云南省永善县务基磷矿床地质特征及成因分析❶

郑昌勇

中化地质矿山总局云南地质勘查院，云南 昆明 650200

云南省永善县务基磷矿区位于硝滩-羊场聚磷盆地之绥江-永善-昭通成磷区西北部[1]，该区域仅1960 年昭通专区地质队对永善县务基一带进行过矿区概略磷矿普查找矿工作，提交了《云南省永善县务基磷矿评价报告》，工作程度较低。2013年开展由中化地质矿山总局云南地质勘查院组织实施的云南省地质勘查基金项目《云南省永善县务基矿区磷矿普查》。本文主要以该基金项目为基础，通过地质测量、钻探、槽探及样品化学测试等工作手段，研究务基磷矿的地质特征，分析其矿床成因，对拓宽磷矿找矿范围、寻找新的磷矿石资源储备及开发后备基地具有重要的现实意义。

1 区域地质概况

务基磷矿区大地构造位置处于上扬子陆块滇东被动陆缘之巧家陆内裂谷内[1]，古地理为雷波-永善海湾[3]，云南早寒武世梅树村成磷期5 大成磷区（绥江-永善-昭通成磷区、镇雄-威信成磷区、巧家-会泽-武定成磷区、安宁-华宁-曲靖成磷区、蒙自-屏边成磷区）[1]之一的硝滩-羊场聚磷盆地之绥江-永善-昭通成磷区西北部（图1）。

图1 云南早寒武世中谊村期岩相古地理图[4] Fig.1 Lithofacies-palaeogeographical map of Zhongyicun period of early Cambrian in Yunnan

云南省下寒武统磷块岩主要赋存于梅树村组[5]，区域上称为梅树村组含磷岩系（赋矿层位梅树村组中谊村段），主要为一套碳酸盐岩-磷块岩-硅质岩建造，广泛出露及分布于金沙江沿岸的绥江、永善、昭通及盐津、镇雄、威信等地区[1]；区域上断裂构造有南北走向的硝滩-回龙坝大断裂，呈北西南东向的陆高林-油坊沟断裂、道班-南厂断裂，呈北东南西向的大猴梨沟-鹿子塘断裂及一些次一级的分枝断裂构造。褶皱构造由北至南主要有坡头上-吴家寨向斜、城墙岩-石碉-垭口背斜、观音岩向斜及道班-老坟山背斜、鹿子塘-半边街向斜。

2 矿区地质特征

2.1 矿区地层

矿区内出露地层由老至新为（图2）：

（1）上震旦统灯影组（Z2dy）：下部为灰白、浅灰色细-粉晶白云岩；中部为浅灰色微晶白云岩夹硅质团块；上部为浅灰-深灰色含硅质条纹白云岩及灰质白云岩。

（2）下寒武统梅树村组（Є1m）：主要为一套碳酸盐岩-磷块岩-硅质岩建造，自下而上可分为小歪头山段、中谊村段和大海段三段。

小歪头山段（Є1m1）：深灰色薄至中层状硅质岩、硅质白云岩与薄层状浅灰黄-灰绿色粉砂质泥岩、粉砂岩互层，顶部夹少量含磷白云岩。

中谊村段（Є1m2）：浅灰色薄-中厚层状砂屑磷块岩夹条纹、条带状磷块岩及深灰色中层状硅质磷块岩；局部夹砾屑磷块岩和少量鲕状磷块岩、薄层粉砂质白云岩及含磷粉砂岩。

大海段（Є1m3）：下部浅灰色中厚层状细晶灰岩夹薄层含磷泥质粉砂岩及含磷灰岩；局部夹硅质条带或结核。上部为深灰色厚层状微晶灰岩夹灰质白云岩。

（3）下寒武统筇竹寺组（Є1q）：下部为黑色碳质页岩夹灰绿色、灰黄色碳质粉砂岩和粉砂质泥岩；中部为浅灰色、灰黄色、灰绿色粉砂岩、泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩；局部夹少量细粒砂岩。上部为灰黑-灰绿色页岩、粉砂质页岩夹粉砂岩、泥质粉砂岩。

（4）下寒武统沧浪铺组（Є1c）：灰绿、紫红、黄绿色等杂色细-中粒长石石英砂岩夹泥质粉砂岩及页岩；可见交错层理。

（5）下寒武统龙王庙组（Є1l）：浅灰-深灰色中至厚层状细晶灰岩、泥质灰岩；间夹少量灰质白云岩及白云岩，发育少量方解石脉及团块。顶部厚20m 为乳白色、浅灰绿色糖粒状、纤维状硬石膏矿。

