西南地区磷块岩型稀土矿成因探讨——以贵州织金矿为例

为了探讨贵州织金磷块岩型稀土矿稀土来源,发现晚二叠世玄武岩富稀土,而玄武岩风化到一定程度后,稀土容易在风化形成的黏土中富集;通过因子分析发现,织金磷块岩中稀土元素与黏土矿物显著正相关,但磷块岩中的稀土主要分布于磷灰石中,而不是黏土中;通过织金稀土伴生磷块岩分布位置研究发现,它们分布在熔岩流底端边缘且有深大断层,滇东部磷块岩型稀土矿也有类似情况,这些特点有利于最大面积收集上游来的由水带来的黏土,黏土又随水通过断层进入下部的磷块岩附近,稀土会从黏土进入到磷灰石中。矿区上游富稀土的玄武岩风化,所在位置断层发育,又在熔岩流底端边缘带,这三位一体是在扬子地台西部寻找磷块岩型稀土矿的重要成矿模式。

四川什邡式磷矿床中、重稀土元素富集规律及资源潜力——以绵竹清平磷矿为例

什邡式磷矿床是我国重要的磷矿类型,其以矿床规模大、矿石磷品位高和富含稀土元素为特征。然而,对该类型矿床中稀土元素的富集规律及资源潜力尚缺乏详细的研究。本文以四川绵竹典型的什邡式磷矿床——清平磷矿为研究对象,在野外地质调研基础上,对矿区含磷层(磷块岩层、深灰色和褐红色富硫-磷-铝-锶层)和顶、底板岩石(白云岩)开展系统的显微岩相学、扫描电镜/能谱分析和全岩地球化学分析,探索矿床中稀土元素的分布和富集特征,并在此基础上揭示四川什邡式磷矿床中伴生的稀土资源潜力。结果显示,清平磷矿顶、底板白云岩稀土元素(La~Lu+Y)含量低(平均13.6×10^(-6)),磷块岩稀土元素含量中等(平均280.0×10^(-6)),而富硫-磷-铝-锶层稀土元素高度富集(平均2053.9×10^(-6)),尤其是褐红色富硫-磷-铝-锶层(高达3257.2×10^(-6))。结合前人已有的分析数据,四川什邡式磷矿床中的富硫-磷-铝-锶层的稀土元素含量平均为2259.4×10^(-6),最高达3286.8×10^(-6),其中的中、重稀土元素(Sm~Lu+Y)平均为1276.9×10^(-6),最高达2213.0×10^(-6),在稀土元素总量中的占比高,达55.1%,远高于华南离子吸附型稀土矿、织金磷矿中伴生的稀土元素以及富稀土元素的深海沉积物。初步估算,四川什邡式磷矿床伴生的总稀土元素潜在资源量达25.2万吨,其中的中、重稀土元素含量达15.6万吨,仅富硫-磷-铝-锶层中伴生的中、重稀土元素就高达9.6万吨。因此,四川什邡式磷矿床具有重要的经济和社会价值,对其中的中、重稀土元素的开发利用将有望缓解我国中、重稀土元素资源短缺的现状。

