貴州開陽磷礦洋水礦區(qū)實物資料特征及采集意義

朱和書，楊忠貴，李向東

(貴州省地質(zhì)資料館，貴州 貴陽 550001)

貴州開陽磷礦床是我國生物化學沉積型磷塊巖礦床的代表性礦床，其洋水礦區(qū)已探明儲量超過10億噸，具有工作程度高、礦床規(guī)模大、礦石質(zhì)量好等特點，被國家實物地質(zhì)資料館列入中國磷礦床I類(國家級)庫藏實物地質(zhì)資料采集名錄[1]。2017年國家實物地質(zhì)資料館與貴州省地質(zhì)資料館聯(lián)合，對貴州開陽磷礦洋水礦區(qū)的實物地質(zhì)資料進行了篩選采集，按照《實物地質(zhì)資料管理辦法》(國土資規(guī)[2016]11號)，在洋水礦區(qū)精選采集了具有重要性、典型性的鉆孔巖芯和代表性的礦石標本及巖石標本。這些實物地質(zhì)資料能夠全面反映洋水礦區(qū)內(nèi)主要成礦地質(zhì)特征，包括礦區(qū)地層序列、主要礦石類型、礦層頂?shù)装鍘r石特征，具有重要的檔案價值和科普意義。本次對開陽磷礦洋水礦區(qū)實物地質(zhì)資料的篩選采集，是深入開展貴州省實物地質(zhì)資料管理的有益探索，在貴州乃至全國具有一定示范作用。

1 成礦地質(zhì)背景

礦區(qū)大地構造單元屬于三級構造單元上揚子陸塊(Ⅳ-4-1)黔北隆起區(qū)(Ⅳ-4-1-3)之鳳岡南北向隔槽式褶皺變形區(qū)Ⅳ-4-1-3(3)。

礦區(qū)區(qū)域總體為海灣瀉湖環(huán)境。區(qū)內(nèi)磷礦成礦期為早震旦世陡山沱期，古地理格局沿古陸周緣岸線向外漸變過渡。按相序配置劃分為四個相帶，即：潮坪-瀉湖-障壁樵灘相帶、淺海臺地相帶、臺地前緣斜波相帶和淺海陸棚盆地相。這種古地理格局，成為陡山沱期伴隨海平面快速上升面形成富溶解磷酸鹽水團上升的通道，同時也為溶解磷酸鹽析出及沉淀碳氟磷灰石開辟了有利的陸架位置和淺水環(huán)境(鄒忠遠等，2014)。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層由老至新分別為南華系上統(tǒng)南沱組(Nh2n)、震旦系下統(tǒng)陡山沱組(Z1d)、震旦系上統(tǒng)燈影組(Z2dn)、寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組(∈1n)、明心寺組(∈1m)、金頂山組(∈1j)、清虛洞組(∈1q)；寒武系中統(tǒng)高臺組(∈2g)、石冷水組(∈2s)、寒武系上統(tǒng)婁山關組(∈3ls)和第四系(Q)，其中震旦系下統(tǒng)陡山沱組(Z1d)為礦區(qū)含礦巖系。

2.2 構造

礦區(qū)褶皺和斷裂發(fā)育，主要呈北北東-北東向展布。區(qū)域性構造洋水背斜軸向北北東約25°，兩翼不對稱，東緩西陡。東翼傾角10°～35°，西翼傾角30°～70°。發(fā)育的斷裂構造以逆沖斷層為主，傾向南東，傾角20°～70°。斷層由地表至深部傾角逐漸變緩，淺部切層發(fā)育，深部逐漸順層發(fā)育。

2.3 含礦巖系特征

據(jù)礦區(qū)勘查資料，本區(qū)主要含礦巖系為震旦系下統(tǒng)陡山沱組(Z1d)，其與下伏地層南華系上統(tǒng)南沱組(Nh2n)呈假整合接觸，與上伏地層震旦系上統(tǒng)燈影組(Z1d)呈整合接觸。以兩岔河礦段含礦巖系巖性特征為例，陡山沱組沉積序列如下

上覆地層：震旦系上統(tǒng)燈影組(Z2dn)：灰色中厚層至厚層塊狀微晶-粉晶白云巖

--------------------整合--------------------

震旦系下統(tǒng)陡山沱組(Z1d)

