滇東地區(qū)磷礦成礦特征及成因探討

云南晉寧和寧地區(qū)是中國最著名的磷礦產(chǎn)區(qū)。許多大型和中型磷礦床都在這個(gè)區(qū)域內(nèi)。昆陽磷礦自20世紀(jì)40年代初發(fā)現(xiàn)以來,已有50多年的歷史。通過地礦部及化工部所屬地質(zhì)隊(duì)的普查勘探,對昆陽、?？?、安寧地區(qū)磷礦層的厚度、品位變化及儲(chǔ)量分布已有較清楚的了解;但對磷塊巖的沉積環(huán)境則研究甚少,含磷地層的精確對比也還存在一些問題,有必要作進(jìn)一步研究。為此,在1992～1995年期間,我們得到云南省科委和地質(zhì)礦產(chǎn)部的基金資助,開展了“云南晉寧、安寧地區(qū)磷塊巖沉積環(huán)境及澄江動(dòng)物群研究”課題。通過野外觀察和室內(nèi)分析研究,對香條沖背斜南北兩翼含磷地層進(jìn)行了詳細(xì)對比。根據(jù)20條含磷地層剖面的地層相分析進(jìn)行相區(qū)劃分,并作出了中誼村段下磷礦層和上磷礦層兩個(gè)沉積時(shí)期的巖相古地理圖。1在金寧和寧寧地區(qū)，不同層的磷層分類與比較1.1關(guān)于雨勉段待補(bǔ)段的討論羅惠麟等在研究云南東部震旦系-寒武系界線地層時(shí),對滇東地區(qū)晚震旦世至早寒武世含磷地層作了詳細(xì)劃分。含磷地層主要是漁戶村組和筇竹寺組。漁戶村組由下至上進(jìn)一步劃分為舊城段、白巖哨段、小歪頭山段、中誼村段和大海段。筇竹寺組分為八道灣段(后改稱為石巖頭段)和玉案山段。這一劃分意見,得到生產(chǎn)、科研和教學(xué)單位的廣泛引用(王崇武等,1995;許善任等,1984;曾允孚等,1987;陳志明等,1987;葉連俊等,1989;云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)調(diào)隊(duì),1990)。何廷貴(1989)對滇東地區(qū)含磷地層的劃分提出異議,根據(jù)巖性特征,認(rèn)為小歪頭山段與下伏巖層無法劃分,沒有單獨(dú)分出的必要,建議并入白巖哨段。另外將滇東一些剖面上,中誼村段之下以灰色、灰黑色薄至中厚層狀含磷硅質(zhì)白云巖與含磷泥質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、粉砂質(zhì)頁巖的互層所組成的一套含磷硅質(zhì)巖系稱為待補(bǔ)段(硅質(zhì)巖段)。但是,戈宏儒等(1984)將會(huì)澤地區(qū)中誼村段之下的硅質(zhì)巖層命名為雨碌段。根據(jù)地層命名的優(yōu)先法則,雨碌段命名在先,“待補(bǔ)段”在后;而且無論是雨碌段或“待補(bǔ)段”的命名剖面地點(diǎn)都在會(huì)澤雨碌紅巖溝,而在待補(bǔ)附近均未測量過剖面,因此作者認(rèn)為應(yīng)該保留雨碌段而廢棄“待補(bǔ)段”一名。關(guān)于雨碌段與小歪頭山段的對比關(guān)系,目前存在兩種意見:羅惠麟等將澄江漁戶村、沾益德澤、祿勸岔河廠、會(huì)澤大海、永善肖灘等地中誼村段之下的一段硅質(zhì)巖夾硅質(zhì)白云巖的地層亦稱為小歪頭山段。而戈宏儒等(1984)、何廷貴則認(rèn)為雨碌段(待補(bǔ)段)與小歪頭山段為上下關(guān)系,并認(rèn)為昆陽、海口和富民、嵩明一帶缺失“待補(bǔ)段”地層。