宜昌磷礦田早震旦世陡山沱期磷塊巖富集規(guī)律淺析

2022-01-19 06:22:22聶開紅牟宗玉肖長喜

資源環(huán)境與工程 2021年5期

劉銀，聶開紅，牟宗玉，雷靂，肖長喜，楊朋，向萌

(湖北省地質(zhì)局第七地質(zhì)大隊，湖北宜昌 443100)

中國大型磷塊巖礦床多形成于早震旦世—早寒武世，主要分布于揚(yáng)子地臺，包括云、鄂、貴、川、湘五省，其中早震旦世陡山沱期的磷礦石資源量占總資源量的一半以上。鄂西聚磷區(qū)位于揚(yáng)子地臺北緣，由宜昌、?？?、興神、荊襄等磷礦田構(gòu)成，其中宜昌磷礦田規(guī)模最大，其賦礦地層為震旦系下統(tǒng)陡山沱組(Z1d)，具有工業(yè)價值的磷礦層包括下磷層(Ph1)和中磷層(Ph2)。據(jù)湖北省地質(zhì)局第七地質(zhì)大隊不完全統(tǒng)計[1]，宜昌磷礦田共發(fā)現(xiàn)和評價了磷礦床73處，其中大型47處、中型22處、小型4處；累計探明磷礦石資源量82.53億t，約占中國磷礦石總資源量的25%。宜昌磷礦田開展過大量的勘查工作，積累了豐富的探礦工程資料，特別是含磷巖系、磷礦層的厚度資料，為磷礦成礦規(guī)律研究奠定了良好基礎(chǔ)。為研究宜昌磷礦田陡山沱組磷塊巖富集規(guī)律，收集了72處礦產(chǎn)地257個探礦工程的工業(yè)礦層厚度資料，繪制厚度等值線圖，探索厚度變化規(guī)律，進(jìn)而分析區(qū)內(nèi)磷塊巖富集規(guī)律，為宜昌磷礦田成礦規(guī)律總結(jié)、勘查工作部署提供一定的依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

宜昌磷礦田大地構(gòu)造位置處于上揚(yáng)子陸塊上揚(yáng)子陸塊褶皺帶之黃陵背斜北部，北西與興神磷礦田相接。黃陵背斜為一寬緩背斜，軸向NNE，核部主要出露中太古代—早元古代變質(zhì)雜巖、中太古代TTG巖套、新元古代晉寧期中酸性閃長巖與花崗巖，翼部主要為南華系—三疊系地層，地層向周緣傾斜(圖1)。

圖1 宜昌磷礦田地質(zhì)及磷礦床分布圖(據(jù)參考文獻(xiàn)[2])Fig.1 Geological and phosphorus deposit distributionmap of Yichang phosphorus ore field1.南華系、寒武系—第四系；2.震旦系上統(tǒng)燈影組；3.震旦系下統(tǒng)陡山沱組；4.變質(zhì)雜巖；5.侵入巖；6.地質(zhì)界線；7.斷層；8.磷塊巖礦床；9.磷礦田邊界。

宜昌磷礦田內(nèi)除石炭系、侏羅系、新近系缺失外，自前震旦系到第四系均有出露。磷礦賦存于震旦系下統(tǒng)陡山沱組，形成于全球兩大重要成磷期之一的早震旦世陡山沱成磷期[2-6]。陡山沱組主要分布于黃陵背斜北部和東部，呈弧形展布，南起曉峰，北至孫家墩，西至胡家扁、白果園(圖2)。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造是在黃陵結(jié)晶基底隆升背景下形成的，拆離斷層和次級皺褶呈弧形展布。本區(qū)斷裂分為近EW向、NW向、近SN向和NE向四組，其中近EW向和NW向斷裂形成較早，具正斷層性質(zhì)，常被近SN向、NE向斷裂切割。上述四組斷裂呈網(wǎng)格狀交切，形成疊瓦狀或小型地塹組合樣式，對礦層的埋深和連續(xù)性有不同程度的影響。礦田南部部分地段受黃陵背斜核部隆起和樟村坪斷裂、霧渡河斷裂夾持?jǐn)鄩K的抬升影響，含磷巖系遭受后期剝蝕，該區(qū)已出露前南華紀(jì)結(jié)晶基底，無磷礦分布。

2 含磷建造及沉積環(huán)境

2.1 陡山沱組含磷巖系

陡山沱組為一套富含磷質(zhì)的地臺型海相磷塊巖—碎屑巖—碳酸鹽巖沉積建造(圖2)，成巖年齡為635.2～551.1 Ma[3-6]，其底界一般以底礫巖—含錳白云巖(蓋帽白云巖)為標(biāo)志，角度不整合于前震旦系不同巖系之上；頂界一般為深灰色中厚層狀泥晶白云巖夾灰黑色、紫紅色泥質(zhì)白云巖，與燈影組一段呈整合接觸。陡山沱組地層厚度呈南厚北薄的趨勢，在南部曉峰一帶厚320 m，而在北部樟村坪—杉樹埡—竹園溝一帶厚120～160 m[2]。

圖2 宜昌磷礦田陡山沱組含磷巖系柱狀圖Fig.2 Histogram map of Doushantuo phosphoric rock seriesin Yichang phosphorus ore field

