陜西鎮(zhèn)坪花橋鈦磁鐵礦床地質(zhì)特征及成礦潛力*

李普濤 溫志亮

(中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心)

·地質(zhì)·測量·

陜西鎮(zhèn)坪花橋鈦磁鐵礦床地質(zhì)特征及成礦潛力*

李普濤 溫志亮

(中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心)

以鈦鐵礦為主的原生釩鈦磁鐵礦是一種重要的鐵礦床和鈦礦床工業(yè)類型，其含礦母巖主要為基性—超基性巖體。位于南秦嶺—北大巴山地區(qū)的鎮(zhèn)坪縣花橋鈦磁鐵礦的含礦巖體屬于高鈦富鐵型基性輝長-輝綠巖脈侵入體。在對該礦區(qū)礦床地質(zhì)特征進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對TFe資源量及伴生TiO2資源量進(jìn)行了估算并對區(qū)內(nèi)成礦潛力進(jìn)行了探討，對于區(qū)內(nèi)找礦工作具有一定的參考價值。

釩鈦磁鐵礦 礦床地質(zhì)特征 資源量估算 成礦潛力 找礦工作

南秦嶺—北大巴山地區(qū)紫陽縣—嵐皋縣—平利縣—鎮(zhèn)坪縣一帶的早古生代淺變質(zhì)巖系內(nèi)，出露一條堿性雜巖帶，由粗面巖和堿性超基性、基性巖構(gòu)成。該巖帶巖體規(guī)模巨大，區(qū)內(nèi)巖脈具有高鈦、富鐵、低硅和低鎂的特征，屬高鈦富鐵型的堿基性巖類，其中鈦磁鐵礦化普遍發(fā)育[1-7]，目前已在區(qū)內(nèi)的洋縣和紫陽縣境內(nèi)的堿基性巖體內(nèi)發(fā)現(xiàn)多個大型釩鈦磁鐵礦體。近年來，在陜西省平利縣—鎮(zhèn)坪縣一帶的輝長(輝綠)巖體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了多個鈦磁鐵礦體。位于鎮(zhèn)坪縣境內(nèi)的花橋鈦磁鐵礦已達(dá)到中型礦產(chǎn)地的規(guī)模，潛在價值十分可觀，對該鈦磁鐵礦床地質(zhì)特征及成礦潛力進(jìn)行深入研究，對于進(jìn)一步指導(dǎo)區(qū)內(nèi)找礦工作具有重要意義。

1 成礦地質(zhì)背景

鎮(zhèn)坪縣花橋鈦磁鐵礦區(qū)位于南秦嶺—北大巴山加里東裂谷帶內(nèi)的高灘—兵房街印支褶皺束中，紅椿壩—曾家壩斷裂帶南側(cè)。位于鎮(zhèn)坪縣茨竹的基性侵入巖體Rb-Sr同位素年代學(xué)測定表明，該類巖體的全巖等時線年齡為(447.9±10.6) Ma，屬于晚奧陶世的產(chǎn)物[8]。位于鎮(zhèn)坪縣以西的紫陽縣—鎮(zhèn)巴縣一帶的基性侵入巖體鋯石U-Pb年齡測定表明，該類巖體的鋯石U-Pb年齡加權(quán)平均值為(437.7±2.3) Ma，屬于早志留世的產(chǎn)物[9]。據(jù)此可認(rèn)為，區(qū)內(nèi)基性巖體應(yīng)形成于晚奧陶世—早志留世的加里東中期。

震旦紀(jì)晚期—奧陶紀(jì)，鎮(zhèn)坪縣一帶屬于古商丹洋盆南側(cè)的被動大陸邊緣，沉積了一套以被動陸緣碎屑巖、碳酸鹽巖等為主的黑色巖系。奧陶紀(jì)—志留紀(jì)，區(qū)內(nèi)處于板內(nèi)裂谷環(huán)境，基性巖漿侵入活動較發(fā)育，形成了眾多富集Ti、Fe、P等基性巖漿侵入體。志留紀(jì)晚期，區(qū)內(nèi)逐漸抬升，至三疊紀(jì)，區(qū)內(nèi)結(jié)束洋盆的演化歷史。三疊紀(jì)及其以后，地層在以收縮變形為主的造山作用的控制下發(fā)生了抬升、倒轉(zhuǎn)等一系列變形，并廣泛發(fā)生了區(qū)域變質(zhì)作用，形成了目前所見之狀[10-11]。

