亞洲最大規(guī)模隱伏單體富磷礦床羊場磷礦深部找礦突破及其意義
楊淑勝1,2,3，王路1,2,3，王云曉4，米云川1,2,3，董濤1,2,3,5，黃太平1,2,3,5，王楓1,2,3，佘中明4，段文婷4
1 云南省地質(zhì)調(diào)查院(云南省地質(zhì)科學(xué)研究院)
2 自然資源部三江成礦作用及資源勘查利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
3 云南省三江成礦作用及資源勘查利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
4 云南省地質(zhì)勘查基金管理中心
5 昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院
第一作者：楊淑勝，正高級工程師，主要從事礦產(chǎn)勘查工作
通訊作者：王云曉，學(xué)士，主要從事地質(zhì)經(jīng)濟(jì)工作。
導(dǎo)讀：
2018年，云南省地質(zhì)調(diào)查院在鎮(zhèn)雄地區(qū)發(fā)現(xiàn)亞洲最大富磷礦——羊場超大型磷礦，實(shí)現(xiàn)深部隱伏磷礦找礦的重大突破，探獲磷礦石資源量達(dá)11.97億噸。該礦床的發(fā)現(xiàn)和評價(jià)，為云南省打造千億級全國重要磷化工產(chǎn)業(yè)基地奠定了堅(jiān)實(shí)的資源基礎(chǔ)（自然資源部官網(wǎng):2024-10-01）。
羊場磷礦床屬于淺海相沉積型磷塊巖礦床，是目前亞洲最大規(guī)模的隱伏單體富磷礦床，位居全球第5位。該礦床自發(fā)現(xiàn)以來，隨著勘查工作的深入，資源量不斷增加。2020～2022年，羊場磷礦區(qū)西段的祝家廠、馮家溝和慶壩村3個(gè)普查區(qū)，經(jīng)過鉆探施工驗(yàn)證和首次采用天然場音頻大地電磁法剖面進(jìn)行勘查，創(chuàng)新性地采用三維礦體定位模型，結(jié)合綜合地質(zhì)要素法開展隱伏磷礦資源潛力預(yù)測，探獲Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ品級磷礦石推斷資源量為27.00×108t，平均厚度36.77m，P2O5平均品位22.94%，磷礦潛在資源量為132.0×108t。
2023～2025年，基于以往礦區(qū)勘查成果，繼續(xù)對羊場磷礦區(qū)東段的高寨、蓼葉壩、柏香壩3個(gè)普查區(qū)開展磷礦普查工作，系統(tǒng)查明礦體特征和資源狀況，預(yù)期提交磷礦石推斷資源量為25.0×108t。
羊場超大型磷礦的發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了深部隱伏磷礦找礦技術(shù)的重大突破，大幅擴(kuò)大了云南省磷礦保有資源量，為加強(qiáng)重要能源礦產(chǎn)資源的增儲上產(chǎn)、做實(shí)做大云南省資源經(jīng)濟(jì)、打造千億級全國重要磷化工產(chǎn)業(yè)基地奠定了堅(jiān)實(shí)的資源基礎(chǔ)。通過項(xiàng)目實(shí)施系統(tǒng)總結(jié)早寒武世梅樹村期磷礦床的形成機(jī)理及富集規(guī)律，構(gòu)建羊場磷礦床成礦模式，確定有效的沉積學(xué)勘查指標(biāo)體系，為后續(xù)磷礦勘查提供指導(dǎo)。
本文介紹了礦床發(fā)現(xiàn)及評價(jià)過程，分析了成礦地質(zhì)環(huán)境，完善了礦床成因模式，總結(jié)了深部找礦突破的重大意義。研究成果有助于進(jìn)一步完善和豐富早寒武世磷礦的成礦理論，對滇東北地區(qū)隱伏磷礦床的勘探和開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。
