云南武定鈦鐵砂礦成因及控礦因素分析

張旭林，余長恒，王安平

云南武定鈦鐵砂礦成因及控礦因素分析

張旭林，余長恒，王安平

（四川中成煤田物探工程院有限公司，成都 610059）

云南武定鈦鐵砂礦產(chǎn)于含鈦鐵輝長輝綠玢巖表層、礦體似層狀產(chǎn)于輝長輝綠玢巖風化殼及附近地形有利部位。通過對該砂礦地質(zhì)特征、成因、找礦標志等分析研究認為，鈦鐵砂礦體的厚度、品位與輝長輝綠玢巖的風化程度有關(guān)?；鶐r形成的風化殼越厚，鈦鐵砂礦體厚度越大、品位越高，越具有良好的開發(fā)利用前景。

鈦鐵砂礦；輝長輝綠玢巖；風化殘積型；武定

近年來，隨著武定、祿勸、富民地區(qū)一批鈦鐵砂礦床的發(fā)現(xiàn)，展現(xiàn)了該地區(qū)良好的鈦鐵砂礦資源優(yōu)勢和開發(fā)前景。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

1.1 地層

研究區(qū)位于發(fā)窩一中干河南北向深大斷裂西盤震旦系及古生界穹隆上，主要發(fā)育一套古生界淺海至深海相沉積地層。

1） 寒武系中統(tǒng)雙龍?zhí)督M（∈2s）：廣泛分布于研究區(qū)中部。該組上部巖性主要為灰、淺灰色薄一厚層狀微至隱晶質(zhì)白云巖夾鈣質(zhì)粉砂巖薄層，其下為紫紅色、灰綠、黃色薄至中厚層狀長石粉砂巖和白云質(zhì)長石粉砂巖、細砂巖夾粉砂質(zhì)白云巖和紫紅色頁巖；中部為紫紅、淺灰、灰綠色薄至中厚狀微晶粉砂質(zhì)白云巖夾紫紅色粉砂巖和頁巖；下部為灰綠、紫紅色薄層白云質(zhì)長石粉砂巖、石英粉砂巖夾紫紅色鈣質(zhì)頁巖及白云巖。與上覆地層湯池組（O1t）呈角度不整合接觸。

圖1 構(gòu)造綱要圖

2）奧陶系下統(tǒng)（O1）

湯池組（O1t）：研究區(qū)內(nèi)由北到南均有出露，為灰綠色頁巖為主夾砂巖、粉砂巖。與上覆地層紅石崖組（01h）呈角度不整合接觸。

紅石崖組（O1h）：分布于研究區(qū)南部，頂部巖性為灰白色薄層狀長石粉砂巖與紫紅色含大量云母的泥質(zhì)粉砂巖互層。其下以紫紅色泥質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖為主夾灰綠色粉砂質(zhì)頁巖和粉砂巖。中部為灰綠色泥質(zhì)及粉砂質(zhì)頁巖，夾薄層條帶狀粉砂巖。下部為灰綠色、黃白色薄層石英粉砂巖、砂質(zhì)頁巖與紫紅色薄層石英粉砂巖或泥質(zhì)粉砂巖互層。與上覆地層巧家組（O2d）呈整合接觸。

巧家組（O1q）：分布于研究區(qū)東部和南部，上部巖性為黃白帶綠色及灰色薄層、中厚層狀細一微晶含石英白云巖或白云質(zhì)石英砂巖與灰綠色粉砂質(zhì)泥質(zhì)頁巖互層，夾少量紅色薄層粉砂巖。中部巖性為黃白色塊狀細粒長石石英砂巖。下部巖石中長石減少，逐步過度為黃白色厚層塊狀細粒長石石英砂巖夾紫紅色、紅色及綠色含大量云母的長石石英砂巖，粉砂巖及頁巖。與上覆地層大箐組（O2d）呈整合接觸。

