云南富寧定皇鈦鐵砂礦礦床成因

羅 坤，付義琴

(云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，云南 昆明 650051)

云南的鈦鐵砂礦床分三種類型組成：主要的類型為海西期輝長巖—輝長輝綠巖風(fēng)化殼紅土型砂礦床；次要類型為湖濱—河流沖積型砂礦床；第三類型為海西—印支期臨滄復(fù)式巖體南段與二長花崗巖有關(guān)的河流沖積型鋯英石、獨(dú)居石、鈦鐵礦綜合型砂礦床。定皇鈦鐵砂礦則屬于第一種。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

定皇鈦鐵砂礦區(qū)，夾持于近南北向里達(dá)深大斷裂與近東西向木壩斷裂之間。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)復(fù)雜，里達(dá)深大斷裂以東，逆沖～推覆斷裂及地層的褶皺、倒轉(zhuǎn)、節(jié)理、裂隙發(fā)育，褶皺的完整形態(tài)常被破壞，礦區(qū)(圖1)出露的地層有二疊系上統(tǒng)吳家坪組(P2w)：為濱?！獪\海臺(tái)地相沉積的碳酸鹽巖、二疊系下統(tǒng)陽新組(P1y)：為淺海開闊臺(tái)地相碳酸鹽巖相沉積；寒武系上統(tǒng)(∈3)：為碳酸鹽巖及碎屑巖沉積。

圖1 富寧定皇構(gòu)造簡圖

2 巖漿巖與鈦鐵礦

礦區(qū)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，以堿性基性巖侵入為主，具有多期次和多旋回特征，是富寧地區(qū)風(fēng)化殼型鈦鐵礦床的重要含礦母巖。定皇礦區(qū)鈦鐵砂礦即產(chǎn)于其風(fēng)化殼中。海西—印支期第一期第四亞期(T2βμ1)“半瓦型”含鈦輝長輝綠巖體，自邊緣至中心大致可分四個(gè)相帶：

2.1 細(xì)粒鈦輝輝綠巖相

主要分布于主巖體底部或主巖體之外與主巖體平行，部分巖體無此帶。有的巖體上部邊緣也有此相帶，主要巖石有鈦輝輝綠巖、并見有少量橄欖鈦輝輝綠巖，其粒度同上或由邊緣向內(nèi)部逐漸變粗。

2.2 中細(xì)?！辛ｉ蠙焘佪x輝長輝綠巖相

分布較廣，主要分布于主巖體下部，具條帶構(gòu)造，巖石主要為橄欖鈦輝輝長輝綠巖。是該期巖體的主成巖相之一。

2.3 中?！至ｂ佪x輝長輝綠巖相

分布較廣，主要分布于主巖體中部及上部，是該期巖體的主要成巖相，粒度向上逐漸變粗，巖石主要為鈦輝輝長輝綠巖。

2.4 粗?！珎ゾ顗A閃輝長巖相帶

出露零星，常呈透鏡體分布于中?！至ｂ佪x輝長輝綠巖相帶中，并與之過渡，是一種不穩(wěn)定巖相，也是該期巖體主要成巖相，巖石主要為堿閃鈦輝輝長輝綠巖。

定皇礦區(qū)巖體，各相帶之間為過渡關(guān)系。各相帶巖石的共同特征是均含鈦輝石、鈦鐵礦等金屬礦物。含鈦輝長輝綠巖體，主要沿二疊系下統(tǒng)陽新組(P1y)地層層間順層侵入，呈巖床～巖蓋、巖墻、巖脈形式產(chǎn)出，產(chǎn)出形態(tài)多數(shù)受圍巖產(chǎn)狀限制，邊緣形態(tài)極不規(guī)則。

3 含礦性分析

3.1 化學(xué)分析

鈦鐵礦化學(xué)成分為FeTiO3，其含TiO252.6ω%。鈦鐵砂礦床是含鈦輝長輝綠巖經(jīng)地表風(fēng)化殘留于原地，或經(jīng)搬運(yùn)二次堆積富集后形成的砂礦床。根據(jù)風(fēng)化程度及礦石類型的不同又分為，全風(fēng)化輝長輝綠巖型鈦鐵砂礦石、半風(fēng)化輝長輝綠巖型鈦鐵砂礦石及微風(fēng)化含鈦輝長輝綠巖。為更好的分析定皇礦區(qū)鈦鐵砂礦的含量相關(guān)性，通過在地表施工淺鉆，獲得不同層位的樣品。共采集樣品1035件進(jìn)行TiO2化學(xué)含量分析(表1)。

