賀天全

四川省化工地質(zhì)勘查院，四川 成都 611930

龍門山中段泥盆系沙窩子組的什邡式磷礦、寒武系筇竹寺組清平式磷礦、震旦系觀音崖組陡梯子式磷礦主要分布于綿竹市、什邡市、安州區(qū)，三類磷礦處于同一大地構(gòu)造位置，空間位置較接近，僅一條北川-映秀深斷裂帶之隔。什邡式磷礦、清平式磷礦分布廣、規(guī)模巨大，陡梯子式磷礦僅于綿竹市陡梯子見一小型礦床呈透鏡狀產(chǎn)出。前人對什邡式磷礦、清平式磷礦礦床地質(zhì)特征、成礦地質(zhì)條件、成礦規(guī)律、礦床成因研究較多[1-5]，對陡梯子式磷礦研究程度低[6]，特別是龍門山中段磷礦地質(zhì)特征異同的原因及其地區(qū)成礦序列研究較少。通過探討三類礦床地質(zhì)特征異同及其原因，研究龍門山中段磷礦成礦規(guī)律，建立成礦序列，對龍門山中段磷礦研究具有指導意義。

1 成礦地質(zhì)背景

龍門山中段磷礦大地構(gòu)造位置處于上揚子陸塊（Ⅱ級）之下龍門山基底逆推帶（Ⅲ級）龍門后山基底逆推帶，磷礦床沿Ⅱ、Ⅲ級構(gòu)造單元上的區(qū)域性斷裂、褶皺構(gòu)造呈帶狀或線狀展布，其展布方向與區(qū)域構(gòu)造線方向一致。

龍門后山基底逆推帶基底大片暴露，蓋層分布于東西兩側(cè)，以大水閘復式背斜為主的基底構(gòu)造和“彭灌雜巖”古老基底型斷裂(F1)[7]、北川-映秀深斷裂帶（F2）控制了龍門山不同地質(zhì)歷史時期的沉積建造、地層厚度和巖相變化及分布，形成了清平式磷礦分布于北川-映秀深斷裂帶（F1）東側(cè)，什邡式磷礦、陡梯子式磷礦則分布于西側(cè)的構(gòu)造格局（圖1）。區(qū)內(nèi)除缺失志留系和奧陶系外，自新元古界至新生界均有出露?；诪榍罢鸬┫迭S水河群（Pthn）雜巖。本區(qū)以區(qū)域性斷裂F2為界，平行分布著兩套含磷地層，西側(cè)劃為九頂山臺穹，東側(cè)劃為漩口凹褶束[8]。F2 東側(cè)震旦系、寒武系、泥盆系均有出露，西側(cè)缺失寒武系。

圖1 龍門山構(gòu)造略圖 Fig.1 Structural Sketch map of Mountain Longmen

龍門后山基底逆推帶是印支至喜瑪拉雅旋回使龍門山隆起后形成的山前凹陷，大水閘復式背斜幾乎占據(jù)整個地段，總體構(gòu)造線呈北東-南西向。組成復式背斜的次級褶皺多為較緊閉的倒轉(zhuǎn)褶皺，F(xiàn)1 及F2為本區(qū)極為重要的斷裂構(gòu)造，分布于大水閘復式背斜核部“彭灌雜巖”兩側(cè)。F1 為古老基底型斷裂，南東盤相對抬升，暴露了古老基底，而北西盤相對下降，接受古生代及其以后的沉積。F2 斷裂兩側(cè)的地層層序、接觸關(guān)系及沉積建造等有顯著差異，對兩側(cè)沉積相有較大的控制作用。此外，多條次級斷裂分開、斂合與主斷裂構(gòu)成斷裂帶。大水閘復式背斜和F1、F2 斷裂構(gòu)造構(gòu)成龍門山中段區(qū)域構(gòu)造的基本格架。

2 磷礦成礦地質(zhì)特征

2.1 磷礦分布及總體地質(zhì)特征

區(qū)域上，陡梯子式磷礦、什邡式磷礦分布于北川-映秀深斷裂帶（F2）西側(cè)，清平式磷礦則分布于F2 東側(cè)，其展布方向與區(qū)域構(gòu)造線方向一致（圖2）。

圖2 龍門山中段磷礦區(qū)域地質(zhì)圖 Fig.2 Regional geological map of phosphorite area in the middle section of Mountain Longmen

陡梯子式磷礦賦存在震旦系觀音崖組，目前僅于綿竹市陡梯子發(fā)現(xiàn)一小型礦床，位于大水閘背斜北東翼，含礦巖系自南向北長約4560m。

清平式磷礦賦存在下寒武統(tǒng)筇竹寺組，雖然礦石品位低，但儲量大，主要在綿竹、安縣境內(nèi)，面積約1.6 萬km2。以往工作表明，磷塊巖礦查明資源儲量規(guī)模以中型為主，已勘查工業(yè)礦床由北至南為：五郎廟、祁山廟、龍王廟天井溝、龍王廟爛泥溝、花石溝。筇竹寺組（?1q）位于九頂山小區(qū)南部、太平推覆體內(nèi)，在圖上大致呈阿拉伯數(shù)字“7”的形狀，含礦巖系長約28km。