基金項(xiàng)目：云南省地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目(D202001，K202101，Y202301，K202301)。
說明：參考文獻(xiàn)以原文為準(zhǔn)，本推文未作詳細(xì)標(biāo)注。
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0 引言
1 礦床發(fā)現(xiàn)及評價(jià)過程
2 成礦地質(zhì)環(huán)境
2.1 大地構(gòu)造及古地理
2.2 成礦構(gòu)造
2.3 含磷巖系
2.4 成礦特征
2.5 礦床成因模式
3 深部找礦突破的意義
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0 引言
磷是我國新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)確定的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)，隨著磷在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用，未來需求將進(jìn)一步加大。當(dāng)前，我國眾多大型磷礦床尤其是地表或近表礦出現(xiàn)勘查開發(fā)殆盡現(xiàn)象，急需找尋新的磷礦資源接續(xù)區(qū)，以保障我國磷礦資源的穩(wěn)定供給。磷礦是可用盡且不可再生的世界級稀缺資源，作為重要的基礎(chǔ)原材料，需求量逐年上升，大規(guī)模隱伏富磷礦床的新發(fā)現(xiàn)和勘查難度在增大，亟須理論技術(shù)創(chuàng)新，隨著全球?qū)?zhàn)略性關(guān)鍵礦產(chǎn)資源的掌控需求，礦產(chǎn)資源供需格局加快重塑。近年來，羊場磷礦取得了深部找礦重大突破，有效提升了我國磷礦資源接續(xù)能力，為維護(hù)能源資源安全和糧食安全“國之大者”提供了堅(jiān)強(qiáng)的資源保障。
當(dāng)今，世界各國圍繞戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源的競爭日趨激烈，全球礦業(yè)市場供需格局在不斷深度調(diào)整，尤其是戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源的安全供給是國家經(jīng)濟(jì)安全的重要保障，實(shí)施礦產(chǎn)資源的優(yōu)化配置已是全球共識。磷礦主要應(yīng)用于新能源、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)及農(nóng)業(yè)、化工、國防等領(lǐng)域，具有不可替代的戰(zhàn)略地位。全球磷礦石分布不均勻，主要集中于摩洛哥、中國等國家(陳喜峰等，2021)。根據(jù)自然資源部2023年統(tǒng)計(jì)并發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，截至2022年底，全球磷礦石儲量720×108t，中國磷礦儲量36.9×108t，占全球比例5.12%，位居全球第2位，云南省磷礦儲量13.35×108t，占全國比例36.18%，位居全國第1位。新發(fā)現(xiàn)的羊場超大型磷礦潛在資源132.41×108t，占全球比例18.39%，位居全球第5位。
