云南富宁定皇钛铁砂矿矿床成因

罗 坤，付义琴

(云南省地质矿产勘查院，云南 昆明 650051)

云南的钛铁砂矿床分三种类型组成：主要的类型为海西期辉长岩—辉长辉绿岩风化壳红土型砂矿床；次要类型为湖滨—河流冲积型砂矿床；第三类型为海西—印支期临沧复式岩体南段与二长花岗岩有关的河流冲积型锆英石、独居石、钛铁矿综合型砂矿床。定皇钛铁砂矿则属于第一种。

1 区域地质背景

定皇钛铁砂矿区，夹持于近南北向里达深大断裂与近东西向木坝断裂之间。区内地质构造形态复杂，里达深大断裂以东，逆冲～推覆断裂及地层的褶皱、倒转、节理、裂隙发育，褶皱的完整形态常被破坏，矿区(图1)出露的地层有二叠系上统吴家坪组(P2w)：为滨海—浅海台地相沉积的碳酸盐岩、二叠系下统阳新组(P1y)：为浅海开阔台地相碳酸盐岩相沉积；寒武系上统(∈3)：为碳酸盐岩及碎屑岩沉积。

图1 富宁定皇构造简图

2 岩浆岩与钛铁矿

矿区岩浆活动强烈，以碱性基性岩侵入为主，具有多期次和多旋回特征，是富宁地区风化壳型钛铁矿床的重要含矿母岩。定皇矿区钛铁砂矿即产于其风化壳中。海西—印支期第一期第四亚期(T2βμ1)“半瓦型”含钛辉长辉绿岩体，自边缘至中心大致可分四个相带：

2.1 细粒钛辉辉绿岩相

主要分布于主岩体底部或主岩体之外与主岩体平行，部分岩体无此带。有的岩体上部边缘也有此相带，主要岩石有钛辉辉绿岩、并见有少量橄榄钛辉辉绿岩，其粒度同上或由边缘向内部逐渐变粗。

2.2 中细粒～中粒橄榄钛辉辉长辉绿岩相

分布较广，主要分布于主岩体下部，具条带构造，岩石主要为橄榄钛辉辉长辉绿岩。是该期岩体的主成岩相之一。

2.3 中粒～粗粒钛辉辉长辉绿岩相

分布较广，主要分布于主岩体中部及上部，是该期岩体的主要成岩相，粒度向上逐渐变粗，岩石主要为钛辉辉长辉绿岩。

2.4 粗粒～伟晶状碱闪辉长岩相带

出露零星，常呈透镜体分布于中粒～粗粒钛辉辉长辉绿岩相带中，并与之过渡，是一种不稳定岩相，也是该期岩体主要成岩相，岩石主要为碱闪钛辉辉长辉绿岩。

定皇矿区岩体，各相带之间为过渡关系。各相带岩石的共同特征是均含钛辉石、钛铁矿等金属矿物。含钛辉长辉绿岩体，主要沿二叠系下统阳新组(P1y)地层层间顺层侵入，呈岩床～岩盖、岩墙、岩脉形式产出，产出形态多数受围岩产状限制，边缘形态极不规则。

3 含矿性分析

3.1 化学分析

钛铁矿化学成分为FeTiO3，其含TiO252.6ω%。钛铁砂矿床是含钛辉长辉绿岩经地表风化残留于原地，或经搬运二次堆积富集后形成的砂矿床。根据风化程度及矿石类型的不同又分为，全风化辉长辉绿岩型钛铁砂矿石、半风化辉长辉绿岩型钛铁砂矿石及微风化含钛辉长辉绿岩。为更好的分析定皇矿区钛铁砂矿的含量相关性，通过在地表施工浅钻，获得不同层位的样品。共采集样品1035件进行TiO2化学含量分析(表1)。

由表1可看出富宁定皇钛铁矿区各岩性中的TiO2的化学含量并非均匀，以全风化辉长辉绿岩型钛铁砂矿石最高，其次为半风化辉长辉绿岩型钛铁砂矿石，最低则为微风化含钛辉长辉绿岩。

表1 定皇钛铁矿区各风化岩性层TiO2含量

注：岩浆岩中TiO2平均化学成分据F.W.Clark；H.S.Washington，1924。

结果表明，越接近地表，物理风化作用越强、越彻底。随着风化程度的增强不仅含矿岩石的矿物成分、化学成分发生改变，辉石、斜长石等发生高岭土化或绿泥石化，K、Na、Ca、Mg等易溶于水的物质被地下水淋滤带出，含矿岩石的结构、构造也发生改变，由坚硬(完整)的含钛辉长辉绿岩变为松软(散)的风化壳型钛铁矿石，而且，随着风化程度的增强，TTi02品位也随之变富。

3.2 地形地貌分析

矿体为风化壳型钛铁矿，因此矿体顶板直接裸露地表，矿体底板凹凸不平，其凹凸形状与地貌形态基本相似，由于矿体风化深度大小不等其形态又不等同于地貌形态，山顶、山脊及缓坡地段由于剥蚀、搬运作用相对较小、矿体风化深度较深，因此矿体厚度较厚、品位相对较富，而陡坡及山谷，由于剥蚀、搬运作用较强，矿体风化深度较浅、因此矿体厚度较薄、品位相对较贫。剖面上矿体形态简单，呈层状覆盖于微风化含钛辉长辉绿岩体之上(图2)。

