四川米易棕树湾辉长岩体纤维用玄武岩开发利用资源远景

胡毅，张明胜，廖阮颖子，龙菊

（四川省地质矿产勘查开发局一〇六地质队，四川温江 611130）

连续玄武岩纤维（Continuous Basalt Fiber，简称CBF）是一种绿色、环保材料，已在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤织物以及防护领域等多个方面得到了广泛的应用。

四川攀西地位于峨眉山大火成岩省核心部位，玄武岩广泛分布，但目前尚未发现规模连续优质纤维用玄武岩矿体。峨眉山玄武岩钛、铁含量背景值高，喷发旋回堆积成岩特征决定其缺乏稳定的分异环境［1］，因此难以形成规模矿体，目前并未得到有效开发利用。四川米易地区分布大量辉长岩，分异充分彻底，形成著名的钒钛磁铁矿成矿带［2］，而大量低铁辉长岩尚未开展纤维用玄武岩的评价工作。开展辉长岩类纤维用优质玄武岩开发利用前景评价，可以为四川地区纤维用玄武岩找矿勘查提供新的途径。

1 区域地质背景

棕树湾辉长岩位于康滇地轴中段的安宁河断裂带、昔格-元谋断裂带所挟持的地块内、攀西含钒钛磁铁矿杂岩带中部。安宁河断裂带大体呈南北向展布，古生代～中生代～新生代均有强烈活动，是晋宁旋回以来的长期构造活动带［3］。形成于早古生代背斜上隆作引起的脊部纵向张裂陷落活动，地幔上涌加速了张裂。地幔物质侵位沿该断裂带形成了攀枝花、红格、白马、太和等含铁钛钒似层状基性-超基性岩体侵入（2.65～2.52亿年），晚二叠世时期发生玄武岩的喷溢，形成峨眉山碱性拉斑玄武岩，晚三叠世时期，则有碱性正长岩体为代表的中酸性岩侵入，构成“双模式火山岩套”（图1）。

2 米易棕树湾辉长岩岩体特征

岩体位于白马钒钛磁铁矿区西侧，属白马岩体的上部，呈南北向不规则带状形态，为华力西期岩浆岩，北侧及西侧为印支期的正长岩及花岗岩岩体。南北两端倾角略陡，中部较缓（图1）。岩体以黑色流状含橄辉长岩、似斑状嵌晶含长橄辉长岩为主，以灰色细粒橄榄辉长岩、灰黑色黑云母化辉长岩、绿灰色辉绿辉长岩次之［4］。岩体从白马至棕树湾一带具明显的韵律旋回特征，自下而上分为A、B、C三个旋回，每个旋回又可分为多个次级的旋回。棕树湾辉长岩体属上部C旋回，可分为三个次级的小旋回，每个小旋回又可细分为2～3个韵律层，在每个韵律旋回的中下部，由于钛铁金属的富集，经重力分异，多形成钒钛磁铁矿层，岩体的每个旋回有相对稳定的岩相带［5］。

图1 四川米易棕树湾岩体分布及区域地质简图

3 棕树湾辉长岩的化学成分

本次研究的辉长岩样品采集自米易县绍花坪（Hh1）、马家院子（Hh2）、崔家店子（Hh3）和凉桥（Hh4）和麻栗坪（Hh5））等地。岩石类型包括以灰色细粒橄榄辉长岩、灰黑色黑云母化辉长岩、绿灰色辉绿辉长岩等三种类型。样品主量元素化学分析在西南冶金测试研究院用PHILLIPSPW-2404型X荧光光谱仪进行分析，分析精度优于2%，分析流程见文献［6］，辉长岩化学分析结果见表2。其中SiO2含量46.89%～63.53%，平均值为51.88%；A12O3含量14.3%～18.71%，平均值为15.48%；FeO含量3.91%～7.84%，平均值5.78%；Fe2O3含量1.17%～6.81%，平均值3.36%；(FeO+Fe2O3)含量6.02%～11.41%，平均值为9.14%；K2O含量0.39%～4.54%，平均值1.75%；Na2O含量1.94%～4.32%，平均值2.96%；CaO含量3.69%～12.18%，平均值8.22%；MgO含量1.91%～8.4%，平均值5.44%；TiO2含量0.99%～2.34%，平均值1.54%。

表2 连续纤维用玄武岩化学成分指标要求及参数功能

4 纤维用玄武岩资源开发利用前景评价

岩石可以作为玄武岩拉丝的岩石类型包括微晶玄武岩、斑状玄武岩和辉绿岩等［7］。且要求样品新鲜，风化蚀变弱，结晶程度较低（隐晶质或者微晶质）［8］；选料时应选取层厚的且成分稳定的玄武岩层［9］。其次，玄武岩要成功拉丝，需要满意一定的化学成分要求。评价连续用拉丝玄武原材料成分的主要考虑以下7个参数。

表1 棕树湾辉长岩样品主量元素及相关参数分析结果(ω(B)/10-2)

统计以上参数后发现有Hh1-8、Hh1-23、Hh4-12、Hh5-4、Hh5’-7五件样品分析结果计算后符合所有7个参数，样品位于岩体的南、北部和东部。统计20件样品中，共有14件符合酸度系数标准，9件符合粘度系数标准，11件符合SiO2含量标准，全部符合w(FeO)/w(Fe2O3)比值标准、(Fe2O3+TiO2)含量标准和(SiO2+Al2O3)含量标准，19件符合CaO含量标准。比对发现棕树湾辉长岩元素含量与国内外推荐值或成功拉丝数据区间基本吻合。仅马家院子辉长岩SiO2含量全部低于50%，酸度系数整体较低。理想的拉丝玄武岩酸度系数Ma主要介于3～6之间，棕树湾岩体Ma主要集中于3～7间，平均值5.69，与推荐值及成功值很相近。综合分析表明马家院子辉长岩质量较差；绍花坪辉长岩最适合拉丝，其次是麻栗坪和凉桥地区的辉长岩，具有较好拉丝玄武岩制备潜力，应安排部署下一步资源调查及拉丝实验工作。

5 结论

根据棕树湾辉长岩的地质背景、岩石类型、化学成分特征得出以下结论：

（1）从区域地质背景方面，峨眉山玄武岩和攀西钒钛磁铁矿杂岩体均属同一地幔柱产物［15］，具有类似的地球化学背景值，含钒钛磁铁矿杂岩体分异良好，更易形成低铁低钛韵律层，因此其上部韵律层或后期浅成辉长岩体是良好的纤维玄武找矿靶区，白马铁矿辉长岩体在攀西钒钛磁铁矿区中含钛最低，分异最为充分，其外围辉长岩具有良好的纤维用玄武岩成矿潜力。

（2）岩石类型方面，棕树湾辉长岩粒度细，呈致密块状，结构构造接近斑状玄武岩和隐晶玄武岩，能满足连续拉丝要求。

（3）原材料化学成分方面，从化学成分氧化物含量、酸度系数、粘度系数等参数的分析对比，棕树湾岩体绍花坪地区辉长岩最适合连续拉丝；其次是麻栗坪和凉桥地区的辉长岩。