四川會(huì)理縣秀水河釩鈦磁鐵礦地質(zhì)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 四川 綿陽 621010; 2. 西南科技大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院, 四川綿陽 621010)

四川會(huì)理縣秀水河釩鈦磁鐵礦地質(zhì)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 四川 綿陽 621010; 2. 西南科技大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院, 四川綿陽 621010)

秀水河釩鈦磁鐵礦位于揚(yáng)子陸塊與松潘-甘孜活動(dòng)帶的西南結(jié)合部康滇斷隆帶中段南部,夾于安寧河斷裂與昔格達(dá)斷裂之間.從探明的礦床可知,礦體產(chǎn)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(jié)構(gòu),在巖漿結(jié)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(duì)地質(zhì)特征的探討,指出礦區(qū)釩鈦磁鐵礦的控礦因素及外圍找礦遠(yuǎn)景.

釩鈦磁鐵礦; 地質(zhì)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(gòu)造活動(dòng)區(qū)域,是我國鐵、釩、鈦等金屬礦產(chǎn)資源的重要生產(chǎn)基地.從20世紀(jì)50年代開始,便吸引著國內(nèi)外的廣大地質(zhì)工作者對(duì)其進(jìn)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(lián)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(chǎn)物,二者在地球化學(xué)、巖石學(xué)、成巖成礦機(jī)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(fā)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(dòng)密切相關(guān)的二疊紀(jì)大陸溢流玄武巖,同時(shí)二者的巖石地球化學(xué)特點(diǎn)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(lián)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(fā)的規(guī)模比較大[6].

攀西地區(qū)作為我國主要的釩鈦磁鐵礦成礦生產(chǎn)基地,對(duì)其進(jìn)行深入探索尤為重要,可為成礦規(guī)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(fā)現(xiàn)新礦床提供理論支持.

1 區(qū)域地質(zhì)背景

秀水河釩鈦磁鐵礦床位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)(Ⅰ級(jí))西緣,康滇地軸(Ⅱ級(jí))中段,總體區(qū)域地質(zhì)特征為廣泛發(fā)育的前震旦系變質(zhì)巖構(gòu)成區(qū)域結(jié)晶基底,古生代及其后的蓋層不發(fā)育,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜(見圖1).區(qū)域上處于南嶺東西構(gòu)造帶與川滇南北構(gòu)造帶中部的復(fù)合部位.東西向構(gòu)造以褶皺為主,表現(xiàn)為以作為基底的前震旦系地層?xùn)|西向褶皺帶；南北向構(gòu)造以斷裂為主,控制了區(qū)域巖漿巖的展布.其次還有北東向和北西向斷裂[7-8].

區(qū)域地層從下元古界到新生界的第四系均有分布.該地區(qū)的褶皺基底為前震旦系會(huì)理群中上部地層,有力馬河組、鳳山營組、天寶山組,是區(qū)域內(nèi)最老的地層,由一套地槽型火山-細(xì)碎屑-碳酸鹽巖等淺海沉積物組成,厚度數(shù)千米,具復(fù)理式沉積建造特征.巖石普遍受區(qū)域變質(zhì),巖性主要為千枚巖、大理巖、變砂巖、英安-流紋質(zhì)火山熔巖等.蓋層為震旦系以后各時(shí)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(zhuǎn)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(qū)位于著名的康滇構(gòu)造-巖漿帶,區(qū)域巖漿活動(dòng)頻繁,巖性復(fù)雜,從超基性、基性到酸性均有,分布廣泛,持續(xù)時(shí)間長,從晉寧期、海西期至印支期.區(qū)內(nèi)巖漿巖產(chǎn)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(xì)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(guān)系.

2 礦床地質(zhì)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(tài)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(fù)合巖體,具明顯的韻律構(gòu)造和層狀特征,但延續(xù)性差,巖相變化大,不同巖相均為漸變過渡關(guān)系.巖體由3個(gè)一級(jí)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(qū)中部及北部,巖體上部,在礦區(qū)內(nèi)出露長度400 m,寬0～100 m,全鐵(TFe)品位在15%～30%.整個(gè)巖相均含礦,斷續(xù)夾非礦巖石,具有比較明顯的韻律及條帶狀構(gòu)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(guān)系,礦區(qū)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(jí)礦石為主.橄欖巖(σ)相位于礦區(qū)南部,含礦巖體底部,與角閃輝石巖呈過渡關(guān)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(jí)夾一品級(jí)礦,中部為二品級(jí)礦和橄欖巖互層,下部為橄欖巖夾薄層二品級(jí)礦.

