攀枝花米易地區(qū)白馬含礦巖體巖石學(xué)特征

殷桂芹, 陳友良, 郭 濤，郭彥宏，歐何瓊

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,四川 成都 610059；2.成都理工大學(xué)地學(xué)與核技術(shù)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都 610059；3.攀枝花釩鈦磁鐵礦四川攀枝花野外基地，四川 攀枝花 617000；4.核工業(yè)二○八大隊(duì)，內(nèi)蒙 包頭 014000)

攀西地區(qū)位于揚(yáng)子陸塊西緣、康滇地軸中段，是我國(guó)主要的釩鈦磁鐵礦成礦帶，目前已發(fā)現(xiàn)有攀枝花、白馬、太和、紅格和新街等多個(gè)礦區(qū)，探明保有儲(chǔ)量93.933×108t，預(yù)測(cè)儲(chǔ)量117.75×108t，約占我國(guó)釩鈦磁鐵礦資源儲(chǔ)量的83%，約為全國(guó)已探明鐵礦石儲(chǔ)量的14.1%[1-2]。除了鐵、釩、鈦三種主要有益元素外，攀西地區(qū)的釩鈦磁鐵礦還伴生有鈷、鎳、鉻、錳、銅、硫、鎵、鈧、稀土及鉑族等元素, 伴生元素含量大部分達(dá)到了綜合利用指標(biāo)[3]。

自攀西地區(qū)的釩鈦磁鐵礦被發(fā)現(xiàn)以來，大批學(xué)者對(duì)其開展了大量的研究工作，在礦床成因機(jī)制、巖石地球化學(xué)特征、成礦物質(zhì)來源、年代學(xué)特征、選冶工藝等方面都取得了重要的成果[4-7]，而有關(guān)含礦巖體自身的巖石礦物組成等方面的系統(tǒng)研究則較為薄弱。筆者從現(xiàn)有的研究發(fā)現(xiàn)，由于攀西地區(qū)的含礦巖體普遍具有異常高的Fe含量，導(dǎo)致SiO2所占比例偏低，采用傳統(tǒng)的SiO2-(Na2O+K2O)等地球化學(xué)圖解來進(jìn)行巖石學(xué)定名較為困難，而依據(jù)巖石的礦物組合特征來定名相對(duì)更為準(zhǔn)確。本文在野外詳細(xì)調(diào)查和系統(tǒng)取樣進(jìn)行巖礦鑒定的基礎(chǔ)上，對(duì)白馬含礦巖體的巖石組合特征、各類巖石的礦物組合特征進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)，以期為白馬巖體的研究提供基礎(chǔ)性的關(guān)鍵資料。

1 礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)況

白馬鐵礦是攀西地區(qū)具有代表性的大型釩鈦磁鐵礦床之一，也是目前我國(guó)正在開采的最大釩鈦磁鐵礦礦山。礦床位于攀枝花市米易縣，地處青藏高原東南部、攀枝花東北角(圖1a，1b)，在大地構(gòu)造位置上位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)西緣康滇地軸中段的瀘定-米易臺(tái)拱上。

圖1 白馬含礦巖體平面地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)參考文獻(xiàn)[8]，有修改)

礦區(qū)出露地層主要有中元古界會(huì)理群天寶山組、震旦系觀音崖組和燈影組。白馬礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，區(qū)域性的大斷裂昔格達(dá)斷裂和安寧河斷裂從礦區(qū)通過，研究區(qū)褶皺構(gòu)造主要為近南北向的茨達(dá)—撒蓮背斜，從北部的德昌茨達(dá)，途經(jīng)米易黃草至撒蓮一帶。礦區(qū)內(nèi)的斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，以破碎帶為主，由于后期斷裂錯(cuò)動(dòng)的影響，由北向南被切割成5個(gè)礦段，分別是夏家坪礦段、及及坪礦段、田家村礦段、青杠坪礦段、馬檳榔礦段[9](圖1c)。礦區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育巖漿巖，總體面積占礦區(qū)面積95%左右。野外地質(zhì)調(diào)查表明，白馬含礦巖體主體為層狀輝長(zhǎng)巖類(圖2)，在巖體中有較多的正長(zhǎng)巖脈、閃長(zhǎng)巖脈、輝綠巖脈和花崗巖脈灌入。

圖2 層狀輝長(zhǎng)巖露頭

2 含礦巖體巖石學(xué)特征

本次所采集的樣品位于白馬鐵礦具有代表性的及及坪礦段，該礦段露頭良好，分帶齊全。巖石種類主要包括角閃輝長(zhǎng)巖、橄欖輝長(zhǎng)巖、偉晶狀輝長(zhǎng)巖以及磁鐵礦化橄欖輝長(zhǎng)巖等。其巖石學(xué)特征分述如下：

