云南華寧縣磨盤山磷礦地質(zhì)特征及礦床成因

羅 坤，吳 帆

(1.云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，云南 昆明 650051；2.云南地礦總公司(集團(tuán))，云南 昆明 650011)

云南省磷礦屬于磷塊巖型，是云南省優(yōu)勢礦種之一，磷礦資源在質(zhì)和量上居全國前列，是我國重要的磷礦石資源產(chǎn)地。云南省磷礦按成礦時(shí)代和成因類型可劃分為早寒武世沉積型磷礦、中泥盆世沉積型磷礦、新生代淋濾殘積型磷礦。磨盤山磷礦則屬于早寒武世沉積磷礦。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

磨盤山磷礦大地構(gòu)造位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)西南部的滇東臺(tái)褶帶，昆明臺(tái)褶束建水臺(tái)隆北東端，小江斷裂西側(cè)。屬早寒武世川滇成礦帶華寧-澄江沉積區(qū)的東南部，是一個(gè)長期接受震旦紀(jì)至中生代沉積的軸緣坳陷區(qū)。整個(gè)歷史時(shí)期，該區(qū)較少發(fā)生沉積間斷，出露地層較全。區(qū)域內(nèi)元古界、古生界主要為海相化學(xué)沉積，濱海相碎屑沉積，中生界、新生界以內(nèi)陸湖泊、沼澤及河湖相碎屑沉積為主。

2 礦區(qū)地質(zhì)

據(jù)云南省有色地質(zhì)局三一三地質(zhì)隊(duì)勘查資料，礦區(qū)出露地層單元由老到新依次為

(1)震旦系下統(tǒng)澄江組(Zac)：巖性為紫紅色、暗紅色中厚層狀粗粒石英砂巖、薄至中層狀細(xì)粒、細(xì)至中粒砂巖夾厚2m-4m凝灰?guī)r；底部塊狀礫巖。

(2)震旦系上統(tǒng)燈影組與陡山沱組(Zbd+dn)：巖性為淺灰色厚層狀藻跡白云巖、灰色薄至中層狀白云巖夾石英砂巖。

(3)寒武系下統(tǒng)漁戶村組(∈1y)：可分為四個(gè)巖性段

漁戶村組第一段(∈1y1)：巖性為灰色中層狀白云巖、灰綠色中厚層狀粉砂巖、紫紅色粉砂質(zhì)泥巖；

漁戶村組第二段(∈1y2)：巖性為淺灰色薄至中厚層狀粉晶白云巖、砂質(zhì)白云巖夾褐黃色泥質(zhì)含磷白云巖、灰黑色硅質(zhì)條帶或結(jié)核；

漁戶村組第三段(∈1y3)：巖性為淺灰色、灰黑色薄至中層狀細(xì)砂屑磷塊巖、硅質(zhì)白云巖、含磷白云巖；

漁戶村組第四段(∈1y4)：巖性為灰白色薄至中層狀粉晶白云巖夾泥質(zhì)白云巖薄層、硅質(zhì)條帶及結(jié)核。

(4)寒武系下統(tǒng)筇竹寺組(∈1q)：分為兩段，筇竹寺組第一段(∈1q1)巖性為灰、灰綠色(風(fēng)化后呈黃褐色)薄至中層狀泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖；筇竹寺組第二段(∈1q2)：巖性為黃綠色泥巖夾粉砂巖薄層。

圖1 礦區(qū)地質(zhì)略圖

(5)寒武系下統(tǒng)滄浪鋪組(∈1ch)：巖性為灰綠、紫紅色薄層狀泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖薄層。

(6)泥盆系上統(tǒng)宰格組(D3z)：巖性為灰色、深灰色厚層狀白云巖，夾灰綠色泥巖薄層或條帶，局部為角礫狀白云巖。

(7)石炭系下統(tǒng)(C1)：巖性為淺灰色中至厚層狀白云巖夾灰色細(xì)晶白云巖，間夾灰綠色泥巖薄層或條帶。

(8)石炭系中統(tǒng)威寧組(C2w)：巖性為淺灰色假鮞狀灰?guī)r，灰白色、乳白色塊狀灰?guī)r。

(9)石炭系上統(tǒng)馬平群(C3m)：巖性為灰至灰白色厚層至塊狀假鮞狀灰?guī)r。

(10)二疊系下統(tǒng)陽新組(P1y)：巖性為灰色厚層狀白云巖，灰、灰白色隱晶灰?guī)r夾少量白云巖。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要以北東-南西、北西-南東向兩組斷裂為主，對礦體(層)產(chǎn)生切割破壞作用，控制著礦體(層)的完整性、連續(xù)性(圖1)。

3 含礦巖系劃分及對比

3.1 層位對比

華寧磨盤山沉積磷塊巖礦床形成于寒武早紀(jì)，沉積環(huán)境為淺海相、濱海相。礦體賦存于下寒武統(tǒng)漁戶村組第三段(∈1y3)中，含礦巖系對比見圖2。

(1)上覆層同為泥巖、粉砂巖屑碎巖系建造，厚度大于100m。

(2)直接頂板同為白云巖、硅質(zhì)白云巖或硅質(zhì)條帶化學(xué)巖系建造，磨盤山磷礦區(qū)厚度1.92～13.8m。

圖2 華寧磨盤山磷礦與鄰區(qū)對比圖

(3)直接底板同為白云巖、硅質(zhì)白云巖或夾硅質(zhì)條帶化學(xué)巖系建造，磨盤山磷礦區(qū)厚度17.3m～496m。

(4)礦石自然類型差別不大，多以砂屑狀磷塊巖、條帶狀磷塊巖為主。結(jié)構(gòu)構(gòu)造亦相近，以內(nèi)砂屑、細(xì)砂屑結(jié)構(gòu)，塊狀、層狀、條帶條紋狀構(gòu)造為主。

