宁夏磷矿成矿特征及分布规律探析
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【摘要】宁夏磷矿主要分布在贺兰山区，经过勘查的矿区共3个，研究表明，磷矿产于寒武系辛集组（xj）底部地层之内。由磷矿层及其顶板中细砂岩组成。属滨海-浅海相含磷建造。磷块岩成层状，自下而上可分为三种类型：砾状磷块岩、砂质磷块岩及钙质磷块岩，矿石呈碎屑结构、鲕状结构，块状构造。矿体呈层状产出，属缓倾斜矿层，与上下围岩的层位关系一般较稳定。磷矿物为胶磷矿，矿物颗粒细、嵌布紧密。综合分析认为矿床类型为沉积成因型层状矿床。
【关键词】磷矿；辛集组；矿石类型；分布规律
磷矿资源是含磷肥料生产的命脉，也是不可再生资源。宁夏磷矿是西北地区资源主要产地之一，但资源量较少，仅探明储量为1365万吨，但埋藏条件好，分布较为集中，磷矿资源主要分布在贺兰山区，分布在苏峪口至紫花沟一带，即南北长约30余公里，东西宽约2公里的范围内。经过勘查的矿区3个，主要为苏峪口磷矿、苏峪口南部扩建区磷矿及紫花沟磷矿。
1、宁夏区域地质背景
宁夏地处中朝准地台与祁连造山带两个性质迥然不同的一级大地构造单元的接合部位。综合地层分区属华北地层大区（V）。大体以贺兰山三关口向西一线，再由三关口向东南（牛首山以东、青龙山以西）至固原-平凉-陇县一线为界，其北-东部属晋冀鲁豫地层区（V4）之华北西缘地层分区（V41）和鄂尔多斯地层分区（V44）的各一部分；上述一线以南-西，则属秦祁昆地层区（V1）之祁连-北秦岭地层分区（V12）的一部分。
宁夏磷矿产于中朝准地台鄂尔多斯西缘坳陷带贺兰山台陷内寒武系辛集组（xj）中，地层区划属晋冀鲁豫地层区华北西缘地层分区贺兰山地层小区。而祁连造山带未见有磷矿产出。
2、磷矿分布及地质特征
2.1地层
宁夏寒武系辛集组（xj）仅出露于贺兰山、青龙山、平行不整合于震旦纪正目观组之上，底部为含磷砾岩，往上为褐灰、灰白色含磷白云质砂岩、砂质白云岩、中厚层白云岩、白云质灰岩，具Bergeroniellus-Hsuaspis三叶虫组合；与晋冀鲁豫地层区南缘、西缘分布的“含磷岩系”层位相当，岩性大体一致，最大可见厚度40m，相当于在寒武世中期（沧浪铺中晚期）形成的滨海相含磷建造。
磷矿产于寒武系辛集组（xj）底部地层之内。由磷矿层及其顶板中细砂岩组成。属滨海-浅海相含磷建造。磷块岩成层状，倾角18—27°属缓倾斜。磷块岩矿层按矿石自然类型，自下而上由砾状磷块岩、砂岩状磷块岩及钙质磷块岩组成。是磷矿的赋矿层位。中细砂岩呈灰、灰白色，中厚层状，钙质长石质，极致密坚硬。
2.2构造
磷矿区大地构造位置处于中朝准地台鄂尔多斯西缘坳陷带贺兰山台陷内，地层区划属晋冀鲁豫地层区华北西缘地层分区贺兰山地层小区。区内构造不发育，构造形态为一弯弧状单斜构造展布于地表。
断层主要有头道沟逆断层（F3），断层走向在磷矿层浅部呈北西西向，向西渐转北北西向，亦呈弯弧状展布于地表。断层倾向南西，断层面倾角70°左右，长度大于1公里。该断层地表在头道沟内清晰可见，向西则由于局部森林密布不很明显。据地表不同标高断层点及深部坑道观察，断层落差则由浅至深加大，浅部50m左右，深部达150m左右。
2.3磷矿体及矿石特征
2.3.1矿体规模、形态、产状
矿层走向大致呈南北向，褶曲成“S”形。倾向在磷矿区315-330°，倾角14-27°。为单斜板状矿体。磷矿区磷块岩产于寒武系辛集组（xj ）底部地层之内，底板为震旦系正目观组（Zz）棕黄、深绿、灰白色硅质页岩，与矿层分界较清楚，顶板为磷酸盐化砂质灰岩，与矿层界线一般不太显著，磷块岩成层状，倾角18—27°，属缓倾斜，局部因受构造影响变化较大，在矿区内矿层有变厚变薄的现象，矿层系由三层不同岩性的岩层组成，形成上部钙质磷块岩，其间夹有二层厚0.1—0.25m有机质黑色页岩，中部为砂质磷块岩，下部为磷砾岩；矿层厚度0.7～2.71m，P2O5含量一般来看不太均匀，含量较高的要算砾状磷块岩，平均品位18%，次为砂质磷块岩平均品位15%，含量最低钙质磷块岩平均品位13%；由于磷块岩呈层状产出，总的来看与上下围岩的层位关系一般较稳定。