羅惠麟等曾指出,在梅樹村剖面,小歪頭山段與白巖哨段都由白云巖組成。但小歪頭山段的白云巖層較厚,含砂質(zhì)、磷質(zhì)及硅質(zhì)條帶,具“人”字形交錯(cuò)層理,屬潮間高能帶的沉積;而其下的白巖哨段層較薄,含泥質(zhì)較重,為潮上坪至潮間坪的沉積。況且在小歪頭山剖面上,小歪頭山段底部具有一層厚10cm的泥質(zhì)白云巖與白巖哨段分界。因此小歪頭山段作為一個(gè)巖石地層單位(巖性段)應(yīng)該成立。該段地層在滇東地區(qū)分布較廣,除昆陽外,在昆明海口、尋甸先鋒、會(huì)澤馬路、永善金沙廠均如此,它代表川滇黔碳酸鹽磷酸鹽臺(tái)地上相對隆起的二級(jí)臺(tái)地相區(qū)的沉積,表現(xiàn)為以白云巖為主夾硅質(zhì)條帶的巖石特征。另外在一級(jí)臺(tái)地上,海底相對凹陷的二級(jí)臺(tái)凹相區(qū)(如晉寧王家灣、澄江漁戶村、會(huì)澤大海及永善肖灘等地)則沉積一套以硅質(zhì)巖為主夾少量泥質(zhì)白云巖的地層——雨碌段。從整個(gè)滇東地區(qū)含磷巖系的橫向追索和對比,小歪頭山段含硅質(zhì)白云巖與雨碌段的硅質(zhì)巖是由于沉積環(huán)境不同所造成的同時(shí)異相沉積,兩者間只能是相變關(guān)系而不可能是上、下關(guān)系。葉連俊等亦認(rèn)為,昆陽型和德澤型磷礦沉積特征的差異,是由于所處古地理位置不同,剖面結(jié)構(gòu)特征亦不相同。從滇東地區(qū)含磷地層的劃分和對比考慮,作者主張雨碌段與小歪頭山段可同時(shí)并存,以作為漁戶村組中誼村段與白巖哨段之間代表不同相區(qū)的兩個(gè)巖石地層單元。1.2香條沖古起落架白泥層晉寧、安寧地區(qū)的含磷地層主要指漁戶村組中誼村段的磷塊巖層。中誼村段的中部夾層(白泥層或中白云巖層)明顯地分為上、下兩個(gè)磷礦層。在香條沖背斜南北兩翼巖性和厚度均有明顯變化(圖1)。a.下磷礦層:香條沖背斜南翼,下磷礦層主要由白云質(zhì)磷塊巖和硅質(zhì)磷塊巖組成,底部常有一層球粒狀磷塊巖,一般厚2～4.7m,晉寧老高山最厚達(dá)9.4m。由東向西逐漸變薄,至安寧大龍?zhí)逗駜H2.2m,西南部晉寧二街響水剖面最薄為0.4m。香條沖背斜北翼,下磷礦層主要由石英砂質(zhì)磷塊巖、白云質(zhì)磷塊巖及硅質(zhì)磷塊巖組成,一般厚6～12m。安寧云龍山一帶最厚達(dá)37.4m,安寧龍山至松坪一帶厚度明顯變薄,為3.8～5m。b.白泥層:白泥層主要巖性為灰色薄層含磷粘土巖,由于風(fēng)化后形似白泥,故稱“白泥層”。香條沖背斜南翼,白泥層相對較厚,一般為1～2m,昆陽磷礦區(qū)最厚達(dá)7m。由東向西變薄至尖滅,香條沖背斜北翼,在尖山和白塔村一帶白泥層仍然存在,厚0.25～0.45m,向西、向北明顯變薄。c.中白云巖層:香條沖背斜北翼,由?？诎姿辶椎V開始,向西、向北,在上磷礦層下部或底部存在一層含磷砂質(zhì)白云巖層,其厚度由南向北逐漸增厚,一般6～20m,安寧云龍山最厚達(dá)29.4m。龍山磷礦中白云巖常夾薄層磷塊巖或磷塊巖條帶。d.上磷礦層:香條沖背斜南翼,上磷礦層主要是白云質(zhì)磷塊巖,厚度一般4～5m。安寧大龍?zhí)蹲詈?.5m。