云南富寧定皇鈦鐵砂礦礦床成因

羅 坤，付義琴

(云南省地質礦產勘查院，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—印支期臨滄復式巖體南段與二長花崗巖有關的河流沖積型鋯英石、獨居石、鈦鐵礦綜合型砂礦床。定皇鈦鐵砂礦則屬于第一種。

1 區域地質背景

定皇鈦鐵砂礦區，夾持于近南北向里達深大斷裂與近東西向木壩斷裂之間。區內地質構造形態復雜，里達深大斷裂以東，逆沖～推覆斷裂及地層的褶皺、倒轉、節理、裂隙發育，褶皺的完整形態常被破壞，礦區(圖1)出露的地層有二疊系上統吳家坪組(P2w)：為濱?！獪\海臺地相沉積的碳酸鹽巖、二疊系下統陽新組(P1y)：為淺海開闊臺地相碳酸鹽巖相沉積；寒武系上統(∈3)：為碳酸鹽巖及碎屑巖沉積。

圖1 富寧定皇構造簡圖

2 巖漿巖與鈦鐵礦

礦區巖漿活動強烈，以堿性基性巖侵入為主，具有多期次和多旋回特征，是富寧地區風化殼型鈦鐵礦床的重要含礦母巖。定皇礦區鈦鐵砂礦即產于其風化殼中。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相帶：

2.1 細粒鈦輝輝綠巖相

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部逐漸變粗。

2.2 中細?！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 中粒～粗粒鈦輝輝長輝綠巖相

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。

定皇礦區巖體，各相帶之間為過渡關系。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，主要沿二疊系下統陽新組(P1y)地層層間順層侵入，呈巖床～巖蓋、巖墻、巖脈形式產出，產出形態多數受圍巖產狀限制，邊緣形態極不規則。

3 含礦性分析

3.1 化學分析

鈦鐵礦化學成分為FeTiO3，其含TiO252.6ω%。鈦鐵砂礦床是含鈦輝長輝綠巖經地表風化殘留于原地，或經搬運二次堆積富集后形成的砂礦床。根據風化程度及礦石類型的不同又分為，全風化輝長輝綠巖型鈦鐵砂礦石、半風化輝長輝綠巖型鈦鐵砂礦石及微風化含鈦輝長輝綠巖。為更好的分析定皇礦區鈦鐵砂礦的含量相關性，通過在地表施工淺鉆，獲得不同層位的樣品。共采集樣品1035件進行TiO2化學含量分析(表1)。

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

表1 定皇鈦鐵礦區各風化巖性層TiO2含量

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

結果表明，越接近地表，物理風化作用越強、越徹底。隨著風化程度的增強不僅含礦巖石的礦物成分、化學成分發生改變，輝石、斜長石等發生高嶺土化或綠泥石化，K、Na、Ca、Mg等易溶于水的物質被地下水淋濾帶出，含礦巖石的結構、構造也發生改變，由堅硬(完整)的含鈦輝長輝綠巖變為松軟(散)的風化殼型鈦鐵礦石，而且，隨著風化程度的增強，TTi02品位也隨之變富。

3.2 地形地貌分析

礦體為風化殼型鈦鐵礦，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基本相似，由于礦體風化深度大小不等其形態又不等同于地貌形態，山頂、山脊及緩坡地段由于剝蝕、搬運作用相對較小、礦體風化深度較深，因此礦體厚度較厚、品位相對較富，而陡坡及山谷，由于剝蝕、搬運作用較強，礦體風化深度較淺、因此礦體厚度較薄、品位相對較貧。剖面上礦體形態簡單，呈層狀覆蓋于微風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 礦石質量

4.1 礦石結構、構造

4.1.1 礦石結構

礦石具它形—半自形粒狀結構、蝕變殘余結構、包含結構及碎裂狀結構。

4.1.2 礦石構造

礦石具土狀構造、砂土狀構造

4.2 礦物成分

全風化、半風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—強金屬光澤，硬度中等，性脆。條痕為黑色，斷口為貝殼狀及不規則狀，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，個別達1.5mm，含量一般3～5%，個別達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于褐鐵礦中，還可見褐鐵礦沿鈦鐵礦邊緣進行交代。

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

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

4.3.1 全風化輝長輝綠巖型鈦鐵砂礦石

該類型礦石分布于地表淺部，由于遭受強烈風化，含鈦輝長輝綠巖的結構構造已無保留，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化的輝長輝綠巖風化砂土中。

4.3.2 半風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化帶中，含礦巖石經過半風化后，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構構造，礦石松散至半堅硬，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 時空因素

區域上，含鈦輝長輝綠巖受時代控制，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，定皇礦區侵入的含鈦輝長輝綠巖體，平均TiO2含量達3.08ω%(遠高于中國基性巖平均TiO2含量值2.08ω%)，從而為該區風化殼型鈦鐵礦的形成提供了物質來源。

5.2 構造因素

區域性里達斷裂控制了區內基性含鈦輝長輝綠巖體的分布，只有在里達斷裂以東地區出露的含鈦輝長輝綠巖體，風化后才能形成風化殼型鈦鐵礦。

5.3 氣候因素

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

5.4 地形因素

地形平緩對風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。風化殼厚度較大，表明風化作用比較徹底，地形越平緩，其風化殼面積越大，風化的堆積速度也就明顯大于剝蝕速度，形成的風化殼型鈦鐵礦的規模也就越大。在靠近溝谷及陡坡的地段，不易形成富厚的風化殼型鈦鐵砂礦床。

定皇風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，經過漫長的地表風化、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，隨著風化作用的增強，含鈦輝長輝綠巖的結構構造發生破壞，巖石中的主要造巖礦物輝石、斜長石發生高嶺土化、綠泥石化，從而使堅硬(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、或浸染狀分布于風化殼巖石中，從而形成了易于采選的輝長輝綠巖風化殼型鈦鐵砂礦床。

參 考 文 獻

[1]云南省地質礦產勘查院.云南省富寧縣定皇鈦鐵砂礦生產勘探報告[R].2012.

[2]將敬業，程建萍.應用地球化學[M].武漢：中國地質大學出版社.2007.

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[4]尹紅光.富寧洞哈鈦鐵礦[J].云南地質.2008(2).