滇中祿勸縣鈦鐵礦礦床地質(zhì)特征及成因分析

滇中祿勸縣鈦鐵礦礦床地質(zhì)特征及成因分析

魯章縣位于普渡河鈦礦成礦帶中段。近年來，通過對(duì)該地區(qū)一些鈦礦礦床（點(diǎn)）的發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)具有良好的礦產(chǎn)資源和開發(fā)前景。祿勸縣境內(nèi)的鈦鐵礦資源豐富,分布范圍廣,含礦品位高,礦體多出露于地表淺部,易開采,選礦工藝流程簡(jiǎn)單,選礦性能好。鈦鐵礦床的水文、工程、環(huán)境地質(zhì)條件簡(jiǎn)單,開采開發(fā)的技術(shù)條件較好,絕大部分礦床適宜于露天開采。區(qū)內(nèi)交通方便,通信網(wǎng)絡(luò)條件較好,勞動(dòng)力富足,水資源及電力充足,各種建筑建材豐富,鈦鐵礦市場(chǎng)前景良好。1斜級(jí)構(gòu)造單元渝中提出礦區(qū)在大地構(gòu)造上屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)(I級(jí)構(gòu)造單元)川滇臺(tái)背斜(Ⅱ級(jí)構(gòu)造單元)滇中坳陷(Ⅲ級(jí)構(gòu)造單元)中偏北段。區(qū)域上,羅茨斷裂以東,普渡河斷裂以西,是滇中坳陷重要鈦鐵礦成礦帶,稱“普渡河鈦鐵礦帶”(圖1)。2礦區(qū)地質(zhì)特征2.1奧陶系中統(tǒng)、下統(tǒng)地層礦區(qū)內(nèi)出露的地層有:第四系沖洪積及坡殘積層,泥盆系中統(tǒng)、下統(tǒng)地層,奧陶系中統(tǒng)大箐組、下統(tǒng)巧家組、紅石崖組,寒武系中統(tǒng)雙龍?zhí)督M及晚華力西期輝綠巖地層組成。按其巖性組合及分布特征,由新至老,敘述如下:2.1.1a、緩坡厚層土立地類型沖洪積層(Qap+pl):為角礫、卵礫石、塊石、漂石及砂土,分布于溝谷、河谷內(nèi)。厚度0~42m。坡殘積層(Qdel):為紅粘土、粉砂質(zhì)粘土、粉土、砂土夾碎塊石,局部見球狀風(fēng)化輝綠巖巖塊。分布于緩坡地帶,為礦區(qū)內(nèi)的主要含礦層。厚度1~20m。2.1.2泥盆系的第一階段d2a為灰色薄-厚層狀石英砂巖、粉砂巖、炭泥質(zhì)頁巖夾含鐵砂巖,分布于礦區(qū)北部,與下伏地層呈整合接觸。厚度119~356m。2.1.3英砂巖熱質(zhì)為黃白色、棕紅色薄———中厚層狀石英砂巖夾紫色、淺綠色頁巖、粉砂巖,分布于礦區(qū)北部、東部,與下伏地層呈平行不整合接觸。厚度大于50m。2.1.4奧陶系o2c大倫海外組為灰白色、灰色厚層狀白云巖,底部夾少量灰色薄層狀砂質(zhì)頁巖,分布于礦區(qū)北西角、北部,與下伏地層呈整合接觸。厚度大于179m。2.1.5石英砂、粉砂巖、頁巖夾硅質(zhì)白云巖為灰色、灰紫色薄———中厚層狀長(zhǎng)石石英砂巖、粉砂巖、頁巖夾硅質(zhì)白云巖,分布于礦區(qū)北西、北部、北東部,與下伏地層呈整合接觸。厚度大于98m。2.1.6英砂巖、石英粉砂巖為灰色、黃白色、灰紫色薄———厚層狀石英砂巖、石英粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖,分布于礦區(qū)大部,與下伏基性巖體呈平行不整合接觸。厚度216~262m。2.1.7上伏基性巖體為淺灰色、灰色薄———中厚層狀泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、含鐵石英砂巖,局部夾灰白色、淺灰色中厚層狀白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r,分布于礦區(qū)南部、南西部,與上伏基性巖體呈平行不整合接觸。厚度大于310m。2.1.8第四系殘坡積層為灰綠色、灰黑色、灰色塊狀、中厚層狀輝綠巖,在本區(qū)內(nèi)含有豐富的鈦鐵礦,其風(fēng)化的第四系殘坡積層為本區(qū)鈦鐵礦的主要含礦部位。