云南武定地區(qū)基性巖體鈦鐵砂礦風(fēng)化殼垂直分帶

趙思傳，王澤傳，呂 俊，朱毅翔

(云南地礦國(guó)際礦業(yè)股份有限公司，云南 昆明 650051)

云南省武定地區(qū)的鈦鐵砂礦產(chǎn)于華力西期含鈦基性侵入巖之風(fēng)化殼中，屬風(fēng)化殼型鈦鐵砂礦，礦床成因?qū)贇埰路e礦床。在風(fēng)化殼型鈦鐵砂礦的地質(zhì)勘查和科學(xué)研究過程中，不可避免地要涉及風(fēng)化殼的垂直分帶。此問題在以往礦產(chǎn)資料中存在2個(gè)問題：一是劃分方案不統(tǒng)一，二是劃分標(biāo)志不系統(tǒng)。

在廣泛搜集前人資料的基礎(chǔ)上[1-5]，結(jié)合云南省武定縣梅子箐鈦鐵砂礦(以下簡(jiǎn)稱：梅子箐鈦鐵砂礦)勘探、云南省武定縣長(zhǎng)沖鈦鐵砂礦(以下簡(jiǎn)稱：長(zhǎng)沖鈦鐵砂礦)普查獲得的資料，將云南省武定地區(qū)的基性侵入巖風(fēng)化殼剖面，自上而下劃分為紅土化帶、全風(fēng)化帶、半風(fēng)化帶及微風(fēng)化-末風(fēng)化基巖。

風(fēng)化殼的分帶(層)可從不同角度進(jìn)行劃分。從風(fēng)化程度看，自上而下可劃分為紅土化層、全風(fēng)化帶、半風(fēng)化基巖及微風(fēng)化-末風(fēng)化基巖。從巖土體類型看，自上而下分為粉土層、砂質(zhì)粉土層、砂土層及微風(fēng)化-末風(fēng)化基巖。采用巖土體類型定義風(fēng)化殼垂直分帶，可參照相關(guān)教材[6-7]進(jìn)行劃分，利于操作。

合理地進(jìn)行基性侵入巖的風(fēng)化殼剖面分帶，有助于預(yù)測(cè)鈦鐵砂礦的賦存位置，指導(dǎo)探礦工程的合理施工。

1 土體類型

風(fēng)化殼型鈦鐵砂礦主要賦存于華力西期基性侵入巖的風(fēng)化殼的紅土化帶、全風(fēng)化帶、和半風(fēng)化帶中，對(duì)應(yīng)的礦石類型為粉土型鈦鐵砂礦、砂質(zhì)粉土型鈦鐵砂礦、砂土型鈦鐵砂礦(圖1)。

1.1 紅土化帶

紅土化帶(QelH)：為褐色、棕紅色粉土，屬全風(fēng)化輝長(zhǎng)巖、輝綠輝長(zhǎng)巖、輝綠巖，以殘積物為主，少部分為坡積物。物質(zhì)組分以褐紅色黏土、粉質(zhì)黏土為主，含鈦鐵礦、鈦磁鐵礦等重礦物，呈黑色星點(diǎn)狀散布于褐紅色黏土。紅土化帶厚度受地形影響較大，厚度一般為0.50m～11.65 m，一般山脊處較厚，山谷處較薄。該層屬“粉土型鈦鐵砂礦”的主要含礦層位，由含礦母巖劇烈風(fēng)化而成。

1.2 全風(fēng)化帶

全風(fēng)化帶(QelQ)：為雜灰黃、黃白色砂質(zhì)粉土，避全風(fēng)化的輝長(zhǎng)巖、輝綠輝長(zhǎng)巖、輝綠巖。該層中絕大多數(shù)鋁硅酸鹽礦物蝕變?yōu)楦邘X土，暗色礦物(黑云母、輝石等)蝕變?yōu)闉榫G泥石。部分巖石中還保留有輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、輝綠輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、輝綠結(jié)構(gòu)。原巖節(jié)理、裂隙發(fā)育，沿節(jié)理、裂隙面見鐵錳質(zhì)薄膜。土層較松散，手搓即碎，多呈粉末狀。鈦鐵礦、鈦磁鐵礦等重礦物含量較高，重礦物呈黑色星點(diǎn)散布于黏土礦物中。

該層主要為水解作用的產(chǎn)物，可見高嶺土類物質(zhì)不規(guī)則分布，下與半風(fēng)化帶逐漸過渡，上與紅土化帶漸變過渡，厚度為1.16m～37.00 m。礦石類型屬“砂質(zhì)粉土型鈦鐵砂礦”的含礦層。

