宜昌磷礦聚集區礦層分布特征及成礦遠景

曾德軍

（中化地質礦山總局湖北地質勘查院，湖北 武漢430070）

宜昌磷礦聚集區位于湖北省宜昌市夷陵區北部至遠安縣東部一帶，向北東延伸至?？悼h境內。 經過多年勘查和開采，形成多個成熟礦區，特別是近幾年來省地質勘查基金項目的大量投入，區內深部磷礦勘查取得了豐碩成果。 前人對區內磷礦的成礦規律［1－6］與開發利用進行了大量的研究工作。 本次主要是在前人研究基礎上，通過分析區內采礦資料和探礦成果，進一步研究宜昌磷礦聚集區工業礦層分布規律及成礦期巖相古地理環境［7］，分析區內磷礦成礦遠景和找礦方向，為深部磷礦找礦提供參考。

1 地質概況

宜昌磷礦大地構造位于揚子準地臺上揚子臺坪鄂中褶斷區 “黃陵斷穹” 北緣。

1.1 地層

區內出露的地層有中元古界神農架群（Ptsh）、崆嶺群（Ptk），新元古界南華系（Nh）和震旦系，古生界寒武系（ ∈）、奧陶系（ O）、志留系（ S）、泥盆系（D）、二疊系（P），中生界三疊系（T）、白堊系（K）及新生界古近系、第四系等。 見圖1。

元古界神農架群主要巖性為白云巖夾石英砂巖和白云巖夾千枚巖、板巖等；崆嶺群巖性為白云斜長片麻巖、黑云片巖、石墨絹云母片巖、大理巖等，構成本區基底。 南華系主要冰磧礫巖、砂巖等組成；震旦系主要是含錳白云巖、含磷泥巖、磷塊巖、含磷白云巖、泥質白云巖、含硅質條帶白云巖等組成；為超覆于元古界地層之上的第一覆蓋層；該區主要磷礦層位即位于震旦系下統地層中。 寒武系主要為一套泥頁巖、灰巖、白云巖、砂巖等組成。 奧陶系主要是由灰巖、頁巖、砂質頁巖、石英粉砂巖等組成；志留系主要由一套頁巖、泥巖組成；泥盆系為泥頁巖、砂巖組合夾鮞狀赤鐵礦；二疊系為一套頁巖、砂巖、灰巖組合，含煤和黃鐵礦；三疊系為灰巖、頁巖組合；白堊系為一套礫巖、砂巖組合；古近系由礫巖、砂礫巖、紫紅色鈣質粉砂巖組成；第四系為山間河流沖積物。

1.2 構造

宜昌磷礦聚集區位于 “黃陵背斜” 北緣，整體呈寬緩的背斜，地層整體傾向北東，傾角一般3° ～16°。區內斷裂構造較為發育，主要為北西向、北北西、北東向及近東西向斷裂。 其中較為發育的是北西向斷層，對區內磷礦層有一定程度的破壞。

1.3 巖漿巖

宜昌磷礦聚集區南部分布有早－晚元古界形成的石英正長巖、斜長花崗巖、石英閃長巖等巖體。 區內南華紀之后的地層中暫未發現巖漿巖出露。

1.4 磷礦層

區內含磷層位共6 個（Ph6～Ph1）：Ph6賦存于寒武系下統牛蹄塘組底部（∈1n）；Ph5賦存于震旦系上統燈影組第二段底部（Z2dn2）；Ph4賦存于震旦系下統陡山沱組第四段中上部（Z1d4）；Ph3賦存于震旦系下統陡山沱組第三段底部（Z1d3）；Ph2賦存于震旦系下統陡山沱組第二段底部（Z1d2）；Ph1賦存于震旦系下統陡山沱組第一段（Z1d1），從上至下又分Ph13、Ph12、Ph11三層。 6 個含磷層位中的Ph6～Ph3及Ph1礦層中的Ph12、Ph11因厚度小、品位低、變化大，不具有工業利用價值，僅Ph2和Ph1礦層中的Ph13構成了區內工業礦體，為區域找礦和評價的主要對象。

2 磷礦層分布特征

宜昌磷礦聚集區礦床類型為沉積型磷塊巖礦床，區內具有開發利用價值的磷礦層有兩層Ph13和Ph2，兩礦層之間為淺灰色或灰白色粉晶白云巖，厚度為幾米至數十米不等，是Ph13礦層頂板也是Ph2礦層底板，Ph2礦層頂板為淺灰色粉晶白云巖夾深灰色泥質白云巖，Ph13礦層底板為深灰色含磷鉀泥巖。 礦層總體上呈層狀或似層狀產出，其產狀與地層產狀基本一致，整體走向北西至南東，傾向北至北東，傾角6° ～13°。