什邡式磷礦賦存在泥盆系沙窩子組底部，上下地層接觸關(guān)系清楚。以往工作表明，綿竹、什邡、安州地區(qū)什邡式磷礦床共計有21 處，其中大型1 處（馬家坪礦段），中型13 處（岳家山、馬槽灘、河西、蘭家坪、英雄崖、鄧家火地、燕子巖、桃花坪、南天門、石筍西、黃土坑、三星巖、長河壩），小型7 處（絲瓜架、羅茨梁子、黑溝、芍藥溝、紅綢、楊家溝、石筍梁子）。沙窩子組廣泛分布于龍門山地區(qū)，為一套淺灰色中層塊狀白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾少量灰?guī)r，但含磷段僅分布于龍門山地區(qū)的中段，該組地層近于對稱地分布于九頂山小區(qū)南部、大水閘復背斜的北西翼和南東翼，呈一巨大的馬蹄形。

2.2 成礦地質(zhì)特征

2.2.1 陡梯子式磷礦地質(zhì)特征

陡梯子式磷礦賦存在震旦系觀音崖組，含磷層覆蓋于上震旦統(tǒng)列古六組粉砂質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖、石英砂巖之上，伏于上震旦統(tǒng)燈影組花斑狀白云巖之下。上段為黑色頁巖，夾灰黑色泥質(zhì)白云巖，底部為竹葉狀白云巖；中段為灰色厚層塊狀含石英碎屑白云巖，假鮞狀白云巖夾硅質(zhì)條帶狀；下段為磷質(zhì)硅質(zhì)白云巖，下段上部為黑色炭質(zhì)頁巖（或石英粉砂巖）、黑色磷塊巖（或硅質(zhì)磷塊巖或含磷硅質(zhì)巖）、微晶白云巖夾大量硅質(zhì)泥質(zhì)條帶，是磷礦產(chǎn)出部位，下部為微晶硅質(zhì)白云巖夾粉砂質(zhì)泥質(zhì)白云巖。

磷礦呈透鏡狀產(chǎn)出，礦層中夾有0～15.55m厚石英粉砂巖，分上、下兩層礦，上層礦分Ⅰ、Ⅱ兩個礦體，Ⅰ礦體長900m，厚0～2.84m，平均厚2m，P2O5含量平均38.39%，以磷塊巖為主；Ⅱ礦體長1025m，厚3.64～6.22m，平均4.93m，P2O5含量8.82%～28.77%，平均15.77%，主要為硅質(zhì)磷塊巖。下層礦長900m，厚2.2～4.29m，P2O5含量11.08%～19.8%，平均15.35%，主要為硅質(zhì)磷塊巖。

磷塊巖中主要有用礦物為膠磷礦，其次為細晶磷灰石：膠磷礦呈假鮞狀（個別具同心圓假鮞），直徑0.05～0.1mm，為隱晶質(zhì)膠磷礦所膠結(jié)；細晶磷灰石是膠磷礦之重結(jié)晶，呈顯微隱晶質(zhì)集合體。脈石礦物主要為玉髄、石英、有機質(zhì)、白云石等，硅質(zhì)磷塊巖中玉髄呈微粒狀集合體，其粒間嵌布隱晶質(zhì)膠磷礦及顯微粒狀。礦石多具假鮞粒結(jié)構(gòu)，內(nèi)碎屑構(gòu)造。礦石自然類型分為致密塊狀磷塊巖和硅質(zhì)磷塊巖。

2.2.2 清平式磷礦地質(zhì)特征

清平式磷礦賦存在下寒武統(tǒng)筇竹寺組，含磷層覆蓋于上震旦統(tǒng)燈影組含燧石硅質(zhì)巖、白云巖互層之上，伏于筇竹寺組二段（?1q2）泥質(zhì)、鈣質(zhì)粉砂巖之下，呈層狀、似層狀產(chǎn)出，其產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致。二段（?1q2）下部為灰、灰綠色中-厚層鈣質(zhì)細粒含海綠石長石砂巖、鈣質(zhì)細粒長石、海綠石砂巖；中部以灰-深灰色薄-中厚層狀泥質(zhì)鈣質(zhì)粉砂巖為主，夾泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖、灰色砂質(zhì)頁巖和粉砂質(zhì)粘土巖；上部為灰-黃灰色中-厚層狀鈣質(zhì)粉砂巖、長石粉砂巖，夾白云質(zhì)團塊及透鏡體。一段（即含磷段）（?1q1）為磷礦體賦存層位，為磷質(zhì)巖和碳質(zhì)頁巖夾白云質(zhì)灰?guī)r建造，巖性為灰-深灰色薄-中厚層砂粒狀鈣泥質(zhì)磷塊巖與砂粒狀（含磷）灰?guī)r、（含磷）泥灰?guī)r互層，間夾（鈣質(zhì)、磷質(zhì)）粘土巖及少量硅質(zhì)巖，其頂部黑色碳質(zhì)頁巖、油頁巖中產(chǎn)軟舌螺化石。

