攀枝花米易地区白马含矿岩体岩石学特征

殷桂芹, 陈友良, 郭 涛，郭彦宏，欧何琼

(1.成都理工大学地球科学学院,四川 成都 610059；2.成都理工大学地学与核技术四川省重点实验室,四川 成都 610059；3.攀枝花钒钛磁铁矿四川攀枝花野外基地，四川 攀枝花 617000；4.核工业二○八大队，内蒙 包头 014000)

攀西地区位于扬子陆块西缘、康滇地轴中段，是我国主要的钒钛磁铁矿成矿带，目前已发现有攀枝花、白马、太和、红格和新街等多个矿区，探明保有储量93.933×108t，预测储量117.75×108t，约占我国钒钛磁铁矿资源储量的83%，约为全国已探明铁矿石储量的14.1%[1-2]。除了铁、钒、钛三种主要有益元素外，攀西地区的钒钛磁铁矿还伴生有钴、镍、铬、锰、铜、硫、镓、钪、稀土及铂族等元素, 伴生元素含量大部分达到了综合利用指标[3]。

自攀西地区的钒钛磁铁矿被发现以来，大批学者对其开展了大量的研究工作，在矿床成因机制、岩石地球化学特征、成矿物质来源、年代学特征、选冶工艺等方面都取得了重要的成果[4-7]，而有关含矿岩体自身的岩石矿物组成等方面的系统研究则较为薄弱。笔者从现有的研究发现，由于攀西地区的含矿岩体普遍具有异常高的Fe含量，导致SiO2所占比例偏低，采用传统的SiO2-(Na2O+K2O)等地球化学图解来进行岩石学定名较为困难，而依据岩石的矿物组合特征来定名相对更为准确。本文在野外详细调查和系统取样进行岩矿鉴定的基础上，对白马含矿岩体的岩石组合特征、各类岩石的矿物组合特征进行了系统的总结，以期为白马岩体的研究提供基础性的关键资料。

1 矿区地质简况

白马铁矿是攀西地区具有代表性的大型钒钛磁铁矿床之一，也是目前我国正在开采的最大钒钛磁铁矿矿山。矿床位于攀枝花市米易县，地处青藏高原东南部、攀枝花东北角(图1a，1b)，在大地构造位置上位于扬子准地台西缘康滇地轴中段的泸定-米易台拱上。

图1 白马含矿岩体平面地质简图(据参考文献[8]，有修改)

矿区出露地层主要有中元古界会理群天宝山组、震旦系观音崖组和灯影组。白马矿区地质构造较为复杂，区域性的大断裂昔格达断裂和安宁河断裂从矿区通过，研究区褶皱构造主要为近南北向的茨达—撒莲背斜，从北部的德昌茨达，途经米易黄草至撒莲一带。矿区内的断裂构造较为发育，以破碎带为主，由于后期断裂错动的影响，由北向南被切割成5个矿段，分别是夏家坪矿段、及及坪矿段、田家村矿段、青杠坪矿段、马槟榔矿段[9](图1c)。矿区内广泛发育岩浆岩，总体面积占矿区面积95%左右。野外地质调查表明，白马含矿岩体主体为层状辉长岩类(图2)，在岩体中有较多的正长岩脉、闪长岩脉、辉绿岩脉和花岗岩脉灌入。

图2 层状辉长岩露头

2 含矿岩体岩石学特征

本次所采集的样品位于白马铁矿具有代表性的及及坪矿段，该矿段露头良好，分带齐全。岩石种类主要包括角闪辉长岩、橄榄辉长岩、伟晶状辉长岩以及磁铁矿化橄榄辉长岩等。其岩石学特征分述如下：

2.1 赋矿围岩特征

2.1.1 角闪辉长岩

岩石呈黑色，中晶半自形粒状柱状结构，块状构造。主要由粒径1～6 mm的斜长石(约38%～58%)、辉石(约33%～40%)、角闪石(约5%～15%)、黑云母(约1%)以及不透明矿物(约2%～4%)组成(图3)。

斜长石：半自形板柱状，具聚片双晶，绢云母化、葡萄石化、黝帘石化，见部分晶体表面的麻点集合体状黝帘石。多见斜长石与辉石、角闪石接触处的斜长石晶体中包含的蠕虫状辉石、角闪石，构成交生结构。辉石：半自形柱状，它形粒状，一组两组解理，结晶时多熔离出小的磁铁矿、钛铁矿、板钛矿在其晶体中规则排列，呈席勒结构，主要为斜方辉石类。角闪石：浅绿褐色，它形粒状，可见两组菱形解理，主要呈反应边分布辉石周边。不透明矿物：半自形、它形粒状，粒状集合体状，分布透明矿物粒间，呈填隙结构，主要为磁铁矿等。黑云母：片状、不规则片状，褐色，可见鲜艳干涉色，多与角闪石互混分布其他矿物粒间。

a.单偏光显微镜下照片；b.正交偏光显微镜下照片。(Pl-斜长石，Opx-斜方辉石，Hbl-角闪石，Mag-磁铁矿)图3 角闪辉长岩镜下照片

2.1.2 橄榄辉长岩

岩石呈深黑色，细晶、中细晶、中晶半自形、它形粒状柱状结构，辉长结构，块状构造。主要由粒径1～5.5 mm的橄榄石(约8%～24%)、斜长石(约36%～64%)、黑云母(约6%)、辉石(约13%～42%)以及不透明矿物(约2%～5%)组成(图4)。

