劉 暢，楊輝艷

（1.中國煤炭地質總局地球物理勘探研究院，河北涿州 072750；2.中化地質礦山總局地質研究院，河北涿州 072750）

黔中地區(qū)古構造環(huán)境對洋水礦區(qū)磷礦層的控制作用

劉 暢1，楊輝艷2

（1.中國煤炭地質總局地球物理勘探研究院，河北涿州 072750；2.中化地質礦山總局地質研究院，河北涿州 072750）

貴州開陽洋水礦區(qū)東西翼深部礦體經過多年勘查工作，已證實為一特大型磷礦床。在礦區(qū)內下磷礦層為主要的賦礦層位，礦體分布存在一定的不均勻性。通過對礦區(qū)古構造環(huán)境，尤其是通過下磷礦層底板巖石的研究，模擬還原其古地貌，進而對水下古隆起的控礦作用進行深入研究。研究表明：黔中隆起制約著礦體分布；底板巖石（砂巖和含磷白云巖）的厚度與下磷礦層礦體的厚度有高度的相關性；礦區(qū)內部存在著由地勢起伏導致形成古海水不同水深的沉積環(huán)境，水下古隆起周邊深水淺水的過渡區(qū)域沉積成礦最佳，水體相對較深的區(qū)域礦體變薄或缺失；水下古隆起的坡度也影響磷的富集沉積。

洋水礦區(qū)；下磷礦層；底板巖石；古隆起控礦；沉積環(huán)境

0　緒言

洋水地區(qū)在震旦紀早期主要發(fā)育有黔中隆起及其次級的洋水隆起，現(xiàn)在的洋水背斜就是由洋水隆起經長期的繼承性發(fā)展而來。洋水礦區(qū)位于背斜的兩翼，磷礦層賦存于震旦系陡山沱組中，礦層厚度受當時的古構造環(huán)境的控制明顯。因此，研究當時的古構造環(huán)境對礦層的控制作用對下一步的找礦具有極其重要的指導意義。

1　礦區(qū)地質概況

洋水礦區(qū)位于洋水背斜東翼、西翼，屬原洋水礦區(qū)東、西翼深部延伸部分。原洋水礦區(qū)沿礦層露頭一帶由北到南分別為：洋水背斜東部洋水礦區(qū)沙壩土礦段、馬路坪礦段、牛趕沖礦段；洋水背斜西部為極樂礦段、兩岔河礦段、用沙壩礦段。背斜核部出露板溪群清江組變質巖，翼部地層依次為震旦系、寒武系。其構造簡單，構造線方向為NE，以斷裂為主，次級褶皺構造不發(fā)育（圖1）。

區(qū)內磷礦層呈穩(wěn)定的層狀產出，其產狀與地層產狀一致。

東翼原生磷酸鹽沉積形成的是單一的一層磷礦層，成巖后受F41、F508、F66和F210四條斷層的影響，磷礦層被F41、F508、F66和F210四條斷層切割形成Ⅰ-1號礦體、Ⅰ-2號礦體、Ⅱ-1號礦體、Ⅱ-2號礦體4個礦體。礦床規(guī)模南北長約15 km，東西寬2～3.8 km，面積55.91 km2。工業(yè)礦體原始沉積厚度極值2.03～9.69m，平均厚度5.32 m，厚度變化系數(shù)39.84%。

圖1　貴州開陽磷礦洋水礦區(qū)地質略圖Figure 1 Geological sketch of Yangshui mine area,Kaiyang phosphorus ore deposit,Guizhou

西翼磷礦層呈穩(wěn)定的層狀產出，與地層產狀一致。原生磷酸鹽沉積形成的是單一的一層磷礦層，成巖后受構造運動的影響，被斷層切割、逆推成2個礦塊。礦床南北長約3.4 km，東西寬約500 m，面積約1.75 km2。磷礦層厚度極值2.23～4.13 m（兩岔河ZK0103鉆孔），平均厚度3.10 m；礦石平均品位極值為30.53%～35.04%，平均值為32.65%，均屬Ⅰ級品。

