李忠文
(貴州煤田黔中地質(zhì)咨詢有限公司,貴州貴陽(yáng) 550009)
貴州省福泉市道坪鎮(zhèn)小壩磷礦山礦區(qū)位于福泉市西北部340°方位,距福泉市城區(qū)約50km,小壩磷礦山區(qū)內(nèi)有公路通行,礦區(qū)位于省道S205的東側(cè),距道新高速S35 約16km,距在建鐵路馬場(chǎng)坪~甕安線約16km。礦區(qū)至牛場(chǎng)鎮(zhèn)16km,牛場(chǎng)鎮(zhèn)至福泉市區(qū)27km,福泉市區(qū)至馬場(chǎng)坪10km;其中馬場(chǎng)坪位于國(guó)道G210、蘭海高速G75 和湘黔鐵路(株六復(fù)線)交匯處,馬場(chǎng)坪火車站是湘黔鐵路(株六復(fù)線)中心站之一,西距貴陽(yáng)鐵路里程114km,東距湖南株洲鐵路里程902km。礦區(qū)交通極為方便。
本區(qū)主要磷塊巖礦床賦存于震旦系下統(tǒng)陡山沱組(Pt33d)之中。震旦系下統(tǒng)陡山沱組是一套成因上有聯(lián)系的海進(jìn)式含磷巖組,由磷塊巖、白云巖、硅質(zhì)巖等組成[1]。含工業(yè)磷礦層一層(b 層礦),賦存于陡山沱組頂部。含磷巖組在礦區(qū)內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定,在縱橫向上巖相變化有規(guī)律可循。依其巖礦組合特征及其層序,由上至下分述于下:
Pt33b∈1dy1:為直接頂板,為灰色中厚層硅質(zhì)團(tuán)塊白云巖,含磷質(zhì)碎屑、團(tuán)塊、條帶等,一般與下伏礦層易于劃分[2]。
Pt33d4:b層礦賦礦層位,白云質(zhì)團(tuán)塊磷塊巖、砂屑白云質(zhì)磷塊巖組成。礦區(qū)北部的礦層頂部形成磷塊巖、白云巖、硅質(zhì)巖相互穿插。厚度0.95~25.95m,平均為11.60m,P2O5含量(單工程)15.00~39.22%,平均為25.94%。
Pt33d3:為b 層礦的底板,上部為含磷塊巖團(tuán)塊硅質(zhì)巖,下部為含硅質(zhì)巖團(tuán)塊白云巖。本段頂部普遍有厚約0~2m 含磷塊巖富集巖段,P2O5含量5~10%,厚度5.38~21.72m,平均為12.33m。
Pt33d1-2:淺灰色微帶紅色中厚層狀泥晶白云巖,底部含下伏地層巖石的礫塊。從本層底部出現(xiàn)礦化,向上逐漸強(qiáng)化,富集成砂屑磷塊巖,磷酸鹽化在此層極不均勻,走向上變化大,構(gòu)不成工業(yè)礦體。與白巖礦區(qū)穩(wěn)定的a礦層位大致相當(dāng),但兩者間存在顯著的巖相變化。礦區(qū)內(nèi)Pt33d1~Pt33d2劃分困難,以Pt33d1-2表示。
本區(qū)陡山沱后期海進(jìn)形成的磷塊巖規(guī)模巨大,下部磷酸鹽化強(qiáng)烈,向上逐漸減弱,某些微相巖帶的上部形成穩(wěn)定的凝膠磷塊巖(英坪礦段),多數(shù)地區(qū)為白云質(zhì)條帶磷塊巖(白巖礦區(qū))、白云質(zhì)團(tuán)塊磷塊巖(小壩礦段)。上述總的規(guī)律決定了本礦段磷礦沉積特征:(1)Pt33d1-4頂部磷酸鹽化強(qiáng)度減低,形成磷塊巖、白云巖、硅質(zhì)巖相互穿插,P2O5平均含量8.84%,用工程圈出面積為0.33km(2向北延至新橋礦段)。(2)礦段南段出現(xiàn)Pt33d1-4全部相變?yōu)楹坠栀|(zhì)巖帶,不具工業(yè)價(jià)值,
礦層直接頂板:礦段南部(2 勘探線以南)為Pt33d1-2硅質(zhì)團(tuán)塊白云巖,含磷質(zhì)碎屑、團(tuán)塊、條帶等,一般與下伏礦層易于劃分,局部見(jiàn)相變關(guān)系;北部為上述Pt33d1-4頂部磷塊巖,白云巖、硅質(zhì)巖相變帶。
如前述,Pt33d1-4磷酸鹽化由下而上逐漸減弱,而整個(gè)陡山沱組磷酸鹽化強(qiáng)度在走向、傾向上均變化不大。沿走向上變化區(qū)間為32.17~59.22%,平均為44.40%,沿傾向?yàn)?5.05~58.94%,平均為41.63%[3]。
①礦石礦物:小壩礦段磷塊巖的礦石礦物經(jīng)紅外光譜、X衍射分析、單礦物全分析判定,主要屬碳氟磷灰石類質(zhì)同像系列,少量為氟磷灰石。礦石礦物在礦石中含量一般為60~80%。
碳氟磷灰石分為非晶質(zhì)、隱晶質(zhì)、層纖狀、柱粒狀磷灰石四種。
