Ⅲ-大别-苏鲁新元古代磷成矿带(大别-苏鲁新元古代大陆边缘沉积磷矿床成矿系列)

大别山西邻秦岭，东接郯庐断裂，是一条复合造山带。研究表明郯庐断裂东侧的苏鲁地区原为大别山的东延部分。大别-苏鲁地区是我国出露面积最大的古老变质地块(许志琴等，1997)。大别造山带南部(常称为南大别)的宿松群、红安群、肥东群和苏鲁地区的海州群为含磷岩系。

大别造山带中的宿松群，指分布于宿松西北二郎河一带，呈NW向延伸的含磷片岩系。宿松群大致可分为两种岩性组合：第一种岩石组合是双峰式，但以酸性为主的变质火山岩建造，主要岩性为白云钠长片岩、钠长浅粒岩、石英岩、斜长角闪岩、绿片岩；第二种岩石组合是沉积变质的含磷岩系，主要岩性为白云石英片岩、白云质大理岩、磷灰岩，大理岩中有石墨片岩、褐铁矿和滑石片岩等夹层。因此，宿松群实际上是由火山岩-大理岩-碎屑岩-含磷岩系组合所组成的一套火山沉积变质建造。第一种岩石组合中的基性岩组分的原岩为大陆碱性玄武岩，它们可能是裂谷初期形成的双峰式火山岩建造的产物；第二种岩石组合的构造背景是浅海台地相、含磷陆源碎屑沉积建造，是稳定环境下被动大陆边缘沉积(徐树桐等，2002)。

与宿松群相当的层位，自西而东分布有红安群(湖北)、宿松群(安徽)、肥东群(安徽)和海州群(苏北)，这些地层中均赋存磷矿床。其中，湖北省分布有松阳磷矿、黄麦岭磷矿、四方山磷矿，安徽省分布有宿松磷矿、高尖磷矿、南冲磷矿、大横山磷矿，苏北分布有新浦磷矿、锦屏磷矿等，构成大别 苏鲁磷矿床密集区和大陆边缘沉积磷矿床成矿系列。

(一)矿床地质特征

本成矿带的矿床特征见表5-9。

表5-9 大别—苏鲁新元古代磷成矿带矿床地质特征

(二)矿床实例

1锦屏(海州式)磷矿床

锦屏磷矿床位于江苏省北部，距连云港市南14km。

矿区位于苏鲁造山带南缘，郯庐断裂以东，淮阴响水口断裂西北侧的变质岩区。本区是秦岭-大别造山带的东延部分。海州群含磷岩系不整合覆盖在东海杂岩之上，分布在锦屏—滥洪—洋河一线与响水—淮阴断裂之间。是一套形成于陆源陆棚海环境的碎屑-化学沉积岩。

区内北东、北北东向褶皱、断裂发育，岩浆活动较强烈，并经历了角闪岩相-绿片岩相变质作用和花岗岩化作用。其地层划分及含磷层序如下(表5-10)：

表5-10 海州群地层划分及岩性特征

磷矿床赋存于海州群锦屏组含磷岩系中(图5-31)，又称“海州式”磷矿。含矿层有上、下两段，下段为主要含矿层，厚150～400m。

图5-31 锦屏磷矿床地质图

(据张秋生等，1984)

1—钾质花岗岩；2—西里钾质花岗岩；3—眼球状片麻岩；4—含磷岩系；5—白云母片麻岩

锦屏磷矿床位于连云港市海州南锦屏山区。朐山钾质花岗片麻岩在区内呈半完整的穹隆构造在区内构成倒转背斜的轴部，轴部倾没端为海州群锦屏组含磷岩系。磷矿区位于背斜两翼，分东山、西山矿区两部分。东山矿区出露含矿地层主要为锦屏含磷岩系上段，层序为：(含角闪)白云钠质变粒岩、含石榴子石二云变粒岩、(含磷)大理岩夹磷灰岩与灰绿色绿泥钙质云母片岩互层，底部为具白色斑点的灰绿色钙质云母片岩，二者构造接触。矿体长千余米，走向北东75°～45°，倾向东南，倾角50°。矿体透镜状，多层产出，矿层最厚30m，延伸一般至-350m，矿石为细粒磷灰岩，属中低品位。

西山矿区出露含矿地层主要为锦屏含磷岩系下段，层序为：暗绿色绿泥(云母)片岩夹白云质大理岩、磷灰岩、石英岩、石墨片岩和锰磷矿透镜体，底部为砾状白云石英片岩与朐山花岗片麻岩构造接触。矿体一般延长数百米，中部厚10～20m延伸至-400m尚未尖灭。矿体倾向北东，倾角30°～50°。矿石主要有细粒磷灰岩、锰磷矿、云母磷灰岩组成，品位中低。