贵州织金磷-稀土矿床磷块岩的矿物组成及胶磷矿中杂质元素成因

海相沉积磷块岩中常伴生较高含量的稀土元素,其中的重稀土元素含量占稀土总量的30%以上,有望成为未来重稀土元素的重要来源。我国磷块岩资源丰富,主要产于扬子克拉通西南缘的云南、贵州、四川等地。贵州织金磷矿床稀土元素含量高、规模大,其中的稀土资源达大型矿床规模,具有重要的资源意义,但对磷块岩的矿物组成及造成胶磷矿中复杂化学组成的原因仍缺乏系统的研究。本文在对贵州织金磷-稀土矿床磷块岩样品详细的岩矿相观察基础上,通过SEM/EDS、XRD、FIB-TEM、LA-ICP-MS分析,查明了磷块岩的矿物组成和胶磷矿的内部结构及其中多种杂质元素的成因。研究结果表明,颗粒结构是磷块岩最主要的结构类型,由磷质颗粒和碳酸盐胶结物组成。磷质颗粒的矿物组成复杂,主要为氟磷灰石和白云石,另含有少量石英、白云母、黄铁矿(有些氧化后成为褐铁矿)、固体沥青、重晶石,胶结物的矿物组成主要为白云石,并含少量石英、黄铁矿、重晶石和微量的锆石、金红石、铀钙石(可能为其他铀矿物氧化而成)。FIB-TEM结果表明,磷质颗粒外层的隐晶质部分(胶磷矿)由纳米级矿物集合体组成,主要为氟磷灰石,并含少量白云石、黄铁矿和有机质,其矿物组成与磷质颗粒的矿物组成相似。胶磷矿中纳米级氟磷灰石、白云石、黄铁矿和有机质的发现为解释胶磷矿中杂质元素的来源提供了依据。固体沥青和铀钙石的发现及有机质中的高的稀土元素含量也为解释磷块岩中U和稀土元素的赋存状态提供了新的证据。

华南下寒武统昆阳和织金含磷岩系成磷机制对比研究

早寒武世发生了全球大规模的成磷事件,在华南地区形成了以贵州织金和云南昆阳为代表的大型磷矿床。为探讨两地磷块岩成磷作用的异同及其制约因素,本研究对织金新华和昆阳王家湾含磷岩系开展了矿物学和地球化学分析。结果表明,昆阳地区的胶磷矿和磷灰石矿物粒径大于织金地区的,暗示昆阳地区具有更浅的海水深度、更强的水动力条件;两地含磷岩系的P_(2)O_(5)与Al_(2)O_(3)、SiO_(2)、Zr/Hf及Sr均具有显著-不显著的正相关关系,暗示陆源风化物质的输入提供了早寒武世海洋磷的来源;氧化还原敏感元素(V、Ni、Cr、Mo、U)以及Ce/Ce*在织金含磷岩系中变化范围大于昆阳含磷岩系,指示织金地区海水的氧化还原条件波动更大;两地含磷岩系中的稀土元素均呈现“帽型”配分特征,具有负Ce异常、显著正Y异常、负-弱正Eu异常,表明成磷过程受生物/有机质和铁锰氧化物控制。本研究认为织金新华和昆阳王家湾含磷岩系在成磷机制上可类比性高,岩相古地理和氧化还原条件的差异是导致两地含磷岩系差异的重要原因。

扬子西缘羊场磷矿地球化学特征及其对成磷环境的指示

寒武纪生命大爆发与海水氧化还原条件息息相关,上扬子地区下寒武统磷块岩较完整记录了早寒武世古海洋环境信息。扬子西缘羊场磷矿床是赋存于下寒武统梅树村组的超大型磷矿床,可重建该时期古海洋环境。本文采用ICP-MS等手段,分析羊场磷矿床磷块岩及其围岩的元素地球化学组成特征,探讨其形成时的环境条件。结果表明,羊场磷矿床磷块岩CIA值为46.40~65.60,平均57.43,显示其风化程度较低,稀土元素总量ΣREE相对较低(140.0×10^(-6)~237.4×10^(-6)),但较富集Y(87.0×10^(-6)~183.2×10^(-6));北美页岩标准化的稀土元素配分模式曲线相对平缓,LREE/HREE值为4.22~7.50,显示出轻重稀土元素分异不明显,具有明显的Ce负异常(δCe=0.22~0.42),Eu异常不明显(δEu=0.90~1.21),U/Th值为2.55~27.68,反映了磷块岩成矿过程中受到热水活动的影响;结合δCe、V/Cr、Y/Ho、Sr/Cu等元素分析认为,由底部震旦纪灯影组,到含磷层寒武纪梅树村组,直至上覆牛蹄塘组,古海洋氧化还原环境由底部的相对还原环境,向上变为氧化环境,直至顶部变为相对还原环境。古气候环境表现为寒冷干燥-温暖湿润交替出现的变化规律,古海水盐度表现为由咸水→半咸水→咸水→淡水的演化过程。综合分析后认为,羊场磷矿床磷块岩形成于相对氧化的咸水和较为干旱的古气候环境,并有热水活动参与成矿。