宜昌磷礦聚集區已經過勘查［8－16］或開采的礦區有數十個，地表及近地表磷礦層已有很好揭露和探明。 區內具有工業價值的礦層為Ph2、Ph13，已勘查區揭露礦層（指Ph13礦層底板）埋深最深至1666.20 m，層底板標高最低至－812.88 m。 從平面上看，礦層整體沿走向呈帶狀分布，分布范圍大小及位置不一致，其中Ph13礦層北東部與Ph2礦層南西部部分重疊，重疊寬度5～10 km（見圖1）。

2.1 Ph13 礦層

Ph13礦層在宜昌磷礦從北西往南東呈帶狀分布，長度大于60 km，平均寬度約15 km。 南西部邊界從樹崆坪礦區后坪礦段東部－樹崆坪礦段南部～樟村坪礦區以南～鹽池河礦區南部～張家埡西中部～高莊坡礦區北部一帶，北東部邊界從竹園溝—下坪礦區東部～杉樹埡東部礦區東部～高峰礦區南部～黃柏池礦區北部一帶。 礦層厚度0 ～12. 69 m，P2O5含量12.00% ～34.59%。 從白水河～孫家墩 ～杉樹埡～楊柳～高家巖一帶礦層厚度最大，品位相對較高，在南西、北東邊界附近往往出現過渡帶，礦體不連續，或呈現小透鏡狀，厚度小，品位低。

礦層沿傾向由淺至深整體變化情況為薄～厚～薄，不同地段變化情況不盡相同。 如礦帶北西部（A剖面），后坪礦區西部礦體明顯變薄，逐步尖滅，往后坪礦段中部一帶礦層厚度增大，平均厚度約3.7 m，礦體連續；至黑良山礦區平均厚度2.82 m，略有變薄，礦體基本連續；再往深部至白水河礦區平均厚度4.74 m，最大厚度達到12.69 m，礦體連續性好；再往深部又有變薄趨勢，至板城見礦厚度為2.08 m，推測往深部礦層逐漸變薄至尖滅。 礦帶中部（ B 剖面），樟村坪礦區礦層平均厚度約3.1 m，局部存在不可采區，往南由于斷層破壞，礦層剝蝕，推斷礦層厚度變薄至尖滅；至栗西礦區一帶礦層平均厚度約3m，最大厚度達14.68 m，局部礦體不連續；再往北厚度逐漸減小至不可采，至七里沖礦區和何家扁一帶礦層尖滅。 礦帶南東部（C 剖面），在張家埡南部及張家埡西礦區只見低品位礦或礦層厚度小于1 m薄礦體，往北東變厚度增加逐步變為工業礦體，至漁林溪礦區礦層平均厚度約2.2 m，再往北東至桃郁溪礦區礦層平均厚度約3.8 m，繼續往北東至蓮花礦區礦層平均厚度約5.9 m，至楊柳礦區～高家巖礦區南部一帶厚度達到最大，往北又變薄，至黃柏池礦區平均厚度1.74 m，往北部迅速變為不可采區。

礦層從上至下具有較明顯三分結構，上部為白云質條帶磷塊巖，中部為致密條紋狀磷塊巖，下為泥質條帶磷塊巖。

2.2 Ph2 礦層

Ph2礦層南部邊界從白水河礦區西部～黑良山礦區西～云臺觀礦區中部～栗西礦區南部～蓮花礦區南部～梁坪礦區中部一帶，北部邊界尚未探明。目前通過勘查了解的礦層沿傾向寬度大于10 km，預測該礦層沿傾向總寬度大于30 km。 礦層厚度0～19.05 m， P2O5含量12.00% ～33.97%。 礦層在南西部邊緣地帶礦層大多不連續，厚度小，品位較低；沿傾向往北東方向，厚度逐漸變大，連續穩定，局部出現分枝，有些礦區將其分為Ph21和Ph22礦層。礦層沿傾向由淺至深整體變化情況是由薄至厚，從目前勘查深度較大的板城～大林埡～堰邊上～徐家沖等礦區看，在傾向上厚度均達到最大，且往深部仍有增大趨勢。