分布于礦區(qū)中部一帶,與上伏、下伏地層呈平行不整合接觸。厚度30~60m。2.2項(xiàng)目2.2.1地層及核部地層特征礦區(qū)內(nèi)整體為一背斜構(gòu)造,軸向?yàn)楸睎|40°左右,從礦區(qū)南西部的背地板向北東延至北東部的大麥地一帶,兩冀由泥盆系中統(tǒng)第一段(D2a)、泥盆系下統(tǒng)(D1)、奧陶系中統(tǒng)大箐組(O2d)、奧陶系下統(tǒng)巧家組(O1q)、奧陶系下統(tǒng)紅石崖組(O1h)及晚華力西期輝綠巖(βμ)地層組成,核部由寒武系中統(tǒng)雙龍?zhí)督M(∈2s)及晚華力西期輝綠巖(βμ)地層組成。紅石崖組石英砂巖處于背斜構(gòu)造兩冀靠近基性巖體部位,位于地勢(shì)較高部位,形成陡崖。雙龍?zhí)督M粉砂巖處于背斜構(gòu)造的核部,受到深切和剝蝕后出露地表。礦區(qū)西冀地層走向NE,傾向NW,傾角14~32°;東冀地層走向NE,傾向SE,傾角12~35°。局部見小撓曲。2.2.2錯(cuò)誤區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育,僅在局部見小斷裂,這些小斷裂對(duì)區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)的形成關(guān)系不大。2.3巖石及圍巖蝕變本區(qū)巖漿巖主要為基性侵入巖。在武定-祿勸地區(qū)約300km2范圍內(nèi),基性巖體地表出露的總面積達(dá)60余km2。本區(qū)基性侵入體的巖石類型以輝綠巖為主,且為含橄欖石的偏超基性的輝綠巖類。輝綠巖新鮮巖石呈灰黑,暗灰綠色,塊狀構(gòu)造,輝綠結(jié)構(gòu),巖石主要由斜長(zhǎng)石、普通輝石、角閃石、黑云母組成,其次為貴橄欖石、石英、金屬礦物(磁鐵礦、鈦鐵礦)。磷灰石為常見的微量礦物。次生礦物常見綠泥石、高嶺石、絹云母等。巖石中暗色礦物呈半自形———它形中粒狀晶粒包嵌自形———半自形中粒柱狀淺色礦物,構(gòu)造中粒輝綠結(jié)構(gòu)(嵌晶含長(zhǎng)結(jié)構(gòu))。巖體內(nèi)部,無明顯的分異現(xiàn)象,相帶不甚發(fā)育,巖體中部分成分較均一,僅在局部略有變化。巖體的圍巖蝕變較為發(fā)育,以蛇蚊石化較常見并伴有滑石化、硅化、綠泥石化、大理巖化,常與溫石棉礦床伴生。角巖化是砂頁巖類圍巖中常見的圍巖蝕變;鈦磁鐵礦化往往是泥盆系沉積赤鐵礦的圍巖蝕變。3礦體的地質(zhì)特征3.1礦體特征3.1.1殘積型鈦鐵礦礦區(qū)鈦鐵礦物質(zhì)來源于富鈦基性淺成順層侵入的含鈦輝綠巖體,鈦鐵礦的形成是由該巖體的外力地質(zhì)作用條件下,經(jīng)長(zhǎng)期的物理,化學(xué)風(fēng)化而形成的外生礦床,也就是鈦鐵礦經(jīng)風(fēng)化作用殘留于富含鈦、鐵的含鈦輝綠巖體風(fēng)化殼中,從而形成殘積鈦鐵砂礦體。鑒于鈦鐵礦的成因,必然與基性巖體的風(fēng)化殼有關(guān),而基性巖體的風(fēng)化殼又受氣候、地形、地貌、地下水位等條件制約,因此殘積型鈦鐵礦的產(chǎn)出除受產(chǎn)生風(fēng)化殼的條件制約外,又受風(fēng)化殼的限制。礦區(qū)絕大部分風(fēng)化殼均能構(gòu)成殘積型鈦鐵礦體,在形態(tài)和產(chǎn)狀上與基性巖體風(fēng)化殼基本一致,由于后期剝蝕,搬運(yùn)的影響較小,因此本礦區(qū)的殘積型鈦鐵礦的平面展布與基性巖體平面出露基本一致,形態(tài)相似。3.1.2不同坡積型鈦鐵礦的分布特點(diǎn)坡積物主要分為兩類:一類是基性巖體風(fēng)化殼物質(zhì)組成的坡積物,另一類是基性巖體的圍巖碎塊組成的坡積物。后一類的坡積物經(jīng)工程采樣,其鈦鐵礦品位遠(yuǎn)低于鈦鐵礦工業(yè)指標(biāo)要求,構(gòu)不成鈦鐵礦體。