新疆若羌縣沙河灣鈦磁鐵礦礦體特征及成因初探

郭濤（新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局第六地質大隊　哈密　839000）

新疆若羌縣沙河灣鈦磁鐵礦礦體特征及成因初探

郭濤
（新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局第六地質大隊哈密839000）

沙河灣鈦磁鐵礦位于北山裂谷帶北側，筆架山基性超基性雜巖帶東段，成礦地質條件優越。通過對礦體地質特征及成因的初步總結分析，認為礦體賦存于層狀輝長巖中，以巖漿晚期熔離作用為主，兼有早期巖漿分異作用成礦，屬與層狀輝長巖有關的巖漿分異熔離型鈦磁鐵礦床。

礦床地質鈦磁鐵礦礦床成因層狀輝長巖沙河灣

礦區地處塔里木-華北板塊塔里木微板塊北山古生代裂谷系北部。2013年以來新疆地礦局第六地質大隊發現并評價了該礦床，查明礦區成礦地質條件和礦體特征，對該區找礦前景做了初步的評價。筆者在已有資料的基礎上，對沙河灣鈦磁鐵礦礦體特征進行了總結，并對其成因進行初步分析，為下一步找礦工作提供參考依據。

1　區域地質背景

礦區位于新疆若羌縣與哈密地區交界地帶，磁海鐵礦西側，塔里木-華北板塊塔里木微板塊北山古生代裂谷系北部，北山裂谷北以紅柳河深斷裂為界，與中天山地塊相接；西以塞里克沙依大斷裂為界，與庫魯克塔格地塊相鄰；南以疏勒河大斷裂為界，與敦煌地塊相接。區內鎂鐵-超鎂鐵巖發育，雜巖體產于陸殼板塊內，巖體規模大，多成群成帶出現。在北山裂谷內發現筆架山鎂鐵-超鎂鐵雜巖帶，長度大于70km，及坡北鎂鐵-超鎂鐵雜巖帶，長度大于50km，沙河灣鈦磁鐵礦即位于筆架山鎂鐵-超鎂鐵巖帶的東部。根據以往同位素測量成果（姜常義等2006、秦克章等2009），本區雜巖體多形成于321.7～260.7ma。表明該區在晚石炭世-早二疊世期間有一次長時間的大規模幔源巖漿侵入事件。

圖1　東疆地區區域大地構造位置圖

2　巖體地質特征

礦區位于華力西中期中酸性復式巖體的中東部，長軸方向近北西向，總體走向近154°，巖體平面形態呈橢圓狀產出，向北東方向側伏，傾角48°～60°。巖體長約1.55km，最大寬度770m，最小寬度150m，平均寬約400m，出露面積約0.62km2（圖2）。沙河灣層狀輝長巖巖體屬華力西晚期產物，巖體分異程度不高，特別是各結晶韻律之間接觸界線不清晰。根據主要造巖礦物組合，巖石結構、構造特征，巖石類型的組合，特別是鈦鐵礦化特征，可將巖體劃分為兩個巖相：蘇長輝長巖相、暗色輝長巖相。其中蘇長輝長巖相分布于巖體南部，暗色輝長巖相分布于巖體北部。

蘇長輝長巖相出露面積最大，為該巖體主巖相，占巖體面積的70%左右，長700～800m，寬150～200m。巖石呈灰綠色，中細粒粒狀結構，塊狀構造。巖石主要由斜長石、普通輝石、古銅輝石、角閃石、黑云母等組成。其中斜長石與暗色礦物常緊密伴生，古銅輝石被包裹在角閃石中，在輝石-角閃石外側，少量具反應邊狀。另外在巖相韻律層底部還見有含量極少的磷灰石，可見輝石的纖閃石化，角閃石多具次閃石化。該巖相一般富含Fe-Ti礦物，其中以鈦磁鐵礦為主，多見隕鐵狀結構、浸染狀分布的Fe-Ti礦物，局部可見條帶浸染狀，是尋找鈦磁鐵礦的目標巖相。

暗色輝長巖相主要分布在巖體的北部，與早期花崗巖體呈侵入接觸關系，呈似層狀產出，出露面積不大。巖石呈暗黑綠色，中粒粒狀結構，塊狀構造，巖石主要由鈉長石、普通輝石、角閃石等組成。由于在巖漿房的分液作用下，暗色輝長巖巖漿位于巖漿房底部，其中早期巖漿結晶形成的鈦鐵礦含量明顯高于蘇長輝長巖相，晚期巖漿熔離形成的鈦磁鐵礦對其起到了疊加富集的作用。

圖2　沙河灣礦區地質簡圖及鉆孔剖面圖

3　礦床特征

3.1礦體特征

通過工程控制，目前礦區內已圈出鈦磁鐵礦體40個，探獲資源量近7 500萬噸。礦體整體走向為北西向，局部彎曲呈近南北向，南東方向側伏，向北東緩傾。礦體形態變化不大，主要礦體形態比較簡單，呈層狀、似層狀，局部礦體出現分支復合現象。礦床構造簡單，構造對礦體形態影響很小，僅巖體東部見有極少量后期輝綠巖脈穿插其中。礦區按照巖相劃分為兩個礦帶（即兩個巖相帶），基本特征如下：