綜上所述，晚奧陶世—早志留世的基性巖漿巖侵入體是區(qū)內(nèi)鈦磁鐵礦的含礦巖體；晚震旦紀(jì)—奧陶紀(jì)形成的黑色巖系則成為基性巖漿巖侵入體的圍巖；巖體與地層呈侵入接觸關(guān)系，地層廣泛發(fā)育熱接觸變質(zhì)作用。

2 含礦巖體、礦床地質(zhì)特征

2.1 含礦巖體特征

花橋鈦磁鐵礦含礦巖體主要為輝長-輝綠巖。巖體外圍出露地層主要為下奧陶統(tǒng)高橋組(O1g)，為一套外陸鵬-半深海盆地相巖石組合，按巖性可劃分上、下2部分：①下部分為高橋組第一巖性段(O1g1)，以灰色-灰綠色鈣質(zhì)粉砂質(zhì)板巖為主；②上部分為高橋組第二巖性段(O1g2)，以灰色鈣質(zhì)板巖夾薄—中厚層灰?guī)r為主。巖體與高橋組下部地層呈侵入接觸關(guān)系，外接觸帶發(fā)育5～10 m不等的熱接觸變質(zhì)帶，以角巖化為主，形成強硅化褪色帶，蝕變礦物主要為石英、透閃石等。巖體順層侵位，產(chǎn)狀與圍巖近于一致，整體表現(xiàn)為向NE傾斜的單斜地層。區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡單，巖體呈層狀成群產(chǎn)出，一般未被構(gòu)造破壞(圖1)。

圖1 礦區(qū)09#勘探線剖面

花橋礦區(qū)出露輝長-輝綠巖脈多條，總體呈NW—SE走向，傾向NE，傾角45°～60°。鈦磁鐵礦化主要發(fā)育于位于NW—SE向展布的巖脈中，該巖脈長約6 km，厚約50～200 m，呈灰綠色-灰黑色；中—細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；巖體內(nèi)部分異較好，自上而下可劃分為5個巖相帶，礦體產(chǎn)于淺色巖相和暗色巖相之間。

(1)頂部邊緣相帶。為杏仁狀堿輝輝綠巖、微—細(xì)粒堿輝輝綠巖，厚約5 m。

(2)淺色巖相帶。上部為堿長巖，厚2～30 m；下部為中—細(xì)粒堿輝輝綠巖，厚24.2～84.53 m。由頂部到底部粒度由中—粗粒逐漸變?yōu)橹小?xì)粒，暗色礦物逐漸增多。

(3)暗色含礦相帶。走向上連續(xù)，位于淺色巖相與暗色巖相之間，厚8～157 m。自上而向下過渡為灰色細(xì)—中粒堿輝輝綠巖，可分為5個帶，均為過渡關(guān)系：①深灰色含鈦磁鐵礦堿輝輝綠巖，厚2.6～6.7 m；②暗灰綠色星散狀鈦磁鐵礦，厚0～3.7 m；③暗灰色浸染狀鈦磁鐵礦，厚2～6 m；④暗灰綠色星散狀鈦磁鐵礦，厚0～2.2 m；⑤暗灰綠色含鈦磁鐵礦堿輝輝綠巖，厚0.71～8.7 m。

(4)暗色巖相帶。一般厚33～46 m，上部為暗綠色中—細(xì)粒鈦輝輝綠巖夾鈦磁鐵礦鈦輝輝綠巖，厚13～44 m；下部為斑狀鈦輝輝綠巖，厚10～20 m。

(5)底部邊緣相帶。暗灰綠色微—細(xì)粒堿輝輝綠巖，厚0.5～6.9 m。

含礦巖體由下向上，巖體呈基性堿性或酸性顯著變化：巖體上部常為淺色的堿長巖或鈦輝輝綠巖；下部為暗色偏基性的鈦輝輝綠巖。在每個淺色相與暗色相之中，巖石粒度由邊部向中心呈微—細(xì)—中—粗粒變化。

