攀西地區(qū)紅格釩鈦磁鐵礦床地球化學(xué)異常特征分析及礦床成因探討

郝江波，劉嚴(yán)松,2,何政偉,2,閆浩瑜,曹發(fā)生

(1.國(guó)土資源部構(gòu)造成礦成藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))，四川 成都　610059；2.成都理工大學(xué)，四川 成都　610059)

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攀西地區(qū)紅格釩鈦磁鐵礦床地球化學(xué)異常特征分析及礦床成因探討

郝江波1，劉嚴(yán)松1,2,何政偉1,2,閆浩瑜1,曹發(fā)生1

(1.國(guó)土資源部構(gòu)造成礦成藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))，四川 成都610059；2.成都理工大學(xué)，四川 成都610059)

攀西地區(qū)基性-超基性含礦巖體以賦存超大型釩鈦磁鐵礦礦床而聞名于世，是我國(guó)重要的鐵礦產(chǎn)地和重要的釩鈦資源基地。通過對(duì)該礦床的地質(zhì)特征、構(gòu)造與圍巖對(duì)成礦的控制作用及地球化學(xué)異常特征分析研究，認(rèn)為紅格釩鈦磁鐵礦成礦物質(zhì)來源于上地幔，玄武巖漿結(jié)晶分異過程中有地殼物質(zhì)混入地幔物質(zhì)。礦床的形成對(duì)時(shí)間與空間要求嚴(yán)格。基性-超基性巖、燈影組白云質(zhì)灰?guī)r和峨眉山玄武巖是形成紅格釩鈦磁鐵礦床的必要條件。

釩鈦磁鐵礦；峨眉山玄武巖；礦床地質(zhì)特征；四川紅格

1　礦區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)屬攀西成礦帶，其大地構(gòu)造位置位于康滇地軸中南段(圖1)，區(qū)域斷裂發(fā)育，以北西—北西西向、南北向?yàn)橹?。其主要的深大斷裂為近南北向的金?菁河斷裂帶、攀枝花斷裂帶、安寧河斷裂帶和昔格達(dá)深大斷裂帶。強(qiáng)烈發(fā)育的斷裂不僅形成了紅格地區(qū)的山谷地貌，同時(shí)，第四紀(jì)斷陷盆地的形成和展布也受斷裂控制。南北向構(gòu)造帶控制著礦產(chǎn)、巖體的產(chǎn)出條件和分布規(guī)律，尤其是對(duì)含釩鈦磁鐵礦層狀輝長(zhǎng)巖雜巖體控制作用十分明顯。筆者通過對(duì)紅格釩鈦磁鐵礦床的地質(zhì)特征、控礦構(gòu)造及主、微量元素分析研究，進(jìn)而來探討紅格釩鈦磁鐵礦成礦物質(zhì)來源和礦床成因。

圖1　研究區(qū)構(gòu)造綱要圖及主要斷裂構(gòu)造展布略圖(據(jù)傅敏軍，2013)Fig. 1　Structure chart and main research outline of faulted structure sketch (After Minjun, 2013)

2　礦床地質(zhì)特征

紅格釩鈦磁鐵礦含礦巖體總體上受南北向昔格達(dá)斷裂、安寧河斷裂以及紅格東西向構(gòu)造的控制。含釩鈦磁鐵礦基性-超基性巖體分布在涼山州會(huì)理縣與攀枝花市米易縣、鹽邊縣接壤地區(qū)，巖體南北長(zhǎng)約21km，東西寬5～10km，總面積約100km2。包括安寧村、白草、馬鞍山、中梁子、紅格南北、灣子田、中干溝和秀水河等8個(gè)礦區(qū)(圖2)。紅格巖體主要以層狀-似層狀侵入體為主，具有明顯巖相分帶性和韻律旋回性特點(diǎn)(圖3a、圖3b)。前人通過對(duì)紅格含礦基性-超基性巖體觀察研究，將該巖體的巖相帶和韻律層進(jìn)行了劃分(張成江，2009)，總體上紅格巖體可劃分為3個(gè)巖相帶，即輝長(zhǎng)巖相帶、輝石巖相帶和橄輝巖相帶。每個(gè)巖相帶大致可分為2個(gè)含礦層，礦體主要分布在各巖相帶下部，呈層狀、似層狀、條帶狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與巖體產(chǎn)狀一致。