背斜北翼,厚度明顯增大,一般厚8～15m,主要為條帶狀白云質(zhì)磷塊巖。安寧龍山為磷基質(zhì)磷塊巖,松坪一帶則相變?yōu)槟噘|(zhì)磷塊巖,厚度減至5m。由于香條沖古隆起南北兩翼拗陷程度的差異,南部晉寧梅樹村-二街-安寧八街一線,為拗陷較淺的灘相沉積環(huán)境,上、下磷礦層之間沉積了一層厚度不大的粘土巖(白泥層),上磷礦層下部沒有“中白云巖層”;相反,在古隆起北部的?？?安寧地區(qū),由于拗陷相對較深,在上磷礦層下部沉積了一套厚度較大的含磷砂質(zhì)白云巖,而粘土巖則明顯變薄,厚度僅0.1～0.3m,容易被忽略。故造成一些研究者認(rèn)為晉寧地區(qū)的白泥層與?？?、安寧地區(qū)的中白云巖層為同時(shí)異相沉積(云南省地質(zhì)局二區(qū)測隊(duì),1971;葉連俊等,1989)。曾允孚等(1994)則將中白云巖層劃歸下磷礦層上部。張世山(1980)認(rèn)為昆陽磷礦的白泥層只能與海口、安寧地區(qū)中白云巖層之下的白泥層相當(dāng),而不能與中白云巖層對比。作者贊同這一對比意見。從昆明海口桃樹箐向陽山剖面明顯看出,在中白云巖層之下有0.5m厚的生物碎屑磷塊巖層,其下存在0.1m厚的粘土質(zhì)頁巖。尖山磷礦區(qū)的白泥層之上亦有一層生物碎屑磷塊巖,與?？诹椎V完全可以對比。由此看來,香條沖古隆起南部的白泥層,只能與隆起北部?？谥涟矊幍貐^(qū)下磷礦層頂部的白泥層相當(dāng),而不能與中白云巖層對比。中白云巖層應(yīng)劃歸上磷礦層,為上磷礦層中、下部磷塊巖的相變。白泥層與中白云巖層應(yīng)為上、下關(guān)系,而不是同時(shí)異相沉積。2香條沖背斜圖5晉寧、安寧地區(qū)在早寒武世梅樹村早期(中誼村段沉積時(shí)期),位于川滇黔碳、磷酸鹽臺(tái)地西南隅,西瀕滇中古陸,東隔牛頭山古陸,是滇中古陸東側(cè)邊緣的一個(gè)海灣體系,前人曾稱為昆陽古海灣。昆陽古海灣受晉寧運(yùn)動(dòng)形成的近南北向的古斷裂和東西向構(gòu)造所控制。以現(xiàn)今近東西向的香條沖背斜為界,其北部含磷巖系厚度大,南部小。礦石類型在南部以磷基、硅泥基砂屑磷塊巖為主,北部相變?yōu)闂l帶狀、條紋狀白云質(zhì)磷塊巖,甚至出現(xiàn)厚層白云巖。而南北兩邊平距最近處僅幾公里。這些特征標(biāo)志著現(xiàn)今香條沖背斜兩翼的差異是在沉積時(shí)期形成的,系同生構(gòu)造的影響。曾允孚、楊衛(wèi)東曾提出當(dāng)時(shí)沿香條沖背斜存在一東西向的水下隆起。葉連俊等亦認(rèn)為存在一同生背斜。云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)(1989)在香條沖背斜核部的三山箐、石馬哨等地發(fā)現(xiàn)昆陽群黑山頭組出露,上震旦統(tǒng)陡山沱組不整合覆蓋在昆陽群之上。說明該隆起自晉寧運(yùn)動(dòng)形成以后具有一定的繼承性。在寒武紀(jì)早期,由于隆起南北脈動(dòng)生長的不同,導(dǎo)致南北兩翼磷塊巖相的差異。從南北兩側(cè)中誼村段的巖性、厚度和沉積環(huán)境分析看,香條沖古隆起南北兩翼并不對稱,南部基底隆起相對較高。