中国扬子地台西缘寒武纪风暴事件与磷矿沉积

中国扬子地台及邻区海域,在早寒武世至中寒武世早期,风暴活动频繁,地理位置由西向东,由南向北,地层层序自下而上三个组段发现有风暴岩和风暴沉积物,其中以下寒武统梅树村组的磷质风暴岩最典型。风暴活动冲击川滇岛陆及牛首山岛陆的内侧,从而使两个岛陆间的海面下降,造成外海海水填充并形成上升洋流。富磷海水随着上升洋流运移,为磷质沉积提供来源。因此,风暴和风暴流作用不仅形成和加速了上升洋流的循环和补给,同时又是磷矿簸选富集的物理驱动力。风暴流向海的流动和上升洋流通过的方向,沿着扬子地台西缘形成了我国重要的磷质富集带与工业磷矿分布区。     

云南昆阳、海口磷矿的富集机理

本文阐明滇东早寒武世昆阳、海口磷矿沉积于牛首山古陆及滇中古陆之间的海湾泻湖环境,有利于两侧的深海槽盆洋流上升,可以将分散磷质不断带到浅水海湾之中;具有高本底值磷质的古陆,由于迳流也提供一定的磷质;由于磷质及其它生命元素源源不断供给,使得温暖、浅水海湾的菌、藻生物大量繁殖,有效地固定了海水中分散的磷质并沉聚于海湾底部沉积物中。昆阳磷矿与海口磷矿之间近东西向水下隆起的存在,从搅动的浅水产生磷质沉积物的簸选,导致较粗的颗粒磷块岩的富集。经过早期成岩阶段的酶、菌作用,使孔隙水中磷质聚集形成胶结物,进一步使颗粒磷块岩品位更富。     

贵州织金寒武系磷矿沉积特征及灯影组古喀斯特面控矿特征研究

在上扬子地台早寒武纪梅树村期,沉积了许多大型磷块岩矿床。贵州寒武系底部磷块岩发育,是我国重要含磷层位。贵州寒武系底部磷矿的研究历史比较悠久,研究方向主要还是集中于含磷物质来源以及磷块岩成因方面的研究。前者主要解决的是磷质来源与磷质赋存问题,但对于磷矿的就位问题研究较少。因此,对于磷矿控矿规律及含磷岩系沉积微相等有待深入。在总结前人研究的的基础上,对贵州织金-清镇一带寒武系底部含磷岩系进行大量的野外调查、剖面测试以及地质资料总结分析。认为清镇地区处于潮下低能泻湖环境,以条带状磷块岩和条带状磷质硅质岩为特征;织金戈仲伍一线,属于潮间-潮下高能沉积环境,沉积碎屑状磷块岩为主,局部沉积小壳生物磷块岩;织金熊家场浅滩和生物滩发育,属于潮上沉积环境。另外通过钻孔资料分析,发现织金地区寒武系底部磷块岩厚度变化很大,主要受灯影组顶部古喀斯特不整合面控制,滨岸磷质碎屑受沿岸海流的改造,搬运至古喀斯特洼地地区堆积,形成较厚度的碎屑状磷块岩。古喀斯特高地地区,受滨岸海流影响,沉积的磷块岩较薄,因此,建立织金寒武系磷块岩成矿控矿模式。该研究对贵州寒武系底部磷矿找矿预测工作有一定的理论和实际意义。     

黔中开阳地区震旦纪陡山沱期富磷矿沉积特征与成矿模式*

黔中开阳地区在震旦纪陡山沱期全球成磷事件的大背景下,发育了厚度较大的富磷矿层。通过岩石薄片观察、地层对比与划分及沉积相分析等手段,探讨黔中开阳地区震旦纪陡山沱期磷矿床沉积特征与成矿模式。结果表明:(1)开阳地区陡山沱期处于黔中古陆北缘的磷质海岸环境,磷矿层中分布最广泛、品位最高的矿石类型为砂屑磷块岩,为富磷沉积物在沉积、成岩过程中遭受多期次冲刷破碎、暴露淋滤及堆积胶结的产物。(2)开阳地区古地理环境和动荡的海水条件控制了磷矿的沉积和高品位矿石的分布,洋水、永温等地在震旦纪陡山沱期所处的海水深度适中的临滨带为成矿优势地带,而水体过浅的前滨带和过深的远滨带均不利于磷质的聚集和成矿。(3)开阳地区动态磷矿床成矿模式表明,陡山沱期海平面的频繁进退使临滨带已沉积的磷块岩遭受多期次的冲蚀、暴露、淋滤、胶结及磷质再沉积作用;通过物理分选作用和风化淋滤作用最终使磷质聚集,是研究区富磷矿形成的主要原因。     