橄榄石：它形粒状，粒状集合体状，晶体多发育裂纹，并沿着裂纹蛇纹石化，二级-三级干涉色。分布不均匀，在岩石中局部聚集。斜长石：半自形板柱状，具聚片双晶。部分晶体双晶纹弯曲。绢云母化。可见少量晶体较大的斜长石包含较小的斜长石晶体。辉石：它形粒状、短柱状，见简单双晶、席勒结构等。黑云母等：片状、长片状，一组极完全解理，褐色、浅褐色，多色性、吸收性明显。见鲜艳干涉色。不透明矿物：半自形、它形粒状，粒状集合体状，主要为磁铁矿，分布在透明矿物之间。

a.单偏光显微镜下照片;b.正交偏光显微镜下照片。(Pl-斜长石，Opx-斜方辉石，Ol-橄榄石，Mag-磁铁矿)图4 橄榄辉长岩镜下照片

2.1.3 伟晶状辉长岩

岩石呈黑色，伟晶半自形粒状柱状结构，交代结构，块状构造。主要由粒径5～>20 mm的斜长石(约52%)、辉石(约30%)、角闪石(约3%～5%)、蛇纹石和绿泥石集合体(约8%)以及不透明矿物(约5%～15%)组成(图5)。

斜长石：半自形板柱状，具聚片双晶，绢云母化强烈，少量晶粒较小的斜长石被晶体较大的斜长石包裹。辉石：半自形短柱状，见八边形状，它形粒状、短柱状， 部分熔离出磁铁矿、钛铁矿，定向排列形成席勒结构，见角闪石的反应边结构。角闪石：半自形片状，褐色，多色性、吸收性明显，两组菱形解理，呈小片状分布辉石和斜长石之间。蛇纹石、绿泥石等：显微叶片集合体状，浅绿色或无色，呈集合体状从晶体边缘交代辉石。不透明矿物：自形、半自形、它形粒状，粒状集合体状，分布在透明矿物之间构成海绵陨铁结构。

a.单偏光显微镜下照片;b.正交偏光显微镜下照片。(Pl-斜长石，Opx-斜方辉石，Ol-橄榄石，Mag-磁铁矿)图5 伟晶状辉长岩镜下照片

2.2 矿石特征

依据矿石的岩性特征，可划分为基性的橄榄辉长岩矿石和超基性的辉石橄长岩矿石，其中主要为橄榄辉长岩矿石，在各矿层中均有分布，但第Ⅰ矿层中分布最多，而辉石橄长岩矿石只在局部可见，出露规模较小。

2.2.1 橄榄辉长岩矿石

矿石呈黑色，交代残留中粗晶半自形、它形粒状柱状结构，辉长结构，斑块状结构，块状构造。主要由粒径0.7～6.2 mm的辉石(10%～18%)、斜长石(12%～15%)、橄榄石(8%～15%)、角闪石(3%～6%)、黑云母(约2%)、尖晶石(约1%)以及不透明矿物(38%～54%)组成(图6)。

橄榄石：近等轴粒状，见鲜艳干涉色，发育裂纹。辉石：半自形短柱状，具简单双晶，绢云母化、粘土化强烈。斜长石：交代残留半自形板柱状，具聚片双晶，水云母、粘土化强烈，见少量的黝帘石化。角闪石：不规则片状，浅褐色或者无色，见两组菱形解理，蚀变发生褪色反应。黑云母：片状、不规则片状集合体状，褐色，相对聚集。尖晶石：绿色，蓝绿色，正高突起，均质，多与不透明矿物共生。

不透明矿物：半自形、它形粒状，呈斑块集合体状，分布于透明矿物粒间，构成海绵陨铁结构。主要由(含钛)磁铁矿、镍黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿等组成。(含钛)磁铁矿：半自形、它形粒状，粒状集合体状，灰色微带棕色，均质性，强磁性，部分晶体显异常非均质性。磁黄铁矿：它形粒状。乳黄色微带粉褐色，强非均质性(蓝灰-粉褐)，多与黄铜矿交生。镍黄铁矿：它形粒状，浅黄色，均质，部分晶体氧化。见赤铁矿交代镍黄铁矿。黄铜矿：多呈交生状与磁黄铁矿交生。