磷塊巖礦體主要呈層狀（龍王廟）、似層狀（五郎廟、岐山廟），厚度一般為20～36m。由于礦層中夾有白云巖和粘土巖，礦層總體可分為1～2 層，內(nèi)部小分層較多，夾石單層厚幾十厘米至十余米不等，夾石層連續(xù)性較差，礦層連續(xù)性較好。褶皺、斷裂發(fā)育，礦體傾角較陡，空間形態(tài)變化較大，部份地段出現(xiàn)緊密的W 型復式褶皺。

磷塊巖中主要有用礦物為氟磷灰石，呈灰黑色或灰色，在礦石中主要形成砂屑、粉砂屑、團粒、（假）鮞粒、生物碎屑等結(jié)構(gòu)。脈石礦物主要為方解石、白云石、石英、玉髓、綠泥石、海綠石、粘土礦物、有機質(zhì)、黃鐵礦等。礦石主要為致密塊狀構(gòu)造，部分為條帶條紋狀構(gòu)造。礦石自然類型分為致密塊狀磷塊巖和條帶條紋狀磷塊巖。

以龍王廟天井溝為例，礦石中有用組分P2O5含量為9.48%～19.72%，平均13.59%。其它組分：SiO2含量18.76%～34.84%，平均27.04%；CaO含量26.55%～38.86%，平均33.21%；MgO 含量1.10%～9.79%，平均 3.67%；酸不溶物含量18.88%～35.42%；Al2O3含量0.55%～2.59%，平均1.17%；Fe2O3含量0.22%～2.28%，平均0.62%；CO2含量12.71%～16.41%，平均16.39%；微量組分Cl 含量7.1×10-6～26×10-6，Cd 含量0.08×10-6～0.14×10-6，As 含量0.99×10-6～1.97×10-6，I 含量＜0.01×10-6～0.13×10-6。礦層中夾石 P2O5含量1.75%～8.42%，一般2%～6%；上、下礦層間含磷粘土巖P2O5含量1.82%～6.97%，一般3～6%；礦石中F 含量0.54%～1.98%，平均1.32%，為伴生有益組分。

綿竹-安縣地區(qū)全部5 個礦床平均品位為14%～15%。根據(jù)P2O5品位、CaO/P2O5比值確定：礦石品級均屬Ⅲ級品，工業(yè)類型均屬碳酸鹽型磷塊巖礦床。

2.2.3 什邡式磷礦地質(zhì)特征

什邡式磷礦賦存在泥盆系沙窩子組，含磷層沙窩子組覆蓋于震上旦統(tǒng)燈影組之上。沙窩子組上段（D3s2）為紋層狀白云巖-泥質(zhì)白云巖建造，底部為暗灰色白云巖夾石英砂巖小透鏡體，沙窩子組下段（D3s1）為磷質(zhì)巖-水云母粘土巖-硅質(zhì)巖建造，化石罕見；由下至上巖性分別為黑色角礫狀磷塊巖、灰略帶肉紅色硫磷鋁鍶礦、灰色含磷粘土巖、黑色含磷碳質(zhì)水云母粘土巖。岳家山一帶碳質(zhì)水云母粘土巖中含幾丁蟲碎片和孢粉化石；硫磷鋁鍶礦所夾生物碎屑磷塊巖透鏡體中有魚類Bothriolepissp.（溝鱗魚未定種）；岳家山礫屑磷塊巖中有藻類Myxococcoides giganteussp. nov.，Eomycetopsis robusta，Palaeovolvoxsp.等；岳家山磷塊巖礫屑中發(fā)現(xiàn)有早寒武世軟舌螺化石。區(qū)域內(nèi)沙窩子組下段厚度為0～78m，一般0～23m。

磷塊巖礦體主要呈層狀和似層狀，少部分呈透鏡狀。礦體產(chǎn)于含磷段下部，其形態(tài)和厚度變化受底板凹凸不平的古巖溶侵蝕面控制，頂面則較平整，橫向變化有“薄化尖滅、尖滅再現(xiàn)”的顯著特征。在古巖溶洼地內(nèi)礦體增厚，在凸起處礦體明顯減薄，以至形成無礦“天窗”。礦體厚0～75.30m，一般厚4～15m，全區(qū)平均厚7.85m，礦體長120～3820m。

