祁才吉

中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，河北涿州 072754

川西南雷波卡哈洛磷礦礦床地質(zhì)特征及成礦模式探討

祁才吉*

中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，河北涿州 072754

川西南雷波卡哈洛磷礦床位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)上揚(yáng)子臺(tái)褶帶美姑-金陽陷褶束的中段，劃屬川西南成磷帶雷波聚磷區(qū)，是典型的昆陽式沉積型磷塊巖礦床，磷礦層賦存于下寒武統(tǒng)麥地坪組，通過對該區(qū)古構(gòu)造、古沉積環(huán)境和古氣候特征等的分析研究，認(rèn)為古微地形地貌對礦體有良好的控制作用，提出“陸緣坻、古沉積環(huán)境、古氣候與古微地貌”四位一體的成礦模式。這對研究區(qū)生產(chǎn)勘探工作具有一定的指導(dǎo)意義。

川西南 卡哈洛磷礦床 成礦模式

對于沉積型磷礦的成因機(jī)理，國內(nèi)外早有大量研究【1-17】，并提出了不同的成礦理論，包括生物成因說、化學(xué)成因說、生物-化學(xué)成因說、物理富集成礦說、洋流上升說、無機(jī)沉淀說、交代成因說、生物-成巖成磷模式、及陸緣坻理論等。這些磷礦成礦理論多注重研究磷塊巖的物質(zhì)來源、沉淀機(jī)制、及大區(qū)域的動(dòng)力機(jī)制和成礦場所等問題，但對區(qū)段或礦段等小空間尺度的磷礦成礦規(guī)律研究較少，而微尺度的成礦規(guī)律往往關(guān)系到找礦勘探的方向性和準(zhǔn)確性。因此，本文在研究卡哈洛磷礦床地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，深入探討其成礦古構(gòu)造位置、古沉積環(huán)境及古氣候，詳盡分析其小空間尺度礦體分布規(guī)律與古微地形地貌的關(guān)系，最終提出“陸緣坻、古沉積環(huán)境、古氣候與古微地貌”四位一體的成礦模式，對研究區(qū)生產(chǎn)勘探工作起到一定的指導(dǎo)意義。

1 地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于上揚(yáng)子臺(tái)褶帶美姑-金陽陷褶束的中段，其西為康滇古島，東為川中臺(tái)地，北為寶興古島，形成三面局限及南東與廣海相連的格局，卡哈洛礦床就處在其中的雷波聚磷區(qū)中。

1.2 礦床基本特征

區(qū)內(nèi)出露地層有震旦系上統(tǒng)燈影組，下寒武統(tǒng)麥地坪組、筇竹寺組、滄浪鋪組等（圖1），其中麥地坪組為本區(qū)主要含礦地層。對半坡溪溝地層實(shí)測可知，燈影組四段主要為厚層粉晶白云巖，與上覆麥地坪組呈整合接觸；麥地坪組主要為厚層砂屑白云巖、粉晶含磷砂屑灰?guī)r、磷塊巖、粉晶白云巖，與上覆筇竹寺組灰黑色含碳粉砂巖呈平行不整合。具體特征如下：

上覆地層：筇竹寺組（?1q）灰黑色含炭粘土質(zhì)長石石英粉砂巖。底界凹凸不平，沖刷特征明顯。

平行不整合

麥地坪組第三段(?1m3) 厚15.63m

（6）灰色厚層狀砂屑白云巖，內(nèi)碎屑結(jié)構(gòu)，夾少量含磷粘土質(zhì)薄層，風(fēng)化后呈皮殼狀 厚11.52m

（5）深灰色厚層狀粉晶含磷砂屑灰?guī)r，具磷質(zhì)礫屑、鮞粒及生物碎屑結(jié)構(gòu)，不規(guī)則磷質(zhì)條帶順層分布，風(fēng)化后在斷面上向外凸起 厚4.11m

第二段（?1m2） 厚 9.18m

（4）深灰色中厚層狀砂屑微晶磷塊巖，內(nèi)碎屑結(jié)構(gòu)，以磷質(zhì)砂屑為主，少量礫屑。含少量淺灰色白云巖條帶或團(tuán)塊，條帶寬幾毫米至幾厘米不等，含量10%～30%，上、下部多，中部少 厚4.93m

