云南省永善縣務(wù)基磷礦床地質(zhì)特征及成因分析?

鄭昌勇

中化地質(zhì)礦山總局云南地質(zhì)勘查院，云南 昆明 650200

云南省永善縣務(wù)基磷礦區(qū)位于硝灘-羊場聚磷盆地之綏江-永善-昭通成磷區(qū)西北部[1]，該區(qū)域僅1960 年昭通專區(qū)地質(zhì)隊對永善縣務(wù)基一帶進(jìn)行過礦區(qū)概略磷礦普查找礦工作，提交了《云南省永善縣務(wù)基磷礦評價報告》，工作程度較低。2013年開展由中化地質(zhì)礦山總局云南地質(zhì)勘查院組織實施的云南省地質(zhì)勘查基金項目《云南省永善縣務(wù)基礦區(qū)磷礦普查》。本文主要以該基金項目為基礎(chǔ)，通過地質(zhì)測量、鉆探、槽探及樣品化學(xué)測試等工作手段，研究務(wù)基磷礦的地質(zhì)特征，分析其礦床成因，對拓寬磷礦找礦范圍、尋找新的磷礦石資源儲備及開發(fā)后備基地具有重要的現(xiàn)實意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

務(wù)基磷礦區(qū)大地構(gòu)造位置處于上揚(yáng)子陸塊滇東被動陸緣之巧家陸內(nèi)裂谷內(nèi)[1]，古地理為雷波-永善海灣[3]，云南早寒武世梅樹村成磷期5 大成磷區(qū)（綏江-永善-昭通成磷區(qū)、鎮(zhèn)雄-威信成磷區(qū)、巧家-會澤-武定成磷區(qū)、安寧-華寧-曲靖成磷區(qū)、蒙自-屏邊成磷區(qū)）[1]之一的硝灘-羊場聚磷盆地之綏江-永善-昭通成磷區(qū)西北部（圖1）。

圖1 云南早寒武世中誼村期巖相古地理圖[4] Fig.1 Lithofacies-palaeogeographical map of Zhongyicun period of early Cambrian in Yunnan

云南省下寒武統(tǒng)磷塊巖主要賦存于梅樹村組[5]，區(qū)域上稱為梅樹村組含磷巖系（賦礦層位梅樹村組中誼村段），主要為一套碳酸鹽巖-磷塊巖-硅質(zhì)巖建造，廣泛出露及分布于金沙江沿岸的綏江、永善、昭通及鹽津、鎮(zhèn)雄、威信等地區(qū)[1]；區(qū)域上斷裂構(gòu)造有南北走向的硝灘-回龍壩大斷裂，呈北西南東向的陸高林-油坊溝斷裂、道班-南廠斷裂，呈北東南西向的大猴梨溝-鹿子塘斷裂及一些次一級的分枝斷裂構(gòu)造。褶皺構(gòu)造由北至南主要有坡頭上-吳家寨向斜、城墻巖-石碉-埡口背斜、觀音巖向斜及道班-老墳山背斜、鹿子塘-半邊街向斜。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層由老至新為（圖2）：

（1）上震旦統(tǒng)燈影組（Z2dy）：下部為灰白、淺灰色細(xì)-粉晶白云巖；中部為淺灰色微晶白云巖夾硅質(zhì)團(tuán)塊；上部為淺灰-深灰色含硅質(zhì)條紋白云巖及灰質(zhì)白云巖。

（2）下寒武統(tǒng)梅樹村組（?1m）：主要為一套碳酸鹽巖-磷塊巖-硅質(zhì)巖建造，自下而上可分為小歪頭山段、中誼村段和大海段三段。

小歪頭山段（?1m1）：深灰色薄至中層狀硅質(zhì)巖、硅質(zhì)白云巖與薄層狀淺灰黃-灰綠色粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖互層，頂部夾少量含磷白云巖。

中誼村段（?1m2）：淺灰色薄-中厚層狀砂屑磷塊巖夾條紋、條帶狀磷塊巖及深灰色中層狀硅質(zhì)磷塊巖；局部夾礫屑磷塊巖和少量鮞狀磷塊巖、薄層粉砂質(zhì)白云巖及含磷粉砂巖。

大海段（?1m3）：下部淺灰色中厚層狀細(xì)晶灰?guī)r夾薄層含磷泥質(zhì)粉砂巖及含磷灰?guī)r；局部夾硅質(zhì)條帶或結(jié)核。上部為深灰色厚層狀微晶灰?guī)r夾灰質(zhì)白云巖。

