川西南雷波卡哈洛磷矿矿床地质特征及成矿模式探讨

祁才吉

中化地质矿山总局地质研究院，河北涿州 072754

川西南雷波卡哈洛磷矿矿床地质特征及成矿模式探讨

祁才吉*

中化地质矿山总局地质研究院，河北涿州 072754

川西南雷波卡哈洛磷矿床位于扬子准地台上扬子台褶带美姑-金阳陷褶束的中段，划属川西南成磷带雷波聚磷区，是典型的昆阳式沉积型磷块岩矿床，磷矿层赋存于下寒武统麦地坪组，通过对该区古构造、古沉积环境和古气候特征等的分析研究，认为古微地形地貌对矿体有良好的控制作用，提出“陆缘坻、古沉积环境、古气候与古微地貌”四位一体的成矿模式。这对研究区生产勘探工作具有一定的指导意义。

川西南 卡哈洛磷矿床 成矿模式

对于沉积型磷矿的成因机理，国内外早有大量研究【1-17】，并提出了不同的成矿理论，包括生物成因说、化学成因说、生物-化学成因说、物理富集成矿说、洋流上升说、无机沉淀说、交代成因说、生物-成岩成磷模式、及陆缘坻理论等。这些磷矿成矿理论多注重研究磷块岩的物质来源、沉淀机制、及大区域的动力机制和成矿场所等问题，但对区段或矿段等小空间尺度的磷矿成矿规律研究较少，而微尺度的成矿规律往往关系到找矿勘探的方向性和准确性。因此，本文在研究卡哈洛磷矿床地质特征的基础上，深入探讨其成矿古构造位置、古沉积环境及古气候，详尽分析其小空间尺度矿体分布规律与古微地形地貌的关系，最终提出“陆缘坻、古沉积环境、古气候与古微地貌”四位一体的成矿模式，对研究区生产勘探工作起到一定的指导意义。

1 地质概况

1.1 区域地质背景

研究区位于上扬子台褶带美姑-金阳陷褶束的中段，其西为康滇古岛，东为川中台地，北为宝兴古岛，形成三面局限及南东与广海相连的格局，卡哈洛矿床就处在其中的雷波聚磷区中。

1.2 矿床基本特征

区内出露地层有震旦系上统灯影组，下寒武统麦地坪组、筇竹寺组、沧浪铺组等（图1），其中麦地坪组为本区主要含矿地层。对半坡溪沟地层实测可知，灯影组四段主要为厚层粉晶白云岩，与上覆麦地坪组呈整合接触；麦地坪组主要为厚层砂屑白云岩、粉晶含磷砂屑灰岩、磷块岩、粉晶白云岩，与上覆筇竹寺组灰黑色含碳粉砂岩呈平行不整合。具体特征如下：

上覆地层：筇竹寺组（Є1q）灰黑色含炭粘土质长石石英粉砂岩。底界凹凸不平，冲刷特征明显。

平行不整合

麦地坪组第三段(Є1m3) 厚15.63m

（6）灰色厚层状砂屑白云岩，内碎屑结构，夹少量含磷粘土质薄层，风化后呈皮壳状 厚11.52m

（5）深灰色厚层状粉晶含磷砂屑灰岩，具磷质砾屑、鲕粒及生物碎屑结构，不规则磷质条带顺层分布，风化后在断面上向外凸起 厚4.11m

第二段（Є1m2） 厚 9.18m

（4）深灰色中厚层状砂屑微晶磷块岩，内碎屑结构，以磷质砂屑为主，少量砾屑。含少量浅灰色白云岩条带或团块，条带宽几毫米至几厘米不等，含量10%～30%，上、下部多，中部少 厚4.93m

（3）灰黑色薄至中层状凝胶砾砂屑磷块岩夹砂屑微晶—粉晶硅质磷质白云岩条带，呈韵律叠加构造，砾屑具塑性变形，呈次圆状，砾径0.5～5mm，局部可见少量的生物碎屑及鲕粒结构 厚4.25m

第一段（Є1m1） 厚20.24m

（2）浅灰色中厚层状含磷砂屑粉晶白云岩，具磷质砂屑及泥质水平细条带。磷质砂屑含量5%～15% 厚7.56m

（1）浅灰色厚层状粉晶白云岩，粉晶结构，块状构造。灰色硅质团块顺层不规则分布，团块长2～40cm、宽1～8cm 厚12.68m

整 合

下伏地层：灯影组第四段（Z2dn4）浅褐灰色厚层状粉晶白云岩，含微量磷质砂屑夹深灰色硅质及燧石条带。

图1 雷波卡哈洛磷矿矿床地质图Fig.1 Deposit geological map of Kahaluo phosphorite deposit in LeiBo

