郭建江



开阳磷矿西翼深部延伸矿段地质特征与找矿前景研究

郭建江

(贵州开磷集团股份有限公司，贵州 贵阳 550081)

开阳磷矿床位于洋水背斜上，属海相沉积型磷块岩矿床，工业磷矿体产于下震旦统洋水组，呈层状、似层状产出，矿层厚度较稳定，P2O5质量分数分布较均匀，矿石矿物成分较单一。洋水背斜西翼深部延伸区找矿实践显示，开阳磷矿陡山沱期沉积环境为向北东开口的“U”型聚磷海湾，其西部成矿条件较好，指示该区可作为下步的找矿目标。

开阳磷矿；地质特征；成矿规律；找矿前景

贵州开磷集团股份有限公司是集矿业、磷化工、煤化工、氯碱化工、氟化工等多元产业为一体的现代化国有大型企业，拥有年产600万t磷矿石、350万t高浓度磷肥、60万t合成氨的生产能力，是我国最大的磷矿石地下开采企业和磷肥行业“三强”企业之一。

开阳磷矿洋水矿区西翼深部延伸矿段是近年来新发现的磷矿点，经野外初步勘查和采样分析认为，该磷矿成矿地质条件有利，具有较好的找矿前景。为了查明该磷矿的成矿地质条件、矿体特征及资源潜力，贵州地质勘查院开展了开阳磷矿洋水矿区西翼矿段地质勘查工作，为该矿区进一步的开发提供了地质依 据[1−2]。

1 区域地质成矿概况

勘查区位于扬子陆块东南缘黔北台隆边缘，属扬子陆块一级构造单元内上扬子陆块(V2)二级构造单元中的扬子陆块南部被动边缘褶冲带(V-2-7)，主体属凤岗滑脱褶皱带三级构造单元(V-2-7-2)。

区域出露最老地层为青白口系清水江组，最新为第四系，其间缺失奥陶系、志留系、泥盆系及石炭系大部。区内见少量的二叠系峨眉山玄武岩分布，变质岩主要为元古界清水江组浅变质凝灰质板岩、变余粉砂质粘土岩、变余砂岩。

区域经历了多次地壳运动，主要有晋宁(雪峰)运动、澄江运动、都云运动、广西运动、紫云运动、黔桂运动、东吴运动、安源运动、燕山运动、喜马拉雅运动及新构造运动。其中影响较大的为晋宁运动、广西运动、安源运动、燕山运动、喜马拉雅运动。主要构造变形为燕山运动及喜马拉雅运动。晋宁运动结束了上扬子活动陆缘，奠定了上扬子陆块的雏形，即由活动陆缘变为稳定台地，并使青白口系上部遭受剥蚀。

区域上大致以上茅坡−青山逆冲断层为界，北西隅属毕节前陆褶皱带，南东主体部分属凤岗滑脱褶皱带(见图1)。

区域矿产资源较为丰富，主要有铝、镍、钼、钒、碘、氟等，但尤以磷矿资源更为富有，是全国富磷矿的最重要产区。其中产于震旦系下统陡山沱组中的“下磷矿”品位高，Ⅰ级品占全国的43%，是国内不经过选矿即可生产高浓度磷复合肥的矿石，是贵州富磷矿(P2O5含量大于30%)的集中产区。资料表明，目前 区内已探明的富磷矿高达2.5亿t，占全国富磷总量的30%以上，其中“开阳磷矿”长期居我国“三阳开泰”之首，是全国特大型的富磷矿床。“开阳磷矿”全区P2O5平均含量33.7%，全为富磷矿石；同时，伴生氟、碘已普遍达到综合利用的要求[3−4]。

2 矿区地质特征与成矿条件

2.1 地 层

勘查区及附近出露地层有第四系(Q)，寒武系中统高台至石冷水组(∈2g+s)，寒武系下统清虚洞组(∈1q)、金顶山组(∈1j)、明心寺组(∈1m)及牛蹄塘组(∈1n)，震旦系上统灯影组(Z2dn)、下统陡山沱组(Z1d)，南华系上统南沱组(Nh2n)。其中磷矿层赋存于震旦系下统陡山沱组中。矿层所在震旦系从新至老地层有：

(1) 灯影组第五段(Z2dn5)：灰色中厚层细晶白云岩夹灰绿色页岩条带，见碎花状构造，晶洞发育。厚7~20 m。

(2) 灯影组第四段(Z2dn4)：灰色中厚层层纹状白云岩，偶见晶洞，底部见厚度约0~1 m的花斑状白云岩。厚82~107 m。

①—刀靶-中合铺断层，②—安清-杨家寨断层，③—赶子断层，④—团溪-长滩断层，⑤—高云断层，⑥—高坎子断层，⑦—毛栗铺断层，⑧—花梨断层；(11)—小南江向斜，(12)—荷包场背斜，(13)—刀靶-黑神庙背斜，(14)—息烽向斜，(15)—团溪-尚稽场向斜，(16)—洋水(金钟)背斜，(17)—珠藏-顶坝向斜，(18)—翁昭复式背斜

