磷矿床时空分布及成矿规律

后勤部长 · 发表于 2011-2-14 14:45

1. 沉积磷块岩的主要成矿规律
震旦纪—寒武纪是中国海相沉积磷块岩矿床的主要成矿时期。
震旦纪陡山沱组与灯影组沉积磷块岩分布在扬子地区的贵州、湖北、湖南，即扬子成磷区的湘黔成矿带、陕鄂成矿带、浙桂成矿带。时限为800±50～615±20 Ma。扬子地台区的陡山沱组为中国最大磷酸盐沉积层，其上灯影组磷酸盐化岩层虽在很多地区有所发现，但构成有经济价值的磷酸盐矿床，则主要见于湖北南漳邓家崖。
中国寒武纪地层发育完整，早寒武世每次海进地层底部都沉积了磷酸盐层，其中梅树村组赋存的大规模磷块岩矿床是继陡山沱组磷块岩沉积之后中国第二大型磷酸盐沉积层。有重大经济价值的磷块岩矿床主要集中于上扬子成磷带的云南、四川与陕西，地理上构成近南北向的带状分布。
2.变质磷矿床成矿规律
丰宁式磷矿床为太古宙矿床，主要分布在中朝地块的太古宙陆核区，即华北陆核、辽宁吉林南部—朝鲜北部陆核、山东陆核等。其中中朝地块北部内蒙古地轴中段与东段构成两个成矿带，山东半岛为一成矿带。鸡西式磷矿床为元古宙早期矿床，主要分布于微型古陆及古板块边缘地槽型建造中。海州式磷矿床为古元古代晚期矿床，主要分布于中朝地块东缘含碳、锰岩系及与镁质碳酸岩型建造中，在吉南—辽东、苏北、皖东北构成3个重要工业意义的成矿带。白家山式磷矿床主要分布于中朝地块内部滹沱—中条古海槽区，在鄂尔多斯与华北陆核之间构成一个成矿区。布龙土式磷矿床主要分布于中朝地块北缘。
3.内生磷灰石矿床主要成矿规律
内生磷灰石矿床主要与幔源岩浆活动密切相关，含矿母岩一般为幔源岩浆岩岩体。如超基性?碱性?碳酸岩杂岩体、含钒、钛、铁基性杂岩体等。此类岩浆岩体一般磷较高。由于地幔物质的选择性熔融，使磷质在幔源岩浆中富集，尔后地辟上升侵入地壳，这是形成磷灰石矿床的基本条件之一。含磷的幔源岩浆在地台或地盾地区上升到稳定的地壳内，有可能充分地进行岩浆分异作用而形成大型的岩浆杂岩体，这是工业磷灰石矿床产出的重要因素。
幔源偏碱性超基性杂岩体磷灰石矿床主要产于地台地区两组大型构造交汇处。幔源含钒、钛、铁基性?超基性杂岩体磷灰石矿床主要分布于地台或地盾地区的大断裂带上。
4.风化次生磷矿床的成矿规律
中国次生磷矿蕴藏量不大，现已发现矿床(点)近30个，主要分布在四川、广西、湖南、云南、贵州、广东、吉林、陕西、江苏和福建等省(区)。
次生磷矿床的生成必须具有物源层和温暖潮湿的气候。一般说来构造比较复杂的地区节理、皱褶、断裂较为发育，岩石容易破碎、崩塌，氧化作用易于进行，对磷溶液的渗透起了良好的通道作用。地下水的水化作用是磷质次生富集的重要规律。
二、矿床类型 (一) 沉积磷矿床
1. 震旦纪磷矿床
除湖北南漳邓家崖及湖南大庸天门山上震旦统灯影组的磷块岩外，中国已知的震旦系海相沉积矿床都属于陡山沱组。该组含磷地层主要由白云岩、磷块岩、粘土岩及它们之间的过渡岩石组成。磷块岩矿层常位于粘土岩之上和白云岩之下的过渡部位，少数产于白云岩中，呈层状、似层状产出。工业矿层多为倾斜至缓倾斜的中厚矿体，层数多，一般为1～3层，主要赋存于陡山沱组的下部(下矿层)和中上部(上矿层)。