硫磷鋁鍶礦位于含磷層中上部，一般賦存在磷塊巖之上，時呈夾石出現(xiàn)在磷塊巖或含磷粘土巖之中，層位較固定，呈似層狀-透鏡狀產(chǎn)出。

磷塊巖主要磷礦物為氟磷灰石，含量25%～95%，膠磷礦含量10%～90%，顯微晶質(zhì)碳氟磷灰石含量10%～85%，細晶氟磷灰石較少，一般5%～10%。膠磷礦常呈均質(zhì)集合體，顯微隱晶結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)、團粒結(jié)構(gòu)、角礫狀結(jié)構(gòu)，礦物顆粒極細，成巖晚期及成巖后，膠磷礦不斷重結(jié)晶，部分為晶質(zhì)氟磷灰石替代。晶質(zhì)氟磷灰石呈柱狀自形晶，微-細晶，常沿膠磷礦礫屑表面及邊緣或裂隙呈星點狀、環(huán)帶狀、放射狀、似菊花狀、梳狀、細脈狀產(chǎn)出。主要脈石礦物有高嶺石、水云母、黃鐵礦、白云石、有機質(zhì)。硫磷鋁鍶礦礦石的主要磷礦物為硫磷鋁鍶礦，硫磷鋁鍶礦脈石礦物與磷塊巖大體相似。

什邡式磷礦礦物組成具有鋁磷酸鹽、粘土礦物（水云母、高嶺石）含量高，白云石、方解石極少的特征，這表明它的成礦過程較為獨特。據(jù)統(tǒng)計，在含磷建造中，僅底部礫屑磷塊巖中含少量白云石、方解石，向上粘土礦物逐漸增多，形成有含磷碳質(zhì)水云母粘土巖和高嶺石粘土巖。黃鐵礦則是含磷建造中常見的一種自生礦物。

磷塊巖的結(jié)構(gòu)主要為角礫狀結(jié)構(gòu)、砂屑礫屑結(jié)構(gòu)、顯微晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、磷塊巖的后生結(jié)構(gòu)。磷塊巖層理不明顯，主要為塊狀構(gòu)造、角礫-團塊狀構(gòu)造，偶見顯微層狀構(gòu)造。礦石類型主要為角礫狀磷塊巖、致密狀磷塊巖。礦石工業(yè)類型為磷塊巖礦類鈣硅質(zhì)磷礦亞類或混合型亞類。

磷塊巖常與硫磷鋁鍶礦或含磷粘土巖漸變過渡而形成磷塊巖的過渡類型。硫磷鋁鍶礦主要為致密狀硫磷鋁鍶礦，其次為豆狀、團絮狀或礫屑狀硫磷鋁鍶礦，常與含磷粘土巖過渡形成粘土質(zhì)硫磷鋁鍶礦。

礫屑磷塊巖化學成分以P2O5、CaO 為主，含Al2O3、Fe2O3較高，并含一定量SiO2，MgO、CO2含量低。經(jīng)全區(qū)統(tǒng)計，礦石中P2O5含量10.32%～39.37%，平均28.66%，由地表到深部，礦石中P2O5含量無明顯變化；酸不溶物含量0.59%～43.94%，平均12.53%；SiO2含量0.86%～19.78%，平均7%；Fe2O3含量0.44%～17.2%，平均3.62%；Al2O3含量0.1%～16.2%，平均5.20%；CaO 含量11.57%～53.02%，平均40.63%；MgO 含量0.01%～7.46%，平均0.67%；CO2含量0.17%～15.06%，平均1.51%；F 含量0.95%～3.55%，平均2.64%；有機碳含量0.12%～1.40%，平均 0.43%；伴生碘含量0.002%～0.03%，平均0.0117%，碘在馬家坪、燕子崖礦段較富集達到回收利用要求；伴生稀土元素含量0%～0.436%，平均0.0615%。硫磷鋁鍶礦礦石中伴生有益組分主要有SrO、RE2O3，SrO 含量為4.10%～10.62%，RE2O3含量為0.13%～0.29%，以離子吸附形式賦存于粘土礦物中。致密狀磷塊巖P2O5含量一般較礫屑磷塊巖高，硅質(zhì)磷塊巖中P2O5含量明顯偏低。

磷塊巖礦石普遍具有品位中高，低硅、鎂，高鐵、鋁的特點。主要脈石礦物為粘土礦物，偶見碳酸鹽礦物。經(jīng)馬槽灘等礦區(qū)磷塊巖選礦試驗研究，膠磷礦與粘土礦物分離較難，礦石屬難選礦石，但多年化工生產(chǎn)證明中、高品位磷礦不經(jīng)選礦直接加工復合肥經(jīng)濟效益較好。磷塊巖礦石品級以Ⅱ級品為主，部分為Ⅰ、Ⅲ級品，工業(yè)類型多屬硅酸鹽型磷塊巖礦，少量屬硅質(zhì)型磷塊巖礦。

