贵州瓮安地区陡山沱期磷块岩沉积特征及成矿预测

文章编号1000-5269（2024）05-0001-08 DOI：1015958/jcnkigdxbzrb20240501

摘要：贵州瓮安已探明磷矿资源储量365亿吨，素有“亚洲磷仓”的美誉。随着新一轮找矿突破战略行动实施，急需对瓮安地区成磷条件与找矿远景区进行预测，指导磷矿找矿工作。通过对瓮安地区陡山沱期磷块岩沉积特征、沉积层序、成矿模式和成磷古地理分析，提出中坪、建中、南寨、平定营、瓮安深部、岚关、草塘等7个磷矿找矿远景区。

关键词：成矿预测区；磷矿；陡山沱期；瓮安 中图分类号：P619213；TD92 文献标志码：A

贵州磷矿资源丰富，主要成磷期为陡山沱期和梅树村期，其中陡山沱期成磷作用形成开阳和瓮福磷矿。瓮安地区是磷矿成矿集聚区，在瓮安县城以西，自南而北分别为磨坊矿段、新桥矿段、穿岩洞矿段、大塘矿段、王家院矿段、玉华矿段、白岩背斜区等［1］，磷矿带东西宽6 km，南北长18 km，已探明磷矿资源储量365亿吨，素有“亚洲磷仓”的美誉。尽管前人对瓮安地区磷块岩的沉积成矿、成矿规律和控磷因素等做了一系列研究工作［2-5］，认为磷块岩沉积在潮坪环境，水动力改造对磷矿成矿具有重要影响，但是缺少基于沉积层序、沉积古地理、沉积模式的分析来预测该区域隐伏磷矿的研究。随着新一轮找矿突破战略行动实施，已在营上找到26亿吨富磷矿，小开洲找到1亿吨磷矿，说明瓮安地区磷矿找矿前景非常好，有望实现磷矿找矿新突破。为此，我们对瓮安地区开展磷块岩沉积特征、空间展布规律、沉积层序、成矿模式和成磷古地理分析，圈定瓮安地区有利的成矿区域，指导瓮安地区磷矿的找矿。

1瓮安白岩背斜陡山沱组含磷岩系特征

贵州陡山沱期属扬子浅海，发育有黔中、武陵、雪峰3个浅海台地，以及遵义、黄平2个浅海海盆。浅海台地主要沉积了浅灰色凝胶结构及颗粒结构磷块岩、白云岩和硅质岩，局部为叠层石磷块岩，陡山沱组厚小于70 m。浅海盆地主要沉积深灰色页岩、泥质白云岩、硅质岩，局部沉积胶状磷块岩薄层，陡山沱组厚度70～150 m。

瓮安地区位于黔中古陆东北缘，在黔中古陆东北缘形成了翁昭坝海湾、大湾—铅厂海湾、英坪海湾，陡山沱期富磷的上升洋流从东北方向来，洋流中富磷物质在坡折带和浅海陆棚沉积形成初始磷块岩［6］，其后经波浪和潮汐改造，在白岩背斜区的翁昭坝海湾、大湾—铅厂海湾、英坪海湾聚集，形成巨量磷矿（图1）。含磷岩系主要由颗粒磷块岩、叠层石磷块岩、凝胶磷块岩、白云岩、泥云岩、硅质岩、黏土岩组成，由2次成磷旋回形成两期磷块岩矿床［7-8］。陡山沱早期，形成下磷矿层（a矿层），主要分布在瓮安北部的翁昭坝海湾、大湾—铅厂海湾，成磷环境为潮坪环境。陡山沱晚期，形成上磷矿层（b矿层），不仅瓮安北部为成磷的潮坪环境，南部英坪—大寨海湾也开始沉积磷块岩（图2）。

瓮安地区陡山沱期含磷岩系，沿着白岩背斜从北到南，从西到东，含磷岩系变化较大，反映陡山沱期成磷环境演化以及该区域成磷规律。在此，本文描述典型磷矿区含磷岩系特征如下。

白岩背斜北倾伏端最北侧的ZK2003剖面（图3（a）），a矿层趋于尖灭，厚度为173 m；b矿层亦有变薄趋势，厚度为481 m，底板为含磷白云质黏土岩。a、b矿层之间夹层为含磷白云岩和磷质、炭质黏土岩；顶板为含磷白云岩，磷块岩以深灰色中厚层砂屑磷块岩为主。

