中朝准地台北缘岩浆岩型磷矿成矿带东端朔州碱性杂岩及磷矿地质特征

东野脉兴

中化地质矿山总局地质研究院，河北 涿州 072754

笔者于 2014～2016年参与中化地质矿山总局《中国化工矿产地质总结研究》（属于中国地质科学院“中国矿产地质与区域成矿规律”项目）工作，于2016年5月提交了《中国磷矿地质与区域成矿规律研究报告》[1]。为阐述塔里木-中朝准地台北缘碱性杂岩型磷矿地质与区域成矿规律，对成矿带内包括朝鲜朔州磷矿在内的四个典型碱性杂岩型磷矿做了专题性总结研究。其中朝鲜朔州磷矿专题总结是根据《朝鲜磷矿地质考察报告》（1974）[2]和笔者在朝鲜考察期间搜集的区域地质、矿床地质资料以及朔州磷矿现场调研野外记录等资料综合研究而成。朔州磷矿为一碱性杂岩型磷矿，杂岩体为一超基性-碱性-碳酸岩三位一体的杂岩体，磷灰石矿含于碱性岩和碳酸岩中，为一大型矿床。朔州磷矿位于朝鲜北部平安北道，西到鸭绿江不足10km，大地构造位于中朝准地台北缘东段营口-宽甸-狼林隆起东端，对我国寻找同类杂岩体及磷矿有很好的借鉴作用。

根据中朝科学技术合作协议，经国务院批准，国家计委地质局（原地质部）组织东北三省地质局和东北地质科学研究所共7人组成的磷矿地质考察组，于1973年9月至11月历时2个月，考察了朝鲜北部三种类型9个磷矿，听取朝鲜同志有关矿床地质介绍并搜集了区域地质资料。笔者参与了矿区考察、样品采集、资料搜集、考察报告编写等各项工作，考察后组织东北地质所磷矿组对辽吉南部与朝鲜北部区域地质、磷矿地质等进行综合对比研究，总结了辽吉南部磷矿成矿规律、找矿方向并进行成矿预测[3]，编制1:20万成矿预测图，并在1974年东北三省磷铜会议（长春）上报告交流，其后辽宁营口地质队在一预测区发现甜水沉积变质磷矿，经勘察为一中型矿床。这是应用考察成果的一重要收获。

1 朔州碱性杂岩及磷矿地质

1.1 区域地质概况

朔州磷矿位于朝鲜北部平安北道朔州大台里，东距朔州1.2km，西到鸭绿江约10km（图1）。所处大地构造位置是中朝准地台北缘东段之营口-宽甸-狼林隆起（图 2）。Ⅲ级构造单元为狼林背 斜朔州-龟城褶皱带。

区域内地层有太古界狼林群，由片麻状石英岩、白粒岩、黑云片麻岩、片岩及大理岩、角闪片岩、混合岩等组成。岩层走向北西，倾向主要为南西。其上覆地层为元古界祥原系直岘统的灰紫色粘板岩和石灰岩，含藻类化石。在该矿区的东北部见有下古生界黄州系直接覆盖在祥原系之上。主要由砾岩、砂岩、粘板岩与石灰岩互层组成，含三叶虫化石。

矿区出露的主要是太古代黑云母花岗岩、片麻岩和侵入其中的朔州超基性-碱性-碳酸岩杂岩，朔州杂岩约占矿区面积的2/3。

图1 朔州磷矿床交通位置图Fig.1 Phosphate deposit location of Shuozhou

1.2 杂岩体形成时代

朔州杂岩体，朝鲜有关资料将其作为安道尔杂岩的一部分，认为属于太古代，中国赴朝磷矿考察组取同位素样测得年龄为210Ma，为印支期产物。

2 岩体地质及岩石特征

朔州杂岩体分布于朝鲜平安北道朔州、丰年、小德一带，呈近东西向环带状展布，东西长约9km，南北宽约3.5km，面积约19km2。主要由偏碱性超基性岩、碱性岩和碳酸岩组成，其中以碱性岩和偏碱性超基性岩占主导地位，横贯全区，碳酸岩仅见于矿区中部，呈透镜状，长约1500m，宽约230m，周围被第四系覆盖（图3）。