3 礦床成礦條件探討

磷礦是特定地質(zhì)環(huán)境下形成的產(chǎn)物，古構(gòu)造、古地理對成礦有嚴格的控制作用。

3.1 古構(gòu)造條件

龍門山中段磷礦位于揚子準地臺龍門山-大巴臺緣拗陷龍門山陷褶斷束九頂山臺穹北緣，大水閘復背斜南東翼邊緣斷陷帶的南東段。區(qū)域地質(zhì)發(fā)展史表明，龍門山經(jīng)歷了多期次、多層次構(gòu)造運動，大約1700Ma 左右的中條運動形成了統(tǒng)一的揚子準地臺結(jié)晶基底，在大約850Ma 的晉寧運動和澄江運動中揚子地臺在原來結(jié)晶基底基礎上又形成了褶皺基底[9]，本區(qū)形成巨大的黃水河群火山巖系的“彭灌雜巖”隆起巖塊，構(gòu)成大水閘復式背斜核部。以大水閘復式背斜為主的基底構(gòu)造和“彭灌雜巖”古老基底型斷裂(F1)、北川-映秀深斷裂帶（F2）控制了龍門山不同地質(zhì)歷史時期的沉積建造、地層厚度和巖相變化及分布，F(xiàn)2 斷裂的差異升降控制了北西盤和南東盤的沉積環(huán)境，F(xiàn)2 斷裂兩側(cè)的沉積建造有顯著差異。

川中隆起、龍門山古拗陷受控于龍門山和華鎣山兩斷裂，其間次斷層北川-映秀深斷裂帶（F2）、灌縣斷裂（F4）構(gòu)成一系列次一級封閉的隆起和拗陷。這些古隆起古拗陷與斷裂組成了龍門山中段古構(gòu)造基本格架，控制著龍門山中段的古地理面貌及含磷建造[10]。

3.2 巖相古地理條件

3.2.1 陡梯子式磷礦巖相古地理

陡山沱期四川揚子陸塊西部靠近古陸，由于海水多從西向東入侵，故能量較高，碎屑物質(zhì)多。華鎣山斷裂以西，推測為水下隆起，海水極淺，距古陸較遠，故形成以碳酸鹽巖沉積為主的潮坪環(huán)境[11]。

陡梯子式磷礦含磷層為磷塊巖-硅質(zhì)巖-白云巖-黑色頁巖建造，磷礦石多具假鮞粒結(jié)構(gòu)，內(nèi)碎屑構(gòu)造，礦石礦物以膠磷礦為特征，表明磷礦床屬濱岸瀉湖沉積，假鮞粒結(jié)構(gòu)也說明磷塊巖形成于高能攪動環(huán)境，在低能介質(zhì)下沉積。由含磷系組合及指示礦物分析，在氧化還原過程中，弱還原環(huán)境、中性-偏堿性介質(zhì)條件下有利于磷的沉積，陸源碎屑物的增加及巖相的顯著變化表明海水頻繁進退帶來環(huán)境不安定，對磷沉積不利，這也是目前僅在陡梯子發(fā)現(xiàn)一小型透鏡狀陡梯子式磷礦的原因。

3.2.2 清平式磷礦巖相古地理

早寒武世初隨著海侵，沿龍門山及西昌-會理斷裂帶，由于斷塊作用形成彭灌、寶興、瀘定古島和摩天嶺，德昌水下高地為臺地西緣壁障，在水下或水上三面為相對隆起所圍限的相對低洼的綿竹海灣，這種半封閉局限海灣有利于磷塊巖的形成。

筇竹寺組下段以含磷硅質(zhì)灰?guī)r、白云巖和磷塊巖組成含磷段，顏色較深，黃鐵礦和有機質(zhì)含量高，沉積物中有粉砂及粘土等細粒陸源物質(zhì)混入。磷塊巖中膠磷礦多呈砂、礫屑、鮞粒、球粒，結(jié)構(gòu)成熟度普遍較高。在剖面上碳酸鹽巖與磷質(zhì)巖常組成規(guī)模不等的韻律結(jié)構(gòu)，一般由2～3 個韻律組成，含磷段最多可達10 個以上[12]。巖層中潮汐層理較為發(fā)育，并有角度不大的板狀或槽狀交錯層理出現(xiàn)，沖刷構(gòu)造明顯，總的反映該區(qū)水淺，近陸源，摻合作用較強，以波浪作用為主，是形成低品位磷塊巖的潮下低能海灣環(huán)境。

3.2.3 什邡式磷礦巖相古地理

中泥盆世晚期，經(jīng)歷了長期喀斯特化的大水閘斷裂拗陷下沉，海水侵入。當時川中古陸與康滇古陸連成一片，大寶山古島與川中古陸相連接成半島，其南西面為水下隆起帶。這些古陸上的震旦-寒武系含磷地層遭受了強烈的風化剝蝕，成為什邡式磷礦礦源，由于斷裂及古巖溶凹地的影響，致使湖盆與外海極不暢通，造成局限性的瀉湖盆地，成為儲集陸屑磷塊巖的有利場所[12]。

什邡式磷礦含礦巖系縱向上形成自下而上的磷塊巖、硫磷鋁鍶礦、含磷高嶺石粘土巖、含磷碳質(zhì)水云母粘土巖、含磷石英砂巖5 個獨立的巖相及其組合。

磷塊巖相：深灰-灰黑色，以角礫狀、砂狀、礫屑狀結(jié)構(gòu)為主，塊狀構(gòu)造，見底礫巖。角礫及礫屑磨圓度差，大小混雜、無粒序、排列無方向，角礫相互重疊，互為鑲嵌，互相包容，顆粒支撐，磷質(zhì)膠結(jié)。反映了剝蝕區(qū)與堆積區(qū)相距不遠，二者呈陡坎或呈臺地海岸接觸，以重力流堆積為主的特征。