2.1 賦礦圍巖特征

2.1.1 角閃輝長(zhǎng)巖

巖石呈黑色，中晶半自形粒狀柱狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由粒徑1～6 mm的斜長(zhǎng)石(約38%～58%)、輝石(約33%～40%)、角閃石(約5%～15%)、黑云母(約1%)以及不透明礦物(約2%～4%)組成(圖3)。

斜長(zhǎng)石：半自形板柱狀，具聚片雙晶，絹云母化、葡萄石化、黝簾石化，見部分晶體表面的麻點(diǎn)集合體狀黝簾石。多見斜長(zhǎng)石與輝石、角閃石接觸處的斜長(zhǎng)石晶體中包含的蠕蟲狀輝石、角閃石，構(gòu)成交生結(jié)構(gòu)。輝石：半自形柱狀，它形粒狀，一組兩組解理，結(jié)晶時(shí)多熔離出小的磁鐵礦、鈦鐵礦、板鈦礦在其晶體中規(guī)則排列，呈席勒結(jié)構(gòu)，主要為斜方輝石類。角閃石：淺綠褐色，它形粒狀，可見兩組菱形解理，主要呈反應(yīng)邊分布輝石周邊。不透明礦物：半自形、它形粒狀，粒狀集合體狀，分布透明礦物粒間，呈填隙結(jié)構(gòu)，主要為磁鐵礦等。黑云母：片狀、不規(guī)則片狀，褐色，可見鮮艷干涉色，多與角閃石互混分布其他礦物粒間。

a.單偏光顯微鏡下照片；b.正交偏光顯微鏡下照片。(Pl-斜長(zhǎng)石，Opx-斜方輝石，Hbl-角閃石，Mag-磁鐵礦)圖3 角閃輝長(zhǎng)巖鏡下照片

2.1.2 橄欖輝長(zhǎng)巖

巖石呈深黑色，細(xì)晶、中細(xì)晶、中晶半自形、它形粒狀柱狀結(jié)構(gòu)，輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由粒徑1～5.5 mm的橄欖石(約8%～24%)、斜長(zhǎng)石(約36%～64%)、黑云母(約6%)、輝石(約13%～42%)以及不透明礦物(約2%～5%)組成(圖4)。

橄欖石：它形粒狀，粒狀集合體狀，晶體多發(fā)育裂紋，并沿著裂紋蛇紋石化，二級(jí)-三級(jí)干涉色。分布不均勻，在巖石中局部聚集。斜長(zhǎng)石：半自形板柱狀，具聚片雙晶。部分晶體雙晶紋彎曲。絹云母化?？梢娚倭烤w較大的斜長(zhǎng)石包含較小的斜長(zhǎng)石晶體。輝石：它形粒狀、短柱狀，見簡(jiǎn)單雙晶、席勒結(jié)構(gòu)等。黑云母等：片狀、長(zhǎng)片狀，一組極完全解理，褐色、淺褐色，多色性、吸收性明顯。見鮮艷干涉色。不透明礦物：半自形、它形粒狀，粒狀集合體狀，主要為磁鐵礦，分布在透明礦物之間。

a.單偏光顯微鏡下照片;b.正交偏光顯微鏡下照片。(Pl-斜長(zhǎng)石，Opx-斜方輝石，Ol-橄欖石，Mag-磁鐵礦)圖4 橄欖輝長(zhǎng)巖鏡下照片

2.1.3 偉晶狀輝長(zhǎng)巖

巖石呈黑色，偉晶半自形粒狀柱狀結(jié)構(gòu)，交代結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由粒徑5～>20 mm的斜長(zhǎng)石(約52%)、輝石(約30%)、角閃石(約3%～5%)、蛇紋石和綠泥石集合體(約8%)以及不透明礦物(約5%～15%)組成(圖5)。

斜長(zhǎng)石：半自形板柱狀，具聚片雙晶，絹云母化強(qiáng)烈，少量晶粒較小的斜長(zhǎng)石被晶體較大的斜長(zhǎng)石包裹。輝石：半自形短柱狀，見八邊形狀，它形粒狀、短柱狀， 部分熔離出磁鐵礦、鈦鐵礦，定向排列形成席勒結(jié)構(gòu)，見角閃石的反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)。角閃石：半自形片狀，褐色，多色性、吸收性明顯，兩組菱形解理，呈小片狀分布輝石和斜長(zhǎng)石之間。蛇紋石、綠泥石等：顯微葉片集合體狀，淺綠色或無色，呈集合體狀從晶體邊緣交代輝石。不透明礦物：自形、半自形、它形粒狀，粒狀集合體狀，分布在透明礦物之間構(gòu)成海綿隕鐵結(jié)構(gòu)。

a.單偏光顯微鏡下照片;b.正交偏光顯微鏡下照片。(Pl-斜長(zhǎng)石，Opx-斜方輝石，Ol-橄欖石，Mag-磁鐵礦)圖5 偉晶狀輝長(zhǎng)巖鏡下照片