(5)礦層對比：磨盤山磷礦與清水溝磷礦、大村磷礦屬于同一含礦層礦。只不過磨盤山磷礦有兩層礦，中間存在夾層，含礦巖系可分為上下兩個(gè)礦層，說明存在兩個(gè)成礦期。

3.2 主要化學(xué)組分對比

通過磨盤山磷礦與相鄰的清水溝磷礦、大村磷礦礦石主要化學(xué)組分對比(表1)，存在以下特點(diǎn)

(1)磨盤山磷礦P2O5、CaO含量比清水溝磷礦略低，與大村磷礦相差不大。

(2)磨盤山磷礦MgO含量高于大村磷礦，與清水溝磷礦相差不大。CO2含量低于大村磷礦，與清水溝磷礦相差不大。

(3)磨盤山磷礦SiO2含量高于清水溝磷礦，與大村磷礦相差不大。SiO2/CaO比值與大村磷礦相差不大，高于清水溝磷礦。

磨盤山磷礦屬沉積型磷塊巖礦床，礦體賦存于下寒武統(tǒng)漁戶村組第三段(∈1y3)，上、下礦層層位穩(wěn)定，與圍巖產(chǎn)狀一致。因礦區(qū)構(gòu)造發(fā)育，礦層走向不連續(xù)，被斷層錯(cuò)斷分布于不同的空間位置，從北到南依次為老鷹窩礦段、螞蟥溝礦段、磨盤山礦段(東礦段、西礦段)。

4 礦床成因

華寧磨盤山磷礦為早寒武世海相沉積型磷塊巖礦床。早寒武世初期南北向古斷裂控制著古地理的基本格局，西側(cè)西昌-易門斷裂與滇中古陸東緣邊界基本吻合，普渡河、小江斷裂影響相帶環(huán)境的分布。由于普渡河斷裂與小江斷裂夾持地帶的不均勻下降，加之近東西向的巧家-五星、嵩明水下隆起的影響，從北至南形成硝灘-羊場、九龍-會(huì)澤、澄江-華寧三大聚磷盆地，產(chǎn)生二隆三洼的古地理、古構(gòu)造格局。

華寧磨盤山磷塊巖礦床形成于淺海碳酸鹽臺(tái)地干熱潮坪環(huán)境，屬華寧陸表海滇東早寒武世二隆三洼古地理、古構(gòu)造格局之澄江-華寧聚磷盆地。該聚磷盆地北至嵩明水下隆起帶，南西為滇中古陸，南東為牛首山古陸，正南是海槽，南北均與廣海相連。古地理、古構(gòu)造條件決定了巖相分布特征，而含磷巖系的分布，礦體的形態(tài)及規(guī)模又受巖相及其在巖相剖面中位置的控制。

從發(fā)展演化來看，首先是由富含磷質(zhì)的上升洋流到達(dá)川滇潮坪海灣，由于壓力降低，溫度升高，CO2逸出，海水pH值增高，磷質(zhì)因膠體化學(xué)、生物化學(xué)作用沉積，形成凝膠狀磷塊巖與磷酸鹽、硅質(zhì)等共同沉積磷質(zhì)層。再在波浪、潮汐和風(fēng)暴動(dòng)力的作用下，原地和異地先期沉積的磷質(zhì)層被破碎、簸選、搬運(yùn)、然后在有利的相帶沉積，從而形成內(nèi)碎屑、砂粒及鮞粒相伴的結(jié)構(gòu)類型。本區(qū)磷礦石是由上述兩種沉積成礦作用交替富集而成(圖3)。

圖3 華寧磨盤山磷塊巖成因示意圖(據(jù)云南省礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)項(xiàng)目)

從成礦過程來看，間歇高能時(shí)磷質(zhì)沉積形成條帶構(gòu)造，間歇低能時(shí)白云巖或泥質(zhì)粉砂代替磷礦沉積，從而形成上下礦層的夾層。隨著上覆沉積物的壓力相應(yīng)加大，沉積物粒間水化學(xué)活動(dòng)性大大增強(qiáng)，再經(jīng)脫水濃縮沉淀膠結(jié)而形成礦體。在成巖期，由于Eh值降低，Ph值增高，磷塊巖承受的地壓繼續(xù)增加，地溫增高，殘留粒間水化學(xué)活動(dòng)性進(jìn)一步增強(qiáng)，在富磷粒間水的作用下，沉積物進(jìn)一步磷酸鹽化，使之更加富集。

5 結(jié)論

磨盤山海相磷塊巖礦床的形成機(jī)理概括為：與廣海相連的局限臺(tái)地由于上升洋流帶來的磷源是磷塊巖沉積的最佳古地理環(huán)境，成礦最為有利的場所為環(huán)境突變的邊緣地帶，生物有機(jī)質(zhì)作用對成礦起著重要作用，它貫穿了成礦的全過程。總之磷塊巖沉積是化學(xué)作用、物理作用和生物有機(jī)質(zhì)作用相互作用相互疊加的結(jié)果。