江蘇省濫洪礦區(qū)湯莊磷礦構(gòu)造對(duì)礦床的影響研究

王 先，張超杰，王仔章

（1.河南省資源環(huán)境調(diào)查三院，河南 鄭州 450000； 2.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第六地質(zhì)大隊(duì)，河南 鄭州 450000；3.河南中核五院研究設(shè)計(jì)有限公司，河南 鄭州 450000）

研究區(qū)北起湯莊，南至沽泊河，西起湯莊，東至姚東大河，面積約2.698 km2，屬宿遷市沭陽(yáng)縣華沖鎮(zhèn)管轄。目前，我國(guó)的磷礦床多分布于四川、貴州、湖北、河北等地，江蘇省湯莊磷礦是近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的一中型磷礦床，礦石品位為中等偏高[1-4]。對(duì)于礦床類型方面，我國(guó)磷礦成礦類型有沉積巖性及巖漿巖型，如貴州的織金沉積巖性磷礦、湖北荊襄的沉積巖型磷礦及河北礬山的巖漿巖型磷礦等，近年來(lái)隨著勘查程度的不斷加深，在江蘇等地發(fā)現(xiàn)了一些變質(zhì)巖型及沉積變質(zhì)巖型磷礦床[5-9]。由于湯莊磷礦發(fā)現(xiàn)時(shí)間較晚，前人的研究相對(duì)薄弱，對(duì)磷礦床的研究主要集中在礦床地質(zhì)特征、礦床成因、找礦標(biāo)志等方面[10-12]。研究認(rèn)為，湯莊磷礦為中元古代淺海相沉積變質(zhì)型磷礦床，礦體多賦存于片麻巖就大理巖的過(guò)渡帶，礦體受地層及構(gòu)造綜合作用的影響[13-14]。構(gòu)造對(duì)礦體的影響主要表現(xiàn)為對(duì)礦體的破壞及對(duì)礦體的疊加等作用[15]，在湯莊磷礦區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一系列斷裂構(gòu)造及褶皺構(gòu)造，這些構(gòu)造對(duì)礦體的影響結(jié)果前人未做更深一步的研究。基于此，本文通過(guò)對(duì)區(qū)內(nèi)構(gòu)造特征進(jìn)行探討，闡述構(gòu)造對(duì)礦體的影響作用。

1 成礦地質(zhì)背景

湯莊磷礦位于揚(yáng)子地臺(tái)北部邊緣，與華北地臺(tái)相鄰，地處郯廬斷裂帶東側(cè)，為大別—蘇魯超高壓變質(zhì)帶東端南部地區(qū)，海泗斷裂西側(cè)，沭陽(yáng)構(gòu)造盆地北東緣。區(qū)內(nèi)地層較為簡(jiǎn)單，表現(xiàn)為地層的二元結(jié)構(gòu)，即下部基底地層為下元古界東海群和中上元古界的海州群，蓋層為中生界白堊系和新生界第三系和第四系，各地層之間均呈不整合接觸關(guān)系。其中海州群地層呈NE-SW向展布，自下而上分為錦屏組與云臺(tái)組地層，錦屏組地層主要由斜長(zhǎng)綠泥云母片巖及綠色斑點(diǎn)狀斜長(zhǎng)片巖組成，局部夾雜有大理巖等。蓋層同時(shí)也是主要的賦礦地層，6P2礦體賦存于本層的頂部，6P1礦體賦存于本層的上部，10P礦體分布于中上部，5P2礦體賦存于下部，5P1礦體賦存于本層的底部（圖1）。云臺(tái)組地層分布于湯莊礦段的北東到東部，巖性以白云斜長(zhǎng)片麻巖為主，夾綠色片巖、石榴或角閃斜長(zhǎng)片麻巖，局部夾碳酸鹽綠泥云母片巖、云母石英片巖等。與下伏錦屏組呈整合接觸。中生界白堊系地層主要為浦口組地層，大致呈北東—南西展布，傾向南東，傾角30°左右。該層直接覆蓋于海州群變質(zhì)巖之上。第三系、第四系地層大致呈水平狀態(tài)分布，一般西部較東部厚。在不同的地段分別覆蓋于海州群變質(zhì)巖、下第三系和白堊系地層之上，均呈不整合接觸。

