馬橋磷礦區(qū)逆沖斷層特征及找礦潛力

曾德軍

中化地質(zhì)礦山總局湖北地質(zhì)勘查院，湖北 武漢 430070

馬橋磷礦區(qū)是湖北省?？盗椎V聚集區(qū)的主要組成部分，是鄂西主要磷礦區(qū)之一，馬橋磷礦區(qū)由于逆沖斷層的作用形成多條磷礦帶，劃分多個礦區(qū)。20 世紀(jì)八十至九十年代，馬橋礦區(qū)進(jìn)行過磷礦勘查，但整體勘查程度較低；2000年以后陸續(xù)有十多家礦山進(jìn)行開采，目前多數(shù)礦山已面臨資源枯竭的境地。以往勘查和研究工作主要針對磷礦體，對構(gòu)造與磷礦層的相關(guān)性研究較少，本文在前人對推履構(gòu)造和逆沖斷層研究[1-9]基礎(chǔ)上，分析前期勘查和礦山開采現(xiàn)狀調(diào)查成果[10-14]，重點(diǎn)對區(qū)內(nèi)逆沖斷層及其對磷礦體的影響進(jìn)行研究，提出磷礦找礦方向，以期對該區(qū)磷礦尋找接替資源提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

湖北省?？盗椎V位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺北緣龍門-大巴臺緣褶皺帶東端。位于次級構(gòu)造神農(nóng)架斷穹北沿。馬橋磷礦區(qū)內(nèi)出露地層有元古界天花群會龍灣組（Pth）、石家沖組（Pts）、神農(nóng)架群大巖坪組（Ptd）、亂石溝組（Ptl）、上南華統(tǒng)南沱組（Nh2n）、上震旦統(tǒng)陡山沱組（Z1d）、上震旦統(tǒng)燈影組（Z2dn）、古生界下寒武統(tǒng)寶石坡組（?1b）以及新生界古近系（E）、新近系(N)、第四系（Q）。其中天花群會龍灣組為一套泥質(zhì)白云巖、白云巖；天花群石家沖組為一套石英砂巖、含疊層石白云巖、白云巖夾絹云母片巖；神農(nóng)架群大巖坪組為一套絹云母板巖、含炭絹云板巖、砂礫巖；神農(nóng)架群亂石溝組為一套白云巖；南沱組為角礫巖；陡山沱組為一套含錳白云巖、含磷泥巖、磷塊巖、含磷白云巖、硅質(zhì)白云巖等巖性組合，磷礦層主要賦存于該組下部；燈影組為一套硅質(zhì)白云巖、層紋層狀白云巖；寶石坡組為一套白云巖；古近系、新近系為一套礫巖、砂礫巖、鈣質(zhì)粉砂巖；第四系主要為粉土、砂、礫（卵）石等。

區(qū)內(nèi)褶皺主要為孫溪灘背斜。斷層發(fā)育有三組：近東西向、北西-南東向、北東-南西向。其中近東西向逆沖斷層規(guī)模大，對磷礦體破壞嚴(yán)重。

區(qū)內(nèi)未見巖漿巖出露。變質(zhì)作用僅限于元古界地層的輕微變質(zhì)。

2 逆沖斷層特征

2.1 逆沖斷層的平面特征

馬橋磷礦區(qū)逆沖斷層有6 條F1、F2、F3、F8、F10、F11，規(guī)模較大的有F1、F2、F3、F8，其中F1、F2、F8往東部與北西-南東向平移斷層F21相交，并受F21斷層限制（圖1）。

各斷層延伸規(guī)模、產(chǎn)狀及地表地層接觸特征見表（表1）。其中F3、F8推測為同一條斷層，只是在中部受北東和北西向斷層切割成東西兩段，西段為F3，東段為F8。F8與F10斷層之間發(fā)育一開闊對稱、寬緩的褶皺-孫溪灘背斜，背斜軸向近東西，向東傾伏，區(qū)內(nèi)延伸約7.5km。

