四川會理縣秀水河釩鈦磁鐵礦地質特征及控礦因素

郭曉宏, 高德政

( 1. 固體廢物處理與資源化教育部重點實驗室, 四川 綿陽 621010; 2. 西南科技大學 環境與資源學院, 四川綿陽 621010)

四川會理縣秀水河釩鈦磁鐵礦地質特征及控礦因素

郭曉宏1,2, 高德政2*

( 1. 固體廢物處理與資源化教育部重點實驗室, 四川 綿陽 621010; 2. 西南科技大學 環境與資源學院, 四川綿陽 621010)

秀水河釩鈦磁鐵礦位于揚子陸塊與松潘-甘孜活動帶的西南結合部康滇斷隆帶中段南部,夾于安寧河斷裂與昔格達斷裂之間.從探明的礦床可知,礦體產于海西早期的層狀基性-超基性雜巖體中,礦石礦物主要為鈦磁鐵礦、鈦鐵礦等,多具海綿隕鐵結構,在巖漿結晶晚期形成,圍巖為印支期花崗巖,礦床成因以晚期巖漿礦床為主.通過對地質特征的探討,指出礦區釩鈦磁鐵礦的控礦因素及外圍找礦遠景.

釩鈦磁鐵礦; 地質特征; 控礦因素; 秀水河

攀西成礦帶位于我國著名的峨眉山大火成巖帶,屬典型的巖漿-構造活動區域,是我國鐵、釩、鈦等金屬礦產資源的重要生產基地.從20世紀50年代開始,便吸引著國內外的廣大地質工作者對其進行了大量的探索與研究.

巖漿型釩鈦磁鐵礦床主要賦于基性-超基性侵入巖體中,這類巖體中世界上比較著名的有南非的Bushveld雜巖體、美國的Stillwater雜巖體、津巴布韋大巖墻、Skaergaard層狀侵入體、前蘇聯的Noril’sk-Talnakh侵入體,以及中國的攀西層狀巖體等.Bushveld和Stillwater層狀巖體屬太古代產物,二者在地球化學、巖石學、成巖成礦機制等方面有著極大的可比性[1-4].我國攀西層狀侵入巖體中,釩鈦磁鐵礦主要發育在巖體的中下部位,與西伯利亞玄武巖同屬歐亞板塊上與地幔柱活動密切相關的二疊紀大陸溢流玄武巖,同時二者的巖石地球化學特點和夏威夷洋島玄武巖也有共同之處[5].從已有資料可以看出,大型的Bushveld、Stillwater層狀巖體和我國攀西層狀巖體、峨眉山玄武巖以及前蘇聯的Noril’sk-Talnakh侵入體、西伯利亞暗色巖系具有很大的相似性,均來自于深部地幔,巖漿侵入或噴發的規模比較大[6].

攀西地區作為我國主要的釩鈦磁鐵礦成礦生產基地,對其進行深入探索尤為重要,可為成礦規律及礦床成因的研究提供重要線索,亦可為原有礦床的外圍及深部找礦和發現新礦床提供理論支持.

1 區域地質背景

秀水河釩鈦磁鐵礦床位于揚子準地臺(Ⅰ級)西緣,康滇地軸(Ⅱ級)中段,總體區域地質特征為廣泛發育的前震旦系變質巖構成區域結晶基底,古生代及其后的蓋層不發育,地質構造復雜(見圖1).區域上處于南嶺東西構造帶與川滇南北構造帶中部的復合部位.東西向構造以褶皺為主,表現為以作為基底的前震旦系地層東西向褶皺帶；南北向構造以斷裂為主,控制了區域巖漿巖的展布.其次還有北東向和北西向斷裂[7-8].

區域地層從下元古界到新生界的第四系均有分布.該地區的褶皺基底為前震旦系會理群中上部地層,有力馬河組、鳳山營組、天寶山組,是區域內最老的地層,由一套地槽型火山-細碎屑-碳酸鹽巖等淺海沉積物組成,厚度數千米,具復理式沉積建造特征.巖石普遍受區域變質,巖性主要為千枚巖、大理巖、變砂巖、英安-流紋質火山熔巖等.蓋層為震旦系以后各時代地層.古生代地層屬淺海至濱海相碎屑巖、碳酸鹽巖沉積,只有零星寒武系、奧陶系、二疊系地層出露；中生代起轉為陸相雜色碎屑沉積(紫紅色為主),出露有三疊系、侏羅系,為礫巖、砂巖、泥巖夾煤層等[9].