2.1 侵入期次划分及主要岩石类型

朔州杂岩体划分为三期侵入岩和一期脉岩。各侵入期主要岩石类型及矿物成分如表1。

表1 朔州杂岩侵入期划分、主要岩石类型及矿物组分Table 1 Division of intrusion period, main rock type and mineral composition of Shuozhou complex

2.2 各侵入期岩石类型主要特征

2.2.1 第一期侵入岩岩石类型及主要特征

第一期侵入岩主要岩石类型有正长辉石岩、黑云正长辉石岩和角闪正长辉石岩三种类型，后两种类型只是黑云母、角闪石含量不同，同属于正长辉石岩类。该类岩体最先侵位于太古代变质岩及混合花岗岩中，由于第二期碱性岩的侵位，使得正长辉石岩多呈零星断续分布的残留体状,或呈长条带状残留于碱性正长岩类中。主要矿物有辉石、钾长石、角闪石、黑云母，副矿物有榍石、磷灰石、锆石、钛磁铁矿等。根据其造岩矿物含量不同，正长辉石岩又可分为角闪正长辉石岩及黑云母正长辉石岩。

2.2.2 第二期侵入岩岩石类型及主要特征

第二期侵入岩主要是碱性岩类，包括碱性正长岩、角闪辉石正长岩、霞石正长岩、霞石岩等。其中碱性正长岩类分布最广。主要造岩矿物为钾长石、辉石、角闪石、黑云母等。依其含量不同又可分为辉石钾长正长岩、黑云母钾长正长岩等。它们之间无明显界限，为渐变过渡关系。而霞石正长岩和霞石岩分布零星，霞石正长岩常见于碱性正长岩中或出现在碱性正长岩与碳酸盐岩接触部位。其表面特征具有霞石晶形的独特的形态，风化后呈凹面，其与碳酸岩接触时，在接触带磷灰石矿物富集，构成交代型富矿。霞石正长岩的主要造岩矿物有钾长石、霞石、钠辉石、钠富闪石、黑云母，副矿物为磷灰石、榍石、锆石、钛铁矿等。

霞石岩类与霞石正长岩在空间分布有着密切联系。矿物特征与霞石正长岩的造岩矿物相似，和磷灰石富集地段关系密切。

当霞石正长岩和霞石岩侵位第一期超基性岩时，造成超基性岩蚀变形成蛭石矿(图3)。

2.2.3 第三期侵入岩岩石类型及主要特征

第三期侵入岩主要岩石类型有方解石碳酸岩和白云石碳酸岩两种，以前者占主导地位，后者偶见于碳酸岩与碱性岩接触带。

碳酸岩可能由于易于风化，地表仅在杂岩体中部有零星出露，未见与其他岩类直接接触，从勘探线剖面图看，碳酸岩沿碱性正长岩与辉石正长岩接触带侵入，岩体产状与接触带产状一致（图4）。

碳酸岩主要矿物为方解石、透辉石、黑云母、磷灰石，另有少量的白云石、透闪石和磁铁矿，当黑云母或磷灰石含量较多时，构成黑云母碳酸岩、磷灰石碳酸岩。磷灰石含量一般10%～20%，呈半自行柱状、粒状，粒径0.1～3mm，构成碳酸岩型磷灰石矿体。

图4 Ⅱ-Ⅱ′勘探线剖面图Fig.4 Section of Ⅱ-Ⅱ ′exploration line

2.2.4 脉岩(石英正长岩、正长伟晶岩)

