四川汉源县磷钾矿地质特征及找矿前景

龙安举 李雪梅 白进春 吴长兵 黄 奎

（四川省冶金地质勘查局六0六大队，四川成都 611730）

0 引言

四川汉源磷钾矿储量大，普查储量达20 亿吨，其矿物成分主要为胶磷矿和钾长石，就钾肥而言，尚未能满足国内需求，大部分还需进口。因此，探获汉源磷钾矿意义重大，也有助于推进我国磷钾肥制造业的发展。四川汉源一带磷矿资源较为丰富，区内磷矿沉积类型均为浅海相沉积型。汉源县区内磷矿赋矿层位主要为寒武系下统筇竹寺组和麦地坪组下部两个含矿层位，分别属于汉源式磷矿和昆阳式磷矿两种磷矿典型类型[1]。本文研究内容为磷钾矿，属汉源式磷矿类型，汉源磷钾矿层位较为稳定，分布较广，主要位于四川汉源县椅子山、富泉、水桶沟、大洪山和烂泥三湾5 个矿区。研究成果可为汉源磷钾肥行业的发展提供借鉴。因此，进一步研究汉源地区磷钾矿地质特征及其找矿远景，意义极其重要。

1 区域地质特征

汉源县磷钾矿位于一级构造单位扬子准地台（Ⅰ1）西部，康滇地轴的北东侧（Ⅱ2）的四川台坳（Ⅱ3）之西南段，峨眉山断块（Ⅲ3）中部，与东北部川西台坳（Ⅲ6）、西南部凉山褶皱束（Ⅲ1）及南部美姑金阳褶皱束（Ⅲ2）毗邻。根据四川省成矿区带划分及区域成矿规律，矿区位于上扬子中东部Pb-Zn-Cu-Ag-Fe-Mn-Hg-Sb-磷-铝土矿-硫铁矿-煤-煤层气成矿带（Ⅲ-77）上的汉源-甘洛-峨眉Pb-Zn-Mn-Cu-磷-铝土矿成矿亚带（Ⅳ-42））上。

该成矿带主要出露中元古代峨边群、南华系-三叠系较稳定的沉积建造，局部有上三叠统白果湾组含煤岩系分布，矿床以铅锌、磷矿为主。其中磷矿主要分布于麦地坪组和筇竹寺组下部两个含矿层位，为昆阳式磷矿和汉源式磷矿两种类型。汉源式磷矿位于汉源-甘洛大断裂以东的扬子陆块南部碳酸盐台地峨眉山断块上的汉源-峨边Pb-Zn-Mn-Cu—Ag-磷-煤矿集区中。汉源地区含磷岩系以筇竹寺组下段的含钾粉砂岩-磷质岩建造为主，含陆源碎屑（钾长石含量较高）。

1.1 地层

区域地层出露不完整，泥盆系和石炭系地层缺失，在汉源地区各磷矿区主要出露元古界地层。区域内出露地层及岩性从老至新依次为：震旦系（下统为一套火山岩—火山碎屑岩、上统为一套海相碎屑岩及碳酸盐岩）、寒武系（为一套海相碎屑岩及碳酸盐岩）、奥陶系（为一套海相碎屑岩及碳酸盐岩）、志留系（为一套半深海相碎屑岩）、二叠系（下统为由一套滨海相碎屑岩—滨海相碳酸盐岩—广海相碳酸盐岩渐变过渡，上统为一套基性火山喷出岩类）、三叠系（为一套含煤碎屑岩）、侏罗系（为一套河湖相—滨海相碎屑岩）、第四系（为一套残、坡积物）。寒武系下统筇竹寺组地层为汉源县磷钾矿含矿层位。