2.3.2矿石组分及结构构造
按矿石结构构造特征，自下而上可分为三种类型：
①砾状磷块岩（磷砾岩）：位于矿层之底部，厚度0.15—2m，品位较稳定，一般P2O5含量10—18%，局部地段中间有夹层。呈灰、深灰色，砾状构造，风化面多受铁质渲染成褐色，矿石由砾石和胶结物组成，砾石成分主要为石英，含量达70%左右，胶磷矿占10—20%，方解石5%，含少量泥质、褐铁矿、独居石、金红石、梢石、白太石、石榴子石及绿泥石等矿物。
砾石呈不规则之椭圆形，成分主要为石英、硅质岩、硅质灰岩、粉砂岩、页岩，砾石多呈滚圆形、扁圆状或扁豆状，直径一般在0.2-5cm，大小不等，砾石粗碎屑结构。而大小砾石之间，充满了石英颗粒，直径为0.1—0.2mm，圆滑程度较好。
胶结物为胶磷矿和铁质、泥质，具基底胶结，胶磷矿呈带状，有的呈分散状和砂质物混合在一起，胶结紧密，由化学分析证明，矿石颜色愈深，砾石愈少含P2O5愈高。可知磷酸盐主要分布于胶结物中，而砾石本身多不含矿。胶磷灰石胶体状折光率低于树胶，显均质性，单光下为浅污浊之土黄色。
②砂质磷块岩：位于矿层之中部，厚度0.2—1.07m，深灰色块状构造，中碎屑颗粒，直径0.1—1mm，致密块状，风化面为浅黄色。矿物成分主要为石英40—46%，长石30%，方解石2—3%，胶磷矿10—15%，胶结物10%（主要是铁质）。
石英为灰色至无色透明，半滚圆状、浑圆状，时见熔蚀状，长石以钠长石为主，晶形稍有弯曲，表面已风化为绢云母、高岭土。粒径0.3mm，下部变粗，靠下部与砾状磷块岩分界不明显。石英颗粒外皮破碎。胶结物为含铁的碳酸盐矿物15%，硅质及胶磷矿30%。
③钙质磷块岩：位于矿层的上部，厚度0.1—0.83m，深灰色，风化面呈淡黄褐色，鲕状结构，块状构造；鲕粒为石英，滚圆状，鲕粒外皮为泥质、硅质及胶磷矿，胶磷矿为灰色至无色，呈胶状、块状和粒状出现。胶结物为含铁的碳酸盐。黄铁矿呈星散状，并见网状方解石细脉。除自生石英外，尚有白云石20-25%。当白云石增至60%时，磷矿达不到边界品位，形成夹石。
矿石有益组分（P2O5）含量分布很不均匀。矿区内由东北向西南矿层厚度增大，而品位降低。矿石类型的不同，品位亦有明显的变化，详见表1-1。
矿区内不同矿石类型品位皆在工业品位以上，其中最高达20.63%，平均品位18.09%，该地段矿化连续性好。其中钙质磷块岩P2O5品位最高达19.65%。平均品位13.03%。砂岩状矿石品位最低14.59%，品位最高21.67%，平均品位19.01%。砾状矿石变化于18.11--26.15%之间，平均品位21.7%。矿物颗粒细、嵌布紧密，有害杂质多。因此，相比而言，高品质磷矿较少。
2.3.3矿石类型和品级
矿石的自然类型主要为砾状磷块岩（磷砾岩）、砂质磷块岩、钙质磷块岩。工业类型的划分，主要考虑工业加工的技术特性之不同。宁夏磷矿矿石的三种自然类型，依据其P2O5品位及结构构造，磷质的存在形式，矿石可分为明显两种工业类型：
（1）钙质磷块岩可属结核状类型磷块岩类型。
（2）砾状磷块岩，砂质磷块岩可属层状或颗粒状磷块岩类型。
矿石亚类属硅质及硅酸盐磷矿。根据中国科学院矿冶研究所与原宁夏工业设计研究所共同对磷矿可选试验结果定为可选性较好的胶磷矿。
综上所述，认为该矿床为该磷矿为沉积成因型层状矿床。
参考文献
[1]苏峪口地质队，《宁夏贺兰山苏峪口磷块岩矿区勘探储量报告》1958年12月.
[2]宁夏地质局宁北地质队，《宁夏回族自治区贺兰山银川市紫花沟磷块岩初步勘探报告》1960年12月.
[3]宁夏煤炭工业地质勘探队，《苏峪口磷矿南部扩建区磷块岩矿床初步勘探地质报告》1977年.
[4]宁夏回族自治区地矿局区域地质调查队，《宁夏回族自治区岩石地层》1996年4月.