圖1 武定梅子箐鈦鐵砂礦ZK100-1礦體垂直分帶及品位變化曲線圖

1.3 半風(fēng)化帶

半風(fēng)化帶(QelB)為雜灰黃、灰綠色砂土，屬半風(fēng)化輝綠巖、輝綠輝長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖。巖石中的鋁硅酸鹽礦物大部分已蝕變?yōu)楦邘X土和次生粘土礦物，長(zhǎng)石發(fā)生裂解，石英被溶蝕，粒度變小。原巖的輝綠結(jié)構(gòu)、輝綠輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)尚有保留。巖石中節(jié)理、裂隙發(fā)育，沿節(jié)理、裂隙面具鐵質(zhì)薄膜。半風(fēng)化巖后的巖石較松散，手搓呈砂狀、團(tuán)塊狀。該層含鈦鐵礦、鈦磁鐵礦等重礦物，呈黑色星點(diǎn)散布于黏土礦物之間。這些特征反映出淋濾作用帶與水合作用帶特征。

此層含“砂土型鈦鐵砂礦”，只需作簡(jiǎn)單破碎處理，即可將有用礦物與脈石礦物分離。該層向下與微風(fēng)化-未風(fēng)化的輝綠巖、輝綠輝長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖逐漸過渡，厚度為0.50m～37.72 m。

1.4 微風(fēng)化-未風(fēng)化基巖

微風(fēng)化-未風(fēng)化基巖為暗綠、灰綠色輝綠巖、輝綠輝長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖。巖石呈致密塊狀，較為堅(jiān)硬，局部節(jié)理發(fā)育而稍微松散。節(jié)理裂隙面見鐵質(zhì)薄膜。

鈦鐵礦、鈦磁鐵礦作為巖石的副礦物呈細(xì)粒狀分散于巖石之中，含量較少。

2 礦物特征

在紅土化帶、全風(fēng)化帶、半風(fēng)化帶及微風(fēng)化-末風(fēng)化基巖中，前3層為含礦層，分別稱為上礦層、中礦層、下礦層。上礦層為褐紅色粉土型鈦鐵砂礦石，中礦層為雜灰黃、黃白色砂質(zhì)粉土型鈦鐵砂礦石，下礦層為雜灰黃、灰綠色砂土型鈦鐵砂礦石。

2.1 礦石礦物

據(jù)245件樣品分析結(jié)果[2]，在梅子箐鈦鐵砂礦區(qū)風(fēng)化殼的不同層位中，鈦鐵礦、鈦磁鐵礦含量出現(xiàn)有規(guī)律的變化(表1)。

表1 梅子箐鈦鐵砂礦風(fēng)化殼鈦鐵礦與鈦磁鐵礦含量統(tǒng)計(jì)

(1)全風(fēng)化帶→半風(fēng)化帶→微風(fēng)化-末風(fēng)化基巖，鈦鐵礦、鈦磁鐵礦的最大值、最小值、平均值均逐漸降低。此現(xiàn)象反映了隨著風(fēng)化程度的增加，成礦母巖中易溶物質(zhì)從巖石中離解出來，并被地表水、地下水帶走，使難風(fēng)化礦物(鈦鐵礦、鈦磁鐵礦)的含量相對(duì)增加。

(2)紅土化帶的鈦鐵礦、鈦磁鐵礦含量平均值低于全風(fēng)化帶，與半風(fēng)化帶相接近。此現(xiàn)象有可能由該層中部分鈦鐵礦、鈦磁鐵礦已被風(fēng)化、淋濾所致。

(3)紅土化帶鈦鐵礦、鈦磁鐵礦含量的最大值與最小值的差距較大，鈦鐵礦含量相差9.86倍，鈦磁鐵礦含量相差無窮大(最小值為零)。此現(xiàn)象反映了位于地表的紅土化帶，鈦鐵礦、鈦磁鐵礦有可能在地表斜坡的面流中得到富集。經(jīng)野外觀察，鈦鐵礦、鈦磁鐵礦的這種遷移、富集現(xiàn)象較為普遍。

2.2 含礦率與富集比例

從梅子箐鈦鐵砂礦V1、V2、V3三條礦體的341個(gè)鉆孔的情況看，鈦鐵礦(礦物)含礦率、含礦率富集比例，均表現(xiàn)出紅土化帶→全風(fēng)化帶數(shù)值增加，全風(fēng)化帶→半風(fēng)化帶→微風(fēng)化-末風(fēng)化基巖數(shù)值逐漸降低的規(guī)律(表2)。

表2 梅子箐鈦鐵砂礦鈦鐵礦含礦率及其富集比例

含礦率富集比例(%)為該層位的含礦率(kg/m3)÷微風(fēng)化-未風(fēng)化基巖的的含礦率(kg/m3)。

2.3 重砂礦物

在長(zhǎng)沖鈦鐵砂礦區(qū)的3個(gè)礦體風(fēng)化殼的不同礦石類型中，共采集了100件殘坡積重砂樣[3]，其中紅土型礦石中采樣30件，砂質(zhì)粉土型礦石中39件，砂土型礦石中31件。