羊場磷礦位于鎮(zhèn)雄縣城北西方向，地處碗廠鎮(zhèn)慶壩村-鹽源鎮(zhèn)(羊場)蓼葉壩村一帶，為早寒武世梅樹村期淺海相沉積型層狀磷塊巖礦床，礦體賦存于梅樹村組碳酸鹽巖含磷巖系中；沉積環(huán)境為淺海碳酸鹽臺地干熱潮坪環(huán)境，沉積相為潮上-潮間間歇高能富白云巖、磷塊巖相(楊志鮮等，2016；米云川等，2021)，由北西往南東海水逐漸變深，礦化變?nèi)?，礦體從聚磷盆地中心向周邊有變薄趨勢；含礦建造主要為含磷白云巖、磷質(zhì)巖、磷塊巖、硅質(zhì)巖建造(米云川等，2021)。
早寒武世梅樹村期，該地區(qū)磷礦的形成與巖相古地理位置相關(guān)(戈宏儒等，1983；夏學(xué)惠等，1989)，在海侵背景下接受沉積，形成由含磷白云巖、磷塊巖、硅質(zhì)巖等組成的含磷建造(金振奎等，2013；王鵬萬等，2016；梁永忠等，2018；張君等，2018；楊豫川等，2019；夏亮亮等，2022)。由于該地區(qū)處于低緯度熱帶信風(fēng)區(qū)，受海侵及上升洋流作用使梅樹村期成為主要成磷時(shí)期，形成重要的磷礦成礦帶(劉發(fā)祿等，1985；鄧小林等，2007，2009；岳維好等，2012；李佐強(qiáng)等，2023)。該地區(qū)磷礦床類型主要為淺海相沉積型磷塊巖礦床，賦礦地層梅樹村組為一套淺海碳酸鹽和磷酸鹽沉積，巖性主要為灰?guī)r、白云巖、內(nèi)碎屑磷塊巖、硅質(zhì)巖等。早寒武世梅樹村期，磷質(zhì)來源豐富，在物理、化學(xué)和生物作用下，其古構(gòu)造、古地理、古氣候條件易形成大型磷礦帶和聚集區(qū)(牟南等，2005；王登芳等，2016；李佐強(qiáng)等，2023)。磷礦層呈層狀、似層狀產(chǎn)出，磷礦石自然類型主要為致密塊狀、條帶(紋)狀磷塊巖，礦石結(jié)構(gòu)以內(nèi)碎屑結(jié)構(gòu)為主，少量為凝膠狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)碎屑以磷質(zhì)砂、礫屑為主，少量鮞屑、團(tuán)粒，砂、礫屑含量越高，礦石品位越富。因此，該地區(qū)磷礦石品位與沉積環(huán)境相關(guān)(楊杰東等，1989；楊海英等，2020；米云川等，2021)。
羊場磷礦床具有資源儲量大、礦石品質(zhì)優(yōu)、資源分布集中的特點(diǎn)，為目前亞洲最大規(guī)模隱伏單體富磷礦床。羊場超大型隱伏磷礦的發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了深部隱伏磷礦找礦技術(shù)重大突破，大幅擴(kuò)大云南省磷礦保有資源量，為加強(qiáng)重要能源礦產(chǎn)資源增儲上產(chǎn)、做實(shí)做大云南省資源經(jīng)濟(jì)、打造千億級全國重要磷化工產(chǎn)業(yè)基地奠定了堅(jiān)實(shí)的資源基礎(chǔ)，有效助推烏蒙山特困地區(qū)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并成為烏蒙山區(qū)脫貧攻堅(jiān)與區(qū)域發(fā)展的有力推手和技術(shù)支撐，對維護(hù)國家經(jīng)濟(jì)安全和推動(dòng)云南經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，具有十分重要的意義。
1 礦床發(fā)現(xiàn)及評價(jià)過程