2.2 礦石特征

依據(jù)礦石的巖性特征，可劃分為基性的橄欖輝長(zhǎng)巖礦石和超基性的輝石橄長(zhǎng)巖礦石，其中主要為橄欖輝長(zhǎng)巖礦石，在各礦層中均有分布，但第Ⅰ礦層中分布最多，而輝石橄長(zhǎng)巖礦石只在局部可見，出露規(guī)模較小。

2.2.1 橄欖輝長(zhǎng)巖礦石

礦石呈黑色，交代殘留中粗晶半自形、它形粒狀柱狀結(jié)構(gòu)，輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，斑塊狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由粒徑0.7～6.2 mm的輝石(10%～18%)、斜長(zhǎng)石(12%～15%)、橄欖石(8%～15%)、角閃石(3%～6%)、黑云母(約2%)、尖晶石(約1%)以及不透明礦物(38%～54%)組成(圖6)。

橄欖石：近等軸粒狀，見鮮艷干涉色，發(fā)育裂紋。輝石：半自形短柱狀，具簡(jiǎn)單雙晶，絹云母化、粘土化強(qiáng)烈。斜長(zhǎng)石：交代殘留半自形板柱狀，具聚片雙晶，水云母、粘土化強(qiáng)烈，見少量的黝簾石化。角閃石：不規(guī)則片狀，淺褐色或者無色，見兩組菱形解理，蝕變發(fā)生褪色反應(yīng)。黑云母：片狀、不規(guī)則片狀集合體狀，褐色，相對(duì)聚集。尖晶石：綠色，藍(lán)綠色，正高突起，均質(zhì)，多與不透明礦物共生。

不透明礦物：半自形、它形粒狀，呈斑塊集合體狀，分布于透明礦物粒間，構(gòu)成海綿隕鐵結(jié)構(gòu)。主要由(含鈦)磁鐵礦、鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦等組成。(含鈦)磁鐵礦：半自形、它形粒狀，粒狀集合體狀，灰色微帶棕色，均質(zhì)性，強(qiáng)磁性，部分晶體顯異常非均質(zhì)性。磁黃鐵礦：它形粒狀。乳黃色微帶粉褐色，強(qiáng)非均質(zhì)性(藍(lán)灰-粉褐)，多與黃銅礦交生。鎳黃鐵礦：它形粒狀，淺黃色，均質(zhì)，部分晶體氧化。見赤鐵礦交代鎳黃鐵礦。黃銅礦：多呈交生狀與磁黃鐵礦交生。

2.2.2 輝石橄長(zhǎng)巖礦石

巖石呈黑色，細(xì)晶半自形柱狀粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由粒徑0.5～2.5 mm的橄欖石(約33%)、輝石(約10%)、斜長(zhǎng)石(約12%)、角閃石(約5%)和不透明礦物(約40%)等組成(圖7)。

橄欖石：它形粒狀，粒狀集合體狀，晶體多發(fā)育裂紋，并沿著裂紋蛇紋石化，二級(jí)至三級(jí)干涉色。斜長(zhǎng)石：半自形板柱狀，具聚片雙晶，部分絹云母化。輝石：半自形短柱狀，見八邊形狀，它形粒狀、短柱狀，多熔離出磁鐵礦、鈦鐵礦，規(guī)則定向排列形成席勒結(jié)構(gòu)，見角閃石的反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)。角閃石：褐色，見兩組解理，主要為呈反應(yīng)邊分布在輝石、磁鐵礦周邊。