（3）下寒武統(tǒng)筇竹寺組（?1q）：下部為黑色碳質(zhì)頁巖夾灰綠色、灰黃色碳質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖；中部為淺灰色、灰黃色、灰綠色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾粉砂質(zhì)泥巖；局部夾少量細(xì)粒砂巖。上部為灰黑-灰綠色頁巖、粉砂質(zhì)頁巖夾粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。

（4）下寒武統(tǒng)滄浪鋪組（?1c）：灰綠、紫紅、黃綠色等雜色細(xì)-中粒長石石英砂巖夾泥質(zhì)粉砂巖及頁巖；可見交錯層理。

（5）下寒武統(tǒng)龍王廟組（?1l）：淺灰-深灰色中至厚層狀細(xì)晶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r；間夾少量灰質(zhì)白云巖及白云巖，發(fā)育少量方解石脈及團(tuán)塊。頂部厚20m 為乳白色、淺灰綠色糖粒狀、纖維狀硬石膏礦。

圖2務(wù)基礦區(qū)地質(zhì)簡圖[2] Fig.2Geological sketch map of Wuji mining area

（6）下奧陶統(tǒng)紅石崖組（O1hs）：下部紫紅色、灰綠色等雜色薄層狀粉砂巖、頁巖與細(xì)粒石英砂巖互層；上部為灰綠色中層狀石英砂巖夾淺灰色泥灰?guī)r；巖石中交錯層理較發(fā)育。

（7）中、上奧陶統(tǒng)-下志留統(tǒng)大箐組并層（OSd）：灰白色、淺灰色中層狀微晶白云巖夾灰質(zhì)白云巖、灰?guī)r及砂質(zhì)白云巖；其間發(fā)育大量方解石脈和團(tuán)塊。

（8）下志留統(tǒng)龍馬溪組（S1l）：淺灰、灰黃、灰綠及灰紅色薄至中厚層狀粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖及泥巖；局部夾頁巖，水平層理發(fā)育。

（9）下志留統(tǒng)黃葛溪組（S1h）：下部深灰色厚層狀結(jié)晶灰?guī)r、瘤狀灰?guī)r，灰質(zhì)白云巖及白云質(zhì)灰?guī)r；上部夾10～15m 厚淺灰-灰綠色薄層狀粉砂巖及粉砂質(zhì)頁巖。

（10）下二疊統(tǒng)茅口組（Plm）：上部為淺灰-深灰色中厚層-厚層虎斑狀微晶灰?guī)r，灰質(zhì)白云巖；其間發(fā)育大量方解石脈及團(tuán)塊，方解石脈寬最大可達(dá)3～4m。下部為淺灰色中厚層狀細(xì)晶白云巖、灰質(zhì)白云巖。

2.2 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)岀露巖漿巖為上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖（P2β）：分布于硝灘-回龍壩大斷裂以東地段。巖性主要為暗綠色杏仁狀、氣孔狀玄武巖夾火山集塊巖、凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖，局部為流紋巖、英安巖，為拉斑玄武巖建造。

2.3 礦區(qū)構(gòu)造

2.3.1 斷裂構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)僅出現(xiàn)2 條斷層。即硝灘-回龍壩大斷裂（F1）和二坪子斷裂（F2）。

硝灘-回龍壩大斷裂（F1）：縱貫全礦區(qū)，為區(qū)域性斷裂，呈南北走向，礦區(qū)內(nèi)南北長約11km，含礦層賦存其西盤（上盤），破碎帶寬165m。傾向259°～279°，傾角58°～64°。地層斷距>1420m，屬逆斷層。

二坪子斷裂（F2）：為破礦構(gòu)造，礦區(qū)內(nèi)出露長約3.8km，呈北西-南東走向，破碎帶寬18～20m，傾向西南，傾向215°～254°；傾角78°～85°，地層斷距>870m；為正斷層。

2.3.2 褶皺構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造由于受南北向硝灘-回龍壩區(qū)域性大斷裂的影響，分布于該斷裂西側(cè)的礦體（層）及上、下覆巖層總體表現(xiàn)為向西傾斜的單斜形態(tài)，且各巖層產(chǎn)狀較陡，其傾角達(dá)70°左右。局部地段由于受該構(gòu)造及山體滑坡產(chǎn)生重力拖曳的影響而出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，而分布于斷裂東部的各地層則表現(xiàn)為總體向南東傾斜，傾角一般5°～30°。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 含礦層位特征

