湖北省興山縣樹崆坪礦區后坪礦段Ph13磷礦層地質特征及找礦遠景

曾德軍

(中化地質礦山總局湖北地質勘查院，湖北 武漢 430070)

湖北省興山縣樹崆坪礦區后坪礦段位于宜昌磷礦聚集區西部，屬樹崆坪礦區樹崆坪礦段往北(深部)延伸地段，礦段面積41.59 km2。后坪礦段內磷礦屬生物化學沉積型磷塊巖礦床。前人對我國磷礦床特征、磷塊巖成礦體系及鄂西磷礦成礦規律等進行了大量研究，取得了大量研究成果，本次研究主要在以上成果的基礎上，對后坪礦段主要工業礦層Ph13磷礦層特征進行系統論述，對礦段周邊磷礦找礦遠景進行分析，為同類型磷礦床勘查及找礦提供借鑒，為開發利用礦段內磷礦資源提供參考。

1 礦段地質概況

后坪礦段大地構造位于揚子準地臺北緣龍門—大巴臺緣褶皺帶的東端，北與東秦嶺褶皺帶的南端相連，位于次一級構造“黃陵背斜”北緣。

1.1 地層

礦段內出露地層有第四系(Q)、寒武系下統石龍洞組(∈1sh)、天河板組(∈1t)、石牌組(∈1sp)、牛蹄塘組(∈1n)、震旦系上統燈影組(Z2dn)第一至第三段，震旦系下統陡山沱組(Z1d)第一至第四段、南華系上統南沱組(Nh2n)及中元古界崆嶺群(PtK)等地層隱伏于地下，鉆探和坑探工程可見。

1.2 構造

后坪礦段地層整體呈單斜層狀產出，略具波狀起伏；地層產狀較平緩，傾向285°～65°，傾角2°～13°之間，南部傾角2°～5°，北部傾角5°～13°。

礦段發現的斷層有16條，均為正斷層，根據其走向可分為四組：北西西(NWW)向正斷層、北北西(NNW)向正斷層、近東西(EW)向正斷層及北北東(NNE)向正斷層。四組斷層中，北西西(NWW)向斷層數量多，對礦層破壞最嚴重；北北西(NNW)向斷層雖然規模大，但數量相對較少，整體破壞作用相對北西西(NWW)向斷層來說稍小；近東西和北北東向斷層規模較小，最大垂直斷距一般小于20 m，數量相對較少，對礦層破壞作用較小。斷層均為張性正斷層，斷層面傾角較陡，一般大于70°，僅F5斷層在礦段中南部往深部變緩，局部僅47°。

1.3 含磷巖系

后坪礦段磷礦層賦存于震旦系陡山沱組第一段(Z1d1)，是區域上Ph1礦層的賦存層位。礦段內含磷巖系從上至下依次分布有上白云巖、Ph13磷礦層、含磷泥巖、Ph12礦層、含磷泥巖、Ph11礦層層位、下白云巖。含磷巖系厚度8.67～58.99 m，平均厚27.52 m。含磷巖系中Ph13礦層最發育，是礦段內主要工業磷礦層。

2 Ph13磷礦層特征

2.1 磷礦層特征

礦層在礦段內連續分布，向東、南、北往礦段外均有延伸；礦段內礦層南北(沿傾向)長約7 500 m，東西(沿走向)寬1 650～4 860 m，總體北部較寬，沿走向寬約4 230 m，在中部偏南沿走向寬度最小，為1 650 m，形成“細腰”，往南變寬，最寬達4 860 m；礦層層狀產出，總體傾向315°～26°，傾角2°～8°；礦層底板高程658.16～1 302 m；礦段內礦層為隱伏礦層，埋深250～985.01 m；礦層厚度1.30～5.68 m，平均厚度3.92 m；礦層P2O5含量18.25%～30.12%，平均含量24.48%。