云南镇雄羊场磷矿高品位磷块岩工艺矿物学研究

云南省镇雄县羊场磷矿是近年来评价的早寒武世超大型沉积磷块岩矿床,具有资源储量大、矿石品质优、资源分布集中的特点,为目前亚洲最大规模隐伏单体富磷矿床。本文主要采用矿物参数自动定量分析系统(AMICS)、扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)、X射线荧光光谱仪(XRF)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和偏光显微镜等分析手段,对该矿床磷块岩矿石的化学成分、矿物组成、嵌布特征、嵌布粒度和连生关系、解离度等进行了系统工艺矿物学研究,并初步探讨了磨矿细度和选矿方法。研究表明,矿石属高品位硅-钙质碳酸盐型磷块岩矿石,P_(2)O_(5)含量29.34%,有用矿物为氟磷灰石,常呈隐晶-微晶集合体形式产出(俗称胶磷矿);脉石矿物主要为石英、方解石、白云石及少量黄铁矿等,矿石具低镁低硅特征,可采用正-反浮选法选矿;矿石嵌布粒度细,连生关系复杂,不易解离,选矿时需细磨以增加单体解离度,但需注意过磨产生机械夹带和泥化等问题对浮选指标的影响;矿石已达到磷精矿指标,可直接加工利用,若需选矿,建议重点研究磨矿工艺,探索联合选矿方法,以期达到理想的选别效果。

滇东北羊场磷矿床成因与找矿前景

云南镇雄县羊场磷矿经地勘工作测算确认为大型隐伏磷矿床,已探获资源量27亿t,远景资源量超百亿t。磷矿体赋存于寒武系梅树村组碳酸盐岩-泥质碎屑岩沉积建造中部的一套含磷岩系中,岩性以磷质岩和磷块岩为主,少量含磷灰质白云岩和含磷硅质白云岩。矿体产状与地层产状一致,呈层状、似层状展布于近东西向延伸的宽阔羊场箱状背斜两翼。钻探数据表明:矿体平均厚度达34 m,磷(w(P_(2)O_(5)))平均品位达24.3%,埋深450~1500 m;矿石主要矿物氟磷灰石(胶磷矿)形成于陆表海海底封闭或半封闭的还原环境,在海水氧化还原界面附近析出;成矿过程包括生物化学沉积,成岩以及物理富集3个阶段。已有研究表明,该磷矿形成于上扬子西南缘的滇东被动陆缘昭通陆棚半封闭的浅水台地相中,磷矿层的形成受古构造、沉积环境及岩相古地理条件控制,地层与构造控矿明显。在“成磷盆地-聚磷沉积相-磷矿层”的磷矿找矿思想指引下,综合成矿地质背景、矿床成因、控矿因素和区域成矿地质条件,笔者认为羊场磷矿所在的镇雄-威信地区,因与羊场相似的沉积相和地层层序,找矿前景巨大。文章为该区早寒武世海相沉积型磷矿的找矿提供理论依据与对比线索。

滇东北镇雄羊场磷矿区下寒武统梅树村组沉积环境及富集成矿机制

羊场超大型磷矿床是新近勘查发现的大埋深全隐伏浅海相碳酸盐岩型层状磷块岩矿床,赋矿地层为下寒武统梅树村组(?1ms),目前对其沉积环境和富集成矿机制认识薄弱。本文在代表性钻孔岩芯系统观测的基础上,利用沉积(微)相分析、矿物学及矿物化学示踪等手段,重点解析梅树村组各岩性段的岩石矿物(组合)特征、沉积(微)相类型及其时空分布规律,查明沉积环境演化,探究磷质来源、迁移及富集机制,建立其成矿模式。对比分析表明,赋矿地层垂向上表现出海侵-海退序列的近岸潮坪相沉积环境,识别出潮上坪、潮间坪和潮下坪3个亚相6种微相,潮上坪分为潮上滩、潮上灰坪,潮间坪分为潮间灰坪、潮间滩、风暴流,潮下坪发育低能潮下坪;潮间坪中的高能潮间滩是最有利的磷块岩形成环境,长期保持的浅水环境下多期次潮汐、波浪反复作用,利于富磷粒屑的簸选富集与再造,从而形成矿区北西侧矿层富厚、南东侧渐趋薄贫的磷块岩矿床。由此,羊场磷矿床的成矿作用可分为3个阶段:初始堆积沉淀成矿阶段(上升洋流携带的磷质来源)、生物化学凝聚沉淀与加积异化成矿阶段(微生物分解、转化及复合作用驱动的迁移与富集成矿)、簸选富集与再富集成矿阶段(多期次波浪、潮汐作用驱动的沉淀再次富集成矿)。这为矿区及外围地区找矿勘查提供了重要依据。

