贵州开阳磷矿洋水矿区实物资料特征及采集意义

朱和书，杨忠贵，李向东

(贵州省地质资料馆，贵州 贵阳 550001)

贵州开阳磷矿床是我国生物化学沉积型磷块岩矿床的代表性矿床，其洋水矿区已探明储量超过10亿吨，具有工作程度高、矿床规模大、矿石质量好等特点，被国家实物地质资料馆列入中国磷矿床I类(国家级)库藏实物地质资料采集名录[1]。2017年国家实物地质资料馆与贵州省地质资料馆联合，对贵州开阳磷矿洋水矿区的实物地质资料进行了筛选采集，按照《实物地质资料管理办法》(国土资规[2016]11号)，在洋水矿区精选采集了具有重要性、典型性的钻孔岩芯和代表性的矿石标本及岩石标本。这些实物地质资料能够全面反映洋水矿区内主要成矿地质特征，包括矿区地层序列、主要矿石类型、矿层顶底板岩石特征，具有重要的档案价值和科普意义。本次对开阳磷矿洋水矿区实物地质资料的筛选采集，是深入开展贵州省实物地质资料管理的有益探索，在贵州乃至全国具有一定示范作用。

1 成矿地质背景

矿区大地构造单元属于三级构造单元上扬子陆块(Ⅳ-4-1)黔北隆起区(Ⅳ-4-1-3)之凤冈南北向隔槽式褶皱变形区Ⅳ-4-1-3(3)。

矿区区域总体为海湾泻湖环境。区内磷矿成矿期为早震旦世陡山沱期，古地理格局沿古陆周缘岸线向外渐变过渡。按相序配置划分为四个相带，即：潮坪-泻湖-障壁樵滩相带、浅海台地相带、台地前缘斜波相带和浅海陆棚盆地相。这种古地理格局，成为陡山沱期伴随海平面快速上升面形成富溶解磷酸盐水团上升的通道，同时也为溶解磷酸盐析出及沉淀碳氟磷灰石开辟了有利的陆架位置和浅水环境(邹忠远等，2014)。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区出露地层由老至新分别为南华系上统南沱组(Nh2n)、震旦系下统陡山沱组(Z1d)、震旦系上统灯影组(Z2dn)、寒武系下统牛蹄塘组(∈1n)、明心寺组(∈1m)、金顶山组(∈1j)、清虚洞组(∈1q)；寒武系中统高台组(∈2g)、石冷水组(∈2s)、寒武系上统娄山关组(∈3ls)和第四系(Q)，其中震旦系下统陡山沱组(Z1d)为矿区含矿岩系。

2.2 构造

矿区褶皱和断裂发育，主要呈北北东-北东向展布。区域性构造洋水背斜轴向北北东约25°，两翼不对称，东缓西陡。东翼倾角10°～35°，西翼倾角30°～70°。发育的断裂构造以逆冲断层为主，倾向南东，倾角20°～70°。断层由地表至深部倾角逐渐变缓，浅部切层发育，深部逐渐顺层发育。

2.3 含矿岩系特征

据矿区勘查资料，本区主要含矿岩系为震旦系下统陡山沱组(Z1d)，其与下伏地层南华系上统南沱组(Nh2n)呈假整合接触，与上伏地层震旦系上统灯影组(Z1d)呈整合接触。以两岔河矿段含矿岩系岩性特征为例，陡山沱组沉积序列如下

上覆地层：震旦系上统灯影组(Z2dn)：灰色中厚层至厚层块状微晶-粉晶白云岩

--------------------整合--------------------

震旦系下统陡山沱组(Z1d)