中国北方磷矿成矿类型和找矿方向

笔者是在“五国编图项目”(中国、俄罗斯、哈萨斯坦、蒙古国、韩国)的中国北方磷矿床资料研究基础之上完成本论文的。中国北方磷矿床分为“沉积型”、“沉积变质型”和“岩浆型”三大类型。沉积型磷矿床主要产生于晚震旦纪陡山沱期和早古生代寒武纪早期,磷质来源以海洋生物磷为主;沉积变质型磷矿床主要产生于中元古代,磷质来源以火山磷质为主,也可能有生物磷质参与;沉积型和沉积变质型磷矿都包含陆地风化迁入盆地中的磷成分;岩浆磷矿床主要产生于海西期和加里东期的超镁铁岩浆岩,多与铁、钒、钛成为成矿系列。沉积型磷矿在华北地台南缘和塔里木地块北缘应重视,而沉积变质型在华北地台北缘有远景;岩浆型则主要勘查超镁铁岩系列。     

四川雷波矿集区磷矿沉积特征及成矿规律研究

四川雷波地区磷矿属于中国昆阳式海相沉积型磷矿,赋存于下寒武统梅树村阶麦地坪组地层中。通过野外实测剖面,重点研究其岩石学和沉积相特征,在矿集区建立了潮坪沉积体系,判断麦地坪组以潮下带沉积为主,潮间带和潮上带沉积不发育,总体表现为海侵-海退-海侵的垂向沉积组合。沉积相在矿集区呈环带状分布,磷矿层厚度与地层厚度大体呈正相关关系。磷矿床的岩相古地理类型直接影响了磷质颗粒的物理富集过程,其中潮下高能带为磷矿沉积的最有利相带,是今后勘探开发的重点区域。     

富磷矿三阶段动态成矿模式:黔中开阳式高品位磷矿成矿机制

震旦系陡山沱组沉积期形成的黔中开阳、瓮安富磷矿沉积区,矿石产量大、品位高,是国内外重要的磷矿资源产区。黔中磷矿主要分布于黔中古陆周缘的滨浅海环境中,矿石类型以碎屑状磷块岩为主,间夹原生泥晶磷块岩、生物结构磷块岩和次生土状结构磷块岩。开阳式高品位磷块岩的动态沉积成矿过程通常为“三阶段成矿”: 第一阶段为初始成磷作用阶段,在新元古代大规模成磷背景下,上升洋流携带深部富磷海水进入滨浅海地区,并通过生物化学作用使磷质聚集并形成原生磷块岩沉积;第二阶段为簸选成矿作用阶段,高能波浪、风暴水流对原生磷块岩持续的破碎、磨蚀、搬运和再沉积过程中,簸选去除了原生沉积物中的陆源细碎屑、砂泥质成分,保留并聚集磷质碎屑颗粒,形成品位较高的碎屑状矿石;第三阶段为淋滤作用阶段,海平面升降变化使之前形成矿石受暴露事件影响,遭受强烈的风化淋滤作用,碎屑状磷矿石内的碳酸盐岩胶结物和白云石条带被淋滤运移,导致矿层发育大量溶蚀孔洞,甚至形成土状磷块岩,矿石品位再次得到大幅度提升。三阶段成矿作用随古地理条件和海平面变化在沉积成岩过程中多期次、动态进行,最终形成工业价值极高的磷矿石。     

云南东川雪岭磷矿地质特征与成因探讨

雪岭磷矿处于东川断隆与禄劝断坳接合部,为一浅海相沉积层状磷块岩矿床。磷矿主要赋存在下寒武统渔户村组一段,岩性为胶磷矿磷块岩、含磷白云岩、含磷泥质粉砂岩、含磷粉砂质泥岩及含磷白云质灰岩。矿石矿物主要为胶磷矿,脉石矿物主要为白云石和少量硅质、粉砂质泥质物;矿石化学成分主要为P2O5,CaO,MgO,SiO2,F,酸不溶物。矿石结构主要为不同粒级的颗粒胶结结构,构造以条带状构造为主,以及少量的块状构造。矿床成因属于早寒武世时期海侵背景下磷质随上升洋流在扬子地台沉积所致,后期的风化作用导致了磷质的进一步富集。     

利用风暴沉积类型恢复海平面变化:以北京西山下苇甸剖面寒武纪中晚期风暴沉积为例

华北地区寒武系中发育有大量的风暴沉积,对于此类沉积物的成因前人意见趋于统一,但对其沉积环境的认识仍存在较多争议。在野外细致观察、实测的基础上,结合室内沉积学描述和分析,在北京西山下苇甸剖面寒武系第三统和芙蓉统内识别出5种沉积相类型,并根据沉积环境将其归入3种相组合,分别形成于浅海碳酸盐缓坡潮下带、深潮下带和页岩盆地环境。在研究地层内,共识别出了49层风暴沉积,基于沉积结构和构造特征,这些风暴沉积层可归入4个风暴沉积大类(原地未破碎风暴沉积、原地破碎风暴沉积、近源风暴沉积、远源风暴沉积)和12个亚类,这些风暴沉积类型形成于不同的环境。根据风暴沉积亚类在地层中的分布规律及其所指示的环境类型,恢复了北京西山寒武纪中晚期相对海平面的变化历史。通过与用不同方法恢复的北京西山和鲁西地区同时期海平面变化曲线进行对比,发现利用风暴沉积类型所恢复的海平面变化曲线与使用正常沉积类型恢复的海平面变化曲线具有相同的变化趋势。因此,风暴沉积类型可以用于恢复长时间尺度的海平面变化趋势。     