主要有用矿物是胶磷矿，其次是少量的细晶或微晶质磷灰石。脉石矿物一般为白云石、石英、玉髓、粘土矿物及少量的黄铁矿、碳质物等。
胶磷矿主要呈隐晶?胶状块体及假鲕状、碎屑状产出，颗粒大小一般为0.5～0.6 mm。最常见的矿石结构类型为粒状结构及脉状结构。常见的构造类型有带状、条纹状、互层状、致密状及叠层状等。
2. 寒武纪磷矿床
中国寒武纪海相磷块岩矿床主要分布在地台型沉积地层中。有5个含磷层位，由老至新为下寒武统梅树村阶下部(渔户村组中谊村段)、下寒武统梅树村阶上部(筇竹寺组八道湾段)、下寒武统沧浪铺阶中部(辛集组)、下寒武统沧浪铺阶上部(昌平组)、中寒武统(大茅群)；其中以上扬子区下寒武统梅树村阶下部磷矿工业价值最大，储量占寒武纪磷矿总量的90%左右。
中国寒武纪磷块岩矿床及含磷层受层位的控制，只要含矿层位相同，矿床类型和岩石组合就基本相似。
寒武纪最具工业价值的含磷层位是下寒武统梅树村阶渔户村组中谊村段，属硅质岩?碳酸盐岩\|磷块岩建造。含磷地层厚40～250 m，一般2～5个磷矿层，矿层累计厚度2～70 m，一般厚度15～20 m。在滇东地区，矿层露头总长达1 283 km，产状平缓，倾角5°～40°，覆盖层薄。根据矿层结构及其在含磷地层中的产出形态，大体分为结构简单仅有一层的矿层和具有上、下两层结构较为复杂的矿层。
上矿层在区内(滇东)分布面积最广，是厚度稳定、质量较好的工业矿层。厚度1.5～31 m，一般7～10 m。下层矿主要由各类贫磷块岩组成，仅个别矿区(澄江)具有富矿。矿层厚1.5～36 m，一般为5～8 m，其稳定程度不如上矿层，在区内的分布面积只有上矿层的一半。上、下两个矿层之间的夹层多为白云岩，个别为粘土岩，一般厚2～15 m。
区内矿石自然类型繁多，但主要为致密状磷块岩、条带状磷块岩、白云质磷块岩及生物碎屑磷块岩等。
含磷矿物主要为胶磷矿，含量40%～98%。此外还有少量碳氟磷灰石，微量磷铁矿、磷铝石和银星石等。胶磷矿在磷块岩中呈颗粒和胶结两种形式存在。脉石矿物主要为方解石、白云石、玉髓、石英、粘土矿物；次为海绿石、黄铁矿及碳质物等。
区内磷块岩几乎均为颗粒磷块岩，胶磷矿平均含量62.6%，其中以颗粒存在的占53.31%，以胶结物存在的仅9.37%；最常见的矿石构造类型为块状、条带状及条纹状，其他类型较少。
矿石P2O5以中低含量为主，高品位富矿较少。有害杂质一般是镁高，铁铝较低。
按矿石所含脉石矿物中硅酸盐、碳酸盐和磷酸盐矿物的数量，划分为磷酸盐富矿、硅型、钙型和硅钙型磷块岩，各型矿石所占比例为富矿6%，硅型矿2%、硅钙型83%。
3.变质磷矿床
中国变质磷矿床主要指早、中前寒武纪(包括太古宙和元古宙)变质岩中的矿床，有两大成因类型，即绿岩带型(太古宙磷矿)和沉积变质型(古元古代磷矿床)。4个磷矿层位分别位于太古宙阜平群、古元古界下部五台群、古元古界上部滹沱群、古元古界顶部榆树砬子组。它们无论是成矿大地构造背景、沉积与变质建造，还是矿床成因、矿床地质特征等都有其独特的特征。
(1) 太古宙磷矿  太古宙磷矿床系指2 500 Ma前形成的磷矿，产于绿岩建造内，因而称为绿岩带型矿床
