贵州省金中镇平安磷矿二矿（扩界）成矿地质特征

杨光亮

（中化地质矿山总局贵州地质勘查院，贵州贵阳 550002）

1 矿区地质概况

1.1 地质概况

平安磷矿（二矿）地处中国贵州省开阳县城西14km（直距），贵阳市北59km（直距），隶属于开阳县，受金中镇、双流镇所辖。平安磷矿（二矿）的扩界区范围位于洋水矿区南部，区内的地形基本上东高西低，南高北低，海拔1300m～1450m［1］。区内属北温带与亚热带气候的交汇地带，因此每年的5-10月为雨季，据统计，年平均降雨量在962.5mm～1419.2mm，年平均气温10.6℃～15.3℃。

1.2 矿区地层

据该地区地质资料统计，本文重点研究的磷矿层主要赋存于震旦系陡山沱组中（具体地层详见表1）。

表1 区域地层简表

（1）南华系上统南沱组（Nh2n）

该组出露岩性主要以页岩最为常见，颜色以紫红色为主，偶夹少部分灰绿色。另外，在该组岩层顶部有一套厚度约15m～30m的紫红色冰碛砾岩。

（2）震旦系下统陡山沱组(Z1d)

常见岩性为砂岩、磷矿层和含磷砂质砾岩等，厚度在7.06m～25.62m之间，与上覆灯影组地层呈水平不整合接触关系。该层为主要含矿层，矿层厚1.02m～7.40m，平均厚2.88m，常见呈致密状、碎屑状、条带状的深灰色、蓝灰色及灰褐色磷块岩。

（3）震旦系上统灯影组（Z2dn）

该组出露岩性常见灰色细晶白云岩和硅化白云岩，并在二者中发现有数量不少的藻体，厚度为181.60m～275.11m。与上覆地层为水平不整合接触关系［2］。根据资料分析，因第一、第二段岩性界线不明显，故将第一、第二段岩性合并作为一个岩性段介绍，分段地层均为整合接触关系。

灯影组第一段加第二段（Z2dn1+2）：前两段多为微晶-细晶白云岩，构造呈条带状和碎花状两种典型构造特征，厚约84.10m～130.30m，在其中可见部分叠层藻存在。

灯影组第三段（Z2dn3）：本段厚约30.91m～40.20m，出露具碎花状、层纹状、条带状、豆状、同生角砾状构造的灰色-深灰色中厚-厚层状细晶白云岩，还含较多的藻体。

灯影组第四段（Z2dn4）：该段为浅灰色厚层状细晶白云岩，另有少部分叠层藻，厚度为71.69m～93.84m。

灯影组第五段（Z2dn5）：该段岩性可见浅灰色、深灰色、黄灰色薄-中厚层状硅质白云岩、泥质白云岩及灰绿色页岩互层，在上部还可见燧石条带，厚度约10.18m～13.04m。

（4）寒武系下统牛蹄塘组（ε1n）

该组出露岩性为黑色炭质页（泥）岩，呈透镜状连续分布，厚度和品位不稳定，厚度为51.43m～58.56m。在其底部可见深灰色-灰黑色硅质磷块岩，被称为“上磷矿”，厚约0m～0.93m。与上覆地层为假整合接触关系。

（5）寒武系下统明心寺组（ε1m）

矿区内此组岩层因受断层构造影响而出露不全，常见灰绿-深灰色含粉砂质页岩，厚度约420.79m～450.37m，与上覆地层为整合接触关系。

（6）寒武系下统金顶山组（ε1j）

此组厚度大于150m，根据岩性不同共分为上下两部分，上部以灰-深灰色钙质页岩夹薄层含云母粉砂岩及团块状灰岩为主；下部为深灰色-灰色含云母细砂岩夹深灰色-黄灰色粉砂质页岩，与上覆地层为整合接触关系。

（7）第四系（Q）

以残坡积物为主，如黄色、褐色、褐黄色砂土、亚砂土及黏土、亚黏土等，与下伏地层出现沉积间断，呈角度不整合接触关系，厚度约0m～18m。

1.3 矿区构造

矿区范围位于洋水背斜南倾伏端东翼，构造较为复杂，地层总体向南东方向倾斜，倾向为100°～165°，倾角为20°～30°。由于区内褶皱不发育，构造以断裂为主，因此断层不但制约了区内磷矿层产出的连续程度，使得磷矿乃至部分地层重复出露，甚至还影响了区内磷矿层的产出状态［3］。矿区范围构造总体较发育，断层破碎带均未见岩浆岩侵入，构造对矿体破坏较大，因此区内构造复杂程度属中等。

2 矿床地质特征

在矿区范围内共有两种原生沉积磷块岩。一种是震旦系下统陡山沱组磷块岩，被称为“下磷矿”，另一种是寒武系下统牛蹄塘组磷块岩，被称为“上磷矿”。前者属于中型磷块岩矿床。据研究分析，该矿床成因类型为浅-滨海相沉积磷块岩矿床类型亚类。