本區位于著名的康滇構造-巖漿帶,區域巖漿活動頻繁,巖性復雜,從超基性、基性到酸性均有,分布廣泛,持續時間長,從晉寧期、海西期至印支期.區內巖漿巖產出主要有海西早期層狀含釩鈦磁鐵礦基性-超基性巖體,海西晚期細晶輝長巖及印支期花崗巖,其中海西早期層狀基性-超基性巖體與釩鈦磁鐵礦形成有直接關系.

2 礦床地質特征

2.1 含礦巖體特征 巖體分布于秀水河北西2 km處,巖體四周被矮郎河花崗巖所包圍而成為花崗巖體中的大俘虜體.巖體平面形態北窄南寬,東西長約1 060 m,南北寬約1 070 m,面積約1 km2.

含礦巖體為復合巖體,具明顯的韻律構造和層狀特征,但延續性差,巖相變化大,不同巖相均為漸變過渡關系.巖體由3個一級韻律層組成,由上至下依次為：上部角閃輝長巖相、中部角閃輝石巖相和下部橄欖巖相.角閃輝長巖(ψν)相位于礦區中部及北部,巖體上部,在礦區內出露長度400 m,寬0～100 m,全鐵(TFe)品位在15%～30%.整個巖相均含礦,斷續夾非礦巖石,具有比較明顯的韻律及條帶狀構造.角閃輝石巖(ψφ)相位于含礦巖體北部和中部,位于角閃輝長巖相下部,呈漸變過渡關系,礦區出露長度1 190 m,寬度350～840 m,鉛直厚0～130 m,全鐵品位20%～44%,為主要含礦巖相以Fe1級礦石為主.橄欖巖(σ)相位于礦區南部,含礦巖體底部,與角閃輝石巖呈過渡關系,出露長度1 170 m,寬度0～200 m,鉛直厚0～170 m,全鐵品位11%～30%.該巖相由上到下含礦性逐漸變差,上部主要為二品級夾一品級礦,中部為二品級礦和橄欖巖互層,下部為橄欖巖夾薄層二品級礦.

采集9件巖石化學全分析樣品進行主量元素分析,其主要特征如下：從巖石化學類型看,基性-超基性巖體均屬正常系列,為二氧化硅不飽和的暗色貧堿性巖石；巖體鎂鐵比值變化為0.39～2.8,平均1.47；紅格巖體鎂鐵比值變化為0.3～2.7,平均1.45；秀水河巖體屬弱堿-堿質、貧鈣-亞鈣、低鋁-鋁質的基性-超基性巖,與紅格巖體一致[10-11].秀水河巖體因遭受后期構造破壞和巖漿巖侵蝕,僅保留了部分含礦巖相帶,經對比,秀水河含礦巖體含礦巖石相序相當于紅格巖體的Ⅱ、Ⅲ堆積旋回和Ⅳ堆積旋回底部巖石.秀水河釩鈦磁鐵礦床與相鄰的紅格大型釩鈦磁鐵礦床含礦巖體同屬海西早期產物,它們具有相同的韻律和層狀構造特征,相同的巖性特征和含礦巖石的結構、構造特征以及相同的含礦性,即可認為秀水河巖體為紅格釩鈦磁鐵礦區外圍的衛星含礦巖體[12].

2.2 礦體特征 礦體賦存于基性-超基性巖體中,整個巖體基本就是礦體,礦體的出露面積0.71 km2,占巖體總面積81%.礦體產狀與圍巖一致,近于東西向展布,兩翼內傾,南翼傾向北,傾角20°～50°；北翼傾向南,傾角10°～45°.礦體主要賦存在角閃輝石巖相內.受后期花崗巖及細晶輝長巖的穿插破壞,將巖體分割成4個相對獨立的部分,對應的礦體即為4個,編號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號礦體,其中以Ⅰ號礦體(主礦體)規模最大,其余3個礦體(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)規模較小,分布在含礦巖體東部邊緣.