羊場磷礦最早于1978年由云南地礦局第八地質(zhì)隊(duì)在滇東北地區(qū)開展鉀鹽普查時(shí)發(fā)現(xiàn)，2007～2010年，由云南省地質(zhì)調(diào)查局承擔(dān)云南省礦產(chǎn)資源潛力評價(jià)工作，在開展云南省磷礦資源潛力評價(jià)時(shí)，以“羊1井”鉆孔成果為基礎(chǔ)，對該地區(qū)磷礦進(jìn)行了資源潛力預(yù)測，2018年，成都地質(zhì)調(diào)查中心在羊場地區(qū)開展了磷礦調(diào)查評價(jià)工作。2013年以來，云南省地質(zhì)調(diào)查院在該地區(qū)分4個(gè)階段開展磷礦勘查評價(jià)工作。
2013～2016年，云南省地質(zhì)調(diào)查院在云南烏蒙山區(qū)開展優(yōu)勢礦產(chǎn)資源調(diào)查評價(jià)，綜合分析區(qū)域內(nèi)典型礦床成礦地質(zhì)體特征、成礦構(gòu)造與成礦作用特征基礎(chǔ)上，構(gòu)建礦集區(qū)“三位一體”找礦預(yù)測地質(zhì)模型，解決了該地區(qū)制約找礦的關(guān)鍵地質(zhì)科學(xué)問題，進(jìn)一步打開了區(qū)域找礦空間。
2017～2019年，云南省地質(zhì)調(diào)查院在羊場磷礦及其周邊地區(qū)開展1∶5萬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查工作，通過資源潛力評價(jià)，圈定羊場磷礦A類找礦靶區(qū)，預(yù)測羊場磷礦區(qū)埋深1500m以淺，潛在磷礦資源達(dá)132.0×108t，其中埋深1000m以淺，潛在磷礦資源103.0×108t，顯示該地區(qū)具備尋找超大型磷礦的資源潛力。
2020～2022年，云南省地質(zhì)調(diào)查院在羊場磷礦區(qū)西段祝家廠、馮家溝和慶壩村3個(gè)普查區(qū)開展磷礦勘查工作，經(jīng)過鉆探施工驗(yàn)證，首次采用天然場音頻大地電磁法剖面進(jìn)行勘查，創(chuàng)新性采用三維礦體定位模型，結(jié)合綜合地質(zhì)要素法開展隱伏磷礦資源潛力預(yù)測，探獲Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ品級磷礦石推斷資源量27.00×108t。
2023～2025年，基于以往礦區(qū)勘查成果，繼續(xù)對羊場磷礦區(qū)東段高寨、蓼葉壩、柏香壩3個(gè)普查區(qū)開展磷礦普查工作，系統(tǒng)查明礦體特征和資源狀況，預(yù)期提交磷礦石推斷資源量25.0×108t。通過項(xiàng)目實(shí)施系統(tǒng)總結(jié)早寒武世梅樹村期磷礦床的形成機(jī)理及富集規(guī)律，構(gòu)建羊場磷礦床成礦模式，確定有效的沉積學(xué)勘查指標(biāo)體系，為后續(xù)磷礦勘查提供指導(dǎo)。
2 成礦地質(zhì)環(huán)境
2.1 大地構(gòu)造及古地理
礦床位處滇東被動(dòng)陸緣(Ⅵ-2-4)-昭通陸棚(Ⅵ-2-4-1)，屬滇東北早寒武世“二隆三洼”古地理格局之硝灘-羊場聚磷盆地東段，夾持于巧家-蓮峰斷裂、康定-彝良-水城斷裂、彌勒-師宗-水城斷裂及紫云-大方-畢節(jié)斷裂圈閉的菱形夾塊中(圖1b)。成礦區(qū)帶所屬硝灘-羊場聚磷盆地東段磷礦田(Ⅴ2)的鎮(zhèn)雄-威信成磷區(qū)(圖1c)，后期上覆沉積物過厚，磷礦體隱伏于地下深部，地表未出露(米云川等，2021)。區(qū)域內(nèi)礦產(chǎn)以沉積礦產(chǎn)為主，磷礦為優(yōu)勢礦產(chǎn)(圖1a)。
圖1 云南鎮(zhèn)雄地區(qū)羊場磷礦礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖[據(jù)米云川等(2021)修編]
