四川省新型鈦礦(銳鈦礦)找礦遠景預測研究

白家全，田小林，彭松林，凌亞軍

四川省新型鈦礦(銳鈦礦)找礦遠景預測研究

白家全，田小林，彭松林，凌亞軍

（四川省地質礦產勘查開發局一0六地質隊，成都 611130）

雅安地區某鈦礦勘探在宣威組底部發現鈦礦層，礦床規模為大型，成因類型為古風化—沉積型的銳鈦礦床，礦石質量較好。宣威組范圍小，經研究在同時代層位的沙灣組、樂平組底部層位含礦性與巖性地質特征基本一致，并伴生鎵，巖性為雜色—紫紅色雜巖、泥巖、頁巖。沙灣組、樂平組發現銳鈦礦使四川省新型鈦礦（銳鈦礦）的找礦潛力大增。地質上一般采用“樂平統”代表整個晚二疊世的全部沉積；宣威組代表陸相沉積，沙灣組以湖沼相沉積為主，樂平組為海陸相交互相碎屑巖沉積，沙灣組、樂平組在四川境內分布較廣，找礦潛力大，是尋找銳鈦礦、鎵礦的新發現的重要層位。

銳鈦礦；沙灣組；樂平組；找礦標志；遠景預測

鈦已成為國家戰略金屬，銳鈦礦、板鈦礦、金紅石是自然界中TiO2的三種不同的結晶形態，是同質多象變體，目前金紅石和鈦鐵礦（FeTiO3）是當今鈦工業生產的最主要原料，銳鈦礦屬于中國嚴重短缺礦種，宣威組中發現銳鈦礦及伴生有較高含量的稀有金屬鎵、鈧，有重要價值。因此在宣威組中找到大規模的銳鈦礦并開發利用，不僅能促進社會經濟發展，還能保障國家資源能源安全，顯著提升四川省鈦的品牌及話語權，另伴生礦產鎵在新一代半導體材料的地位越來越突顯，研究和尋找稀有金屬鎵對國家未來高科技發展有戰略支撐作用，也是我們地質人的責任。

1 區域地質背景

研究區大地構造位置位于上揚子古陸塊（I1）四川前陸盆地（I1-4）之峨眉山斷塊（I1-4-4）（圖1）。成礦位置位于濱太平洋成礦域（Ⅰ-4）揚子成礦?。á?15）上揚子成礦亞?。á?15-B）上揚子中東部(臺褶帶)Pb-Zn-Cu-Ag-Fe-Mn-Hg-S-P-鋁土礦-硫鐵礦-煤成礦帶（Ⅲ-77）（圖2）。

圖1 工作區所處大地構造位置示意圖

圖2 工作區所處成礦帶位置示意圖

地層區劃屬楊子地層區（Ⅰ），四川盆地分區（Ⅱ）的成都-威遠小區（Ⅲ）和昆明昭覺小區（Ⅱ）的峨邊小區（Ⅲ）的接觸地帶。

2 典型礦床特征

2.1 典型礦床基本情況

2.1.1 勘查概況

雅安市某鈦礦區，2016年在宣威組底部發現鈦礦層，2019～2020年對勘查區鈦礦進行勘探，2020年提交了礦區鈦礦勘探報告，工作中開展了擴大連選試驗。

2.1.2 含礦地層特征

含礦地層為二疊系上統宣威組，假整合于峨眉山玄武巖組之上，巖性主要由泥巖與粘土質細-粉砂巖、粉砂質泥巖互層，底部與峨眉山玄武巖的近接觸帶，為鈦礦含礦層位。

2.1.3 礦體特征

礦體以單斜層狀沿地表呈面型分布，礦體呈層狀產出，產狀與二疊系上統宣威組地層產狀一致，傾角10°～20°；礦體平均厚度5.31m；礦石平均品位TiO2為6.68%。底板為二疊系上統灰綠色的蝕變玄武巖。

2.1.4 礦石質量

（1）礦物組成。礦石礦物：以銳鈦礦為主，含量約占5%～10%。脈石礦物：以高嶺石為主；少量絹云母、石英等。夾雜有風化蝕變的玄武巖組分斜長石、少量輝石等。

（2）礦石結構構造。礦石結構主要有泥質結構、顯微鱗片狀結構、微晶結構、變余斑狀結構、蝕變粉砂結構等；礦石構造主要為土狀構造，其次為塊狀、蜂窩狀、角礫狀構造。

（3）礦石的化學成分。鈦礦石主要有用組分為鈦，礦石TiO2含量平均6.68%，伴生有益組分Al、Fe、Si、Sc等。

（4）鈦物相。鈦礦石的TiO2主要賦存狀態為銳鈦礦相，平均含量約占礦石中TiO2總量的81.90%，次為榍石及硅酸鹽相中的TiO2，少見于磁鐵礦相、鈦鐵礦及鈦磁鐵礦相中。