2.1 含矿岩系

含磷岩系特征详见图1。

图1 含磷岩系柱状图

2.2 矿石结构

矿区内磷块岩矿石颜色以深灰色、蓝灰色及灰褐色为主。矿石结构类型相对简单，分为两种，分别是隐晶砂屑结构和砂屑结构［4］。①隐晶砂屑结构:矿石组分以内碎屑、陆源碎屑和填隙物为主见图2、3。②砂屑结构：矿石基本上由内碎屑、陆源碎屑、黏土矿物、胶磷矿、黄铁矿和白云石等组分构成见图4。

图2 隐晶砂屑结构

2.3 矿石构造

矿区内矿石构造常见块状、层状、层纹-条纹-条带状，属于较为简单的类型［5］。

（1）块状构造

图3 隐晶砂屑结构

①颗粒块状构造：为矿石中最常见的构造之一，矿物颗粒成分为砂屑（内碎屑）、部分砾屑和鲕粒，由碳氟磷灰石颗粒紧密堆积而成。其中颗粒分选和磨圆程度均较好，以接触式胶结为主，还见少量基底式胶结。

②凝胶块状构造

主要是由非晶质碳氟磷灰石组成，另含有少量硅质和黏土矿物。

（2）层纹-条纹-条带状构造

常见磷酸盐矿物、纹层状磷块岩、黏土矿物（岩）或硅质矿物（岩）呈互层状形成。该构造根据单层厚度可划分为：达到0.5m～5cm时称为条带状构造，而厚度在0.1m～0.5cm之间时称条纹状构造。其中，磷酸盐矿物的条纹和条带均由碳氟磷灰石砂屑颗粒组成，以接触式胶结为主［6］。

2.4 矿物及化学组分含量

2.4.1 矿物成分

（1）矿石矿物

矿区内矿石矿物主要为低碳氟磷灰石，另有少部分碳磷灰石和磷灰石，并不常见，因此矿石较为单一［7］。

①低碳氟磷灰石：作为主要的矿石矿物，在磷块岩中占66%～90%。据镜下正交偏光观察，呈现为非均质-隐晶质光性特征。

②碳磷灰石：含量较少，多以薄膜形式包裹非晶质低碳氟磷灰石颗粒在磷块岩中存在，含量约占1%～2%。

③磷灰石：在矿石中含量极少，仅占1%左右，多为微晶或隐晶质形式存在。

（2）脉石矿物

常见的有白云石、石英、褐铁矿、黄铁矿和菱锰矿，另有部分绢云母、锆石、海绿石、水云母（伊利石）等矿物。

2.4.2 矿石有益有害化学组分

（1）有益组分

I-：在矿区的磷矿层中碘分布较为广泛，碘含量在0.0008%～0.0160%之间，平均含量0.0064%，高于碘综合利用品位0.0040%，可以用来回收利用。

F-：F-主要存在于矿石矿物中，与矿石的形成关系紧密，在磷块岩中多以低碳氟磷灰石矿物存在，因此F-含量与矿石中P2O5含量成正相关。

（2）有害组分

MgO：矿层中MgO含量为0.01%～10.22%，平均含量可达1.73%，是构成磷块岩中碳酸盐矿物（白云石）的主要组分之一。

Al2O3和Fe2O3：Al2O3和Fe2O3组分在磷块岩中多以褐铁矿、黏土矿物和铁铝的硅酸盐矿物质（海绿石）形式存在。

CO2:主要来自于磷块岩中的脉石矿物，例如碳酸盐矿物，因此与P2O5含量成负相关。另外，还有部分CO2产自低碳氟磷灰石中。

SiO2：SiO2组分在磷块岩当中主要是以石英或其它硅酸盐矿物形式存在。

CaO：CaO主要存在于磷酸盐矿物和碳酸盐矿物（白云岩）之中，与矿石矿物中P2O5的含量基本上呈正比关系。

2.5 矿石类型

（1）矿石自然类型

矿区内矿石自然类型分为致密状磷块岩和碎屑状磷块岩两种［8］。矿石矿物主要是碳氟磷灰石，构成单磷酸盐胶磷矿，而碳磷灰岩和磷灰石含量较低，矿区内不多。矿石多以条带状、致密块状和碎屑状等构造为主，常见颜色为深灰、灰、灰褐色。

（2）矿石工业类型

据分析，矿石中碳酸盐类矿物含量所占比例为57%，其余的43%均为硅酸盐矿物；CaO：48.00%，P2O5：32.65%，CaO/P2O5为1.47。因此，矿石的工业类型为硅钙（镁）质磷块岩矿石，由于P2O5含量高于30%，又可称为硅钙（镁）质磷块岩富矿。

3 研究意义

（1）矿区范围内原生沉积磷块岩共分为两部分，其一为震旦系下统陡山沱组磷块岩，被称为“下磷矿”，其二为寒武系下统牛蹄塘组磷块岩，被称为“上磷矿”。前者属于中型磷块岩矿床，据地质资料分析，该矿床成因类型属于浅-滨海相沉积磷块岩矿床类型亚类。

（2）矿区内磷块岩矿石结构相对简单，以隐晶砂屑结构和砂屑结构最常见，矿石构造多以块状、层状、层纹-条纹-条带状构造为主。

（3）矿区内矿石的自然类型为致密状磷块岩和碎屑状磷块岩。矿石矿物主要为低碳氟磷灰石，另有少部分碳磷灰石和磷灰石，并不常见，因此矿石较为单一。