（3）灰黑色薄至中層狀凝膠礫砂屑磷塊巖夾砂屑微晶—粉晶硅質(zhì)磷質(zhì)白云巖條帶，呈韻律疊加構(gòu)造，礫屑具塑性變形，呈次圓狀，礫徑0.5～5mm，局部可見少量的生物碎屑及鮞粒結(jié)構(gòu) 厚4.25m

第一段（?1m1） 厚20.24m

（2）淺灰色中厚層狀含磷砂屑粉晶白云巖，具磷質(zhì)砂屑及泥質(zhì)水平細(xì)條帶。磷質(zhì)砂屑含量5%～15% 厚7.56m

（1）淺灰色厚層狀粉晶白云巖，粉晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造?；疑栀|(zhì)團(tuán)塊順層不規(guī)則分布，團(tuán)塊長2～40cm、寬1～8cm 厚12.68m

整 合

下伏地層：燈影組第四段（Z2dn4）淺褐灰色厚層狀粉晶白云巖，含微量磷質(zhì)砂屑夾深灰色硅質(zhì)及燧石條帶。

圖1 雷波卡哈洛磷礦礦床地質(zhì)圖Fig.1 Deposit geological map of Kahaluo phosphorite deposit in LeiBo

區(qū)內(nèi)主體構(gòu)造方向?yàn)榻媳毕颉北蔽飨?，斷裂?gòu)造和褶皺構(gòu)造均較為發(fā)育，其中斷裂多發(fā)育于背斜的脊部，與樞紐近平行。區(qū)內(nèi)褶皺主要為筆架山復(fù)背斜的次背斜，其核部地層為燈影組，翼部地層為寒武系下統(tǒng)麥地坪組、筇竹寺組、滄浪鋪組，兩翼不對稱，磷礦層賦存于兩翼的麥地坪組中。

2 成礦地質(zhì)條件

2.1 古構(gòu)造單元

據(jù)前人資料可知【18】，早寒武世麥地坪組沉積時(shí)期，雷波地區(qū)處于潮下淺水海灣環(huán)境。受古構(gòu)造控制，該區(qū)西側(cè)發(fā)育南北向康滇古島鏈，北東側(cè)以峨眉宜賓古大斷裂為限緊鄰川黔臺(tái)地（圖2）。同時(shí)，受川滇古斷裂的影響，區(qū)內(nèi)發(fā)育大量南北向斷陷，且地形較為復(fù)雜，相對高差較大。這表明本區(qū)位于三面圍限僅南東側(cè)與深海相連的狹長的不規(guī)則帶狀水下坳陷（盆地）內(nèi)，屬于典型的陸緣坻古構(gòu)造環(huán)境[19]。當(dāng)攜帶大量磷等物質(zhì)的上升洋流運(yùn)移至陸緣坻時(shí)，受其屏障作用的影響，洋流流速降低會(huì)導(dǎo)致大量磷質(zhì)的滯留和沉淀，這為磷的富集成礦提供了良好物源條件和優(yōu)良的成礦場所。

2.2 古沉積環(huán)境

對區(qū)內(nèi)含磷巖系及上下地層的巖石組合進(jìn)行分析，結(jié)果表明，由下至上分別為粉晶白云巖、含磷砂屑白云巖、凝膠礫砂屑磷塊巖、砂屑磷塊巖、含磷砂屑灰?guī)r、鮞粒及生物碎屑磷塊巖、含磷粉（細(xì)）晶白云巖，為典型的海退至海進(jìn)環(huán)境的產(chǎn)物。而磷礦層中內(nèi)碎屑磷塊巖、砂屑磷塊巖及條帶狀磷塊巖的大量出現(xiàn)則指示區(qū)內(nèi)磷礦沉積具有明顯的二次成礦作用，即早期滯留沉積的磷質(zhì)在潮汐、波浪和風(fēng)暴等外力作用下，發(fā)生機(jī)械破碎和篩選搬運(yùn)，并在合適的低洼地帶富集成礦。這與陸緣坻典型的水下淺灘高能環(huán)境一致。