硫磷鋁鍶礦相：灰色、紫紅色，以豆狀、團絮狀、粉屑砂屑狀、礫屑狀結(jié)構(gòu)為主，顆粒排列具一定方向性，基底式膠結(jié)，塊狀-微層狀構(gòu)造。砂屑以硫磷鋁鍶礦和膠磷礦為主，其次為粘土礦物，陸源碎屑少，磨圓度好，為瀉湖至潮坪相的產(chǎn)物。

含磷高嶺石粘土巖相：灰色，粉砂-泥狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造。含少量硫磷鋁鍶礦和膠磷礦砂屑、礫屑及陸源碎屑。礫石磨圓度好，大小較均勻，排列有方向，顯示了淺海潮上帶的巖相特征。

含磷炭質(zhì)水云母粘土巖相：黑色，鱗片狀結(jié)構(gòu)，頁狀構(gòu)造。含微量陸源碎屑，偶夾含磷高嶺石粘土巖小透鏡體或硫磷鋁鍶礦、磷塊巖礫屑。為海水進一步變淺的瀉湖-沼澤相產(chǎn)物。

含磷石英砂巖相：深灰色，粉砂-細粒砂狀結(jié)構(gòu)，透鏡狀構(gòu)造。以石英碎屑為主，膠結(jié)物為泥質(zhì)及均質(zhì)碳氟磷灰石，孔隙式膠結(jié)。它是海灘相的產(chǎn)物，雖然本區(qū)不發(fā)育，但在剖面上表現(xiàn)為海退層序，代表了整個含磷建造到此宣告結(jié)束。

大水閘斷陷湖盆屬半封閉至全封閉的淡化瀉湖沼澤盆地，由堿性變?yōu)樗嵝?，由還原變?yōu)檠趸沫h(huán)境[13]。磷塊巖就是在由堿性變?yōu)槿鯄A性的還原環(huán)境下，經(jīng)過化學分異形成的。此外，斷陷湖盆與廣海處于隔絕或半隔絕狀態(tài)，致使水動力不強，構(gòu)成了比較安靜的沉積環(huán)境，保護了沉積物免被水動力破壞。

4 成因分析

葉連俊在1959 年提出了鋁、鐵、錳、磷的“陸源汲取說”[14]，他認為海侵之前，陸源區(qū)已夷平為準平原或接近準平原狀態(tài)。地面上分布著風化殼和沉積層。海水侵漫陸地后，從中得到各種元素和化合物的補給，因而使瀉湖、沼澤區(qū)海水富含成礦物質(zhì)。當這些有用物質(zhì)沉淀，便形成工業(yè)礦床。

4.1 陡梯子式磷礦成因

南沱冰期之后早期廣泛海侵，本區(qū)處于濱岸瀉湖環(huán)境，接受了上震旦統(tǒng)碎屑巖、碳酸鹽沉積，形成了震旦系列古六組、觀音崖組。由于冰川活動，當氣候寒冷時，冰川活動將大量陸源物質(zhì)搬運到海盆中，并造成大量生物死亡，各種物質(zhì)在海盆中分解、析離，使大部分磷酸鹽集中于深水中；當氣候轉(zhuǎn)暖時，海水發(fā)生對流，引起洋流循環(huán)，將海盆深處的磷酸鹽帶到洋流上升的陸棚區(qū)或盆地斜坡，并以化學或生物化學方式沉積下來，如果磷質(zhì)來源豐富即可成礦[15]。在潮流作用下可以沖開濱岸瀉湖堤壩，形成潮汐通道，漲潮流帶入瀉湖的生物及磷質(zhì)，在通道口內(nèi)側(cè)局部地段沉積形成劣質(zhì)陡梯子式磷礦，其成因?qū)倩瘜W或生物化學沉積后機械搬運簸選再積成礦。

4.2 清平式磷礦成因

自晚震旦世接受淺海碳酸鹽沉積后，龍門山曾一度上升為陸地遭到剝蝕，在早寒武世早期地殼下降，海進形成綿竹潮坪海灣，海灣三面臨陸，僅東南面為海，在大寶山古島上，廣大的高含磷的燈影組、觀音崖組沉積的含磷地層為物源區(qū)，由于長期的物理、化學風化作用致使包括磷在內(nèi)的各種元素不斷被溶解淋濾出來，為沉積區(qū)提供了豐富的物質(zhì)來源，在適當?shù)膒H 值、Eh 值、氣候、生物等條件下沉積形成清平式磷礦。生物的直接作用是顯而易見的，生物是海洋磷質(zhì)循環(huán)的重要因素，大量載磷生物如小殼動物、藻類及浮游生物、細菌的存在，對磷質(zhì)的聚集起了重要作用。生物的殼體可以直接堆積成礦，生物的軟體部分死亡后，產(chǎn)生大量有機質(zhì)，是成磷中的常見標志，尤其在封閉海灣、局限洼地中更為明顯[15]，礦石中的少數(shù)膠磷礦碎屑具骨屑外貌即可證明。上述條件下形成的磷塊巖為微粒磷塊巖，不顯內(nèi)部結(jié)構(gòu)，質(zhì)地致密細膩，并在合適的場所沉積。清平式磷礦成礦模式分為：早期成礦-風化淋濾-搬運堆積-潮下低能帶?；练e成礦。