玉华ZK102剖面（图3（b）），a矿层趋于尖灭，仅厚045 m；b矿层亦有变薄趋势，厚约1 m。硅质岩发育，水体较深，处于成磷边缘，属于潮下-潮间环境。

大塘ZK1504剖面（图3（c）），a、b矿层厚度大，属于瓮安地区磷块岩沉积中心，a矿层厚度达20 m左右，b矿层厚度达27 m，a、b矿层中间夹层白云岩厚度约18 m。磷块岩主要为碎屑状磷块岩，具有条带状结构构造，属于潮下-潮间沉积环境。

穿岩洞ZK2301剖面（图3（d）），a、b矿层厚度大，a矿层厚度达30 m左右，b矿层厚度达15 m，a、b矿层中间夹层白云岩厚度约35 m。磷块岩主要为碎屑状磷块岩，具有条带状结构构造，潮下-潮间沉积环境，位于瓮安地区磷块岩沉积中心。

新桥安发矿井剖面（图3（e）），a矿层变薄，厚约3 m，b矿层厚约15 m，a、b矿层中间夹层白云岩厚度约2 m。磷块岩主要为碎屑状磷块岩，具有条带状结构构造，属于潮下-潮间沉积环境。

高坪小坝1号采场剖面（图3（f）），a矿层缺失，b矿层厚约24 m，磷块岩主要为碎屑状磷块岩，具有条带状结构构造，属于潮下-潮间沉积环境。

从瓮安北部到南部，陡山沱期磷块岩沉积厚度增加，最厚达到8842 m（老虎洞磷矿ZK603），总体成磷环境非常有利，成磷环境主要为潮下-潮间环境。特别是潮下环境有利形成厚度较大的磷块岩。当前，白岩背斜的东面为地层较陡的瓮安向斜西翼，磷矿层埋藏深，无法揭示磷矿层延伸情况。但从沉积相分析，瓮安向斜区应该属于潮下沉积环境，有利于磷块岩沉积，隐伏磷矿层厚度10 m以上。

2瓮安上塘背斜陡山沱组含磷岩系特征

在瓮安东部的上塘背斜，出露陡山沱组地层，从南部的水洞、岚关楼梯冲、毛狗塘，到北部草塘均有磷矿产出，磷块岩以凝胶状为主，水平层理发育，代表水动力条件弱的潮下沉积环境。磷块岩厚度较薄，一般1～2 m，磷矿层靠近底部南沱组砂砾岩、粉砂岩。

水洞陡山沱组磷块岩，厚度083～200 m，距南沱组砂砾岩5 m左右，以凝胶状磷块岩为主，夹硅质磷块岩、磷质硅质岩（图4（a）（b））。瓮安岚关毛狗塘磷矿，磷块岩厚度1～18 m，具有纹层状层理、透镜状层理（图4（c）（d）），风化磷块岩P2O5含量为28%～32%，磷块岩底部为海绿石砂砾岩。陡山沱组磷矿层距南沱组砂砾岩约10 m，磷块岩顶、底板为陡山沱组白云岩、泥质白云岩。往北面的瓮安永和镇，陡山沱组缺少磷块岩沉积，仅沉积水平层理发育的薄层状含磷泥质白云岩（图4（e）），说明该区域水体较深，处于坡折带之下陆棚环境，磷质沉积少。到瓮安最北面的草塘一带，钻孔显示陡山沱组底部磷块岩厚约2 m，以灰色凝胶状磷块岩为主，具水平层理，磷矿层距南沱组砂砾岩5 m左右。

从瓮安上塘背斜陡山沱期磷块岩沉积特征分析，瓮安东北部仍然有陡山沱期磷块岩沉积，说明当时黔中古陆东北缘成磷范围广，到瓮安最东面的上塘背斜，仍然形成1～2 m厚度的磷块岩，而且磷块岩品位仍然较高。因此，在瓮安的白岩背斜到上塘背斜中间的瓮安复向斜深部广大区域，具有较好的磷矿成矿条件，具有良好的磷矿找矿潜力。

3瓮安陡山沱期含磷岩系沉积层序及空间分布

瓮安地区陡山沱期广泛发育磷块岩，含磷岩系由白云岩、硅质岩、磷块岩及少量黏土岩组成。在瓮安—牛场以西一带，含磷岩系最小厚度505 m，最大厚度8842 m，平均厚3480 m。露头主要出现在白岩、高坪两背斜核部呈环带状出露，往西、往北缓倾斜隐伏产出，往东陡倾斜隐伏产出。含磷岩系按岩性及富磷程度分为4个岩性段，自上而下依次为磷块岩段、含磷白云岩（硅质白云岩）段、磷块岩段、白云岩及黏土岩段［10］。