2.2 礦層厚度變化特征

礦層厚度總體穩定，但沿走向和傾向方向具有一定程度變化，沿走向方向變化更為明顯，其中最明顯的變化是往西部整體逐漸變薄，局部尖滅，形成西部不可采區帶。從南到北，沿走向方向的變化趨勢基本一致，即從中部往西均變薄到尖滅的走勢，但變化幅度不盡相同。如礦段南部往西鉆孔ZK1006控礦厚度1.30 m，PZK1406控礦厚度1.43 m，勉強可采，再往西至PD1050-C0控礦厚度僅0.75 m，PZK1606控礦厚度僅0.38 m；往北至1048西探巷內可見到礦層厚度明顯變化，PD1048-C2厚度為1.93 m，再往西厚度變薄，約往西100 m礦層迅速變薄至0.76 m(PD1048-C1)；礦段中部ZK1024控礦厚度3.56 m，往西30 m礦層厚度變薄至1.50 m左右，再往西至PZK2216控礦厚度僅1.27 m，在西1平巷中從東往西礦層厚度明顯變小；在PZK2216聯絡巷道中礦層厚度從東到西明顯變薄；再向北ZK1028控礦厚度2.58 m，至西1-C4控礦厚度僅0.91 m，再往西至PZK01一帶尖滅；繼續向北至礦段北西部，ZK1830控礦厚度2.46 m，至西部胡家扁礦區ZK105控礦厚度為0.30 m。雖然從南到北礦層往西均有變薄的趨勢，但變化幅度并不一致。沿走向往東礦層在礦段中南部一帶變化較大，其他地段變化不明顯。

沿傾向方向，總體厚度變化不大，且無明顯變化規律。在礦段中部首采區一帶厚度較大，一般厚度大于4 m，多數工程見礦厚度大于5 m；在東部采家坪ZK423—ZK426一帶有一個厚度變薄區(ZK423見礦厚度1.47 m)；在礦段北部出現一個厚度不可采區(ZK1224見低品位礦厚度0.35 m)，形成不可采天窗；礦段北部偏西至礦權邊界附近礦層厚度有變小趨勢，至鉆孔 ZK1432見礦厚度0.33 m，變為厚度不可采區。

2.3 礦層品位變化特征

從品位變化看，變化規律不明顯。總體上礦層沿走向往西部品位有所降低，在礦段中部往東品位一般大于23%，在首采區東部及往東地段品位一般大于25%，往西至礦層邊界附近品位多降至20%以下。總體上礦段中部、北部品位較高，往南部品位有所降低，但變化規律不明顯。在礦段范圍內整體出現3個品位高值區和4個品位低值區，其分布沒有明顯規律。

2.4 分層特征

礦層在空間剖面上分布有較強的規律性，礦層頂板為淺灰色厚層狀細晶白云巖，底板為深灰色、灰黑色薄層含磷泥巖，礦層從上至下一般分為7個自然類型小層(見圖1)：①白云質條帶磷塊巖；②塊狀磷塊巖；③條紋狀磷塊巖；④泥質條帶磷塊巖；⑤塊狀磷塊巖；⑥泥質條帶磷塊巖；⑦低品位泥質條帶磷塊巖。

圖1 Ph13礦層結構柱狀示意圖

頂部①白云質條帶磷塊巖一般較薄，品位較低，局部地方缺少該層。②塊狀磷塊巖厚度穩定，品位大于30%。③層條紋狀磷塊巖厚度穩定，品位一般大于26%。②③合并層分布穩定，是礦段主要富礦層層位，綜合品位一段大于28%。④泥質條帶磷塊巖厚度較穩定，品位一般22%～25%。⑤塊狀磷塊巖品位較高，但厚度不穩定，一般不具備單獨開采條件；當其厚度變小(小于0.20 m)時，一般將其作為泥質條帶磷塊巖的一個條帶，這樣④、⑤、⑥合并為一層泥質條帶磷塊巖。⑦低品位磷塊巖在礦段內不連片分布，且不能單獨圈定低品位礦體，通過“穿靴戴帽”的方式圈入工業礦體中。

不同地段各自然類型小層分布并不一定完整，可能缺失其中的1～3層，但從上至下分布規律仍然明顯。根據自然類型分布規律，可將礦體分為兩個分層，①②③合并為上層，為較高品位礦石；④⑤⑥⑦合并為下層，為較低品位礦石。在礦段中部首采區及以東地帶，④層品位升高變為條紋狀磷塊巖時，④⑤層并于上層中。兩個分層中上層P2O5平均含量為27.28%，可作為商品原礦直接開采銷售；下層礦石工業類型和品位是鄂西地區磷礦重介質選礦較為理想的對象，P2O5平均含量19.98%，可進行重介質選礦，形成精礦銷售。這種分布規律為礦山分層開采、充分利用礦產資源創造了條件。