礦區(qū)賦礦層位為下寒武統(tǒng)梅樹村組中誼村段（?1m2），自下而上巖性依次為硅質(zhì)巖、磷塊巖、碳酸鹽巖。厚度為9.09～43.55m，平均20.66m。上覆蓋層為筇竹寺組(?1q)泥巖、粉砂巖碎屑巖系建造。頂板為梅樹村組大海段(?1m3)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖上部夾薄層含磷泥質(zhì)粉砂巖及含磷灰?guī)r，局部夾硅質(zhì)條帶或結(jié)核的巖系建造。底板為梅樹村組小歪頭山段(?1m1)白云巖、硅質(zhì)白云巖或夾硅質(zhì)條帶的化學(xué)巖系建造。

3.2 礦體特征

務(wù)基礦區(qū)磷礦體呈層狀產(chǎn)出，礦體露頭總體由北向南呈長條帶狀繞山分布，礦體沿走向長約8km，傾向延深約300～500m，地表出露寬度一般30～50m 不等?？傮w上產(chǎn)狀穩(wěn)定，與上覆、下伏地層產(chǎn)狀基本一致，傾向234°～295°，總體約263°，傾角50°～70°不等，為一向西傾斜的單斜形態(tài)。

礦區(qū)僅一層礦，南部局部地段可劃分為上、下兩個礦體，上礦體為次要礦體，僅零星分布于礦區(qū)南部局部地段，規(guī)模較小。礦區(qū)工業(yè)礦體全為Ⅲ品級，厚度為0.64～11.40m，平均3.29m，P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.38%～20.03%，平均17.02%。其中，下礦體全礦區(qū)連續(xù)分布，厚度為0.64～11.40m，平均3.76m，P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.38%～20.03%，平均17.22%；上礦體零星分布，厚度為1.56～3.48m，平均 2.81m，P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.36%～17.83%，平均16.25%。

3.3 礦石質(zhì)量

3.3.1 礦石的礦物成分

（1）礦石礦物：主要為膠磷灰石，多以集合體呈砂屑狀存在，砂屑主要呈次棱角狀、次圓狀，少量呈圓狀、棱角狀；粒度大小一般0.003～0.2mm，含量一般35%～50%；少量為礫屑狀、鮞粒狀膠磷灰石，呈次棱角狀、次圓狀、圓狀，粒度大小0.3～1.3mm；膠磷灰石粒屑表面渾濁，多聚集呈紋層狀產(chǎn)出；部分被硅質(zhì)或少數(shù)泥晶方解石交代，可見殘余，但晶形保留完整。

（2）脈石礦物：有硅質(zhì)、白云石、方解石、鐵泥質(zhì)、石英、白云母及其他微量組分。

圖3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造 Fig 3 Texture and structure of the ores

硅質(zhì)：以填隙物形式產(chǎn)出，主要為隱晶質(zhì)，局部可見重結(jié)晶，不均勻平行層紋分布，含量5%～65%不等。局部可見方解石呈殘余狀分布于硅質(zhì)中。

白云石：以填隙物形式產(chǎn)出，微晶為主，部分被硅質(zhì)交代呈殘余狀，分布不均勻，具選擇性重結(jié)晶。粒度大小0.004～0.03mm，含量一般15%～50%。

方解石：主要以填隙物產(chǎn)出，少量以脈形式產(chǎn)出，微晶狀、它形粒狀，分布不均勻。粒度大小0.004～0.2mm，含量一般2%～50%。少量方解石脈主要沿裂隙充填或分布于巖石邊緣，為后生方解石。

鐵泥質(zhì)礦物：以填隙物形式產(chǎn)出，呈隱晶質(zhì)不均勻分布，含量小于1%。

石英：以陸源碎屑形式產(chǎn)出，呈棱角、次棱角狀，分布零星，粒徑一般小于0.1mm，含量1%左右。

白云母：以陸源碎屑形式產(chǎn)出，呈碎片狀，粒度大小0.06～0.2mm，分布不均，含量較少。

其它微量組分：有副礦物、石膏；副礦物多呈它形粒狀，主要由不透明礦物組成，含褐鐵礦，含量小于1%。石膏以后生形式沿微裂隙充填，含量極少。

3.3.2 礦石結(jié)構(gòu)及構(gòu)造

（1）礦石結(jié)構(gòu)：主要為砂屑結(jié)構(gòu)，其次為少量的礫屑結(jié)構(gòu)及鮞粒結(jié)構(gòu)。一般砂屑呈次棱角狀、次圓狀、棱角狀；礫屑主要呈次棱角狀；而鮞粒為圓狀、次圓狀（圖3）。

