四川磷矿找矿标志与找矿方法

李斌斌

四川省化工地质勘查院 四川 彭州 611930

磷矿是我省重要矿产资源之一,具有分布相对集中、成群成带产出的特点。其找矿标志与找矿方法对找矿、勘查具有重要的意义。四川省磷矿矿床类型主要为沉积型,本文主要为沉积型磷矿的找矿标志与找矿方法作总结。

1 沉积型磷矿主要产地分布

根据资料统计,四川省已发现的含磷层位共计有21个,根据其矿床类型,分为6个矿床式,分别为早寒武世灯影组麦地坪段昆阳式磷矿、早寒武世筇竹寺组汉源式磷矿、下寒武统长江沟组清平式磷矿、泥盆系沙窝子组什邡式磷矿、下震旦统陡山沱组荆襄式磷矿和下寒武统灯影组宽川铺段宁强式磷矿等。

昆阳式磷矿产于震旦-寒武系灯影组的上部麦地坪段,该层位是西南地区磷块岩的最重要赋矿层位之一,南起云南的华宁,经昆明、会泽、马边至峨眉,形成南北向展布的川滇磷矿带;四川该层位磷矿主要分布在峨眉-马边、雷波-金阳、会理-会东等地区。

汉源式磷矿产于早寒武世梅树村晚期,含矿层位筇竹寺组下段(非三叶虫段)是我省又一个重要含磷层位,主要分布在荥经-汉源-甘洛地区。该层位中含钾磷块岩品位较高,规模较大。

清平式磷矿产于龙门山地区下寒武统长江沟组下段,已发现中型或以上规模的矿床,但分布比较比较局限。

什邡式磷矿产于龙门山地区晚泥盆世沙窝子组下段,分布于绵竹、什邡、安县地区。

荆襄式磷矿产于下震旦统陡山沱组中,主要见于大巴山万源一带,川西北绵竹地区亦有矿化线索;但一般矿层薄,形成的工业矿床很少。

宁强式磷矿产于米仓山周缘陕西宁强及四川南江地区的震旦-寒武系灯影组顶段(宽川铺段),区域上为川陕鄂磷矿带,矿带向北延伸进入陕西。四川该层位中夹磷块岩透镜体,规模一般比较小;在四川南江县仅形成一处小型矿床(平均品位低于目前最低工业品位)。

2 磷矿成矿地质构造背景与沉积建造构造

2.1 成矿地质构造背景 四川磷矿普遍形成于扬子陆块边缘,陆棚、海湾环境中的碳酸盐岩盆地或碎屑岩盆地。晋宁运动后,四川及其邻区地势高低不平,经上亿年的侵蚀、沉积,形成以川中为中心、中部稍高,四周略低的地势。大量地质证据表明,磷的原始物源是含磷陆源碎屑和富含磷质的海洋生物,它们共同形成海底淤泥,在成岩过程中成为凝胶状磷矿沉积物的直接来源。较新的岩石学分析指出,磷块岩常与白云岩共生,表明它们都是低纬度半干旱气候的产物,潮坪型磷块岩的磷质一般由古陆风化产物提供;碳酸盐岩台地型磷块岩磷质来源最大可能是由海底热点活动提供,通过藻类等原始生物聚集成岩;盆地型磷块岩中富含有机质,推断当时生物活动较活跃,富集了热点活动提供的磷质。

早震旦世陡山沱组和晚震旦世灯影组各为一次大的海进、海退旋回,在陆源物质供应较充足的西部和西北边缘地带,每次海进初期都发育了以碎屑岩为主的沉积物。其中小部分由于第一次海进初期海水尚未到达而缺失底部沉积;第二次海进又因陆源物质供应不足而仅有较薄的泥质岩或泥质白云岩的沉积。受华蓥山断裂的影响,造成西高东低的构造格局,形成西浅、东深的沉积环境。华蓥山断裂以东为潟湖海湾相,沉积一套泥灰岩,碳质页岩,富含磷、锰、硅的黑色岩系。因此,只有在大巴山的局部海湾、龙门山的陆棚边缘盆地,才具备成磷条件。

昆阳式磷矿、汉源式磷矿在小江深断裂带南北、康滇前陆逆冲带和扬子陆块南部碳酸盐台地构造单元内均有分布;早寒武世中高品位矿体的分布受成岩环境的控制,在区域上一般不连续。在主要成磷带外围,台地边缘或浅水陆棚地区也有磷矿形成,但规模一般较小,矿体的连续性较差,在局部成矿条件优越的地段,也可能形成规模不大的中等品位矿层。

早寒武世梅树村早中期继承了自晚震旦世灯影期的古地理格局,在四川盆地西缘,形成了以龙门山-攀西地区为轴线的古陆区,并成为控制沉积环境及提供陆源物质的主要地区。上扬子陆块在四川境内为一个西高东低的斜置坪台,大体在万源-云阳-黔江-遵义弧线以西属浅水碳酸盐台地范畴,该线以东逐渐向陆棚及深水盆地过渡。在浅水碳酸盐台地内古地貌差异是比较明显的,在川西南雷波牛牛寨和会东小街,形成两个凹陷中心,沉积厚度分别达226 m、310 m,为颗粒磷块岩大量堆积场所。两凹陷之间为以金阳对坪为中心的隆起带,沉积物厚仅20～62 m,尤其是川中地区,可能是一个持续的隆起地带,梅树村中晚期升至海面之上,广泛遭受剥蚀。