圖1 馬橋磷礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 Geological Map of phosphorus mining area of Maqiao

表1 逆沖斷層特征一覽表Table 1. Characteristic table of thrust faults

上述逆沖斷層在平面上呈近東西向平行排列，具有相近的破壞特征，產(chǎn)狀接近。由于逆沖斷層破壞作用使得區(qū)內(nèi)含磷巖系及其上、下地層多次重復(fù)，在地表形成四條近于平行的磷礦帶。從地表揭露情況看，斷層破碎帶一般較小，其中可見斷層泥、斷層角礫巖、碎裂巖等；靠近斷層的上盤地層形成較復(fù)雜的復(fù)式褶皺，地層變陡甚至直立或倒轉(zhuǎn)；下盤地層受斷層影響相對較小，一般保持原有的產(chǎn)狀。遠(yuǎn)離斷層的產(chǎn)狀較穩(wěn)定，變化小。規(guī)模較小的F10、F11斷層影響范圍小，破壞作用相對較弱。

2.2 逆沖斷層的剖面特征

該組逆沖斷層從剖面上顯示從北向南逆沖，呈疊瓦狀排列（圖2）。

圖2 馬橋磷礦區(qū)A－A′剖面圖Fig.2 A-A' section of phosphorus mining area of Maqiao

F1斷層斷距最大，推測推移距離約4000m，元古界神農(nóng)架群大巖坪組壓履于上震旦統(tǒng)燈影組第三段或下寒武統(tǒng)之上。F2斷層推測推移距離約3000m，元古界天花群會龍灣組或石家沖組壓履于上震旦統(tǒng)燈影組之上；F3斷層推測推移距離約700m，元古界神農(nóng)架群大巖坪組壓履于上震旦統(tǒng)燈影組之上。F8斷層推測推移距離約250m，元古界天花群石家沖組下部壓履于上部地層之上。F10和F11斷層推測推移距離30～40m。

這組逆沖斷層從北至南規(guī)模逐漸變小，產(chǎn)狀變陡，破壞程度從輕至重，顯示逆沖斷層的擴(kuò)展順序是從南至北，早期形成的斷層由于受后期構(gòu)造活動影響，斷層兩側(cè)地層變形更強(qiáng)烈，破壞范圍更大。

以逆沖斷層對四條不同磷礦帶的破壞情況來說，從北到南，北部洞河礦區(qū)礦體產(chǎn)狀較穩(wěn)定，有少量褶皺出現(xiàn)；往南至菜子內(nèi)嶺礦區(qū)礦體產(chǎn)狀基本穩(wěn)定，但產(chǎn)狀變化明顯增大；再往南至馬橋礦區(qū)，礦體產(chǎn)狀出現(xiàn)較大變化，局部變陡，層間褶皺明顯增多；至南部寨溝礦區(qū)，礦體產(chǎn)狀極不穩(wěn)定，局部直立或倒轉(zhuǎn)，微小褶皺非常發(fā)育。

3 逆沖斷層對磷礦體的影響

（1）受逆沖斷層及伴生褶皺的影響，使得含磷巖系多次重復(fù)。在壓應(yīng)力作用下，磷礦體及其上下地層受剪切作用被切斷，并沿斷層面逆沖推移，使得磷礦體抬升幾十米至幾千米，通過后期風(fēng)化剝蝕，在平面上形成多條近于平行的磷礦帶，局部形成工業(yè)磷礦體，即馬橋磷礦區(qū)的洞河礦區(qū)、菜子嶺礦區(qū)、馬橋礦區(qū)、寨溝礦區(qū)和秦蔡埡礦區(qū)等。

（2）受逆沖斷層影響，區(qū)內(nèi)磷礦體產(chǎn)狀發(fā)生較大變化，特別是往南部，磷礦體受多期應(yīng)力作用，產(chǎn)狀變化大，局部近直立，甚至倒轉(zhuǎn)，或呈豎直方向的“S”型，給礦山開采帶來難度。

