湖北省保康縣竹園溝—下坪磷礦地質(zhì)特征

伍齊學(xué), 牟宗玉, 肖蛟龍, 林肖榮

(湖北省地質(zhì)局 第七地質(zhì)大隊(duì),湖北 宜昌 443100)

湖北省?？悼h竹園溝—下坪磷礦地質(zhì)特征

伍齊學(xué), 牟宗玉, 肖蛟龍, 林肖榮

(湖北省地質(zhì)局 第七地質(zhì)大隊(duì),湖北 宜昌 443100)

竹園溝—下坪磷礦位于宜昌磷礦田北部中磷層富集區(qū),震旦系下統(tǒng)陡山沱組胡集段下亞段地層中,主要發(fā)育中磷層二礦層,次為中磷層一礦層。礦石自然類型主要為云巖條帶狀磷塊巖。初步估算Ph22+Ph21礦層333+334資源量達(dá)4.5億t,為大型化學(xué)沉積磷塊巖礦床。

磷塊巖;礦層特征;礦石結(jié)構(gòu)

竹園溝—下坪磷礦區(qū)位于?？怠瞬椎V帶中段,宜昌磷礦田北部中磷層豐礦帶內(nèi),礦體埋深相對(duì)較淺,成礦條件最有利,礦層主要分布于震旦系下統(tǒng)陡山沱組地層中,主要工業(yè)礦層為Ph22,富礦帶主要分布方向?yàn)楸蔽鳌蠔|向展布,次要工業(yè)礦層為Ph21,與宜昌磷礦杉樹埡、江家墩等礦區(qū)成礦地質(zhì)條件基本相同。

1 礦床地質(zhì)特征

1.1 地層

區(qū)內(nèi)僅出露第四系(Q4),寒武系上統(tǒng)婁山關(guān)組(∈2O1l)、覃家廟組(∈2q),下統(tǒng)石龍洞組(∈1sl)及天河板組(∈1t)地層,其余地層均深埋于地下,陡山沱組為主要含磷地層(圖1、圖2)。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)地層總體呈傾向北東的單斜構(gòu)造,傾角平緩,一般5°～12°,局部因斷裂構(gòu)造影響,地層產(chǎn)狀變陡。區(qū)內(nèi)褶皺不發(fā)育,主要發(fā)現(xiàn)斷層有2條(F9及F10),均為近南北走向(見圖1)。

F9斷層:該斷層北起王家包,南至張家扁,傾向?yàn)?75°～295°,傾角為72°～80°。沿走向控制長度約3 km,總體走向北北西,斷層南、北均延伸礦區(qū)范圍外,實(shí)際測量垂直斷距160～175 m,斷距由南向北逐漸減小,有ZK9601孔控制該斷層,其上盤(西盤)下降,下盤(東盤)上升,為正斷層,斷層破碎帶寬1～7.6 m,主要為碎裂巖與斷層角礫巖構(gòu)成。碎裂巖主要為深灰色粉晶云巖,十分破碎,有白色方解石充填,大小約在0.5 cm×0.7 cm～0.6 cm×1.5 cm,呈棱角狀、次棱角狀。斷層角礫巖主要成分為深灰色粉晶云巖,呈棱角狀及次棱角狀,鈣質(zhì)膠結(jié),膠結(jié)十分緊密,角礫大小為0.1 cm×0.2 cm～0.5 cm×0.8 cm,局部發(fā)育白色方解石脈,脈寬約3～5 cm。

F10斷層:該斷層北起王家灣,南至甘家大沖以南,傾向?yàn)?0°～105°,傾角為70°～85°。沿走向控制長度約2 km,總體走向北北西,斷層南、北均延伸礦區(qū)范圍外,實(shí)際測量斷距150～200 m,斷距由北向南逐漸減小,有ZK4801孔控制該斷層,其上盤(東盤)下降,下盤(西盤)上升,亦為正斷層,斷層破碎帶寬0.6～6 m,斷面呈舒緩波狀,斷層帶內(nèi)充填角礫巖,角礫巖為灰色,其成分為白云巖,角礫為棱角—次棱角狀,大小為0.1 cm×0.1 cm～3 cm×5 cm,云質(zhì)膠結(jié),結(jié)構(gòu)致密,局部破碎帶中充填白色方解石團(tuán)塊,大小在1 cm×2 cm～3 cm×6 cm,分布不均。

