亚洲最大规模隐伏单体富磷矿床羊场磷矿深部找矿突破及其意义

羊场磷矿床位于镇雄县城北西部，地处碗厂镇庆坝村(盐源镇( 羊场) 蓼叶坝村一带。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，位居全球第 5位。矿床成因类型为赋存于下寒武统梅树村组( E₁ms) 的浅海相沉积型磷块岩矿床， 矿体呈层状隐伏于羊场背斜， 总体上矿体由东往西，矿化有变富趋势。目前， 羊场磷矿取得了深部找矿重大突破， 揭露 3层磷矿体，在祝家厂、冯家沟和庆坝村 3 个普查区累计探获磷矿石推断资源量I+II+III品级矿石量 27.00×10⁸t，平均厚度 36.77m，P₂O₅平均品位22.94%，磷矿潜在资源132.0×10⁸t，有效提升了我国磷矿资源接续能力，实现我国紧缺战略性矿产深部找矿突破，潜在经济价值和社会效益巨大。通过项目成果系统总结早寒武世梅树村期磷矿床的形成机理及富集规律，建立了一套有效的深部磷矿找矿技术体系，有助于进一步完善和丰富早寒武世磷矿的成矿理论，对滇东北地区隐伏磷矿床的勘探和开发具有重要的指导意义。羊场超大型磷矿的发现，实现深部隐伏磷矿找矿技术重大突破，大幅扩大云南省磷矿保有资源量，为加强重要能源矿产资源增储上产、做实做大云南省资源经济、打造千亿级全国重要磷化工产业基地奠定了坚实的资源基础，为维护能源资源安全和粮食安全“国之大者”提供了坚强的资源保障。

关键词: 梅树村组; 羊场背斜; 隐伏单体富磷矿床; 羊场磷矿; 云南镇雄; 亚洲

磷是我国新一轮找矿突破战略行动确定的战略性矿产，随着磷在新能源领域的应用，未来需求将进一步加大。当前，我国众多大型磷矿床尤其是地表或近表矿出现勘查开发殆尽现象，急需找寻新的磷矿资源接续区，以保障我国磷矿资源的稳定供给。磷矿是可用尽且不可再生的世界级稀缺资源，作为重要的基础原材料，需求量逐年上升，大规模隐伏富磷矿床的新发现和勘查难度在增大，亟须理论技术创新， 随着全球对战略性关键矿产资源的掌控需求，矿产资源供需格局加快重塑。近年来，羊场磷矿取得了深部找矿重大突破，有效提升了我国磷矿资源接续能力，为维护能源资源安全和粮食安全“国之大者”提供了坚强的资源保障。

当今，世界各国围绕战略性矿产资源的竞争日趋激烈，全球矿业市场供需格局在不断深度调整，尤其是战略性矿产资源的安全供给是国家经济安全的重要保障，实施矿产资源的优化配置已是全球共识。磷矿主要应用于新能源、新材料等战略性新兴产业及农业、化工、国防等领域，具有不可替代的战略地位。全球磷矿石分布不均匀，主要集中于摩洛哥、中国等国家。根据自然资源部2023年统计并发布的数据显示，截至2022 年底，全球磷矿石储量720×10⁸t，中国磷矿储量 36.9×10⁸t，占全球比例5.12%，位居全球第 2 位，云南省磷矿储量13.35×10⁸t，占全国比例 36.18%，位居全国第 1 位。新发现的羊场超大型磷矿潜在资源132.41×10⁸t，占全球比例18.39%， 位居全球第5 位。

羊场磷矿位于镇雄县城北西方向，地处碗厂镇庆坝村(盐源镇( 羊场) 蓼叶坝村一带，为早寒武世梅树村期浅海相沉积型层状磷块岩矿床， 矿体赋存于梅树村组碳酸盐岩含磷岩系中; 沉积环境为浅海碳酸盐台地干热潮坪环境，沉积相为潮上(潮间间歇高能富白云岩、磷块岩相，由北西往南东海水逐渐变深，矿化变弱，矿体从聚磷盆地中心向周边有变薄趋势; 含矿建造主要为含磷白云岩、磷质岩、磷块岩、硅质岩建造。