Ⅵ-2—上揚(yáng)子古陸塊；Ⅵ-2-4—滇東被動(dòng)陸緣；Ⅵ-2-4-1—昭通陸棚；Ⅳ24—鎮(zhèn)雄-巧家-會澤(斷褶帶)Pb-Zn-Ag-Fe-REE-Al-P-煤-煤層氣成礦帶；1—下-中侏羅統(tǒng)；2—上三疊統(tǒng)；3—下-中三疊統(tǒng)；4—中-上二疊統(tǒng)；5—中二疊統(tǒng)；6—中-上志留統(tǒng)；7—奧陶系-志留系；8—中-上寒武統(tǒng)；9—下寒武統(tǒng)；10—地層產(chǎn)狀；11—隱伏磷礦；12—下寒武統(tǒng)分布范圍；①—龍門山斷裂；②—小金河—中甸斷裂；③—哀牢山斷裂；④—彌勒-師宗-水城斷裂；⑤—康定-彝良-水城斷裂；⑥—巧家-蓮峰斷裂；⑦—箐河-程海斷裂；⑧—安寧河-綠汁江斷裂；⑨—小江斷裂；⑩—紅河斷裂；⑾—九甲-安寧斷裂； ⑿—畢節(jié)-大方斷裂
揚(yáng)子地臺早寒武世磷塊巖分布于西緣之龍門山斷裂、麗江-木里斷裂以及紅河斷裂之東側(cè)，但主要礦床均分布于滇中古陸與牛首山古陸間之昆明凹陷、滇東臺陷內(nèi)(圖2b)(楊志鮮等，2016)。早寒武世時(shí)期，由于當(dāng)時(shí)地殼活動(dòng)導(dǎo)致殼下物質(zhì)上升，磷質(zhì)匯集于大洋深部，形成洋底富磷海水，其在一定的緯度部位由洋流攜帶并上翻于大陸邊緣的淺海區(qū)域，在其適合的古地理環(huán)境中沉積形成磷塊巖礦床(楊志鮮等，2016；米云川等，2021)。
圖2 下寒武統(tǒng)磷礦沉積巖相及古地理圖[據(jù)楊志鮮等(2016)、米云川等(2021)修編]
1—古陸；2—凹陷；3—海流方向；4—物源方向；5—沉積相帶邊界線；6—磷礦床(點(diǎn))；Ⅰ—潮坪相；Ⅰ-1—潮上帶含陸源碎屑白云巖相；Ⅰ-2—上部潮間帶含磷塊巖礫、砂屑白云巖相；Ⅰ-3—上部潮間帶含磷塊巖砂屑粉砂質(zhì)白云巖相；Ⅱ—開闊臺地相；Ⅱ-1—下部潮間高能帶含白云巖、磷塊巖相；Ⅱ-2—潮間-潮下高能帶內(nèi)砂屑白云巖、磷塊巖相；Ⅱ-3—潮間-潮下間歇高能帶含粉砂巖、白云巖、磷塊巖相；Ⅲ—灘后瀉湖相；Ⅲ-1—潮間帶白云巖、磷塊巖淺灘相；Ⅲ-2—潮間-潮下帶粉砂巖、泥巖、磷塊巖、白云巖相；Ⅲ-3—潮間-潮下間歇高能富白云巖、磷塊巖相；Ⅲ-4—潮下低能帶含粉砂硅質(zhì)巖、磷塊巖相
通過沉積相環(huán)境分析，成磷環(huán)境為潮坪相帶(圖2a)，潮間坪中高能水動(dòng)力潮間灘是最有利于磷塊巖形成、長期保持有利的淺水環(huán)境，由于潮汐、波浪的反復(fù)作用，使磷顆粒簸選富集，易形成較富厚的大型磷塊巖礦床。
2.2 成礦構(gòu)造
礦區(qū)構(gòu)造主要為軸向近東西向羊場背斜，磷礦體隱伏于背斜核部，斷裂較不發(fā)育，局部見北東走向的小規(guī)模陡傾張性裂隙(圖3a)。地表未出露梅樹村組(?1ms)和燈影組(Z2dn)，僅在鉆孔中揭露到，其中梅樹村組(?1ms)是區(qū)內(nèi)磷礦賦存層位。核部地層產(chǎn)狀較緩，傾角3°～10°；翼部地層產(chǎn)狀變陡，傾角15°～43°，兩翼基本對稱(圖3b)。據(jù)鉆孔揭露情況，斷層往深部延伸有限，對礦層影響較小。
圖3 羊場磷礦礦區(qū)地質(zhì)圖[據(jù)米云川等(2021)修編]
1—龍?zhí)督M；2—寶塔組；3—十字鋪組；4—湄潭組；5—紅花園組；6—婁山關(guān)組二段；7—婁山關(guān)組一段；8—高臺組；9—清虛洞組；10—金頂山組；11—明心寺組；12—牛蹄塘組；13—梅樹村組；14—燈影組二段；15—燈影組一段；16—澄江組；17—隱伏磷礦體；18—地質(zhì)界線；19—平行不整合界線；20—正斷層及編號；21—性質(zhì)不明斷層；22—見礦鉆孔及編號；23—資源量預(yù)測邊界線及高程；24—地層產(chǎn)狀
2.3 含磷巖系