1.3 含磷巖系特征

礦區(qū)含磷巖系為震旦系下統(tǒng)陡山沱組(Z1d),巖石組合為一套含硅錳質(zhì)白云巖—黑色云質(zhì)泥巖—磷塊巖—白云巖,其上覆地層為震旦系上統(tǒng)燈影組,二者分界明顯,呈整合接觸關(guān)系;下伏地層為中元古界神農(nóng)架群,呈角度不整合接觸關(guān)系。含磷巖系陡山沱組(Z1d)含有工業(yè)磷礦層二層,即賦存于陡山沱組胡集段(Z1d2)底部的中磷層二礦層(Ph22)、一礦層(Ph21)和賦存于樟村坪段(Z1d1)中部的下磷層三礦層(Ph13)(圖3)。其中,中磷層(Ph2)距不整合面24.65～40.50 m。

圖1 ?？悼h竹園溝—下坪磷礦區(qū)地形地質(zhì)簡圖Fig.1 Topographic and geologic sketch of Zhuyuangou-Xiaping phosphate mining of Baokang County1.第四系;2.婁山關(guān)組;3.覃家廟組;4.石龍洞組;5.天河板組;6.牛蹄塘組+石牌組;7.燈影組白馬沱段;8.實(shí)測正斷層及編號(hào);9.實(shí)測整合接觸地層界線;10.實(shí)測平行不整合接觸地層界線;11.角度不整合接觸界線;12.地層產(chǎn)狀;13.勘查線及編號(hào);14.鉆孔及編號(hào);15.竹園溝—下坪磷礦普查范圍。

圖2 竹園溝—下坪礦區(qū)32勘查線剖面圖Fig.2 NO.32 profile section of Zhuyuangou-Xiaping phosphate mining1.婁山關(guān)組2.覃家廟組;3.石龍洞組;4.天河板組;5.牛蹄塘組+石牌組;6.燈影組白馬沱段;7.燈影組石板灘段;8.燈影組蛤蟆井段;9.陡山沱組;10.神農(nóng)架群;11.第二含磷層二礦層;12.第二含磷層一礦層;13.第一含磷層三礦層;14.粉晶云巖;15.含豆粒粉晶灰?guī)r;16.泥粉晶云巖;17.泥巖;18.燧石扁豆體狀粉晶云巖;19.磷塊巖;20.實(shí)測及推測磷礦層;21.實(shí)測正斷層;22.地層產(chǎn)狀;23.平行不整合地質(zhì)界線;24.角度不整合地質(zhì)界線。

圖 3 礦區(qū)含磷巖系地層柱狀圖Fig.3 Histogram of phosphoric rock series in mining area1.粉晶云巖;2.硅質(zhì)粉晶云巖;3.含鉀頁巖;4.礫巖;5.磷塊巖;6.砂屑磷塊巖。

礦區(qū)內(nèi)陡山沱組巖石類型發(fā)育齊全,旋回結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,標(biāo)志層明顯,可劃分為四段(Z1d1、Z1d2、Z1d3、Z1d4),與區(qū)域含磷巖系完全可以對(duì)比,由三個(gè)沉積旋回組成,自下而上分別為[1-2]:

第一沉積旋回 底礫巖—硅質(zhì)白云巖—黑色云質(zhì)泥巖(K)—磷塊巖(Ph1)—白云巖建造,屬開闊淺海臺(tái)地潮坪(亞)相—半瀉湖(亞)相—潮坪鮞灘(亞)相,其中含鉀頁巖相變?yōu)闇\灰綠色云質(zhì)泥巖、黑色云質(zhì)泥巖,含磷性變差,Ph1礦層變薄消失,僅有Ph13礦層局部形成小透鏡狀工業(yè)礦體。

第二沉積旋回 粒屑磷塊巖(Ph2)—薄層云巖、硅質(zhì)扁豆體云巖建造,屬開闊淺海臺(tái)地內(nèi)潮坪鮞灘(亞)相—潮間泥坪(亞)相,此段Ph2廣泛發(fā)育,遞變?yōu)橹鞯V層。