(3) 灯影组第三段(Z2dn3)：灰色中厚层细晶白云岩，见碎花状、条带状构造，晶洞发育。厚25~40 m。

(4) 灯影组第一至二段(Z2dn1+2)：灰色中厚层细晶白云岩，见碎花状、条带状构造，晶洞细小密集，局部见大藻白云岩，底部为鲕状白云岩、同生角砾状白云岩、硅质岩等。厚92~160 m。

(5) 陡山沱组(Z1d)：中上部为灰色、深灰色中厚层至厚层致密状硅质砂屑磷块岩、碎屑状砂屑磷块岩，顶部夹灰白色硅质岩，底部为微红色含磷白云岩，下部为灰绿色含绿泥石泥质粉-细砂岩。厚7~20 m。

2.2 构 造

勘查区位于洋水背斜西翼，区内主要以NNE向褶皱和纵向断层组成构造基本格架，次为与纵向断裂力学配套的横断层和斜交断层。褶皱构造主要发育有孙家坡背斜及凤凰寨向斜，受孙家坡背斜及凤凰寨向斜制约，区内地层总体呈背、向斜状产出，倾向50°~340°，倾角4°~70°。对勘查区内磷矿具有破坏作用的主要有F11、F201断层。各构造特征详述如下：

(1) 褶皱构造(孙家坡背斜)。发育于勘查区北西部，轴向北东约30°，向南西延伸至勘查区外，延长大于2 km，呈长条状，向北东倾伏，背斜两翼被断层切割。南东翼地层倾角25°~35°，北西翼35°~60°，为不对称背斜，轴面倾向南东。核部出露最老地层为下寒武统金顶山组(∈1)。

(2) 赶子断层(F10)。分布于勘查区东部温泉镇至南东部中沟一带，走向北东，温泉附近呈“S”形弯曲，北东方向延伸出勘查区至赶子附近，南东向延伸至苦草坪一带，被北西向断层错断，沿走向破坏天水背斜。断层倾向南东，倾角50°~70°，性质为逆断层。断层两盘地层倾向近于直交，苦草坪一带断层上盘地层倒转，勘查区北东部使Є1n-j叠于P3l-T1-2j上。断层带上有角砾岩及牵引构造，破碎带最宽达50 m，旁侧小断裂发育。地层断距由南西向北东逐渐增大，地层垂直断距为0~140 m。斜断距60~160 m，由北到南逐渐减小。据ZK101、ZK103、ZK205、ZK1+200-3、ZK405、ZK503、ZK705、ZK805及邻区ZK201、ZK401、ZK601、ZK0103等钻孔揭露显示，深部倾角变缓，为30°~45°，上盘地层为Z-∈，下盘地层主要为∈。断层上盘发育一背斜，即高峰背斜，在深部断层下盘地层近于直立。该断层对深部含磷岩系陡山沱组的完整性和连续性有较大的影响。

(3) 高峰断层(F11)。分布于勘查区东部高峰背斜西翼，走向北东，向两端延伸至勘查区外，倾向南东，地表倾角60°~65°，据ZK101及邻区ZK601钻孔揭露显示，其深部倾角变缓，为40°~45°。断层两盘地层为下寒武系统金顶山组(∈1j)、清虚洞组(∈1q)，倾向相对，上盘地层较下盘地层老，为逆断层。钻孔揭露显示，地层垂直断距约165 m。该断层对深部含磷岩系陡山沱组的完整性和连续性有一定的影响。

(4) F201断层。为一隐伏斜交逆断层，经加密施工勘探钻孔ZK502-1、ZK5+200-1、ZK5+200-2、ZK603共4孔揭露和控制。该断层破碎带宽0.2~2.4 m，倾向约262°~268°，倾角35°~50°，斜断距80~168 m。断层倾角及斜断距从北至南有逐渐变大趋势。该断层在工作区内切割矿体上部地层，对矿体无影响。

综上所述，勘查区磷矿呈背向斜形态产出，主要断层为F10、F11、F2013条逆断层，其中对矿体造成切割破坏的为F10。总体而言，勘查区矿床地质构造复杂程度属中等类型。