含磷岩系在横向变化较大，靠近黔中古陆的浅水海湾区域，沉积厚度大，往东上塘背斜区，水体变深，含磷岩系明显变薄。整体上，矿层厚度与陡山沱组厚度之间呈正相关关系。陡山沱组磷块岩从西往东，厚度明显增加。在大湾—穿岩洞一线，矿层（a+b）往南东方向明显增厚，a、b矿层之间夹层（G层）变薄（图5）。大寨—英坪一线，b矿层自西向东厚度增大趋势明显（图6）。总体上，瓮安地区北西、南东两侧磷块岩厚度较大，北东、南西两侧沉积磷块岩厚度较薄。

4陡山沱期成磷古地理及成磷模式

陡山沱期，瓮安地区位于黔中古陆东北缘，地形总体为西高东低的缓坡浅海（图7）。南沱冰期结束后，海平面上升，海水淹没黔中古陆东部地区，并沉积了一套含海绿石石英砂岩、泥质粉砂岩，随后沉积了一套泥质白云岩、白云岩。陡山沱早期，富磷海水随上升洋流从东北方向向西南方向侵进，进入黔中古陆周围的浅水陆棚，在生物及生物化学作用下沉积初始磷块岩，初始磷块岩随后被水动力破坏，形成磷质碎屑颗粒，再沉积形成碎屑状磷块岩，即a矿层。a 矿层靠近古陆方向厚度较薄，往东穿岩洞一带厚度大，达到28 m，再往东到瓮安县城一带，推测应该存在10 m左右的隐伏矿层。瓮安东面的上塘背斜水洞—岚关—草塘一线，a 矿层仍然有1～2 m厚，说明a矿层在瓮安复向斜区域

具有良好的成矿环境。陡山沱中期，瓮安地区处于高水位期沉积，上升洋流不发育，海水中磷质含量锐减，沉积潮坪相白云岩。陡山沱晚期，海平面再次上升，深海富磷海水再次随上升洋流向浅水区域侵进，在英坪—新桥—穿岩洞—大塘—玉华海湾沉积巨量磷质沉积物质，形成b矿层。从英坪—小坝、大塘—穿岩洞b矿层分布情况分析，往东瓮安复向斜区域应该有b矿层存在，推测厚度在10 m左右，具有良好的找矿潜力（图8）。总体上，瓮安地区陡山沱期海平面升降频繁，海进海退次级旋回发育［11］，含磷岩系为潮下-潮间环境交替沉积。特别是海进海退与磷块岩沉积关系密切，瓮安地区浅海陆棚海底地形平缓，随着海进海退变化，成磷的潮下-潮间环境也发生迁移，成磷范围向东南延伸较远，瓮安东部上塘背斜区磷矿存在就是最好的证据。

5磷矿成矿远景预测

根据区域岩相古地理特征，结合含磷岩系沉积特征和沉积旋回，以及区域地质和含矿层埋深等情况，我们圈定了7个磷矿找矿有利区域，它们是中坪、建中、南寨、平定营、瓮安深部、岚关、草塘预测区（图9）。其中，中坪、建中预测区近年来已经开展勘探工作，取得较好成效，找到了营上磷矿和小开州磷矿。平定营预测区和瓮安县城东面瓮安深部预测区，地表出露地层为寒武系顶部、二叠系地层，矿层埋藏较深，因此一直未受到关注，但成磷条件好，是有利的磷矿找矿远景区。此外，瓮安最东面的草塘和岚关预测区，虽然磷矿层厚度变薄，但成矿条件尚可，也是找矿远景区。

中坪预测区：位于瓮安玉山—中坪—渔河一带，随着该预测区附近小开洲磷矿发现，该预测区具有较好的找矿前景。该预测区面积约为120 km2，出露的地层有寒武系金顶山组、清虚洞组、石冷水组、娄山关组。含磷岩系埋藏深度介于800～2 000 m之间，矿层厚度平均8 m。区内构造较简单，可能找到大型至超大型富磷矿床。

建中预测区：位于瓮安建中—渔河一带，该预测区面积约为160 km2。出露的地层有寒武系清虚洞组、石冷水组、娄山关组，区内地层产状平缓、构造较简单。含磷岩系埋藏深度介于850～2 000 m之间。最近几年在营上、登科、老鸭山等开展勘探工作，发现了26亿吨的营上富磷矿。该预测区成矿条件好，推测磷矿层平均厚度10～15 m左右，可能隐伏有大型至超大型富磷矿床。

南寨预测区：位于瓮安玉屏南面，面积约为20 km2。出露地层为寒武系牛蹄塘组、明心寺组、金顶山组、清虚洞组，含磷岩系埋藏深度介于750～1 200 m之间，区内断裂构造比较复杂，磷块岩厚度推测在3～5 m，可能隐伏有中至大型磷矿床。