（5）礦石類型。鈦礦石自然類型主要為紅色泥巖礦石和雜色鋁土巖礦石兩種；按照礦物成分多少分為褐鐵礦型礦石和高嶺土型礦石兩種，在空間分布上，總體上以褐鐵礦型為主，約占70%。

2.2 勘探結果

2.2.1資源量

資源量估算范圍4.98km2，提交了TiO2氧化物量519.2萬噸；伴生Al2O3氧化物量1879萬噸；伴生全鐵金屬量1451.6萬噸；伴生SiO2氧化物量2291.6萬噸；伴生Sc2O3氧化物量3269噸。

2.2.2選礦試驗取得突破

（1）擴大試驗采用一段硫酸浸出—浸出渣硫酸化焙燒—浸出—浸出液分別單獨處理的分支并聯工藝流程，獲得了無定型二氧化硅（硅渣）、硫酸鋁銨、粗鈧渣、人造金紅石、硫酸鐵五種可銷售的礦產品，礦石的TiO2、Al2O3、TFe、Sc2O3、SiO2的回收率分別為75.39%、92.50%、90.39%、91.79%、96.38%。

（2）粗鈦渣經焙燒-水洗-鹽酸浸出脫鈉，獲得含TiO2為93.21%高鈦渣，高鈦渣采用煅燒工藝，可獲得TiO2含量達97.21%的人造金紅石產品，產品質量符合人造金紅石國家有色金屬行業標準YS/T299-2010的TiO2-1級品要求。

2.2.3 單平方公里價值

平均每平方公里探獲TiO2氧化物量104萬噸，伴生Al2O3氧化物量377萬噸，伴生全鐵金屬量291萬噸，伴生SiO2氧化物量460萬噸，伴生Sc2O3氧化物量656噸。

3 銳鈦礦含礦層分布及潛力

地質上一般采用“樂平統”代表整個晚二疊世的全部沉積；宣威組代表陸相沉積，沙灣組以湖沼相沉積為主，樂平組為海陸相交互相碎屑巖沉積（魯千紅等，2020），都與下伏峨眉山玄武巖組假整合接觸，為了對比研究，在沙灣組、樂平組取樣分析和地質特征研究銳鈦礦。

3.1 取樣分析

（1）在峨眉山市龍門鄉干樹子礦點、沙灣區九頂山礦點、峨邊彝族自治縣白甲林礦點、峨眉山市龍門鄉鴛鴦坪礦點進行實地踏勘取樣8件，基本分析成果如下表1，結果顯示樣品中TiO2含量較高，伴生的Sc2O3、Ga2O3含量達可綜合利用水平。

（2）多元素分析和XRD測定

取峨眉山市龍門鄉鴛鴦坪樣品進行多元素分析和XRD測定，多元素分析結果（表2），XRD測定見圖3。

表1 基本分析結果表

表2 多元素分析結果表

圖3 XRD測定結果

①多元素分析

分析結果表明，礦石TiO2含量較高，達到7.29%；伴生的Sc2O3、Ga2O3含量分別為69.1g/t和62.8g/t，可綜合回收利用。

②礦石主要礦物種類

根據XRD測試結果，結合簡單的鏡下核查，確定本礦主要礦物為高嶺土、赤褐鐵礦和銳鈦礦。鈦主要賦存于銳鈦礦相中（圖3）。

3.2 宣威組、沙灣組、樂平組底部含鈦礦層地質特征對比分析

（1）分布范圍

從已有礦區成果及干樹子、九頂山、白甲林、鴛鴦坪礦點調查情況看，初步認為，在宣威組、沙灣組和樂平組底部都能找到銳鈦礦。宣威組分布范圍小，沙灣組和樂平組分布范圍廣，潛在銳鈦礦找礦范圍大大增加（圖4）。

圖4 四川省境內銳鈦礦含礦分布簡圖

（2）宣威組、沙灣組、樂平組底部含鈦礦層地質特征對比分析

通過對宣威組、沙灣組和樂平組含礦層的地質環境、礦床特征對比：巖相古地理不同，但下伏都為峨眉山玄武巖，成礦時代、地質背景、成礦帶、基底巖性、成礦來源、巖性特征、礦石結構構造、鈦物相、礦石成份，含礦巖系厚度、礦層厚度基本相似（表3），與總結的典型礦床銳鈦礦找礦標志相符，宣威組（含樂平組、沙灣組）銳鈦礦含礦層主要分布在四川省雅安-樂山—宜賓等地區，含礦層潛力分布呈線型展布，主要成南北走向，具體出露位置和賦存狀態由斷層、背斜、向斜控制，從雅安地區向南縱向上310km內有展布，橫向上410km有出露，初步的統計含礦層出露長度約有2950km，銳鈦礦找礦遠景巨大。