2.5 斷層對礦層破壞特征

北西向斷層F5為區域性斷層，對礦層的破壞程度最大，將Ph13礦層切割成東西兩個礦體，形成較大落差，東盤礦體升高，西盤礦體下降，斷距南大北小，南部垂直斷距100～200 m，北部40～80 m。其他北北西向F6、F14斷層為F5的次一級斷層，其中F6斷層使西部礦層再次形成15～50 m落差，越往南落差越大，與F5斷層形成階梯狀礦體；F14斷層規模較小，兩側礦層落差小于15 m，與F5、F6斷層形成“地塹狀”礦體。

北西西向斷層是礦段內最發育的一組斷層，從北到南有F1、F2、F3、F8、F7、F15、F12、F11、F13，這些斷層基本平行排列，斷層間距600～1 300 m，將礦層切割成“階梯狀”、“地塹狀”、“地壘狀”大小不一的礦體。單條斷層落差在8～100 m不等，南部落差稍小，北部落差稍大。

近東西向斷層和北北東向斷層雖對礦層有一定程度的切割，但延伸規模較小，礦層的落差較小，對礦層的破壞相對較小。

礦段內微小斷層較發育，通過對首采區巷道編錄統計發現斷層201條次，其中NNW向12條，NWW向102條次，近EW向48條次，NNE向39條次。這些斷層垂直斷距一段小于5 m，其性質及特征與較大斷層基本一致，斷層或呈階梯狀、“地塹狀”、“地壘狀”產出，使礦層小幅錯動。斷層往往在某一地段集中發育，影響礦層及其頂底板穩定性，在開采過程中應引起重視。

3 找礦遠景分析

后坪礦段位于宜昌磷礦聚集區西部，在經過多年勘查，其南部和東部發現多個大型磷礦床，多已開發利用。通過對后坪礦段磷礦層特征研究發現，礦層往西部逐漸變薄，形成不可采區。從巖相古地理環境看，礦段往西區域陡山沱期巖相類型是從淺海臺地臺坪相-灘緣瀉湖亞相過渡至邊緣灘相-淺灘藻丘亞相，屬淺水盆地泥(頁)巖、泥灰質白云巖、云質灰巖相，磷質含量低，不具備形成磷塊巖礦床條件，因而往礦段西部一帶沒有進一步磷礦勘查的價值。

礦段往北屬宜昌磷礦聚集區與興神保磷礦聚集區結合部位，具有較好的成礦潛力。該區域內地表廣泛分布寒武系、奧陶系及志留系等地層，含磷巖系震旦系陡山沱組地層隱伏其下。后坪礦段及往北地段陡山沱期巖相類型為淺海臺地臺坪相-灘緣瀉湖亞相-瀉湖灘緣微相，屬灘緣瀉湖泥(頁)巖、磷塊巖、含硅質白云巖相，是區域內適合Ph13磷礦層發育的巖相古地理環境。通過對后坪礦段Ph13磷礦層特征研究，全礦區礦層厚度1.30～5.68 m，平均厚度3.92 m；礦層P2O5含量18.25%～30.12%，平均含量24.48%，礦層穩定性較好。從礦段北部邊界附近幾個工程見礦情況看，礦層厚度2.82～4.78 m，P2O5含量25.06%～30.46%，礦層厚度與全礦段相比仍顯穩定， P2O5含量有增高的趨勢，可以預測礦段往北地段應有較好的找礦遠景。

4 結語

(1)礦段內磷礦層為大型沉積型磷塊巖礦床，Ph13礦層是礦段內主要工業礦層，工業礦層平均厚度3.92 m，厚度總體穩定，在礦段中東部連續分布，往西礦層變薄至尖滅。可采礦層平均品位24.48%，有用組分均勻，不同地段品位有變化，變化規律不明顯。礦層受斷層切割產生位移形成“階梯狀”、“地塹狀”、“地壘狀”礦體，對礦層開采有不利影響。

(2)礦段Ph13礦層往東已經過勘查，發現大型磷礦床；往西為不可采區，已無勘查價值；向北延伸至勘查區外暫未勘查，通過研究預測該區域內有較好的找礦遠景，是下一步礦山尋找接替資源的重要靶區。