云南武定地區基性巖體鈦鐵砂礦風化殼垂直分帶

趙思傳，王澤傳，呂 俊，朱毅翔

(云南地礦國際礦業股份有限公司，云南 昆明 650051)

云南省武定地區的鈦鐵砂礦產于華力西期含鈦基性侵入巖之風化殼中，屬風化殼型鈦鐵砂礦，礦床成因屬殘坡積礦床。在風化殼型鈦鐵砂礦的地質勘查和科學研究過程中，不可避免地要涉及風化殼的垂直分帶。此問題在以往礦產資料中存在2個問題：一是劃分方案不統一，二是劃分標志不系統。

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

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

合理地進行基性侵入巖的風化殼剖面分帶，有助于預測鈦鐵砂礦的賦存位置，指導探礦工程的合理施工。

1 土體類型

風化殼型鈦鐵砂礦主要賦存于華力西期基性侵入巖的風化殼的紅土化帶、全風化帶、和半風化帶中，對應的礦石類型為粉土型鈦鐵砂礦、砂質粉土型鈦鐵砂礦、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，屬全風化輝長巖、輝綠輝長巖、輝綠巖，以殘積物為主，少部分為坡積物。物質組分以褐紅色黏土、粉質黏土為主，含鈦鐵礦、鈦磁鐵礦等重礦物，呈黑色星點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，由含礦母巖劇烈風化而成。

1.2 全風化帶

全風化帶(QelQ)：為雜灰黃、黃白色砂質粉土，避全風化的輝長巖、輝綠輝長巖、輝綠巖。該層中絕大多數鋁硅酸鹽礦物蝕變為高嶺土，暗色礦物(黑云母、輝石等)蝕變為為綠泥石。部分巖石中還保留有輝長結構、輝綠輝長結構、輝綠結構。原巖節理、裂隙發育，沿節理、裂隙面見鐵錳質薄膜。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，重礦物呈黑色星點散布于黏土礦物中。

該層主要為水解作用的產物，可見高嶺土類物質不規則分布，下與半風化帶逐漸過渡，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 半風化帶

半風化帶(QelB)為雜灰黃、灰綠色砂土，屬半風化輝綠巖、輝綠輝長巖、輝長巖。巖石中的鋁硅酸鹽礦物大部分已蝕變為高嶺土和次生粘土礦物，長石發生裂解，石英被溶蝕，粒度變小。原巖的輝綠結構、輝綠輝長結構、輝長結構尚有保留。巖石中節理、裂隙發育，沿節理、裂隙面具鐵質薄膜。半風化巖后的巖石較松散，手搓呈砂狀、團塊狀。該層含鈦鐵礦、鈦磁鐵礦等重礦物，呈黑色星點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。該層向下與微風化-未風化的輝綠巖、輝綠輝長巖、輝長巖逐漸過渡，厚度為0.50m～37.72 m。

1.4 微風化-未風化基巖

微風化-未風化基巖為暗綠、灰綠色輝綠巖、輝綠輝長巖、輝長巖。巖石呈致密塊狀，較為堅硬，局部節理發育而稍微松散。節理裂隙面見鐵質薄膜。

鈦鐵礦、鈦磁鐵礦作為巖石的副礦物呈細粒狀分散于巖石之中，含量較少。

2 礦物特征

在紅土化帶、全風化帶、半風化帶及微風化-末風化基巖中，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245件樣品分析結果[2]，在梅子箐鈦鐵砂礦區風化殼的不同層位中，鈦鐵礦、鈦磁鐵礦含量出現有規律的變化(表1)。

表1 梅子箐鈦鐵砂礦風化殼鈦鐵礦與鈦磁鐵礦含量統計

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

(2)紅土化帶的鈦鐵礦、鈦磁鐵礦含量平均值低于全風化帶，與半風化帶相接近。此現象有可能由該層中部分鈦鐵礦、鈦磁鐵礦已被風化、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。經野外觀察，鈦鐵礦、鈦磁鐵礦的這種遷移、富集現象較為普遍。

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個鉆孔的情況看，鈦鐵礦(礦物)含礦率、含礦率富集比例，均表現出紅土化帶→全風化帶數值增加，全風化帶→半風化帶→微風化-末風化基巖數值逐漸降低的規律(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)÷微風化-未風化基巖的的含礦率(kg/m3)。

2.3 重砂礦物

在長沖鈦鐵砂礦區的3個礦體風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，砂質粉土型礦石中39件，砂土型礦石中31件。

自紅土型礦石→砂質粉土型礦石→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律(表3)。

表3 長沖鈦鐵砂礦體主要重礦物含量結果統計(%)

“/”表示缺失數據

3 主量元素

《云南省區域礦產總結》(云南省地質礦產局，1993)[1]，統計了武定縣大奕坡、武定縣紅土田、富民縣大營3個礦區紅土化帶、全風化帶、半風化帶及微風化基巖的主量元素(表4)，揭示了主量元素在風化殼垂直分帶上的變化規律。

在已經統計的11種氧化物中，MnO、V2O5數據不全，難于進行研究。

從紅土化帶→全風化帶→半風化帶→微風化-未風化基巖，3個礦區9個氧化物的變化規律如下

SiO2含量逐漸增加。在富民大營礦區，微風化-未風化基巖含量略低于半風化帶。

TiO2含量逐漸減少。在武定紅土田礦區，紅土化帶含量略低于全風化帶。

Al2O3、Fe2O3含量在紅土化帶、全風化帶中相近，向下逐漸下降。

FeO含量變化無明顯規律。

MgO含量逐漸上升。在武定紅土田礦區，全風化帶含量略低于紅土化帶。

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

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

注：(1)“/”表示缺失數據；(2)表中缺少P2O5、灼失的分析數據，總量明顯低于100%；(3)表中原始數據源于1∶20萬武定幅，轉引自《云南省區域礦產總結》(云南省地質礦產局，1993)。

4 結 論

云南省武定地區的基性侵入巖風化殼剖面，自上而下劃分為紅土化帶、全風化帶、半風化帶及微風化-未風化基巖。這4個帶的土體類型、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)全風化帶為雜灰黃、黃白色砂質粉土，屬全風化基性侵入巖，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)半風化帶雜灰黃、灰綠色砂土，屬半風化基性侵入巖，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)微風化-未風化基巖為暗綠、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→全風化帶→半風化帶→微風化-未風化基巖：SiO2、MgO、Na2O、K2O、CaO的含量逐漸增加，TiO2、Al2O3、Fe2O3含量逐漸減少，FeO含量變化無明顯規律。