大型磷礦礦集區(qū)，產(chǎn)出兩層磷礦工業(yè)礦體，由下至上為a 礦層和b 礦層。區(qū)內(nèi)設(shè)有磷礦探礦權(quán)5 個、磷礦采礦權(quán)16 個，其中，大灣磷礦礦床規(guī)模最大，截至2021 年底，查明總資源量4.06 億t，為一超大型磷礦床，有118 個見礦孔。由于其與該區(qū)其他礦區(qū)或礦段具有相同的成因類型，因此以大灣磷礦作為代表進行研究。在該地區(qū)以往勘查中，磷礦組合樣的組合方式通常是在各見礦鉆孔中以a 礦層圈礦的基本樣全部組合為一個組合樣，以b 礦層圈礦的基本樣組合成一個組合樣，即每個鉆孔按見一層礦或見兩層礦組合出1～2 個組合送實驗室測試。根據(jù)測試結(jié)果計算脈石礦物中的碳酸鹽類礦物含量，并根據(jù)其含量判定礦石工業(yè)類型。在過往勘查中，以該方法評價甕福地區(qū)磷礦的礦石工業(yè)類型，即a 礦層的礦石工業(yè)類型主要為混合型，b 礦層的礦石工業(yè)類型為碳酸鹽型。該區(qū)開展過的選冶試驗和多年礦山生產(chǎn)選礦實踐均反映了碳酸鹽型磷塊巖礦石為易選礦石，為區(qū)內(nèi)主要的開采利用對象，而混合型磷塊巖為難選礦石，目前利用適量的混合型磷塊巖礦石與碳酸鹽型磷塊巖礦石進行搭配選礦，或?qū)⑵洳糠謮K礦用于黃磷生產(chǎn)，才能得到較好的經(jīng)濟效益，總體而言，混合型磷塊巖礦石利用率較低，因此，a 礦層的開采利用率較低。筆者在針對大灣磷礦進行勘探的過程中，對以往組合樣的測試結(jié)果進行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，極少部分鉆孔中的a 礦層礦石工業(yè)類型為碳酸鹽型磷塊巖礦石。因此認為，a 礦層在橫向和垂向上應該都有礦層的某部分為碳酸鹽型磷塊巖礦石，按以往的組合樣的組合方法進行評價有可能掩蓋了a 礦層存在碳酸鹽型礦石的信息，不利于對a 礦層的評價。因此，改進組合樣的組合方法，區(qū)分出a 礦層中的混合型礦石和碳酸鹽型礦石，則可通過鉆孔對比，圈出a 礦層中存在的碳酸鹽型磷塊巖礦石的礦體并估算資源量，對甕福地區(qū)a 礦層的評價與開發(fā)利用具有實際意義[1-5]。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于福泉市與甕安縣邊界一帶的甕福磷礦礦集區(qū)，根據(jù)《貴州省區(qū)域地質(zhì)志》數(shù)據(jù)，大地構(gòu)造位置位于上揚子陸塊（二級分區(qū)）上揚子地塊（三級分區(qū)）黔北隆起區(qū)（四級分區(qū)）之鳳岡南北向隔槽式褶皺變形區(qū)內(nèi)Ⅳ-4-1-3（3）（五級分區(qū)）。區(qū)內(nèi)出露地層由老至新依次為青白口系、南華系、震旦系、寒武系、石炭系、二疊系及下-中三疊系。區(qū)內(nèi)缺失奧陶紀、志留紀、泥盆紀時期的沉積（圖1）。褶皺構(gòu)造是區(qū)內(nèi)一級構(gòu)造，總體呈北北東向展布，主要發(fā)育有白巖背斜、高坪背斜、甕安向斜。區(qū)域內(nèi)的斷裂構(gòu)造發(fā)育有近南北向、北東向、北西向三組。區(qū)內(nèi)巖漿巖為峨眉山玄武巖（P2-3em），厚度為0～46 m，主要沿甕安向斜出露，向北逐漸尖滅，未破壞區(qū)內(nèi)磷礦層。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造綱要圖Fig.1 Structural outline map of study area

甕福地區(qū)磷礦的成礦主要受陡山沱期古地理面貌控制，翁招壩海灣和大灣-白巖海灣位于相對半封閉的水體環(huán)境，水體較平靜和氧分充足有利于生物的生長，對磷質(zhì)的聚集成礦有利，且相對較深的水體環(huán)境為礦石沉積提供了充足的沉積容納空間，是區(qū)內(nèi)優(yōu)勢成磷帶[6]。區(qū)內(nèi)斷層主要為成礦期之后的斷層，對磷礦體主要起到破壞作用，并未控礦（圖2），而區(qū)內(nèi)的背斜構(gòu)造主要也是起到褶皺隆起使礦體變淺或出露于地表的作用，亦不控礦。