2.2 礦床地質(zhì)特征

花橋礦區(qū)通過1∶10 000地質(zhì)草測及地表系統(tǒng)的槽探工程(基本工程間距400 m)揭露，及深部鉆探工程驗證(1個鉆孔最大控制斜深400 m)，已控制鈦磁鐵礦化帶1條。礦化帶內(nèi)鈦磁鐵礦體分布連續(xù)，在礦化帶內(nèi)初步控制鈦磁鐵礦體長約3 600 m，厚約3.96～51.87 m，平均12.65 m，呈脈狀。礦石品位：TFe為15.0%～16.41%，平均為15.65%；伴生組分TiO2品位為6.0%～7.08%，平均為6.39%。礦(化)體產(chǎn)于巖體內(nèi)淺色相與暗色相的過渡部位，層狀、似層狀產(chǎn)出，與圍巖呈過渡(漸變)關(guān)系。

礦石以灰綠色-灰黑色為主，風(fēng)化面顏色為灰黃色，中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦石礦物組合有鈦磁鐵礦、赤鐵褐鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦。磁鐵礦中含鐵5.8%，菱鐵礦中含鐵4.8%，赤鐵褐鐵礦中含鐵45.4%，黃鐵礦中含鐵20.9%，硅酸鹽中含鐵23.1%。礦石礦物后期發(fā)育不同程度的纖閃石化、綠泥石化、鈉黝簾石化、絹云母化。主要礦物及其特征：①鈦鐵礦，它形粒狀，粒徑一般為0.1～0.35 mm，礦石中含量10%～15%，礦物內(nèi)部多被其他脈石礦物包裹；②黃鐵礦，它形粒狀，粒徑一般小于0.06 mm，礦石中含量1%～2%；③磷灰石，一般呈柱狀、長柱狀分布，磷灰石含量較少，一般為1%～3%。

礦石化學(xué)成分以TFe、TiO2、V2O5、P2O5為主，其次有Ag、Pb、Zn、Au、Cu、Co、Ni、S、SiO2等(表1)，礦石中主成礦元素為Fe，伴生金屬有Ti、V等。

表1 花橋鈦磁鐵礦礦石元素組合分析結(jié)果×10-2

樣號SiO2TiO2P2O5STFeCuPbZnNiCoMoAuAgV2O5ZH-534.005.961.010.04215.38<0.01<0.010.020.0090.008<0.001<0.05<20.140ZH-634.576.161.040.11015.05<0.01<0.010.020.0070.008<0.001<0.05<20.140ZH-734.205.920.760.03415.30<0.01<0.010.010.0080.008<0.001<0.05<20.140ZH-834.665.820.670.03515.800.02<0.010.030.0120.008<0.001<0.05<20.150

注：Au、Ag單位為×10-6。

礦石結(jié)構(gòu)類型以半自形粒狀結(jié)構(gòu)為主，另見斑狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造類型有團(tuán)塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造。礦石按含鐵礦物劃分屬磁鐵礦石，按鐵含量劃分屬超貧礦石，按有害組分劃分屬高磷礦石，按結(jié)構(gòu)劃分屬浸染狀礦石，按脈石礦物劃分屬輝石型礦石，按鐵礦種劃分的工業(yè)類型為需選礦石。

3 TFe及伴生TiO2資源量估算

花橋鈦磁鐵礦產(chǎn)地礦體品位一般為15.0%～18.59%，屬超低品位鐵礦體，但礦石中伴生有鈦、磷等有用礦產(chǎn)。2008年提交的《陜西省紫陽縣桃園—大柞木溝鈦磁鐵礦詳查地質(zhì)報告》確定的工業(yè)指標(biāo)為：TFe邊界品位15%，工業(yè)品位≥18%，TiO2≥5%。花橋礦區(qū)與陜西省紫陽縣桃園—大柞木溝詳查區(qū)同屬南秦嶺地區(qū)加里東裂谷帶內(nèi)，兩者成礦地質(zhì)條件、礦體特征及成因類型、礦石等基本一致。據(jù)此，確定的花橋巖漿型鈦磁鐵礦工業(yè)指標(biāo)見表2。

表2 巖漿型鈦磁鐵礦礦床工業(yè)指標(biāo)