表3 宣威組、沙灣組、樂平組底部含鈦礦層地質特征對比

3.3 資源潛力

3.3.1 成礦地質條件

根據前述，銳鈦礦大地構造位置位于上揚子古陸塊四川前陸盆地之峨眉山斷塊；含礦巖系及建造為宣威組（樂平組、沙灣組）下段底部，與下伏峨眉山玄武巖呈假融合接觸帶；成礦時代為晚古生代，晚二疊世；沉積環境主要是陸相沉積、湖沼相沉積、海陸相交互相碎屑巖沉積；峨嵋山玄武巖控制含礦地層的產出；含礦巖石為雜色-暗紫紅色泥巖、頁巖。

3.3.2 成礦模式探討

綜合以上成礦地質特征及典型鈦礦礦床研究的基礎上，總結四川銳鈦礦成礦模式可分成三個階段：即火山噴溢階段、沉積階段和膠體化學作用階段。

（1）火山噴溢階段：晚二疊世早期火山噴發，巖漿沿火山口溢流，在上揚子古陸塊四川前陸盆地形成峨嵋山玄武巖，成為后期銳鈦礦的基底地層。

（2）碎屑沉積階段：古風化殼風化碎屑在相對穩定的地殼環境中長期沉積，假整合于第一階段形成的峨嵋山玄武巖基底之上，形成早期的泥巖、頁巖等含礦巖系。

（3）膠體化學作用：在含礦巖系成巖的過程中，由于新形成的泥頁巖與基底峨嵋山玄武巖的物理化學性質存在巨大的差異，同時受古氣候古地貌的影響，在相對穩定的古盆地中，新巖和基底的假整合帶上，不同的礦物質發生膠體化學沉積，成礦物質富集。

3.3.3 資源量定量預測

（1）預測模型建立及預測地質變量的選擇

根據成礦地質條件及礦床的成礦模式，結合已知礦床的礦化特征及礦石結構構造特征初步建立銳鈦礦預測模型。

（2）已查明資源儲量及其估算參數

①已查明資源量

典型鈦礦礦床勘查探獲TiO2氧化物量519.2萬噸，伴生Al2O3氧化物量1879萬噸，伴生全鐵金屬量1451.6萬噸，伴生SiO2氧化物量2291.6萬噸，伴生Sc2O3氧化物量3269噸。

典型鈦礦礦床伴生鎵品位與伴生鈧品位相當，但沒有估算伴生鎵的資源量，野外調查發現伴生鎵與伴生鈧品位相當，在進行資源量預測時，將鎵資源量與鈧資源量進行等量預測。

②估算參數

表4 典型鈦礦床體積含礦率計算表

資源量估算范圍為4.98km2；含礦層位于泥頁巖和峨嵋山玄武巖的假整合帶位置，厚度10m左右，傾角10°～20°；而礦體厚度1.61～10.51m，平均5.31m，本次含礦地質體厚度預測按照10m進行計算。

體積含礦率：體積含礦率（K）=查明資源儲量（Q）/含礦地質體體積（V），其中，含礦地質體體積（V）=含礦地質體面積×含礦地質體厚度。計算結果如表4。

（3）預測區預測參數及資源量

The authors declare no competing financial interests.

①預測區預測參數

根據鈦含礦層呈帶狀分布特征，含礦層在區內帶狀延展出露2950km，具備開采潛力的含礦層延伸按照1000m計算，具備潛力的含礦層面積為2950km2；預測含礦地質體厚度基本和已知礦區厚度一致，按10m計算；含礦系數以煙溪溝鈦礦體積含礦率進行計算；鑒于銳鈦礦屬于一個近年來發現的新類型礦床，在川內僅有典型鈦礦礦床屬于成熟礦區，沒有其他的參考，本次區域預測引入相似系數區別于成熟礦山，本次預測相似系數根據專家經驗暫定為0.25。

表5 預測區資源量預測結果表

②資源量預測

根據公式：預測區資源量=預測地質體體積×含礦系數×相似系數。具體計算結果見表5。

3.3.4 找礦前景和方向

根據資源量定量預測，四川境內沙灣組、樂平組資源潛力TiO2氧化物量達7.66億噸，伴生Al2O3氧化物量27.8億噸，伴生全鐵金屬量21.5億噸，伴生SiO2氧化物量33.9億噸，伴生Sc2O3氧化物量48.41萬噸，伴生Ga2O3氧化物量48.41萬噸。雅安-樂山一帶初步調查，沙灣組、樂平組礦體厚度較為穩定，含礦層傾角10°～20°，可開采潛力更大。