图2务基矿区地质简图[2] Fig.2Geological sketch map of Wuji mining area

（6）下奥陶统红石崖组（O1hs）：下部紫红色、灰绿色等杂色薄层状粉砂岩、页岩与细粒石英砂岩互层；上部为灰绿色中层状石英砂岩夹浅灰色泥灰岩；岩石中交错层理较发育。

（7）中、上奥陶统-下志留统大箐组并层（OSd）：灰白色、浅灰色中层状微晶白云岩夹灰质白云岩、灰岩及砂质白云岩；其间发育大量方解石脉和团块。

（8）下志留统龙马溪组（S1l）：浅灰、灰黄、灰绿及灰红色薄至中厚层状粉砂岩、泥质粉砂岩及泥岩；局部夹页岩，水平层理发育。

（9）下志留统黄葛溪组（S1h）：下部深灰色厚层状结晶灰岩、瘤状灰岩，灰质白云岩及白云质灰岩；上部夹10～15m 厚浅灰-灰绿色薄层状粉砂岩及粉砂质页岩。

（10）下二叠统茅口组（Plm）：上部为浅灰-深灰色中厚层-厚层虎斑状微晶灰岩，灰质白云岩；其间发育大量方解石脉及团块，方解石脉宽最大可达3～4m。下部为浅灰色中厚层状细晶白云岩、灰质白云岩。

2.2 岩浆岩

矿区内岀露岩浆岩为上二叠统峨眉山玄武岩（P2β）：分布于硝滩-回龙坝大断裂以东地段。岩性主要为暗绿色杏仁状、气孔状玄武岩夹火山集块岩、凝灰岩、凝灰质砂岩，局部为流纹岩、英安岩，为拉斑玄武岩建造。

2.3 矿区构造

2.3.1 断裂构造

矿区内仅出现2 条断层。即硝滩-回龙坝大断裂（F1）和二坪子断裂（F2）。

硝滩-回龙坝大断裂（F1）：纵贯全矿区，为区域性断裂，呈南北走向，矿区内南北长约11km，含矿层赋存其西盘（上盘），破碎带宽165m。倾向259°～279°，倾角58°～64°。地层断距>1420m，属逆断层。

二坪子断裂（F2）：为破矿构造，矿区内出露长约3.8km，呈北西-南东走向，破碎带宽18～20m，倾向西南，倾向215°～254°；倾角78°～85°，地层断距>870m；为正断层。

2.3.2 褶皱构造

矿区内褶皱构造由于受南北向硝滩-回龙坝区域性大断裂的影响，分布于该断裂西侧的矿体（层）及上、下覆岩层总体表现为向西倾斜的单斜形态，且各岩层产状较陡，其倾角达70°左右。局部地段由于受该构造及山体滑坡产生重力拖曳的影响而出现倒转现象，而分布于断裂东部的各地层则表现为总体向南东倾斜，倾角一般5°～30°。

3 矿体地质特征

3.1 含矿层位特征

矿区赋矿层位为下寒武统梅树村组中谊村段（Є1m2），自下而上岩性依次为硅质岩、磷块岩、碳酸盐岩。厚度为9.09～43.55m，平均20.66m。上覆盖层为筇竹寺组(Є1q)泥岩、粉砂岩碎屑岩系建造。顶板为梅树村组大海段(Є1m3)灰岩、灰质白云岩上部夹薄层含磷泥质粉砂岩及含磷灰岩，局部夹硅质条带或结核的岩系建造。底板为梅树村组小歪头山段(Є1m1)白云岩、硅质白云岩或夹硅质条带的化学岩系建造。

3.2 矿体特征

务基矿区磷矿体呈层状产出，矿体露头总体由北向南呈长条带状绕山分布，矿体沿走向长约8km，倾向延深约300～500m，地表出露宽度一般30～50m 不等。总体上产状稳定，与上覆、下伏地层产状基本一致，倾向234°～295°，总体约263°，倾角50°～70°不等，为一向西倾斜的单斜形态。

矿区仅一层矿，南部局部地段可划分为上、下两个矿体，上矿体为次要矿体，仅零星分布于矿区南部局部地段，规模较小。矿区工业矿体全为Ⅲ品级，厚度为0.64～11.40m，平均3.29m，P2O5质量分数为15.38%～20.03%，平均17.02%。其中，下矿体全矿区连续分布，厚度为0.64～11.40m，平均3.76m，P2O5质量分数为15.38%～20.03%，平均17.22%；上矿体零星分布，厚度为1.56～3.48m，平均 2.81m，P2O5质量分数为15.36%～17.83%，平均16.25%。

