湖北省兴山县树崆坪矿区后坪矿段Ph13磷矿层地质特征及找矿远景

曾德军

(中化地质矿山总局湖北地质勘查院，湖北 武汉 430070)

湖北省兴山县树崆坪矿区后坪矿段位于宜昌磷矿聚集区西部，属树崆坪矿区树崆坪矿段往北(深部)延伸地段，矿段面积41.59 km2。后坪矿段内磷矿属生物化学沉积型磷块岩矿床。前人对我国磷矿床特征、磷块岩成矿体系及鄂西磷矿成矿规律等进行了大量研究，取得了大量研究成果，本次研究主要在以上成果的基础上，对后坪矿段主要工业矿层Ph13磷矿层特征进行系统论述，对矿段周边磷矿找矿远景进行分析，为同类型磷矿床勘查及找矿提供借鉴，为开发利用矿段内磷矿资源提供参考。

1 矿段地质概况

后坪矿段大地构造位于扬子准地台北缘龙门—大巴台缘褶皱带的东端，北与东秦岭褶皱带的南端相连，位于次一级构造“黄陵背斜”北缘。

1.1 地层

矿段内出露地层有第四系(Q)、寒武系下统石龙洞组(∈1sh)、天河板组(∈1t)、石牌组(∈1sp)、牛蹄塘组(∈1n)、震旦系上统灯影组(Z2dn)第一至第三段，震旦系下统陡山沱组(Z1d)第一至第四段、南华系上统南沱组(Nh2n)及中元古界崆岭群(PtK)等地层隐伏于地下，钻探和坑探工程可见。

1.2 构造

后坪矿段地层整体呈单斜层状产出，略具波状起伏；地层产状较平缓，倾向285°～65°，倾角2°～13°之间，南部倾角2°～5°，北部倾角5°～13°。

矿段发现的断层有16条，均为正断层，根据其走向可分为四组：北西西(NWW)向正断层、北北西(NNW)向正断层、近东西(EW)向正断层及北北东(NNE)向正断层。四组断层中，北西西(NWW)向断层数量多，对矿层破坏最严重；北北西(NNW)向断层虽然规模大，但数量相对较少，整体破坏作用相对北西西(NWW)向断层来说稍小；近东西和北北东向断层规模较小，最大垂直断距一般小于20 m，数量相对较少，对矿层破坏作用较小。断层均为张性正断层，断层面倾角较陡，一般大于70°，仅F5断层在矿段中南部往深部变缓，局部仅47°。

1.3 含磷岩系

后坪矿段磷矿层赋存于震旦系陡山沱组第一段(Z1d1)，是区域上Ph1矿层的赋存层位。矿段内含磷岩系从上至下依次分布有上白云岩、Ph13磷矿层、含磷泥岩、Ph12矿层、含磷泥岩、Ph11矿层层位、下白云岩。含磷岩系厚度8.67～58.99 m，平均厚27.52 m。含磷岩系中Ph13矿层最发育，是矿段内主要工业磷矿层。

2 Ph13磷矿层特征

2.1 磷矿层特征

矿层在矿段内连续分布，向东、南、北往矿段外均有延伸；矿段内矿层南北(沿倾向)长约7 500 m，东西(沿走向)宽1 650～4 860 m，总体北部较宽，沿走向宽约4 230 m，在中部偏南沿走向宽度最小，为1 650 m，形成“细腰”，往南变宽，最宽达4 860 m；矿层层状产出，总体倾向315°～26°，倾角2°～8°；矿层底板高程658.16～1 302 m；矿段内矿层为隐伏矿层，埋深250～985.01 m；矿层厚度1.30～5.68 m，平均厚度3.92 m；矿层P2O5含量18.25%～30.12%，平均含量24.48%。

