基性巖漿巖風化殼型鈦鐵礦地質特征與開發利用前景

周昕

摘 要：以云南洱源縣鄧川中和鈦鐵礦為例，研究基性巖漿巖風化殼型鈦鐵礦的地質特征、成礦規律、礦床開采和礦石加工技術條件。提出該類型礦床找礦勘探較易，開采和選冶條件較簡單，經濟效益較好。

關鍵詞：鈦鐵礦；地質特征；開采技術條件；洱源縣

0 引言

云南省洱源縣中和鈦鐵礦為一中型規模砂礦床，礦區位于洱源縣鄧川鎮南西側，區內最高海拔2380m，最低海拔1980m，相對高差400m，中山屬低地貌。礦區東西方向長850m，南北方向寬770m，開采深度為2190m—2000m。

礦區氣候溫和濕潤，年平均氣溫15°C，冬春季較冷，風大，最低溫度為-1°C，最大風速16m/s，夏季最高氣溫達30°C。全年雨量充沛，年平均降水量930.5mm，相對濕度70%左右。旱、雨季分明，雨季一般為6—10月份，80%的雨量集中于該季。

1 區域地質概況

本文以云南省洱源縣中和鈦鐵礦為例說明該類礦床的地質特征。

礦區大地構造位置處于揚子準地臺的鹽源—麗江古生代臺緣褶皺帶西部邊緣地帶[1]，巖漿活動強烈，鈦鐵礦砂礦體的成因與海西期基性巖的侵入有關（見圖1）。

區域上前寒武系、古生代、中生代地層均有出露，前寒武系蒼山群分布在礦區南側點蒼山一帶，為一套厚大的區域變質、熱力變質和動力變質疊加而成的復雜變質巖系。下古生界僅見下奧陶統，出露于洱海東部一帶，為一套海相碳酸鹽巖建造；上古生界的泥盆系、二疊系也有出露，泥盆系為碳酸鹽巖，二疊系主要為堿性玄武巖和灰巖；第四系主要沿山間盆地分布，為不同成因的近代松散堆積層。

區域地質構造比較復雜。依據地質力學的觀點，東部屬南北向構造帶，西部屬于北西向構造帶（青藏滇緬歹字型體系）。按傳統地質構造觀點，以洱海深（大）斷裂為界，東部屬于準地臺區，西部屬于地槽帶。

區內斷裂主要有三種類型。北東向斷層主要分布在該區南部古生界地層中，成組出現，主要的有7條，一般長10公里左右，主要為具平移特征的沖斷層，有明顯的扭動和被改造現象，屬古生代末期到中生代早期形成的可能性很大。

中北部主要是受東部大斷裂控制的一組很發育的北西向斷層，幾乎縱貫全區。北部主要有三條，分布在古生界中，長5—20公里左右，一般為沖斷層。

中部主要分布在挖色到九頂山一帶，主要有兩條，長20—50公里，也以沖斷層為主。另外在全區大量發育的東西向斷層，一般規模較小，多在3—10公里，屬平移性質，均切割其它方向的斷層，形成時間可能較晚。

洱海大斷裂為本區主干斷層，從礦區東側約2km處通過，斷層區域長度大于100km，呈北北西向展布，斷層走向310°，傾向北東，傾角50—60°，破碎帶寬13m左右。北東盤泥盆紀灰巖被擠碎并夾有擠壓透鏡體。南西盤侏羅紀砂巖受擠壓后呈條帶狀破碎，并形成擠壓透鏡體。斷層面下盤見有擦痕，顯示上盤向南西斜沖。該斷層是一條形成時期早，活動時間長的壓扭性斷層，對其兩側的沉積建造，構造形態，地貌輪廓起明顯控制作用，形成截然不同的地質地貌景觀。

區內褶皺多被破壞，北部很不明顯，中部為向陽大背斜，南部為一系列次級褶皺。

（1）向陽大背斜：軸線長達30至40公里，主要呈北西向，北端近南北向，南端逐漸轉為近東西向。褶皺軸中部有較明顯的起伏，并被一系列斷層錯移。軸部由本區最老地層下奧陶統組成，兩翼分布有石炭系和更新的地層，兩翼也被和軸向大致平行的斷層所破壞。石炭系和下奧陶統之間具有明顯的假整合關系，同時沉積覆蓋在云弄峰和挖色晉寧期花崗巖上。上覆泥盆系中在主背斜軸兩翼發生一系列次級褶曲，其軸向亦大致平行主軸。因此翼部巖層傾角變化較大，但主要褶皺部分兩翼比較對稱，傾角中等。