圖2 大灣礦區(qū)15 號勘查線剖面圖Fig.2 Profile of No.15 survey line of Dawan Mining Area

2 代表礦區(qū)大灣磷礦地質(zhì)特征概況

礦區(qū)出露及鉆孔揭露的地層由老至新為青白口系鵝家坳組，南華系上統(tǒng)南沱組，震旦系下統(tǒng)陡山沱組、震旦系至寒武系燈影組，寒武系第一統(tǒng)至第二統(tǒng)牛蹄塘組、寒武系第二統(tǒng)明心寺組、金頂山組、清虛洞組、寒武系第三統(tǒng)高臺組。磷礦賦存于陡山沱組中，其為礦區(qū)含磷巖系，由磷塊巖、白云巖、硅質(zhì)巖、礫巖和黏土巖組成，厚度為12.61～65.95 m。具有工業(yè)價值的礦體為兩層，由下至上為a 礦層和b 礦層（圖2）。a 礦層賦存于陡山沱組第二段，b 礦層賦存于陡山沱組第四段，兩層礦均呈層狀產(chǎn)出，礦層產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀大多一致。因后期斷層的作用，以及沉積基底起伏程度的不同，局部產(chǎn)狀變化較大，但產(chǎn)狀總體傾向北西，傾角1°～31°，一般＜15°。

2.1 礦區(qū)a 礦層地質(zhì)特征概況

礦層走向長5 km，傾向?qū)?.81 km，局部含1 層不穩(wěn)定夾石，結(jié)構(gòu)簡單，總體較為連續(xù)，一般埋深為600～750 m，厚度為1.77～29.61 m，平均厚度為8.05 m，厚度較穩(wěn)定，總體呈東部厚西部薄的變化趨勢。P2O5品位為19.52%～33.08%，平均品位為27.83%，品位變化無明顯規(guī)律，P2O5組分分布均勻。礦石自然類型主要為灰色、深灰色、灰黑色薄至中厚層條紋狀、條帶狀磷塊巖，其次為致密塊狀、團塊狀磷塊巖及炭泥質(zhì)磷塊巖、硅質(zhì)磷塊巖，少量為角礫狀磷塊巖。磷塊巖礦石中的礦石礦物主要為膠磷礦（隱晶質(zhì)磷灰石），占礦石礦物總量的95%～100%，其次為磷灰石，含量占礦石礦物總量的0%～5%；脈石礦物主要為白云石，次為石英、方解石、碎屑礦物、黏土礦物等，各種礦物含量隨礦石類型不同而變化。礦石結(jié)構(gòu)有非晶質(zhì)膠狀結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)膠狀結(jié)構(gòu)、砂屑結(jié)構(gòu)、礫屑結(jié)構(gòu)、藻團塊結(jié)構(gòu)、粉-微晶結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)七種。礦石的構(gòu)造有致密塊狀構(gòu)造、條紋狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、團塊狀構(gòu)造、疊層構(gòu)造，少量的角礫狀構(gòu)造。磷塊巖礦石主要化學成分為P2O5、酸不溶物（H·P）、CaO、MgO、CO2、SiO2，六個組分總量達91%左右，次要組分為枸溶性P2O5、Al2O3、TFe2O3、F 等。伴生礦產(chǎn)為氟、碘。礦石中的益組分主要為P2O5，其次為枸溶性P2O5和伴生氟、碘；有害組分主要為MgO、SiO2、倍半氧化物（Al2O3、Fe2O3）、CaO 和CO2等。

2.2 礦區(qū)b 礦層地質(zhì)特征概況

礦層走向長5.8 km，傾向?qū)? km，無夾石，礦層結(jié)構(gòu)簡單連續(xù)，一般埋深為580～720 m，厚度為1.92～25.88 m，平均厚度為8.16 m，厚度較穩(wěn)定。總體南東厚呈扇形向南西、北西、北東各方向變薄的趨勢。P2O5品位為15.00%～35.54%，平均品位為26.32%，P2O5組分分布均勻，品位變化無明顯規(guī)律。礦石自然類型以灰色、深灰色中厚層致密塊狀磷塊巖礦石為主，次為條帶狀、團塊狀磷塊巖，亦有少量角礫狀磷塊巖礦石。礦石的礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、化學成分與上述a 礦層基本一致。