共生矿产为锰矿，主要赋存在磷矿层浅部或磷矿中段的云母磷灰岩与锰磷矿层间，呈小透镜体，厚05～6m。矿物成分主要为硬锰矿，少量软锰矿。大多富集于 50m标高以上的氧化带中。在锦屏地区局部地段富含伴生组分铀，主要以分散状态存在于云母磷灰岩、含磷大理岩中，其次为大理岩、花岗片麻岩、云母片岩及白云母斜长片麻岩中。

樊金涛2001年提出：海州西部牛山花岗片麻岩全岩Rb-Sr等时线年龄797亿年，为苏鲁造山带碰撞造山运动后拉张环境下形成。揭示苏鲁造山带于新元古代中期已开始转化为裂解。这可与北秦岭从汇聚作用转化为裂解作用的时间850～800Ma对比(姜常义，1998)。他们也指示了新元古代华北陆块与扬子陆块的一次汇聚-裂解过程。

由此可以推断，新元古代早期(1000～800Ma)扬子陆块与华北陆块碰撞拼合，形成规模宏大的高压变质带和同造山、后造山岩浆岩侵入。伴随朐山花岗片麻岩系火山-岩浆作用，超大陆或者活动性大陆边缘裂解。张开一长条弧形北东向狭窄的沉降带，沉积了原岩为中酸-酸性火山-碎屑岩系。

海州岩系为一套浅海相火山碎屑岩与碳酸盐岩交替沉积，同时沉积了磷矿层。由于沉积旋回的多阶段性，导致本区含磷层的多层性。磷矿的沉积与大理岩层有密切的依存关系，尤与不纯大理岩关系密切。从厚度而言，大理岩与磷矿层互呈反消长关系。根据磷矿层内普遍含有较多的黄铁矿及含磷灰石炭质石英云母片岩，表明磷矿是在一个良好的静水介质还原条件下形成的。由于镁、锰与磷的沉积条件比较接近，所以在磷灰岩中常具有白云石、方解石条带，并含有黑白相间的锰磷矿。

2黄麦岭磷矿床

矿区位于湖北省大悟县。区内地层主要为新元古代红安群黄麦岭组、天台山组、七角山组、塔尔岗组。底部为古元古代大别岩群。其上部被白垩系、第三系及第四系覆盖。

黄麦岭磷矿床位于大磊山穹隆的西南部。大磊山穹隆核部由大别岩群的变酸性火山岩组成。周围地层为新元古代红安群，主要岩性为白云钠长片岩、片麻岩和石榴钠长角闪片岩、白云石英片岩、绿帘绿泥角闪钠长片麻岩及含石墨片岩、大理岩、变粒岩、石英岩、石墨片岩及磷锰矿层、锰土层等。磷矿体赋存于红安群黄麦岭组地层中。核部的变酸性火山岩为磷矿层的底板，围绕核部有多处磷矿分布。

黄麦岭组含磷地层为一套副变质岩系并夹有变基性火山岩，具有多次小的沉积韵律。磷矿层一般两层，总厚度250～850m。主要是沿穹隆的四周和背斜的两翼分布(图5-32)。

图5-32 黄麦岭磷矿区地质略图

(据湖北省地质局第六地质大队，1976)

矿体分为上、下矿层：下矿层是次要矿层，规模小、变化大、不连续、长约1500m，厚2～6m，P2O5一般含量1172%；上矿层是主矿层，呈连续层状，长2980m，总厚度5～30m，P2O5含量827～926%。矿层底板为含磷浅粒岩，夹层主要为大理岩，次为云母片岩、含磷浅粒岩、含磷变粒岩和含石墨片岩。矿石自然类型有锰质磷灰岩、浅粒磷灰岩、条带状变粒磷灰岩和变粒磷灰岩四种，前两种矿石类型含磷量较高，矿物成分主要为氟磷灰石。矿床类型属于区域变质的沉积变质磷灰岩矿床。

磷矿层呈层状、似层状分布，空间上与碳酸盐岩、石英岩关系密切，其组合为磷矿层、碳酸盐岩层、石英岩、变粒岩(浅粒岩)、云母石英片岩，常含炭锰质等。局部地段为磷灰岩和石英岩互层，或者沿走向倾向带相变为碳酸盐岩层。矿体多呈层状、似层状，少数为透镜状、扁豆状产出。以中低品位的结晶磷灰岩矿石为主，个别地段可形成较纯的磷灰岩矿石，P2O5含量达40%以上。