含磷巖系為下寒武統(tǒng)梅樹村組(?1ms)，地表未出露，僅在鉆孔中揭露(圖3b)，厚度70.10～127.91m，由一套深灰色、灰黑色碳酸鹽巖、磷塊巖及硅質(zhì)巖等組成，其沉積環(huán)境為淺海碳酸鹽臺地干熱潮坪環(huán)境，沉積相為潮上-潮間帶高能富白云巖、磷塊巖相(圖2a)。
上覆牛蹄塘組(?1n)：灰綠色、深灰色薄-中層狀粉砂巖夾灰黑色炭質(zhì)頁巖，底部灰黑色含淺黃色黃鐵礦(呈透鏡體順層分布)炭質(zhì)粉砂巖是磷礦層頂板作為直接找礦標(biāo)志。厚度大于181.71m。
含磷層梅樹村組(?1ms)：深灰色、灰黑色薄-中厚層狀、致密塊狀、條紋(帶)狀含磷白云巖、礫屑砂屑磷塊巖、含磷硅質(zhì)白云巖及含磷硅質(zhì)巖等是重要的層位找礦標(biāo)志，厚度70.10～127.91m。上部為KT2礦體頂板，局部地段零星富集成礦(KT1)，以低品位礦為主，零星見Ⅲ品級礦，連續(xù)性較差。巖性為灰色、深灰色薄至中層狀微-粉晶砂屑灰質(zhì)白云巖、砂屑白云巖、含磷質(zhì)砂屑灰?guī)r、含灰質(zhì)白云質(zhì)砂屑磷塊巖等，黑色磷質(zhì)砂屑呈條紋、條帶稀疏分布；中部為KT2、KT3礦體賦存位置，巖性為深灰色、灰黑色薄-中厚層狀、致密塊狀、條紋(帶)狀含磷白云巖、礫屑砂屑磷塊巖等。黑色膠磷礦砂屑相對聚集呈條紋、條帶順層分布，局部見少量礫屑分布，礫屑呈長條狀、次棱角狀，其成分主要為膠磷礦，黑色膠磷礦條紋、條帶與淺色白云石、方解石聚集條帶接觸面相對平整，少部分波狀起伏。淺色白云石、方解石含量增多形成條(紋)帶變厚，黑色膠磷礦條(紋)帶逐漸變??；下部為KT3礦體底板，巖性為灰色、深灰色薄至中層狀微-粉晶灰質(zhì)白云巖、含磷硅質(zhì)白云巖、砂屑灰?guī)r及含磷硅質(zhì)巖，偶見炭質(zhì)頁巖等，局部見黑色硅質(zhì)條帶及稀疏斷續(xù)磷質(zhì)條帶順層分布。
下伏燈影組(Z2dn)：灰色、淺灰綠色中至厚層狀、條帶狀微-粉晶白云巖，頂部為深灰色炭質(zhì)白云巖、含灰質(zhì)硅質(zhì)白云巖，厚度大于124.24m。
2.4 成礦特征
2.4.1 礦體形態(tài)
礦體產(chǎn)于羊場復(fù)式背斜深部下寒武統(tǒng)梅樹村組中，磷礦層分布面積廣，礦化連續(xù)性好，主磷礦層賦存于梅樹村組二段(?1ms2)。礦體呈層狀沿背斜核部及兩翼近平行順層產(chǎn)出，礦層、巖層二者產(chǎn)狀基本一致，總體走向與背斜軸向一致，呈近東西向，局部為北東-南西向，核部傾角較緩，一般2°～6°；傾向與背斜兩翼傾向一致，翼部傾角較陡，北西翼傾向290°～330°，傾角5°～13°，南東翼傾向90°～150°，傾角4°～13°。磷礦體主要產(chǎn)于梅樹村組中下部(圖4)，根據(jù)磷礦層垂向上分布特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)類型劃為多層型，可分為上、中、下3個(gè)礦層(KT1、KT2、KT3)，表明磷酸鹽聚集的多期性。主礦層為中礦層(KT2)東西向控制長15.0km，南北向控制寬7.5km，礦體厚度17.85～43.31m，平均32.64m，P2O5品位15.78%～25.43%，平均24.03%，其中Ⅰ級品礦石厚度1.96～12.80m，平均5.47m，P2O5品位平均30.72%。目前，鉆探控制礦體埋深424.78～1051.08m不等，分布標(biāo)高543.20～1025.79m(圖3b)。礦體沿走向由西往東礦體厚度變薄，礦化有變?nèi)踮厔荩?/span>沿傾向由背斜軸部往南北兩翼礦體厚度較穩(wěn)定，礦化稍有變?nèi)踮厔荨?/span>
圖4 羊場磷礦區(qū)0線礦層結(jié)構(gòu)類型垂向?qū)Ρ葓D