这类磷矿主要分布在河北、辽宁、山东、山西等省区。代表性矿床有河北丰宁招兵沟磷矿床，辽宁建平勿兰乌苏磷矿床和山东掖县磷矿床等。该类矿床属于低品位易选磷灰石矿。含磷岩石有碳灰黑云角闪岩、闪辉钛磁铁磷灰岩、角闪黑云片麻岩、斜长角闪岩等。矿石矿物成分主要有磷灰石、黑云母、角闪石、辉石、磁铁矿等。这些矿物占矿石矿物的90%以上。该类矿床的一个重要特点是SiO2含量低，一般小于40%，TiO2与FeO+Fe2O3含量高，前者可达6.57%，后者在15%以上，最高达26%，属于超镁铁质、镁铁质岩石。
(2) 古元古代早期磷矿床  古元古代早期磷矿床系指2 500～2 000 Ma即五台期形成的磷矿床。矿床主要分布在黑龙江省的鸡西、林口、余庆等地，一般构成中小型矿床。矿石类型主要有含磷灰透辉石墨斜长片麻岩、磷辉金云大理岩、磷灰透辉岩、含透辉磷灰石英岩、磷灰橄榄大理岩等。
(3) 古元古代晚期磷矿床  古元代代晚期磷矿床系指2 000～1 700 Ma，即吕梁期形成的磷矿床，该期磷矿床是前震旦纪最重要的矿床。此类磷矿床广泛分布于中朝地块，含磷地层以滹沱群为代表。含磷岩系沉积特征在中朝地块东缘、北缘与内部有较大差异，其中东缘为被动大陆边缘冒地槽沉积，成矿条件较好，形成若干个重要的工业矿床。目前发现的主要在中朝地块东部吉南、辽东、苏北、皖东、鄂东北，此外在内蒙古中部与山西也有少量分布。
含磷岩系主要由黑云斜长片麻岩、变粒岩、云英片岩、白云质大理岩和碳质板岩等组成。
4.内生磷矿床
内生磷(灰石)矿床在储量规模和矿床数量上均不如磷块岩矿床，但由于该类矿床具有易选、综合利用价值高等优点，因而仍是磷的重要来源之一，在缺磷地区尤显重要。
中国的内生磷矿床主要分布于北方的中朝准地台，产出时代多为元古宙至古生代。矿床类型主要有幔源偏碱性超基性杂岩体磷灰石矿床、幔源含钒钛铁基性?超基性杂岩体磷灰石矿床和中?酸性火成杂岩体磷灰石矿床。
(1) 幔源偏碱性超基性杂岩体磷灰石矿床  此类矿床产于地台区两组大型构造交汇处，原始岩浆通过深部分异作用形成多期侵入杂岩体。磷灰石、磁铁矿在岩浆分异过程中形成品位较高、规模较大的磁铁矿矿床。矾山磁铁矿磷灰石矿床是其典型实例，也是中国目前唯一的大型易选、中低品位的碱性岩型磷灰石矿床。
(2) 幔源含钒、钛、铁基性\|超基性杂岩体磷灰石矿床  此类矿床主要分布于地台或地盾地区的大断裂带上，岩体形态不规则。岩体中磷灰石富集程度不高，大多是岩体即为矿体，P2O5含量一般在5%以下，大多为2%～4%。局部地区即使由于岩浆分异作用，磷灰石稍有富集，但规模较小，一般为小型，少数可达中型。成矿母岩的显著特点是钒、钛、铁的含量比一般钙碱性岩石高，往往可以达到综合利用的要求。有用矿物有磷灰石、磁铁矿、钛铁矿、钒钛磁铁矿和含钴黄铁矿。已发现的矿床有河北罗锅子沟矿床、马营、黑山磷灰石矿床。
(3) 消减洋壳源、中?酸性火成岩体磷铁矿  其成矿母岩属中\|酸性岩浆侵入体，磷灰石伴生于磁铁矿矿床中，矿石P2O5含量较低，一般为1%～3%，局部有磷灰石矿物的富集，可形成磷灰石岩。此类矿床大多数为磁铁矿磷灰石矿床，磷灰石可作为综合利用的矿产资源，南京梅山铁矿床是典型实例。