由表1可看出富寧定皇鈦鐵礦區(qū)各巖性中的TiO2的化學(xué)含量并非均勻，以全風(fēng)化輝長輝綠巖型鈦鐵砂礦石最高，其次為半風(fēng)化輝長輝綠巖型鈦鐵砂礦石，最低則為微風(fēng)化含鈦輝長輝綠巖。

表1 定皇鈦鐵礦區(qū)各風(fēng)化巖性層TiO2含量

注：巖漿巖中TiO2平均化學(xué)成分據(jù)F.W.Clark；H.S.Washington，1924。

結(jié)果表明，越接近地表，物理風(fēng)化作用越強(qiáng)、越徹底。隨著風(fēng)化程度的增強(qiáng)不僅含礦巖石的礦物成分、化學(xué)成分發(fā)生改變，輝石、斜長石等發(fā)生高嶺土化或綠泥石化，K、Na、Ca、Mg等易溶于水的物質(zhì)被地下水淋濾帶出，含礦巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造也發(fā)生改變，由堅(jiān)硬(完整)的含鈦輝長輝綠巖變?yōu)樗绍?散)的風(fēng)化殼型鈦鐵礦石，而且，隨著風(fēng)化程度的增強(qiáng)，TTi02品位也隨之變富。

3.2 地形地貌分析

礦體為風(fēng)化殼型鈦鐵礦，因此礦體頂板直接裸露地表，礦體底板凹凸不平，其凹凸形狀與地貌形態(tài)基本相似，由于礦體風(fēng)化深度大小不等其形態(tài)又不等同于地貌形態(tài)，山頂、山脊及緩坡地段由于剝蝕、搬運(yùn)作用相對較小、礦體風(fēng)化深度較深，因此礦體厚度較厚、品位相對較富，而陡坡及山谷，由于剝蝕、搬運(yùn)作用較強(qiáng)，礦體風(fēng)化深度較淺、因此礦體厚度較薄、品位相對較貧。剖面上礦體形態(tài)簡單，呈層狀覆蓋于微風(fēng)化含鈦輝長輝綠巖體之上(圖2)。

圖2 V1礦體8勘探線品位厚度變化曲線圖

4 礦石質(zhì)量

4.1 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

4.1.1 礦石結(jié)構(gòu)

礦石具它形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)、蝕變殘余結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)及碎裂狀結(jié)構(gòu)。

4.1.2 礦石構(gòu)造

礦石具土狀構(gòu)造、砂土狀構(gòu)造

4.2 礦物成分

全風(fēng)化、半風(fēng)化輝長輝綠巖型鈦鐵砂礦石中金屬礦物：主要以鈦鐵礦、褐鐵礦、鈦磁鐵礦為主，其次有金紅石、赤鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦，偶見銳鈦礦、黝銅礦、磁黃鐵礦及鋯石。非金屬礦物：非金屬礦物：主要以斜長石、輝石、綠泥石、鐵泥質(zhì)為主，其次為黑云母、磷灰石、石英，偶見角閃石、蝕變橄欖石、綠簾石及電氣石等?，F(xiàn)將各主要礦物特征分述如下：

4.2.1 鈦鐵礦

黑色、褐黑色，半金屬—強(qiáng)金屬光澤，硬度中等，性脆。條痕為黑色，斷口為貝殼狀及不規(guī)則狀，它形—半自形粒狀，偶見鈦鐵礦板狀晶體及聚片雙晶，粒徑0.3～1mm，個(gè)別達(dá)1.5mm，含量一般3～5%，個(gè)別達(dá)9%。光片下可見鈦鐵礦與褐鐵礦、赤鐵礦及磁鐵礦共(伴)生，鈦鐵礦多殘余于褐鐵礦中。

4.2.2 褐鐵礦

褐色，土狀、半土狀光澤，它形粒狀，偶見膠狀，粒徑≤0.9mm，含量≤2%。光片下可見鈦鐵礦呈殘余狀產(chǎn)于褐鐵礦中，還可見褐鐵礦沿鈦鐵礦邊緣進(jìn)行交代。