磷块岩成矿过程及其稀土元素富集机理综述

磷块岩矿床是以细晶磷灰石为主要矿石矿物的一种海相沉积磷矿床,形成于古元古代后6个历史时期的上升流地区,与生物活动重要节点、大陆风化加剧时期密切相关。磷块岩矿床的形成受海平面升降、微生物活动与沉积物孔隙水中的物理化学条件等因素控制,而形成高品质磷块岩矿床的关键是极低的沉积速率与周期性的海底风暴。部分磷块岩中超常富集中重稀土元素,是潜在的稀土资源来源。磷块岩中稀土元素的主要赋存矿物为细晶磷灰石,其中的稀土元素主要来源于沉积时期的海水和早期成岩时期的沉积物孔隙水,并以吸附或晶格替代的方式储存于细晶磷灰石中。稀土元素可以通过形成稀土-碳酸盐络合物等方式吸附于海洋微粒表面,当氧化还原条件变化时,海洋微粒分解并将稀土元素释放至沉积物孔隙水中。本文通过文献综述发现不同海洋微粒对于稀土元素的吸附具有选择性,从而导致不同的孔隙水具有不同的稀土元素配分模式,进而影响磷块岩矿床中细晶磷灰石的稀土元素配分模式。细晶磷灰石对于稀土元素的富集不具有选择性,故受海水影响较大时呈现重稀土元素富集特征,而受孔隙水影响较大时则呈现中稀土元素凸起特征。由于超常富集稀土元素的磷块岩矿床常呈现中稀土元素凸起的稀土元素配分模式,这与海底热液输入的铁锰氧化物的稀土元素配分特征以及早期成岩过程中孔隙水的稀土元素配分特征相符,这或许指示着海底热液活动输入的铁锰氧化物及早期成岩过程对于磷块岩矿床稀土元素富集过程的影响。本文从磷块岩矿床的特征、时空分布及成矿的控制要素等方面对于磷块岩矿床的成矿过程进行了综述,从磷块岩矿床的稀土元素含量及稀土元素异常分析磷块岩成矿过程中稀土元素的富集行为和分异行为,并讨论了超常富集稀土元素的磷块岩中稀土元素可能存在的富集机理。研究磷块岩成矿过程及其稀土元素富集机理,可以为超常富集稀土元素的磷块岩矿床的勘查开发提供理论依据,对于保障稀土资源供应具有重要意义。

湖北省保康县黄连山磷矿矿床地质特征及成因分析

湖北省保康县黄连山磷矿位于扬子准地台中段的北部、上扬子台坪鄂中褶断区西北的黄陵断穹北西缘,为宜昌磷矿田的一个较为典型的矿床,区内出露地层主要为早古生代的沉积建造,构造要素简单。本文通过黄连山矿区成矿地质背景分析,在研究矿体地质特征和矿石以及围岩特征的基础上,认为黄连山磷矿为大型磷矿,主要发育于白云岩—磷块岩建造和页岩—磷块岩建造,沉积建造特征明显,并且伴生一些含钾页岩,工业矿层产于含磷建造旋回的上部,矿床成因类型为生物化学沉积磷块岩矿床。