2.3 礦區(qū)礦石工業(yè)類型

根據(jù)組合分析結(jié)果計算磷塊巖礦石脈石礦物中碳酸鹽類礦物含量，并統(tǒng)計其工業(yè)類型，見表1。由表1 可知，勘查區(qū)磷塊巖礦石工業(yè)類型分為碳酸鹽型磷與混合型磷兩種。經(jīng)上述統(tǒng)計a 礦層碳酸鹽型磷礦石占18%，混合型磷礦石占82%。因此按以往組合樣組合方法及a 礦層礦石工業(yè)類型的判定方法，總體a 礦層為混合型磷礦石。b 礦層碳酸鹽型磷礦石占78%，混合型磷礦石占22%，總體b 礦層為碳酸鹽型磷礦石。

表1 磷礦石工業(yè)類型劃分Table 1 Classification of industrial types of phosphate ores

3 以往磷塊巖礦石工業(yè)類型判別

3.1 礦石工業(yè)類型判定標準

磷塊巖礦石工業(yè)類型可根據(jù)脈石礦物中碳酸鹽類礦物含量劃分或根據(jù)CaO/P2O5比值和酸不溶物（H·P）含量劃分。后者通常不能同時滿足CaO/P2O5比值和酸不溶物（H·P）含量的判定標準，因此甕福地區(qū)一般采用脈石礦物中碳酸鹽類礦物含量作為標準。按照《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范 磷》（DZ/T 0209—2020）附錄E，磷塊巖礦石工業(yè)類型劃分為硅質(zhì)及硅酸鹽型、碳酸鹽型和混合型三個亞類，各亞類按脈石礦物中碳酸鹽類礦物含量進行劃分：硅質(zhì)及硅酸鹽型為＜30%、混合型為30%～70%、碳酸鹽型為＞70%。

3.2 以往礦石工業(yè)類型判定方法及存在問題

根據(jù)上述判定標準，甕福地區(qū)以往的具體判定方法是根據(jù)基本分析樣測試出礦石中P2O5含量和酸不容物（H·P）含量，再根據(jù)測試結(jié)果把P2O5含量達到工業(yè)品位的樣段圈定為礦體，把圈礦的基本樣按照比例組合為一個組合樣，混合均勻后送到實驗室進行測試。根據(jù)組合樣測試結(jié)果中P2O5、MgO、CaO、CO2、SiO2的含量計算出脈石礦物中碳酸鹽礦物含量，根據(jù)其含量與《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范 磷》（DZ/T 0209—2020）所列出的判定值進行對比，進而判斷出礦石的工業(yè)類型。每個鉆孔都進行組合樣測試分析，通過統(tǒng)計判斷a 礦層、b 礦層主要屬于的礦石工業(yè)類型。

由上述分析可知，以往組合樣的組合方法是在各見礦鉆孔中把a 礦層圈礦的基本樣按照比例組合為一個組合樣，把b 礦層圈礦的基本樣按照比例組合為一個組合樣。此種組合方式和判定方法能夠反映出礦石類型在水平方向上的變化情況，且最后通過統(tǒng)計來判斷a 礦層、b 礦層主要屬于的工業(yè)類型，也客觀真實地反映了a 礦層、b 礦層總體的礦石工業(yè)類型，操作也較為簡單，但不能反映礦石工業(yè)類型在垂向上的變化情況，以及礦層中混合型礦石和碳酸鹽型礦石的礦體分布特征。b 礦層基本為碳酸巖型磷塊巖礦石，混合型礦石極少，該評價方法對于b 礦層而言是可取的。但a 礦層中混合型礦石較多，酸不溶物（H·P）含量較高，該方法掩蓋了a 礦層中存在碳酸鹽型礦石礦體的情況，也導致a 礦層選冶試驗并未分別針對混合型礦石礦體和碳酸鹽型礦石礦體單獨開展，因此以往的選冶試驗樣品實為碳酸鹽型和混合型兩類礦石的混合樣，試驗結(jié)果必然反映a 礦層礦石為難選礦石，經(jīng)濟價值較低。在以往的勘查中a 礦層并未劃分出混合型礦石礦體和碳酸巖型礦石的礦體，開采時也沒有針對不同類型的礦體進行分采，使得生產(chǎn)過程中的選礦難度提升，效益較低，也導致了a 礦層開采利用較低，因此，研究主要針對a 礦層進行。