第三沉積旋回 磷塊巖(Ph3)—泥質(zhì)云巖—硅質(zhì)云巖,屬淺水盆地—深水盆地相,沉積厚度增大,含磷性逐漸減弱。

礦區(qū)內(nèi)陡山沱組厚度95.22～129.63 m,平均厚度117.85 m,可采含磷系數(shù)10.99%～19.16%,平均值15.21%,沉積厚度和可采含磷系數(shù)相對(duì)較大。礦區(qū)內(nèi)含磷巖系厚度與工業(yè)磷礦層(Ph22)厚度無明顯相關(guān)性,顯示從礦區(qū)外南側(cè)孫家墩、大嶺子埡中磷層(Ph2)往北至本礦區(qū),Ph22工業(yè)礦層厚度分布比較平均。說明竹園溝—下坪礦區(qū)處于宜昌磷礦田北部中磷層(Ph22)豐礦帶內(nèi)。

2 工業(yè)礦層特征

共發(fā)現(xiàn)2個(gè)工業(yè)礦層,呈層狀產(chǎn)出,產(chǎn)狀與圍巖產(chǎn)狀一致,厚度與品位變化不大(見圖4)。

2.1 Ph22工業(yè)磷礦層

賦存于陡山沱組胡集段下亞段(Z1d21-2)底部,為隱伏盲礦。工業(yè)礦層走向長5 600 m(為礦權(quán)范圍內(nèi)走向長度)。據(jù)相鄰礦區(qū)資料,該礦層向北西、南東均有延伸。傾向?qū)?00～3 000 m,工程控制埋深838～1 232 m,礦層賦存標(biāo)高+260～-113 m,總體傾向北東,傾角4°～7°。礦體呈層狀產(chǎn)出,分布連續(xù)穩(wěn)定,厚3.26～14.90 m,平均厚度8.83 m,厚度變化系數(shù)41.87%。單樣P2O5最高品位37.61%,單工程全層混算P2O5平均品位20.62%～28.44%,礦層平均品位24.79%,品位變化系數(shù)13.47%。其厚度和品位變化規(guī)律及相互關(guān)系總體看來,Ph22礦層厚度由中部向東西方向由薄變厚,礦層厚度受斷層影響不大,礦體總體礦化較均勻,品位較為穩(wěn)定。厚度富集帶與礦化富集帶在礦區(qū)中西部大部重疊。礦石自然類型以白云巖條帶狀磷塊巖為主,次為致密條帶狀磷塊巖。

2.2 Ph21工業(yè)磷礦層

賦存于陡山沱組胡集段下亞段(Z1d21-1)底部,為隱伏盲礦,呈層狀分布,厚1.50～11.15 m,平均厚度4.27 m,厚度變化系數(shù)57.67%,P2O5品位16.04%～30.86%,礦層平均品位23.41%,品位變化系數(shù)16.03%。其厚度和品位變化規(guī)律及相互關(guān)系總體看來,Ph21礦層厚度由中部向東西方向由厚變薄,礦層厚度受斷層影響不大,礦體總體礦化較均勻,品位較為穩(wěn)定。礦體產(chǎn)狀與地層一致,傾向?yàn)楸睎|向,傾角5°～7°左右。礦體走向長約5 600 m,寬400 m×3 000 m,工程控制礦體賦存標(biāo)高-128～+253 m,埋深838～1 243 m。礦石自然類型以白云巖條帶狀磷塊巖為主,次為致密條帶狀磷塊巖。

3 礦石礦物成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造

3.1 磷礦石礦物成分

本區(qū)磷塊巖礦石的主要礦物成分為膠磷礦、白云石,次要礦物有石英、炭質(zhì)、粘土礦物等,主要礦石礦物為膠磷礦。

圖4 礦層柱狀對(duì)比圖Fig.4 Contrast diagram of ore bed column1.粉晶云巖;2.含礫粉晶云巖;3.泥質(zhì)云巖;4.頁巖;5.硅質(zhì)磷塊巖;6.泥晶磷塊巖;7.砂屑磷塊巖;8.含鉀頁巖;9.硅質(zhì)團(tuán)塊;10.泥巖;11.含磷質(zhì)粉晶云巖;12.礦體。

3.2 礦石結(jié)構(gòu)