2.2 矿层厚度变化特征

矿层厚度总体稳定，但沿走向和倾向方向具有一定程度变化，沿走向方向变化更为明显，其中最明显的变化是往西部整体逐渐变薄，局部尖灭，形成西部不可采区带。从南到北，沿走向方向的变化趋势基本一致，即从中部往西均变薄到尖灭的走势，但变化幅度不尽相同。如矿段南部往西钻孔ZK1006控矿厚度1.30 m，PZK1406控矿厚度1.43 m，勉强可采，再往西至PD1050-C0控矿厚度仅0.75 m，PZK1606控矿厚度仅0.38 m；往北至1048西探巷内可见到矿层厚度明显变化，PD1048-C2厚度为1.93 m，再往西厚度变薄，约往西100 m矿层迅速变薄至0.76 m(PD1048-C1)；矿段中部ZK1024控矿厚度3.56 m，往西30 m矿层厚度变薄至1.50 m左右，再往西至PZK2216控矿厚度仅1.27 m，在西1平巷中从东往西矿层厚度明显变小；在PZK2216联络巷道中矿层厚度从东到西明显变薄；再向北ZK1028控矿厚度2.58 m，至西1-C4控矿厚度仅0.91 m，再往西至PZK01一带尖灭；继续向北至矿段北西部，ZK1830控矿厚度2.46 m，至西部胡家扁矿区ZK105控矿厚度为0.30 m。虽然从南到北矿层往西均有变薄的趋势，但变化幅度并不一致。沿走向往东矿层在矿段中南部一带变化较大，其他地段变化不明显。

沿倾向方向，总体厚度变化不大，且无明显变化规律。在矿段中部首采区一带厚度较大，一般厚度大于4 m，多数工程见矿厚度大于5 m；在东部采家坪ZK423—ZK426一带有一个厚度变薄区(ZK423见矿厚度1.47 m)；在矿段北部出现一个厚度不可采区(ZK1224见低品位矿厚度0.35 m)，形成不可采天窗；矿段北部偏西至矿权边界附近矿层厚度有变小趋势，至钻孔 ZK1432见矿厚度0.33 m，变为厚度不可采区。

2.3 矿层品位变化特征

从品位变化看，变化规律不明显。总体上矿层沿走向往西部品位有所降低，在矿段中部往东品位一般大于23%，在首采区东部及往东地段品位一般大于25%，往西至矿层边界附近品位多降至20%以下。总体上矿段中部、北部品位较高，往南部品位有所降低，但变化规律不明显。在矿段范围内整体出现3个品位高值区和4个品位低值区，其分布没有明显规律。

2.4 分层特征

矿层在空间剖面上分布有较强的规律性，矿层顶板为浅灰色厚层状细晶白云岩，底板为深灰色、灰黑色薄层含磷泥岩，矿层从上至下一般分为7个自然类型小层(见图1)：①白云质条带磷块岩；②块状磷块岩；③条纹状磷块岩；④泥质条带磷块岩；⑤块状磷块岩；⑥泥质条带磷块岩；⑦低品位泥质条带磷块岩。

图1 Ph13矿层结构柱状示意图

顶部①白云质条带磷块岩一般较薄，品位较低，局部地方缺少该层。②块状磷块岩厚度稳定，品位大于30%。③层条纹状磷块岩厚度稳定，品位一般大于26%。②③合并层分布稳定，是矿段主要富矿层层位，综合品位一段大于28%。④泥质条带磷块岩厚度较稳定，品位一般22%～25%。⑤块状磷块岩品位较高，但厚度不稳定，一般不具备单独开采条件；当其厚度变小(小于0.20 m)时，一般将其作为泥质条带磷块岩的一个条带，这样④、⑤、⑥合并为一层泥质条带磷块岩。⑦低品位磷块岩在矿段内不连片分布，且不能单独圈定低品位矿体，通过“穿靴戴帽”的方式圈入工业矿体中。

不同地段各自然类型小层分布并不一定完整，可能缺失其中的1～3层，但从上至下分布规律仍然明显。根据自然类型分布规律，可将矿体分为两个分层，①②③合并为上层，为较高品位矿石；④⑤⑥⑦合并为下层，为较低品位矿石。在矿段中部首采区及以东地带，④层品位升高变为条纹状磷块岩时，④⑤层并于上层中。两个分层中上层P2O5平均含量为27.28%，可作为商品原矿直接开采销售；下层矿石工业类型和品位是鄂西地区磷矿重介质选矿较为理想的对象，P2O5平均含量19.98%，可进行重介质选矿，形成精矿销售。这种分布规律为矿山分层开采、充分利用矿产资源创造了条件。