Hydrothermal sedimentaion of Wengfu phosphorite deposit

THE Wengfu phosphorite deposit, a superlarge ore deposit, is located in the counties of Weng an andFuquan, Central Guizhou, China. The deposit has been considered as typical sedimentary one since itwas found, but our new approach suggests that its formation be related to contemporaneous submarine hydrothermal activity. The Wengfu phospohorite deposit, belonging to Doushantuo stage of Late Sinian （Latest Precambrian）, was divided into two ore layers intercalated by dolomites and siliceous rocks. In the phosphoritesthere exist abundant fossils, including newly found "Weng an Biota" which contain the fossils of multicellular thallophytes as well as animal embryos and sponges. Besides the common sedimentary structures, the phosphorites and the coexisting siliceous rocks alsopossess obvious hydrothermal sedimentation features, which are presented as the following: （i） The coexisting cherts are, lenticular in distribution and with high SiO2 purity and high homogeneous temperatures （up to 150℃） of the inclusions, characterized by hydrothermal sedimentation. （ii） The special "pellets" or "pisolites" formed by hydrothermal eruption are common in the phos-

贵州瓮安生物群和磷矿形成的沉积地球化学研究

运用沉积学和元素地球化学的理论和方法 ,通过对瓮福磷矿陡山沱组地层古地理背景与沉积环境分析 ,进一步揭示沉积记录中热水作用的客观存在性。研究认为 ,上震旦统陡山沱组“瓮安生物群”繁盛及磷块岩富集与海底热水喷流活动存在联系 ,热水活动在海洋生物的繁盛和海洋磷的运移过程中可能扮演了一个极其重要的角色 ,在缺氧带和亚氧化带的大量细菌对磷的分解和有影响力的铁 硫酸盐的循环作用下 ,富集的磷在海底上升洋流作用下 ,运移到氧化还原界面上富集成矿。

贵州瓮安陡山沱组磷块岩的地球化学特征

贵州瓮安地区是震旦纪陡山沱期的一个磷块岩沉积区,生物作用是磷矿形成的重要因素。通过对贵州瓮安含磷岩系剖面地球化学特征的研究,认为磷块岩富集层是以P2O5与CaO构成的磷酸盐矿物为主,可分为白云质砂屑磷块岩和碳质磷块岩2个亚类;生物作用导致了磷块岩中Pb,As,Ba及Sr等微量元素的富集,其中亲硫元素Pb的含量最高达到1 446×10-6,反映了贵州瓮安震旦系陡山沱组磷块岩的成因与菌藻类生物作用密切相关。

贵州瓮安陡山沱组含磷岩系沉积序列及磷块岩的形成

贵州瓮安陡山沱组磷块岩为碳酸盐岩型含磷岩系,属于浅海碳酸盐岩台地沉积区。对瓮安磷矿大塘剖面进行沉积环境研究,将Marinoan冰期后沉积的陡山沱组地层分为6个向上变浅的沉积序列。瓮安含磷岩系大部分为多旋回的叠置体,其常见的交错层理、波状层理、透镜状层理等表明了磷块岩形成于水体较浅的高能环境。南沱冰期后,陡山沱期剧烈的海侵作用引发上升洋流,携带富磷海水涌入浅水区,在海平面间歇性波动的条件下,为磷块岩的形成提供了物源与动力条件。

中国磷矿资源现状及磷矿国家级实物地质资料筛选

磷矿是指在经济上具有利用价值的磷酸盐类矿物的总称,是一种重要的工农业矿物原料,在国内外诸多领域中有着举足轻重的经济价值。磷矿是中国重要的战略矿种之一,在全国范围内均有分布。在分析研究中国磷矿资源特点和成因类型的基础上,将全国磷矿床划分为4个矿床类型,其中最为重要的磷矿床类型包括岩浆岩型磷灰石矿床、沉积型磷块岩矿床及变质岩型磷灰岩矿床。国家实物地质资料馆磷矿实物地质资料筛选应考虑磷矿床成矿规模、矿床类型、成矿省(带)、成矿时代等因素,同时兼顾具有典型、潜力巨大的磷矿床作为筛选对象。