該區(qū)構(gòu)造形態(tài)簡(jiǎn)單，以斷裂為主，主要發(fā)育F1、F2、F3斷裂等。其中，F(xiàn)1斷裂位于湯莊礦段30線南側(cè)，長(zhǎng)約1 200 m，最大斷距垂直80～100 m，走向60°～70°，傾向北西，傾角74°～75°，為下盤(pán)（南東）上升、上盤(pán)（北西）下降的張扭性正斷層。F1斷層破壞了區(qū)內(nèi)地層和礦體的連續(xù)性，在ZK3002孔中6P2礦體被錯(cuò)斷而缺失；斷層以北厚層大理巖厚大部位分布在深部，斷層以南則分布于淺部。F2斷層分布于礦段西北外圍濫洪到殷口一線，大致呈310°～320°方向展布，推測(cè)斷層長(zhǎng)約8 km，為北東盤(pán)向南東位移，致使戚莊礦段和湯莊礦段地層走向不連續(xù)，并呈現(xiàn)弧形彎曲，亦為斷層牽引所致。F3斷層位于30—32線，長(zhǎng)度550 m，走向10°～24°，傾向NW，傾角73°，垂直斷距25～55 m，水平斷距30.5～158.0 m，為張扭性正斷層。

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)不頻繁，僅發(fā)育2期。第1期為中元古代，海侵磷礦沉積過(guò)程中，有大規(guī)模海底基性火山噴發(fā)，基性火山碎屑在海水中沉積，后經(jīng)強(qiáng)烈的區(qū)域變質(zhì)作用形成現(xiàn)在的綠色斑點(diǎn)狀斜長(zhǎng)片巖和部分斜長(zhǎng)綠泥云母片巖。第2期主要發(fā)育在中生代早期的印支期及晚期的燕山期，主要為對(duì)巖石的混合巖化作用、伴隨少量酸性巖脈巖侵入，以石英脈為主，其次有長(zhǎng)英脈、碳酸鹽石英脈等，多受后期構(gòu)造裂隙控制。有時(shí)見(jiàn)到石英脈與圍巖接觸帶有角閃石、斜長(zhǎng)石的粗大晶體。在大脈體內(nèi)部有時(shí)可見(jiàn)圍巖捕虜體。

2 礦體地質(zhì)特征

主礦體6P1礦體主要分布22—36線，走向長(zhǎng)度1 480 m。中部30—32線附近為F1、F3斷層所斷開(kāi)，分為南北2部分?？碧焦ぷ髦饕性贔1、F3斷層南側(cè)（30—36線）。礦體賦存在錦屏組第1段第四巖性層的上部，頂板多以薄層白云質(zhì)大理巖，局部為大理巖或碳酸鹽云母片巖與6P2礦體相隔，底板多為厚層白云質(zhì)大理巖或白云石大理巖，局部地段是云母大理巖或綠色片巖。層位穩(wěn)定，連續(xù)性較好。該礦體是本礦段中規(guī)模最大，品位亦較高之礦體，為主礦體。礦體整體呈波狀起伏之似層狀，個(gè)別地段為透鏡狀。礦體的連續(xù)性、完整性都很好，僅有1處夾石，1處分叉。礦體露頭形態(tài)，受F1斷層的影響變化較大，越近斷層礦體及地層褶皺扭曲的越厲害，遠(yuǎn)離斷層就逐漸趨于正常。礦體露頭總體形態(tài)呈“蛇曲狀”，頭在32線，尾在35線，總體走向140°～320°。礦體產(chǎn)狀總體是一個(gè)伴有次級(jí)褶皺的緩傾斜單斜礦體，傾向NE，局部?jī)A向N或SE，與地層產(chǎn)狀相一致，傾角10°～30°?？偟目磥?lái)，6P1礦體的厚度變化，走向大于傾向，屬較穩(wěn)定，這與一般礦床的礦體變化規(guī)律正好相反。

在礦區(qū)范圍內(nèi)，6P2礦體規(guī)模僅次于6P1主礦體，主要分布于22—36線地段，全長(zhǎng)1 340 m。在30—32線間被F1、F3斷層切斷錯(cuò)開(kāi)，分為南北兩段。6P2礦體位于6P1礦體之上0.99～15.79 m，其間主要為白云質(zhì)大理巖，少量碳酸鹽云母片巖，礦體層位連續(xù)性較好。礦體直接頂板為白云斜長(zhǎng)片麻巖或混合巖化白云斜長(zhǎng)片麻巖，亦有部分地段為白云質(zhì)大理巖，厚度0.40～24.07 m。礦體總體形態(tài)呈似層狀—透鏡狀，厚度變化較大，礦體層位連續(xù)性較好，但中部存在不可采地段。