采集9件巖石化學(xué)全分析樣品進(jìn)行主量元素分析,其主要特征如下：從巖石化學(xué)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(zhì)、貧鈣-亞鈣、低鋁-鋁質(zhì)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(gòu)造破壞和巖漿巖侵蝕,僅保留了部分含礦巖相帶,經(jīng)對(duì)比,秀水河含礦巖體含礦巖石相序相當(dāng)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(chǎn)物,它們具有相同的韻律和層狀構(gòu)造特征,相同的巖性特征和含礦巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征以及相同的含礦性,即可認(rèn)為秀水河巖體為紅格釩鈦磁鐵礦區(qū)外圍的衛(wèi)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(gè)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(chǎn)狀與圍巖一致,近于東西向展布,兩翼內(nèi)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(nèi).受后期花崗巖及細(xì)晶輝長巖的穿插破壞,將巖體分割成4個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分,對(duì)應(yīng)的礦體即為4個(gè),編號(hào)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號(hào)礦體,其中以Ⅰ號(hào)礦體(主礦體)規(guī)模最大,其余3個(gè)礦體(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)規(guī)模較小,分布在含礦巖體東部邊緣.

1) Ⅰ號(hào)礦體位于礦區(qū)中部,主要分布在P8線與P9線之間,形狀為北窄南寬不規(guī)則的三角形,呈面狀分布,剖面上呈盆形似層狀產(chǎn)出.礦體產(chǎn)狀與圍巖一致,近于東西向展布,兩翼內(nèi)傾,南翼傾向北,傾角20°～50°；北翼傾向南,傾角10°～45°.礦體分布標(biāo)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(jù)礦區(qū)范圍內(nèi)38個(gè)見礦鉆探工程統(tǒng)計(jì)：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(cè)邊角地段,夾石TFe品位一般11%～14.5%.Ⅰ號(hào)礦體探獲鐵礦石保有資源儲(chǔ)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(qū)范圍內(nèi)Ⅰ號(hào)礦體平均品位：TFe為22.59%,TiO2為8.03%,V2O5為0.19%.

2) Ⅱ號(hào)礦體分布在礦區(qū)東南部TC1201探槽處,礦體產(chǎn)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(biāo)高2 300～2 362 m,產(chǎn)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(chǔ)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(hào)礦體分布于礦區(qū)東部TC1202探槽處,礦體產(chǎn)狀與圍巖一致,近東西向產(chǎn)出,傾向南,傾角30°～45°,礦體呈透鏡狀.礦體分布標(biāo)高2 447～2 514 m,產(chǎn)于角閃輝石巖相中.礦體長度60～156 m,寬88 m.Ⅲ號(hào)礦體探獲鐵礦石保有資源儲(chǔ)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(hào)礦體分布于礦區(qū)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(biāo)高2 463～2 542 m,產(chǎn)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(chǔ)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(jié)構(gòu)構(gòu)造 礦石結(jié)構(gòu)主要有海綿隕鐵結(jié)構(gòu)、半自形-他形粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)、嵌晶結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu),具浸染狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、致密塊狀構(gòu)造以及斑雜狀和流狀構(gòu)造,其中浸染狀構(gòu)造是礦床中的主要構(gòu)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(xué)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)見表1；主要造巖組分為：SiO2、Al2O3、MgO、CaO等.

礦石中TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨礦石中TFe質(zhì)量分?jǐn)?shù)增高而增高,二元線性相關(guān)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(guān).

Cr2O3、Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化隨礦石中TFe質(zhì)量分?jǐn)?shù)增高而增高,二者二元線性相關(guān)密切.Cu、S與硫化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及礦物組合有關(guān),與礦石中TFe不相關(guān).P2O5的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與含礦巖體的基性程度及礦石中磷灰石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān).

