四川攀西红格钒钛磁铁矿床地质特征及找矿预测地质模型

2020-11-09廖阮颖子张明胜

矿产与地质 2020年4期

胡毅，廖阮颖子，张明胜，龙菊

(四川省地质矿产勘查开发局一○六地质队，四川成都 611130)

0 引言

红格镁铁—超镁铁质侵入体位于峨眉山大火成岩省内带[1]，赋存了我国最大的钒钛磁铁矿矿床。红格岩体由超镁铁质岩和辉长岩两部分组成，明显不同于攀西地区同样赋存有超大型钒钛磁铁矿床，以辉长岩为主的攀枝花、白马、太和岩体[2]。前人对红格矿床岩浆演化、地球化学特征、矿床成因等均有较深入研究[3-4]，但在找矿预测方面研究极少。

本文基于红格矿区整装勘查最新资料结合前人研究成果[5-7]，构建红格矿床找矿预测地质模型，力图解决矿区深部找矿理论和技术方面的关键疑难问题，为深部找矿提供科学依据。

1 区域地质概况

红格矿区大地构造位置上属康滇地轴中段的中轴偏东部位的攀西裂谷带中，区域上岩浆活动频繁，深成作用和火山活动并重，主要有晋宁期、华力西期、印支期、燕山期4个时期，形成种类繁多、系列齐全的岩浆杂岩带。基底为元古界变质结晶褶皱地层，盖层为震旦系和古生界，其中发育SN向构造带，也是本区的主干断裂，EW向褶皱(复式背斜)中发育的张性正断层，从而构成了攀西地区构造的基本特征。SN向构造带对区内各种矿产、特别是含钒钛磁铁矿层状杂岩体产出、分布的控制作用十分明显。

2 矿区地质特征

红格矿区普查工作区内出露地层较简单，但分布较零乱，出露不全。主要有震旦系灯影组(Z2d)、二叠系峨眉山玄武岩(P2β)、第三系昔格达组(N2x)、第四系(Q)等。

SN向的压扭性断裂多次活动的区域构造背景，使本区经受了复杂的构造运动，不同时期、不同性质、不同规模的构造形迹广泛发育。区内主要可分为成矿前和成矿后海西期、印支期3个主要构造阶段。成矿前主要为铜山背斜、马鞍桥逆断裂、白泥巴包包背斜、白泥巴包包断裂、崖上田背斜组成的铜山—黑谷田“多”字型构造体系，成矿后主要为海西期路枯—磨槽湾SN向断裂构造和印支期马松林—庙子沟帚状断裂构造。

工作区为红格含矿基性—超基性层状杂岩体的分布区，岩浆分带上为康定—米易中轴隆起亚带的红格—新街段，受到昔格达断裂的控制，区内有华力西期、印支期、燕山期岩浆岩出露。其中二叠纪基性—超基性与钒钛磁铁矿形成有直接关系。含矿岩体以基性—超基性岩侵入体为主，主要由橄榄岩、橄榄辉岩、辉石岩、辉长岩、橄榄辉长岩等韵律层组成，矿体主要赋存于岩体中下部岩石基性程度较高岩相带中。据岩体不同部位的岩石组合、结构构造、矿化程度以及矿体的形态、产状等特点，自上而下分为辉长岩相带(ν)、辉石岩相带(φ)、橄辉岩相带(σφ)3个岩相带。组成各个岩相带的岩石自上而下岩性呈逐渐过渡关系，因而显示出明显的韵律式变化，即自上而下岩石基性程度和含矿性逐渐增加的韵律式变化①。这就构成了红格岩体区别于其他岩体如白马、太和、攀枝花岩体岩石类型上的显著特征(图1)。

3 矿床地质特征

红格钒钛磁铁矿体总体呈层状、似层状、长透镜状；走向NW，倾向NE，倾角缓—中等，一般为10°～30°，矿体沿走向、倾向延伸较大。矿体赋存于含矿层状基性—超基性岩体的3个岩相带中，含矿岩体延长4.2 km，宽1～2.5 km，厚度大于1400 m。矿体呈较规整的多层似层状，产于岩体中下部和韵律层的底部。矿体累计厚度为10～654 m，延深200～2000 m，为特大型矿床。成矿后断裂和岩脉发育，常破坏矿体在走向、倾向上的连续性②(图2)。