早寒武世梅树村期，该地区磷矿的形成与岩相古地理位置相关 ，在海侵背景下接受沉积，形成由含磷白云岩、磷块岩、硅质岩等组成的 含磷建造。由于该地区处于低纬度热带信风区，受海侵及上升洋流作用使梅树村期成为主要成磷时期，形成重要的磷矿成矿带。该地区磷矿床类型主要为浅海相沉积型磷块岩矿床，赋矿地层梅树村组为一套浅海碳酸盐和磷酸盐沉积，岩性主要为灰岩、白云岩、内碎屑磷块岩、硅质岩等。早寒武世梅树村期，磷质来源丰富，在物理、化学和生物作用下，其古构造、古地理、古气候条件易形成大型磷矿带和聚集区。磷矿层呈层状、似层状产出，磷矿石自然类型主要为致密块状、条带( 纹) 状磷块岩， 矿石结构以内碎屑结构为主，少量为凝胶状结构，内碎屑以磷质砂、砾屑为主，少量鲕屑、团粒，砂、砾屑含量越高，矿石品位越富。因此，该地区磷矿石品位与沉积环境相关。

羊场磷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。羊场超大型隐伏磷矿的发现， 实现了深部隐伏磷矿找矿技术重大突破，大幅扩大云南省磷矿保有资源量，为加强重要能源矿产资源增储上产、做实做大云南省资源经济、打造千亿级全国重要磷化工产业基地奠定了坚实的资源基础，有效助推乌蒙山特困地区区域经济发展，并成为乌蒙山区脱贫攻坚与区域发展的有力推手和技术支撑，对维护国家经济安全和推动云南经济高质量发展，具有十分重要的意义。

羊场磷矿最早于1978年由云南地矿局第八地质队在滇东北地区开展钾盐普查时发现，2007~2010年，由云南省地质调查局承担云南省矿产资源潜力评价工作，在开展云南省磷矿资源潜力评价时，以“羊 1 井”钻孔成果为基础，对该地区磷矿进行了资源潜力预测，2018年， 成都地质调查中心在羊场地区开展了磷矿调查评价工作。2013年以来，云南省地质调查院在该地区分4 个阶段开展磷矿勘查评价工作。

2013~2016 年，云南省地质调查院在云南乌蒙山区开展优势矿产资源调查评价，综合分析区域内典型矿床成矿地质体特征、成矿构造与成矿作用特征基础上，构建矿集区“三位一体”找矿预测地质模型，解决了该地区制约找矿的关键地质科学问题，进一步打开了区域找矿空间。

2017~2019年， 云南省地质调查院在羊场磷矿及其周边地区开展1:5万矿产地质调查工作，通过资源潜力评价，圈定羊场磷矿 A类找矿靶区，预测羊场磷矿区埋深 1500m 以浅， 潜在磷矿资源达132.0×10⁸t，其中埋深 1000m以浅， 潜在磷矿资源103.0×10⁸t，显示该地区具备寻找超大型磷矿的资源潜力。

2020~2022年，云南省地质调查院在羊场磷矿区西段祝家厂、冯家沟和庆坝村3个普查区开展磷矿勘查工作，经过钻探施工验证，首次采用天然场音频大地电磁法剖面进行勘查，创新性采用三维矿体定位模型， 结合综合地质要素法开展隐伏磷矿资源潜力预测，探获I+II+III品级磷矿石推断资源量27.00×10⁸t。

2023~2025年，基于以往矿区勘查成果，继续对羊场磷矿区东段高寨、蓼叶坝、柏香坝3个普查区开展磷矿普查工作，系统查明矿体特征和资源状况，预期提交磷矿石推断资源量25.0×10⁸t。通过项目实施系统总结早寒武世梅树村期磷矿床的形成机理及富集规律，构建羊场磷矿床成矿模式，确定有效的沉积学勘查指标体系，为后续磷矿勘查提供指导。