图2 V1矿体8勘探线品位厚度变化曲线图

4 矿石质量

4.1 矿石结构、构造

4.1.1 矿石结构

矿石具它形—半自形粒状结构、蚀变残余结构、包含结构及碎裂状结构。

4.1.2 矿石构造

矿石具土状构造、砂土状构造

4.2 矿物成分

全风化、半风化辉长辉绿岩型钛铁砂矿石中金属矿物：主要以钛铁矿、褐铁矿、钛磁铁矿为主，其次有金红石、赤铁矿、黄铁矿、黄铜矿，偶见锐钛矿、黝铜矿、磁黄铁矿及锆石。非金属矿物：非金属矿物：主要以斜长石、辉石、绿泥石、铁泥质为主，其次为黑云母、磷灰石、石英，偶见角闪石、蚀变橄榄石、绿帘石及电气石等。现将各主要矿物特征分述如下：

4.2.1 钛铁矿

黑色、褐黑色，半金属—强金属光泽，硬度中等，性脆。条痕为黑色，断口为贝壳状及不规则状，它形—半自形粒状，偶见钛铁矿板状晶体及聚片双晶，粒径0.3～1mm，个别达1.5mm，含量一般3～5%，个别达9%。光片下可见钛铁矿与褐铁矿、赤铁矿及磁铁矿共(伴)生，钛铁矿多残余于褐铁矿中。

4.2.2 褐铁矿

褐色，土状、半土状光泽，它形粒状，偶见胶状，粒径≤0.9mm，含量≤2%。光片下可见钛铁矿呈残余状产于褐铁矿中，还可见褐铁矿沿钛铁矿边缘进行交代。

4.2.3 磁铁矿

黑色，它形粒状，偶见自形晶磁铁矿、粒径≤0.3mm，半金属—金属光泽，硬度中等，断口不平坦，条痕为黑色，含量≤1%。光片下可见与钛铁矿、赤铁矿伴生。

4.3 矿石类型

根据风化程度的不同，矿石类型可分为全风化辉长辉绿岩型钛铁砂矿石及半风化辉长辉绿岩型钛铁砂矿石。

4.3.1 全风化辉长辉绿岩型钛铁砂矿石

该类型矿石分布于地表浅部，由于遭受强烈风化，含钛辉长辉绿岩的结构构造已无保留，原岩中的辉石、斜长石等矿物均已完全高岭土化或绿泥石化，含矿岩石由坚硬变得松软(散)，金属矿物钛铁矿、钛磁铁矿多已解离，呈星散状或浸染状分布于全风化的辉长辉绿岩风化砂土中。

4.3.2 半风化辉长辉绿岩型钛铁砂矿石

该类型矿石分布于含钛辉长辉绿岩半风化带中，含矿岩石经过半风化后，原岩中的辉石、斜长石等非金属矿物等已基本高岭土化或绿泥石化，但仍保留有原岩的结构构造，矿石松散至半坚硬，金属矿物钛铁矿、钛磁铁矿已基本解离，选矿过程中只需简单破碎及磨矿即可入选。

5 矿床成因

5.1 时空因素

区域上，含钛辉长辉绿岩受时代控制，三叠世第一期第四亚期侵入形成的“半瓦型”基性辉长辉绿岩TiO2含量较高，定皇矿区侵入的含钛辉长辉绿岩体，平均TiO2含量达3.08ω%(远高于中国基性岩平均TiO2含量值2.08ω%)，从而为该区风化壳型钛铁矿的形成提供了物质来源。

5.2 构造因素

区域性里达断裂控制了区内基性含钛辉长辉绿岩体的分布，只有在里达断裂以东地区出露的含钛辉长辉绿岩体，风化后才能形成风化壳型钛铁矿。

5.3 气候因素

富宁地区气候炎热(昼夜温差大)、雨量充沛，有利于含钛辉长辉绿岩岩体的风化，有利于形成风化壳型钛铁砂矿床。

5.4 地形因素

地形平缓对风化壳的形成较为有利，从而对钛铁矿矿床的形成也更为有利。风化壳厚度较大，表明风化作用比较彻底，地形越平缓，其风化壳面积越大，风化的堆积速度也就明显大于剥蚀速度，形成的风化壳型钛铁矿的规模也就越大。在靠近沟谷及陡坡的地段，不易形成富厚的风化壳型钛铁砂矿床。

定皇风化壳型钛铁砂矿矿床形成是由于含钛辉长辉绿岩出露地表后，经过漫长的地表风化、水解作用，一方面含钛辉长辉绿岩体中易溶于水的Ca、Mg、K、Na等物质随地下水淋滤带走，使含钛辉长辉绿岩中的TiO2含量相对富集；另一方面，随着风化作用的增强，含钛辉长辉绿岩的结构构造发生破坏，岩石中的主要造岩矿物辉石、斜长石发生高岭土化、绿泥石化，从而使坚硬(完整)的基性岩变得松软(散)，也使紧密镶嵌于辉长辉绿岩矿物颗粒间的钛铁矿、钛磁铁矿等金属矿物基本解离，呈星散状、或浸染状分布于风化壳岩石中，从而形成了易于采选的辉长辉绿岩风化壳型钛铁砂矿床。

参 考 文 献

[1]云南省地质矿产勘查院.云南省富宁县定皇钛铁砂矿生产勘探报告[R].2012.

[2]将敬业，程建萍.应用地球化学[M].武汉：中国地质大学出版社.2007.

[3]云南省地矿局.云南省区域地质志[M].北京：地质出版社.1982.

[4]尹红光.富宁洞哈钛铁矿[J].云南地质.2008(2).