2.1下磷礦層沉積期沉積相區(qū)本區(qū)磷塊巖沉積差異主要受東西向構(gòu)造的影響,依據(jù)區(qū)內(nèi)各主要剖面巖石組合、沉積構(gòu)造及厚度等因素,可將下磷礦層沉積時(shí)期劃分為兩個(gè)主要相區(qū)(圖2)。2.1.1潮下高能環(huán)境中磷塊巖組理主要分布于南部昆陽磷礦至八街大龍?zhí)读椎V一線,北至鳴矣河、觀音山一帶。以礫屑磷塊巖、砂屑磷塊巖及假鮞狀磷塊巖為主,發(fā)育粒序?qū)永?、潮汐層?為潮下淺灘高能環(huán)境的沉積。在該環(huán)境中,風(fēng)浪作用強(qiáng)烈,水體較為動(dòng)蕩,原始沉積的磷酸鹽沉積物經(jīng)受機(jī)械改造和分選后,較輕的細(xì)粒懸浮組分及非磷酸鹽顆粒被簸選走,較重的磷酸鹽顆粒沉淀下來,富集成礦。向北至鳴矣河、觀音山一線,屬潮下高能環(huán)境與北部潮坪環(huán)境的過渡帶。表現(xiàn)為白云質(zhì)組分增加,并出現(xiàn)條帶狀白云質(zhì)磷塊巖;白云質(zhì)條帶與磷質(zhì)條帶相互成層,顯示水動(dòng)力條件有所減弱,但仍以潮下淺灘環(huán)境為主。2.1.2潮下緣磷質(zhì)巖的分布潮坪環(huán)境主要體現(xiàn)在水動(dòng)力能量下降,白云質(zhì)摻合作用加強(qiáng),含磷白云巖及球粒磷塊巖、條帶狀白云質(zhì)磷塊巖含量逐漸增加。在龍山、滴水箐一帶,則以含磷白云巖夾砂質(zhì)磷塊巖為主,顯示從南到北,由潮下高能環(huán)境到潮間帶最后過渡為潮間潮上相間的分布格局。在西北部草鋪至松坪一帶,下磷礦層含大量角礫狀磷塊巖,角礫成分以硅質(zhì)巖、硅質(zhì)白云巖為主,充填物質(zhì)主要是粘土質(zhì)、磷質(zhì),角礫大小懸殊。磷礦層之下有一較大的沖刷面,表明當(dāng)時(shí)曾遭受強(qiáng)風(fēng)暴擾動(dòng),說明角礫巖系風(fēng)暴作用的產(chǎn)物。下磷礦層之上緊接著沉積了一層白泥層,即含磷粘土巖。粘土礦物主要是水云母,含少量高嶺石和蒙脫石,水云母系由蒙脫石交代而來。粘土巖中發(fā)育水平層理,可見保存較好的磷質(zhì)軟舌螺化石,說明其形成環(huán)境安靜,水動(dòng)力條件較弱,且沉積緩慢,是潮下深水低能環(huán)境的產(chǎn)物。2.2中白云巖層相與下磷礦層相比,上磷礦層沉積格局有兩個(gè)明顯的變化。一是在海口-白登一帶礦層下部相變?yōu)橐惶缀駥影自茙r,即中白云巖層。二是潮坪范圍擴(kuò)大,向南推進(jìn),從而導(dǎo)致了南北兩區(qū)迥然不同的沉積面貌。綜合各方面因素,可將上磷礦層沉積時(shí)期劃分為兩個(gè)相區(qū)(圖3)。2.2.1磷礦層結(jié)構(gòu)類型分布范圍較下磷礦層沉積時(shí)略有縮小,主要是現(xiàn)今香條沖背斜以南地區(qū)。經(jīng)過粘土巖沉積時(shí)期的深水低能環(huán)境之后,又重新恢復(fù)了有利于磷酸鹽沉積的淺灘環(huán)境。主要巖性為砂屑磷塊巖、假鮞狀磷塊巖夾少量礫屑磷塊巖、條帶狀白云質(zhì)磷塊巖、生物碎屑磷塊巖。在昆陽磷礦區(qū)可見大型交錯(cuò)層理、波狀層理。晉寧梅樹村至二街一帶上磷礦層上部常有一層以單板類為主的生物碎屑磷塊巖;八街白泥田還見到含砂屑鮞狀磷塊巖,顯示出典型的潮下