11.灰绿色凝灰质页岩夹灰黑色硅泥质砾屑磷块岩和灰色白云岩团块，局部间夹硅质砾岩灰绿色凝灰质页岩

0.30m

10.灰色中厚层微-粉晶含磷白云岩

0.40m

9.浅灰色砾屑白云岩，砾屑为灰白色微-粉晶白云岩

1.85m

8.浅灰色厚层块状微-粉晶白云岩

8.70m

7.灰色微-粉晶白云岩夹乳白色硅质岩

1.25m

6.灰色致密块状硅质岩夹白云质粉-细砂屑磷块岩、角砾状白云岩

1.15m

5.深灰色致密块状硅质粉砂屑-细砂屑磷块岩，由底向顶硅质含量逐渐增加，顶部夹砾状硅质岩团块

2.35m

4.浅灰色碎屑状、纹层状砂砾屑磷块岩。砾屑之间以基底式和孔隙式胶结为主，胶结物为磷灰石和白云石

1.80m

3.深灰色致密块状粉砂屑-细砂屑磷块岩，黄铁矿颗粒密集分布其中。砂屑之间以接触式胶结为主，钙质胶结

0.40m

2.灰色砾屑白云质磷块岩，砾屑成分主要为粉砂屑磷块岩和少量的白云岩，砾屑呈椭圆状、竹叶状，由底向顶逐渐增大

0.15m

1.蔷薇色中厚层含锰砂质白云岩，底部夹灰绿色海绿石页岩角砾。由底向顶角砾逐渐变少变小，至顶部无角砾

0.65m

— — — — — —假整合— — — — — —

下伏地层：南华系南沱组(Nh2n)灰色薄层细砂岩与灰绿色海绿石页岩互层。

2.4 矿体特征

矿体赋存于震旦系下统陡山沱组(Z1d)中上部，矿体呈层状、似层状产出，产状与地层产状一致，倾向延伸稳定。受矿区断裂、褶皱构造的影响，该矿区分为六个矿段，即：位于背斜东翼的沙坝土矿段、马路坪矿段和牛赶冲矿段；位于背斜西翼的两岔河矿段、用沙坝矿段以及背斜中部的极乐矿段(图1)。矿石主要呈砂屑结构、块状及条纹状构造。主要矿石矿物为炭氟磷灰石，含量60%～90%，少量炭磷灰石和磷灰石。

3 实物地质资料采集

3.1 采集情况

开阳磷矿的洋水矿区从1954年发现至今，已探明磷矿石资源量在10亿吨以上，地质工作程度高，是我国南方陡山沱期磷矿床的重要产地。尤其是2013年以来勘探工作再不断加强，到2015年共打勘探钻孔217个，形成的实物地质资料丰富，能够真实地、完整地反映成矿地质特征。本次采集工作，首先是瞄准主勘查线上的钻孔岩心，筛选出能够全面反映矿区内主要成矿地质特征的钻孔岩芯。遵循实物地质资料重要性、典型性、代表性的筛选原则，采集了矿区内的东翼深部勘探区ZK1118、ZK3604两个钻孔岩芯，并作为Ⅰ类实物地质资料被国家馆收藏；其次以采集标本要能够反应矿区矿石标本自然类型的齐全性和矿层顶底板围岩标本的代表性为指导思想，通过对矿区地质特征和矿石特征及历年来勘查工作形成的实物资料的综合研究分析，采集了沙坝土矿段、马路坪矿段、牛赶冲矿段、两岔河矿段、用沙坝矿段、极乐矿段的矿石标本及矿层顶底板围岩标本(表1)。总计89块，其中最具代表性的矿石标本9块，顶、底板围岩标本各1块。

图1 洋水矿区矿层分布及实物资料采集位置图

表1 矿区实物资料采集情况一览表

3.2 岩芯特征

采集的钻孔ZK1118岩芯具有控制地层多、矿石类型全、矿石品位高等特征；采集的钻孔ZK3604岩芯具有控制地层多、见矿层位全、矿石品位高等特征(表2)。ZK1118、ZK3604钻孔均控制勘探区主要矿体，岩芯能够反映矿床地质特征和找矿成果，在矿区具有重要性、典型性、代表性。