1.2 构造

区域内构造迹线以北西向、北东向为主，北东方向构造较为发育。区内盖层褶皱和断裂主要呈近南北向展布，构成本区以南北向为主的构造体系。褶皱构造主要有汉源向斜、安乐向斜、马烈背斜、椅子山向斜、磨房沟背斜、范家沟向斜、大洪山向斜和轿顶山向斜等；北西-南东向断裂组以逆断层为主，发育有马治山断层、沙坪断层、小垭口断层、银厂沟断层、三岔河断层等。近南北向断裂组以逆冲断层为主，发育有大洪山断层、白草坡断层、豆腐石断层等。由此可见，区内大多数构造对磷钾矿产生影响[2]。

1.3 矿（层）体

在汉源地区，磷矿层赋矿层位为寒武系下统筇竹寺组一段顶部，呈层状、似层状产出。目前，该区共发现大、中型磷矿床2 处，分别位于大洪山、椅子山，其矿层厚度6.92 ～9.87m，矿层在走向上延伸较长，一般在2.8 ～6.5km，最长7km，P2O5平均品位15.26%～20.93%。从汉源各磷钾矿山分析得出，含磷矿层有上、下两个矿层，下层矿为汉源地区主要的工业矿层。由于上矿层位于含磷层位的顶部和下部，其厚度不稳定且小，品位底，工业价值低。汉源地区矿层稳定，但部分地段受断裂构造影响。

1.4 矿石

矿石结构主要体现为外生沉积特征，主要有细砂状结构、中粗粒碎屑砂状结构、假鲕状结构、生物碎屑结构、半自形—它形粒状结构、交代残留结构等；矿石构造类型以块状构造、条带状构造为主，其次是星点浸染状构造和层纹状构造等；矿物成分主要为胶磷矿和白云石，其次为石英、泥质、云母及铁质等。

2 矿带地质特征

汉源磷钾矿地区以南为金阳-宁南水下隆起，与德泽-东川盆地相隔，以西为康定古陆、汉源-甘洛水下隆起，形成了一个向东包揽的海湾泻湖沉积环境，位于潮间沙坪相区，为磷块岩的汇聚提供了一个良好的沉积场所和环境。在磷矿的沉积过程中，伴随着多个潮下、潮间、潮上之间的次级小旋回，助推了磷矿层的富集（见图1）。因此，这些有利环境造就了汉源地区许多厚度大、品位富的大中型磷矿床。

图1 川滇地区早寒武世筇竹寺期岩相古地理略图

3 区域典型矿床地质特征

区域内已发现多处具有工业价值的磷矿体，与康滇断隆成矿带东部的磷矿床构成了川滇成磷带北段的主体，为四川磷矿的主要产区。区域内磷矿以赋存于寒武系下统筇竹寺中的汉源式磷矿为主（椅子山、水桶沟磷矿、烂泥三湾磷矿、富泉磷矿等），部分为产于麦地坪组（昆阳式磷矿-铁厂沟磷矿）。磷矿层厚度总体上变化不大，一般是南北向较为稳定，东西向变化较大。汉源式磷矿沉积环境为浅水陆棚环境，形成过程中有大量陆源碎屑渗入，导致其磷矿含钾（K2O）量较高，又称之为含钾磷块岩[3-5]。该区周边已发现典型矿床超过5 处，部分典型矿床特征如表1 所示。

表1 区域典型磷矿床一览表

（1）水桶沟磷矿：位于汉源县万里乡之南，平距约2 km，出露地层为上震旦系统灯影组、寒武系、下中奥陶统和下二叠统等。磷块岩赋存于寒武系下统筇竹寺组下段之顶部。岩性组合特征（统筇竹寺组下段）：顶部为磷块岩（工业矿体），中部为浅灰色厚层块状含磷砂岩（P2O5品位一般3%～5%），下部为褐灰色薄层状泥质粉砂岩、黏土岩、条带状硅质岩与含磷砂岩互层。矿体呈稳定的层状产出，矿层露头长5000m，厚4.1 ～8.0m，一般厚度5.0 ～7.0m，平均厚6.83m。矿石结构以粒状为主，构造以块状、纹层状为主，主要矿物成分为磷灰石50%、胶磷矿10%～15%、石英8%、钾长石10%～15%（主要化学成分为P2O58.59%～26.00%）、其他矿物16%～22%。审批磷矿石储量C1+C2 1414 万吨，未审批的磷矿石储量5105 万吨，属大型矿床。