2.1 大地构造及古地理

矿床 位 处 滇 东 被 动 陆 缘 (VI-2-4) -昭通陆棚( VI-2-4-1) ， 属滇东北早寒武世“二隆三洼”古地理格局之硝滩(羊场聚磷盆地东段，夹持于巧家(莲峰断裂、康定(彝良(水城断裂、弥勒-师宗-水城断裂及紫云-大方-毕节断裂圈闭的菱形夹块中( 图1b) 。成矿区带所属硝滩-羊场聚磷盆地东段磷矿田( V2)的镇雄(威信成磷区( 图 1c) ，后期上覆沉积物过厚，磷矿体隐伏于地下深部，地表未出露。区域内矿产以沉积矿产为主，磷矿为优势矿产( 图1a,) 。

扬子地台早寒武世磷块岩分布于西缘之龙门山断裂、丽江(木里断裂以及红河断裂之东侧， 但主要矿床均分布于滇中古陆与牛首山古陆间之昆明凹陷、滇东台陷内( 图 2b)。早寒武世时期，由于当时地壳活动导致壳下物质上升， 磷质汇集于大洋深部， 形成洋底富磷海水， 其在一定的纬度部位由洋流携带并上翻于大陆边缘的浅海区域，在其适合的古地理环境中沉积形成磷块岩矿床。

通过沉积相环境分析，成磷环境为潮坪相带( 图2a) ，潮间坪中高能水动力潮间滩是最有利于磷块岩形成、长期保持有利的浅水环境，由于潮汐、波浪的反复作用，使磷颗粒簸选富集，易形成较富厚的大型磷块岩矿床。

2.2成矿构造

矿区构造主要为轴向近东西向羊场背斜， 磷矿体隐伏于背斜核部， 断裂较不发育， 局部见北东走向的小规模陡倾张性裂隙( 图 3a) 。地表未出露梅树村组(E₁ms) 和灯影组( Z₂dn) ，仅在钻孔中揭露到， 其中梅树村组(E₁ms) 是区内磷矿赋存层位。核部地层产状较缓，倾角 3°~10°; 翼部地层产状变陡，倾角15°~43°，两翼基本对称( 图 3b) 。据钻孔揭露情况，断层往深部延伸有限，对矿层影响较小。

2. 3 含磷岩系

含磷岩系为下寒武统梅树村组( E₁ms) ，地表未出露，仅在钻孔中揭露( 图3b) ， 厚度 70.10~127.91m，由一套深灰色、灰黑色碳酸盐岩、磷块岩及硅质岩等组成，其沉积环境为浅海碳酸盐台地干热潮坪环境，沉积相为潮上(潮间带高能富白云岩、磷块岩相( 图2a) 。

上覆牛蹄塘组( E₁n) : 灰绿色、深灰色薄(中层状粉砂岩夹灰黑色炭质页岩， 底部灰黑色含浅黄色黄铁矿( 呈透镜体顺层分布) 炭质粉砂岩是磷矿层顶板作为直接找矿标志。厚度大于181.71m。

含磷层梅树村组( E₁ms) : 深灰色、灰黑色薄(中厚层状、致密块状、条纹( 带) 状含磷白云岩、砾屑砂屑磷块岩、含磷硅质白云岩及含磷硅质岩等是重要的层位找矿标志， 厚度70.10~127.91m。上部为KT2矿体顶板，局部地段零星富集成矿( KT1) ， 以低品位矿为主，零星见III品级矿，连续性较差。岩性为灰色、深灰色薄至中层状微(粉晶砂屑灰质白云岩、砂屑白云岩、含磷质砂屑灰岩、含灰质白云质砂屑磷块岩等，黑色磷质砂屑呈条纹、条带稀疏分布; 中部为 KT2、KT3 矿体赋存位置，岩性为深灰色、灰黑色薄(中厚层状、致密块状、条纹( 带) 状含磷白云岩、砾屑砂屑磷块岩等。黑色胶磷矿砂屑相对聚集呈条纹、条带顺层分布，局部见少量砾屑分布，砾屑呈长条状、次棱角状， 其成分主要为胶磷矿， 黑色胶磷矿条纹、条带与浅色白云石、方解石聚集条带接触面相对平整，少部分波状起伏。浅色白云石、方解石含量增多形成条( 纹) 带变厚， 黑色胶磷矿条( 纹) 带逐渐变薄; 下部为 KT3矿体底板， 岩性为灰色、深灰色薄至中层状微(粉晶灰质白云岩、含磷硅质白云岩、砂屑灰岩及含磷硅质岩，偶见炭质页岩等， 局部见黑色硅质条带及稀疏断续磷质条带顺层分布。