继三期侵入岩之后，有一期规模较大的石英正长岩脉贯入，石英正长岩沿碱性正长岩与莲花山花岗岩的接触带或在正长岩中呈带状或扁豆体出露。其主要造岩矿物有石英、钾长石、黑云母，副矿物有锆石、磷铈镧矿、榍石、磷灰石等。石英为不规则他形，钾长石为不规则板状晶形，大部分为格状构造的微斜长石。黑云母为小鳞片状集合体，大部分已蚀变为绿泥石。

正长伟晶岩分布较局限，常见于霞石正长岩中，灰白色具伟晶状（2～4cm）的块状岩石。往往呈脉状或网脉状产出。主要造岩矿物为钾长石、霞石、黑云母等，在不同部位见有大量辉石，在正长伟晶岩和霞石正长岩接触部位黑云母集中。风化后呈松散状。正长伟晶岩有伟晶构造，从它与围岩交代情况看，可能是由含大量挥发分的残余岩浆熔融体形成的。

3 碳酸岩的成因与岩体时代

朔州碱性杂岩的时代和磷矿成因存在不同看法：①朝鲜有关资料，朔州碱性岩属于太古代安道尔杂岩的一部分，为太古代碱性岩；②中国赴朝磷矿地质考察组，取朔州碱性岩同位素年龄样品测试为 2.1Ga，属印支期；③朝鲜资料和考察组考察报告认为碳酸岩型磷灰石矿为沉积变质大理岩型磷矿。

笔者对朔州岩体地质、矿床地质、区域地质资料和“朝鲜磷矿地质考察报告”以及本人现场考察笔记等再次进行综合研究，认为：①朔州碱性杂岩体的围岩是狼林群片岩、片麻岩、混合岩等一套区域变质岩，变质相属于角闪岩相，根据与辽吉南部对比，狼林群相当于下元古界集安群和宽甸群，而朔州岩体同位素年龄 2.1Ga，为印支期侵入岩；②关于朔州磷矿中碳酸岩型磷矿的成因，笔者曾在“塔里木-中朝准地台北部内生磷矿成矿带研究”[4]（2003）一文做过论证，认为不是沉积变质大理岩型磷矿，而是含磷岩浆碳酸岩，不仅矿石矿物组成、化学成分与碳酸岩型矿石近似，而且含有Ba、B、Pb、Ga、La、Sr、Be、Si等元素，这不是沉积碳酸盐岩的特点，而是火成碳酸岩普遍含有的元素；③含磷碳酸岩形态、产状及其与围岩关系（图 4）等特点，表明碳酸盐侵位于碱性岩，不是狼林群变质岩中的沉积变质大理岩，而是岩浆碳酸岩。

4 磷矿体特征

4.1 磷矿体特征

与磷灰石矿体有成因联系的霞石岩分布在碱性岩体中心部位。到目前为止，已勘探的三个矿体，均被第四系冲积层所覆盖。霞石岩体的规模：大台里霞石岩体长2300m，宽700m；小德霞石岩体长1600m，宽450m；朔州邑霞石岩体长1600m左右（图3）。

在大台里霞石岩体中赋存三个规模较大的工业矿体。从岩体的东部开始向北西方向依次分布着丰年矿体、丰年3号矿体、丰年4号矿体，磷灰石矿体分为碳酸岩型、碱性岩型和接触交代型三种。丰年磷灰石矿体，以碳酸岩型为主伴生交代型，矿体形态呈透镜状，长300m，宽80m，延深400m，矿石品位P2O5含量为9.5%。丰年3号磷灰石矿体，以碳酸岩型为主，矿体形态呈透镜状，长300m，宽60m，延深430m，其中P2O5含量为9%。丰年 4号磷灰石矿体，以碳酸岩型为主，矿体形态呈脉状及透镜状，长1300m，宽60m，延深450m，矿石品位P2O5含量为6.9%。