（2）南部褶皺組：分布在祥云至彌渡間，總體上顯示為一個大向斜構造及兩側伴生的背斜構造。但因斷層的破壞，造成主要褶皺不明顯，反映出來的為一系列軸向北東的次級褶曲，共10余條，均分布在上古生界地層中，一般為同層褶曲，褶皺軸長多為5公里左右。

區域巖漿巖種類較多，有酸性、中性、堿性、基性、超基性巖等。以玄武巖分布最廣，次為酸性巖和堿性巖。巖漿活動具多期活動的特征，明顯受構造的控制。早期形成巨厚的玄武巖層，晚期以基性—超基性巖漿侵入為特征。早期（印支期）的酸性巖漿活動除與斷裂褶皺有關，且受基底褶皺和斷裂的控制。本期的巖漿活動以早期酸性的巖漿侵入活動開始，以晚期的堿性巖漿活動結束。喜山期的堿性玄武巖漿活動則明顯與斷裂有關。

由于礦區處于兩構造單元的過渡帶，巖漿活動具有多期性，形成種類繁多的礦產，已知礦產地有：鶴慶北衙鉛、鋅、金、銀礦，祥云馬廠箐銅鉬金礦，賓川小龍潭斑巖銅礦，彌渡磺礦廠鐵、鉛、銀礦。

2 礦區地質特征

礦區出露地層由新到老主要為第四系全新統（Q4）、二疊系玄武巖組四段（Pβ4）和二疊系下統灰巖（P1）、泥盆系下統康廊組（D1k）。各地層單元特征如表1。

礦區構造簡單，未見大的斷層。在礦區南部，有一條近東西向的斷層，為成礦期前構造，對礦體沒有破壞作用。

礦區主要出露海西期的基性巖株、巖墻，經取樣鑒定為含鈦鐵礦輝長巖。為輝長結構，塊狀構造。主要礦物成分為：斜長石（含量30%，半自形—自形柱狀、板柱狀晶體，具強“鈉黝簾石化”），普通輝石（含量30%-35%，具條帶狀構造、環帶構造），鉀長石（含量1%），角閃石（含量1%），鈦鐵礦（含量15%），含磁鐵鈦鐵礦（含量20%），極少量黃銅礦和黃鐵礦。

礦區變質作用較弱。

3 礦床地質特征

和鈦鐵礦砂礦體賦存于第四系殘積物和坡積物中，為松散堆積物，屬富礦。礦床類型為風化殘積中、坡積型砂礦。

礦體呈面狀分布，經地表調查和10個取樣剖面控制，可連接為一個礦體。礦體長910米，寬450米，順坡呈面形產出，分布標高2040-2185米，傾向120°，總體傾角較緩，約10°左右；控制垂厚1.66-17.57米之間，平均垂厚8.05米；平均品位67.16kg/ m3，礦區探獲鈦鐵礦砂礦量2537427m3（356萬t），礦物量17.0426萬t。

礦石物質組成為鈦鐵礦，呈黑色，粒度在0.1-1.0mm之間。其它成分主要有粉砂、粘土，局部有塊石、角礫等。

礦砂結構構造為細砂狀—泥狀結構，松散土狀構造。

礦石大體重樣測試資料[2、3]，體重值為：1.4t/m3。

礦床工業類型為風化型鈦鐵礦砂礦，富礦，主要礦物為鈦鐵礦，鈦鐵礦砂品位12.8-208.1kg/m3，礦床平均鈦鐵礦砂品位67.16kg/m3。

有益有害元素組份分含量（在淘洗的鈦鐵礦精礦中）為二氧化鈦42.23%、全鐵38.34%、鉛0.006%。其中二氧化鈦的含量很接近一般鈦鐵礦中二氧化鈦含量的底限值（43.64%），說明該礦山砂礦中淘洗得到的精礦中的鈦鐵礦物的含量是很高的。伴生礦物有磁鐵礦，從基性巖原巖中鈦鐵礦/磁鐵礦含量看為3/4，實際生產過程中磁鐵礦產量與鈦鐵礦相當，已經加以利用。S、P、As有害元素含量都很低，沒有超過工業指標。

礦體圍巖和夾石：該區鈦鐵礦砂礦體底板巖性為輝長巖，在取樣剖面上未發現夾石。

4 礦床開采前景分析

4.1 礦石加工技術性能

中和鈦鐵礦砂礦為殘、坡積型砂礦。礦砂巖性主要是粉質粘土，少量碎石土。礦砂質地松散，易挖掘。礦砂經破碎、過篩、水洗脫泥后，選出的礦砂由鈦鐵礦和磁鐵礦組成，前者磁性弱，后者磁性強，經磁選后二者可以分離，最終選出鈦鐵礦。