3.3 矿石质量

3.3.1 矿石的矿物成分

（1）矿石矿物：主要为胶磷灰石，多以集合体呈砂屑状存在，砂屑主要呈次棱角状、次圆状，少量呈圆状、棱角状；粒度大小一般0.003～0.2mm，含量一般35%～50%；少量为砾屑状、鲕粒状胶磷灰石，呈次棱角状、次圆状、圆状，粒度大小0.3～1.3mm；胶磷灰石粒屑表面浑浊，多聚集呈纹层状产出；部分被硅质或少数泥晶方解石交代，可见残余，但晶形保留完整。

（2）脉石矿物：有硅质、白云石、方解石、铁泥质、石英、白云母及其他微量组分。

图3 矿石结构构造 Fig 3 Texture and structure of the ores

硅质：以填隙物形式产出，主要为隐晶质，局部可见重结晶，不均匀平行层纹分布，含量5%～65%不等。局部可见方解石呈残余状分布于硅质中。

白云石：以填隙物形式产出，微晶为主，部分被硅质交代呈残余状，分布不均匀，具选择性重结晶。粒度大小0.004～0.03mm，含量一般15%～50%。

方解石：主要以填隙物产出，少量以脉形式产出，微晶状、它形粒状，分布不均匀。粒度大小0.004～0.2mm，含量一般2%～50%。少量方解石脉主要沿裂隙充填或分布于岩石边缘，为后生方解石。

铁泥质矿物：以填隙物形式产出，呈隐晶质不均匀分布，含量小于1%。

石英：以陆源碎屑形式产出，呈棱角、次棱角状，分布零星，粒径一般小于0.1mm，含量1%左右。

白云母：以陆源碎屑形式产出，呈碎片状，粒度大小0.06～0.2mm，分布不均，含量较少。

其它微量组分：有副矿物、石膏；副矿物多呈它形粒状，主要由不透明矿物组成，含褐铁矿，含量小于1%。石膏以后生形式沿微裂隙充填，含量极少。

3.3.2 矿石结构及构造

（1）矿石结构：主要为砂屑结构，其次为少量的砾屑结构及鲕粒结构。一般砂屑呈次棱角状、次圆状、棱角状；砾屑主要呈次棱角状；而鲕粒为圆状、次圆状（图3）。

（2）矿石构造：主要为薄-中层状、块状及条纹条带状构造（图3）。条纹、条带状具有明显的深浅两色相间而成的构造特征，一般深色为磷块岩；浅色主要为白云岩或含磷白云岩。

3.3.3 矿石类型

（1）矿石自然类型矿石自然类型主要有：砾屑状磷块岩、条纹状白云质磷块岩、条带状白云质磷块岩、硅质磷块岩。

砾屑状磷块岩：磷酸盐矿物成深灰色、灰黑色砾状构造。砾径一般在0.1～0.4cm 不等，多呈浑圆状、次圆状，主要为Ⅲ品级矿石。

条纹状磷块岩：矿石呈灰白色、浅蓝灰色，条纹状构造。由深浅两色构成，浅色为白云石，深色为断续胶磷矿条纹，条纹宽0.1～0.3cm 不等。该类型分布不稳定，在未完全风化时往往达不到品级矿体（低品位矿以下）甚至为含磷白云岩。

条带状磷块岩：矿石呈深灰色、浅蓝灰色，条带状构造。由深浅两色构成，浅色为含磷白云岩，深色磷块岩条带，条带宽2～5cm 不等。

硅质磷块岩：矿石呈深灰色、呈坚硬致密状，深灰色部分为硅质岩，浅灰色为磷酸盐矿物，主要分布于硅质岩周边或其中，多为低品位矿石。

（2）矿石的工业类型矿石的工业类型划分依据为CaO/P2O5比值和酸不溶物含量：矿区矿石工业类型主要为混合型；低品位矿工业类型主要为混合型和碳酸盐型。

3.3.4 矿石化学成分

矿区磷矿石有益组分为P2O5和F；伴生有害组分为CaO、SiO2、MgO、CO2、Al2O3、Fe2O3及酸不溶物（AI）；微量组分为Cl、Cd、As。其中P2O5含量15.38%～20.03%，平均17.02%；F含量1.36%～2.11%，平均1.61%。CaO 含量24.59%～41.59%，平均 33.75%；SiO2含量20.15%～45.39%，平均 31.68%；MgO 含量0.37%～2.77%，平均1.37%；CO20.32%～16.59%，平均9.76%；Al2O30.80%～4.48%，平均1.91%；Fe2O30.34%～1.78%，平均0.76%；酸不溶物（AI）23.56%～46.24%，平均32.81%。Cl、Cd、As、I含量均较低，无综合利用价值。