11.灰綠色凝灰質(zhì)頁巖夾灰黑色硅泥質(zhì)礫屑磷塊巖和灰色白云巖團塊，局部間夾硅質(zhì)礫巖灰綠色凝灰質(zhì)頁巖

0.30m

10.灰色中厚層微-粉晶含磷白云巖

0.40m

9.淺灰色礫屑白云巖，礫屑為灰白色微-粉晶白云巖

1.85m

8.淺灰色厚層塊狀微-粉晶白云巖

8.70m

7.灰色微-粉晶白云巖夾乳白色硅質(zhì)巖

1.25m

6.灰色致密塊狀硅質(zhì)巖夾白云質(zhì)粉-細砂屑磷塊巖、角礫狀白云巖

1.15m

5.深灰色致密塊狀硅質(zhì)粉砂屑-細砂屑磷塊巖，由底向頂硅質(zhì)含量逐漸增加，頂部夾礫狀硅質(zhì)巖團塊

2.35m

4.淺灰色碎屑狀、紋層狀砂礫屑磷塊巖。礫屑之間以基底式和孔隙式膠結為主，膠結物為磷灰石和白云石

1.80m

3.深灰色致密塊狀粉砂屑-細砂屑磷塊巖，黃鐵礦顆粒密集分布其中。砂屑之間以接觸式膠結為主，鈣質(zhì)膠結

0.40m

2.灰色礫屑白云質(zhì)磷塊巖，礫屑成分主要為粉砂屑磷塊巖和少量的白云巖，礫屑呈橢圓狀、竹葉狀，由底向頂逐漸增大

0.15m

1.薔薇色中厚層含錳砂質(zhì)白云巖，底部夾灰綠色海綠石頁巖角礫。由底向頂角礫逐漸變少變小，至頂部無角礫

0.65m

— — — — — —假整合— — — — — —

下伏地層：南華系南沱組(Nh2n)灰色薄層細砂巖與灰綠色海綠石頁巖互層。

2.4 礦體特征

礦體賦存于震旦系下統(tǒng)陡山沱組(Z1d)中上部，礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致，傾向延伸穩(wěn)定。受礦區(qū)斷裂、褶皺構造的影響，該礦區(qū)分為六個礦段，即：位于背斜東翼的沙壩土礦段、馬路坪礦段和牛趕沖礦段；位于背斜西翼的兩岔河礦段、用沙壩礦段以及背斜中部的極樂礦段(圖1)。礦石主要呈砂屑結構、塊狀及條紋狀構造。主要礦石礦物為炭氟磷灰石，含量60%～90%，少量炭磷灰石和磷灰石。

3 實物地質(zhì)資料采集

3.1 采集情況

開陽磷礦的洋水礦區(qū)從1954年發(fā)現(xiàn)至今，已探明磷礦石資源量在10億噸以上，地質(zhì)工作程度高，是我國南方陡山沱期磷礦床的重要產(chǎn)地。尤其是2013年以來勘探工作再不斷加強，到2015年共打勘探鉆孔217個，形成的實物地質(zhì)資料豐富，能夠真實地、完整地反映成礦地質(zhì)特征。本次采集工作，首先是瞄準主勘查線上的鉆孔巖心，篩選出能夠全面反映礦區(qū)內(nèi)主要成礦地質(zhì)特征的鉆孔巖芯。遵循實物地質(zhì)資料重要性、典型性、代表性的篩選原則，采集了礦區(qū)內(nèi)的東翼深部勘探區(qū)ZK1118、ZK3604兩個鉆孔巖芯，并作為Ⅰ類實物地質(zhì)資料被國家館收藏；其次以采集標本要能夠反應礦區(qū)礦石標本自然類型的齊全性和礦層頂?shù)装鍑鷰r標本的代表性為指導思想，通過對礦區(qū)地質(zhì)特征和礦石特征及歷年來勘查工作形成的實物資料的綜合研究分析，采集了沙壩土礦段、馬路坪礦段、牛趕沖礦段、兩岔河礦段、用沙壩礦段、極樂礦段的礦石標本及礦層頂?shù)装鍑鷰r標本(表1)。總計89塊，其中最具代表性的礦石標本9塊，頂、底板圍巖標本各1塊。

圖1 洋水礦區(qū)礦層分布及實物資料采集位置圖

表1 礦區(qū)實物資料采集情況一覽表

3.2 巖芯特征

采集的鉆孔ZK1118巖芯具有控制地層多、礦石類型全、礦石品位高等特征；采集的鉆孔ZK3604巖芯具有控制地層多、見礦層位全、礦石品位高等特征(表2)。ZK1118、ZK3604鉆孔均控制勘探區(qū)主要礦體，巖芯能夠反映礦床地質(zhì)特征和找礦成果，在礦區(qū)具有重要性、典型性、代表性。