4.2.3 磁鐵礦

黑色，它形粒狀，偶見自形晶磁鐵礦、粒徑≤0.3mm，半金屬—金屬光澤，硬度中等，斷口不平坦，條痕為黑色，含量≤1%。光片下可見與鈦鐵礦、赤鐵礦伴生。

4.3 礦石類型

根據(jù)風(fēng)化程度的不同，礦石類型可分為全風(fēng)化輝長輝綠巖型鈦鐵砂礦石及半風(fēng)化輝長輝綠巖型鈦鐵砂礦石。

4.3.1 全風(fēng)化輝長輝綠巖型鈦鐵砂礦石

該類型礦石分布于地表淺部，由于遭受強(qiáng)烈風(fēng)化，含鈦輝長輝綠巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造已無保留，原巖中的輝石、斜長石等礦物均已完全高嶺土化或綠泥石化，含礦巖石由堅(jiān)硬變得松軟(散)，金屬礦物鈦鐵礦、鈦磁鐵礦多已解離，呈星散狀或浸染狀分布于全風(fēng)化的輝長輝綠巖風(fēng)化砂土中。

4.3.2 半風(fēng)化輝長輝綠巖型鈦鐵砂礦石

該類型礦石分布于含鈦輝長輝綠巖半風(fēng)化帶中，含礦巖石經(jīng)過半風(fēng)化后，原巖中的輝石、斜長石等非金屬礦物等已基本高嶺土化或綠泥石化，但仍保留有原巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，礦石松散至半堅(jiān)硬，金屬礦物鈦鐵礦、鈦磁鐵礦已基本解離，選礦過程中只需簡單破碎及磨礦即可入選。

5 礦床成因

5.1 時(shí)空因素

區(qū)域上，含鈦輝長輝綠巖受時(shí)代控制，三疊世第一期第四亞期侵入形成的“半瓦型”基性輝長輝綠巖TiO2含量較高，定皇礦區(qū)侵入的含鈦輝長輝綠巖體，平均TiO2含量達(dá)3.08ω%(遠(yuǎn)高于中國基性巖平均TiO2含量值2.08ω%)，從而為該區(qū)風(fēng)化殼型鈦鐵礦的形成提供了物質(zhì)來源。

5.2 構(gòu)造因素

區(qū)域性里達(dá)斷裂控制了區(qū)內(nèi)基性含鈦輝長輝綠巖體的分布，只有在里達(dá)斷裂以東地區(qū)出露的含鈦輝長輝綠巖體，風(fēng)化后才能形成風(fēng)化殼型鈦鐵礦。

5.3 氣候因素

富寧地區(qū)氣候炎熱(晝夜溫差大)、雨量充沛，有利于含鈦輝長輝綠巖巖體的風(fēng)化，有利于形成風(fēng)化殼型鈦鐵砂礦床。

5.4 地形因素

地形平緩對風(fēng)化殼的形成較為有利，從而對鈦鐵礦礦床的形成也更為有利。風(fēng)化殼厚度較大，表明風(fēng)化作用比較徹底，地形越平緩，其風(fēng)化殼面積越大，風(fēng)化的堆積速度也就明顯大于剝蝕速度，形成的風(fēng)化殼型鈦鐵礦的規(guī)模也就越大。在靠近溝谷及陡坡的地段，不易形成富厚的風(fēng)化殼型鈦鐵砂礦床。

定皇風(fēng)化殼型鈦鐵砂礦礦床形成是由于含鈦輝長輝綠巖出露地表后，經(jīng)過漫長的地表風(fēng)化、水解作用，一方面含鈦輝長輝綠巖體中易溶于水的Ca、Mg、K、Na等物質(zhì)隨地下水淋濾帶走，使含鈦輝長輝綠巖中的TiO2含量相對富集；另一方面，隨著風(fēng)化作用的增強(qiáng)，含鈦輝長輝綠巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造發(fā)生破壞，巖石中的主要造巖礦物輝石、斜長石發(fā)生高嶺土化、綠泥石化，從而使堅(jiān)硬(完整)的基性巖變得松軟(散)，也使緊密鑲嵌于輝長輝綠巖礦物顆粒間的鈦鐵礦、鈦磁鐵礦等金屬礦物基本解離，呈星散狀、或浸染狀分布于風(fēng)化殼巖石中，從而形成了易于采選的輝長輝綠巖風(fēng)化殼型鈦鐵砂礦床。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院.云南省富寧縣定皇鈦鐵砂礦生產(chǎn)勘探報(bào)告[R].2012.

[2]將敬業(yè)，程建萍.應(yīng)用地球化學(xué)[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社.2007.

[3]云南省地礦局.云南省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社.1982.

[4]尹紅光.富寧洞哈鈦鐵礦[J].云南地質(zhì).2008(2).