紅格釩鈦磁鐵礦礦體主要由稀疏或稠密浸染狀和星散浸染狀礦石組成。根據(jù)礦石鐵鈦氧化物含量將礦石分為星浸礦(10%～20%)、稀浸礦(20%～35%)、中浸礦(35%～65%)及稠浸礦(65%～85%)4類。紅格釩鈦磁鐵礦礦物種類較多，已知礦物都為常見礦物，金屬礦物以鈦磁鐵礦、鈦鐵礦為主，其次含少量的磁黃鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦等；脈石的主要礦物是橄欖石、普通輝石，也含有其他硅酸鹽礦物。例如，斜長(zhǎng)石等，一些礦樣見部分的磷酸鹽、碳酸鹽礦物(傅敏軍，2012；羅金華等，2013)。

1.第四系泥質(zhì)沙土礫石；2.第三系昔格達(dá)組；3.二疊系峨眉山玄武巖；4.震旦系燈影組；5.正長(zhǎng)巖；6.印支期花崗巖；7.輝綠巖；8.輝長(zhǎng)巖；9.中部含礦輝長(zhǎng)巖層；10.下部含礦輝長(zhǎng)巖層；11.上部輝石巖含礦層；12.中下部輝石巖含礦層；13.橄輝巖含礦層圖2　紅格巖體地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2　Hongge rock-body geological sketch

圖3　(a)紅格巖體韻律旋回圖和(b)紅格巖體輝長(zhǎng)巖似層狀特征圖Fig.3　(a)The sketch showing Hongge rock-body cycle and (b)characteristic of Gabbro’s quasi-lamellar

紅格礦石結(jié)構(gòu)主要有包含結(jié)構(gòu)、海綿隕鐵結(jié)構(gòu)、反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)和交代結(jié)構(gòu)；礦石構(gòu)造總體表現(xiàn)為由巖體上部的稀疏浸染狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造逐漸變?yōu)橄虏康某砻芙緺罨驂K狀構(gòu)造，塊狀礦體主要分布在紅格巖體的中下部。

3　構(gòu)造與圍巖對(duì)成礦的控制作用

紅格礦區(qū)位于米易至紅格地段，此地段受川滇南北向構(gòu)造之安寧河與昔格達(dá)兩大斷裂所控制。該區(qū)的斷陷盆地、巖漿活動(dòng)和含礦巖體的產(chǎn)出條件和分布規(guī)律都受昔格達(dá)斷裂帶控制，與其相伴生的還有北東、北東東、近東西和南北向的次一級(jí)斷裂。斷裂的形成和演化不但對(duì)與巖漿作用有關(guān)的礦產(chǎn)起了重要的作用，而且對(duì)區(qū)內(nèi)其他熱水沉積成礦作用也起了一定的控制作用(劉家澤等，2007)。早期形成的深大斷裂具有控巖控礦的特征，后期形成部分南北向斷裂，以及近東西向斷裂則具有破壞礦體完整程度的作用，從而在紅格礦區(qū)形成了“棋盤狀”的格子斷塊構(gòu)造形跡(何政偉等，2012)。

紅格含礦巖體不但受昔格達(dá)斷裂帶的控制作用，而且還受圍巖的控制作用。因?yàn)檎鸬┫禑粲敖M一套碳酸鹽巖，所以碳酸鹽占有相當(dāng)?shù)谋壤?，?dāng)紅格含礦巖體侵入到震旦系燈影組之中時(shí)，由于碳酸鹽巖具有易溶性，所以該層位節(jié)理、裂隙較發(fā)育，易被破壞熔(溶)蝕、侵位，起易熔層的作用；然而在含礦巖體與圍巖的接觸部位是大理巖、變粒巖等時(shí)，這些巖石性質(zhì)較為穩(wěn)定，沒有碳酸鹽巖那么易溶，隔擋巖漿向此層侵位，所以巖漿只能沿易熔(溶)層位——震旦系燈影組方向侵位，形成與分布在前震旦系變質(zhì)巖地段的許多同類基性-超基性巖。由于圍巖條件限制，分異差的小巖體截然相反的具有層狀分異的大巖體的特征。同時(shí)，由于巖漿熔融體在侵入碳酸鹽巖類地層時(shí)，吸收了一部分來自圍巖碳酸鹽巖的一些成分，使巖漿成分發(fā)生改變，熔漿中CaO含量有所增加，CaO的加入對(duì)成礦具有多種有利作用。一方面，CaO的加入使巖漿的黏稠度和流動(dòng)性發(fā)生改變，不僅使巖漿的黏稠度有所降低，而且使巖漿的流動(dòng)性有所提高；另一方面，CaO的加入使得巖漿中的SiO2、A12O3更多的與CaO結(jié)合，從而阻止了巖漿熔融體中的Fe與SiO2結(jié)合成硅酸鹽，使Fe剩余而形成更多的鈦磁鐵礦。另外，碳酸鹽巖類的熔融也會(huì)釋放出大量的CO2，對(duì)巖漿進(jìn)一步擴(kuò)大巖漿房極其有利，這就更有利于巖漿的分異和成礦作用(吳根耀等，1987)。