表2 采集钻孔岩芯特征表

3.3 标本特征

3.3.1 矿石标本

本矿区采集的矿石标本，按自然类型分为致密块状磷矿石、碎屑状磷矿石、条带状磷矿石和角砾状磷矿石。

(1)致密状磷矿石：主要有硅质砂屑磷质岩、白云质砂屑磷质岩和含氧化铁质泥质砂屑磷质岩，是矿区的主要矿石类型。主要由低碳氟磷灰石和分散分布的粒状非磷酸盐矿物紧密堆积而成，P2O5含量普遍较高，一般都在32ω%以上。脉石矿物主要有白云石、粘土、黄铁矿等。矿石标本YSKB16，含矿母岩为浅灰色、灰色砂屑磷质岩，砂屑结构，块状构造。砂屑由胶磷矿构成，呈不规则圆形、椭圆形，大小0.1mm～0.5mm。矿石矿物为磷灰石，呈粒状围绕胶磷矿砂屑边缘分布，磷灰石含量45%～85%，P2O5含量34.13ω%。脉石矿物主要有白云石、粘土、黄铁矿等

(2)碎屑状磷矿石：主要为灰色、深灰色泥质砂屑磷质岩。低碳氟磷灰石凝集形成磷酸盐矿物粒状集合体，砂屑、碳酸盐矿物颗粒、硅质颗粒被粘土质、炭泥质、白云质胶结而成。P2O5含量亦普遍较高，一般都在30ω%以上。脉石矿物为粘土矿物、石英、黄铁矿等。矿石标本YSKB29，含矿母岩为浅灰色、砂屑磷质岩，砂屑结构，块状构造。矿石矿物为磷灰石，含量45%～85%。脉石矿物为粘土矿物、石英、黄铁矿等。砂屑由磷灰石胶结粘土矿物而成，呈不规则椭圆状，大小0.2mm～1.2mm不等。粘土矿物主要为水云母，呈结晶细小鳞片状或显微纤维状，聚集成不规则碎屑，最大可达2mm。P2O5含量36.44ω%。

(3)条带状磷矿石：主要为硅质、泥质砂屑磷质岩。凝胶状或颗粒块状磷块岩与灰绿色粘土岩等非磷酸盐岩或白云岩等非磷酸盐岩相间排列形成条带状特征。一般凝胶状或颗粒块状磷块岩的条带较厚，一般5mm～50mm；粘土岩和白云岩等条带较窄，其中粘土岩条带一般1mm～20mm，白云岩一般1mm～3mm。粘土岩和白云岩等条带的宽窄影响着矿石品位高低。该类矿石P2O5品位一般在15ω%～30ω%。矿石标本YSKB42，含矿母岩为灰色、灰褐色磷质岩夹白云石条带或泥质条带。粉-细晶结构、条带状构造。矿石矿物为磷灰石，呈粒状分布，粒度0.03mm～0.05mm，含量35%～60%。脉石矿物为白云石、粘土、石英、黄铁矿。白云石、粘土矿物聚集呈条带状分布，形成条带状构造。P2O5含量15.48ω%。

图2 典型标本及其镜下特征图

a.致密状磷块岩；b.致密状磷块岩镜；c.条带状磷块岩；d.条带状磷块岩；e.碎屑状磷块岩；f.碎屑状磷块岩；g.角砾状磷块岩；h.角砾状磷块岩；i.硅质白云岩。

