徐少康 王 磊 宮天志 張成信 張慧敏

1.中化地質礦山總局地質研究院，河北涿州，072754 2. 中化地質礦山總局河南地質勘查院，河南鄭州，450011

張家埡磷礦地質特征

徐少康*1王 磊1宮天志1張成信1張慧敏2

1.中化地質礦山總局地質研究院，河北涿州，072754 2. 中化地質礦山總局河南地質勘查院，河南鄭州，450011

張家埡磷礦區(qū)發(fā)育地層為震旦系和寒武系白云巖，構造主要為單斜構造。磷礦體僅有一個，呈層狀產于下震旦統(tǒng)陡山沱階一段，沿走向延伸3460.62m，沿傾向延伸400～1400m，厚度0.59～2.34m，均厚1.70m。礦石自然類型包括泥質條帶磷塊巖、白云質條帶磷塊巖及塊狀磷塊巖，工業(yè)類型均屬混合型礦石，常量組分主要為P2O5、CaO及SiO2。成礦物質源于秦嶺海槽，成礦作用包括溫壓變化、生物活動及化學結晶。主要控礦因素為沉積盆地的深度和廣度，本區(qū)存在一定找礦前景。

礦體 礦石類型 礦石化學 礦床成因 找礦 湖北遠安

1 區(qū)域地質背景

張家埡磷礦位于湖北省遠安縣城西北方向35km處，屬遠安縣荷花鎮(zhèn)管轄。礦區(qū)面積5.63km2，大地構造位置處于揚子地臺北緣，龍門-大巴山臺緣褶皺帶東端，黃陵斷穹東北側。

黃陵斷穹為區(qū)域主要構造，控制著區(qū)域地層和礦層的總體分布，軸向近南-北向，核部地層主要為前震旦系，兩翼地層主要為震旦系和下古生界，兩翼地層產狀較緩、一般10～20°。核部有呂梁期花崗巖侵入（圖1）。

本區(qū)斷裂較發(fā)育，主要為北西向斷裂，次為北東向和近東西向斷裂。斷裂性質為壓性斷裂和扭性斷裂，有的斷裂性質不明（圖1）。

圖1 宜昌磷礦區(qū)域地質背景(據楊中剛等【1】，略有改動)Fig.1 Yichang phosphorite ore district regional background

本區(qū)為沉積型磷礦礦集區(qū)——鄂西聚磷區(qū)，有兩個磷礦帶：鐘祥南漳磷礦帶和保康宜昌磷礦帶。鐘祥南漳磷礦帶，進一步分為兩個礦田：南漳磷礦田和荊襄磷礦田。?？狄瞬椎V帶，進一步分為3個礦田：?？盗椎V田、神農磷礦田和宜昌磷礦田。張家埡磷礦屬宜昌磷礦田（圖1）。

2 礦區(qū)地質

2.1 礦區(qū)地層

礦區(qū)發(fā)育地層及主要巖性由老到新為（圖2）：

古元古界水月寺群黃涼河組(Pt1h)，隱伏于深部，未見底，可見厚度12.01～29.53 m，巖性組合為片麻巖、黑云母片麻巖、黑云斜長片麻巖及石英巖。

南華系南沱組（Nh3n），未出露地表，厚度1.53～1.77m，巖性為砂質礫巖、礫巖，與下伏地層黃涼河組呈角度不整合接觸。

下震旦統(tǒng)陡山沱階（Z1d），厚度150.85 ～ 180.59 m，均厚161.22 m，與下伏地層南沱組呈平行不整合接觸。總體上看，該階以顏色較深為特征，一般為黑色和黑灰色，巖性主要為白云巖夾磷礦層。根據巖性組合特征，進一步劃分為四個巖性段，由老到新為：

一段（Z1d1），厚度11.01～55.20m，均厚25.31m，底部為白云巖，下部為含磷頁巖，中部為磷礦層，上部含硅白云巖。

二段（Z1d2），厚度60.47～106.79 m，均厚79.05 m，下部為含磷燧石白云巖，上部為含燧石白云巖。

三段（Z1d3），厚度14.79～53.60 m，均厚41.86 m，下部為白云巖、溶孔發(fā)育，上部為含燧石白云巖。

四段（Z1d4），厚度5.69～30.02 m，均厚15.00m，為白云巖。

上震旦統(tǒng)燈影峽階（Z2d），厚度84.64～479.39m，均厚359.11m?？傮w上看，燈影峽階顏色較淺，一般為淺灰至灰白色，巖性主要為白云巖。與陡山沱階為整合接觸，分階標志為顏色的突變。據巖性組合和沉積韻律，該階進一步分為三個巖性段，由老到新為：