區(qū)內(nèi)Ph22礦層礦石具泥晶砂屑結(jié)構(gòu)、硅質(zhì)砂屑結(jié)構(gòu)、亮晶砂屑結(jié)構(gòu)及含砂礫屑粉晶—細(xì)晶結(jié)構(gòu);Ph21礦層礦石為泥晶含礫砂屑結(jié)構(gòu)、泥晶砂屑結(jié)構(gòu)及不等晶砂屑結(jié)構(gòu);Ph13礦層礦石以含泥質(zhì)砂礫屑結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)及交代殘留結(jié)構(gòu)為主。

照片1 泥晶砂屑結(jié)構(gòu)Photo 1 Micritic psammitic structure

比較多見的幾種結(jié)構(gòu)具體特征為:

泥晶砂屑結(jié)構(gòu)(照片1) 礦石由大量的膠磷礦和少量的白云石組成。膠磷礦主要為無色、均質(zhì),有的微具非均性,邊部常有一圈褐色,呈卵圓形,不規(guī)則狀碎屑狀,粒徑主要在0.3～1.5 mm,極個(gè)別粒徑稍大,可達(dá)3.0 mm;有的在碎屑的邊緣等部位膠磷礦變化為細(xì)粒狀的磷灰石集合體。碎屑間為褐色隱晶(泥晶膠磷礦)充填膠結(jié)。少量的白云石為半自形和他形晶,粒徑在0.05～0.1 mm,不均勻地分布在膠磷礦碎屑間。

照片2 硅質(zhì)砂屑結(jié)構(gòu)Photo 2 Siliceous psammitic structure

硅質(zhì)砂屑結(jié)構(gòu)(照片2) 由大量的膠磷礦和部分硅質(zhì)組成,含有少量的白云石。膠磷礦為無色、均質(zhì),組成圓形和不規(guī)則狀碎屑,粒徑主要在0.3～1.0 mm,有的碎屑邊緣出現(xiàn)環(huán)狀的細(xì)晶狀磷灰石的集合體。膠磷礦碎屑間為硅質(zhì)和少量白云石膠結(jié)。硅質(zhì)為石英,呈他形粒狀,粒徑在0.01～0.05 mm,有的地方石英粒徑較大,粒徑在0.2～0.5 mm,晶體內(nèi)有呈殘留狀的白云石。白云石為泥晶狀,分布不均勻。

泥晶含礫砂屑結(jié)構(gòu)(照片3) 巖石由大量的砂屑狀膠磷礦組成。膠磷礦為淺褐色和無色,均質(zhì),主要呈粒徑在0.1～1.5 mm的圓形、橢圓形砂屑。約有5%左右的粒徑在2.0～3.5 mm,為礫屑。呈碎屑狀的膠磷礦內(nèi)部具收縮裂紋,有的具同心圓。碎屑間為少量的(約10%左右)泥晶,均質(zhì)膠磷礦和泥晶白云石充填膠結(jié)。很少的石英呈碎屑狀。

照片3 泥晶含礫砂屑結(jié)構(gòu)Photo 3 Micritic pebbly psammitic structure

含泥質(zhì)砂礫屑結(jié)構(gòu)(照片4) 巖石由大量的膠磷礦組成,含有較多的粘土礦物。膠磷礦(照片中為灰白色)為均質(zhì),主要組成2.0～30.0 mm左右的角礫狀。從標(biāo)本上觀察,角礫具定向分布,形態(tài)具相互對(duì)應(yīng)性。粘土礦物為顯微鱗片狀的高嶺石、水白云母,氈毯狀,無定向分布,在粘土礦物間分布有呈圓形、橢圓形的膠磷礦砂屑,砂屑大小在0.2～0.5 mm。它們共同組成膠磷礦角礫間的膠結(jié)物。

照片4 含泥質(zhì)砂礫屑結(jié)構(gòu)Photo 4 Argillaceous gravel and psammitic structure

3.3 礦石構(gòu)造

條帶狀構(gòu)造和致密條帶狀構(gòu)造是本礦區(qū)礦石的主要構(gòu)造類型。

條帶狀構(gòu)造 是礦石最常見的構(gòu)造類型,由白云巖與泥晶砂屑磷塊巖、泥晶含礫砂屑磷塊巖條帶相間而成。

致密條帶狀構(gòu)造 由泥晶砂屑磷塊巖、泥晶含礫砂屑磷塊巖等相互迭置組成,由于二者結(jié)構(gòu)及顏色上存在一定差異,其外貌呈現(xiàn)條帶狀特征。此類礦石品位較高,是Ph22-2的主要構(gòu)造類型。