從沿礦層走向的不同地段看，礦帶北西部（A 剖面），從黑良山礦區中西部起見該礦層，礦層厚度0～5.99 m，平均厚度2.47 m；至白水河礦區礦層平均厚度9.16 m，最大厚度達17.19 m，該礦區內該礦體明顯分為兩層，向北東分枝逐漸復合，至板城基本合并為一層，礦區見礦厚度達16.19 m。 礦帶中部（B剖面），栗西礦區南部始見可采Ph2礦層，礦層平均厚度約2.8 m，礦區南部礦層厚度薄且不連續產出，往北東礦層厚度逐漸增大并連續；至何家扁一帶礦層平均厚度4.74 m，并出現分枝，往北東分枝逐漸復合，至大嶺埡礦區并為一層，礦區內見礦厚度達12.55 m。 礦帶南東部（C 剖面），在蓮花礦區南部開始出現工業礦體，礦體不連續產出，平均厚度約2.2 m；至楊柳礦區南部一帶厚度逐漸增大，至黃柏池礦區平均厚度達6.3m ，見礦最大厚度達9.64 m。

礦層中礦石自然類型主要為白云質條帶磷塊巖，夾少量塊狀磷塊巖。 塊狀磷塊巖的分布無明顯規律性。

礦層在剖面上分布特征及沿傾向變化情況見圖2。

3 磷礦沉積環境及成礦遠景分析

3.1 沉積環境分析

陡山沱期宜昌磷礦聚集區位于黃陵古窿起的北東部，即迎向上升洋流的一側，是有利于磷塊巖沉積的有利部位［5］。 Ph13和Ph2礦層平面分布及巖性特征顯示，陡山沱期不同時間段，其巖相古地理條件存在差別。 Ph13礦層形成時期，沉積一套含磷泥巖～磷塊巖組合，巖石以灰－深灰色為主，普遍含星散狀黃鐵礦、有機質，巖石發育水平、水平波狀、透鏡狀層理，見絲狀體微古植物組合或藻疊層石構造。 沉積巖相屬淺海臺地相灘緣潟湖亞相，總體反映其沉積環境較閉塞，海水相對較深，水體寧靜，還原條件為主的灘緣潟湖沉積環境。 Ph13礦層形成的后期海水變淺、水動力條件增強，沉積環境向淺海臺地潮間混合坪轉化，形成一套白云巖夾磷塊巖～白云巖沉積。 Ph2礦層形成時期，沉積一套磷塊巖～白云巖組合；巖石顏色主要為淺灰、灰白和灰黑灰色，底部可見粒屑白云巖及藻云巖等，微細水平層理、微波狀水平層理、透鏡狀層理，沉積巖相屬淺海臺地相潮坪潟湖亞相，總體反映海水相對較淺，地勢相對寬闊、夷平，水體能量低-中低，弱氧化-弱還原的淺海臺地混合坪沉積環境。

3.2 成礦遠景預測

根據礦層分布特征及沉積環境判斷，宜昌磷礦聚集區Ph13礦層從竹園溝—下坪礦區東部～杉樹埡東部礦區東部～高峰礦區南部～黃柏池礦區北部一帶往北，找該礦層的可能性較小，沿礦帶往北西、南東方向有一定的找礦遠景，但推測延伸有限。 Ph2礦層沉積環境優越且穩定，利于磷塊巖礦床重復沉積，形成厚大磷塊巖礦床。 從已勘查區勘查成果看，往北東未知區礦層厚度還有增大的趨勢，預測該礦層往北東有非常好的成礦遠景。

4 結論

（1）宜昌磷礦聚集區發育兩層工業磷礦層Ph13和Ph2，其走向北西至南東，總體看礦層呈帶狀分布，其中Ph13礦層沿傾向延伸寬度約15 km，Ph2礦層沿傾向向北東延伸至?？悼h范圍內，礦層厚度有增大的趨勢，預測其沿頃向延伸寬度大于30 km。

（2）宜昌磷礦聚集區在陡山沱期巖是磷塊巖沉積的有利部位。 Ph13和Ph2礦層形成階段沉積環境不同，造成礦層特征及分布范圍不一致。 Ph13礦層沿傾向邊界已大致探明，沿走向找礦遠景有限；Ph2礦層沉積環境優越且穩定，該礦層往深部厚度仍有增大的趨勢，預測往北東方向有很好的成礦遠景。