第一次沉積成礦：第一個階段，西部古陸帶來的燈影組、觀音崖組含磷地層被溶解淋濾出來的磷質(zhì)，與合適條件下形成的微粒磷塊巖在綿竹潮坪海灣一同沉積，形成微粒磷塊巖和巖屑堆積；第二個階段，第一次沉積形成的磷塊巖在海流、波浪或潮汐作用下，破碎、搬運、再沉積的過程，稱為物理?；饔茫撨^程一是形成內(nèi)碎屑磷塊巖（主要為砂屑），二是將巖屑顆粒再次破碎分選，并對磷礦有再次富集作用。第二次膠結(jié)成礦：經(jīng)物理?；饔眯纬傻纳靶迹ò◣r屑）搬運沉積后，磷酸鹽、SiO2、CaCO3、白云巖的沉積過程仍在繼續(xù)進行，其形成物在砂屑顆?？障赌z結(jié)，后經(jīng)成巖作用而形成磷塊巖礦床，礦石為砂屑磷塊巖，主要層理為水平層理、板狀斜層理等，磷礦層頂板常見有沖刷現(xiàn)象。磷礦沉積匯聚過程中摻和作用較強，早期摻和物以碳酸鹽為主，晚期以陸屑為主，摻和量大小直接影響磷礦品位。

4.3 什邡式磷礦成因

什邡式磷塊巖成礦過程較為復雜，成礦過程經(jīng)歷了早期成礦階段、大陸成礦作用和海進沉積再造成礦三個階段，具有多期成礦、疊加成礦特征。其成礦模式也較復雜，但總的可概括為：早期成礦-風化剝蝕、淋濾-搬運堆積-海進沉積再造成礦。

早期成礦階段：早期形成的陡梯子式磷礦、清平式磷礦為什邡式磷礦的形成提供了豐富的礦物源。在什邡式磷礦石中曾發(fā)現(xiàn)有個體極小的軟舌螺化石，因此推測什邡式磷礦的形成與清平式磷礦有關(guān)。

大陸成礦作用階段（風化剝蝕、淋濾-搬運堆積階段）：早寒武世，由于古構(gòu)造的控制以及加里東和海西運動的影響，引起F2 斷裂兩側(cè)差異上升，斷裂以東上升不大，連續(xù)沉積筇竹寺組清平式磷礦，斷裂以西上升隆起使大寶山半島及其大水閘一帶經(jīng)歷了中寒武世-中泥盆世的長期風化剝蝕，使早期形成的磷塊巖遭受機械和化學作用的破壞，經(jīng)過長期破碎、風化淋濾、膠結(jié)，達到一定的富集程度并就近搬運堆積于已巖溶化臺地的巖溶洼地、溶洞、溶溝、溶隙中，形成繞半島環(huán)形分布的什邡式磷礦底部陸相礫屑磷塊巖層。在巖溶洼地中由于磷酸鹽溶液遷移、交代和富集，形成泥晶（膠）磷塊巖賦存于礫屑磷塊巖層中，為再造成礦提供了豐富的礦源。

海進沉積再造成礦階段：晚泥盆世早期海水由西向東入侵，大寶山半島轉(zhuǎn)入瀉湖盆地環(huán)境，巖溶化合物淹沒于水下，為磷塊巖的再造提供了有利的古地理環(huán)境和場所。早期經(jīng)過風化淋濾、剝蝕的磷質(zhì)以碎屑形式，一部分被海解，一部分繼續(xù)堆積，形成粘土質(zhì)磷塊巖、微層狀磷塊巖和含磷灰石角礫的硫磷鍶礦。經(jīng)過多次的破碎、風化淋濾、篩選，加上含礦地下水溶液的迭加，使非磷酸鹽基質(zhì)淋失，殘存的磷塊巖富集形成高品位的礦石堆積于水下臺地的巖溶洼地、溶洞、溶溝、溶隙中，形成復雜的襄狀、透鏡狀礦體。由于海西運動，在海水東侵的同時，臺緣斷裂F1、F2 再次活動，大水閘斷陷盆地下沉，海水侵入，磷塊巖轉(zhuǎn)入沉積再造階段。一方面大寶古巖溶化臺地上堆積的磷塊巖、粘土質(zhì)及陸源碎屑在重力作用下沿著水下斜坡或陡坎以滾動、滑動等重力方式向大水閘斷陷盆地快速搬運堆積成礦，同時也帶來磷酸鹽、Fe、Al、氫氧化物、Sr、SiO2的膠體和溶液。另一方面斷陷盆地內(nèi)本身已經(jīng)形成的礦體繼續(xù)接受以重力方式搬運來的礦源，同時又不斷地從海水中攝取成礦元素，并在淡化瀉湖弱堿性還原條件下，產(chǎn)生以化學沉積為主的沉積作用，并對大陸成礦階段形成的角礫狀磷塊巖進一步成巖分異和改造。由此產(chǎn)生兩種效應，疊加磷質(zhì)為主則發(fā)生礦體富化的正效應，進一步提高磷塊巖礦石質(zhì)量；疊加二氧化硅溶液的交代作用，則發(fā)生磷塊巖礦石貧化的負效應，形成硅化磷塊巖礦石或含磷硅質(zhì)巖。含磷段沉積后，受海侵沉積蓋層白云巖，使磷礦層得以保存，最后成為磷塊巖礦床。