一段（Z2d1），厚度65.60～85.04m，均厚78.06m。下至中部為白云巖、藻紋層白云巖及礫屑白云巖；上部為含泥白云巖，見干裂構造。

二段（Z2d2），厚度27.85～99.87m，均厚55.01m。底部為含鮞粒白云巖，下部為中薄層狀白云巖。上部為中厚狀白云巖、局部見藻紋層。

三段（Z2d3），厚度200.70～356.61m，均厚298.49m。底部為粒屑白云巖，下部為白云巖；中部為藻白云巖、疊層石白云巖和礫屑白云巖；上部主要為含燧石白云巖，局部夾礫屑白云巖和藻紋層白云巖，可見波狀層理和干裂構造。下寒武統(tǒng)牛蹄塘組（?1n），厚度9.31～38.93m，下部為灰黑色含碳頁巖，上部為深灰色粉晶白云巖。

圖2 湖北遠安張家埡礦區(qū)地質簡圖Fig.2 Zhangjiaya ore district generalized geoiogic map in Yuanan, Hubei province

下寒武統(tǒng)石牌組（?1s），厚度81.55～124.66m，下部為灰綠色紋層狀泥巖，中部為薄層狀含泥白云巖與中厚層狀白云巖互層，上部為紋薄層狀含泥白云巖夾灰綠色紋薄層狀泥巖。

下寒武統(tǒng)天河板組（?1t），厚度53.25～100.92m，下部為粒屑白云巖與薄層狀白云巖互層。上部為薄中層狀粉晶白云巖。

下寒武統(tǒng)石龍洞組（?1sl），厚度99.73m，為中厚層狀粉晶白云巖。

2.2 礦區(qū)構造

礦區(qū)構造主要為單斜構造，次為斷裂（圖2）。

單斜構造，表現為地層總體傾向東，傾角較緩、一般介于10～15°之間。

礦區(qū)斷裂不太發(fā)育，主要斷裂有3條，且規(guī)模不大。F01斷裂，走向為NW -SE，沿走向延伸約500m，產狀210°∠88°，逆斷層。F02斷裂，走向為SE-NW，沿走向延伸約310m，產狀300°∠75°，為正斷層。F03斷裂，走向為NW-SE，產狀220°∠80°，為正斷層。

單斜構造，控制著礦層的展布，斷裂未對礦層造成破壞。

2.3 礦區(qū)巖漿巖

礦區(qū)無巖漿巖出露。

2.4 含礦層

本礦區(qū)含礦層僅有一層，層位屬下震旦統(tǒng)陡山沱階一段（Z1d1）。含礦層呈深灰色，黑灰色，層狀，厚度一般2～3m，頂板為含磷白云巖或白云巖，底板為一般泥頁巖、局部為含碳白云巖。含礦層與頂、底板地層呈整合接觸。

從內部結構上看，含礦層層狀特征明顯，由砂屑狀磷質層、膠狀磷質層、礫屑狀磷質層、白云質層及泥質層組成。

砂屑狀磷質層，深灰色，單層厚一般0.3～40cm，砂屑結構。砂屑呈球狀、橢球狀，大小一般0.01mm～0.8mm，礦物成分主要為膠磷礦，少量碳質、粉晶白云石等；膠結物主要為白云石和泥質，少量白云石、硅質、有機質等。

膠狀磷質層，灰黑色，單層厚一般3～7mm。礦物成分：主要為膠磷礦，少量硅質、有機質等。

礫屑狀磷質層，呈黑灰色，厚0.28m左右，礫屑結構。礫屑，呈黑灰色，次圓狀、次棱角狀，大小一般2～60mm，礦物成分主要為膠磷礦和微晶磷灰石、次為粉晶白云石。膠結物，為灰色，礦物成分主要為粉晶白云石。團塊含量60%～70%，膠結物30%～40%?？紫妒侥z結。

