四川汉源式磷矿成矿规律

四川省化工地质勘查院 四川 彭州 611930

四川省汉源县椅子山至越西县顺河一带,分布含钾磷矿矿产地19处,以完成详查的水桶沟矿区为典型。因矿体空间形态、成矿时代、沉积建造、矿物组合等均一致,故将这一地区磷矿称为“汉源式”。该区域磷矿层位稳定,沉积成矿特征显著,矿床规模以大、中型为主。通过本区汉源式磷矿成矿规律的研究,可为矿区深部及外围找矿工作提供参考。

1 区域地质构造

汉源式磷矿分布于上扬子南部陆缘逆冲-褶皱带及攀西带陆内裂谷带(见图1),其大地构造分区名称见(表1),该区燕山运动表现显著,形成一系列由南北向为主的褶皱、断裂。地层属上扬子地层分区峨眉小区,出露地层有第四系洪冲积层,新近系昔格达组,侏罗系益门组～官沟组,三叠系白果湾组,二叠系梁山组～阳新组、峨眉山玄武岩组,泥盆系坡松冲组～曲靖组,志留系龙马溪组～回星哨组,奥陶系红石崖组～大箐组,寒武系筇竹寺组、沧浪铺组、石龙洞组、陡坡寺组、西王庙组、娄山关组,震旦～寒武系灯影组、观音崖组。赋矿层位为寒武系筇竹寺组下段。

图1 大地构位置造略图Fig.1 Geotectonic location sketch

表1 四川省大地构造分区简表

Ⅱ1-1-1碧口基底逆推带Ⅱ1-1摩天岭地块Ⅱ1-1-2雪山-文县盖层褶冲带Ⅱ1-1-3平武-青川盖层褶冲带Ⅱ1-2巴颜碦拉-松潘周缘前陆盆地Ⅱ1-2-1马尔康滑脱-逆冲带Ⅱ1-2-2丹巴-汶川滑脱-逆冲带Ⅱ1-3炉霍-道孚夭折裂谷ⅡⅡ1-4-1石渠-九龙滑脱-逆冲带Ⅱ1松潘-甘孜造山带Ⅱ1-4雅江残余盆地西藏-三江造山系Ⅱ1-4-2江浪-长枪变质核杂岩带Ⅱ1-5甘孜-理塘蛇绿混杂岩Ⅱ1-6-1玉隆-雄龙西弧前盆地Ⅱ1-6义敦-沙鲁里岛弧带Ⅱ1-6-2沙鲁里火山岩浆弧Ⅱ1-6-3登龙-青达弧后盆地Ⅱ1-7中咱-中甸地块Ⅱ1-7-1中咱盖层逆推带Ⅱ1-7-2盖玉-定曲前缘逆冲带Ⅱ2三江造山带Ⅱ2-1金沙江蛇绿混杂岩带Ⅲ1-1-1降扎-迭部盖层褶冲带ⅢⅢ1秦岭造山带Ⅲ1-1西倾山-南秦岭地块秦祁昆造山系Ⅲ1-1-2北大巴山盖层褶冲带Ⅲ1-2塔藏俯冲增生杂岩带

2 成矿地质特征

汉源-甘洛地区向斜一般保存较好,如大洪山向斜、椅子山向斜、木匠坪向斜及汉源向斜等,为含钾磷块岩保存创造有利条件。区域内震旦系、寒武系地层序列稳定,含矿岩系主要由一套灰-深灰色粉至细粒长石石英砂岩、石英砂岩、粉砂质页岩及少许生物屑灰岩、含磷白云岩、磷块岩组成。在甘洛以北至荥经一带,底部夹流纹质凝灰岩。