扬子地区,早震旦世和早寒武世磷矿,尤其是大中型矿床集中于十几个聚矿区内,在每个聚矿区内部,矿化分布也是不均匀的,主要的矿量又集中于几个大矿田(床)中,其他地段则无矿或矿化微弱。各矿床一般处于古隆起的边缘。这种现象其根本原因是由于区内有构造隆起和拗陷的存在。构造隆起往往形成古陆或隆起,具备了由磷酸盐、碳酸盐的补偿性沉积长期保持的浅水台地环境,因而形成一些大小不等的含磷台地;构造拗陷地区则构成水体较深的盆地环境,形成盆地相沉积。

在龙门山大水闸推覆体两侧,西有邱家河组含磷层,东有长江沟组含磷层,推覆体内部可能有寒武系下统含磷岩层提供成矿物源及贮存空间,在什邡式磷矿石中曾发现有个体极小的软舌螺化石,因此推测什邡式磷矿的形成与梅树村期磷质岩建造有关。

根据近年来生物地层学的研究成果,川西南汉源式磷矿和龙门山中段的清平式磷矿可进一步确定属梅树村期沉积。因海水较浅,上扬子地区普遍存在一个沉积间断剥蚀面,即筇竹寺组与灯影组顶部之间存在地层缺失,使已形成的磷矿被剥蚀。

2.2 沉积建造构造 清平式和什邡式磷矿含矿层位于龙门山基底逆推带中,受北川-映秀断裂带控制,西部产什邡式磷矿,东部产清平式磷矿。

清平式磷矿位于下寒武统长江沟组,矿层形态变化大,分上下层。其含矿建造为磷质岩和碳质页岩夹白云质灰岩建造,厚22.53～76.8 m,主要岩性为硅质白云质磷块岩,磷矿层顶底板均为碳质页岩、海绿石砂岩。

什邡式磷矿位于龙门山地区晚泥盆世沙窝子组,上段为纹层状白云岩-泥质白云岩建造,下段中磷矿赋存于磷质岩-水云母黏土岩-硅质岩建造中,品位较高,其中磷块岩和含硫磷铝锶矿共生。磷块岩砾屑中发现有早寒武世软舌螺化石。

汉源式磷矿大地构造单元为扬子陆块南部碳酸盐台地,汉源-甘洛大断裂以东。含矿层位于下寒武统筇竹寺组,上段为粉砂质泥岩夹粉砂岩建造,下段为含钾粉砂岩-磷质岩建造,磷矿层顶底板产软舌螺类、似盾壳虫类,小壳化石丰富。

昆阳式磷矿出现在扬子陆块南部碳酸盐台地和康滇前陆逆冲带,含矿层产于下寒武统灯影组麦地坪段,上覆地层为筇竹寺组一段,为碳质水云母黏土岩-长石石英粉砂岩建造。麦地坪段磷矿岩性为砂屑磷块岩,夹灰色中层状含磷白云岩及一层含磷水云母黏土岩,含大量磷屑及小壳动物化石。具微波状层理、平行层理、波状层理,韵律层理及冲刷现象。与下伏灯影组呈整合接触。

荆襄式磷锰矿和宁强式磷矿出现在米仓山-大巴山基底逆推带中。下震旦统陡山沱组荆襄式磷矿以万源县杨家坝磷矿区为典型,磷锰矿共生,含矿层顶部为薄层至中层泥质白云岩,局部含硅质、铁质和碳质,其下多以黑色碳质页岩为主。其中含矿层平均2.58 m,厚度薄。

宁强式磷矿位于震旦-寒武系灯影组顶部宽川铺段,有白云岩、灰岩,夹白云质硅质岩、硅质白云质砂屑磷块岩透镜体,具水平层理,小壳动物化石丰富。

3 找矿标志和找矿方法

依据上述四川磷矿成矿时代、地质构造、沉积建造类型,确定其找矿方法：

(1)、扬子陆块边缘,陆棚、海湾环境中的碳酸盐岩盆地或碎屑岩盆地;

(2)、受断裂带控制;

(3)、沉积建造一般见白云岩、硅质岩、砂岩建造,有古藻类化石、小壳动物化石、软舌螺化石产出;

(4)、磷块岩本身没有标志性特征,在野外不大容易识别,但对于有经验的地质工作者来说,还是可以从以下几点来鉴别：①磷块岩通常呈黑色、灰黑色、灰色,②结构一般为致密状、角砾状、条纹条带状、砂状,③其硬度一般来说小于5,用地质锤划后有痕迹,④多呈柱状和菱形节理发育。

鉴定岩石是否为磷块岩,还可以通过取样化验分析,矿石中有益组份为F、I,有害组份为Mg O、Ca O、Fe2O3、Al2O3和酸不溶物。P2O5大于15%才具有工业开采价值。

4 结语

四川磷矿的找矿标志和找矿方法是地质工作者多年工作实践总结出的经验,前面叙述的四点找矿标志和找矿方法具有明确性和可操作性,对今后地质找矿和勘查十分有效,可直接作用于四川磷矿的找矿和勘查。