矿区含矿基性—超基性岩体的顶盖已被剥蚀，厚度不清。据资料，含矿岩体保存厚度大于1500 m。其底板为上震旦统灯影组白云质灰岩，普遍角岩化、蛇纹石化、透辉石化和石榴石化，底板不平整；受岩性及接触带产状控制，矿体多呈似层状、层状、透镜状。矿体产于含矿基性—超基性岩体中，矿体边界依据TFe品位圈定，与矿石自然类型同岩性而品位不够矿石要求的含矿母岩即构成矿体夹石，矿体与围岩和夹石的区别就在于含矿母岩中铁钛氧化物的含量，即铁钛氧化物含量达到一定程度就称为矿石，不够者为夹石。夹石也包括后期的各种脉岩和岩体。

矿石具浸染状、条带状、块状构造，海绵陨铁嵌晶结构、固溶体分解结构(图3)。金属矿物以钛磁铁矿为主，粒状钛铁矿次之，并含少量磁黄铁矿、黄铁矿及其他钴镍硫化物。脉石矿物有辉石、基性斜长石、橄榄石、磷灰石等。矿石含w(TFe)为13.17%～36.28%，w(TiO2)为5.16%～15.94%，w(V2O5)为0.10%～0.37%，伴生Cu、Co、Ni、S、P、Cr、Sc等。

4 成矿地质条件分析

4.1 地层成矿条件

形成岩浆房有利条件的易(熔)层和隔挡层地层，主要标志为碳酸盐岩层(白云岩)。含矿岩体大多侵位于震旦系灯影组中白云岩及前震旦系碳酸盐岩层中。

图3 红格矿区矿石显微结构构造

4.2 构造成矿条件

1)大地构造环境：结合深大断裂、岩浆活动、古地理环境、古地磁特征、成矿组合等认为形成环境为古裂谷隆起区[8]。

2)导矿构造：红格含矿岩体的产出条件和分布规律受昔格达断裂的控制。昔格达—元谋深大断裂北起冕宁，向南经磨盘山、得力铺，通过普威、米易垭口、昔格达直达云南元谋以南，呈近SN向的舒缓波状延伸。断裂带在四川境内长约240 km，东西宽12～20 km，由若干平行且不很连续的断裂组成，地貌上多表现为断陷谷、盆。其总体走向近SN，倾向西(主)或东，倾角中等至陡。沿断裂带分布有五台—中条、晋宁期中酸性岩浆岩和华力西期—印支期基性、超基性及酸碱性岩浆活动，且主要分布于断裂带东侧，该断裂为含矿岩浆上升提供了通道。

3)成矿前构造(容矿构造)：矿区成矿前构造是在区域SN向压扭性大断裂控制下生成的次级“多”字型构造，即铜山—黑谷田“多”字型构造体系，该体系由南向北经铜山背斜、白泥巴包包背斜及白泥巴包包压性断裂、崖山田背斜等呈NW—SE走向，在SN方向上呈斜列展布的压性构造。

铜山—黑谷田“多”字型构造体系东西两侧分别被后期断裂或岩浆岩破环，现存形态不完整，这组SN方向上呈斜列展布的压性构造，控制了震旦系地层呈SN向波状起伏，该体系直接控制着后期贯入于震旦系灯影组大理岩层位的含矿岩体的岩浆房形态和展布规律，含矿岩浆选择易被熔蚀及节理裂隙较发育的灯影组富钙质层位(大理岩)顺层侵入。

4)成矿后构造(破矿构造)：成矿后构造对矿体影响最大，断裂形迹发育纵贯全区，主干断裂自东向西由密变稀，呈舒缓波状SN向展布，因受后期F23断裂干扰，南矿区的北部、旧基地矿段的南部均向东偏转，其中部分断裂或其部分地段因后期构造的叠加或改造使其具有很宽的破碎带，该组断裂结构面力学性质较为复杂，一般倾向东，倾角陡，多呈现压扭性迹象。其中对矿体破坏最大的断层主要有F1、F45、F25、F23等，将原来一个完整的岩体分割错开成大小不等的若干块体。

4.3 岩浆岩成矿条件

1)红格钒钛磁铁矿床赋存于海西早期红格基性—超基性层状杂岩体中。

2)岩石化学成分：以贫硅和镁、富铁和铝、含碱和钙质较高为特征。硫同位素δ34S为-1.9‰～+3.7‰。镁铁比值较小，一般为0.5～2.7。其中辉长岩型岩体的镁铁比值为0.2～1.4，平均0.8。组合岩体中超基性岩的镁铁比值为1.2～2.7，平均1.5；不含矿岩体或辉长岩上部岩相的镁铁比值<0.5。超基性岩的镁铁比值>2.5者对成矿不利③。