圖2 揚(yáng)子陸塊早寒武世梅樹村期巖相古地理圖Fig.2 Lithofacies palaeogeography map of Yangt ze block in meishucun epoch of early cambrian

2.3 古氣候特征

前文已述，本區(qū)主要含磷巖系為麥地坪組。麥地坪組二段主要為中厚層砂屑微晶磷塊巖，向下過渡為凝膠礫砂屑磷礦巖夾磷質(zhì)白云巖條帶；下伏麥地坪組一段為中厚層粉晶白云巖。這表明區(qū)內(nèi)磷塊巖與白云巖緊密共生。同時(shí)，上述白云巖中常見零星分布的天青石和石膏，且鳥眼、干裂等構(gòu)造發(fā)育。這些特征均表明本區(qū)麥地坪期為典型的低緯度半干旱氣候環(huán)境，即具有風(fēng)化作用弱、陸緣物質(zhì)少、沉積速度慢、海水鹽度較高等特征[20]。這為磷及其伴生的金屬元素的沉積創(chuàng)造了良好的成礦條件。

3 礦體分布規(guī)律

3.1 礦體分布特征

由上文可知，礦體的分布宏觀上受陸緣坻控制，源自深海的上升洋流攜帶有大量的磷等物質(zhì)，受陸緣坻的阻障作用發(fā)生滯留和沉積并富集成礦。即磷礦礦體多分布于陸緣坻與海岸間的狹長臺(tái)向斜內(nèi)【19】。由圖1可知，卡哈洛磷礦層主要位于筆架山復(fù)背斜的次級背斜兩翼或向斜的核部，順層產(chǎn)出，北北西向延伸。

但同時(shí)值得注意的是，通過對卡哈洛磷礦床43個(gè)鉆孔數(shù)據(jù)（表1）的分析發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)磷礦體在區(qū)段或礦段等較小空間尺度內(nèi)存在較為明顯的不連續(xù)性和不均勻性。大巖洞礦段，礦層呈北北西向展布，自北向南厚薄礦層交替出現(xiàn)；而元寶山礦段，礦層呈近南北向展布，整體表現(xiàn)為中部礦層較厚，而南北兩端礦層較薄，且厚薄區(qū)域呈區(qū)帶交替展布的格局（圖3）。同時(shí)結(jié)合其他學(xué)者對同類型礦床的研究可知，此種較小空間尺度的礦體不連續(xù)性和不均勻性常普遍出現(xiàn)。

表1 卡哈洛磷礦鉆孔中礦體底板與礦體厚度統(tǒng)計(jì)表Table 1 The thickness statistics table of the floor rocks and the orebody of Kahaluo phosphorite deposit `s drilling

3.2 古微地形地貌

上文研究表明，區(qū)內(nèi)礦體在礦段等小空間尺度上具有較為明顯的不連續(xù)性和不均勻性，這關(guān)系到找礦勘探的方向及效率。而在古大地構(gòu)造位置相同、沉積環(huán)境相近、古氣候條件相似的情況下，此種不連續(xù)性和不均勻性更可能是由古微地形地貌的差異引起的。

3.2.1 古微地形地貌特征 前文已述，麥地坪組二段為主要含礦層，其與下伏麥地坪組一段含磷白云巖呈整合接觸，即麥地坪組一段沉積期結(jié)束時(shí)的地形地貌為二段沉積期的地形地貌。因此，利用麥地坪組一段的地層厚度能很好地恢復(fù)磷礦成礦期的古微地形地貌：麥地坪組一段地層較厚地段為古凹陷區(qū)，而地層較薄地段為古隆起區(qū)。在此基礎(chǔ)上，對卡哈洛磷礦床43個(gè)鉆孔礦體底板—麥地坪組一段厚度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（表1），并作礦體底板厚度等值線圖（圖4）。由圖4可知，大巖洞礦段中部礦體底板沉積較厚，厚度6.7～8.8m不等，西北角礦體底板沉積亦較厚，厚度可達(dá)8.8m，礦段西北部及東南部礦體底板較薄，僅4.0～6.4m，同時(shí)值得注意的是，礦段中部的底板沉積較厚區(qū)域中可見兩個(gè)最大厚度僅為6.1m的薄層；在元寶山礦段北部及西南角底板沉積較厚，厚度5.4～6.6m，厚度分布較均勻，礦段南部及東北角，底板沉積較薄，厚度3～5.4m，同時(shí)，在底板厚積區(qū)中部也存在一較小的薄層。這表明，成礦期區(qū)內(nèi)發(fā)育有大量的古微隆起和凹陷，其大小規(guī)模不一，隆起與凹陷一般相間出現(xiàn)，相對高差多為2～5m。