3）奧陶系中統(tǒng)大箐組（O2q）：分布于研究區(qū)南東部，上部巖性主要為白色薄至中厚層狀微晶白云巖，其下為灰和淺灰色薄至中厚層狀細晶白云巖。與上覆地層泥盆系下統(tǒng)（D1）呈不整合接觸。

4）泥盆系下統(tǒng)（D1）：分布于研究區(qū)南東部發(fā)窩一中干河斷裂西盤，巖性主要為黃白色及棕紅色薄至厚層狀細粒石英砂巖或白云質(zhì)細粒石英砂巖夾紫紅、綠色及灰黑色頁巖、粉砂巖和鮞狀赤鐵礦。與上覆地層白堊系上統(tǒng)江底河組（K2j）呈斷層接觸。

5）白堊系上統(tǒng)江底河組（K2j）：僅出露于研究區(qū)南東部，頂部為紫紅色粉砂質(zhì)泥巖或鈣質(zhì)泥質(zhì)頁巖夾紫紅色薄層狀鐵質(zhì)石英粉砂巖，局部呈互層，；上部靠頂部以黃灰、灰綠色為主的鈣質(zhì)粉砂巖、鈣質(zhì)頁巖及少量泥巖交互成層，構(gòu)成條帶狀構(gòu)造，，其下由薄層紫紅色鈣質(zhì)石英粉砂巖、黃綠色粉砂質(zhì)泥灰?guī)r、雜色鈣質(zhì)頁巖及泥巖交替組成；中部為紫紅色薄一中厚層狀鈣質(zhì)粉砂巖央泥質(zhì)頁巖及少量鈣質(zhì)頁巖；下部為紫紅色薄一中厚層狀鈣質(zhì)粉砂巖為主，夾雜色巖層或與雜色巖層成互層，雜色巖層由下往上逐漸增多，主要由黃綠、狄綠、紫紅色等色薄層狀粉砂質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r、鈣質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)粉砂巖交互組成，成條帶構(gòu)造。與上覆地層第四系（Q）呈角度不整合接觸。

6）第四系（Q）：分布于溝谷緩坡地帶，為現(xiàn)代沖積、洪積、坡積、風化殘積層。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)主要為傾向NE的單斜構(gòu)造，傾角較緩，一般在10°～30°之間，局部地區(qū)發(fā)育小褶曲。

區(qū)內(nèi)斷裂除發(fā)窩—中干河南北縱向深大斷裂近南北向貫穿研究區(qū)東部（圖1），末發(fā)現(xiàn)規(guī)模較大的斷裂構(gòu)造。該斷層面傾向西，傾角較陡，一般在80°以上。斷層西盤主要為奧陶系下統(tǒng)紅石崖組（O1h）一套石英粉砂巖、砂質(zhì)頁巖與紫紅色薄層石英或泥質(zhì)粉砂巖互層；東盤為白堊系上統(tǒng)江底河組（K2j）紫紅色粉砂質(zhì)泥巖或鈣質(zhì)泥質(zhì)頁巖夾紫紅色薄層鐵質(zhì)石英粉砂巖。顯示斷層西盤上升，東盤下降的特征；斷層帶上巖石擠壓破碎強烈，有明顯的片理構(gòu)造，擠壓坡碎帶寬達30m，屬壓扭性高角度逆斷層。

1.3 巖漿巖

研究區(qū)巖漿巖體為發(fā)塊基性巖體，侵入時代為華力西期，面積約27km2。該巖體主要為輝長輝綠巖（βv4），侵位于寒武系中統(tǒng)雙龍?zhí)督M、奧陶系下統(tǒng)湯池組、奧陶系下統(tǒng)紅石崖組、奧陶系下統(tǒng)巧家組地層中。巖體呈巖床產(chǎn)出，與圍巖產(chǎn)狀大體一致，接觸面較平整，產(chǎn)狀平緩，傾角一般在5°～15°之間。巖石呈灰黑、綠灰黑色，塊狀構(gòu)造、致密堅硬，地表巖石具橢球狀風化。