4 矿床成因分析

4.1 从古构造及古地理方面分析

云南东北部处在自晚震旦世以来形成的上扬子浅水碳酸盐台地之西部，其北面有康滇古陆，南东部有牛首山古陆，南西部有滇中古陆，分别与华南海、滇西海及青藏-秦岭海阻隔，组成了既与广海相同，又有较大阻挡的较为封闭的海湾环境[5]。

务基磷矿区位于上扬子陆块滇东被动陆缘之巧家陆内裂谷内，古地理为雷波-永善海湾，属滇东早寒武世中谊村期三个聚磷盆地之一的硝滩-羊场聚磷盆地西部。早寒武世中谊村期硝滩-羊场聚磷盆地因彝良一带南北向水下隆起进一步细分为东西2 个部分，绥江-永善-昭通及镇雄-威信2个成磷区。矿区位置正处于绥江-永善-昭通成磷区内，为工业磷矿体的形成创造了有力的条件。

4.2 从赋矿层位方面分析

矿区含磷岩系为下寒武统梅树村组中谊村段（Є1m2），为一套浅海碳酸盐岩和磷酸盐岩沉积，主要岩性下部为白云岩、泥质白云岩夹硅质岩；中下部为含粉砂质白云岩或白云质粉砂质磷块岩、磷块岩；上部为白云岩、白云质灰岩。含磷地层显示为海退到海进序列的产物。

4.3 从矿石特征方面分析

矿区矿石以磷质假鲕状内砂屑结构为主，次为磷质泥质结构、磷质内粉屑泥质结构。从其结构特征分析，内砂屑结构，颗粒大小均一，分选性良好，该矿区磷矿层总体反映矿床形成时沉积环境中水动力条件较强，盆地早期沉积的磷酸盐沉积物，经过水动力的不断冲刷搬运、改造后的磷质颗粒在台地相的潮间高能环境中形成鲕砾状内砂屑结构的富磷质颗粒的磷块岩，而在潮下水动力条件较弱，水环境较深中形成含泥质、硅质、隐晶质结构的贫磷颗粒的磷块岩。由于潮汐作用，导致物质分异和海水pH 值的变化，涨潮期，水介质呈弱碱性，有利于磷质沉积；而在平潮期，利于白云质、硅质沉积。经过周期性的潮汐作用影响，形成了白云质、硅质与磷质条带相间构造[6]。说明该区域磷块岩矿床是在台地浅水高能-中低能变化的环境中形成。

4.4 磷矿床成因

寒武纪是全球性的磷酸盐沉积期[7]，务基矿区磷块岩矿床就形成于早寒武世中谊村期。务基磷矿区位于上扬子陆块滇东被动陆缘之巧家陆内裂谷内，古地理为雷波-永善海湾，磷矿床的形成受古构造及古地理环境制约，寒武世早期，在封闭的海湾来自太平洋、大西洋广海的海水从各个不同的方向侵入此区域，上升洋流所携带含磷碎屑岩及富含磷质的生物不断涌入并聚积，由于太阳能和地球自转引起地壳上部海水搅动，CO 减少、海水中P2O5形成饱和状态，磷酸盐随上升洋流不断运移至半封闭的雷波-永善海湾，逐渐沉积在距大陆0～30km、水体深度0～150km 的大陆斜坡上[8]。同时，炎热、潮湿的古气候条件、古纬度条件、台地浅水高能-中低能环境的作用、海水PH 值变化等，为磷块岩的富集成矿提供了有力条件。综上所述，务基磷矿床属于浅海相沉积磷矿床。

另外，该区域成矿条件较好，有较好找矿前景，但滇东北地区磷矿找矿工作程度相对较低，本文通过务基磷矿床特征及成因分析表明：下寒武统梅树村组中谊村段（Є1m2）地层为矿区外围主要找矿标志层。

5 结论

云南省永善县务基磷矿床赋存于下寒武统梅树村组中谊村段（Є1m2）地层——一套硅质岩-磷块岩-碳酸盐岩系建造中。

务基磷矿床工业矿石全为Ⅲ品级，矿石结构为砂屑结构、砾屑结构及鲕粒结构；矿石构造为薄-中层状、块状及条纹条带状构造。矿石自然类型为砾屑状磷块岩、条纹状白云质磷块岩、条带状白云质磷块岩、硅质磷块岩；矿石矿物主要为胶磷灰石，多以砂屑集合体方式呈现，次为少量砾屑状、鲕粒状；脉石矿物有硅质、白云石、方解石、铁泥质、石英、白云母及其他微量组分。

务基矿区磷矿床成因为浅海相沉积磷块岩矿床。下寒武统梅树村组中谊村段（Є1m2）地层为矿区外围主要找矿标志层。