磷矿床属浅海相的沉积变质磷灰岩型矿床。常含锰，局部地段较高，可形成锰矿床或锰磷矿床。锰与磷不具消长关系，它主要是由原始沉积环境所决定。

由于风化作用，地表出露的含铁锰黑褐色岩石、不规则的板状石英岩和零星出露的碳酸岩盐层，以及变酸性火山岩(花岗片麻岩)的四周，为该区找矿标志。

3关于大别-苏鲁磷矿带成矿时代的讨论

长期以来，地学界以红安群、宿松群、肥东群不整合于大别岩群之上，海州群不整合于东海岩群之上，将其归属于古-中元古代。因此，这些地层中产出的沉积变质磷矿床也被确定为中新元古代矿床。

近年来，随着区调地质填图和专题研究的不断深入，对区内磷矿床产出的时代提出了新的认识。

本区磷矿床集中产出在宿松群及相当的层位红安群(湖北)、肥东(安徽)、海州群(江苏)中。宿松群及相当层位由西向东断续出露在湖北大悟县冷棚、黄麦岭，黄陂县四方山、团山沟，浠水县马龙，武穴市松阳桥，黄梅县塔儿畈，安徽宿松县柳坪、高尖、南冲等地。郯庐断裂以东的肥东以及江苏北部的锦屏等地也有出露。

最近安徽省区域地质调查所的1：25万太湖幅区域地质调查报告(2002)结果表明，宿松群早期与大别杂岩呈角度不整合接触，后来不整合面受到构造作用的叠加。吴维平等也在宿松群中发现可能的叠层石，说明其时代较原归属要新(1：25万太湖幅区调报告，2002)。汤加富等(1999)在宿松群变质火山岩中获得锆石U-Pb年龄为866±48Ma，表明原宿松群中变基性-酸性火山岩形成年龄为新元古代，并将其中磷矿层归属为陡山沱期(汤加富等，2000，2002)。侯明金等(1995)分别在多处宿松群大理岩中获得较多的微古植物化石，经南京地矿所阎永奎等鉴定认为，该组合与扬子地层区震旦纪的微古植物化石组合特征相似，将其地质时代定为震旦纪。

湖北省区域地质调查所在区域地质调查中发现，原认为不整合覆于红安群黄麦岭组(含磷层)之下的“大别群”或“桐柏群”均是片麻状花岗质岩石。这些花岗质岩石虽经强韧性剪切变形，仍保留有很好的似斑状花岗结构，实为变形变质侵入体。王江海等(2002)获锆石U-Pb等时线年龄823Ma，中国地质大学获锆石U-Pb年龄858Ma，表明属晋宁期侵入体。

近期湖北省地调院在1：25万麻城幅调查中(2001)，在原红安群七角山组(即湖北的宿松群)大理岩中发现蓝绿藻类化石(中国地质大学余素玉教授鉴定)，藻体属低等蓝绿藻类，为震旦纪常见化石。部分样品中的微古植物组合定为震旦纪晚期。

在苏北，江苏区调所已将原海州群解体，识别出东海杂岩中的变形变质侵入体。徐惠芬等(2001)测定朐山花岗质片麻岩岩浆成因锆石U-Pb法，Pb Pb法同位素年龄集中于820Ma左右，认为朐山片麻岩原岩形成于新元古代晋宁期。

综合上述资料，大别-苏鲁磷矿带是形成于新元古代被动大陆边缘沉积的磷矿带。

研究一：

（1）反应中试管外壁发烫，说明镁与稀盐酸反应是放热的．

故填：放热．

 镁和盐酸反应生成氯化镁和氢气，化学方程式为：Mg+2HCl=MgCl2+H2↑．

（2）反应放出热量，温度升高，反应速率加快，所以t1～t2时间内反应速率逐渐加快．

故填：反应放出热量，温度升高，反应速率加快．

研究二：

发现问题

（1）溶液的pH小于7，说明甲同学所得溶液显酸性．

故填：酸．

实验与思考为验证猜想，甲、乙两同学均需测定氯化镁溶液的酸碱性，因为甲、乙两同学的猜想都与氯化镁溶液的酸碱性有关．

故填：氯化镁．

镁和热水反应能生成氢氧化镁和氢气，反应的化学方程式为：Mg+2H2O（热）═Mg（OH）2+H2↑．

故填：Mg+2H2O（热）═Mg（OH）2+H2↑．

拓展与延伸

（1）氯化钠溶液显中性，氯化镁溶液显弱酸性，因为钾比钠活泼，所以氯化钾溶液显中性．

故填：中．

（2）钠能够与冷水反应，镁与热水才能够反应，说明金属与水反应与金属的活动性顺序有关，金属越活泼，越容易与水反应．

故填：有关．