3.4 礦石自然類型

根據(jù)磷塊巖中磷酸鹽礦物和脈石礦物成分、含量及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征,區(qū)內(nèi)磷礦石自然類型可劃分為白云巖條帶狀磷塊巖、致密條帶狀磷塊巖二類。

白云巖條帶狀磷塊巖 由深灰色白云巖條帶或透鏡狀白云巖與灰黑色磷塊巖、含磷砂屑磷塊巖、含磷礫屑磷塊巖互層組成。磷塊巖條帶占比40%～70%,白云巖條帶寬1～10 cm不等,磷塊巖條帶寬1～25 cm,兩者呈不規(guī)則狀互層組成條帶狀構(gòu)造,磷塊巖具泥晶結(jié)構(gòu)、砂屑結(jié)構(gòu)、砂礫屑結(jié)構(gòu)等。是本區(qū)主要礦石類型。

致密條帶狀磷塊巖 由泥晶磷塊巖、含磷砂屑磷塊巖、含磷礫屑磷塊巖疊置成密集的層紋狀—微層狀構(gòu)造,偶夾少量白云巖細(xì)條帶,寬度0.05～2 cm,磷塊巖占比80%～90%。

4 結(jié)語

竹園溝—下坪礦區(qū)含磷巖系陡山沱組(Z1d)在區(qū)內(nèi)地表未出露,磷礦為盲礦。含磷巖系陡山沱組(Z1d)含有工業(yè)磷礦層二層,即賦存于陡山沱組胡集段(Z1d2)底部的中磷層二礦層(Ph22)和一礦層(Ph21),Ph22為主要工業(yè)磷礦層。按磷礦一般工業(yè)指標(biāo)下限值,經(jīng)初步估算,中磷層(Ph22、Ph21)333+334資源量達(dá)4.5億t。區(qū)內(nèi)礦石具泥晶砂屑結(jié)構(gòu)、硅質(zhì)砂屑結(jié)構(gòu)、亮晶砂屑結(jié)構(gòu)、含砂礫屑粉晶—細(xì)晶結(jié)構(gòu)、泥晶含礫砂屑結(jié)構(gòu)、不等晶砂屑結(jié)構(gòu),致密條帶狀構(gòu)造和條帶狀構(gòu)造,礦石自然類型主要為白云巖條帶狀磷塊巖和致密條帶狀磷塊巖。本礦區(qū)中磷層中富礦(Ph22-2)較發(fā)育,主要分布于礦區(qū)中西部,呈北西向展布,與區(qū)域中磷層富礦帶展布方向基本一致,并向礦區(qū)外北西方向仍有延伸趨勢。

[1] 金光富,李文羨,李福喜,等.宜昌磷礦成礦地質(zhì)條件及找礦遠(yuǎn)景研究報(bào)告[R].宜昌:湖北省鄂西地質(zhì)大隊(duì),1987.

[2] 楊剛忠,廖忠明,李方會(huì),等.宜昌磷礦北部地區(qū)中磷層(Ph2)地質(zhì)特征及富礦帶展布[J].資源環(huán)境與工程,2008,22(4):406-411.

(責(zé)任編輯：于繼紅)

Geological Characterisitics of Zhuyuangou-Xiaping PhosphateRock in Baokang County,Hubei Province

WU Qixue, MOU Zongyu, XIAO Jiaolong, LIN Xiaorong

(SeventhGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Yichang,Hubei443100)

Zhuyuangou-Xiapingphosphate rock is located in enrichment area of middle-phosphate-bed in the northern of Yichang phosphorus ore field,Huji sub strata of Doushantuo group of Sinian system. Natural types of ores are mainly banded dolomite phosphate rock.333+334 ore reserves of Ph22+Ph21ore seam up to 4.5 tons,is the large-scale chemical sedimentary phosphorite deposit.

phosphate rock; characteristics of seam; ore structure

2015-05-25;改回日期:2015-07-22

伍齊學(xué)(1962-),男,正高職高級(jí)工程師,地質(zhì)學(xué)專業(yè),從事固體礦產(chǎn)勘查工作。E-mail:379428371@qq.com

P619.21+4

A

1671-1211(2016)02-0165-06

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.02.007

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160303.1057.036.html 數(shù)字出版日期:2016-03-03 10:57