辽阳市甜水磷矿勘探地质报告

辽阳市甜水磷矿勘探地质报告

1含磷岩系层序地层特征甜水磷矿床位于中国古代冷武纪古陆东部的辽东半岛早元古生代宋拉沟以北的冒地沟中。区域上位于弓长岭复背斜南翼的次一级褶皱和走向断裂带上。矿区中心地理坐标12°1′50″,北纬40°59′15″。矿区区域地层包括早元古宇盖县组、大石桥组、高家峪组、里儿峪组和浪子山组,具体岩性如下:盖县组:千枚岩为主,偶夹石英岩大石桥组:厚层大理岩为主,偶夹云母片岩高家峪组:磷矿层赋存层位,黑色炭质板岩,各种中厚层大理岩,底部有变质火山凝灰岩里儿峪组:变质中酸性火山熔岩、凝灰岩,其中夹有中厚层大理岩浪子山组:与下部太古宇鞍山群不整合接触,千枚岩、石英岩其中高家峪组为含磷岩系所在岩组。虽然高家峪岩组在整个辽东半岛均有分布,但含磷高的部位仅见于甜水地区。矿区附近含磷岩系的层序如下:(4)灰黑色碳质方柱白云石大理岩,其中断续夹有碳质板岩薄层119m(3)黑色碳质(有时为凝灰岩)板岩夹碳质黑色大理岩110m(2)白色白云石大理岩—含钾长石、石英白云石大理岩,上部可夹黑色碳质白云石大理岩薄层175m(1)灰色变质层凝灰岩,夹少量白云石大理岩凸镜体大于200m其中2、3层富含磷,且碳质量分数高。而1、4层P2O5质量分数小于1%。值得注意的是,含磷地段的高家峪组较为普遍含有火山碎屑物质,而黑色碳质物自下而上质量分数增加。从2层至3层依次为白云石大理岩—凝灰质白云石大理岩变为碳质(凝灰质)板岩夹碳质黑色大理岩。此为富含磷的地段,并在其中形成不同规模、断续分布的磷矿体(图1)。2主矿层和含矿层第4层磷酸盐化较弱,据776个样品分析结果其P2O5质量分数0.1%～0.9%,占整个样品数的99.5%。第3层黑色碳质板岩中含有细粒状、条纹状、星点状黄铁矿,岩层中P2O5质量分数平均为1%左右。经详细剖面研究后发现,本层中含有P2O5>8%的小矿体和P2O5为1.0%～2.5%的薄矿层。小型矿体中常见由黄铁矿,硅质作为胶结物的砾状、饼砾状磷灰岩矿石。第2层顶部构成了本矿区的主矿体。其中下部或强磷酸盐化(P2O5>1%)或以小磷矿体形式出现。第1层变质凝灰岩中,P2O5质量分数皆小于1%(75个样品)。矿层的厚度和品位在矿区范围内变化较大(图2)。在近600m范围内,其矿层厚度变化于2.2m至13.5m之间,而矿石中P2O5质量分数则波动在10.07%至23.98%的范围内。无论在哪个剖面上,矿石的主要组构均为含碳饼砾—砾状构造。在其上下大理岩、碳质板岩中也有强磷酸盐化现象,只在一个钻孔中见到这种饼砾状构造岩石中P2O5的质量分数小于8%。对岩性变化所进行的分析表明,所有磷矿体都位于白色白云石大理岩的顶部或上部,黑色碳质岩系的下部,这也说明磷矿的富集是在有机质大量出现前开始的。矿区磷矿层P2O5平均质量分数为12.48%。含矿层东段矿体长1280m,宽700m;西段长560m,宽100m;两个矿段之间为无矿地段所隔。东矿段有三个含磷矿层,构成了8个独立矿体。各个矿体之间,多被P2O5小于2.5%的磷酸盐化岩石所隔开。西部矿段只见有2个独立矿体及一些零星的小矿体。东部矿段第3号矿体系一长785m的盲矿体。该矿体厚度变化较大(0.90～24.27m),平均厚度为4.59m。矿体呈似层状,组成了一个向斜构造(图3)。3矿石成分及矿物成分c本区磷矿石中含磷矿物是胶磷矿和晶质磷灰石并存,而脉石矿物为石英、白云石(少量方解石)、斜长石、金云母、绿泥石、滑石、碳质和黄铁矿。矿石中痕量元素除As(偶而达到0.5%)、Ti(0.8%)、Ga(0.005%)、Cr(0.01%～0.1%)、Ni(0.01%)、V(0.08%)外,其他组分几乎完全缺失。如果以P2O5质量分数大于8%作为矿石看待,据126个矿石样品的硅酸盐分析结果,其矿石化学成分如表1所列。