區(qū)內(nèi)礦體形態(tài)較規(guī)則，呈似層狀、脈狀產(chǎn)出；礦體品位變化不大，礦石類型簡單；礦體地表有系統(tǒng)的槽探工程控制，深部有少量探礦工程驗證；礦體產(chǎn)狀較陡，平均傾角>46°，故選用垂直縱投影圖估算資源量。根據(jù)《鐵、錳、鉻礦地質(zhì)勘查規(guī)范》(DZ/T 0200—2002)及中國地質(zhì)調(diào)查局《固體礦產(chǎn)推斷的內(nèi)蘊經(jīng)濟資源量和經(jīng)工程驗證的預(yù)測資源量估算技術(shù)要求》結(jié)合花橋礦區(qū)礦體地質(zhì)特征，確定礦體的圈定和連接。根據(jù)《固體礦產(chǎn)資源/儲量分類》(GB/T17766—1999)的分類方案，將資源量分為推斷的內(nèi)蘊經(jīng)濟資源量(333)和經(jīng)工程驗證的預(yù)測資源量334(?)。

花橋勘查類型介于Ⅰ～Ⅱ類偏Ⅱ類，野外普查工作確定333基本工程間距為400 m×200 m，即沿走向為400 m，深部200 m，334(?)在333基本工程間的基礎(chǔ)上放稀1倍。礦區(qū)資源量可劃分為333資源量和334(?)資源量2個類別。根據(jù)礦區(qū)實際探礦工程網(wǎng)度劃分塊段，333塊段為3個、 334(?)塊段為2個(圖2)。

經(jīng)估算：花橋礦區(qū)TFe平均品位為15.65%，鈦磁鐵礦333+334(?)礦石量為3 006 萬t，其中333礦石量為386萬t；334(?)礦石量為2 620萬t，333礦石量約占總資源量的12.84%；伴生組分鈦(TiO2)平均品位為6.39%，伴生鈦資源量(TiO2)333+334(?)為192萬t(圖2)，規(guī)模達(dá)到中型。

4 區(qū)域成礦潛力

4.1 礦床成因

花橋輝綠-輝長巖體具有原生流動構(gòu)造，巖體呈層狀、似層狀，巖(礦)石呈流層狀、條帶狀等構(gòu)造。礦化體產(chǎn)于巖體淺色相與暗色相的過渡部位，呈層狀、似層狀產(chǎn)出，與圍巖呈過渡關(guān)系，界線不清。該類特征都是巖漿結(jié)晶分異作用的顯著特征。巖體自上而下可劃分為5個明顯的巖相帶，并具“韻律結(jié)構(gòu)”，是巖漿結(jié)晶分異到一定程度，磁鐵礦從堆晶間相變?yōu)楹勘容^高的堆晶相的結(jié)果，也是巖漿分異作用的典型特征之一，這表明花橋鈦磁鐵礦化是輝綠-輝長巖漿結(jié)晶分異作用就地分凝的產(chǎn)物[12-13]?；蛞粠У妮x綠-輝長巖體的w(Na2O)/w(K2O)值顯示出典型的鈉質(zhì)堿性巖類；w(FeO)-w(MgO)-w(Al2O3)圖解判別為大陸板內(nèi)環(huán)境；巖體樣品的(w(Mg)/w(Fe′))-(w(Mg+Fe′))/w(Si)變異圖中落入鎂鐵質(zhì)-鐵質(zhì)區(qū)；巖體及礦化體中的稀土配分模式顯示較低至無的Eu異常，也表明巖體為巖漿分異結(jié)晶過程的產(chǎn)物。巖體的“韻律結(jié)構(gòu)”標(biāo)志礦漿的多次補給[13]，從而導(dǎo)致成礦的多旋回性和過程的漫長性。流層構(gòu)造顯示巖漿冷卻緩慢、分異徹底且富有節(jié)奏，使得整個成礦作用進(jìn)行得更徹底、更充分，從而富集成有價值的工業(yè)礦床。