4 a 礦層礦石工業(yè)類型判定新方法

4.1 新方法研究思路

磷礦中的酸不溶物主要是一些分散性泥質(zhì)和石英砂[7]，根據(jù)磷塊巖脈石礦物中碳酸鹽類礦物含量的計算公式，SiO2的含量與其應該存在負相關(guān)關(guān)系，且SiO2是石英的主要組分，而磷礦的基本樣分析項目一般為P2O5和酸不溶物（H·P），因此，研究酸不溶物（H·P）與脈石礦物的碳酸鹽類礦物含量關(guān)系，創(chuàng)新a礦層磷塊巖礦石工業(yè)類型的判定方法，劃分出a 礦層中混合型礦石和碳酸鹽型礦石，研究其分布特征，進而圈出混合型礦石的礦體和碳酸鹽型礦石的礦體。在進行礦床開采時，可以對a 礦層不同工業(yè)類型礦石的礦體進行分采，提高資源的利用率，提升a 礦層的價值。

4.2 磷塊巖礦石中酸不溶物與脈石礦物的碳酸鹽類礦物含量關(guān)系分析

根據(jù)組合樣測試結(jié)果，對106 個組合樣的測試數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，選擇酸不溶物（H·P）含量為x軸，脈石礦物的碳酸鹽類礦物含量為y軸制作散點圖（圖3）。由圖3 可知，二者之間呈負相關(guān)關(guān)系，具有較好的線性關(guān)系，其回歸方程為y=-1.701 3x+82.932，求解回歸方程可知，當x＜7.60%時，y＞70%，即酸不溶物（H·P）含量＜7.60%時，脈石礦物的碳酸鹽類礦物含量＞70%，礦石工業(yè)類型為碳酸鹽型。

圖3 酸不溶物含量與碳酸鹽類礦物含量散點圖Fig.3 Aid non-soluble substance content and carbonate mineral content scatter plot

4.3 礦石工業(yè)類型判定新方法試驗

磷礦的界品位（P2O5含量）為12%、工業(yè)品位為15%。根據(jù)上述磷塊巖礦石中酸不溶物（H·P）與脈石礦物的碳酸鹽類礦物含量關(guān)系分析結(jié)果，兩者為負相關(guān)關(guān)系，臨界值為7.60%，因此試驗性地按照酸不溶物（H·P）含量的高低進行組合樣的組合。根據(jù)基本樣測試結(jié)果確定圈礦的樣品，在圈礦的樣品中選擇酸不溶物（H·P）含量＞7.60%的連續(xù)樣品組合為一個樣，酸不溶物（H·P）含量＜7.60%的連續(xù)樣品組合為一個樣。同時為了礦體的連續(xù)性，適當考慮個別酸不溶物（H·P）的含量＞7.60%且沒有超過10%的樣品計入其中，但要保證酸不溶物（H·P）的加權(quán)平均含量＜7.60%。具體組合方式見表2。由表2 可知，鉆孔ZK602、鉆孔ZK604、鉆孔ZK2704 中a 礦層的酸不溶物（H·P）含量較低，僅有1 件基本樣的測試結(jié)果為9.93%，其他均小于7.60%，因此，鉆孔ZK602、鉆孔ZK604、鉆孔ZK2704 中a 礦層每個孔分別組合1件組合樣，而鉆孔ZK711、鉆孔ZK712、鉆孔ZK1509中a 礦層的酸不溶物（H·P）含量相對較高，按照上述組合原則，每個孔組合了2 件組合樣，最后將混合均勻的樣品進行測試。

表2 a 礦層部分基本樣測試結(jié)果及組合樣登記情況Table 2 Test results of some basic samples and registration status of combined samples in ore-layer A

4.4 組合樣測試結(jié)果分析

根據(jù)P2O5、MgO、CaO、CO2、SiO2的含量，按照表1 公式計算出脈石礦物中碳酸鹽類礦物含量，結(jié)果見表3。由表3 可知，鉆孔ZK602、鉆孔ZK604、鉆孔ZK2704 組合樣的脈石礦物中碳酸鹽礦物含量均大于70%，說明這三個孔中a 礦層礦石工業(yè)類型為碳酸鹽型，而鉆孔ZK711、鉆孔ZK712、鉆孔ZK1509 中的組合樣2020ZH12、2020ZH38、2021ZH44 脈石礦物中碳酸鹽礦物含量均大于70%，為碳酸鹽型，組合樣2020ZH13、2020ZH39、2021ZH45 脈石礦物中碳酸鹽礦物含量介于30%～70%，為混合型，即這三個孔a礦層的上部為碳酸鹽型磷塊巖礦石，下部為混合型磷塊巖礦石。對比表2 和表3 中基本樣測試結(jié)果、組合樣測試結(jié)、組合樣脈石礦物中碳酸鹽礦物含量可知，a 礦層在酸不溶物（H·P）含量＜7.60%時，其礦石工業(yè)類型為碳酸鹽型；酸不溶物（H·P）含量＞7.60%時，其礦石工業(yè)類型為混合型，此結(jié)果與統(tǒng)計分析所得結(jié)果一致，說明該試驗組合樣組合方法較為合理。