1) Ⅰ號礦體位于礦區中部,主要分布在P8線與P9線之間,形狀為北窄南寬不規則的三角形,呈面狀分布,剖面上呈盆形似層狀產出.礦體產狀與圍巖一致,近于東西向展布,兩翼內傾,南翼傾向北,傾角20°～50°；北翼傾向南,傾角10°～45°.礦體分布標高2 220～2 664 m,埋深一般0～135 m,最大約170 m.礦體總長約1 050 m,寬130～960 m,分布面積約0.5 km2.據礦區范圍內38個見礦鉆探工程統計：各鉆探工程的礦體鉛直厚度最大143.87 m(ZK403),最小1.60 m(ZK503),平均約50 m,厚度變化較大；各鉆探工程的礦體TFe平均品位最大27.83%(ZK405),最小15.52%(ZK503),TFe品位變化較小,品位較均勻.礦體夾石主要分布在南部及東、西側邊角地段,夾石TFe品位一般11%～14.5%.Ⅰ號礦體探獲鐵礦石保有資源儲量為8 011.8萬t,鈦鐵礦中的TiO2為321.53萬t,V2O5為15.24 t,礦區范圍內Ⅰ號礦體平均品位：TFe為22.59%,TiO2為8.03%,V2O5為0.19%.

2) Ⅱ號礦體分布在礦區東南部TC1201探槽處,礦體產狀與圍巖一致,近東西向展布,傾向340°,傾角35°,礦體呈透鏡狀.礦體分布標高2 300～2 362 m,產于橄欖巖相中,礦體長200～240 m,出露寬度35 m.探獲鐵礦石保有資源儲量為21.75萬t,鈦鐵礦中的TiO2為2 912 t,V2O5為171 t,礦體平均品位：TFe為21.75%,TiO2為5.8%,V2O5為0.17%.

3) Ⅲ號礦體分布于礦區東部TC1202探槽處,礦體產狀與圍巖一致,近東西向產出,傾向南,傾角30°～45°,礦體呈透鏡狀.礦體分布標高2 447～2 514 m,產于角閃輝石巖相中.礦體長度60～156 m,寬88 m.Ⅲ號礦體探獲鐵礦石保有資源儲量為32.3萬t,礦體平均品位：TFe為21.81%,TiO2為7.7%,V2O5為0.2%.

4) Ⅳ號礦體分布于礦區東北部TC602探槽處,礦體近東西展布,傾向南,傾角20°～40°,礦體呈透鏡狀.礦體分布標高2 463～2 542 m,產于角閃輝石巖中.礦體長度120～140 m,寬度70 m.探獲鐵礦石保有資源儲量為20.9萬t,礦體平均品位：TFe為40.17%,TiO2為15.46%,V2O5為0.34%.

2.3 礦石特征

2.3.1 礦石結構構造 礦石結構主要有海綿隕鐵結構、半自形-他形粒狀鑲嵌結構、嵌晶結構、交代結構,具浸染狀構造、條帶狀構造、致密塊狀構造以及斑雜狀和流狀構造,其中浸染狀構造是礦床中的主要構造類型.

2.3.2 礦石礦物成分 礦石礦物主要有鈦磁鐵礦、鈦鐵礦和尖晶石,含少量的磁黃鐵礦、黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦、鈦磁赤鐵礦、赤鐵礦.

脈石礦物主要為單斜輝石,次為橄欖石、角閃石、斜長石、斜方輝石；副礦物有磷灰石、榍石；次生蝕變礦物有次閃石、綠泥石、絹云母、綠泥石、蛇紋石、滑石等.

2.3.3 礦石化學成分 測試采集組合分析樣20件,其中探槽6件、鉆孔巖心14件；其中質量分數TFe≥20%的樣品13件,20%>TFe≥15%的樣品7件.礦石主要有用組分為：TFe、TiO2、V2O5、Cr2O3、Ca、MnO、Co、Ni、Cu、S和P2O5,各組分質量分數見表1；主要造巖組分為：SiO2、Al2O3、MgO、CaO等.

