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张家垭磷矿区发育地层为震旦系和寒武系白云岩，构造主要为单斜构造。磷矿体仅有一个，呈层状产于下震旦统陡山沱阶一段，沿走向延伸3460.62m，沿倾向延伸400～1400m，厚度0.59～2.34m，均厚1.70m。矿石自然类型包括泥质条带磷块岩、白云质条带磷块岩及块状磷块岩，工业类型均属混合型矿石，常量组分主要为P2O5、CaO及SiO2。成矿物质源于秦岭海槽，成矿作用包括温压变化、生物活动及化学结晶。主要控矿因素为沉积盆地的深度和广度，本区存在一定找矿前景。