由洋水礦區(qū)洋水背斜東西翼礦體分布情況來看，洋水背斜東翼礦體發(fā)育較好。沿走向：西翼僅在東北部發(fā)現(xiàn)中等規(guī)模礦體，南部及西部形成礦體薄化帶或根本無礦體發(fā)育；東翼礦體于37線以南逐漸變薄，在41線出現(xiàn)礦層薄化帶。

沿傾向：西翼由東到西逐漸變?。粬|翼總體由西（淺）到東（深）逐漸變薄，在17線以南普查區(qū)內磷礦層向東（深）部延伸2 km左右厚度變化不大，在往深部延伸，東部邊緣局部地段礦層出現(xiàn)尖滅現(xiàn)象，初步推測已位于黔中隆起邊緣；17線以北控制普查區(qū)東部邊界鉆孔，除最北部邊界的ZK219鉆孔礦層厚度為2.69 m外，其余均大于5 m，無尖滅現(xiàn)象。由此可以表明，在礦體形成時期（即早震旦世陡山沱早期），礦段內的沉積環(huán)境是不盡相同的。

2　黔中地區(qū)古構造環(huán)境

2.1黔中隆起分布范圍對洋水礦區(qū)磷礦層的控制

黔中隆起是上揚子板塊的一個東西向早古生代隆起帶，展布于貴州中西部赫章、大方、織金、修文、開陽一帶，面積2.49×104km2。洋水礦區(qū)位于黔中隆起北坡陸緣海邊緣，磷塊巖沉積與黔中隆起有密切的關系[1]。如圖2所示，洋水礦區(qū)位于由黔中隆起圍限的一個半封閉的潟湖磷塊巖盆地內，黔中水下隆起在含磷巖系沉積初始階段暴露于水面，提供陸源砂質，形成磷礦層下伏砂巖段。根據(jù)資料顯示，洋水礦區(qū)含磷巖系下部砂巖段厚度由北向南逐漸變薄，粒度變粗，表明南部古地形高于北部。礦體分布顯示，礦體由北往南逐漸變薄直至無礦，這說明，黔中隆起由北往南地形逐漸變高，磷礦沉積環(huán)境逐漸變差，北部地形較南部更加有利于磷礦沉積；洋水背斜由核部至隆起邊緣部位礦體逐漸薄化，形成礦體薄化帶或根本無礦體發(fā)育。

由此可以推斷，洋水礦區(qū)磷礦沉積受隆起分布范圍所控制，洋水背斜西翼深部、南部以及東翼南東部的深部因已接近黔中隆起邊緣地帶，且地形較北部高，成磷地質環(huán)境條件差。

2.2古地貌的還原

2.2.1底板巖石1+2（砂巖+含磷白云巖）與礦體厚度的關系

本文選取了礦段內見礦的46個穿透陡山沱組地層的鉆孔進行統(tǒng)計分析（表1），發(fā)現(xiàn)下磷礦層的厚度與底板巖石1+底板巖石2的厚度有較好的相關性，即一般底板巖石厚度大的區(qū)域，其下磷礦層也相對厚度較大，反之，則較小或者不發(fā)育（圖3）。這種較好的相關性充分表明，底板巖石的沉積作用直接影響到了磷礦體的沉積。

2.2.2底板巖石與古地貌的關系

洋水礦區(qū)震旦系陡山沱組有3個海進到海退的沉積旋回組成，而陡山沱組下段為第二次海侵到海退的一個完整的沉積旋回[3]，底板巖石1（砂巖）和底板巖石2（含磷白云巖）可以近似認為是這一階段海侵的最終階段，從下磷礦層開始沉積時，便逐漸轉入了海退的過程，一直到上部頂板的硅質白云巖時期。因此洋水礦區(qū)沉積磷礦時的古海水水深，可通過底板巖石1+2的厚度來大體判斷，其底板巖石厚度越厚，則古海水深度越深，相反，則古海水深度則相對較淺?？蛇M一步表明，在洋水礦區(qū)不大的區(qū)域范圍內，古海水越深的地方代表其當時地勢較低，而古海水較淺的地方則地勢相對較高。