白云質層，灰白色、灰色，單層厚一般3～30mm。礦物成分主要為白云石、少量泥質、石英6%±、方解石4%±、磷灰石2%±。

泥質層，灰黑色，單層厚0.2～3cm。礦物成分：主要為泥質，少量碳質、膠磷礦、黃鐵礦、有機質、白云石、磷灰石。

砂屑狀磷質層、膠狀磷質層、白云質層及泥質層常見，礫屑狀磷質層局部簡單見到。從層位上看，泥質層主要分布于含礦層下部，其它四種層主要分布于含礦層中上部。磷質層密集處，形成礦體。

3 礦體特征

根據 “邊界品位P2O5≥12%，最低工業(yè)品位P2O5≥15%，最低可采厚度1.5m，夾石剔除厚度≥1.5m” 的一般工業(yè)指標，探礦權范圍內圈出了一個礦體。

礦體賦存于下震旦統(tǒng)陡山沱階一段（Z1d1），呈層狀產出，與頂底板呈整合接觸，產狀較穩(wěn)定，傾向總體上向東、局部略有變化，傾角較緩、一般6°～12°（圖3）。礦體沿走向延伸3460.62m，沿傾向延伸400～1400m。單工程礦體厚度0.59～2.34m，均厚1.70m，厚度變化系數為0.31。單工程礦體品位17.77%～24.80%，平均20.88%，品位變化系數為0.11。厚度和品位變化性均不大。礦體厚度較小，品位較低。

礦體頂板為含磷白云巖或白云巖，底板一般為泥頁巖、局部為含碳白云巖。礦體內無夾石。

4 礦石質量

4.1 礦物成分

礦石礦物，主要為膠磷礦，次為晶質磷灰石，總量一般40%～70%，最高達90%。脈石礦物，主要為石英、白云石，次為粘土礦物、碳質，少量有機質、蛋白石、玉髓、鐵錳氧化物、黃鐵礦，脈石礦物總量一般為30%～60%。

膠磷礦，淺棕～深棕色，膠狀，正交偏光下消光，或微弱光性（含微晶磷灰石所致）。含量一般30%～65%，最高可達75%～80%。

晶質磷灰石，無色透明，常呈短柱狀、粒狀、纖維狀，粒度一般不超過0.01mm，多與膠磷礦共生，均勻分布，含量一般5%～15%。

白云石，無色透明，自形、半自形粒狀，粒度一般0.04～0.2mm，一般相對集中分布，呈薄層狀、條帶狀產出，含量一般10%～40%。

粘土礦物，以伊利石為主，少量水云母，呈隱晶狀或顯微鱗片狀，主要呈條帶狀產出，與膠磷礦和磷灰石共生。

碳質和有機質，不規(guī)則團塊狀產出，團塊大小一般不超過0.3mm，散布于膠磷礦砂屑間和白云石晶間，含量一般2%～10%。

石英，細粒狀，粒度一般不超過0.05mm，星散狀均勻分布，含量一般3%～5%。

蛋白石、玉髓，呈橢圓狀、次圓狀等，粒度一般0.3mm左右，含量一般2%～10%。

鐵質礦物，細粒狀，星散狀均勻分布，含量不超過5%。

黃鐵礦，細粒狀，星散狀分布，局部見到，含量不超過3%。

4.2 礦石結構

礦石結構有4種類型：砂屑結構，膠狀結構，泥狀結構，礫屑結構。

砂屑結構，粒屑為灰黑色，呈球狀、橢球狀，大小0.01～0.3mm，礦物成分主要為膠磷礦，少量磷灰石、白云石、硅質、有機質等；膠結物主要為粉晶白云石和泥質。粒屑與膠結物比例約為9∶1。

膠狀結構，見于礦石以膠磷礦為主的磷質層中。礦物成分：主要為膠磷礦，少量硅質、有機質等。膠磷礦，淺棕—深棕色，正交偏光下一般具微弱光性，說明主要由微晶磷灰石組成

泥狀結構，見于礦石中的泥質層中。礦物成分：主要為泥質，少量碳質、膠磷礦、黃鐵礦、有機質、白云石、磷灰石。

礫屑結構：礫屑，呈黑灰色，次圓狀、次棱角狀，大小一般2～60mm，礦物成分主要為膠磷礦和微晶磷灰石、次為粉晶白云石。膠結物，為灰色，礦物成分主要為粉晶白云石。礫屑含量60%～70%，膠結物30%～40%?？紫妒侥z結。