礦石入選平均鈦鐵礦砂品位67.16kg/m3，鈦鐵礦物回收率75%，產品為42.27%（TiO2）的鈦鐵礦物，年產量在3238噸左右。該礦屬易選類型，選礦指標能夠達到設計要求，回收率較高。

礦山開采方式采用露天開采方式，開采方法選擇塹溝開拓，運輸方案采用水力—管壓運輸方案[4]。礦山原加工工藝為：原礦—碎礦（選用雙動顎式碎礦，最終碎礦粒度為-18mm）—脫泥（采用水洗脫水槽脫泥方式進行脫泥處理，選用螺旋洗礦機進行脫泥、輕重礦物分離處理）—磁選（選用濕式強磁選方式，對水洗脫泥后的混合礦石進行濕式強磁選，對鈦鐵礦和磁鐵礦進行富集）—脫水。

為了環保、節約成本，資源可二次利用.礦山現計劃采用矸堆石加工工藝，其加工工藝為：原礦—碎礦—壓力脫水—泥漿分流。現加工工藝的好處在于泥漿分流后的尾渣可再次利用（銷售），漿可用于制磚，尾水可可排入蓄水池沉淀后再次利用。

4.2 礦床開采技術條件

區內地下水按其含水介質類型和賦存條件，劃分為孔隙水、基巖裂隙水和巖溶水三類： 第四系松散孔隙水分布于表層殘、坡積及沖積層中，殘、坡積中含水量弱，沖積層中富水性中等—強。基巖裂隙水主要分布于二疊系玄武巖和海西期輝長巖分布區，含水性弱。巖溶水主要分布于康廊組（D1k）和二疊系灰巖（P1）、大理巖化灰巖地層分布區，含水性中等。礦區內地表水較貧乏，除季節性的小箐溝雨季有水外，無大的地表水體，地表水對礦床開采影響較小。

礦區為一單斜坡地形，最低開采標高為2040m，當地最低侵蝕基準面2000m以上。資源儲量估算最低標高均高于礦區最低侵蝕基準面和豐水期地下水位。礦體既透水也含水，地下水對礦坑無充水影響，大氣降雨為礦坑充水主要來源，地形有利于礦坑水的自然排泄。礦床水文地質條件屬地下水徑流區，第四系含水層充水的簡單類型。根據以上特征，洱源縣中和鈦鐵礦砂礦水文地質條件屬簡單類型。

區內的鈦砂礦體賦存于地表殘、坡積層中，以粉質粘土為主，局部為碎石土，巖土體結構均勻，較松散，穩固性差。

礦層底板為玄武巖巖體，較堅硬，穩固性較好。

礦區巖性組成簡單，以風化巖類軟弱巖組為主；邊坡巖體裂隙較發育，采場內堆積的碴土量較小，雨季不易形成泥石流；采場周邊形成較高陡的邊坡，礦層與地形構成不利組合時，易發生地面拉裂、滾石、崩塌、滑坡地質災害，工程地質條件屬以風化巖類為主的中等類型。

據《GB50011—2001建筑抗震設計規范》烈度分區，礦區地震動峰值加速度0.20g，地震動反映譜特征周期為0.40s，本區位于8度地震烈度設防區，區域穩定性較差。礦區所處區域不穩定，地震烈度較高。礦區內無污染源存在，礦石及剝離物均不含有毒有害成分。礦區巖溶不發育，采礦引起地面塌陷的可能性較小。

綜上所述，礦區水文地質條件中等，工程地質條件、環境地質條件中等，礦山開采技術條件屬中等類型。

4.3.開采前景分析

云南鈦鐵礦床，主要類型為海西期輝長輝綠巖風化殼紅土型砂礦床。具有工業開發價值的滇中片鈦鐵砂礦，規模巨大 ，具近、淺、易、富的開發優點。

我國是鈦資源大國，儲量占世界儲量的 60 %以上。云南地區鈦資源豐富，是以砂礦為主的鈦鐵礦，礦物組合筒單，分選性能良好。鈦精礦鈣鎂雜質低是生產海綿鈦的優質原料，生產成本較低，經濟效益明顯。

參考文獻：

[1]云南地質局第一區測大隊，《1：20萬大理幅區域地質調查報告》， 1966.-1967.

[2]云南南方地勘工程總公司，《云南省洱源縣中和鈦鐵礦砂礦普查報告》，2006.1.

[3]云南南方地勘工程總公司，《云南省洱源縣中和鈦鐵礦砂礦資源儲量核實報告》，2009.8.

[4]云南省蘭坪縣礦業開發地勘聯合公司，《云南省洱源縣中和鈦鐵礦砂礦礦產資源開發利用方案》，2006.5.