由表可见,东矿段(主要矿体分布区)矿石中SiO2、Al2O3、Fe2O3质量分数是低的,但P2O5、CaO、MgO、CO2是高的,相反,西部矿段矿石中SiO2、Al2O3、Fe2O3质量分数是高的,但P2O5、CaO、MgO、CO2是低的。同时亦可看出P2O5质量分数与CaO、MgO、CO2质量分数呈正相关关系,与SiO2、Al2O3、Fe2O3呈反相关系。对磷矿石及其围岩硫同位素组成的研究(表2)表明,它们的δ34s值都是极大的负值,为典型轻硫型,说明海是水沉积、有机作用的产物(表2)。矿石呈层状、层纹状、条带状、条痕状构造及饼砾状、似竹叶状、砾状构造,以砾状构造最为主要。所谓“砾”,是由一些分布于硅质或碳酸盐矿物中的磷质矿屑组成的,矿屑的长短轴比值一般为10∶1至4∶1。矿石中的主要伴生组分是碳质、硅质和碳酸盐,根据它们的含量多少可以将矿石作如下划分(表3):其中以钙硅质磷块岩型矿石居首位,它在结构构造上几乎包括了全区磷矿石的各种组构。当碳酸盐和石英等并存时,磷灰石是最为富集的,而且在矿体规模上也是最大的。另一个值得注意的问题是,本磷矿区内磷灰岩与磷块岩共存。一般情况下,当沉积磷矿石(磷块岩)遭受区域变质作用并达到一定程度时,将由磷灰岩矿石代替磷块岩矿石。本区磷灰岩只局部出现,大量磷块岩尚保存完好说明区域变质作用尚未达到促使其重结晶转变为磷灰岩的程度。还有一个特点是,几乎所有硅质磷灰岩矿石都分布在磷块岩矿石破劈理的断裂发育地段,尤其在石英细脉发育地段往往集中出现磷灰岩型矿石。此外,在磷块岩矿屑的边部也有少量细粒磷灰石的晶出。由此可以明显地看出,后期构造热液活动是促使部分磷矿转化为磷灰石的极重要因素。4矿山开采条件和矿区开采后的处理4.1含磷岩系的沉积相甜水磷矿产于中下元古界辽河群高家峪组中上部,它位于整个辽河群海进层序的中部。含磷岩系沉积前,沉积了粘土—粉砂质的陆源碎屑建造;随海进向上为内源镁质碳酸盐与火山—火山碎屑岩建造,再上为含磷岩系的内源镁质碳酸盐岩、磷块岩与富碳质火山碎屑—泥质—泥灰质岩建造。上述过程属渐进式浅海相沉积。4.2上、下三大理岩之岩间含磷岩系主矿层基本位于高家峪组二段白云石大理岩系列与上部高家峪组三段碳质板岩、夹碳质大理岩之间,有时偏上或偏下。说明主矿层沉积的气候处于半干热与湿热的过渡条件7。4.3磷块岩中硫离子地球化学特征磷块岩主要产于白云石大理岩—凝灰质白云石大理岩与碳质板岩之间。根据含磷岩系及磷块岩矿石常含黄铁矿和富含有机质这一特征,说明磷矿形成于还原环境。磷块岩中磷酸盐矿物常与白云石、方解石(以前者为主)、黄铁矿等偏碱矿物共生,说明磷块岩应是在海水中pH值较高的弱碱性条件下形成。矿石及顶板地层中硫化物普遍富于轻硫元素(32S),指示海水沉积和有机质的作用。顶板地层中δ34s变化很窄,可能是因为沉积物质主要都来源于火山,原始硫离子来源较统一。根据本区原生磷矿物主要为胶磷矿并存在变余胶状结构,认为磷酸盐是从海水中以化学方式为主直接沉积的矿产,而磷质来源于火山。4.4界面存在的浪击自生构造矿区东矿段主要磷矿层底板白云石大理岩,局部地段出现水下冲刷和磷矿石“贯浆”现象,造成部分界面凸凹不平,且出现无矿或贫化带,以及矿石常出现饼砾状、砾状等浪击自生构造;内屑磷块岩矿石,常与具平行层理的块状、条带—条痕状矿石相间或主要位于矿层的中、上部,说明沉积区海水浅,处于高能频繁动荡的潮下与潮间带的交替环境。4.5胶磷矿的变质甜水磷矿形成以后,由于区域变质作用的影响,使胶磷矿较普遍的脱胶,发生重结晶。大部分胶磷矿变为霏细状磷灰石,部分变为细晶磷灰石。在饼砾、砾状矿屑边缘有磷灰石晶出。呈镶边包裹矿屑,在矿石破劈理和石英细脉发育地段,因有热液活动使胶磷矿大部变为磷灰石。区域变质作用对磷矿床有一定的贫化、富集等改造,但基本局限于层控范围之内。5控磷矿床成矿—矿床成因探讨根据前述矿床地质特征和成矿条件分析,甜水磷矿应属于矿质主要来源于火山作用—沉积成矿—遭受后期区域变质作用改造的沉积变质型层控磷矿床。甜水磷矿发现