4.3 礦石構造

礦石構造有2種類型：條帶狀構造，塊狀構造。

條帶狀構造有兩種亞型。亞型1：白云質條帶與磷質條帶呈互層狀，以磷質條帶為主；白云質條帶，淺灰色，寬3～30mm；磷質條帶，灰黑色，厚一般0.4～40cm。亞型2：泥質條帶與磷質條帶呈互層狀，以磷質條帶為主；泥質條帶，灰黑色，厚2～30mm；磷質條帶，深灰色，灰黑色，寬2～40mm。

塊狀構造，總體上看，礦物成分較均勻。進一步分為兩種亞型。亞型1：為礫屑結構，礫屑呈黑灰色，次圓狀、次棱角狀，大小一般2～60mm，礦物成分主要為膠磷礦和微晶磷灰石、次為粉晶白云石；膠結物，為灰色，礦物成分主要為粉晶白云石；礫屑含量60%～70%，膠結物30%～40%；孔隙式膠結。亞型2：隱晶粉晶結構，礦物成分主要為膠磷礦，次為白云石和泥質。

5 礦石特征

5.1 礦石自然類型

根據礦物成分、結構構造，礦石自然類型分為3種：泥質條帶磷塊巖、白云質條帶磷塊巖，塊狀磷塊巖。其中，泥質條帶磷塊巖，分布較普遍，是主要類型，一般產于礦體下部；白云質條帶磷塊巖，是次要類型，塊狀磷塊巖局部見到。

（1）泥質條帶磷塊巖 本類型礦石，見于ZK202，ZK004，ZK201，ZK401，ZK001，ZK002和ZK003孔。

礦石呈深灰色、灰黑色，粒屑結構，膠狀結構，泥狀結構，條帶狀構造，薄層狀構造。

條帶有三種：粒屑狀磷質條帶、膠狀磷質條帶及泥質條帶，有的部位缺失膠狀磷質條帶。不同的條帶呈互層狀，以磷質條帶為主。

粒屑狀磷質條帶，深灰色，寬2～40mm；礦物成分：砂屑狀膠磷礦90%±，少量白云石、硅質、有機質等。

膠狀磷質條帶，灰黑色，寬3～7mm；礦物成分：膠磷礦85%±，少量硅質、有機質等。

泥質條帶，灰黑色，厚2～30mm；礦物成分：泥質85%±、碳質10%±、少量膠磷礦、白云石、黃鐵礦等，黃鐵礦多分布于層面上。

礦物平均含量：膠磷礦50%～60%左右，泥質10%～25%±，白云石15%～30%，硅質、碳質和黃鐵礦小于5%。

礦石品位17.02%～26.61%。

（2）白云質條帶磷塊巖 本類型礦石，見于ZK202，ZK004，ZK201，ZK401，ZK002和ZK003孔。

礦石呈灰色—深灰色，粉晶砂屑結構，條帶狀構造。條帶有兩種：白云質條帶和磷質層（磷質條帶），兩種條帶呈互層狀，所占比例為白云質條帶15%～50%，磷質條帶50%～85%。

磷質層和磷質條帶，灰黑色，厚一般0.4～40cm±，粒屑結構。砂屑與膠結物比例約為9:1。砂屑為灰黑色，呈球狀、橢球狀，大小0.01～0.3mm，礦物成分主要為膠磷礦，少量磷灰石、白云石、硅質、有機質等；膠結物主要為粉晶白云石和泥質。

白云質條帶，淺灰色，寬3mm～30mm，肉眼難見礦物顆粒，礦物成分主要為白云石（含量88%±）、少量泥質（含量10%±）及砂屑狀膠磷礦（含量2%±）。

礦物平均含量：膠磷礦約65%，磷灰石約1%，白云石約25%，硅質約9%，碳質約3%。

本類型礦石，品位一般19.16%～31.05%。

（3）塊狀磷塊巖 塊狀磷塊巖見于ZK002和ZK004鉆孔中。礦石呈深灰色，隱晶粉晶結構，塊狀構造。層狀特征明顯，以深灰色中層狀磷質層為主，局部夾黑灰色泥質條帶。磷質層成分主要為膠磷礦，次為粉晶白云石；泥質條帶厚約2～4mm，成分主要為泥質，少量膠磷礦和白云石。礦物平均含量：膠磷礦70%左右，白云石約20%，泥質約10%。礦石品位19.98%～28.20%。