1—牛蹄塘組；2—梅樹村組三段；3—梅樹村組二段三層；4—梅樹村組二段二層；5—梅樹村組二段一層；6—梅樹村組一段；7—含炭泥質(zhì)粉砂巖；8—含磷灰?guī)r；9—含磷硅質(zhì)白云巖；10—含磷灰質(zhì)白云巖；11—硅質(zhì)巖；12—Ⅰ品級磷礦層；13—Ⅱ品級磷礦層；14—Ⅲ品級磷礦層；15—低品位磷礦層
2.4.2 礦石組構(gòu)及礦物成分
礦石中主要組成礦物為膠磷礦，脈石礦物為石英、方解石及白云石等，金屬礦物主要為黃鐵礦；化學(xué)成分主要為Ca及P，含有少量Si、Mg、S及Fe等元素，P元素均賦存于膠磷礦內(nèi)，Ca元素主要賦存于膠磷礦內(nèi)，少量賦存于方解石、白云石內(nèi)，Mg元素賦存于白云石內(nèi)，Si元素主要賦存于石英內(nèi)，S元素主要賦存于黃鐵礦內(nèi)；礦石結(jié)構(gòu)以內(nèi)碎屑(粉屑、砂屑、礫屑)結(jié)構(gòu)為主，局部為凝膠狀結(jié)構(gòu)、球粒及團(tuán)塊結(jié)構(gòu)，少見鮞狀結(jié)構(gòu)(圖5d、5e)；構(gòu)造以致密塊狀、條紋(帶)狀構(gòu)造為主(圖5a、5b、5c)；礦石自然類型主要有致密塊狀、條紋(帶)狀磷塊巖，工業(yè)類型為碳酸鹽型、混合型-碳酸鹽型、混合型磷礦，以混合型為主；工業(yè)礦石品級為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ品級，以Ⅰ、Ⅱ品級為主。
圖5 羊場磷礦磷塊巖礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征
a—潮汐層理磷塊巖；b—灰黑色致密塊狀砂屑磷塊巖；c—灰黑色條紋(帶)狀砂屑磷塊巖；d—砂屑呈次棱角狀、次圓狀，由膠磷礦組成；e—粒屑由砂屑、鮞粒及團(tuán)塊組成
2.5 礦床成因模式
早寒武世梅樹村期是磷質(zhì)富集時(shí)期，羊場磷礦位處當(dāng)時(shí)上揚(yáng)子陸表海西南邊緣，其北西、南西、南東三面緊臨古陸，來自華南海、滇青藏-秦嶺海廣海的富磷海水從南東、北西方向侵入硝灘-羊場聚磷盆地，流速由急變緩，由于大規(guī)模海侵和上升洋流以及風(fēng)暴事件影響，上升洋流把富磷的海水帶到淺海地帶時(shí)，由于太陽熱能和地球自轉(zhuǎn)引起的地殼上部海水?dāng)噭?dòng)，CO2逸出，海水中P2O5形成過飽和狀態(tài)，壓力降低，溫度升高，pH值增高，磷質(zhì)因膠體化學(xué)、生物化學(xué)作用，以膠體-化學(xué)形式發(fā)生凝聚富集、沉積，使磷以磷酸鈣、凝膠狀磷塊巖等共生沉積的磷質(zhì)層的形式沉積于淺海地帶的邊緣上，形成半固結(jié)狀態(tài)磷酸鹽沉積物。
早寒武世梅樹村期正是羊場聚磷盆地微生物繁衍的重要時(shí)期，經(jīng)過微生物的分解、轉(zhuǎn)化對磷的溶解、遷移、富集和疊加改造再沉積，由化學(xué)凝聚和加積作用使半固結(jié)的磷酸鹽沉積物在波浪和潮汐的作用下遭到破碎、搬運(yùn)、再沉積而形成物理異化顆粒，使磷以膠體-化學(xué)的形式發(fā)生凝聚富集復(fù)合而成礦。
后期經(jīng)多期次水流、波浪與潮汐反復(fù)作用，使處于半固結(jié)狀態(tài)的磷酸鹽沉積物遭到破碎、搬運(yùn)、磨蝕、再沉積，經(jīng)過海水的沖刷作用，使磷顆粒簸選富集再次發(fā)生沉淀，經(jīng)壓實(shí)、固結(jié)重新膠結(jié)再造成巖成礦，成礦后期受羊場背斜疊加改造，形成北西礦層富厚，南東逐漸變貧薄的海相沉積碳酸鹽巖型層狀磷塊巖礦床(圖6)。
圖6 羊場磷礦床成礦過程及模式圖[據(jù)米云川等(2021)修編]