礦石中TiO2質量分數隨礦石中TFe質量分數增高而增高,二元線性相關密切.TFe和TiO2的比值在2.12～4.04.伴生組分V2O5、Co、MnO等與礦石中TFe均在一定程度上呈正相關.

Cr2O3、Ni的質量分數變化隨礦石中TFe質量分數增高而增高,二者二元線性相關密切.Cu、S與硫化物的質量分數及礦物組合有關,與礦石中TFe不相關.P2O5的質量分數與含礦巖體的基性程度及礦石中磷灰石的質量分數有關.

表 1 秀水河礦區各類礦石的化學成分

根據本次工作采集的組合樣品分析資料,除主要組分Fe、Ti、V外,其他Cu、Ni、Cr、Co、Mn等有益組分的質量分數均較低,參照《鐵錳鉻礦地質勘查規范》(DZ/T200-2002)中“鐵礦石伴生組分評價參考質量分數表”中的指標,其回收利用價值不大.

2.4 礦石類型 依據礦物組合與質量分數劃分為以下礦石類型：角閃輝長巖型礦石、角閃輝石巖型礦石、橄欖巖型礦石；其中角閃輝石巖型礦石為主要礦石類型,其次為橄欖巖型礦石和角閃輝長巖礦石.按礦石構造類型劃分礦石類型：星散浸染狀礦石、稀疏浸染狀礦石、稠密浸染狀礦石、條帶狀礦石.

2.5 圍巖與夾石 礦體產于基性-超基性巖體中,含礦巖體圍巖及底板為后期花崗巖,所以礦體圍巖也基本為花崗巖、細晶輝長巖.礦體產于基性-超基性巖中,礦體邊界依據TFe品位圈定,因此,與礦石自然類型同巖性而品位不夠礦石要求的巖石即構成礦體夾石.另外,與花崗巖、細晶輝長巖同源的后期巖脈穿插于礦體中時也可構成礦體夾石.

2.6 礦床成因 該礦床主要控礦構造為近東西及近南北向構造交匯部位,有利于層狀基性-超基性巖體的侵位；綜合以往地質資料和區域釩鈦磁鐵礦床研究成果,礦床中鈦磁鐵礦、鈦鐵礦等礦石礦物絕大多數是在巖漿結晶晚期形成的,且礦石多具海綿隕鐵結構特征.

根據礦石的結構構造及礦體的的特征及其與圍巖的關系,礦床可能主要存在3種成因類型：晚期巖漿結晶分異型礦床、巖漿熔離型礦床、貫入巖槳分異型礦床,其中晚期巖漿結晶分異礦床產狀穩定,連續性好,規模最大,最具工業價值；巖漿熔離型礦床因礦石品位高,工業價值也較好,而貫入巖漿分異型礦床規模較小,工業意義不大.

因此,認為秀水河釩鈦磁鐵礦成因以巖漿晚期結晶分異礦床為主[13-14].

3 控礦因素分析

秀水河釩鈦磁鐵礦床與相鄰的紅格大型釩鈦磁鐵礦床具有相同的韻律和層狀構造特征,相同的巖性特征和含礦巖石的結構、構造特征,為紅格釩鈦磁鐵礦區外圍的衛星含礦巖體.探討該礦床的控礦因素,有利于攀西地區釩鈦磁鐵礦成礦規律研究和成礦預測.

3.1 構造因素 區域上南北向斷裂構造與東西向褶斷系復合,構成了攀西地區地質構造的基本形態,控制著紅格基性-超基性巖體在空間上的展布規律,巖體沿東西向及南北向構造交匯部位呈近似等間距分布.昔格達斷裂構造帶嚴格控制著紅格礦田含礦巖體的產出,東側的古安寧河斷裂構造可能是控制封閉巖漿上移的通道.成礦前構造對含礦巖體的形成、保存和富集起著重要作用,為容礦構造特性；成礦后的北西向和北東向裂隙對礦體有一定程度的切割破壞.