非晶質(zhì)磷灰石:呈膠狀集合體,正交偏光下呈非晶質(zhì),據(jù)透射電子鏡觀察為1~9μ 的放射狀、肺狀、球狀等各種凝膠團(tuán)塊的集聚體。膠團(tuán)內(nèi)部可見(jiàn)膠核,由黏土等懸浮碎屑組成。它們的膠狀集合體,組成團(tuán)塊狀、致密狀凝膠磷塊巖,或?yàn)轭w粒磷塊巖之磷質(zhì)顆粒(球狀、內(nèi)碎屑)的主要成分,或?yàn)轭w粒磷塊巖基質(zhì)組分之一,或?yàn)樵孱愇⑸锘闹饕煞?。非晶質(zhì)磷灰石是沉積時(shí)期磷塊巖在生物作用膠體聚沉的產(chǎn)物。經(jīng)成巖作用可晶化成各種結(jié)晶形態(tài)的磷灰石超微晶體。
隱晶質(zhì)磷灰石:顯微鏡下呈輪廓不清、邊界模糊,略顯光性的隱晶~微晶集合體,電子鏡觀察為0.001~6μ 的粒狀、針狀、柱狀等各種形態(tài)的磷灰石晶體。
層纖狀磷灰石:呈纖維集晶狀,環(huán)繞磷質(zhì)顆粒邊緣緊密集結(jié)成厚0.01~0.003mm 纖維集晶環(huán)殼,顯微層次清晰,表面潔凈,常為碎屑狀磷塊巖的膠結(jié)物。為成巖階段磷質(zhì)孔隙溶液緩慢結(jié)晶產(chǎn)物。
②脈石礦物:磷塊巖的脈石礦物分為自生礦物、外屑礦物兩種。自生礦物為沉積及沉積后期形成的礦物,以白云石、石英、玉髓為主,其次有粘土、有機(jī)質(zhì)、褐鐵礦。外屑礦物為沉積盆地以外來(lái)的外屑礦物,主要有石英、硅質(zhì)巖屑、重礦物巖屑。
白云石:呈粒度不等的晶粒狀,粒度0.001~1mm。粒度<0.01mm的泥晶白云石常呈包裹體含于磷酸鹽礦物中,少數(shù)組成白云砂屑內(nèi)碎屑。粒度>0.01mm微晶~粗晶白云石常為砂屑磷塊巖的基質(zhì)組分或膠結(jié)物,局部常富集為團(tuán)塊狀。白云石為礦石的主要脈石礦物,含量5~60%。
石英、玉髓:呈隱晶~微晶集合體,一般常呈自形柱狀晶體(粒度0.01~0.03mm)包含于磷酸鹽礦物中,呈包裹體產(chǎn)出。部分呈纖狀、粒狀集合體充填于砂屑磷塊巖間??紫吨?,呈膠結(jié)物產(chǎn)出,少數(shù)呈脈狀充填。石英、玉髓在礦石中含量變化不穩(wěn)定,為微量至15%左右。
粘土礦物:主要為水云母及泥質(zhì),呈鱗片狀及污染狀,含量甚微(0~3%)。
有機(jī)質(zhì):污染狀,富含于磷酸鹽礦物中,含量小于1%。
褐鐵礦:呈黃鐵礦假象,由黃鐵礦氧化而成,粒度0.01~0.1mm,含量0~3%。
碎屑石英:呈砂礦碎屑(粒度0.01~0.25mm),棱角至次棱角狀,含量0~3%。
按全礦層及不同自然類型礦石分別計(jì)算其主要化學(xué)組分和比值。礦石中P2O5含量15.00~39.22%,平均25.94%;Ⅰ:0.001~0.013%,平均0.005%;MgO:6.44~9.67%,平均8.30%;Fe2O3:0.27~0.44%,平均0.31%;Al2O3:0.16~0.29%,平均0.25%;R2O3:0.43~0.73%,平均 0.56%;CO2:14.13~21.28%,平均18.17%;F:0.48~3.80%,平均2.39%;酸不溶物:1.21~8.84%,平均 4.74%;CaO:41.28~45.31%,平均43.06%;SiO2:2.77~5.56%,平均4.38%;枸溶性P2O5:3.54~4.96%,平均4.10%。
各主要組分的賦存形式與礦物成分的關(guān)系如下:
P2O5:磷酸鹽礦物的主要組分,礦石單樣最大者40.30%。
CaO:主要為磷酸鹽,其次為白云石的組成組分。
MgO:白云石屑。
CO2:主要為白云石的碳酸根,部分為磷酸鹽礦物及有機(jī)質(zhì)組分。
SiO2:主要為自生的石英、巖屑石英、玉髓、硅質(zhì)巖屑、次生粘土礦物屑。
Al2O3:主要為水云母等粘土礦物組分。
Fe2O3:含鐵礦物及其他重礦物的組分。
F:磷酸鹽礦物的組分。
I:密切與P2O5相關(guān),是磷酸鹽礦的伴生組分。
針對(duì)磷而言,其本身是世界上十分重要的非金屬礦產(chǎn)資源,在工業(yè)實(shí)踐中具備十分關(guān)鍵的應(yīng)用價(jià)值,被普遍應(yīng)用在食品、國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中,在全球范圍內(nèi)其逐漸成為了戰(zhàn)略資源,因此發(fā)掘出磷礦資源、把控磷礦資源將是我國(guó)未來(lái)發(fā)展的核心之重。