下伏灯影组( Z₂dn) : 灰色、浅灰绿色中至厚层状、条带状微(粉晶白云岩， 顶部为深灰色炭质白云岩、含灰质硅质白云岩， 厚度大于124.24m。

2.4成矿特征

2.4.1矿体形态

矿体产于羊场复式背斜深部下寒武统梅树村组中，磷矿层分布面积广， 矿化连续性好，主磷矿层赋存于梅树村组二段( E₁ms²)。矿体呈层状沿背斜核部及两翼近平行顺层产出，矿层、岩层二者产状基本一致， 总体走向与背斜轴向一致， 呈近东西向，局部为北东(南西向， 核部倾角较缓， 一般2°~6°; 倾向与背斜两翼倾向一致，翼部倾角较陡， 北西翼倾向 290°~330°， 倾角5°~13°， 南东翼倾向90°~150°， 倾角 4°~13°。磷矿体主要产于梅树村组中下部( 图4) ， 根据磷矿层垂向上分布特点，其结构类型划为多层型，可分为上、中、下 3 个矿层( KT1\KT2\KT3) ， 表明磷酸盐聚集的多期性。主矿层为中矿层( KT2) 东西向控制长15.0km，南北向控制宽7.5km， 矿体厚度17.85~43.31m，平均32,64m，P₂O₅品位15.78%~25.43%，平均 24.03%， 其中I级品矿石厚度1.96~12.80m，平均5.47m，P₂O₅ 品位平均30.72%。目前，钻探控制矿体埋深424.78~1051.08m不等，分布标高 )543.20~1025.79m( 图3b) 。矿体沿走向由西往东矿体厚度变薄， 矿化有变弱趋势， 沿倾向由背斜轴部往南北两翼矿体厚度较稳定， 矿化稍有变弱趋势。

2.4.2 矿石组构及矿物成分

矿石中主要组成矿物为胶磷矿， 脉石矿物为石英、方解石及白云石等， 金属矿物主要为黄铁矿; 化学成分主要为 Ca, 及 P， 含有少量 Si、Mg、S及Fe等元素，P元素均赋存于胶磷矿内，Ca元素主要赋存于胶磷矿内，少量赋存于方解石、白云石内， Mg元素赋存于白云石内， Si 元素主要赋存于石英内，S 元素主要赋存于黄铁矿内; 矿石结构以内碎屑( 粉屑、砂屑、砾屑) 结构为主， 局部为凝胶状结构、球粒及团块结构，少见鲕状结构( 图5d、5e) ; 构造以致密块状、条纹( 带) 状构造为主( 图5a、5b、5c) ; 矿石自然类型主要有致密块状、条纹( 带) 状磷块岩， 工业类型为碳酸盐型、混合型(碳酸盐型、混合型磷矿，以混合型为主;工业矿石品级为I、II、III品级， 以I、II品级为主。

2.5矿床成因模式

早寒武世梅树村期是磷质富集时期，羊场磷矿位处当时上扬子陆表海西南边缘，其北西、南西、南东三面紧临古陆，来自华南海、滇青藏(秦岭海广海的富磷海水从南东、北西方向侵入硝滩(羊场聚磷盆地， 流速由急变缓， 由于大规模海侵和上升洋流以及风暴事件影响，上升洋流把富磷的海水带到浅海地带时，由于太阳热能和地球自转引起的地壳上部海水搅动， CO₂逸出， 海水中P₂O₅形成过饱和状态， 压力降低，温度升高，pH值增高，磷质因胶体化学、生物化学作用， 以胶体(化学形式发生凝聚富集、沉积，使磷以磷酸钙、凝胶状磷块岩等共生沉积的磷质层的形式沉积于浅海地带的边缘上，形成半固结状态磷酸盐沉积物。