寒武系筇竹寺组上下地层接触关系清楚。筇竹寺组分为上、下两段,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,与下伏震旦～寒武系灯影组麦地坪段呈平行不整合接触。筇竹寺组下段岩性为含磷粉砂岩、粉砂岩、长石石英粉砂岩和含钾磷块岩:上部为含磷粉砂岩、粉砂岩,软舌螺化石密集分布于含磷粉砂岩中,粉砂岩含较多黄铁矿结核及磷质条带,具波状层理及水平层理;中部为含钾砂屑磷块岩和长石石英粉砂岩,砂屑磷块岩具生物碎屑结构,长石石英粉砂岩具波状层理,含黄铁矿结核;下部为角砾状含钾磷块岩,含软舌螺化石。

综上所述,磷矿层顶底板产软舌螺类、似盾壳虫类,建立有Sinosachites-Ebianotheca组合带。筇竹寺组下段小壳化石丰富,区内已发现有梅树村阶第Ⅳ带建带化石,故本段为梅树村晚期沉积,大部分区域沉积建造为含钾粉砂岩-磷质岩建造(图2)。

汉源式磷矿矿床地质特征以水桶沟矿区为典型,区内矿层出露于木匠坪向斜两翼及杜家沟至活麻槽一带,矿层露头线断续出露长约6400m,矿体平面形态呈北部头大、南部尾小之蝌蚪状。矿层赋存于筇竹寺组下段上部,呈层状产出,层位稳定。东部厚度平均8.67m,西部厚度平均6.70m。

区内主要矿石构造为条带状、条纹状、块状、角砾状,矿石结构比较简单,以砂屑结构为主,次可见含生物砂屑结构。磷块岩中矿物组合为胶磷矿、长石(正长石、微斜长石)、白云石、石英、黄铁矿等,长石是矿石中主要的含钾矿物。水桶沟矿区碳酸盐矿物占脉石矿物的20%～60%,磷块岩矿w(P2O5)平均18.49%,w(CaO)平均31.72%,w(K2O)平均5.27%,属混合型磷块岩矿,Ⅲ级品,为中低品位。

图2 早寒武世梅树村晚期筇竹寺组下段沉积岩建造综合柱状图Fig.2 Comprehensive histogram of sedimentary rock formation in the lower part of the the Qiongzhusi formation in the late Meishucun period of Early Cambrian

3 成矿规律

汉源式磷矿的地理位置位于汉源至甘洛、越西地区,在汉源地区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,已发现大型矿床2处,分别为水桶沟磷矿区和富泉磷矿区;中型矿床3处,分别为椅子山磷矿区、市荣磷矿区、烂泥三湾磷矿区;小型1处,为晒经磷矿区,矿点4处。在甘洛、越西地区大地构造单元为康滇基底断隆带,汉源-甘洛大断裂和普雄河断裂之间,已发现中型矿床2处,分别为则洛磷矿区、顺河磷矿区;小型1处,为母蓄梁子磷矿区,矿点6处。在川西南其它地区有零星分布。矿体一般为层状、薄层状和透镜状,厚度变化大,品位中至低。

四川汉源式磷矿属含钾磷矿,品位较低,矿石中含有5%～7%的K2O。矿石以Ⅲ级品为主,矿石工业类型为硅质及硅酸盐型、混合型磷块岩矿。磷矿石中的钾预期可用于制造钾磷复合肥料。

四川省汉源式磷矿分布于上扬子南部陆缘逆冲-褶皱带及攀西带陆内裂谷带碳酸盐岩中,磷块岩的最初物质来源是陆源汲取和生物富集,大量含磷陆源碎屑和富含磷质的海洋生物共同形成海底淤泥,在成岩过程中成为凝胶状磷矿沉积物的直接来源。

汉源式磷矿成矿于早寒武世梅树村晚期,磷质岩建造厚度大,含磷较高。早寒武世磷矿矿化分布不均,区域内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。因此,区内各矿床一般处于古隆起的边缘。受古地理的控制,隆起、拗陷相间分布,川西南地区海湾潮坪环境形成的富磷矿体在区域上一般不连续。