4　地球化學(xué)特征

紅格基性-超基性巖主要包括細(xì)粒輝長(zhǎng)巖、中粒輝長(zhǎng)巖、偉晶輝長(zhǎng)巖、含橄欖石輝長(zhǎng)巖、輝石巖和橄輝巖。除此之外，還有少量代表玄武質(zhì)巖漿分異后期產(chǎn)物的斜長(zhǎng)花崗巖。筆者選取紅格礦區(qū)不同類型的基性-超基性巖進(jìn)行主、微量測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表1。

表1　紅格基性-超基性巖的主量元素(%)和微量元素(10-6)測(cè)試結(jié)果表

續(xù)表1

4.1主量元素特征

紅格基性-超基性巖SiO2含量為36.83%～49.64%。TiO2含量變化較大，一組為0.74%～1.87%，另一組為2.34%～7.28%，前者歸屬于峨眉山大火成巖省低鈦玄武巖系列，而后者屬于其中的高鈦玄武巖。紅格基性-超基性巖具有相對(duì)高的Fe2O3，TFe，和MgO含量，其變化范圍較大，依次為1.42%～8.79%，3.74%～14.67%和3.48%～11.18%。Al2O3的含量較高且比較集中，為15.52%～19.03%。紅格基性-超基性巖一般呈現(xiàn)出低K2O、Na2O和高CaO的特征，本次測(cè)試結(jié)果顯示其含量分別為0.13%～1.04%，1.25%～4.03%和6.89%～15.71%(表1)。

在TAS圖解上(圖4)，部分基性-超基性樣品落在普通玄武巖區(qū)域，其余落在苦橄質(zhì)玄武巖區(qū)域，樣品散落分布在堿性和亞堿性的區(qū)域內(nèi)。在Zr/TiO2×0.0001-SiO2圖解上(圖5)，紅格巖體所有基性-超基性樣品均落在亞堿性的玄武巖區(qū)域。同時(shí)對(duì)該區(qū)樣品進(jìn)行了單純微量元素投圖，在Nb/Y-Zr/TiO2×0.0001圖解上(圖6)，除了個(gè)別離群點(diǎn)，大部分基性-超基性樣品投在亞堿性玄武巖區(qū)域。因此，紅格基性-超基性巖應(yīng)該屬于亞堿性玄武巖系列巖石。

在AFM圖解上(圖7)，除了2個(gè)離群點(diǎn)，其余所有紅格基性-超基性樣品均落在拉斑玄武巖系列的區(qū)域內(nèi)。

綜上所述，紅格基性-超基性巖具有低硅，高鐵、鎂、鈣，低鈉、鉀的特征，歸屬于亞堿性拉斑玄武巖系列巖石。依據(jù)TiO2含量，紅格地區(qū)基性-超基性巖可以劃分為低鈦和高鈦玄武巖類。

圖4　紅格基性-超基性巖的TAS圖解Fig.4　TAS diagram of basic-ultrabasic rocks of Hongge

圖5　紅格基性-超基性巖Zr/TiO2×0.000 1-SiO2圖解Fig.5　The mafic ultramafic rocks of Hongge in Zr/TiO2×0.0001-SiO2 diagram

圖6　紅格基性-超基性巖Nb/Y-Zr/TiO2×0.000 1圖解Fig.6　The mafic-ultramafic rocks of Hongge in Nb/Y-Zr/TiO2×0.000 1 diagram