2.2.2 辉石橄长岩矿石

岩石呈黑色，细晶半自形柱状粒状结构，块状构造。主要由粒径0.5～2.5 mm的橄榄石(约33%)、辉石(约10%)、斜长石(约12%)、角闪石(约5%)和不透明矿物(约40%)等组成(图7)。

橄榄石：它形粒状，粒状集合体状，晶体多发育裂纹，并沿着裂纹蛇纹石化，二级至三级干涉色。斜长石：半自形板柱状，具聚片双晶，部分绢云母化。辉石：半自形短柱状，见八边形状，它形粒状、短柱状，多熔离出磁铁矿、钛铁矿，规则定向排列形成席勒结构，见角闪石的反应边结构。角闪石：褐色，见两组解理，主要为呈反应边分布在辉石、磁铁矿周边。

不透明矿物：半自形、它形粒状，粒状集合体状，分布在透明矿物之间构成海绵陨铁结构。反光镜下见：(含钛)磁铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿。(含钛)磁铁矿：大量，半自形、它形粒状，粒状集合体状，灰色微带棕色，均质性，强磁性，部分晶体显异常非均质性，胶结透明矿物呈海绵陨铁结构。磁黄铁矿：少量，它形粒状，乳黄色带粉褐色，强非均质性(蓝灰粉棕)，多与黄铜矿交生。黄铜矿：微量，多呈交生状与磁黄铁矿交生。

a.正交偏光显微镜下照片；b.单偏光显微镜下照片；c、d.光片单偏光显微镜下照片。(Pl-斜长石，Spl-尖晶石，Opx-斜方辉石，Ol-橄榄石，Clp-黄铜矿，Mag-磁铁矿，Po-磁黄铁矿，Pn-镍黄铁矿)图6 橄榄辉长岩(矿石)镜下照片

a.正交偏光显微镜下照片； b.单偏光显微镜下照片；c、d.光片单偏光显微镜下照片。(Pl-斜长石，Opx-斜方辉石，Ol-橄榄石，Hbl-角闪石，Clp-黄铜矿，Mag-磁铁矿，Po-磁黄铁矿)图7 辉石橄长岩(矿石)镜下照片

3 讨论

前人的研究表明白马含矿岩体与峨眉山玄武岩的形成都与晚古生代末期峨眉地幔柱活动有关[10]。地幔柱成因的大火成岩省, 岩浆作用一般被认为具有多次侵入或者喷出的特点[11]。笔者在镜下观察时发现，尽管岩石中的橄榄石含量变化较大，但均表现出两种不同的结构状态；一种呈近等轴粒状分布在斜长石及辉石边缘(图8a)，另一种呈它形粒状包裹于斜长石内部(图8b)。说明矿区岩浆在成矿作用过程中最少具有两次岩浆的叠加和补给作用，使形成橄榄石的岩浆具有重复结晶的现象。同样的，角闪石同上述橄榄石一样呈现出两种不同的赋存状态，一种角闪石呈半自形不规则小片状分布于辉石和斜长石之间(图8c)，另一种角闪石呈它形颗粒反应边结构分布于辉石周边(图8d)，也反映出白马含矿岩体有成矿岩浆的多期次补给叠加的特点[12]。

a、b.正交偏光显微镜下照片；c、d.单偏光显微镜下照片。(Pl-斜长石，Opx-斜方辉石，Hbl-角闪石，Ol-橄榄石，Mag-磁铁矿)图8 造岩矿物镜下照片

4 结论

(1)白马岩体的主体岩性为层状辉长岩类，由于各种造岩矿物的含量差异以及结构、构造不同而形成了不同类型的岩石，主要有角闪辉长岩、橄榄辉长岩和伟晶状辉长岩。整体上各类岩石的造岩矿物组合基本一致，均为一套“斜长石辉石橄榄石”的组合，部分岩石中含有少量的角闪石、黑云母等。

(2)白马含矿岩体中的矿石类型主要有橄榄辉长岩矿石及辉石橄长岩矿石，以橄榄辉长岩矿石为主，具有柱状粒状结构、辉长结构、斑块状结构、海绵陨铁结构，致密块状构造及条带状构造。非金属矿物主要有辉石、橄榄石、斜长石、以及少量角闪石组成，金属矿物有大量(含钛)磁铁矿、少量镍黄铁矿和磁黄铁矿、微量黄铜矿。

(3)造岩矿物中橄榄石和角闪石都有两种结构状态，橄榄石一种呈近等轴粒状分布在斜长石及辉石边缘，另一种呈它形粒状包裹于斜长石内部；角闪石一种呈半自形不规则小片状分布于辉石和斜长石之间，另一种呈它形颗粒反应边结构分布于辉石周边。反映出矿区岩浆在成矿作用过程中最少具有两次岩浆的叠加和补给作用，使形成橄榄石和角闪石的岩浆具有重复结晶的现象。