圖3　洋水礦區(qū)東西翼下磷礦層厚度與底板巖石厚度關系圖Figure 3 Relationship between lower phosphorus ore bed thickness and floor rock thickness in east and west limbs,Yangshui mine area

2.2.3古地貌的形態(tài)模擬

本文選取了礦區(qū)內已施工完成的46個鉆孔數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，選取底板巖石1+2的真厚度，對其做倒數(shù)處理(巖層真厚度指示古海水相對水深，其倒數(shù)則指示相對隆起高度)，做其倒數(shù)的等值線分布，可近似模擬陡山沱期海進前洋水礦區(qū)古地貌的形態(tài)。結果顯示，洋水古隆起作為黔中隆起的次級古隆起構造，其東西翼有4個小的隆起（圖4），可分別將其命名為1、2、3-1、3-2、4號隆起。

圖4　洋水礦區(qū)東西翼礦體分布與沉積水深關系圖Figure 4 Relationship between ore body distribution and sedimentary water depths in east and west limbs,Yangshui mine area

通過還原計算，東翼隆起坡度如表1所示，東翼隆起明顯比西翼隆起坡度緩。

2.3黔中隆起次構造與礦體分布關系

磷塊巖的形成條件為具有一定水深的陸緣坻環(huán)境[2]，即區(qū)域上必須為深海與淺海（或古陸）的過渡環(huán)境，水太深或太淺都不利于磷礦的沉積。

洋水古隆起作為黔中隆起的次級古隆起構造，其內發(fā)育有4個小的隆起，礦體及無礦帶（或礦體薄化帶）的分布正好與古地貌的形態(tài)分布有較高的一致性（圖5），即地勢相對較高（水淺）區(qū)域的邊緣地帶磷礦沉積較好，而地勢相對較低（水深）的區(qū)域則磷礦一般沉積相對較差。

洋水古隆起東西翼礦體分布具有很大的差異性，即東部磷礦體分布廣，規(guī)模大，品位高，礦體厚度大，西翼僅有兩個小規(guī)模礦體分布。經研究，這一現(xiàn)象成因除與其位于黔中隆起邊緣有關外，還與其地勢密切相關。

在前人工作基礎上，結合本次研究成果，可以推測，陡山沱早期，洋水地區(qū)整體上為黔中隆起內部一個坳陷區(qū)，洋流攜帶磷等豐富的營養(yǎng)物質滯留此坳陷區(qū)，形成了一個半封閉的磷塊巖潟湖盆地。在盆地內部，自北向南水體逐漸變淺，水流速度有規(guī)律的增大[3]，當上升洋流自北而南侵進，遇到隆起阻擋時，流速減慢，磷等營養(yǎng)物質滯留，形成磷礦的富集沉積。結合洋水礦區(qū)礦體分布來看，洋水古隆起東西翼4個小隆起周邊磷礦富集情況不盡相同（圖5）。1、2、3-1號隆起坡角分別為6.8°、5.12°、11.42°，坡度較緩，其周邊磷礦層厚度大（最厚處達10.73 m）、品位高（最高品位達37.03%）；3-2號隆起坡角為1°左右，與1、2、3-1號隆起相比，地勢平坦，面積大，水體淺，水流流速大，沉積環(huán)境相對較差，相對較少的磷等營養(yǎng)物質滯留富集，因此該隆起及其周邊沉積的磷礦體雖品位總體上沒有規(guī)律性變化，但其厚度較以上三個隆起明顯變薄，且自隆起頂部往南逐漸變薄。4號隆起坡角大于20°，最陡處達60°，環(huán)境類似于半深海，洋流流動于深部，波浪基本上不起作用，因此，營養(yǎng)物質不容易得到沉積，礦體大多分布在其北部邊緣，往南逐漸變薄，直至無礦。

表2　洋水古隆起坡度一覽表Table 2 Data sheet of Yangshui paleo-uplift slopes

圖5　洋水礦區(qū)礦層厚度與古隆起套合關系圖Figure 5 Registering chart of ore bed thickness and paleo-uplift in Yangshui mine area