3.2.2 與礦體的關(guān)系 對比圖3和圖4可知，礦層厚度與礦體底板厚度具有較好的一致性。即礦體底板較厚地段，礦層相應(yīng)較厚；而礦體底板較薄地段，礦層亦相對較薄。同時(shí)，據(jù)礦層厚度及其底板厚度的相關(guān)性分析可知，兩者亦表現(xiàn)出良好的正相關(guān)關(guān)系（圖5、6）。這表明成礦期古微地形地貌對礦體的分布具有較大的控制作用，即在古凹陷區(qū)域，礦體沉積較厚，而在古隆起區(qū)域，礦體沉積較薄或無沉積。

圖3 卡哈洛磷礦鉆孔中礦體等厚圖Fig.3 Thickness contours of the orebody in Kahaluo deposit

圖4卡哈洛磷礦鉆孔中礦體底板厚度等值線圖Fig.4 Thickness contours of the floor rocks in Kahaluo deposit

圖5 卡哈洛磷礦底板厚度-礦體厚度數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖Fig.5 Thickness datas scatterplot of the floor rocks and the orebody in Kahaluo deposit

圖6 卡哈洛磷礦底板厚度數(shù)據(jù)與礦體厚度數(shù)據(jù)折線圖Fig.6 Thickness datas line graph of the floor rocks and the orebody in Kahaluo deposit

4 討論與結(jié)論

雷波卡哈洛磷礦床是典型的海相沉積型磷礦床，以往研究多注重古大地構(gòu)造位置、古沉積環(huán)境（海平面變化）、古氣候等方面的研究，而往往忽視了古微地形地貌對礦體的控制作用。因此，本文在綜合前人工作成果的基礎(chǔ)上，探討有利的成礦地質(zhì)條件和礦體分布規(guī)律，提出“陸緣坻、古沉積環(huán)境、古氣候和古微地形地貌”四位一體的成礦模式，即陸緣坻在成礦區(qū)域上為磷礦的形成提供良好的條件，其隆起形成了天然的阻障，而坳陷盆地為磷礦的沉淀提供了理想的場所；上升洋流則為成磷區(qū)提供了豐富的富磷的營養(yǎng)物質(zhì)，通過海進(jìn)的方式，將物質(zhì)帶到了陸緣坻；典型的低緯度半干旱古氣候環(huán)境，又為磷礦的沉積提供了良好的氣候條件，有助于磷及其伴生的金屬元素的沉積；最后，古微地形地貌在區(qū)段或礦段等小范圍內(nèi)控制著礦體的分布及厚度，這樣就從物質(zhì)來源，動(dòng)力機(jī)制，成礦場所及控礦分布等方面，提出了較綜合的成礦模式，為找礦勘探提供一定思路。

1 東野脈興.海相磷塊巖成因理論的沿革與發(fā)展趨勢[J]. 化工礦產(chǎn)地質(zhì).1992，14(3):3～7

2 劉寶珺.沉積巖石學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社. 1981:253～257

3 賀瑾瑞.滇池地區(qū)磷礦層時(shí)空展布及控礦規(guī)律研究[D]. 指導(dǎo)教師：朱杰勇. 昆明:昆明理工大學(xué).2009:6～7

4 袁見齊，朱上慶，翟裕生.礦床學(xué)M . 北京:地質(zhì)出版社.1979:288～291

5 Altschuler， Z. S. The geochemistry of trace elements in marine phosphorites: Part 1. Characteri-stic Abundances and Enrichment. The Society of Economic Paleontologists and Mineralogists(SEPM)[J]. SEPM Spec Pub. 1980:19～30