表2 采集鉆孔巖芯特征表

3.3 標本特征

3.3.1 礦石標本

本礦區(qū)采集的礦石標本，按自然類型分為致密塊狀磷礦石、碎屑狀磷礦石、條帶狀磷礦石和角礫狀磷礦石。

(1)致密狀磷礦石：主要有硅質(zhì)砂屑磷質(zhì)巖、白云質(zhì)砂屑磷質(zhì)巖和含氧化鐵質(zhì)泥質(zhì)砂屑磷質(zhì)巖，是礦區(qū)的主要礦石類型。主要由低碳氟磷灰石和分散分布的粒狀非磷酸鹽礦物緊密堆積而成，P2O5含量普遍較高，一般都在32ω%以上。脈石礦物主要有白云石、粘土、黃鐵礦等。礦石標本YSKB16，含礦母巖為淺灰色、灰色砂屑磷質(zhì)巖，砂屑結構，塊狀構造。砂屑由膠磷礦構成，呈不規(guī)則圓形、橢圓形，大小0.1mm～0.5mm。礦石礦物為磷灰石，呈粒狀圍繞膠磷礦砂屑邊緣分布，磷灰石含量45%～85%，P2O5含量34.13ω%。脈石礦物主要有白云石、粘土、黃鐵礦等

(2)碎屑狀磷礦石：主要為灰色、深灰色泥質(zhì)砂屑磷質(zhì)巖。低碳氟磷灰石凝集形成磷酸鹽礦物粒狀集合體，砂屑、碳酸鹽礦物顆粒、硅質(zhì)顆粒被粘土質(zhì)、炭泥質(zhì)、白云質(zhì)膠結而成。P2O5含量亦普遍較高，一般都在30ω%以上。脈石礦物為粘土礦物、石英、黃鐵礦等。礦石標本YSKB29，含礦母巖為淺灰色、砂屑磷質(zhì)巖，砂屑結構，塊狀構造。礦石礦物為磷灰石，含量45%～85%。脈石礦物為粘土礦物、石英、黃鐵礦等。砂屑由磷灰石膠結粘土礦物而成，呈不規(guī)則橢圓狀，大小0.2mm～1.2mm不等。粘土礦物主要為水云母，呈結晶細小鱗片狀或顯微纖維狀，聚集成不規(guī)則碎屑，最大可達2mm。P2O5含量36.44ω%。

(3)條帶狀磷礦石：主要為硅質(zhì)、泥質(zhì)砂屑磷質(zhì)巖。凝膠狀或顆粒塊狀磷塊巖與灰綠色粘土巖等非磷酸鹽巖或白云巖等非磷酸鹽巖相間排列形成條帶狀特征。一般凝膠狀或顆粒塊狀磷塊巖的條帶較厚，一般5mm～50mm；粘土巖和白云巖等條帶較窄，其中粘土巖條帶一般1mm～20mm，白云巖一般1mm～3mm。粘土巖和白云巖等條帶的寬窄影響著礦石品位高低。該類礦石P2O5品位一般在15ω%～30ω%。礦石標本YSKB42，含礦母巖為灰色、灰褐色磷質(zhì)巖夾白云石條帶或泥質(zhì)條帶。粉-細晶結構、條帶狀構造。礦石礦物為磷灰石，呈粒狀分布，粒度0.03mm～0.05mm，含量35%～60%。脈石礦物為白云石、粘土、石英、黃鐵礦。白云石、粘土礦物聚集呈條帶狀分布，形成條帶狀構造。P2O5含量15.48ω%。

圖2 典型標本及其鏡下特征圖

a.致密狀磷塊巖；b.致密狀磷塊巖鏡；c.條帶狀磷塊巖；d.條帶狀磷塊巖；e.碎屑狀磷塊巖；f.碎屑狀磷塊巖；g.角礫狀磷塊巖；h.角礫狀磷塊巖；i.硅質(zhì)白云巖。

(4)角礫狀磷礦石：主要為硅質(zhì)、泥質(zhì)、白云質(zhì)砂屑角礫狀磷質(zhì)巖，為礦區(qū)特殊的礦石類型，分為構造型和沉積型。角礫由白云石、石英、膠磷礦構成，以棱角-次棱角狀為主。碎基主要由隱晶質(zhì)膠狀膠磷礦構成。礦石礦物磷灰石含量60%～70%；脈石礦物有白云石、石英、黃鐵礦等。P2O5含量一般32.54ω%。礦石標本YSKB48，含礦母巖為灰色磷質(zhì)碎裂巖，碎裂結構，角礫狀構造。角礫由白云石、石英、膠磷礦構成，以棱角-次棱角狀為主，大小多在0.1mm～0.3mm之間，少量粒度較大者，最大可達2mm。碎基主要由隱晶質(zhì)膠狀膠磷礦構成，亦可見少量石英、白云石碎粒、碎粉，分布于碎基之中。礦石礦物磷灰石含量60%～70%；脈石礦物有白云石、石英、黃鐵礦等。P2O5含量32.54ω%。