富钛是含矿岩体主要岩石化学特征，一般含钛量为3%～6%，平均4.12%。含矿岩体中TiO2与铁呈正相关。矿石中铁与钛的相关系数达0.688～0.959，平均0.87。由于岩体下部赋存铁矿，故亦富钛，向上铁变贫，钛亦降低。含矿层状岩体由于含钛很高，岩石化学计算的Ti、Cr、(Cu、Co、Ni)、S四组矿化特征值中的Ti(钛)和标志矿物Ti(钛铁矿)与其他含矿类型岩体相比都高很多；同时计算的标准矿物——磁铁矿也明显偏高③。

3)矿物学特征：红格岩体下部岩相带角闪(磁铁)辉石岩和角闪(磁铁)橄辉岩中角闪石含量为5%～15%，远远高于区内其他含超大型钒钛磁铁矿矿床的层状岩体。岩体中角闪石呈嵌晶状结构，且具有均一干涉色，暗示其为岩浆成因，而非热液蚀变的产物。此外，角闪石的地球化学特征表现为高Al2O3含量(10.5%～12.0%)、高Al/Si比值(0.30～0.37)和高Mg/(Fe3++Fe2++VIAl)比值(1.69～2.63)，以及低Si/(Si+Ti+Al)比值(0.69～0.74)，进一步表明其直接在幔源基性岩浆中结晶形成[9]。

5 岩浆演化与成矿机理探讨

红格铁矿成矿地质作用为侵入岩浆地质作用，亚类为正岩浆作用，矿床成因类型为岩浆分异型。

幔源基性岩浆侵入地壳后，其成矿经历了一个漫长的地质时期，并受到各种复杂因素的影响，也就是说，岩浆的演化和成矿作用是在一个开放—半开放体系中进行的，亲硫成矿元素衰退，大量亲氧元素沉淀Ti、Fe、V、P[10]。岩浆通道或中间岩浆房间歇地把新岩浆推进到岩浆房，并发生多次的间歇结晶分异作用，形成大小各韵律层。在每一个旋回中适宜温度、压力、氧逸度等条件下，液态岩浆即发生熔离—结晶重力分异。矿石结构构造随岩体韵律旋回变化而递变，韵律旋回底部基性岩相中常见自形粒状镶嵌结构和海绵结构的致密块状、稠密浸染状矿石，构成主矿层。岩体主体上是由一个岩浆房经正常的结晶分异形成的，底层的硫化物富集带和中上层位的钒钛磁铁矿是岩浆熔离—结晶分异产生的堆积相，并非是岩浆多次脉动式补给的结果[2]。

红格铁矿成矿作用贯穿于整个成岩全过程，可分为早期岩浆阶段、晚期岩浆阶段、岩浆期后阶段[4]。

含矿层状岩体，大多侵位于前震旦系—震旦系灯影组中。侵位为13～23 km的浅—中深度。

同位素年龄测定红格岩体U-Pb法锆石年龄为(259.3±1.3)Ma[11]，红格蚀变辉长岩锆石206U -238Pb年龄(258.4±4.1)Ma[12]，均形成于华力西晚期，岩体与晚二叠世峨眉山玄武岩为同期异相，但玄武岩晚于岩体形成，玄武岩超覆于岩体之上。

6 找矿预测地质模型

红格钒钛磁铁矿床赋存于海西早期红格基性—超基性层状杂岩体中，含矿岩体位于昔格达深断裂与安宁河深断裂所挟持的康滇古隆起南段，其产出受昔格达断裂控制，顺层侵入在上震旦统灯影组中。其形态产状受底板形态和它本身多旋回式分异特点所控制，为一SN向延伸的中部略为隆起的宽阔平缓层状分异的盆状岩体。其原始产状总体上是一个层状侵入体，F1断层西盘矿体的发现证实了红格“大岩盆”在矿区西部的存在。一方面，岩浆活动及岩体空间分布受形成时构造的控制，使得岩体在整体上和局部地段上显示盆状构造特征；另一方面，成岩后又受后期断裂构造的破坏，使原来一个完整的岩体，被分割成大小不等、产状各异的若干块体，分属于若干个矿区和成矿远景地段。

结合矿床地质特征、成矿地质条件、岩浆演化及成矿机制分析，建立红格矿床成矿模式(图4)及找矿预测地质模型(表1)，为找矿部署提供参考。