1—含磷基底巖系；2—含磷白云巖；3—硅質(zhì)巖；4—懸浮顆粒沉積方向；5—浮游生物遺骸沉積；6—砂屑磷塊巖；7—洋流方向；8—?dú)ぴ摧斎耄?—陸源輸入
3 深部找礦突破的意義
羊場磷礦床具有資源儲量大、礦石品質(zhì)優(yōu)、資源分布集中的特點(diǎn)，礦區(qū)及其外圍埋深1000m以淺的潛在磷礦資源103.0×108t，分布面積120km2。目前，經(jīng)過鉆探施工驗(yàn)證的面積為25.82km2，外圍尚有94.18km2范圍未開展勘查工作。通過項(xiàng)目實(shí)施有助于進(jìn)一步完善和豐富早寒武世磷礦的成礦理論，對滇東北地區(qū)隱伏磷礦床的勘探和開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。
(1)羊場聚磷盆地近東西向展布，為臺地邊緣織金聚磷盆地北西段次級坳陷地，磷礦資源潛力巨大，經(jīng)過鉆孔施工驗(yàn)證，羊場地區(qū)下寒武統(tǒng)梅樹村組富含有豐富的磷礦，具有良好的找礦前景。通過解析賦礦層位各巖性段巖石礦物(組合)特征、沉積(微)相類型、沉積環(huán)境與時(shí)空分布規(guī)律，重建其古地理環(huán)境；查明磷質(zhì)來源、遷移過程及富集機(jī)制，建立礦床成礦模式；確定有效的沉積學(xué)勘查指標(biāo)體系，為后續(xù)磷礦勘查提供指導(dǎo)。
(2)創(chuàng)新性采用“三維礦體定位模型”結(jié)合“綜合地質(zhì)要素法”開展隱伏磷礦資源潛力預(yù)測，預(yù)測羊場磷礦及其外圍埋深1000m以淺潛在磷礦資源103.0×108t，埋深1500m以淺潛在磷礦資源132.0×108t。經(jīng)過后續(xù)鉆孔驗(yàn)證，探獲資源量與預(yù)測情況基本吻合，預(yù)測方法可行。
(3)通過巖芯物性提取與對比研究，多維度地球物理等技術(shù)方法試驗(yàn)，探索針對隱伏磷礦床的科學(xué)高效的勘查評價(jià)技術(shù)體系，形成一套具有推廣價(jià)值的典型隱伏磷礦集區(qū)高效的勘查評價(jià)技術(shù)體系。根據(jù)該地區(qū)磷礦為隱伏礦且埋深大，含磷層富含黃鐵礦及炭質(zhì)等特點(diǎn)，首次采用天然場音頻大地電磁法剖面進(jìn)行勘查，發(fā)現(xiàn)了較好的找礦異常，鉆探驗(yàn)證效果良好，推斷含磷層梅樹村組埋深、斷裂構(gòu)造及含礦層位等變化情況，為深部找礦提供地球物理依據(jù)，指導(dǎo)鉆探工程布置。經(jīng)過鉆探施工驗(yàn)證，物探推測異常與礦體位置基本吻合，音頻大地電磁測深在隱伏磷礦勘查中具有較好的指導(dǎo)意義，可在該地區(qū)及鄰區(qū)后續(xù)勘查中加以借鑒。
(4)依托項(xiàng)目勘查成果，為國家及地方礦產(chǎn)資源規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了基礎(chǔ)資源支撐。項(xiàng)目找礦成果有力推動(dòng)了后續(xù)磷礦勘查工作，礦床的發(fā)現(xiàn)和評價(jià)為云南省打造千億級全國重要磷化工產(chǎn)業(yè)基地奠定了堅(jiān)實(shí)的資源基礎(chǔ)，為國家能源資源安全和糧食安全提供了資源保障，并將進(jìn)一步促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)及磷化工等產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，社會經(jīng)濟(jì)意義重大。
致謝 衷心感謝兩位審稿人提出的寶貴意見和編輯老師的幫助，感謝項(xiàng)目組同事在野外工作過程中的支持和幫助。