自紅土型礦石→砂質(zhì)粉土型礦石→砂土型礦石，鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、褐(赤)鐵礦含量普遍具有增加后又降低的規(guī)律(表3)。

表3 長(zhǎng)沖鈦鐵砂礦體主要重礦物含量結(jié)果統(tǒng)計(jì)(%)

“/”表示缺失數(shù)據(jù)

3 主量元素

《云南省區(qū)域礦產(chǎn)總結(jié)》(云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1993)[1]，統(tǒng)計(jì)了武定縣大奕坡、武定縣紅土田、富民縣大營(yíng)3個(gè)礦區(qū)紅土化帶、全風(fēng)化帶、半風(fēng)化帶及微風(fēng)化基巖的主量元素(表4)，揭示了主量元素在風(fēng)化殼垂直分帶上的變化規(guī)律。

在已經(jīng)統(tǒng)計(jì)的11種氧化物中，MnO、V2O5數(shù)據(jù)不全，難于進(jìn)行研究。

從紅土化帶→全風(fēng)化帶→半風(fēng)化帶→微風(fēng)化-未風(fēng)化基巖，3個(gè)礦區(qū)9個(gè)氧化物的變化規(guī)律如下

SiO2含量逐漸增加。在富民大營(yíng)礦區(qū)，微風(fēng)化-未風(fēng)化基巖含量略低于半風(fēng)化帶。

TiO2含量逐漸減少。在武定紅土田礦區(qū)，紅土化帶含量略低于全風(fēng)化帶。

Al2O3、Fe2O3含量在紅土化帶、全風(fēng)化帶中相近，向下逐漸下降。

FeO含量變化無明顯規(guī)律。

MgO含量逐漸上升。在武定紅土田礦區(qū)，全風(fēng)化帶含量略低于紅土化帶。

CaO含量總體向下增加。在武定大奕坡礦區(qū)的紅土化帶→全風(fēng)化帶→半風(fēng)化帶，武定紅土田礦區(qū)的紅土化帶→全風(fēng)化帶，含量保持不變。

Na2O含量總體增加。在武定大奕坡礦區(qū)、武定紅土田礦區(qū)，全風(fēng)化帶含量低于紅土化帶。

K2O含量總體增加。在武定大奕坡礦區(qū)，全風(fēng)化帶含量低于紅土化帶。

注：(1)“/”表示缺失數(shù)據(jù)；(2)表中缺少P2O5、灼失的分析數(shù)據(jù)，總量明顯低于100%；(3)表中原始數(shù)據(jù)源于1∶20萬武定幅，轉(zhuǎn)引自《云南省區(qū)域礦產(chǎn)總結(jié)》(云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1993)。

4 結(jié) 論

云南省武定地區(qū)的基性侵入巖風(fēng)化殼剖面，自上而下劃分為紅土化帶、全風(fēng)化帶、半風(fēng)化帶及微風(fēng)化-未風(fēng)化基巖。這4個(gè)帶的土體類型、礦物特征、主量元素有較明顯的差別。

(1)紅土化帶為褐色、棕紅色粉土，屬全風(fēng)化基性侵入巖，厚度一般為0.50m～11.65 m，鈦鐵礦平均含量54.68 kg/m3，鈦磁鐵礦平均含量24.51 kg/m3，含礦率59.36kg/m3，含礦率富集比例1 015.44%。

(2)全風(fēng)化帶為雜灰黃、黃白色砂質(zhì)粉土，屬全風(fēng)化基性侵入巖，厚度為1.16m～37.00 m，鈦鐵礦平均含量78.19 kg/m3，鈦磁鐵礦平均含量40.59 kg/m3，含礦率73.56 kg/m3，含礦率富集比例1 282.90%。

(3)半風(fēng)化帶雜灰黃、灰綠色砂土，屬半風(fēng)化基性侵入巖，厚度為0.50m～37.72 m，鈦鐵礦平均含量46.49 kg/m3，鈦磁鐵礦平均含量35.96 kg/m3，含礦率46.74 kg/m3，含礦率富集比例793.49%。

(4)微風(fēng)化-未風(fēng)化基巖為暗綠、灰綠色基性侵入巖，鈦鐵礦平均含量5.05 kg/m3，鈦磁鐵礦平均含量2.65 kg/m3，含礦率5.29 kg/m3，含礦率富集比例43.44%。

(5)從紅土化帶→全風(fēng)化帶→半風(fēng)化帶→微風(fēng)化-未風(fēng)化基巖：SiO2、MgO、Na2O、K2O、CaO的含量逐漸增加，TiO2、Al2O3、Fe2O3含量逐漸減少，F(xiàn)eO含量變化無明顯規(guī)律。