平定营预测区：位于瓮安县城西侧，紧邻瓮安玉华磷矿成矿带，面积约为50 km2，出露的地层为娄山关组，地层产状较陡。含磷岩系埋藏深度介于2 000～2 200 m之间，埋藏深，磷块岩厚度推测在10～15 m。区内构造复杂程度相对简单，可能存在大型至超大型磷矿床。

瓮安深部预测区：位于瓮安县城东侧，面积约为80 km2，出露寒武系顶部、二叠系地层，地层产状较平缓。含磷岩系埋藏深度介于1 800～2 200 m之间，埋藏较深，磷块岩厚度推测在3～5 m，南面和北面矿层较厚。区内构造复杂程度相对简单，可能存在大型至超大型磷矿床。

草塘预测区：位于瓮安草塘一带，面积约为70 km2。区内出露的地层有寒武系牛蹄塘组、明心寺组、金顶山组、清虚洞组、石冷水组、娄山关组等。含磷岩系埋藏深度介于500～2 000 m之间，区内构造复杂程度相对简单。陡山沱组磷块岩厚度约为2 m，磷矿层靠近底板南沱组，该区可能找到中型磷矿床。

岚关预测区：位于瓮安岚关镇，该区陡山沱组磷矿有楼梯冲磷矿、毛狗塘磷矿和水洞磷矿，陡山沱组磷块岩厚度为083～200 m，矿层靠近底板南沱组泥质粉砂岩、海绿石砂砾岩，面积约为30 km2。区内出露的地层有南沱组、陡山沱组、寒武系牛蹄塘组、明心寺组、金顶山组、清虚洞组、石冷水组、娄山关组等。可能找到小至中型磷矿床。该预测区向西南的福泉境内，灯影期磷块岩叠层石磷块岩成矿条件好，具有找矿前景，可以找到中至大型磷矿。

6结论

瓮安地区陡山沱期是重要磷矿成矿区，已探明磷矿资源储量365亿吨，该区域是贵州磷矿找矿重点区域，因此开展磷矿成矿预测具有重要意义。通过区域地质、含磷岩系空间展布、沉积古地理、海进海退旋回和洋流方向等综合分析，认为瓮安地区从西到东陡山沱期属于浅海陆棚缓坡环境，由于陡山沱期海平面升降频繁，海进海退旋回发育，沉积的含磷岩系为潮下带-潮间带沉积产物，因此，瓮安复向斜区域具较好的磷矿成矿条件。通过综合分析，圈定了中坪、建中、南寨、平定营、瓮安深部、岚关、草塘等7个预测区，7个预测区可能存在中到大型、超大型磷矿，该研究工作为贵州地区瓮安磷矿下一步找矿起到了指导作用。

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（责任编辑：周晓南）

Abstract：

Weng’an， located in Guizhou Province， is an important mineralization area where proven phosphate rock resource reserves are 365 billion tons during the Doushantuo period With the implementation of a new round of prospecting breakthrough strategic actions， it is urgent to predict the phosphorus formation conditions and prospecting prospects in Weng’an area and guide the phosphate prospecting work On the basis of comprehensive analysis of regional geology， regional distribution of phosphate bearing rock series， lithofacies paleogeography， and ocean current direction， it is proposed that Weng’an compound anticlines are favorable for phosphorus mineralization Therefore， seven phosphorus prediction areas have been delineated， including Zhongping， Jianzhong， Nanzhai， Pingdingying， deep part of Weng’an syncline， Languan and Caotang areas， which may contain medium to large and ultra large phosphorus deposits

Key words：

metallogenic prediction area; phosphate deposit; Doushantuo period; Weng’an county

杨瑞东，男，1963年生，贵州大学二级教授、博士生导师，贵州省省管专家、享受国务院津贴专家，中国矿物岩石地球化学学会理事，《贵州大学学报（自然科学版）》、《地质论评》、Acta Geological Sinica、Scientific Reports编委。获贵州省自然科学奖一等奖2项、三等奖3项，科技进步奖二等奖、三等奖各１项，自然资源部科普图书奖，贵州省研究生教学成果特等奖、三等奖各1项。发表论文380余篇，其中SCI/EI收录论文130余篇，专著15部。

收稿日期：2024-05-11

基金项目：国家重点研发计划资助项目（2023YFC2906604）；部省合作试点资助项目（自然资办函[2023]2247）

作者简介：杨瑞东（1963—），男，教授，博士，博士生导师，研究方向：沉积矿产，E-mail：rdyang@gzueducn

*通讯作者：杨瑞东，E-mail：rdyang@gzueducn