不透明礦物：半自形、它形粒狀，粒狀集合體狀，分布在透明礦物之間構(gòu)成海綿隕鐵結(jié)構(gòu)。反光鏡下見：(含鈦)磁鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦。(含鈦)磁鐵礦：大量，半自形、它形粒狀，粒狀集合體狀，灰色微帶棕色，均質(zhì)性，強(qiáng)磁性，部分晶體顯異常非均質(zhì)性，膠結(jié)透明礦物呈海綿隕鐵結(jié)構(gòu)。磁黃鐵礦：少量，它形粒狀，乳黃色帶粉褐色，強(qiáng)非均質(zhì)性(藍(lán)灰粉棕)，多與黃銅礦交生。黃銅礦：微量，多呈交生狀與磁黃鐵礦交生。

a.正交偏光顯微鏡下照片；b.單偏光顯微鏡下照片；c、d.光片單偏光顯微鏡下照片。(Pl-斜長(zhǎng)石，Spl-尖晶石，Opx-斜方輝石，Ol-橄欖石，Clp-黃銅礦，Mag-磁鐵礦，Po-磁黃鐵礦，Pn-鎳黃鐵礦)圖6 橄欖輝長(zhǎng)巖(礦石)鏡下照片

a.正交偏光顯微鏡下照片； b.單偏光顯微鏡下照片；c、d.光片單偏光顯微鏡下照片。(Pl-斜長(zhǎng)石，Opx-斜方輝石，Ol-橄欖石，Hbl-角閃石，Clp-黃銅礦，Mag-磁鐵礦，Po-磁黃鐵礦)圖7 輝石橄長(zhǎng)巖(礦石)鏡下照片

3 討論

前人的研究表明白馬含礦巖體與峨眉山玄武巖的形成都與晚古生代末期峨眉地幔柱活動(dòng)有關(guān)[10]。地幔柱成因的大火成巖省, 巖漿作用一般被認(rèn)為具有多次侵入或者噴出的特點(diǎn)[11]。筆者在鏡下觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)，盡管巖石中的橄欖石含量變化較大，但均表現(xiàn)出兩種不同的結(jié)構(gòu)狀態(tài)；一種呈近等軸粒狀分布在斜長(zhǎng)石及輝石邊緣(圖8a)，另一種呈它形粒狀包裹于斜長(zhǎng)石內(nèi)部(圖8b)。說明礦區(qū)巖漿在成礦作用過程中最少具有兩次巖漿的疊加和補(bǔ)給作用，使形成橄欖石的巖漿具有重復(fù)結(jié)晶的現(xiàn)象。同樣的，角閃石同上述橄欖石一樣呈現(xiàn)出兩種不同的賦存狀態(tài)，一種角閃石呈半自形不規(guī)則小片狀分布于輝石和斜長(zhǎng)石之間(圖8c)，另一種角閃石呈它形顆粒反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)分布于輝石周邊(圖8d)，也反映出白馬含礦巖體有成礦巖漿的多期次補(bǔ)給疊加的特點(diǎn)[12]。

a、b.正交偏光顯微鏡下照片；c、d.單偏光顯微鏡下照片。(Pl-斜長(zhǎng)石，Opx-斜方輝石，Hbl-角閃石，Ol-橄欖石，Mag-磁鐵礦)圖8 造巖礦物鏡下照片

4 結(jié)論

(1)白馬巖體的主體巖性為層狀輝長(zhǎng)巖類，由于各種造巖礦物的含量差異以及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造不同而形成了不同類型的巖石，主要有角閃輝長(zhǎng)巖、橄欖輝長(zhǎng)巖和偉晶狀輝長(zhǎng)巖。整體上各類巖石的造巖礦物組合基本一致，均為一套“斜長(zhǎng)石輝石橄欖石”的組合，部分巖石中含有少量的角閃石、黑云母等。

(2)白馬含礦巖體中的礦石類型主要有橄欖輝長(zhǎng)巖礦石及輝石橄長(zhǎng)巖礦石，以橄欖輝長(zhǎng)巖礦石為主，具有柱狀粒狀結(jié)構(gòu)、輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、斑塊狀結(jié)構(gòu)、海綿隕鐵結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造及條帶狀構(gòu)造。非金屬礦物主要有輝石、橄欖石、斜長(zhǎng)石、以及少量角閃石組成，金屬礦物有大量(含鈦)磁鐵礦、少量鎳黃鐵礦和磁黃鐵礦、微量黃銅礦。

(3)造巖礦物中橄欖石和角閃石都有兩種結(jié)構(gòu)狀態(tài)，橄欖石一種呈近等軸粒狀分布在斜長(zhǎng)石及輝石邊緣，另一種呈它形粒狀包裹于斜長(zhǎng)石內(nèi)部；角閃石一種呈半自形不規(guī)則小片狀分布于輝石和斜長(zhǎng)石之間，另一種呈它形顆粒反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)分布于輝石周邊。反映出礦區(qū)巖漿在成礦作用過程中最少具有兩次巖漿的疊加和補(bǔ)給作用，使形成橄欖石和角閃石的巖漿具有重復(fù)結(jié)晶的現(xiàn)象。