暗色輝長巖礦帶：賦存于暗色輝長巖相中，圈出15個礦體（編號1～15），除8、10號礦體為隱伏礦體外，其余全部出露于地表。其中11號礦體為本礦帶的主要礦體，礦體走向長大于500m，控制斜深438m。平均厚度48.52m，最大厚度可達132.3m。礦體形態呈似層狀、層狀，傾向北東，走向上由西向東呈變緩趨勢，傾向上向深部呈變厚趨勢。

礦體頂底板巖性與含礦巖性一致，均為暗色輝長巖。礦體平均品位TFe 17.03%、TiO23.93%。礦石類型以海綿隕鐵狀結構、星散浸染狀礦石為主，另在礦體底部低品位礦石中還見有半自形它形粒狀結構礦石。

蘇長輝長巖礦帶：賦存于蘇長輝長巖相中，圈出25個礦體（編號16-40），其中25、34、37、38、39、40號礦體為隱伏礦體，其余礦體均出露于地表。35號礦體為本礦帶的主要礦體，地表僅在3線附近見有出露，深部由9個鉆孔的控制，礦體走向長大于1100m，控制斜深553m，平均厚度13.21m，最大厚度21.17m，礦體形態層似層狀、層狀，傾向北東，向東南方向明顯側伏，且礦體厚度有變厚的趨勢。

礦體頂底板圍巖與賦礦巖性均為蘇長輝長巖。礦體平均品位TFe 21.69%、TiO24.77%。巖石類型以中等浸染狀礦石為主，其次為條帶狀礦石、稀疏浸染狀礦石。

3.2礦石特征

礦石礦物主要有鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、少量磁鐵礦（圖3）。其中鈦磁鐵礦占主要地位，相對含量在80%以上，鈦鐵礦、磁鐵礦分別占15%、5%。其他金屬礦物主要有褐鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、金紅石、白鈦礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦等，含量較低。脈石礦物主要為輝石、斜長石、橄欖石、角閃石、磷灰石、黑云母、磷灰石及次生蝕變礦物蛇紋石、滑石、綠泥石、纖閃石等，有時可見少量方解石等。

礦石結構構造簡單，絕大多數為海綿隕鐵結構、浸染狀構造，鈦磁鐵礦-鈦鐵礦-磁鐵礦常呈1～2.5mm集合體狀伴隨輝石較多的部位存在，充填于早期結晶出的輝石晶粒間呈它形膠結狀產出。僅在暗色輝長巖相中見到局部有半自形粒狀結構、星散浸染狀構造礦石。

圖3　鈦磁鐵礦石鏡下圖

3.3含礦巖石化學成分

礦石化學全分析數據表明（表1），礦石化學成分主要為SiO2，含量占30.52%～44.69%，以基性巖為主。K2O+NaO為0.88%～3.31%，里特曼指數為-0.06～0.53（均小于4），巖石堿度指數為1.16～1.31（均小于2），為強堿性巖（圖4a）；Fe2O3+FeO含量為17.05%～40.44%，Fe3+/Fe2+總體小于1，說明當時環境為還原環境；鎂鐵比值（FeO*/Mg）為0.25～0.32，鎂鐵指數（m/f）為0.44～0.56，為富鐵質巖（圖4b），即與釩鈦磁鐵礦礦床有專屬性的巖石。

表1　礦石化學全分析結果表

圖4　含礦巖石的巖石化學參數變異圖（a）-NaO+K2O—SiO2圖解；（b）-m/f-αSi圖解

4　成因分析

4.1巖體成因模式

巖漿物質自身分異作用，與相適應的構造活動共同綜合作用，最終才能形成具體的巖體。高序次超殼深大斷層（紅柳河深大斷裂），因其切穿地殼到達上地幔，是地幔物質上涌通道，在地殼深處形成一個巖漿房，較低序次的北東向構造是巖漿侵入的通道，經過分異的巖漿在有利的構造部位聚集形成巖體。

4.2成礦期次劃分

結合野外地質現象和室內鏡下鑒定，將沙河灣鈦磁鐵礦劃分為四個活動期次，其中鈦磁鐵礦主要形成于巖漿期階段，具體生成又分為早期巖漿階段與晚期巖漿階段，以晚期巖漿階段為主。

⑴早期巖漿階段：在熱動力作用的驅使下，巖漿沿較低序次的北東向構造上侵就位，溫度壓力開始降低，高溫礦物如橄欖石、部分輝石開始結晶，同時結晶的還有鈦鐵礦及少量的鈦磁鐵礦、磁黃鐵礦等，在暗色輝長巖相形成少量半自形粒狀-板狀鈦磁鐵礦，但規模不大。