龙门山中段磷矿递进成矿规律及成矿序列探讨

龙门山中段产出有泥盆系沙窝子组的什邡式磷矿、寒武系筇竹寺组清平式磷矿、震旦系观音崖组陡梯子式磷矿,三类矿床处于同一大地构造位置,地质特征既有区别也有相同之处。本文通过对三类矿床地质特征、矿床成因分析,探讨地质特征异同的原因,建立磷矿成矿序列,认为三类矿床各自既有原生同沉积特征,又有继承前期矿产或含磷层作为矿物源的特征,继承前期矿产越多,矿床越丰富,具递进成矿富集规律。同时早期矿床成矿作用较单一,后期矿床具有多期成矿、叠加成矿特征。成矿序列为：海水磷质生物、化学沉积-机械搬运簸选早期成矿-风化剥蚀、表生淋滤-再次机械搬运-海进沉积再造。     

Origin of the Lower Cambrian phosphatic bed at Vassbo, Sweden

An extensive phosphatic bed characterized by a black apatite-cemented sandstone is developed in the uppermost part of the Lower Cambrian formation over the entire Vassbo area, Sweden. The thickness of the layer is generally 0.1 m, increasing in places to 0.2 m. The lower boundary of the bed is transitional to a sandstone; the upper boundary displays a contact that is both sharp and irregular with a Middle Cambrian bituminous black shale.
The phosphatic bed was diagenetically formed by inorganic in situ precipitation of apatite in a sandstone at a depth of about 0.2 m below the sediment-water interface, where reducing conditions were developed, as a result of oxygen consumption during the degradation of organic matter. Sulphur isotope data from associated pyrite suggest that organic processes, such as bacterial sulphate reduction, were also involved in the formation of the phosphatic bed. The depositional environment of the bed was a marine shelf with a zero to very low sedimentation rate. The upper part of the apatite-cemented sandstone was partly reworked by bottom currents as demonstrated by a board containing numerous pebbles. Sedimentological as well as chemical data confirm a southern hemisphere position of the Baltic Shield in the early Cambrian in which an oceanic upwelling and high organic productivity was the probable source of the phosphorus along the palaeo-west-coast.     

磷块岩形成过程中的生物作用

对我国震旦纪、寒武纪磷块岩矿床的研究表明,参与成磷作用的生物主要是菌、藻类微生物。生物作用的标志表现为:P₂O₅主要富集在叠层石磷块岩中,富集在叠层石的柱体上,富集在柱体内部的富藻纹层中;而与磷块岩共生的白云石和黄铁矿的δ¹³C值和δ³⁴S值相对均较低,则是生物参与成磷作用的同位素标志特点。生物的成磷作用贯穿成磷过程的始终,但它随作用的相带、环境和阶段不同,生物的种属和作用方式也不同,因而矿石和矿床的质量也随之而异。     

四川的梅树村阶磷矿

上扬子地区早寒武世4个小壳化石组合带建立的梅树村阶方案在2002年出版的《中国区域年代地层(地质年代)表说明书》中已正式采用(全国地层委员会,2002)。四川早震旦世陡山沱期磷矿层分布十分有限,而寒武纪梅树村期大规模磷酸盐沉积成矿作用形成有昆阳式、汉源式、清平式和宁强式等矿床类型,其中,汉源式磷矿为梅树村晚期形成。     

磷块岩形成过程中的生物作用

 对我国震旦纪、寒武纪磷块岩矿床的研究表明,参与成磷作用的生物主要是菌、藻类微生物。生物作用的标志表现为:P₂O₅主要富集在叠层石磷块岩中,富集在叠层石的柱体上,富集在柱体内部的富藻纹层中;而与磷块岩共生的白云石和黄铁矿的δ¹³C值和δ³⁴S值相对均较低,则是生物参与成磷作用的同位素标志特点。生物的成磷作用贯穿成磷过程的始终,但它随作用的相带、环境和阶段不同,生物的种属和作用方式也不同,因而矿石和矿床的质量也随之而异。     

中国北方震旦-寒武纪磷块岩的地质特征

在地质历史中有几个主要成磷时期,而各个时期的磷块岩矿床又具有一定的分布规律。在晚白垩世到早第三纪时期,形成了巨大的工业磷矿床,其储量居世界首位,主要分布在地中海沿岸国家和南美哥伦比亚。其次是二叠纪时期,磷矿主要分布在美国西部。第三是震旦—寒武纪时期,磷矿主要分布在亚洲和澳洲,并多集中在我国,形成了我国最重要的磷块岩矿床。它不仅储量大、类型多、而且分布广。这对研究磷酸盐的沉积机理、成矿条件以及