2.3 矿体特征

(1) 矿床规模。工作区磷矿层产出层位有2层，据以往地质工作成果，产于寒武系下统牛蹄塘组底部的磷块岩(俗称上磷矿)，矿层厚度0~0.39 m，P2O5含量12.09%~24.99%，呈透镜状产出，不具工业利用价值。产于震旦系上统陡山沱组的磷块岩(俗称下磷矿)是本次工作的主要工业矿体。

震旦系上统陡山沱组磷矿层成因类型：浅−滨海相沉积磷块岩矿床亚类，开阳式。

矿床工业类型：晚震旦世浅−滨海相沉积磷块岩。

由于洋水背斜西翼受黔中隆起影响，勘查区已处于黔中聚磷盆地边缘，勘查区南部未接受磷块岩的沉积，区内磷矿工业矿体主要分布于勘查区北部成磷条件的范围内。原生磷矿沿走长约4000 m，沿倾向宽约1000 m，面积5.1 km2，分布标高−379.88~221.8 m，全区预计提交磷矿石资源量(331+332+333)5562.72万t，参照《磷矿地质勘查规范》(DZT0209-2002)中附录C表C.1，基本确定勘查区磷矿床规模为大型。

(2) 矿体划分。区内磷矿层呈稳定的层状产出，其产状与地层产状一致。原生磷酸盐沉积形成的是单一的磷矿层，成岩后受F10逆断层构造运动的影响，被断层切割、逆推成2个矿块。本次将F10断层上盘矿称为I-1矿体，下盘矿称为I-2矿体。

2.4 矿石质量特征

(1) 矿石结构构造。区内磷块岩矿石结构主要为隐晶砂屑结构、砂屑结构；矿石构造有致密块状构造和层纹−条带状构造2种。

(2) 矿物成分及有益有害化学组分。据以往资料，区内矿石矿物成分单一，以低碳氟磷灰石为主，少量碳磷灰石、磷灰石。脉石矿物主要有白云石、石英、褐铁矿、黄铁矿、菱锰矿、绢云母、锆石、海绿石、水云母(伊利石)等。磷块岩中主要矿石矿物低碳氟磷灰石是一种磷酸钙盐，所以P2O5、CaO一般均占磷块岩化学组分含量的65%以上。其余MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2、F、I等占磷块岩化学组分的35%以下。

(3) 矿石类型。勘查区磷矿石呈深灰色、兰灰色、灰褐色。其自然类型主要有3种，即：条带状磷块岩、致密状磷块岩、碎屑状磷块岩，3种自然类型的磷矿石其产出层位无规律，有层位互换和间夹现象，且分界面不明显。勘查区磷块岩矿石工业类型属混合型磷块岩矿石。

2.5 矿石加工选冶性能

勘查区磷矿石P2O5平均含量为31.72%。属高品位的磷矿石。区内磷矿石质量、品级与邻近沙坝土矿段类似，本次工作未进行选矿试验，其磷矿石的加工技术性能采用沙坝土矿段资料进行类比评价。

反浮、重液分离及重液分离加反浮三方案选别后所获磷精矿品位均在32%左右，MgO/P2O5≤5%，R2O3≤3%，磷的回收率均在88%以上。但目前重液分离选矿在实际生产上难于利用，因此，以反浮选方案为好。在反浮选方案两种流程中，第一流程结构简单，相对消耗药剂(石腊皂)少，MgO脱除率高，磷精矿品位高于反浮选第二流程所获得磷精矿品位。R2O3含量稍低于反浮选第二流程所获磷精矿的R2O3含量。故以反浮选第一流程效果更佳[5−6]。

3 矿区找矿前景

(1) 岩相古地理环境。早震旦世陡山沱期，贵州正处于上扬子古陆东南被运边缘向前陆充填的活动期，晋宁运动后黔中地区隆升成古陆，为物源供给区，周缘为沉降盆地接受陆表海沉积，溶解磷酸盐的富磷上翻洋流由湖南西部自东向西进入贵州，在适宜的环境和生物化学条件下形成了含磷岩系。依据岩石和磷块岩的结构、构造、沉积层序、岩石组合、水动力条件，古生物组合及生态等沉积环境标志，将陡山沱期古地理格局沿古陆周缘岸线向外渐变过渡按相序配置划分为4个相带：近岸浅水区域为潮坪−泻湖−障壁礁滩相带，属障壁型海岸相组；初始浅海台地相带，属台棚相组；台地前缘斜坡相带和浅海陆棚盆地相带，属陆棚相组。本勘查区位于黔中隆起区(QU)北缘，总体为海湾泻湖环境，跨潮坪−泻湖−障壁礁滩相带和初始浅海台地相带。