1.4 圍巖蝕變

研究區(qū)圍巖蝕變不甚發(fā)育，僅部分巖體見有接觸交代現(xiàn)象，個別巖體圍巖具熱變質(zhì)。一般蝕變較輕微，巖石蝕變主要表現(xiàn)為輝石的次閃石化、綠泥石化，斜長石的鈉黝簾石化、絹云母化、綠泥石化、粘土化等；橄欖石的次閃石化、蛇紋石化和玻璃質(zhì)的脫?；ňG泥石化）。鈦鐵礦也往往蝕變?yōu)榘租伿?/p>

1.5 第四系地質(zhì)和地貌特征

輝長輝綠巖表層風化形成的第四系殘積層、坡積層。基性巖體長期經(jīng)受以化學風化為主的地質(zhì)作用下，發(fā)生巖石崩解及其中活動組分被淋濾帶出，巖體表層呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)比較疏松的風化殼。由于巖體風化殼的發(fā)育，致使原生基性巖中呈分散狀態(tài)的在風化環(huán)境下穩(wěn)定的礦物，如鈦鐵礦、鈦磁鐵礦等，大大地富集起來，形成具有工業(yè)價值的風化殼型鈦鐵砂礦床。因此，基性巖風化殼發(fā)育是該區(qū)鈦鐵砂礦形成不可缺少的前提條件。

含鈦基性巖體普遍發(fā)育粘土紅土型風化殼，厚度一般15~20m，最厚達40m以上。風化殼呈現(xiàn)明顯的垂直分帶性，一般具有3層結(jié)構(gòu)。自上而下為：棕紅色亞粘土層，厚1.5~8m；棕黃灰色砂質(zhì)粘土層，厚5~15m；瞎褐色過渡層，厚度多大于10m。

在新鮮的含鈦基性巖顯暗綠色，鈦鐵礦、鈦磁鐵礦作為副礦物呈細粒狀散布于巖石中?；詭r風化殼垂直分帶性不僅表現(xiàn)在多層結(jié)構(gòu)的特征上，而且其化學組分亦有明顯差異。在基性巖體表層的不同深度，隨著風化作用方式和強度的不同，Ca、Mg、K、Na、Si不同程度地被淋濾流失，接近地表，F(xiàn)e203、AI203、TiO2則相對富集。

2 礦床地質(zhì)特征

鈦鐵砂礦呈似層狀產(chǎn)于含鈦鐵輝長輝綠玢巖表層風化次生富集形成的風化殼內(nèi)及其附近地形有利部位，主要屬于風化殘積（紅土、粘土、砂土和砂質(zhì)）型鈦鐵砂礦，其次有少量坡積型和沖積型砂礦。

2.1 礦體產(chǎn)出特征

研究區(qū)內(nèi)由Ⅰ號和Ⅱ號兩個礦體組成，礦體在區(qū)內(nèi)呈北西—南東斷續(xù)展布。礦體分布范圍及礦體邊界絕大多數(shù)情況下受含鈦鐵輝長輝綠巖體控制，大部分礦體邊界即是輝長輝綠巖體邊界，少數(shù)情況下礦體邊界線在輝長輝綠巖體內(nèi)，極少數(shù)坡積型鈦鐵砂礦邊界在含鈦鐵輝長輝綠巖體邊緣帶外側(cè)附近。

礦體沿地面起伏呈面狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與地形坡度基本相同，礦體鉛垂厚度0～46.60m，一般在10～20m，厚度受地形起伏控制，一般山脊至半山坡礦體厚度較山腳、山溝厚度大。礦體表面絕大多數(shù)為磚紅色，極少數(shù)呈淺黃綠色、灰褐色，紅色砂土是鈦鐵砂礦的直接找礦標志。