区内主体构造方向为近南北向—北北西向，断裂构造和褶皱构造均较为发育，其中断裂多发育于背斜的脊部，与枢纽近平行。区内褶皱主要为笔架山复背斜的次背斜，其核部地层为灯影组，翼部地层为寒武系下统麦地坪组、筇竹寺组、沧浪铺组，两翼不对称，磷矿层赋存于两翼的麦地坪组中。

2 成矿地质条件

2.1 古构造单元

据前人资料可知【18】，早寒武世麦地坪组沉积时期，雷波地区处于潮下浅水海湾环境。受古构造控制，该区西侧发育南北向康滇古岛链，北东侧以峨眉宜宾古大断裂为限紧邻川黔台地（图2）。同时，受川滇古断裂的影响，区内发育大量南北向断陷，且地形较为复杂，相对高差较大。这表明本区位于三面围限仅南东侧与深海相连的狭长的不规则带状水下坳陷（盆地）内，属于典型的陆缘坻古构造环境[19]。当携带大量磷等物质的上升洋流运移至陆缘坻时，受其屏障作用的影响，洋流流速降低会导致大量磷质的滞留和沉淀，这为磷的富集成矿提供了良好物源条件和优良的成矿场所。

2.2 古沉积环境

对区内含磷岩系及上下地层的岩石组合进行分析，结果表明，由下至上分别为粉晶白云岩、含磷砂屑白云岩、凝胶砾砂屑磷块岩、砂屑磷块岩、含磷砂屑灰岩、鲕粒及生物碎屑磷块岩、含磷粉（细）晶白云岩，为典型的海退至海进环境的产物。而磷矿层中内碎屑磷块岩、砂屑磷块岩及条带状磷块岩的大量出现则指示区内磷矿沉积具有明显的二次成矿作用，即早期滞留沉积的磷质在潮汐、波浪和风暴等外力作用下，发生机械破碎和筛选搬运，并在合适的低洼地带富集成矿。这与陆缘坻典型的水下浅滩高能环境一致。

图2 扬子陆块早寒武世梅树村期岩相古地理图Fig.2 Lithofacies palaeogeography map of Yangt ze block in meishucun epoch of early cambrian

2.3 古气候特征

前文已述，本区主要含磷岩系为麦地坪组。麦地坪组二段主要为中厚层砂屑微晶磷块岩，向下过渡为凝胶砾砂屑磷矿岩夹磷质白云岩条带；下伏麦地坪组一段为中厚层粉晶白云岩。这表明区内磷块岩与白云岩紧密共生。同时，上述白云岩中常见零星分布的天青石和石膏，且鸟眼、干裂等构造发育。这些特征均表明本区麦地坪期为典型的低纬度半干旱气候环境，即具有风化作用弱、陆缘物质少、沉积速度慢、海水盐度较高等特征[20]。这为磷及其伴生的金属元素的沉积创造了良好的成矿条件。

3 矿体分布规律

3.1 矿体分布特征

由上文可知，矿体的分布宏观上受陆缘坻控制，源自深海的上升洋流携带有大量的磷等物质，受陆缘坻的阻障作用发生滞留和沉积并富集成矿。即磷矿矿体多分布于陆缘坻与海岸间的狭长台向斜内【19】。由图1可知，卡哈洛磷矿层主要位于笔架山复背斜的次级背斜两翼或向斜的核部，顺层产出，北北西向延伸。

但同时值得注意的是，通过对卡哈洛磷矿床43个钻孔数据（表1）的分析发现，区内磷矿体在区段或矿段等较小空间尺度内存在较为明显的不连续性和不均匀性。大岩洞矿段，矿层呈北北西向展布，自北向南厚薄矿层交替出现；而元宝山矿段，矿层呈近南北向展布，整体表现为中部矿层较厚，而南北两端矿层较薄，且厚薄区域呈区带交替展布的格局（图3）。同时结合其他学者对同类型矿床的研究可知，此种较小空间尺度的矿体不连续性和不均匀性常普遍出现。

表1 卡哈洛磷矿钻孔中矿体底板与矿体厚度统计表Table 1 The thickness statistics table of the floor rocks and the orebody of Kahaluo phosphorite deposit `s drilling

3.2 古微地形地貌

上文研究表明，区内矿体在矿段等小空间尺度上具有较为明显的不连续性和不均匀性，这关系到找矿勘探的方向及效率。而在古大地构造位置相同、沉积环境相近、古气候条件相似的情况下，此种不连续性和不均匀性更可能是由古微地形地貌的差异引起的。