(2) 阶段性勘查成果。根据2012年~2016年9月的勘查成果资料分析，表明区内磷矿受断层F10影响，切割成I-1矿体(上盘矿)和I-2矿体(下盘矿)。

I-1矿体目前有47孔控制，矿体厚度1.50~8.11 m，平均厚度5.05 m，变化率36.43%；矿体品位23.5%~35.85%，平均品位31.71%，变化率8.47%。南北走向长约3800 m，东西倾向宽200~700 m，面积1.94 km2，目前控制面积1.5 km2，控制率达79%，已达到勘探设计要求，资源量约2300万t，为中型矿体。但仍有21%的范围未查明。

I-2矿体目前有8孔控制，其中6孔见矿良好，厚度2.87~9.33 m，品位31.90%~35.04%；位于I-2矿体中部的ZK405和ZK503孔无矿(ZK405品位为10.37%未达边界品位；ZK503无沉积)，说明I-2矿体磷矿赋存良好，仅中部存在一无矿天窗。南北走向长约4000 m，东西倾向宽600~1200 m，面积3.28 km2，目前控制面积0.5 km2，资源量约800万t。控制率仅15%，控制程度低。需进一步开展勘查工作以查明矿体赋存情况。

根据目前53孔对矿体的揭露分析，区内矿层厚度整体上具有由南东向北西变厚的趋势，也就是说，I-2矿体可能较I-1矿体厚，若对I-2矿体展开勘查，整个矿区有望达到大型矿床的规模。

根据目前勘查成果分析，区内需进一步开展勘查工作。

(3) 邻区勘查成果。2008年~2011年中化地质矿山总局贵州地质勘查院在矿区南部贵州省开阳磷矿洋水矿区两岔河矿段(南段)开展勘探工作，在紧邻本次工作区南部位置施工钻孔ZK0103，该孔揭露I-2矿体厚度为4.13 m，品位为33.09%，进一步验证磷矿在I-2矿体南部赋存较好。

2014年1月~2016年7月化勘院在勘查区北部及西部开展“贵州省息烽县田兴磷矿整装勘查”。在紧邻本次工作区北部位置施工钻孔ZK201，该孔揭露矿体厚度为9.35 m，品位为33.33%。进一步验证磷矿在I-2矿体北部赋存较好。

通过对相邻工作区成果资料分析，区内I-2矿体磷矿赋存良好，有进一步开展工作的必要。

4 结 语

通过开阳磷矿西翼深部延伸找矿的勘查实践，取得了丰硕的地质成果，发现了一个矿层厚、品位高、储量大的沉积型磷块岩矿床，验证了预期的分析成果，取得了磷矿西翼深部延伸矿段的重大找矿突破，由此极大地提高了开阳磷矿的总体资源储备，为国家的磷矿资源战略及粮食安全提供了有力保障，同时为开阳磷矿矿山企业的可持续发展提供了长久的资源支撑。

通过该项目的实施，进一步查明了开阳磷矿洋水矿区西翼深部延伸的成矿范围、成矿中心，为研究磷矿的成因、沉积环境、成矿规律提供了不可多得的资料，对在贵州及其他地区发现新的磷块岩矿床具有重要的指导意义。并为开阳磷矿洋水矿区下一步的找矿工作指明了方向[7−8]。

[1] 吴应林,朱洪发,朱忠发,等.中国南方三叠纪岩相古地理与成矿作用[M].北京:地质出版社,1994:84−96.

[2] 涂光炽.我国南方几个特殊的热水沉积矿床[C]//中国地质科学院矿床地质研究所.中国矿床学,北京:学术书刊出版社,1989:189−198.

[3] 施春华.磷矿的形成与Rodinia超大陆裂解、生物爆发的关系[D].北京:中国科学院研究生院,2005.

[4] 刘天忠.贵州省开阳县洋水地区磷矿地质特征及成因浅析[J].华东科技:学术版,2016(4):358−358.

[5] 中化地质矿山总局贵州地质勘查院.贵州开阳磷矿洋水矿区西翼深部延伸勘探(调整)实施方案报告[R].2016.

[6] 肖 晔.贵州震旦系磷矿床沉积环境与矿床地球化学[D].北京:中国地质大学(北京),2010.

[7] 王槐山.贵州开阳磷矿地质特征及深部延伸找矿实践[J].中国煤炭地质,2017,29(5):34−38.

[8] 薛耀松,唐天福,俞从流,等.贵州瓮安—开阳地区陡山沱期含磷岩系的大型球形绿藻化石[J].生物学报,1995(6):688−706.

(2018−10−17)

郭建江(1970—)，男，贵州贵阳人，工程师，主要从事矿产勘查及研究工作，Email:304982434@qq.com。