3.2 圍巖因素 海西期含礦基性-超基性層狀巖體的空間展布受構造因素控制的同時,巖體四周被印支期花崗巖所包圍而成為俘虜體,所以巖體的大小形態與巖體圍巖也有著密切的關系,受到圍巖巖性與構造形態的制約.

3.3 巖體分異特征 含礦的層狀基性-超基性巖體具有良好的層狀構造和條帶狀構造.巖體顯著特征是具垂直方向上的韻律式結構,從上到下為巖石基性程度和含礦性呈增高趨勢；秀水河層狀巖體由3個一級韻律層組成,由上至下依次為：上部角閃輝長巖相、中部角閃輝石巖相和下部橄欖巖相,其中以角閃輝石巖層含礦性最好且分布范圍最大,次為角閃輝長巖層,橄欖巖層含礦性最差.由于分異作用形成的各級韻律層下部,往往是礦體賦存部位及伴生有益組分富集部位[15-18].

3.4 巖石礦物成分 秀水河含礦巖體的礦物成分可分為礦石礦物(氧化物、硫化物)和脈石礦物(主要為硅酸鹽礦物)兩大類.金屬礦物和脈石礦物的質量分數是形成各類巖體及礦床的基本因素,當脈石礦物為斜長石、輝石與橄欖石共存時,是形成基性-超基性巖型釩鈦磁鐵礦的一大特征[19-21],其中斜長石主要為拉長石與培長石,輝石主要為單斜輝石,未見斜方輝石,橄欖石主要為貴橄欖石.

3.5 巖體規模及深部和外圍找礦潛力 在紅格礦田周邊分布著眾多的釩鈦磁鐵礦衛星礦體,它們與紅格巖體一樣都是基性-超基性巖體.因此找礦時,應重點查找、驗證有基性-超基性巖體出露的區域.

秀水河礦區位于紅格礦田南東段,分布著大面積的印支期花崗巖及二疊紀峨眉山玄武巖,其間有大小不等的正長巖巖體不規則穿插,秀水河巖體正是它們三者間眾多的基性-超基性中小巖體之一,而玄武巖、花崗巖、正長巖與釩鈦磁鐵礦床呈緊密侵入接觸關系且形成時代均晚于基性-超基性巖體,因此可以假設找礦方向：在后期形成的玄武巖、花崗巖的熔蝕、侵吞和正長巖的穿插,把原來可能一個完整的基性-超基性巖體分割成了大小不等、巖相帶不全、剝蝕程度不同的多個巖體.因此,具有這類特點的巖體應該是外圍找礦的重點方向.

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(編輯 李德華)

Analysis on Geological Characteristics and Ore-controlling Factors of Xiushuihe Vanadium Titano-magnetite Deposit in Huili, Sichuan

GUO Xiaohong1,2, GAO Dezheng2

( 1.KeyLaboratoryofSolidWasteTreatmentandResourceRecycle,MinistryofEducation,Mianyang621010,Sichuan; 2.SchoolofEnvironmentandResources,SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621010,Sichuan)

The Xiushuihe vanadium titano-magnetite deposit lies in the south of middle section of the Kangdian fault upwarping belt and sandwiched between the fracture zone of Anninghe and Xigeda. The orebodies are confined to early Hercynian ultrabasic rock. The ore consists of titanomagnetite and ilmenite with sideronitic texture. The genesis of the deposit is mainly of late magmatic ore deposit. Through the discussion on the geological characteristics, the ore-controlling factors and external ore prospecting of vanadium titano-magnetite in mining area are pointed out.

vanadium titano-magnetite; geological characteristics; ore-controlling factors; Xiushuihe

2016-04-05

攀枝花市科技項目(2009CY-C-4)和會理縣秀水河釩鈦磁鐵礦延深勘探項目(T51520090702018208)

P618.2

A

1001-8395(2017)03-0398-06

10.3969/j.issn.1001-8395.2017.03.021

*通信作者簡介：高德政(1957—),男,教授,主要從事礦產地質與勘探、礦產資源勘察與評價的研究,E-mail:929323576@qq.com