昆阳磷矿沉积环境与矿床地球化学

滇东地区昆阳磷矿床是特征海相沉积大型磷矿床,位于扬子古地块西南缘,矿区内广泛出露下寒武统筇竹寺组(13q),为含磷岩系顶板岩系;中谊村组(12z)含磷岩系和小歪头山组(11x),含磷岩系底板岩系;寒武系沉积基底为上震旦统灯影组(Zbdn),其间均具有冲刷面,显示含磷岩系出现在地球变暖期,即海进旋回沉积早期。磷矿沉积岩中透镜状潮汐层理发育,并常见波痕和干裂构造,矿石矿物为球粒状鲕状结构,显示为胶状沉积特征。矿石矿物成分主要非晶质胶磷矿,矿石组分及岩石化学表明矿石组成主要有氟磷灰石矿物、碳酸盐矿物,主要高镁白云石和硅酸盐碎屑矿物。含磷岩系中稀土及铀含量较高,磷矿石中稀土配分图显示明显的负铈异常,稀土富集与Fe2O3正相关,表示表层氧化沉积环境。这些特征表明含磷岩系主要形成于滨海潮汐带,分为潮上-潮间和潮下浅海环境,因此主要是稳定台缘或者浅水大陆架环境沉积。

贵州瓮安震旦系灯影组磷矿沉积特征

震旦系灯影组是新发现的一个重要成磷层位,该层位磷矿床在国内较为少见。震旦纪灯影期是新发现的一个成磷时期,其含磷岩系具有独特的矿床地质特征。以贵州瓮安灯影组磷矿为例,从矿床地质特征、沉积环境、磷矿石特征及矿石组构等方面进行研究,结果表明:矿石为叠层石磷块岩,以胶状结构为主,少量碎屑状结构及放射状和波状层纹结构,构造为柱状及层纹状;矿石矿物主要为白云质胶磷矿,含少量重结晶微晶质磷灰石;化学成分主要为P2O5、Ca O、Mg O,总量在73.56%~87.9%,平均81.74%;矿床形成于陆棚浅海碳酸盐台地水下隆起边缘半局限盆地内的生物藻丘,隆起边缘的潮下局限环境是矿床形成的主要环境,矿床的形成与生物直接相关,为生物及生物化学成矿。

贵州织金含稀土磷块岩矿床生物成矿基本特征

与本矿床形成有关生物主要是小壳生物、微生物类。生物成矿作用从广义来讲,包括生物成矿作用、生物-化学成矿作用和有机成矿作用等。同时也包括狭义的或直接的和间接的。如生物遗体的堆积作用、专性或特种生物的聚矿作用、生物的吸收和吸附作用。生物新陈代谢改变环境物化条件、生物产生的有机酸等而促使成矿元素富集等作用。对于每一个具体的矿床,往往是多种生物成矿作用因素综合影响、控制整个成矿过程,造成矿床成因上的复杂性和多样性。其中稀土元素以类质同象替换方式存在于磷灰石中。

云南安宁磷矿区富矿的分布规律及控制因素

云南安宁磷矿区磷矿富矿赋存于寒武系梅树村组中谊村段的上矿层(C1m1-3)中.该矿区富矿包括原生富矿和风化富矿.磷矿富矿在各矿段的分布有着明显的差异.原生富矿的形成受沉积环境和沉积作用的控制,风化富矿的形成受构造、上覆盖层、矿层性质等因素的控制.

新疆大西沟杂岩体地球化学及铁磷矿床特征

大西沟铁磷矿是赋存于塔里木地台北缘库鲁克塔格断隆南侧的基性—超基性杂岩体内低品位特大型矿床。在详细阐述了该矿床含矿斜长岩体特征、岩石化学组成、微量元素及稀土元素组成与矿床特征的基础上,对铁磷矿进行了成矿作用分析。含矿岩石相属偏碱性铁质岩系列,杂岩体中主要微量元素明显不和谐,岩石中不相容元素明显富集(Ba、Sr、Zr、P),相容元素(Cr、Co、Ni)亏损。稀土元素含量较高,轻稀土元素高度富集,Eu无明显异常,杂岩体岩浆来源于地壳深部。在挥发分的作用下,岩浆作用晚期斜长岩中大量铁磷矿物的晶出,形成磁铁矿与磷灰石的共生,并在局部地段高度富集形成铁磷矿体。根据目前我国北方内生低品位共生铁磷矿开发利用情况,大西沟铁磷矿综合利用前景可观。