(4)角砾状磷矿石：主要为硅质、泥质、白云质砂屑角砾状磷质岩，为矿区特殊的矿石类型，分为构造型和沉积型。角砾由白云石、石英、胶磷矿构成，以棱角-次棱角状为主。碎基主要由隐晶质胶状胶磷矿构成。矿石矿物磷灰石含量60%～70%；脉石矿物有白云石、石英、黄铁矿等。P2O5含量一般32.54ω%。矿石标本YSKB48，含矿母岩为灰色磷质碎裂岩，碎裂结构，角砾状构造。角砾由白云石、石英、胶磷矿构成，以棱角-次棱角状为主，大小多在0.1mm～0.3mm之间，少量粒度较大者，最大可达2mm。碎基主要由隐晶质胶状胶磷矿构成，亦可见少量石英、白云石碎粒、碎粉，分布于碎基之中。矿石矿物磷灰石含量60%～70%；脉石矿物有白云石、石英、黄铁矿等。P2O5含量32.54ω%。

3.3.2 岩石标本

本矿区采集的岩石标本主为矿层顶底板具有代表性的硅质白云岩和磷质白云岩。

(1)硅质白云岩：主要为强硅化细-中晶白云岩。顶板围岩标本YSYB23，由细-中晶白云岩经后期强硅化而成，交代残余结构，块状构造。主要矿物成分为硅质、白云石和黄铁矿。硅质含量达85%～90%。

(2)磷质白云岩：主要为含磷质亮晶鮞粒白云岩。底板围岩标本YSYB26，鮞粒由白云石构成，见少量由显微纤维状胶磷矿构成的砂屑，呈不规则状。胶结物白云石呈半自形-他形粒状分布于碎屑之间。少量碎屑石英呈次棱角状星散分布。

4 实物资料采集意义

(1)采集的实物地质资料具有重要的永久保管档案价值和科普意义。

开阳磷矿床是我国陡山沱期磷矿床的典型代表，其实物地质资料是地质工作中形成的岩芯、标本、光(薄)片、样品等实物及相关配套图文资料的总称，是地质工作形成的最直接、最重要成果的体现，是地下地质情况最真实的信息记录载体，具有原始性、唯一性、不可再生性、潜在价值巨大、获取成本高等特点，其与成果和原始地质资料一样具有重要的档案价值。[7]开阳磷矿床以矿石质优著称，P2O5含量达30%以上，富磷矿资源储量占全国总量的28%以上，是国内外著名的超大型富磷矿床[8]。洋水矿区工作程度高、矿床规模大、矿石类型齐全，形成的实物地质资料丰富。筛选采集的岩芯控制了整个矿区地层和深部矿体特征，为今后矿区磷矿找矿工作和伴生稀土矿产的评价及地质科学研究提供实物基础。采集的标本能够系统、客观反映矿石特征和矿层顶底板围岩特征，从而直观地展示将矿床地质信息。

(2)此次实物地质资料采集在全国具有示范作用，有助于推动贵州省实物地质资料管理。

贵州实物地质资料汇交工作起步较晚，筛选采集技术和管理经验不足，汇交人对实物地质资料的管理、汇交等意识淡薄，造成部分实物地质资料还未汇交就已损毁。开阳磷矿洋水矿区实物地质资料的采集，一方面从中探索总结贵州矿产类实物地质资料“筛选、采集、验收、整理、保管”的技术标准；另一方面积累实物地质资料的采集与管理经验。以贵州大型矿山企业为示范点，开展典型矿山实物地质资料采集，进而在贵州全省范围内形成一定影响，从而推动贵州实物地质资料管理工作。

(3)此次采集丰富了贵州省地质资料馆的馆藏资源

作为资料的一种形式，实物地质资料有成果资料和原始资料无法比拟的独有的特点，就是资料的客观性、真实性和唯一性。洋水矿区地质工作历时悠久，近期形成的钻孔岩芯长度多为1000m～1400m，具有控制地层多、揭示地质信息丰富等特征，同时也蕴含着丰富的找矿信息。此次采集丰富了贵州省地质资料馆的馆藏资，相信随着地学理论认识的进步或科学技术水平的提高，这些实物地质资料则可以不断地被认识和新的发现，可深度挖掘其蕴含的科研价值，有助于开展科学化的实物地质资料管理工作，发挥实物地质资料信息资源的服务作用，从而服务于社会经济发展。