由此可以推測，洋水礦區(qū)磷礦體分布主要受古地形所制約，在水下隆起之上，水體較淺，主要為潮間帶，生物不發(fā)育，以鈣泥質沉積為主，其沉積速度慢，礦層厚度小。在水下隆起的兩側，水較深，適宜生物生長，為礁灘相，且沉積速度快、礦層厚度大。水下隆起的坡度又影響著營養(yǎng)物質的沉積：坡度為5°～12°，沉積環(huán)境最佳，2°左右其次，坡度大于20°時，沉積環(huán)境最差。

總之，在整個海侵和沉降過程中，這種局部的水下隆起控制了地層厚度的變化和洋水磷礦體的規(guī)模、厚度及品位。

3　結論及意義

（1）洋水礦區(qū)下磷礦層的形成與底板巖石（砂巖+含磷白云巖）有緊密的聯(lián)系，一般底板發(fā)育較好的區(qū)域則礦體發(fā)育較好且穩(wěn)定。

（2）洋水礦區(qū)礦體分布受黔中隆起分布范圍的限制，礦體延伸至邊緣部位逐漸薄化直至無礦。

（3）洋水礦區(qū)存在一個隆起與凹地相間的古地貌特征，即黔中隆起的次級構造洋水古隆起。洋水礦區(qū)磷礦體分布主要受洋水古隆起地形所制約，且古隆起的坡度影響著磷等營養(yǎng)物質的滯留沉積，導致洋水背斜兩翼礦體分布不對稱，東部規(guī)模大、品位高，西部規(guī)模小。

（4）本次研究在一定程度上對洋水礦區(qū)及其他具有相似成礦背景的磷礦區(qū)的勘探工作起到了指導作用，可根據(jù)磷礦層的底板巖石厚度來推斷礦體的分布情況，從而在礦區(qū)內選擇合理的區(qū)域進行勘探工作。

[1]鄧新，楊坤光，劉彥良，等.黔中隆起性質及其構造演化[J].地學前緣，2010，17（3）:79-87.

[2]東野脈興.揚子地塊陡山沱期與梅樹村期磷礦區(qū)域成礦規(guī)律[J].化工礦產地質，2001,23（4）.

[3]韓豫川，夏學惠，肖榮閣，等.中國磷礦床[M].北京：地質出版社，2012：285-290.

Controlling Effect of Central Guizhou Area Paleostructural Environment on Phosphorus Ore Bed in Yangshui Mine Area

Liu Chang1,Yang Huiyan2
(1.Geophysical Prospecting Research Institute,CNACG,Zhuozhou,Hebei 072750; 2.Geological Research Institute,China Chemical Geology and Mine Bureau,Zhuozhou,Hebei 072750)

After many years of exploration works for the deep part ore body in east and west limbs of the Yangshui mine area,Kaiyang, Guizhou have already identified as an extra large phosphorus deposit.The lower phosphorus ore bed is the main phosphorus hosting ho?rizon in the mine area;its distribution has certain unevenness.Through the study on mine area paleostructural environment,especially lower phosphorus ore bed floor lithology,simulated restoring its original landform,and then intensively studied ore controlling effect from underwater paleo-uplift.The study has shown that:the central Guizhou uplift restricted ore body distribution;floor rock(sand?stone and phosphorus-bearing dolomite)thickness and lower phosphorus ore body thickness are highly correlated;Yangshui mine area interior existed different paleo-sea water depths sedimentary environment formed by undulating terrain,paleo-uplift periphery deepshallow water transitional region has been the best mineralization belt,while the relatively deep part ore body thinning or hiatus;the un?derwater paleo-uplift slope can also impact phosphorus enrichment.

Yangshui mine area;lower phosphorus ore bed;floor rock;paleo-uplift ore controlling;sedimentary environment

P619.2

A

10.3969/j.issn.1674-1803.2016.11.08

1674-1803(2016)11-0038-05

劉暢（1982—），男，工程師，主要從事基礎地質調查和礦產勘查。

2016-06-01

責任編輯：宋博輦