8P礦體主要分布于28—33線地段，出露長(zhǎng)度600 m左右。在30—32線，被F1、F3斷層切斷拉開(kāi)，分為南北2段。該礦體產(chǎn)于錦屏組第3段第一巖性層之底部或下部，直接底板為錦屏組第2段之白云斜長(zhǎng)片麻巖和混合巖化斜長(zhǎng)片麻巖，有的地段底部有0.34～50.10 m的白云質(zhì)大理巖（包括7P在內(nèi)）、碳酸鹽云母片巖或云母大理巖，頂板巖性為白云質(zhì)大理巖，碳酸鹽云母片巖和云母大理巖。礦體總體形態(tài)呈透鏡狀—似層狀，厚度變化大，層位具有一定的連續(xù)性—礦體地表露頭形態(tài)呈“乙”狀。F3斷層附近走向153°，稍有彎曲，向南31+—32線逐漸轉(zhuǎn)向112°再到76°。向南至33線，34線均呈薄層狀向深部延伸。

9P礦體分布于28—33線地段，底板有1.46～40.94 m的白云質(zhì)大理巖、碳酸鹽云母片巖，局部夾薄層細(xì)粒磷灰?guī)r，與8P礦體相接，在30—32線之間，被F1、F3斷層切割為南北2段。該礦體位于錦屏組第3段第一巖性層之頂部或上部，直接頂板為錦屏組第3段第二巖性層之斜長(zhǎng)綠泥云母片巖、斜長(zhǎng)云母片巖，局部有云母石英片巖，有的地段其上也有厚0.51～12.92 m的白云質(zhì)大理巖或云母大理巖、碳酸鹽云母片巖。礦體由31、31+、32、32+、33線控制，至34線薄層不可采。礦體出露長(zhǎng)度740 m，礦體厚大部分主要集中在31—32線淺部（-200 m以上），礦體最大控制標(biāo)高-304 m。礦體厚大部位11 m。礦體總體形態(tài)呈似層狀—透鏡狀，層位連續(xù)性較好，礦體出露形態(tài)“蛇曲狀”。

3 褶皺、斷層、小構(gòu)造對(duì)礦體的影響

該礦區(qū)位于秦嶺—大別—蘇魯超高壓變質(zhì)帶的南側(cè)，屬于外圍高壓變質(zhì)帶范圍。該礦區(qū)的磷礦層位，在中元古代沉積形成之后，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期區(qū)域變質(zhì)作用，形成了變質(zhì)結(jié)晶磷灰?guī)r礦床。后經(jīng)中生代早期印支期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，隨著大別—蘇魯超高壓變質(zhì)帶的形成，而被抬升為陸地。在中生代晚期，礦區(qū)又遭受燕山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈改造作用使礦體形態(tài)進(jìn)一步復(fù)雜化，礦體的物質(zhì)組分產(chǎn)生運(yùn)移，形成較大差異。

3.1 褶皺構(gòu)造對(duì)礦體的影響

錦屏組地層呈S形展布，此次研究區(qū)范圍正處于S的中部轉(zhuǎn)折部位。F1斷層北，地層呈現(xiàn)2組褶曲。波峰和波谷之間距離400～600 m，波峰與波谷之間的礦體標(biāo)高落差15～50 m，褶曲軸線方向?yàn)?3°～86°，反映走向上是開(kāi)闊的波狀起伏。在傾向上亦是開(kāi)闊平緩的波狀起伏狀態(tài)。褶皺構(gòu)造使礦體的連續(xù)性未受大的影響，在褶皺的轉(zhuǎn)折端，礦體厚度增加，如22—24線是褶曲的谷底，6P1礦體厚度為1.70～3.89 m。在F1斷裂帶以南，礦體及地層褶曲表現(xiàn)的較為緊密。如6P1和6P2礦體在32—33線之間形成1個(gè)完整的褶曲，峰谷相距100 m左右，褶曲軸線方向42°左右。峰谷之間落差可達(dá)40～78 m。這是由于在變質(zhì)變形過(guò)程中，溫度壓力都很大（溫度420 ℃，壓力4 kPa），磷礦物質(zhì)產(chǎn)生流變作用，致礦體褶曲頂部（波峰）厚度變大，品位變高。如26—28線間6P1礦體厚度達(dá)5.09～7.60 m，32—32+線6P1礦體厚度達(dá)4.07～8.75 m，在峰谷之間的，礦體變得更薄些，如24線6P1礦體厚僅4.01 m（圖2）。

對(duì)于8P和9P礦體也是一樣，在31線和32線之間形成一個(gè)緊密褶曲，軸向46°左右，峰谷之間落差23～46 m，峰谷之間距離僅100 m左右，在峰頂?shù)囟?，礦體厚度達(dá)18 m以上，而谷底處礦厚僅1～2 m，在褶曲翼部，礦體被拉?。▓D3）。