前類坡積物,由于物質(zhì)來源于殘積型砂礦體,只作短距離搬運(yùn)或坍塌重新堆積,基本未經(jīng)流水的沖積和改造,所以該類礦體,基本是分布在殘積型鈦鐵礦體的下方低凹地帶。該類砂礦的平面展布,取決于地形條件,一般在稍陡的斜坡,坡積鈦鐵礦發(fā)育不好,只有在由陡變緩地段堆積。本類鈦鐵礦分布在礦區(qū)的溝谷邊,與圍巖的坡堆物相互混雜,分布較為零星,少部分坡積型砂礦直接覆于殘積型鈦鐵礦體之上。該坡積物鈦鐵礦分布零星,不成規(guī)模,鈦鐵礦品位達(dá)不到工業(yè)品位的要求。3.1.3受坡對(duì)鈦鐵礦分布的影響該類礦體分布在礦區(qū)內(nèi)溝谷中的洪、沖積物中,局部地段較富集,分布零星。在雨季時(shí)的河床低凹地帶可見河水自然分選的灰黑色鈦鐵礦富集,在河床坡比較大的地方鈦鐵礦較少,因此,在河床中的鈦鐵礦分布與河床坡降關(guān)系密切。在河床中洪、沖積物鈦鐵礦分布零星,不成規(guī)模,民采點(diǎn)較多。3.2重砂鑒定結(jié)果風(fēng)化殼型殘積鈦鐵礦的原礦,實(shí)質(zhì)上是基性巖體的風(fēng)化殼物質(zhì),其礦物組分主要由亞粘土,高嶺上、絹云母及巖屑、石英碎屑組成。鈦鐵礦、磁鐵礦等重砂礦物呈星點(diǎn)狀分布其間;這些原礦均似土狀,潮溫時(shí)手研具粘性,干燥后,手研則呈粉末狀,無需經(jīng)機(jī)械破碎,即能分解成細(xì)粒狀或泥漿狀,利于重力選礦。在礦區(qū)內(nèi)不同的礦段取原礦土樣進(jìn)行化學(xué)分析,對(duì)比鈦礦物量變化情況。鈦礦物TiO2含量為3.19~10.17%,平均含量7.18%,比區(qū)域基性巖石的鈦礦物含量(平均含量為3.95%)高出1.81倍,但在淘洗過程中,淘洗出的鈦礦物TiO2卻較低。這說明基性巖石的鈦礦物經(jīng)風(fēng)化淋濾后,鈦礦物含量明顯增高,但粒度變得很細(xì),隨著淘洗的水流漂走的鈦礦物漂礦數(shù)量較多,損失量較大。為了解重砂礦物的含量,取精礦重砂鑒定樣品進(jìn)行鑒定。結(jié)果為:主要重砂礦物為鈦鐵礦、磁鐵礦,二者約占重砂總量的90%以上(低于該值的較少),其次可見褐鐵礦、電氣石、輝石、閃石、金紅石、銳鈦礦,再次為少見、偶見的方鉛礦、石英、云母、綠泥石、方解石等。現(xiàn)將主要重砂礦物特征簡(jiǎn)述如下:鈦鐵礦:呈黑色,部分呈板狀,多為不規(guī)則粒狀,少部分可見不完整的菱面結(jié)晶體,粒徑0.1~0.4mm,半金屬———強(qiáng)金屬光澤,硬度中等,性脆。條痕為黑色,斷口為貝殼狀及不規(guī)則狀。磁鐵礦:黑色、多為不規(guī)則粒狀、針狀,粒徑0.1~0.36mm,半金屬———金屬光澤,硬度中等,斷口不平坦,條痕黑色。銳鈦礦:為藍(lán)灰、黃、褐色等,金剛光澤,無磁性,多為不規(guī)則粒狀,少為細(xì)小雙錐狀及板狀晶體,粒徑0.1~0.21mm。褐鐵礦:褐色,呈不規(guī)則粒狀,粒徑0.1~0.5mm。金紅石:為紅、暗紅、黑色,呈粒狀及不規(guī)則粒狀,粒徑0.09~0.1mm,金剛光澤,性脆,硬度一般,條痕為淺褐色,斷口不平坦。電氣石:棕黑、棕綠、黑綠等色,柱狀、圓柱狀,粒徑0.1~0.1mm,具明顯的多色性。輝石:綠黑、棕黑———灰白等色,主要為不規(guī)則粒狀,少部為柱狀,粒徑0.1~0.46mm,玻璃光澤,條痕為白色,斷口不平坦,硬度隨風(fēng)化程度由中到小,風(fēng)化淺的硬度稍大。閃石:綠黑、黑、褐色,玻璃光澤,呈柱狀或不規(guī)則粒狀,斷口不平坦。4關(guān)于床位成因和構(gòu)造的差異4.1鈦鐵的形成地質(zhì)環(huán)境鈦鐵礦床的形成是富鈦基性巖經(jīng)過長(zhǎng)期的物理風(fēng)化或化學(xué)風(fēng)作用,巖體表層發(fā)生崩解,在巖體表層形成了結(jié)構(gòu)疏松的風(fēng)化殼。