早寒武世梅树村期正是羊场聚磷盆地微生物繁衍的重要时期，经过微生物的分解、转化对磷的溶解、迁移、富集和叠加改造再沉积，由化学凝聚和加积作用使半固结的磷酸盐沉积物在波浪和潮汐的作用下遭到破碎、搬运、再沉积而形成物理异化颗粒，使磷以胶体(化学的形式发生凝聚富集复合而成矿。

后期经多期次水流、波浪与潮汐反复作用，使处于半固结状态的磷酸盐沉积物遭到破碎、搬运、磨蚀、再沉积，经过海水的冲刷作用， 使磷颗粒簸选富集再次发生沉淀，经压实、固结重新胶结再造成岩成矿， 成矿后期受羊场背斜叠加改造，形成北西矿层富厚，南东逐渐变贫薄的海相沉积碳酸盐岩型层状磷块岩矿床( 图 6) 。

羊场磷矿床具有资源储量大、矿石品质优、资源分布集中的特点， 矿区及其外围埋深1000m 以浅的潜在磷矿资源103.0×10⁸t，分布面积120km²。目前，经过钻探施工验证的面积为25.82km²，外围尚有94.18km²范围未开展勘查工作。通过项目实施有助于进一步完善和丰富早寒武世磷矿的成矿理论，对滇东北地区隐伏磷矿床的勘探和开发具有重要的指导意义。

( 1) 羊场聚磷盆地近东西向展布，为台地边缘织金聚磷盆地北西段次级坳陷地，磷矿资源潜力巨大，经过钻孔施工验证，羊场地区下寒武统梅树村组富含有丰富的磷矿，具有良好的找矿前景。通过解析赋矿层位各岩性段岩石矿物 ( 组合) 特征、沉积( 微) 相类型、沉积环境与时空分布规律，重建其古地理环境; 查明磷质来源、迁移过程及富集机制，建立矿床成矿模式; 确定有效的沉积学勘查指标体系，为后续磷矿勘查提供指导。

( 2) 创新性采用“三维矿体定位模型”结合“综合地质要素法”开展隐伏磷矿资源潜力预测， 预测羊场磷矿及其外围埋深1000m 以浅潜在磷矿资源103.0×10⁸t， 埋 深 1500m 以浅潜在磷矿资源132.0×10⁸t。经过后续钻孔验证，探获资源量与预测情况基本吻合，预测方法可行。

( 3) 通过岩芯物性提取与对比研究，多维度地球物理等技术方法试验， 探索针对隐伏磷矿床的科学高效的勘查评价技术体系， 形成一套具有推广价值的典型隐伏磷矿集区高效的勘查评价技术体系。根据该地区磷矿为隐伏矿且埋深大，含磷层富含黄铁矿及炭质等特点，首次采用天然场音频大地电磁法剖面进行勘查，发现了较好的找矿异常， 钻探验证效果良好，推断含磷层梅树村组埋深、断裂构造及含矿层位等变化情况，为深部找矿提供地球物理依据，指导钻探工程布置。经过钻探施工验证， 物探推测异常与矿体位置基本吻合， 音频大地电磁测深在隐伏磷矿勘查中具有较好的指导意义，可在该地区及邻区后续勘查中加以借鉴。

( 4) 依托项目勘查成果，为国家及地方矿产资源规划、产业发展提供了基础资源支撑。项目找矿成果有力推动了后续磷矿勘查工作，矿床的发现和评价为云南省打造千亿级全国重要磷化工产业基地奠定了坚实的资源基础，为国家能源资源安全和粮食安全提供了资源保障， 并将进一步促进地方经济及磷化工等产业高质量发展，社会经济意义重大。