開陽磷礦含磷巖系礦石構造特征探討

陳 治

(貴州大學 資源與環境工程學院，貴州 貴陽 550003)

開陽磷礦含磷巖系礦石構造特征探討

陳 治

(貴州大學 資源與環境工程學院，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。礦區磷礦主要產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雜環境。區內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，東翼依舊是礦區最有利的找礦靶區。礦區各礦段間礦石構造的無規律性，表明沉積時的環境多變性，部分礦段含磷巖性頂板出現硅質巖，表明陡山沱后期盆地沉積復雜性。

開陽磷礦;含磷巖系;構造特征

開陽礦區磷礦形成早寒武世陡山沱期，礦區礦物沉積以海相沉積為主，其研究歷來已久，很多學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現大量海綠石，表明礦區磷礦石明顯的海相沉積特征;礦區為陸緣坻相區，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(上升洋流)及陸源物質等提供了有利的成礦場所。

1 磷質來源

磷礦的物質來源主要有陸源(14.2×106)、火山源(2.66×106)、空源(1.13 ×106)。楊衛東［11］等對開陽磷礦代表性樣品進行了稀土分析，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。全貴龍［9］等在對開陽磷礦磷塊巖的 REE特征進行了相關分析之后，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白云石的碳、氧同位素測定認為，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境，與陸源水的參與有關，這與開陽磷礦牛趕沖礦段含磷巖系底板有泥巖出現的特征吻合，即磷質來源部分源于陸源物質(黔中古陸)的代入。綜合分析前人資料表明，開陽磷礦物質來源既有深部來源物質(火山源)，也有陸源物質帶入，是一個多物源的沉積盆地。

2 礦石構造特征

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境。致密狀磷塊巖——礦物形成過程中，沉積環境穩定，碳氟磷灰石的析出連續，同時在磷礦析出過程中有富磷物質的不斷補充;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，表明成磷盆地在磷礦形成過程中體系的復雜變化是無規律性的。

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，礦區中部直接底板為白云巖，而兩側東、西翼為砂巖，表明:南沱冰期結束后，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海口處。

2.2 含磷巖系底板特征

開陽礦區巖性頂板在西翼兩岔河及軸部極樂礦段出現硅質巖，而硅質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 礦區不同礦段含磷巖系鉆孔取樣對比圖(據化工地質隊鉆孔資料圖)

2.3 礦體變化特征

從圖1中可以明顯看出，礦區內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束后，全球氣候回暖，大量陸源物質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基礎，隨著海水磷質增加，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(海底生物遺體等)，在相對平靜區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較少，同時含鈣質較高，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入深部再次沉積，為盆地中心提供了豐富的磷質，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(據卡查科夫修改)

3 小結

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，礦區應當以沙壩土礦段為沉積中心，向其周圍深部為找礦方向。

2)礦石結構類型較為復雜，且各礦段之間變化并無規律性。表明，開陽磷礦礦區在礦物析出過程中，沉積環境有著極為復雜的改變，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、兩岔河礦段出現硅質巖，這可能是在磷沉積后期，盆地內復雜的沉積相變環境變化所導致。

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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，主要從事礦床地質研究。