表 1 秀水河礦區(qū)各類礦石的化學(xué)成分

根據(jù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)均較低,參照《鐵錳鉻礦地質(zhì)勘查規(guī)范》(DZ/T200-2002)中“鐵礦石伴生組分評(píng)價(jià)參考質(zhì)量分?jǐn)?shù)表”中的指標(biāo),其回收利用價(jià)值不大.

2.4 礦石類型 依據(jù)礦物組合與質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(gòu)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(chǎn)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(xì)晶輝長巖.礦體產(chǎn)于基性-超基性巖中,礦體邊界依據(jù)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(gòu)成礦體夾石.另外,與花崗巖、細(xì)晶輝長巖同源的后期巖脈穿插于礦體中時(shí)也可構(gòu)成礦體夾石.

2.6 礦床成因 該礦床主要控礦構(gòu)造為近東西及近南北向構(gòu)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(zhì)資料和區(qū)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(shù)是在巖漿結(jié)晶晚期形成的,且礦石多具海綿隕鐵結(jié)構(gòu)特征.

根據(jù)礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造及礦體的的特征及其與圍巖的關(guān)系,礦床可能主要存在3種成因類型：晚期巖漿結(jié)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(jié)晶分異礦床產(chǎn)狀穩(wěn)定,連續(xù)性好,規(guī)模最大,最具工業(yè)價(jià)值；巖漿熔離型礦床因礦石品位高,工業(yè)價(jià)值也較好,而貫入巖漿分異型礦床規(guī)模較小,工業(yè)意義不大.

因此,認(rèn)為秀水河釩鈦磁鐵礦成因以巖漿晚期結(jié)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(gòu)造特征,相同的巖性特征和含礦巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征,為紅格釩鈦磁鐵礦區(qū)外圍的衛(wèi)星含礦巖體.探討該礦床的控礦因素,有利于攀西地區(qū)釩鈦磁鐵礦成礦規(guī)律研究和成礦預(yù)測.

3.1 構(gòu)造因素 區(qū)域上南北向斷裂構(gòu)造與東西向褶斷系復(fù)合,構(gòu)成了攀西地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的基本形態(tài),控制著紅格基性-超基性巖體在空間上的展布規(guī)律,巖體沿東西向及南北向構(gòu)造交匯部位呈近似等間距分布.昔格達(dá)斷裂構(gòu)造帶嚴(yán)格控制著紅格礦田含礦巖體的產(chǎn)出,東側(cè)的古安寧河斷裂構(gòu)造可能是控制封閉巖漿上移的通道.成礦前構(gòu)造對(duì)含礦巖體的形成、保存和富集起著重要作用,為容礦構(gòu)造特性；成礦后的北西向和北東向裂隙對(duì)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(gòu)造因素控制的同時(shí),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(tài)與巖體圍巖也有著密切的關(guān)系,受到圍巖巖性與構(gòu)造形態(tài)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(gòu)造和條帶狀構(gòu)造.巖體顯著特征是具垂直方向上的韻律式結(jié)構(gòu),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(gè)一級(jí)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(jí)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(zhì)量分?jǐn)?shù)是形成各類巖體及礦床的基本因素,當(dāng)脈石礦物為斜長石、輝石與橄欖石共存時(shí),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(guī)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(wèi)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(shí),應(yīng)重點(diǎn)查找、驗(yàn)證有基性-超基性巖體出露的區(qū)域.

秀水河礦區(qū)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(jì)峨眉山玄武巖,其間有大小不等的正長巖巖體不規(guī)則穿插,秀水河巖體正是它們?nèi)唛g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(guān)系且形成時(shí)代均晚于基性-超基性巖體,因此可以假設(shè)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(gè)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(gè)巖體.因此,具有這類特點(diǎn)的巖體應(yīng)該是外圍找礦的重點(diǎn)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(xiàng)目(2009CY-C-4)和會(huì)理縣秀水河釩鈦磁鐵礦延深勘探項(xiàng)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(chǎn)地質(zhì)與勘探、礦產(chǎn)資源勘察與評(píng)價(jià)的研究,E-mail:929323576@qq.com