5.2 礦石工業(yè)類型

礦石P2O5、酸不溶物及CaO/P2O5比值特征見表1。

表1 礦石P2O5、酸不溶物及CaO/P2O5比值特征Table 1 P2O5in ore, acid insoluble matter and CaO/P2O5proportionality feature

總體上，P2O5含量16.24%～32.53%，平均21.94%；酸不溶物5.60%～40.29%，平均26.36%；CaO/P2O5比值，1.48～1.89，平均1.61。

P2O5和酸不溶物總量，最大57.31%，最小28.35%，平均48.31%。進一步說明，礦石未經風化。

根據《磷礦地質勘查規(guī)范》（DZ／T0209-2002），本礦區(qū)礦石工業(yè)類型均屬混合型難選礦石。

5.3 礦石品級

本礦區(qū)單工程礦石平均品位17.77%～24.80%，平均20.88%。根據《磷礦地質勘查規(guī)范》（DZ/T0209—2002）磷礦石品級劃分標準 “Ⅰ級品：P2O5≥30%；Ⅱ級品：24%≤P2O5＜30%Ⅲ級品：15%≤P2O5＜24%”，ZK202孔和ZK005孔屬Ⅱ級品，其它孔屬Ⅲ級品。

5.4 礦石化學成分

各類礦石，常量組分P2O5（17.78%～25.11%）、CaO（28.52%～37.14%）及SiO2（平均17.26%～30.56%）較高，CO2（3.55%～7.26%）、Al2O3（4.51%～7.12%）和MgO（0.96%～3.27%）較低，進一步顯示礦物成分主要為磷灰石、膠磷礦（膠磷礦實質上主要有微晶磷灰石組成）和石英，白云石、方解石和粘土礦物含量較低。

F（1.12%～2.04%）相對較高，說明磷灰石主要為氟磷灰石。

I、Cl、Cd和As含量均不超過0.036%，無綜合利用價值。

6 礦床成因概要

綜合分析區(qū)域地質背景、區(qū)域磷礦及本礦床地質特征，認為本礦床是有特殊物質來源的生物化學沉積型磷礦床，是在特定的地質歷史時期、特殊的大地構造背景及特殊的沉積環(huán)境中形成的?，F將成因要點概括如下。

（1）礦體呈層狀產于于下震旦統(tǒng)陡山沱組一段中，與頂底板地層呈整合接觸。礦石中主要礦物成半自形、自形晶，碳質和有機質有一定含量。說明礦床為生物化學沉積成因。

（2）礦區(qū)發(fā)育地層由老到新為：黃涼河組片麻巖（可見厚度12.01 ～29.53 m），南沱組砂礫巖（厚1.53～1.77m）；陡山沱組白云巖夾磷礦層（厚度150.85 ～ 180.59 m，均厚161.22 m），其中，一段厚度11.01～55.20m，均厚25.31m，為含礦巖段；燈影組白云巖（厚度84.64～479.39m，均厚359.11m）及巨厚的寒武系白云巖。上述地層實質為海進地層：黃涼河組為沉積基底，南沱組為底礫巖，陡山沱組及其以上地層為海相沉積。

（3）物質來源：陡山沱組一段厚度小，因此，磷質不可能是海水濃縮富集的結果。成礦時本區(qū)所處的大地構造位置為揚子地臺北緣，北與秦嶺海槽毗鄰，因此，分析認為，成礦物質源于秦嶺海槽。南沱組中的砂礫石，礦體底板的泥頁巖，源于揚子古陸。

（4）成礦介質的類型：化學沉積地層礦物成分一定程成度上反映了成礦介質的化學成分。礦體與其頂底板的礦物組合顯著不同，說明成礦介質并非正常海水。根據礦床所處的大地構造特征分析，同時與鄰區(qū)同類型礦床對比【2】，認為：本礦床成礦介質為源于秦嶺海槽的富磷礦化熱鹵水。秦嶺海槽是構造活動帶，蘊藏有源自地殼深部的富磷熱鹵水的可能性是完全存在的。而地殼深部的富磷熱鹵水為地球物質演化分異過程特定階段的產物。