3.2 斷層對(duì)礦體的影響

（1）F1斷層。位于礦段30—31線間，斷距從西向東逐漸加大，斷層角礫巖的厚度約3.10 m。F1斷層局部被F3斷層錯(cuò)斷，斷開(kāi)距離30 m左右。該斷層破壞了區(qū)內(nèi)礦體和地層的連續(xù)性，6P1礦體被拉斷成南北2段。

斷層以北厚層大理巖的厚大部位分布在深部，斷層以南則分布在淺部。斷層兩側(cè)礦體形態(tài)由平緩的褶曲變?yōu)檩^緊密的褶曲，尤其斷層南側(cè)的幾條礦體，地表形態(tài)呈“蛇曲狀”。在構(gòu)造斷裂的影響下礦體產(chǎn)狀明顯變緩（10°～20°），向其外側(cè)逐漸變?yōu)?0°～30°，物質(zhì)組分、礦體品位也產(chǎn)生很大變化，如6P1礦體F1斷層北工程礦體平均品位為17.99%，厚度平均為4.66 m，而斷層南工程礦體平均品位為21.83%，平均厚度為5.92 m。

圖3 8P、9P礦體巖走向品位、厚度變化趨勢(shì)Fig.3 Variation trend of grade and thickness of 8P and 9P ore body

在垂向上，從錦屏組第2段片麻巖的產(chǎn)出特點(diǎn)看，從北向南呈逐漸變薄尖滅，從淺部向深部亦是逐漸變薄趨于尖滅，也就造成第一段第四巖性層中的6P1、6P2礦體，和第三段第一巖性層中的8P、9P礦體直接相鄰。從F1斷層南的地層及礦體接觸關(guān)系看，也是下盤(pán)巖性和礦體被該斷層抬升后剝蝕所造成的。

（2）F3斷層。位于30—32線間，斷層角礫巖的厚度約7.47 m，在局部將F1斷層錯(cuò)斷，斷距30 m左右，阻止了F1斷層西段地層及礦體運(yùn)移規(guī)模。

該斷層生成在F1斷層的發(fā)育過(guò)程中，在F1斷層對(duì)地層和礦體改造有連續(xù)和繼承作用。該構(gòu)造將9P礦體的礦頭截?cái)?，并進(jìn)一步向西南方向破壞了錦屏組地層的連續(xù)性。同時(shí)錯(cuò)斷了6P2礦體的連續(xù)性，在31線附近將6P2礦體切割為南北兩段。32線西端切斷了5P1礦體的連續(xù)性，分割為南北2段。

3.3 小構(gòu)造對(duì)礦體的影響

在淺部風(fēng)化帶內(nèi)和構(gòu)造破碎帶兩側(cè)附近的巖石節(jié)理裂隙比較發(fā)育。方向有垂直、平行、斜交片理（片麻理）或?qū)永淼?組節(jié)理，尤其在剛性巖石中如大理巖、片麻巖中比較發(fā)育。在區(qū)域變質(zhì)或動(dòng)力變質(zhì)過(guò)程中，因溫度、壓力和動(dòng)力的影響，而揉皺成各種形狀的小褶曲和小錯(cuò)動(dòng)。

節(jié)理裂隙的發(fā)育為后期的風(fēng)化淋濾提供了空間和通道。如礦體在節(jié)理裂隙發(fā)育地段，P2O5的流失現(xiàn)象很明顯，品位一般都要降低5%～10%。如6P1礦體處于淺部P2O5含量?jī)H為14.83%，沿同一礦體傾向因深度加大，節(jié)理裂隙發(fā)育程度逐漸減弱，P2O5含量逐漸提高到16.95%、27.53%、31.75%、29.86%、27.67%。其次節(jié)理裂隙的發(fā)育為鐵錳物質(zhì)通過(guò)淋濾而進(jìn)入礦體淺部，形成錳質(zhì)磷灰?guī)r或錳磷礦，錳質(zhì)最高單樣MnO可達(dá)29.51%。一般在礦體露頭附近較多，向深部逐漸變少。

4 結(jié)論

（1）褶皺主要表現(xiàn)為地層呈S形展布，在礦區(qū)內(nèi)對(duì)6P1、6P2、8P、9P礦體都產(chǎn)生了一定的影響。褶皺對(duì)礦體的影響主要表現(xiàn)在礦體的局部增厚及局部的拉伸變薄。

（2）區(qū)內(nèi)斷層對(duì)對(duì)礦體的破壞程度較高，一方面斷裂使礦體產(chǎn)狀明顯發(fā)生變化；另一方面，斷裂構(gòu)造使礦體或地層被抬升，加劇了后期的剝蝕。

（3）區(qū)內(nèi)局部小構(gòu)造主要為一系列的節(jié)理裂隙，主要集中于地表淺部，為后期的風(fēng)化淋濾提供了空間與通道。