3.2.1 古微地形地貌特征 前文已述，麦地坪组二段为主要含矿层，其与下伏麦地坪组一段含磷白云岩呈整合接触，即麦地坪组一段沉积期结束时的地形地貌为二段沉积期的地形地貌。因此，利用麦地坪组一段的地层厚度能很好地恢复磷矿成矿期的古微地形地貌：麦地坪组一段地层较厚地段为古凹陷区，而地层较薄地段为古隆起区。在此基础上，对卡哈洛磷矿床43个钻孔矿体底板—麦地坪组一段厚度进行统计分析（表1），并作矿体底板厚度等值线图（图4）。由图4可知，大岩洞矿段中部矿体底板沉积较厚，厚度6.7～8.8m不等，西北角矿体底板沉积亦较厚，厚度可达8.8m，矿段西北部及东南部矿体底板较薄，仅4.0～6.4m，同时值得注意的是，矿段中部的底板沉积较厚区域中可见两个最大厚度仅为6.1m的薄层；在元宝山矿段北部及西南角底板沉积较厚，厚度5.4～6.6m，厚度分布较均匀，矿段南部及东北角，底板沉积较薄，厚度3～5.4m，同时，在底板厚积区中部也存在一较小的薄层。这表明，成矿期区内发育有大量的古微隆起和凹陷，其大小规模不一，隆起与凹陷一般相间出现，相对高差多为2～5m。

3.2.2 与矿体的关系 对比图3和图4可知，矿层厚度与矿体底板厚度具有较好的一致性。即矿体底板较厚地段，矿层相应较厚；而矿体底板较薄地段，矿层亦相对较薄。同时，据矿层厚度及其底板厚度的相关性分析可知，两者亦表现出良好的正相关关系（图5、6）。这表明成矿期古微地形地貌对矿体的分布具有较大的控制作用，即在古凹陷区域，矿体沉积较厚，而在古隆起区域，矿体沉积较薄或无沉积。

图3 卡哈洛磷矿钻孔中矿体等厚图Fig.3 Thickness contours of the orebody in Kahaluo deposit

图4卡哈洛磷矿钻孔中矿体底板厚度等值线图Fig.4 Thickness contours of the floor rocks in Kahaluo deposit

图5 卡哈洛磷矿底板厚度-矿体厚度数据散点图Fig.5 Thickness datas scatterplot of the floor rocks and the orebody in Kahaluo deposit

图6 卡哈洛磷矿底板厚度数据与矿体厚度数据折线图Fig.6 Thickness datas line graph of the floor rocks and the orebody in Kahaluo deposit

4 讨论与结论

雷波卡哈洛磷矿床是典型的海相沉积型磷矿床，以往研究多注重古大地构造位置、古沉积环境（海平面变化）、古气候等方面的研究，而往往忽视了古微地形地貌对矿体的控制作用。因此，本文在综合前人工作成果的基础上，探讨有利的成矿地质条件和矿体分布规律，提出“陆缘坻、古沉积环境、古气候和古微地形地貌”四位一体的成矿模式，即陆缘坻在成矿区域上为磷矿的形成提供良好的条件，其隆起形成了天然的阻障，而坳陷盆地为磷矿的沉淀提供了理想的场所；上升洋流则为成磷区提供了丰富的富磷的营养物质，通过海进的方式，将物质带到了陆缘坻；典型的低纬度半干旱古气候环境，又为磷矿的沉积提供了良好的气候条件，有助于磷及其伴生的金属元素的沉积；最后，古微地形地貌在区段或矿段等小范围内控制着矿体的分布及厚度，这样就从物质来源，动力机制，成矿场所及控矿分布等方面，提出了较综合的成矿模式，为找矿勘探提供一定思路。

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DISCUSSION ON THE GEOLOGICAL CHARACTERISTICS AND THE METALLOGENIC MODEL OF KAHALUO PHOSPHORITE DEPOSIT IN SOUTHWESTERN SICHUAN PROVINCE

Qi Caiji
Research Institute of Geological,China Chemical Geological and Mine Bureau, Zhuozhou 072754,Hebei,China

Kahaluo phosphorite deposit, which locates in meigu-jinyang depression-folding beam of upper Yangtze Syneclise of Yangtze para-platform, is part of LeiBo phosphate accumulation area in Southwestern Sichuan ph osphate-metallogenic belt, and is a typical Kunyang-type sedimentary phosphate rock deposit. On the base of a nalyzing geological characteristics of Kahaluo phosphorite deposit , we investigate the metallogenic geological conditions as good as the ore distribution and then discover the importance of the metallogenic epoch micro-lan dform on controlling orebody`s spreading further. And this work promote us to propose a metallogenic model o f quaternity of margin islet, ancient sedimentary environment, paleoclimate and ancient micro-topography, whi ch is significant on exploration and mining of deposits in some extent.

Southwestern Sichuan Province; Kahaluo phosphorite deposit; metallogenic model

P619.613

A

1006–5296（2014）02–0094–07

祁才吉（1987～），女，矿物学、岩石学、矿床学专业，助理工程师

2014-03-24；改回日期：2014-04-21