5.次生磷矿床
次生磷矿床是指原有的含磷层经物理化学风化淋滤作用后，所含磷质就地残积、异地迁移或再沉积等富集形成的磷矿床。
中国次生磷矿蕴藏量不大，现已发现矿床(点)近30个，主要在四川、广西、湖南、云南、贵州、广东、吉林、陕西、江苏和福建，除1处为大型，6处为中型规模外，其余皆为小型矿床或矿点。该类磷矿床大致可分为两种类型。
(1) 风化淋滤-残积型磷矿床  原含磷层经风化后，其可溶性物质淋滤流失，所含磷质残留富集。含磷品位比原来可提高2～6倍，风化淋滤残积深度受地下水面控制，可达40～50 m。
吉林古元古代珍珠门组含磷铁质角砾状白云石大理岩、含磷铁质白云石角砾岩及含磷白云石大理岩，原岩含P2O5一般为1%～13%，经风化淋滤后P2O5可达10%～20%，形成小型磷矿(通化干沟磷矿)。湖南湘潭、长沙上震旦统白云岩和硅质岩，原岩含P2O5 0.2%～4.79%，高者可达10%，经风化淋滤后，P2O5可达19.92%～30%，形成中型(黄荆坪)、小型(麻田)磷矿。广西中、上泥盆统灰岩、白云岩及硅质岩，均含磷质(条纹和条带)，原岩含P2O5约0.5%～4%，风化淋滤后，Ⅰ矿层含P2O5 7.12%～15.7%，Ⅱ矿层3%～9%，部分高达7%～10%。局部大于10%～12%的形成中型矿床4处，其余为小型矿床或矿点。
以上各风化前的含磷层以上震旦统—下寒武统、中泥盆统为主。风化淋滤后，形成有规模较大、品位较高的中型矿床多处。广西下侏罗统的石英安山岩和安山质凝灰岩风化形成的粘土状磷块岩，因沿走向、倾向变化较大、品位低，工业价值不大。矿体形态一般多呈似层状、透镜状和不规则状。
磷矿石矿物主要为胶磷矿、碳磷灰石，次为银星石、磷铝石及氟磷灰石。脉石矿物主要有石英、绢云母、高岭石、方解石、白云石、碳质、铁质、锰质、硅质、岩屑；极少长石、褐铁矿和海绿石等。磷矿石类型有泥质型、硅质型和碳酸盐型3大类型：粘土质磷块岩、硅质磷块岩和白云质磷块岩。磷矿石结构有胶状、砂状、砂砾状、交代镶边、残余、压碎和生物碎屑等。构造有块状、角砾状、板状、片状、环带状、皮壳状及条纹、条带状等。
(2) 风化-再沉积型磷矿床  暴露于地表的磷矿或含磷层，经风化作用，遭受海侵，经海解作用而形成再沉积的磷矿床，该类矿床具有风化与沉积矿床的双重特点，但沉积特征更明显。该类型矿床有重要工业价值，主要分布在四川、云南等省。四川什邡磷矿床为其典型代表。
6.鸟粪磷矿床
鸟粪磷矿床是鸟粪堆积以及淋滤作用磷质胶结珊瑚砂所形成的磷矿床。根据其形成时的气候条件不同，可分为可溶性与淋滤两类。可溶性鸟粪磷矿床形成于干燥气候条件下，鸟粪磷矿床中有大量的磷酸盐，还含有较高的硝酸钾。有的鸟粪磷矿床中含P2O5 27.1%、NO2 10%～9%、K2O 2%～3%，矿石可作为良好的氮、磷、钾综合性肥料；淋滤鸟粪磷矿床形成于热湿气候条件下，鸟粪矿中的可溶性盐类被溶滤到矿层之下，并交代下伏珊瑚石灰岩形成磷酸钙沉淀。矿层中缺乏易溶的硝酸盐，鸟粪磷矿呈棕色土状或粒状，含腐殖质时呈黑色，矿层厚度各地不一，由几十厘米到5 m以上。一般含P2O5 20%～25%，NO2 27.34%～23.54%。