圖2 花橋鈦磁鐵礦區(qū)資源量估算垂直縱投影

4.2 區(qū)域成礦潛力

近年來，在鎮(zhèn)坪縣二臺子一帶發(fā)現(xiàn)達(dá)大型規(guī)模的磷灰石-鈦磁鐵礦產(chǎn)地[8]，并在鎮(zhèn)坪縣花橋外圍的晏家砭子和二臺子外圍的桃園村一帶發(fā)現(xiàn)多個1∶1萬高精度磁測剖面異常。鎮(zhèn)坪縣二臺子已控制磷灰石礦體1條，礦體分布較連續(xù)，初步控制磷礦體長約6 070 m，平均厚52.26 m，P2O5平均品位為2.74%。伴生TFe平均品位為12.59%；伴生TiO2品位為4.62%～7.0%，平均為5.72%。經(jīng)過估算，共探求磷灰石333+334(?)礦石量為43 777 萬t，P2O5資源量為1 197萬t，伴生的鈦(TiO2)資源量為2 504 萬t，達(dá)大型規(guī)模。

鎮(zhèn)坪縣宴家砭子一帶的C48-1磁異常位于花橋礦區(qū)東南外圍。經(jīng)異常檢查，異常地段出露輝綠巖，輝綠巖可見寬約50 m，巖體鈦磁鐵礦化發(fā)育。經(jīng)撿塊樣初步分析：TFe品位為12.16%～13.54%，TiO2品位為3.00%～4.02%。鎮(zhèn)坪縣桃園村—聯(lián)合村一帶的C151-1磁異常屬于二臺子礦區(qū)外圍。經(jīng)野外初步檢查，該異常地段出露巖性為輝綠-輝長巖體，出露寬度80 m，初步控制磷灰石-鈦磁鐵礦(化)體長(2個探槽工程)2 500 m，厚度大于20 m，TFe品位達(dá)14.11%～14.24%，P2O5品位為2%～3%，TiO2品位為5%～6%，最高為7.00%。目前，鎮(zhèn)坪縣境內(nèi)已發(fā)現(xiàn)中型花橋鈦磁鐵礦產(chǎn)地和大型二臺子磷灰石-鈦磁鐵礦產(chǎn)地，且鎮(zhèn)坪縣境內(nèi)基性輝長-輝綠巖體發(fā)育、分布廣泛、規(guī)模巨大，已在多處發(fā)現(xiàn)磁異常較好的輝長-輝綠巖體。因此，鎮(zhèn)坪一帶乃至南秦嶺—北大巴山地區(qū)，具有形成大型—超大型釩鈦磁鐵礦產(chǎn)地的潛力。

5 結(jié) 語

結(jié)合花橋鈦磁鐵礦巖體、礦床地質(zhì)特征，采用垂直縱投影圖對區(qū)內(nèi)TFe及伴生TiO2資源量進(jìn)行了估算，認(rèn)為區(qū)內(nèi)該2種資源已達(dá)到中型規(guī)模。此外，對區(qū)內(nèi)礦床成因以及成礦潛力進(jìn)行了深入研究，認(rèn)為鎮(zhèn)坪縣境內(nèi)形成大型—超大型釩鈦磁鐵礦產(chǎn)地的潛力較大，為區(qū)內(nèi)找礦勘探工作提供了可靠依據(jù)。

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Geological Characteristics and Metallogenic Potential of Huaqiao Titanomagnetite Deposit in Zhenping County, Shaanxi Province

Li Putao Wen Zhiliang

(Xi′an Center of Geological Survey, China Geological Survey)

Vanadium titanium magnetite mainly composed of ilmenite is an important industrial type of iron deposit and titanium deposit which ore-bearing rocks are mainly basic-ultrabasic rock bodies. The ore-bearing rocks of the Huaqiao titanomangnetite mine in Zhenping county located in the south Qinling-north Dabashan region are belongs to the basic gabbro-diabasic dike intrusion rock bodies with high titanium and rich iron type. Based on analyzing the geological characteristics of the ore deposit in the mining area, the resources reserves of TFe and its accompany TiO2are estimated,besides that, the metallogenic potential in the mining area is discussed in depth. The above research results in this paper can provide some reference for the prospecting work in the mining area.

Vanadium titanium magnetite, Geological characteristics of ore deposit, Estimation of resources reserves, Metallogenic potential, Prospecting work

*陜西省地勘基金項目(編號：61200901017)。

2015-05-13)

李普濤(1982—)，男，工程師，碩士，710054 陜西省西安市友誼東路438號。