鈦鐵砂礦層從上至下一般出現(xiàn)“三層”結(jié)構(gòu)特征：

1）上部，紅土（或粘土）型鈦鐵礦層：暗棕色、灰黃褐色、淺黃綠色、棕紅色，由粘土或砂泥巖碎塊組成，含腐殖質(zhì)，一般厚0～1m；部分地段該層缺失。該層含重砂礦物成分與下部礦層一致，鈦鐵礦物、磁鐵礦物含量比下部礦層略低。

2）中部，砂土型鈦鐵礦層：為黃褐色、淺黃色，含少量輝綠輝長巖碎塊的砂土層，為研究區(qū)鈦鐵砂礦層的主體，厚度一般為0~15m，最大可達近50m。

3）下部，砂質(zhì)型鈦鐵礦層：為淺灰—深灰色，含輝綠輝長巖碎塊的砂層，粘土礦物含量較小，部分地段缺失該層。鈦鐵礦物、磁鐵礦物含量比砂土型鈦鐵礦層高。

4）礦層底板：主要為淺灰色輝長輝綠巖，局部為下奧陶統(tǒng)巧家組、紅石崖組、湯池組、中寒武統(tǒng)雙龍組地層。

3 礦床成因及控礦因素

研究區(qū)鈦鐵砂礦床屬于風化殘積為主、坡積次之的砂礦床。其成因為含鈦鐵礦的輝長輝綠玢巖風化次生富集而形成殘積型砂礦，在輝長輝綠玢巖附近地形有利部位形成坡積型砂礦。

礦體呈似層狀順坡分布，嚴格受含鈦鐵礦的輝長輝綠玢巖及地形控制，礦體產(chǎn)狀與地形坡度基本一致，地表及近地表部分鈦鐵砂礦經(jīng)后期風化淋積作用而變富，結(jié)合結(jié)構(gòu)、構(gòu)造研究，認為礦床成因?qū)亠L化殘積型、坡積型鈦鐵砂礦床。礦床控礦因素主要有兩點：

1）其一是基巖條件，必須有含鈦鐵礦的輝長輝綠巖；

2）其二是地形條件，在含鈦鐵礦的輝長輝綠巖分布區(qū)及附近必須是地形坡度緩，風化殼及巖體風化堆積物容易保存，不易受剝蝕的有利地形。

4 找礦標志

1）含鈦基性侵入巖體：基性巖風化殼發(fā)育是本區(qū)鈦鐵砂礦形成不可缺少的前提條件；

2）有利于風化殼形成和保存的地形地貌條件；

3）含鈦基性侵入巖體附近形成的次生機械分散暈；

4）磁異常：鈦鐵砂礦中磁鐵礦物的富集會引起磁異常，也是尋找鈦鐵砂礦的一個標志。

[1] 徐開禮，朱志澄.構(gòu)造地質(zhì)學 [M] .北京地質(zhì)出版社.1984.

[2] 云南省地質(zhì)局第二區(qū)測隊.1：20萬武定幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告 [R].1969.

[3] 四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四0五地質(zhì)隊.云南省武定縣發(fā)塊鈦鐵砂礦儲量核實報告.2013

Genesis and Ore Control Factors of Wuding Ilmenite Placer in Yunnan

ZHANG Xu-lin YU CHANG-HENG WANG An-ping

（Sichuan Zhongcheng Institute of Coalfield Geophysical EngineeringCo., Ltd., Chengdu 610059）

The Wuding ilmenite placer in Yunnan is confined to gabbro-allgovite. The placer occurs as stratoid form in the weathering crust of the gabbro-allgovite. This paper has a discussion on geological features, ore genesis and ore criteria of the ilmenite placer. The study indicates that thickness of the orebody and ore grade are in close relation with weathering crust thickness.

ilmenite placer; gabbro-allgovite; weathering residual type; Wuding

2017-11-08

張旭林（1986-），男，四川仁壽人，助理工程師，現(xiàn)從事地質(zhì)礦產(chǎn)工作

P618. 47 、31

A

1006-0995（2018）03-0424-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.03.017