6 V. P. Rao and R. R. Nair. Mar[J]. Geol. 1988，V.84:105～110

7 G. W. O. Bmen， J. R. Harris. A. R. Milnes and H. H.Veeh[J]. Nature.1981，V.294:442～444.

8 Banerjee， D. M. and Klemm U. Organo-geochemical studies of proterzoic stromaolitic phosphorite and the intercolumnar dolomite from the aravalli group[J]. Jour，Geol. 1985，vol. 26，(4):245～254

9 Baturin. G. N.， and Dubinchuk， V.T.Electron Microscope Investigation of Oceanic Phosphorites[J]. Dok1. Akad. Nauk. 1974:218～222

10 Rao.V.P and Nair R R. Microbial origin of the Phosphoritcs of the Western Continental Shelf of India[J]. Mar. Ged. 1984，(84):105～110

11 Lucas，J.etal.，Different Aspects of Phosphorite Weathering. In: Matine Phosphorites[J]. SEPM Spec. Pub. 1980，No. 29:41～51

12 O Brien G W.Harris J R， Milncs A R and Vech HH. Bacterial origin of East Austrlian Continental Margin Phosphoritcs[J] Nature.1981(29):442～444

13 巴圖林·格·尼（蘇）. 海底磷塊巖[M]. 北京:地質(zhì)出版社.1985:1～233

14 東野脈興.微生物建造的磷塊巖[J]. 沉積學(xué)報(bào).1985，3(3):1～6

15 東野脈興.磷塊巖研究進(jìn)展與磷塊巖生物成礦說[J]. 沉積學(xué)報(bào).1992，10(3):96～103

16 東野脈興.海相磷塊巖成因理論的沿革與發(fā)展趨勢[J]. 化工礦產(chǎn)地質(zhì).1992，14(3):3～7

17 東野脈興.上升洋流與陸緣坻[J]. 化工礦產(chǎn)地質(zhì).1996，18(3):156～162

18 黎治忠.四川省馬邊縣老河壩磷礦礦區(qū)地質(zhì)特征及礦床成因探討[J]. 中國西部科技.2010，09(02):11～17

19 東野脈興.揚(yáng)子地塊陡山沱期與梅樹村期磷礦區(qū)域成礦規(guī)律[J]. 化工礦產(chǎn)地質(zhì).2001，23(04):193～209

20 鄧小林，姚超美，王吉平，江新華，楊更生. 揚(yáng)子地區(qū)磷礦成礦規(guī)律[J]. 化工礦產(chǎn)地質(zhì).2009，31(1):1～12

DISCUSSION ON THE GEOLOGICAL CHARACTERISTICS AND THE METALLOGENIC MODEL OF KAHALUO PHOSPHORITE DEPOSIT IN SOUTHWESTERN SICHUAN PROVINCE

Qi Caiji
Research Institute of Geological,China Chemical Geological and Mine Bureau, Zhuozhou 072754,Hebei,China

Kahaluo phosphorite deposit, which locates in meigu-jinyang depression-folding beam of upper Yangtze Syneclise of Yangtze para-platform, is part of LeiBo phosphate accumulation area in Southwestern Sichuan ph osphate-metallogenic belt, and is a typical Kunyang-type sedimentary phosphate rock deposit. On the base of a nalyzing geological characteristics of Kahaluo phosphorite deposit , we investigate the metallogenic geological conditions as good as the ore distribution and then discover the importance of the metallogenic epoch micro-lan dform on controlling orebody`s spreading further. And this work promote us to propose a metallogenic model o f quaternity of margin islet, ancient sedimentary environment, paleoclimate and ancient micro-topography, whi ch is significant on exploration and mining of deposits in some extent.

Southwestern Sichuan Province; Kahaluo phosphorite deposit; metallogenic model

P619.613

A

1006–5296（2014）02–0094–07

祁才吉（1987～），女，礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)，助理工程師

2014-03-24；改回日期：2014-04-21