（3）受逆沖斷層的破壞使得工業(yè)磷礦體并不連續(xù)，局部厚度變化大，部分地段礦體尖滅。筆者所在團(tuán)隊分析局部地段礦體厚度變化及尖滅可能與逆沖斷層影響有關(guān)。在逆沖斷層形成的構(gòu)造活動期間，由于擠壓應(yīng)力的不均勻性，使得能干性較弱的磷塊巖在能干性較強(qiáng)的白云巖之間緩慢蠕動，擠壓應(yīng)力大的地段磷礦層厚度變小，甚至尖滅，擠壓應(yīng)力弱的地段磷礦層厚度會增大。在對礦山進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)查過程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象，磷礦體呈明顯的楔形，在磷塊巖與底板白云巖接觸面上，形成光滑的“鏡面”（不同于一般的斷層面），這應(yīng)該是磷塊巖在層面間緩慢滑動形成的。在對勘查資料及礦山現(xiàn)狀調(diào)查資料分析研究中也發(fā)現(xiàn)，一般大厚度礦體出現(xiàn)的地段附近往往伴隨有厚度急劇變薄甚至尖滅的地段。在礦山開采過程中也發(fā)現(xiàn)了這樣的情況，如地表未見礦，在深部300m 范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)十多米厚的磷礦體。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)與逆沖斷層活動有密切關(guān)系。

4 區(qū)內(nèi)磷礦找礦潛力

馬橋磷礦區(qū)含磷巖系完整，但工業(yè)礦體并不連續(xù)，以往調(diào)查或勘查工作顯示地表含磷巖系地段存在大范圍不可采區(qū)。通常認(rèn)為工業(yè)磷礦體尖滅缺失是由于沉積環(huán)境的影響，與巖相古地理關(guān)系密切[15]。通過對已開采磷礦區(qū)現(xiàn)狀調(diào)查及磷礦體分析研究，筆者推測礦體的厚度變化與尖滅除與巖相古地理環(huán)境變化有關(guān)外，可能與逆沖斷層活動有關(guān)。由于逆沖斷層同期構(gòu)造活動的影響，磷礦體可能在頂?shù)装彘g產(chǎn)生層間滑移，引起局部礦體變薄或尖滅，局部地方礦體變厚。

分析馬橋地區(qū)目前磷礦開采利用及磷礦帶分布情況，認(rèn)為在馬橋礦區(qū)以東、菜子嶺礦段以東及以西、塞溝礦區(qū)與秦蔡埡礦區(qū)之間的范圍，其成礦地質(zhì)環(huán)境與現(xiàn)有工業(yè)磷礦體分布區(qū)域變化不大，屬于成礦地質(zhì)環(huán)境較好地段，其地表出現(xiàn)不可采區(qū)，可能由于逆沖斷層活動引起。逆沖斷層使得磷礦體產(chǎn)生層間滑移的作用，在深部可能存在工業(yè)磷礦體。

5 結(jié)論

（1）馬橋磷礦區(qū)逆沖斷層在平面上近東向平行排列，受其影響，地層多次重復(fù)，靠近斷層的上盤地層形成較復(fù)雜的復(fù)式褶皺，地層變陡甚至直立或倒轉(zhuǎn)。剖面上逆沖斷層呈疊瓦狀排列，從北往南地表斷層產(chǎn)狀逐漸變陡，延伸規(guī)模及斷距變小。

（2）受逆沖斷層及伴生褶皺的影響，使得含磷巖系多次重復(fù)，形成多個磷礦工業(yè)礦體。從北至南，逆沖斷層對磷礦體的破壞程度加重；逆沖斷層同期構(gòu)造活動可能引起磷礦體局部厚度變薄甚至尖滅，相應(yīng)的附近會有磷礦厚度變大的地段。馬橋地區(qū)部分地段地表顯示磷礦不可采區(qū)，其深部可能存在工業(yè)磷礦體，可作為下一步磷礦找礦方向。