3.3.2 巖石標本

本礦區(qū)采集的巖石標本主為礦層頂?shù)装寰哂写硇缘墓栀|(zhì)白云巖和磷質(zhì)白云巖。

(1)硅質(zhì)白云巖：主要為強硅化細-中晶白云巖。頂板圍巖標本YSYB23，由細-中晶白云巖經(jīng)后期強硅化而成，交代殘余結構，塊狀構造。主要礦物成分為硅質(zhì)、白云石和黃鐵礦。硅質(zhì)含量達85%～90%。

(2)磷質(zhì)白云巖：主要為含磷質(zhì)亮晶鮞粒白云巖。底板圍巖標本YSYB26，鮞粒由白云石構成，見少量由顯微纖維狀膠磷礦構成的砂屑，呈不規(guī)則狀。膠結物白云石呈半自形-他形粒狀分布于碎屑之間。少量碎屑石英呈次棱角狀星散分布。

4 實物資料采集意義

(1)采集的實物地質(zhì)資料具有重要的永久保管檔案價值和科普意義。

開陽磷礦床是我國陡山沱期磷礦床的典型代表，其實物地質(zhì)資料是地質(zhì)工作中形成的巖芯、標本、光(薄)片、樣品等實物及相關配套圖文資料的總稱，是地質(zhì)工作形成的最直接、最重要成果的體現(xiàn)，是地下地質(zhì)情況最真實的信息記錄載體，具有原始性、唯一性、不可再生性、潛在價值巨大、獲取成本高等特點，其與成果和原始地質(zhì)資料一樣具有重要的檔案價值。[7]開陽磷礦床以礦石質(zhì)優(yōu)著稱，P2O5含量達30%以上，富磷礦資源儲量占全國總量的28%以上，是國內(nèi)外著名的超大型富磷礦床[8]。洋水礦區(qū)工作程度高、礦床規(guī)模大、礦石類型齊全，形成的實物地質(zhì)資料豐富。篩選采集的巖芯控制了整個礦區(qū)地層和深部礦體特征，為今后礦區(qū)磷礦找礦工作和伴生稀土礦產(chǎn)的評價及地質(zhì)科學研究提供實物基礎。采集的標本能夠系統(tǒng)、客觀反映礦石特征和礦層頂?shù)装鍑鷰r特征，從而直觀地展示將礦床地質(zhì)信息。

(2)此次實物地質(zhì)資料采集在全國具有示范作用，有助于推動貴州省實物地質(zhì)資料管理。

貴州實物地質(zhì)資料匯交工作起步較晚，篩選采集技術和管理經(jīng)驗不足，匯交人對實物地質(zhì)資料的管理、匯交等意識淡薄，造成部分實物地質(zhì)資料還未匯交就已損毀。開陽磷礦洋水礦區(qū)實物地質(zhì)資料的采集，一方面從中探索總結貴州礦產(chǎn)類實物地質(zhì)資料“篩選、采集、驗收、整理、保管”的技術標準；另一方面積累實物地質(zhì)資料的采集與管理經(jīng)驗。以貴州大型礦山企業(yè)為示范點，開展典型礦山實物地質(zhì)資料采集，進而在貴州全省范圍內(nèi)形成一定影響，從而推動貴州實物地質(zhì)資料管理工作。

(3)此次采集豐富了貴州省地質(zhì)資料館的館藏資源

作為資料的一種形式，實物地質(zhì)資料有成果資料和原始資料無法比擬的獨有的特點，就是資料的客觀性、真實性和唯一性。洋水礦區(qū)地質(zhì)工作歷時悠久，近期形成的鉆孔巖芯長度多為1000m～1400m，具有控制地層多、揭示地質(zhì)信息豐富等特征，同時也蘊含著豐富的找礦信息。此次采集豐富了貴州省地質(zhì)資料館的館藏資，相信隨著地學理論認識的進步或科學技術水平的提高，這些實物地質(zhì)資料則可以不斷地被認識和新的發(fā)現(xiàn)，可深度挖掘其蘊含的科研價值，有助于開展科學化的實物地質(zhì)資料管理工作，發(fā)揮實物地質(zhì)資料信息資源的服務作用，從而服務于社會經(jīng)濟發(fā)展。