碳酸岩型磷灰石矿体的走向一般北西，倾向南西，丰年矿体及丰年3号矿体倾角为55°～60°，向东南以25°～30°度角度倾伏，矿体沿倾斜延深450～500m。丰年 4号矿体的倾角为70°～75°，向西北以10°～20°角度倾伏。即矿体的走向和倾斜与霞石岩产状一致。碱性岩型磷灰石矿体的产状基本上与霞石岩体一致，一般走向北西300°～305°，倾向南西，倾角 60°～80°。该种类型磷灰石矿体在一定的部位呈较小规模的多个矿体密集产出。接触交代型磷灰石矿体产在碱性岩与碳酸岩的接触带上，其产状与前两种矿体相同。

4.2 矿石的矿物与化学成分

4.2.1 碳酸岩型磷矿石

为含有磷灰石及暗色矿物的粗粒方解石碳酸岩，白色、灰白色或褐色，块状构造，部分具条带状构造。组成矿物为方解石（70%）、磷灰石（20%），暗色矿物为辉石、角闪石及黑云母。暗色矿物与磷灰石均为粗粒状，粒度一般大于0.2mm。磷灰石分布均匀，其含量与暗色矿物含量呈相关关系。主要有益化学组分为P2O5，含量为7.12%；其它化学组分主要为CaO含量39.54%、SiO2含量9.32%、MgO含量8.38%、FeO含量5.71%等。

4.2.2 交代型磷矿石

呈环形条带，沿含磷灰石碳酸岩与碱性岩接触带部位产出。为该矿区中三种类型磷灰石矿体中含磷灰石最富、品位最高的一种（P2O520%）。矿石为绿色、灰白色、灰褐色、暗灰色，块状构造，有时见条带状构造。矿物含量变化较大，多呈粗粒状。主要矿物有磷灰石（20%～50%），其余矿物为角闪石、辉石、金云母、黑云母、长石、方解石、白云石、锆石和磁钛铁矿、钛铁矿、黄铁矿等。主要有益化学组分为P2O5，含量7.44%；其它化学组分主要为SiO2含量22.94%、Fe2O3含量18.53%、CaO含量17.66%、FeO含量14.83%、Al2O3含量6.01%等。

表3 矿石化学全分析结果表[2]Table 3 Ore chemical analysis results

4.2.3 碱性岩型磷矿石

产于霞石正长岩或霞石岩中。矿体与围岩界限不明显，呈不大的透镜体或脉状体。矿石为致密块状构造。矿石矿物有磷灰石（35%）、角闪石及辉石（30%）、霞石、钾长石、方解石、黑云母、磁铁矿、钛铁矿等。磷灰石为绿色的六方柱状或粒状产出，粒度 2～4mm。主要有益化学组分为P2O5；其他化学组分主要为SiO2含量45%、Al2O3含量25%、Na2O含量10%～13%等。

4.3 资源远景

朔州磷矿发现于1967年，已探明工业资源储量1亿t，远景储量数亿t，为大型磷灰石矿床；1968年矿山建成并投产，矿区建有选矿厂，年产精矿（P2O5含量30%～36%）12万t，1973年扩建，生产能力增加一倍。蛭石矿体沿环带状杂岩体核部断续分布（图3）。受碱性岩侵位于超基性岩热液蚀变、断裂构造和风化条件等的限制，延深不大，远景有限。

5 结论

朔州含磷碱性杂岩与我国河北矾山含磷杂岩[5-6]、天津蓟县马伸桥含磷碱性杂岩[7-8]同处于中朝准地台北缘同一构造岩浆岩带，朔州杂岩与马伸桥杂岩是塔里木-中朝准地台目前发现的典型超基性-碱性-碳酸岩三位一体的杂岩[4]，是磷灰石矿（含稀有金属、稀土）最具远景的杂岩。根据“古老地台边缘及内部活动带受深大断裂控制漫源超基性-碱性-碳酸岩杂岩型磷矿成矿模式”[9-11]塔里木-中朝准地台碱性杂岩型磷矿成矿远景十分可观，该结论对我国北方找磷具有重要参考价值。