（2）烂泥三湾磷矿：矿区位于椅子山磷矿区（五仙庙铅锌磷矿区）东部，矿体赋存于椅子山向斜北西翼的寒武系下统筇竹寺组下段顶部。岩性组合特征：顶板为筇竹寺组二段底部顶部深灰色白云质岩屑粉砂岩；上部为磷矿体，矿体厚度0.75 ～10.61m，平均6.64m，变化系数42.99%，厚度变化较稳定；中部为灰黑色含磷泥质粉砂岩；下部为长石石英粉砂岩、含磷粉砂岩夹薄层粉砂质页岩。矿体呈单斜层状产出，产状120°～140°∠17°～24.5°，平均倾角19.7°，与地层产状基本一致；矿石品位P2O516.53%～20.53%，平均17.76 %。共探获磷矿石资源量超过1600 万吨，为中型磷矿床。

4 区域成矿地质条件分析及找矿前景

4.1 成矿地质条件分析

四川汉源磷矿形成于早寒武世筇竹寺期，沉积环境为潮汐作用下的潮间沙坪环境，受东面环水的水上（海湾）和水下高地地形限制，其东面沉积水体较深，与广海呈自相通，且海流方向为自东向西。在磷矿成矿期，洋流携带富磷物质自东上升，为生物衍生、磷质聚集提供了丰富的物质来源；在洋流的动力作用下，上升的洋流将富磷质的海水逐渐向大陆边运移，由于pH 值、Eh 值以及温度等的变化，通过化学-胶体化学方式凝聚，并经早期成岩作用形成半固结—弱固结沉积物；由于海退使水体变浅，形成高能环境，富磷质沉积物遭受磨蚀、搬运、簸选等破坏作用，进一步分选富集为内碎屑及少量鲕粒，并经过波浪、潮汐等水流作用的反复搬运和沉积，最后经过固结成岩形成了本区域的磷块岩[6-7]。

4.2 找矿前景

对汉源地区各磷钾矿山磷矿含矿地层、磷矿与构造间关系、磷矿点分布以及规律和特点等综合研究分析，在汉源地区具有较好的磷矿找矿前景。通过初步研究分析，汉源地区分为3 个磷矿找矿远景区，自西向东分别命名为马烈找矿远景区、大洪山找矿远景区、轿顶山找矿远景区，均属A 类远景区。

（1）马烈找矿远景区：本区磷矿含矿层主要位于马烈向斜构造的核部及两翼，此处已发现有水桶沟磷矿床，为大型磷矿床。本区磷矿含矿层位为寒武系下统筇竹寺组下部地层。初步分析，在马烈-万里以南之间磷矿找矿前景良好。

（2）大洪山找矿远景区：本区磷矿含矿层主要位于大洪山向斜构造的核部及两翼，此处已发现有1 处大型磷矿床-椅子山磷矿床、2 处中型磷矿床-大洪山和烂泥三湾磷矿床、1 处小型磷矿床-瓦板山磷矿、2 处矿点-豆腐石和马家河坝磷矿点。本区磷矿含矿层位为寒武系下统筇竹寺组下部地层，受区内大洪山向斜和断层构造的破坏影响，磷矿层重复。本区已知磷矿床分布较多，且本区含矿层位延伸面积广，由此分析，在观音岩-锣锅坪一带磷矿找矿前景较好。

（3）轿顶山找矿远景区：本区磷矿含矿层主要位于轿顶山向斜构造的核部及两翼，此处已发现有富泉磷矿床（大型磷矿床）和铁厂沟磷矿点，本区磷矿含矿层稳定，向上延伸较长，约3.2km，磷矿层厚度较稳定，磷矿层厚度2 ～3m。本区磷矿含矿层位为寒武系下统筇竹寺组下部地层，该区磷矿勘查工作程度低，但发现存有以往采矿老硐。由此分析，在轿顶山一带磷矿找矿前景良好。