扬子地台晚震旦世陡山沱期,是我国第一次大规模的成磷高峰期,沉积磷块岩广泛分布于华南地区的鄂、黔、湘、赣、浙、川等省份。国内外同期的磷块岩多上覆于冰碛岩层之上,冰期后磷块岩沉积是这一时期的普遍特征,这与雪球地球事件结束后的古海洋和古生态环境变化、重构有关。陡山沱期海侵之初,沉积基底凹凸不平,水下高地或古隆起边缘常成为磷块岩的富集区,岩相古地理的研究表明,次级凹陷以及隆起的陆缘浅海是有利的成磷场所。自瓮福磷矿发现以来,前人对瓮安-福泉地区晚震旦世元素地球化学、沉积特征和瓮安生物群等方面取的了较多的成果,而对研究区的沉积环境的研究,以及对沉积古地理格架的恢复、生物聚磷成矿机理、碘的富集分布规律等方面的研究甚少。自古生代以来,贵州地壳曾遭受过多次强烈变形,严重地妨碍了对晚震旦陡山沱期a矿层(下矿层)、b矿层(上矿层)两个聚磷期的总体认识,所以恢复、重塑成磷期的沉积古环境、古地理格局,探讨成磷期的生物成矿作用、碘的分布规律与沉积古环境的内在联系,是一项很有意义的工作。本文受贵州省国土资源厅公益性、基础性地质勘探基金项目《黔中地区寒武系底部成磷规律、控制因素及远景区预测》(2012294)和贵州大学学科建设基金《贵州沉积矿床成因研究》资助,在整理、分析、总结前人研究成果的基础上,对瓮安-福泉地区晚震旦世成磷期含磷岩系进行大量的野外调查,含磷岩系地质剖面测制,大量的区域钻孔资料分析,岩矿鉴定和地球化学测试及分析,开展晚震旦世成磷期岩相古地理特征、成磷环境及控矿因素、物质来源、成矿模式等系统研究,探讨聚磷古地理格架、碘富集机理及控制因素,取得以下成果:(1)通过对研究区多条剖面的对比分析,研究区含磷岩系可划分为两期(沉积旋回),第一个沉积旋回为南沱期滨岸陆源碎屑的砂砾—泥质沉积,逐渐过渡到陡山沱早期磷质碳酸盐沉积(a矿层);第二个沉积旋回为陡山沱晚期从侵蚀间面之上的滞留沉积到主要工业磷矿层(b矿层)的沉积,直到磷质贫化及大量白云岩沉淀为止。两个旋回都反映出水体由浅至深又至浅,能量由低至高又至低的沉积过程。沉积环境由低能、浑浊的闭塞还原环境,向清水开阔的高能环境过渡,构成了一个在海侵背景下沉积区内水体向上变浅的进积型海岸沉积序列。(2)通过岩矿鉴定、电子显微镜分析,研究区磷块岩主要矿物碳氟磷灰石由非晶质胶磷矿、隐晶质磷灰石、微晶质磷灰石和针柱状磷灰石组成,其中非晶质胶磷矿占主体。沉积特征、有机碳、Mo、V、Ni、Cu元素及稀土元素分析表明,成磷早期a矿层形成缺氧的还原环境,b矿层沉积于相对氧化的环境,沉积环境是形成不同类型磷块岩的主要控制因素。微量元素分析结果表明,研究区磷块岩具有热水沉积特征是因为洋流上升带来的硅质、磷质快速沉积,U、Th、As和Sb等元素保持了深水体地球化学特征所致。(3)根据区域地质资料、钻孔资料、含磷岩系沉积特征和沉积环境,编制了震旦世南沱期、早陡山沱期、晚陡山期沉积古地理图,并细分出不同沉积相带。根据古地理格架与磷块岩分布关系,首次系统提出多岛海湾古地理格架是形成瓮福大型磷块岩矿床的主要控制因素,海湾的形态、大小控制磷块岩的分布和规模。(4)成矿空间分布受含磷岩系、古构造条件和古地理格局控制。研究区完整沉积序列主要分布于黔中浅海台地边缘;非完整沉积序列,分布于台地内部及靠近古陆边缘;含磷岩系的厚度大小及不同沉积序列,直接制约着磷块岩矿床的空间分布。从南沱期的群岛及海湾格局,演化为陡山沱期的大型多湾海岸,西部为古隆起区,东部为古凹陷区的古地形特征,控制含磷岩系呈南北向展布,东西向变化的总体轮廓。受次级古隆起(新桥半岛)的分割,形成北部海湾浅滩和南部广阔海滩的成磷环境,控制着瓮福磷矿的形成及空间展布。成磷期岩相古地理研究表明,陡山沱晚期宽缓的海滩、较强水动力条件有利于磷质簸选净化,滨岸多湾及半岛的障壁作用,藻类生物繁盛,有利于磷质聚集,因此,磷矿主要形成于海湾及海滩环境的磷质碳酸盐岩优势岩相中。(5)通过对瓮福磷矿成矿空间、成矿时代、成矿系列的综合分析,提出瓮福磷矿成矿机理及成矿模式。认为东部的华夏洋板块不断向扬子板块俯冲下,多期海底火山喷发的磷质在深海底部大量聚集,长期积累和储备的高容磷海水在上升洋流的驱动下,由北东向南西侵进,漫上整个碳酸盐台地,在潮下及潮间海湾环境中,磷质经过化学析出、沉淀,并经藻类生物的浓缩、吸取、转移聚沉于海底,完成磷质的初次富集。晚陡山沱期,在浅水环境中以波浪作用为主的机械簸选等沉积改造作用下,促成磷质颗粒化及物理机械富集,最后在瓮照坝、大湾-铅厂、团坡、英坪海湾环境,形成早晚两期大型磷块岩矿床。(6)通过岩性、岩(矿)石结构、显微组分、有机碳含量、常量元素含量、藻类碎屑含量等与碘含量之间的相关性研究,认为磷块岩中碘的富集与褐藻生物作用有关,并发现英坪褐藻滩是碘富集相带,富碘相带是瓮福磷矿富碘磷块岩分布区域。在浅水环境下,富磷海水为褐藻类生物提供丰富的营养物质,褐藻类生物大量繁殖并吸附大量的磷质和碘元素,完成生物初步富碘,当富碘褐藻生物大量死亡后,潮汐作用过下藻类生物被打碎,褐藻碎片向下沉积的过程被磷酸盐化,并逐渐聚集、成岩成矿。磷质不直接参与碘的富集过程,但磷酸盐化过程中将富碘褐藻碎片固定、保存在磷块岩之中,形成含藻粘结富碘磷块岩。同时,编制了研究区碘元素含量等值线图。