4.5 a 礦層中碳酸鹽型礦石的礦體圈定

根據(jù)上述分析，a 礦層可能存在礦體上部、中部或下部的某一部分礦石類型為碳酸鹽型礦石的情況。為此，在a 礦層中對礦石的工業(yè)類型進行傾向和走向的對比研究。以a 礦層的底界為對比界面制作對比圖（圖4），把酸不溶物（H·P）含量＜7.60%的樣段圈定為碳酸鹽型礦體，酸不溶物（H·P）含量＞7.60%的樣段圈定為混合型礦體。圖4 中A-A′、B-B′傾向?qū)Ρ葓D顯示了在傾向上能夠圈出碳酸鹽型磷塊巖礦石的礦體，C-C′則顯示了在走向上也能圈出碳酸鹽型磷塊巖礦石的礦體。圖4 中也顯示了a 礦層碳酸鹽型磷塊巖礦石的礦體在礦區(qū)南西部主要分布在礦層下部，在礦區(qū)中部主要分布在礦層的中部和上部，在礦區(qū)北東部則主要分布于礦層的下部。這充分反映了a 礦層中能圈出碳酸鹽型磷塊巖礦石的礦體，且礦體較為連續(xù)，根據(jù)統(tǒng)計厚度在1.00～7.46 m 之間可以進行資源量估算。同時，按照厚度占比來看，圖4 還反映了a 礦層中碳酸鹽型磷塊巖礦石的礦體的資源量占有較大比例。

5 討論

在以往的勘查工作中，甕福地區(qū)a 礦層礦石工業(yè)類型的判定方法與b 礦層相同，即在每個見礦鉆孔中把所有圈礦的基本巖組合為一個組合樣進行測試分析，根據(jù)分析結(jié)果計算出脈石礦物中碳酸鹽類礦物的含量，將其與《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范 磷》（DZ/T 0209—2020）中各礦石工業(yè)類型的判定值進行對比，確定礦石的工業(yè)類型屬于哪一類，最后在對礦區(qū)見礦鉆孔的判定結(jié)果進行統(tǒng)計，確定礦層礦石的工業(yè)類型。按照以往的判定方法，a 礦層的礦石工業(yè)類型主要為混合型，而按照上述研究結(jié)果，以往的判定方法掩蓋了a 礦層中存在易選礦石碳酸巖型磷塊巖礦石的情況。

新的判定方法的判定流程與以往判定方法的流程大致相同，但是在組合樣的組合方法上進行了創(chuàng)新，將酸不溶物（H·P）含量＞7.60%和酸不溶物（H·P）含量＜7.60%的連續(xù)基本樣分別組合成組合樣進行測試。根據(jù)試驗的結(jié)果可知，新的判定方法劃分出了a 礦層中的碳酸鹽型礦石，可以進行對比連接圈定礦體，并估算資源量，且a 礦層中碳酸鹽型磷塊巖礦石礦體的資源量占比較大，說明了a 礦層具有較大的經(jīng)濟價值。而以往因礦石工業(yè)類型判定方法的原因?qū)е耡 礦層沒有圈出易選礦石碳酸鹽型磷塊巖礦石的礦體，并進行資源量估算，致使一直認為其經(jīng)濟價值較低。按照新的判定方法，在a 礦層中圈定碳酸鹽型礦石的礦體后，在開采時對a 礦層中的碳酸鹽型磷礦磷塊巖礦石的礦體和混合型磷塊巖礦石的礦體實行分采，將提高a 礦層礦石的選礦效益，以及磷礦資源的利用率。

6 結(jié)論

1）首次提出以a 礦層中的酸不溶物（H·P）含量＞7.60%和酸不溶物（H·P）含量＜7.60%的連續(xù)樣品分別組合為組合樣進行測試，根據(jù)測試結(jié)果計算脈石礦物中碳酸鹽類礦物含量，確定其礦石工業(yè)類型。該礦石工業(yè)類型判定新方法對于a 礦層而言具有一定合理性，有利于評價a 礦層經(jīng)濟價值。

2）a 礦層中存在碳酸鹽型磷塊巖礦石，并可以圈定礦體和估算資源量。

3）a 礦層的勘查工作中應圈出碳酸鹽型磷塊巖礦石的礦體，并估算其資源量才能更好地對其進行評價，有利于礦山的開發(fā)利用。