（2）礦石構(gòu)造：主要為薄-中層狀、塊狀及條紋條帶狀構(gòu)造（圖3）。條紋、條帶狀具有明顯的深淺兩色相間而成的構(gòu)造特征，一般深色為磷塊巖；淺色主要為白云巖或含磷白云巖。

3.3.3 礦石類型

（1）礦石自然類型礦石自然類型主要有：礫屑狀磷塊巖、條紋狀白云質(zhì)磷塊巖、條帶狀白云質(zhì)磷塊巖、硅質(zhì)磷塊巖。

礫屑狀磷塊巖：磷酸鹽礦物成深灰色、灰黑色礫狀構(gòu)造。礫徑一般在0.1～0.4cm 不等，多呈渾圓狀、次圓狀，主要為Ⅲ品級礦石。

條紋狀磷塊巖：礦石呈灰白色、淺藍(lán)灰色，條紋狀構(gòu)造。由深淺兩色構(gòu)成，淺色為白云石，深色為斷續(xù)膠磷礦條紋，條紋寬0.1～0.3cm 不等。該類型分布不穩(wěn)定，在未完全風(fēng)化時往往達(dá)不到品級礦體（低品位礦以下）甚至為含磷白云巖。

條帶狀磷塊巖：礦石呈深灰色、淺藍(lán)灰色，條帶狀構(gòu)造。由深淺兩色構(gòu)成，淺色為含磷白云巖，深色磷塊巖條帶，條帶寬2～5cm 不等。

硅質(zhì)磷塊巖：礦石呈深灰色、呈堅硬致密狀，深灰色部分為硅質(zhì)巖，淺灰色為磷酸鹽礦物，主要分布于硅質(zhì)巖周邊或其中，多為低品位礦石。

（2）礦石的工業(yè)類型礦石的工業(yè)類型劃分依據(jù)為CaO/P2O5比值和酸不溶物含量：礦區(qū)礦石工業(yè)類型主要為混合型；低品位礦工業(yè)類型主要為混合型和碳酸鹽型。

3.3.4 礦石化學(xué)成分

礦區(qū)磷礦石有益組分為P2O5和F；伴生有害組分為CaO、SiO2、MgO、CO2、Al2O3、Fe2O3及酸不溶物（AI）；微量組分為Cl、Cd、As。其中P2O5含量15.38%～20.03%，平均17.02%；F含量1.36%～2.11%，平均1.61%。CaO 含量24.59%～41.59%，平均 33.75%；SiO2含量20.15%～45.39%，平均 31.68%；MgO 含量0.37%～2.77%，平均1.37%；CO20.32%～16.59%，平均9.76%；Al2O30.80%～4.48%，平均1.91%；Fe2O30.34%～1.78%，平均0.76%；酸不溶物（AI）23.56%～46.24%，平均32.81%。Cl、Cd、As、I含量均較低，無綜合利用價值。

4 礦床成因分析

4.1 從古構(gòu)造及古地理方面分析

云南東北部處在自晚震旦世以來形成的上揚(yáng)子淺水碳酸鹽臺地之西部，其北面有康滇古陸，南東部有牛首山古陸，南西部有滇中古陸，分別與華南海、滇西海及青藏-秦嶺海阻隔，組成了既與廣海相同，又有較大阻擋的較為封閉的海灣環(huán)境[5]。

務(wù)基磷礦區(qū)位于上揚(yáng)子陸塊滇東被動陸緣之巧家陸內(nèi)裂谷內(nèi)，古地理為雷波-永善海灣，屬滇東早寒武世中誼村期三個聚磷盆地之一的硝灘-羊場聚磷盆地西部。早寒武世中誼村期硝灘-羊場聚磷盆地因彝良一帶南北向水下隆起進(jìn)一步細(xì)分為東西2 個部分，綏江-永善-昭通及鎮(zhèn)雄-威信2個成磷區(qū)。礦區(qū)位置正處于綏江-永善-昭通成磷區(qū)內(nèi)，為工業(yè)磷礦體的形成創(chuàng)造了有力的條件。

4.2 從賦礦層位方面分析

礦區(qū)含磷巖系為下寒武統(tǒng)梅樹村組中誼村段（?1m2），為一套淺海碳酸鹽巖和磷酸鹽巖沉積，主要巖性下部為白云巖、泥質(zhì)白云巖夾硅質(zhì)巖；中下部為含粉砂質(zhì)白云巖或白云質(zhì)粉砂質(zhì)磷塊巖、磷塊巖；上部為白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r。含磷地層顯示為海退到海進(jìn)序列的產(chǎn)物。