圖7　紅格基性-超基性巖AFM圖解Fig.7　The mafic-ultramafic rocks of Hongge in AFM diagram

4.2微量元素特征

紅格基性-超基性巖稀土總量較小，為33×10-6～154×10-6。樣品LREE為21.26×10-6～108.02×10-6，HREE含量為16.68×10-6～18.26×10-6，LREE/HREE值為1.01～3.08。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土配分圖解(圖8)中呈輕微的右傾型，基本上有平坦分布的趨勢(shì)，輕微富集輕稀土元素。(La/Yb)N為1.96～9.70，輕、重稀土分餾程度不等，多數(shù)比較輕微。紅格基性-超基性樣品普遍發(fā)育微弱至強(qiáng)烈的Eu正異常((Eu/Eu*)N= 1.18～3.56)。紅格基性-超基性巖稀土總量略低于OIB，但從整體趨勢(shì)和特征來看，兩者具有很好的相似性。

圖8　紅格基性-超基性巖的稀土配分圖解Fig.8　Hongge REE and ultrabasic rocks, the graphic

參見原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(圖9)，發(fā)現(xiàn)紅格基性-超基性巖，除了部分元素之外，呈現(xiàn)出基本一致的特征，只是絕對(duì)含量略有區(qū)別。整體來說，幾乎所有樣品都呈現(xiàn)出富集大離子親石元素(Rb、Th、U等)，顯著虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素(Nb、Ta、Zr、Hf)。將OIB微量元素的數(shù)據(jù)與紅格基性-超基性樣品進(jìn)行類比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者具有很好的可比性，暗示紅格基性-超基性巖可能與OIB洋島玄武巖具有相似的巖漿源區(qū)，但是在巖漿演化過程中有地殼物質(zhì)混入。

圖9　紅格基性-超基性巖的微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.9　The trace element of Hongge spider diagram of basic-ultrabasic rocks

5　礦床成因

綜上所述， 紅格基性-超基性巖與OIB洋島玄武巖具有相似的巖漿源區(qū)，成礦物質(zhì)來源于上地幔，玄武巖漿結(jié)晶分異過程中有地殼物質(zhì)混入地幔物質(zhì)。礦床的形成對(duì)時(shí)間與空間要求嚴(yán)格?；?超基性巖、燈影組白云質(zhì)灰?guī)r、峨眉山玄武巖是形成紅格釩鈦磁鐵礦床的必要條件。

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Geochemical Anomaly Characteristics and Genesis of the Hongge Vanadic Titano-magnetite Deposit in Panzhihua-Xichang Region

HAO Jiangbo1, LIU Yansong1,2, HE Zhengwei1,2, YAN Haoyu1, CAO Fasheng1

(1.Key Laboratory of Tectonic Controls on Mineralization and Hydrocarbon Accumulation, Ministry of Land and Resources, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, Sichuan, China; 2.Key Laboratory of Geo-special Information Technology, Ministry of Land and Resources, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, Sichuan, China)

The Panzhihua-Xichang region is famed at the world for the super-large V-Ti magnetite deposit occurred within the mafic-ultramafic ore-bearing rock-masses there. It's an important producing area of iron ore and a momentous base of vanadium titanium resource in China. After studying and analyzing the geologic characteristic of this deposit, as well as the controlling effects of tectonics and wall rocks on mineralization, it's pointed that the ore-forming materials of the Hongge vanadic titano-magnetite deposit were originated from the upper mantle, and the crustal material mixed with mantle material during the crystallization differentiation process of basaltic magma. The formation of this deposit must meet the requirements of time and space. Basic ultrabasic rocks, dolomitic limestone in Dengying Formation and Emeishan basalt are necessary conditions for the formation of the Hongge vanadic titano-magnetite deposit.

vanadic titano-magnetite; Emeishan basalt; geological characteristics of mineral deposit; Hongge, Sichuan

2015-06-02；

2015-08-03

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查工作項(xiàng)目“四川攀枝花深部找礦疑難問題研究(1212011220867)”、成都理工大學(xué)“里伍礦田控礦構(gòu)造特征研究及隱伏礦體預(yù)測(cè)”聯(lián)合資助

郝江波(1989-)，男，成都理工大學(xué)，碩士研究生，現(xiàn)主要從事成礦規(guī)律與成礦預(yù)測(cè)的研究工作。E-mail:924431556@qq.com

P618.51;P618.61

A

1009-6248(2016)01-0206-08