⑵晚期巖漿階段：巖漿就位過程中，隨著溫度壓力的持續降低，大量輝石、斜長石開始大量結晶，同時鈦磁鐵礦-磁鐵礦晶出，形成鈦磁鐵礦-磁鐵礦-鈦鐵礦組合，以鈦磁鐵礦為主，末期角閃石、黑云母、鎳黃鐵礦及磁黃鐵礦等開始結晶。伴隨著硅酸鹽礦物的分異結晶作用，鈦鐵氧化物從巖漿中熔離，并受密度影響，輝石及鈦鐵氧化物下沉，斜長石相對上浮，并受重力結晶分異作用下沉到韻律層中下部富集成礦。這一階段形成巖漿晚期熔離型鈦磁鐵礦石，是主要的成礦期。

⑶巖漿期后-熱液期：該階段主要形成滑石-蛇紋石、纖閃石、磁鐵礦及少量綠泥石等，其中磁鐵礦渾圓半自形粒狀分布于隕鐵狀鈦磁鐵礦-鈦鐵礦邊側，是典型的熱液產物。

⑷成巖期后階段：該階段有大量綠泥石出現，同時可見少量黃鐵礦和白鈦礦，多呈微裂紋-水草狀交代-充填磁黃鐵礦存在，是巖石冷凝后殘液后生產物。

4.3礦床成因

根據礦石的組構變化特征及金屬礦物的結晶分異、熔離成礦作用過程，結合沙河灣鈦磁鐵礦巖相學、巖石化學等特征，將沙河灣鈦磁鐵礦床成因概括為：產于上地幔中的地幔巖，沿深大斷裂侵入到地殼一定深度的巖漿房，并在構造活動協調的作用下，侵位形成與層狀輝長巖有關的巖漿分異熔離型鈦磁鐵礦礦床。

5　找礦標志

大地構造環境：礦床產于塔里木地塊北山裂谷帶內，北山裂谷帶發源于塔里木陸殼板塊，經歷了拉張-匯聚-固結-重新活化-封閉等多階段的地質活動過程。紅柳河-依格孜塔格深大斷裂作為巖漿通道控制著基性層狀輝長巖體的分布。

分異作用：層狀輝長巖巖體分異作用進行得越完全，鐵鈦氧化物熔離、聚集程度越高，巖體的成礦作用有可能越好。因此巖體的分異程度亦是重要的找礦標志。

地表特征：層狀輝長巖體由于其抗風化性較弱，地表常呈砂狀風化層，且局部被第四系薄層覆蓋，鈦磁鐵礦出露地表常呈褐紅色氧化殼，是較好的直接找礦標志。

物理特征標志：含鈦磁鐵礦層狀輝長巖巖體的造巖礦物和礦石礦物，密度值較大，具有不同程度的磁性，其鈦磁鐵礦石更具有明顯的磁性，且密度最高，所以具有物探重磁同源異常的巖體亦是一個重要的找礦線索。

6　結論

⑴根據暗色礦物含量、礦物粒度將巖體劃分為兩個巖相，分別為蘇長輝長巖相和暗色輝長巖相。兩者均賦存有鈦磁鐵礦體，但又有明顯的差別，蘇長輝長巖相中的鈦磁鐵礦體厚度較小，品位較高；而暗色輝長巖相中的鈦磁鐵礦體厚度較大，品位較低。礦體層控特征明顯，多為層狀、似層狀，產狀變化不大，傾向較緩。綜合沙河灣層狀輝長巖體兩個巖相巖石學、巖石化學、造巖礦物特征等方面的資料，通過巖相間接觸關系的研究以及含礦性特征的研究，認識到巖相內部的變化是結晶分異的結果，兩個巖相間的差異是侵位前巖漿分液作用的結果。

⑵沙河灣巖體產于華力西中期中酸性復式巖體的中部，與圍巖呈侵入接觸關系，結合區域基性-超基性雜巖體同位素年齡成果，推測該巖體形成于華力西晚期。地幔物質沿深達上地幔的紅柳河大斷裂上涌，經歷巖漿房分液作用，沿較低序次的北東向構造侵位，在巖漿冷卻過程中經過重力結晶分異和熔離作用形成與層狀輝長巖有關的巖漿分異熔離型鈦磁鐵礦礦床。早期巖漿分異作用與晚期巖漿熔離作用疊加富集成礦，其中又以晚期巖漿熔離作用為主。

⑶北山裂谷帶發源于塔里木陸殼板塊，經歷了拉張-匯聚-固結-重新活化-封閉等多階段的地質活動過程。帶內前寒武紀變質基底和早古生代蓋層塊體較多，由此形成了復雜多變的地層、構造、巖漿巖，為金、銅、鎳、鐵、錳等礦產的形成提供了良好的地質背景條件。近年來陸續發現的坡北、紅石山、筆架山、蠶頭山等基性巖帶，其主體均為輝長巖，根據1∶5萬區域航磁顯示，對應有52～633 nt的帶狀或環狀高磁異常，具有尋找同類型鈦磁鐵礦的潛力。

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收稿：2016-05-12

10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.05.008