2.5 断层对矿层破坏特征

北西向断层F5为区域性断层，对矿层的破坏程度最大，将Ph13矿层切割成东西两个矿体，形成较大落差，东盘矿体升高，西盘矿体下降，断距南大北小，南部垂直断距100～200 m，北部40～80 m。其他北北西向F6、F14断层为F5的次一级断层，其中F6断层使西部矿层再次形成15～50 m落差，越往南落差越大，与F5断层形成阶梯状矿体；F14断层规模较小，两侧矿层落差小于15 m，与F5、F6断层形成“地堑状”矿体。

北西西向断层是矿段内最发育的一组断层，从北到南有F1、F2、F3、F8、F7、F15、F12、F11、F13，这些断层基本平行排列，断层间距600～1 300 m，将矿层切割成“阶梯状”、“地堑状”、“地垒状”大小不一的矿体。单条断层落差在8～100 m不等，南部落差稍小，北部落差稍大。

近东西向断层和北北东向断层虽对矿层有一定程度的切割，但延伸规模较小，矿层的落差较小，对矿层的破坏相对较小。

矿段内微小断层较发育，通过对首采区巷道编录统计发现断层201条次，其中NNW向12条，NWW向102条次，近EW向48条次，NNE向39条次。这些断层垂直断距一段小于5 m，其性质及特征与较大断层基本一致，断层或呈阶梯状、“地堑状”、“地垒状”产出，使矿层小幅错动。断层往往在某一地段集中发育，影响矿层及其顶底板稳定性，在开采过程中应引起重视。

3 找矿远景分析

后坪矿段位于宜昌磷矿聚集区西部，在经过多年勘查，其南部和东部发现多个大型磷矿床，多已开发利用。通过对后坪矿段磷矿层特征研究发现，矿层往西部逐渐变薄，形成不可采区。从岩相古地理环境看，矿段往西区域陡山沱期岩相类型是从浅海台地台坪相-滩缘泻湖亚相过渡至边缘滩相-浅滩藻丘亚相，属浅水盆地泥(页)岩、泥灰质白云岩、云质灰岩相，磷质含量低，不具备形成磷块岩矿床条件，因而往矿段西部一带没有进一步磷矿勘查的价值。

矿段往北属宜昌磷矿聚集区与兴神保磷矿聚集区结合部位，具有较好的成矿潜力。该区域内地表广泛分布寒武系、奥陶系及志留系等地层，含磷岩系震旦系陡山沱组地层隐伏其下。后坪矿段及往北地段陡山沱期岩相类型为浅海台地台坪相-滩缘泻湖亚相-泻湖滩缘微相，属滩缘泻湖泥(页)岩、磷块岩、含硅质白云岩相，是区域内适合Ph13磷矿层发育的岩相古地理环境。通过对后坪矿段Ph13磷矿层特征研究，全矿区矿层厚度1.30～5.68 m，平均厚度3.92 m；矿层P2O5含量18.25%～30.12%，平均含量24.48%，矿层稳定性较好。从矿段北部边界附近几个工程见矿情况看，矿层厚度2.82～4.78 m，P2O5含量25.06%～30.46%，矿层厚度与全矿段相比仍显稳定， P2O5含量有增高的趋势，可以预测矿段往北地段应有较好的找矿远景。

4 结语

(1)矿段内磷矿层为大型沉积型磷块岩矿床，Ph13矿层是矿段内主要工业矿层，工业矿层平均厚度3.92 m，厚度总体稳定，在矿段中东部连续分布，往西矿层变薄至尖灭。可采矿层平均品位24.48%，有用组分均匀，不同地段品位有变化，变化规律不明显。矿层受断层切割产生位移形成“阶梯状”、“地堑状”、“地垒状”矿体，对矿层开采有不利影响。

(2)矿段Ph13矿层往东已经过勘查，发现大型磷矿床；往西为不可采区，已无勘查价值；向北延伸至勘查区外暂未勘查，通过研究预测该区域内有较好的找矿远景，是下一步矿山寻找接替资源的重要靶区。