5 遞進成礦規(guī)律及成礦序列

按照“遞進成礦論”[16]，任何一種構(gòu)造單元，它一方面既有自己的專屬礦產(chǎn)組合，另一方面又可繼承歷代前身礦產(chǎn)的殘留部分，形成礦床疊加，而發(fā)展順序越晚的構(gòu)造單元，其繼承礦產(chǎn)越多，逐次累加起來的礦床越豐富。

龍門山中段磷礦最初磷質(zhì)來源于海水，磷質(zhì)的初始聚集可以出現(xiàn)于較多的相環(huán)境，但它的富集受古構(gòu)造及沉積環(huán)境的控制：經(jīng)過生物-化學作用沉積，在低能不利的環(huán)境中磷質(zhì)分散于巖石中，燈影組含藻白云巖中P2O5含量較高，但處于蒸發(fā)坪環(huán)境，不利于成礦；在高能有利的環(huán)境中經(jīng)過機械搬運簸選形成磷塊巖。一般磷塊巖厚度薄，觀音崖組處于濱岸瀉湖相不穩(wěn)定水環(huán)境，形成了小型透鏡狀陡梯子式磷礦，但兩組地層經(jīng)過風化剝蝕、表生淋濾，為清平式磷礦的形成提供了礦源，連同碳酸鹽泥及硅泥粉砂向海灣集中，所以清平式磷礦既有磷酸鹽初始沉積，又有帶入的磷質(zhì)、硅質(zhì)、泥質(zhì)，以及來自臨近古島風化剝蝕的陸緣碎屑，清平式磷礦在潮下帶低能不利的環(huán)境中，機械搬運簸選能量小，陸源摻和強，富集程度低，雖然礦物源豐富，形成了大規(guī)模磷礦，但品位低。先前形成的燈影組含磷地層、陡梯子式磷礦、清平式磷礦又為什邡式磷礦的形成提供了更加豐富的礦源，再次經(jīng)過長期風化剝蝕、表生淋濾、海進活化、遷移、機械搬運簸選、沉積再造等成礦作用，在燈影組古喀斯特地貌上形成了更大、更富的什邡式磷礦礦床。

由此可見，龍門山中段三種類型磷礦，早期形成的礦層或含磷巖層經(jīng)過風化淋濾為后期成礦提供了豐富的礦源，后期成礦是通過多種成礦作用的疊加、改造（或再造）相互交織形成，往往不止一種成因特征（表1）。

表1 磷礦成礦地質(zhì)特征 Table 1 Geological characteristics of phosphate mineralization

雖然三個類型磷礦都經(jīng)歷了同期生物化學沉積-機械搬運再沉積的成礦作用，但沉積環(huán)境、礦源層、陸源物質(zhì)摻和度、機械搬運簸選程度等的差異以及后期磷礦的強風化淋濾、搬運堆積作用和多期成礦、疊加成礦是三類礦床地質(zhì)特征差異的根本原因。早期形成的礦層或含磷巖層為后期成礦提供礦源，后期成礦是通過多種成礦作用的疊加、改造（或再造）形成，后期成礦更大、更富，具遞進成礦富集規(guī)律。

龍門山中段磷礦成礦序列可歸納為：海水磷質(zhì)生物、化學沉積-機械搬運簸選早期成礦-風化剝蝕、表生淋濾-再次機械搬運-海進沉積再造。

6 結(jié)論

龍門山中段磷礦的形成與分布均受古地理、古構(gòu)造的控制，早期形成的礦層或含磷巖層經(jīng)過風化淋濾為后期成礦提供了豐富的礦源，后期成礦是通過多種成礦作用的疊加、改造（或再造）相互交織形成，既有多種成礦作用形成的原生同沉積特征，又有前期礦產(chǎn)的特征，后期形成礦床規(guī)模更大、品位更高，具有遞進成礦富集規(guī)律。成礦序列可歸納為：海水磷質(zhì)生物、化學沉積-機械搬運簸選早期成礦-風化剝蝕、表生淋濾-再次機械搬運-海進沉積再造。