陡山沱組含磷巖系具有多沉積旋回、多層次成磷的特點(diǎn)，包含四個含磷礦層，自下而上依次為陡山沱組樟村坪段中亞段(Ph1，下磷層)、陡山沱組胡集段下亞段(Ph2，中磷層)、陡山沱組王豐崗段底部(Ph3)、陡山沱組白果園段底部(Ph4)。

2.2 工業(yè)磷礦層

Ph1礦層分布廣泛，層位穩(wěn)定，是宜昌磷礦田南部的主要工業(yè)礦層。Ph2礦層是宜昌磷礦田北部的主要工業(yè)礦層。Ph3、Ph4礦層因厚度小、品位低，不具工業(yè)價值。

2.3 沉積環(huán)境

陡山沱期早期發(fā)生廣泛海侵，形成的碳酸鹽巖—磷塊巖—黑色頁巖沉積組合廣泛分布于揚(yáng)子地臺，其影響范圍廣、持續(xù)時間長，導(dǎo)致宜昌磷礦田及相鄰礦田的樟村坪段巖性、厚度及剖面結(jié)構(gòu)變化近于一致。鄂西地區(qū)海侵方向總體為由南向北，造成海平面總體隨時間演化由南向北逐漸抬升，進(jìn)而造成宜昌磷礦田的南北沉積環(huán)境不一致。

宜昌磷礦田最重要的兩個磷礦層為Ph1礦層和Ph2礦層，其聚磷成礦作用與陡山沱組樟村坪段—胡集段下亞段在沉積時所處的巖相古地理環(huán)境密切相關(guān)，主要與陡山沱期第Ⅰ、Ⅱ沉積旋回有關(guān)(圖2)。礦田內(nèi)巖相古地理分區(qū)總體呈現(xiàn)NW向延伸展布特征，主要處于淺海臺地臺坪相的臺地瀉湖與臺地潮坪環(huán)境(圖3)。白竹與瓦屋之間是胡集段內(nèi)部南北沉積相的重要分界線，南部宜昌磷礦田分布區(qū)主要為閉塞海灣和深水瀉湖，北部則是淺水瀉湖邊緣向潮汐帶過渡的潮坪環(huán)境[1]。Ph1礦層以磷砂屑泥基磷塊巖—白云基礫砂屑磷塊巖—白云巖組合為主，主要形成于臺地瀉湖相灘緣瀉湖泥(頁)巖—磷塊巖—含硅質(zhì)白云巖亞相，并可細(xì)分為磷質(zhì)疊層石—磷塊巖—白云巖隆起微相、夾頁巖—白云巖條帶泥晶砂屑碎塊巖灘緣微相、夾砂屑泥晶磷塊巖條帶—黑色頁巖凹陷微相和硅化礫砂屑磷塊巖—砂屑泥晶磷塊巖瀉湖邊緣微相。Ph2礦層以硅化礫砂屑磷塊巖—砂屑泥晶磷塊巖—泥質(zhì)泥晶白云巖組合為主，主要形成于臺地潮坪相灘間潮坪(潮坪—鮞灘)含磷塊巖條帶白云巖亞相和臺地瀉湖相潮坪瀉湖磷塊巖—泥巖—白云巖亞相。樟村坪段—胡集段下亞段具有明顯的分層結(jié)構(gòu)，巖相組合、沉積韻律結(jié)構(gòu)發(fā)育完整；胡集段上亞段在本區(qū)的含磷建造主要為含(粉砂)泥質(zhì)硅質(zhì)白云巖—硅質(zhì)磷塊巖組合，富含粉砂質(zhì)、泥質(zhì)、硅質(zhì)[9-10]，不發(fā)育工業(yè)礦層。

圖3 宜昌磷礦田陡山沱期樟村坪段—胡集段下亞段沉積時巖相古地理圖(據(jù)參考文獻(xiàn)[1])Fig.3 The lithofacies paleogeography map in Zhangcunping Section-Lower Subsection of Huji Section in Doushantuo Periodof Yichang phosphorus ore field1.巖相界線及編號；2.海侵方向；3.陸源方向；4.宜昌磷礦田范圍；Ⅰ0 .大洪山、武當(dāng)古島濱岸；Ⅰ1.淺海臺地臺坪;臺地潮坪相;岸緣潮坪(外)白云巖—粉砂巖—泥(頁)巖亞相;灘間潮坪(潮坪—鮞灘)含磷塊巖條帶白云巖亞相;臺地瀉湖相;岸緣瀉湖粉砂質(zhì)泥巖—含磷條帶白云巖—灰質(zhì)白云巖亞相;潮坪瀉湖磷塊巖—泥巖—白云巖亞相;灘緣瀉湖泥(頁)巖—磷塊巖—含硅質(zhì)白云巖亞相;磷質(zhì)疊層石—磷塊巖—白云巖隆起微相;夾頁巖—白云巖條帶泥晶砂屑碎塊巖灘緣微相;夾砂屑泥晶磷塊巖條帶—黑色頁巖凹陷微相;硅化礫砂屑磷塊巖—砂屑泥晶磷塊巖瀉湖邊緣微相;Ⅰ2.臺地邊緣;淺海臺地邊緣灘相粒屑白云巖—藻粒白云巖—泥質(zhì)白云巖相;淺灘—藻丘云質(zhì)疊層石亮晶砂礫屑白云巖亞相;水下隆起粉砂質(zhì)頁巖—粒屑白云巖亞相;臺地斜坡含磷質(zhì)—粉砂質(zhì)泥巖—白云巖相;Ⅱ1.鄂西盆地。