（5）成礦沉積盆地：成礦沉積盆地是容納成礦介質的場所，其深度與廣度直接決定所容納的成礦介質的總量，從而也決定著礦體的厚度和延伸。本礦床礦體厚度較小，說明盆地較淺，結合前述的物源分析認為，盆地不遠處為揚子古陸。結合區(qū)域磷礦特征進一步分析認為，本區(qū)位于區(qū)域成礦沉積盆地的邊緣。

（6）成礦沉積盆地形成的原因：盆地形成的原因為地殼下降，其動力應源于秦嶺海槽的構造活動。

（7）成礦介質運移的動力：成礦介質為富磷的熱鹵水，溫度遠高于海水，溫度差導致其上升進入盆地中。

（8）成礦作用：①溫壓變化：礦化熱鹵水從秦嶺海槽遷移到成礦盆地后，溫壓的降低導致成礦介質中CO2大量逸出；②生物活動：適宜的溫度利于微生物的大量繁殖，微生物活動形成一定量有機質和碳質。CO2的大量逸出、有機質和碳質的形成，使成礦介質的C大幅度減少，導致碳酸鹽礦物形成條件大幅度下降；③化學結晶：上述兩種作用，導致成礦介質中的磷質飽和，從而形成磷灰石和膠磷礦。

（9）成礦過程簡述：地球物質演化分異過程中，本區(qū)深部形成了富磷的礦化熱鹵水。早震旦世時期，秦嶺海槽地殼發(fā)生活動，導致深部的富磷礦化熱鹵水在海槽深部涌出，同時，導致地臺邊緣下沉形成盆地。與海水的溫度差，導致海槽深部富磷礦化熱鹵水上升進入盆地。溫壓的降低，使成礦介質中CO2大量逸出，微生物活動形成一定量有機質和碳質，從而使成礦介質的C大幅度減少、導致磷質飽和析出，形成磷礦體。

（10）成礦前景分析：由于成礦時地理環(huán)境的復雜性，本區(qū)可能存在相對大的盆地，因此，仍存在一定的找礦前景。后續(xù)的勘察過程中，應及時總結第一手資料，確定進一步的找礦方向。根據目前資料認為，向南東方向礦體有變厚的趨勢。

1 楊中剛，宋銀橋，聶開紅，等．宜昌磷礦田成礦地質特征及深部找礦模式探析［J］．礦物巖石，2010，30（2）：50～59

2 徐少康．王集磷礦礦石類型［J］．中國非金屬礦工業(yè)導刊，2012，（5）：52～54

THE PHOSPHORITE GEOLOGICAL FEATURES IN ZHANGJIAYA

Xu Shaokang1Wang Lei1Gong Tianzhi1Zhang Chengxin1Zhang Huimin2
1.Geological Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau, Zhuozhou, Hebei, 072754, China; 2.Henan Geological Exploration Institute , China Chemical Geology and Mine Bureau，Zhengzhou，Henan 450011 ,China

Sinian and cambrian dolomite spread in Zhangjiaya ore district. Monocline is the major structure. There is only one phosphorite body, occurring in lower Sinian doushantuoan stage, trending to 3460.62m along the strike and 400～1400m along dipping direction with total thickness 0.59～2.34m and average 1.70m. The natural ore types contain argillaceous banded Phosphate rock, dolomitic banded Phosphate rock and massiveness Phosphate rock. Their industrial type belong to mixed ore which major components are P2O5、CaO and SiO2. Ore-forming materials derive from Qinling ocean trough. Mineralization contains thermobaric variation, biological activity and chemicrystallization. The major metallotects are the depth and breadth of the sedimentary basin. There is certain perspective for prospecting in this area.

orebody, ore type, ore chemistry, Ore genesis, prospection, Yuanan in Hubei

P619.213

A

1006-5296（2014）01-0031-07

* 第一作者簡介：徐少康（1955～），男，礦床地質專業(yè)，高級工程師

2013-08-30；改回日期：2013-12-05