4 稀有元素鎵的發現價值

（1）在對干樹子礦點、九頂山礦點、白甲林礦點、鴛鴦坪礦點調查，發現稀有元素鎵達到伴生可利用，對鴛鴦坪礦礦點原礦XRD測定，驗證鈦礦是銳鈦礦相，也發現鎵達到可綜合利用。

（2）鎵的品位與鈧品位基本相當，每平方公里伴生Ga2O3氧化物量應達650噸，相當于鎵金屬量480噸，1～2元/g，每平方公里潛在價值達4.8億元。

5 結論

5.1 區域銳鈦礦找礦標志

礦床成因：古風化-（陸相-河湖相-海陸交）沉積型的銳鈦礦床

找礦標志：①地層標志為晚二疊宣威組（包括沙灣組、樂平組）下段底部，并與下伏峨眉山玄武巖呈假融合接觸；②巖性標志為宣威組底部的雜色—暗紫紅色泥巖、頁巖。

5.2 找礦方向

預測區位于揚子成礦?。á?15）之康滇斷隆成礦帶（Ⅲ-77），滇東-川南-黔西Pb-Zn-Fe-稀土-磷-硫鐵礦-鈣芒硝-煤-煤層氣成礦亞帶（Ⅲ-77-①），礦體產于二疊系上統宣威組底部的雜色、暗紫紅色泥、頁巖中。

本區鈦礦的含礦層位宣威組、沙灣組、樂平組與峨眉山玄武巖假整合接觸面密切相關，因此，在更廣范圍內尋找二者接觸帶，是尋找銳鈦礦的主要方向。

5.3 意義

（1）銳鈦含礦層規模大，資源潛力大，伴生組分價值大，為一超級“含礦層”。由于銳鈦礦的發現，有必要重新認識宣威組、沙灣組、樂平組層位的價值。

（2）由于峨眉山玄武巖組的唯一性，賦存在宣威組、沙灣組、樂平組底部的鈦礦應是獨一無二的，能發現多個大型—超大型礦床，并可能成集區出現，便于集中開采，對保障國家資源能源安全有重大現實意義。

5.4 認識的局限性

由于初步調查主要在雅安-樂山一帶，雅安-樂山一帶陸相的宣威組、湖沼相的沙灣組、海陸交互相的樂平組都為銳鈦礦含礦層，但其它地區的海陸交互相的樂平組數千平方公里是否是銳鈦礦的含礦層，還需要地質人員共同努力。

鄧晉福，羅照華，蘇尚國，莫宣學，于丙松，賴興運，諶宏偉．2004．巖石成因、構造環境與成礦作用[M]．北京：地質出版社．

賴建宇，趙福元，李永平等．2020．四川省雅安市雨城區煙溪溝礦區鈦礦勘探報告[R]．

李曉敏．2002．峨眉山玄武巖鉑族元素地球化學特征及其成礦意義[D]．

魯千紅，楊鉆云．2020．川南鹽源桃子鄉地區玄武巖型銅礦床地質特征及找礦方向[J]．四川地質學報，40(1)：34-39．

趙一鳴，李大新，吳良士，陳文明，豐成友，王佩華，高學東．2012．內蒙古磨石山沉積變質型銳鈦礦礦床：一個大型新類型鈦礦床的發現、勘查和研究[J]．地質學報，86(9)：1350-1366．

蔣先忠，王茜，白家全等．2011．四川省鋁土礦單礦種資源潛力評價成果報告[R]．

翟裕生，彭潤民，鄧軍，王建平．2001．區域成礦學與找礦新思路[J]．現代地質，15(2)：151-156．

Prognosis of Prospecting Potential of Anatase Deposit in Sichuan Province

BAI Jia-quan TIAN Xiao-lin PENG Song-lin LING Ya-jun

(The 106th Geological Team, BGEEMRSP, Chengdu 611130)

A large weathering-sedimentary anatase deposit associated with Ga is found in the bottom of the Upper Permian Xuanwei Formation in the Ya’an region. The anatase bed has also been found in the Shawan and Leping Formations correlated with the Xuanwei Formation. And the Shawan and Leping Formations are widely distributed over Sichuan. Accordingly, Sichuan has large potential for searching for anatase deposit.

anatase; Shawan Formation; Leping Formation; ore criteria; prospect prognosis

P912

A

1006-0995（2022）01-0050-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.01.010

2021-05-13

白家全（1967— ），男，四川彭州人，高級工程師，研究方向：地質調查與礦產勘查