4.3 從礦石特征方面分析

礦區(qū)礦石以磷質(zhì)假鮞狀內(nèi)砂屑結(jié)構(gòu)為主，次為磷質(zhì)泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、磷質(zhì)內(nèi)粉屑泥質(zhì)結(jié)構(gòu)。從其結(jié)構(gòu)特征分析，內(nèi)砂屑結(jié)構(gòu)，顆粒大小均一，分選性良好，該礦區(qū)磷礦層總體反映礦床形成時沉積環(huán)境中水動力條件較強(qiáng)，盆地早期沉積的磷酸鹽沉積物，經(jīng)過水動力的不斷沖刷搬運、改造后的磷質(zhì)顆粒在臺地相的潮間高能環(huán)境中形成鮞礫狀內(nèi)砂屑結(jié)構(gòu)的富磷質(zhì)顆粒的磷塊巖，而在潮下水動力條件較弱，水環(huán)境較深中形成含泥質(zhì)、硅質(zhì)、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)的貧磷顆粒的磷塊巖。由于潮汐作用，導(dǎo)致物質(zhì)分異和海水pH 值的變化，漲潮期，水介質(zhì)呈弱堿性，有利于磷質(zhì)沉積；而在平潮期，利于白云質(zhì)、硅質(zhì)沉積。經(jīng)過周期性的潮汐作用影響，形成了白云質(zhì)、硅質(zhì)與磷質(zhì)條帶相間構(gòu)造[6]。說明該區(qū)域磷塊巖礦床是在臺地淺水高能-中低能變化的環(huán)境中形成。

4.4 磷礦床成因

寒武紀(jì)是全球性的磷酸鹽沉積期[7]，務(wù)基礦區(qū)磷塊巖礦床就形成于早寒武世中誼村期。務(wù)基磷礦區(qū)位于上揚(yáng)子陸塊滇東被動陸緣之巧家陸內(nèi)裂谷內(nèi)，古地理為雷波-永善海灣，磷礦床的形成受古構(gòu)造及古地理環(huán)境制約，寒武世早期，在封閉的海灣來自太平洋、大西洋廣海的海水從各個不同的方向侵入此區(qū)域，上升洋流所攜帶含磷碎屑巖及富含磷質(zhì)的生物不斷涌入并聚積，由于太陽能和地球自轉(zhuǎn)引起地殼上部海水?dāng)噭?，CO 減少、海水中P2O5形成飽和狀態(tài)，磷酸鹽隨上升洋流不斷運移至半封閉的雷波-永善海灣，逐漸沉積在距大陸0～30km、水體深度0～150km 的大陸斜坡上[8]。同時，炎熱、潮濕的古氣候條件、古緯度條件、臺地淺水高能-中低能環(huán)境的作用、海水PH 值變化等，為磷塊巖的富集成礦提供了有力條件。綜上所述，務(wù)基磷礦床屬于淺海相沉積磷礦床。

另外，該區(qū)域成礦條件較好，有較好找礦前景，但滇東北地區(qū)磷礦找礦工作程度相對較低，本文通過務(wù)基磷礦床特征及成因分析表明：下寒武統(tǒng)梅樹村組中誼村段（?1m2）地層為礦區(qū)外圍主要找礦標(biāo)志層。

5 結(jié)論

云南省永善縣務(wù)基磷礦床賦存于下寒武統(tǒng)梅樹村組中誼村段（?1m2）地層——一套硅質(zhì)巖-磷塊巖-碳酸鹽巖系建造中。

務(wù)基磷礦床工業(yè)礦石全為Ⅲ品級，礦石結(jié)構(gòu)為砂屑結(jié)構(gòu)、礫屑結(jié)構(gòu)及鮞粒結(jié)構(gòu)；礦石構(gòu)造為薄-中層狀、塊狀及條紋條帶狀構(gòu)造。礦石自然類型為礫屑狀磷塊巖、條紋狀白云質(zhì)磷塊巖、條帶狀白云質(zhì)磷塊巖、硅質(zhì)磷塊巖；礦石礦物主要為膠磷灰石，多以砂屑集合體方式呈現(xiàn)，次為少量礫屑狀、鮞粒狀；脈石礦物有硅質(zhì)、白云石、方解石、鐵泥質(zhì)、石英、白云母及其他微量組分。

務(wù)基礦區(qū)磷礦床成因為淺海相沉積磷塊巖礦床。下寒武統(tǒng)梅樹村組中誼村段（?1m2）地層為礦區(qū)外圍主要找礦標(biāo)志層。