在風(fēng)化殼中一些易溶易分解及密度較小的物質(zhì)被淋濾帶出,而原來在基性巖體中呈分散狀態(tài)的副礦物鈦鐵礦、磁鐵礦等解離成有用金屬礦物就地沉積并相對(duì)富集,從而形成具有工業(yè)意義的鈦鐵礦床。對(duì)鈦鐵礦形成的地質(zhì)條件來講,必須要有鈦鐵礦的物質(zhì)來源和堆積場(chǎng)所。鈦鐵礦主要賦存于巖體風(fēng)化殼和不同成因類型的疏松的近代堆積層中,而其富集程度與含鈦基性巖體的含礦性、風(fēng)化程度及巖體附近第四系地質(zhì)、地貌的發(fā)育程度有著密切的聯(lián)系。4.1.1紅土壤風(fēng)化殼形成環(huán)境對(duì)鈦鐵礦體的凈化作用風(fēng)化作用形成的礦床,氣候是控制成礦的主導(dǎo)因素,物質(zhì)來源及地貌,對(duì)礦床的形成亦是重要的條件。1)亞熱帶的氣候是礦床形成的主導(dǎo)因素雨量和溫度是影響氣候的兩個(gè)基本因素。本區(qū)地處北緯25°30′左右,年平均氣溫15.1℃,最熱月均溫20℃,年平均降雨量1027.2mm,溫、熱同期。且這樣的氣候條件可能自晚第三紀(jì)以來就已形成,炎熱條件促進(jìn)化學(xué)風(fēng)化作用的進(jìn)行,旱濕交潛促進(jìn)風(fēng)化殼的發(fā)育,形成亞熱帶氣候特有的紅土型風(fēng)化殼(或稱硅鋁———鐵質(zhì)———鋁土型風(fēng)化殼)。2)富含鈦的基性巖體為物質(zhì)來源在上述氣候條件下,在一定的地質(zhì)時(shí)期中,所有地質(zhì)體都可能形成紅土型風(fēng)化殼,而作為在內(nèi)生條件下形成的基性巖體,在面積暴露地表時(shí),由于物理、化學(xué)條件的改變,失去了原來的平衡,更容易發(fā)生物質(zhì)改造,建立新的平衡,其結(jié)果:易溶物質(zhì)被溶解流失,穩(wěn)定元素則相對(duì)富集。根據(jù)一般情況,輝綠巖的體重值大約在2.8~3t/m3之間,而風(fēng)化殼物質(zhì)的體重值為1.5~1.7t/m3,也就是說,經(jīng)風(fēng)化作用每1m3的基性巖體要流失1.2~1.3t的物質(zhì),按其Ca、Mg、Na、K、Si五種元素的化合物,在兩種巖石中的重量百分比計(jì)算,總淋失量約為1.3t/m3,而Al及Ti則基本保持原來的含量殘留于原巖中,而顯得相對(duì)富集,為鈦鐵礦的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。3)地貌條件的影響只有在一定的地貌條件下,才能使化學(xué)風(fēng)化向深部發(fā)展,而不被機(jī)械侵蝕作用所破壞。在本區(qū)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)剝夷面發(fā)育,根據(jù)以往掌握的資料,武定、祿勸縣城周圍的基性巖體風(fēng)化殼大都分布在Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)剝夷面附近,該兩級(jí)剝夷面所反映的高程分別為2050~2200m及1850~1900m,由于在剝夷面上風(fēng)化速度大于剝蝕速度,使風(fēng)化殼得以保存。由于地形的切割,地形坡度變陡,雖然具備促使化學(xué)風(fēng)化進(jìn)行的氣候條件,但由于風(fēng)化速度等于或小于剝蝕速度,則風(fēng)化殼難以保存。4.1.2亞鐵、金紅石和鈦鐵礦盡管基性巖體風(fēng)化殼的厚度不同,鈦鐵礦品位的高低不同,礦體所處的地貌條件不同,其風(fēng)化殼的垂直分帶的結(jié)構(gòu)幾乎一致,這不但表明鈦鐵礦床形成于相同的風(fēng)化作用,而且表明經(jīng)歷了大致相同的發(fā)展階段。由于鈦的化學(xué)活性很強(qiáng),在自然界中都以二氧化鈦或含氧酸鹽特別是鐵的鈦酸鹽形式存在,鐵的鈦酸鹽即鐵和鈦的復(fù)合氧化物,這種復(fù)合氧化物可以用FeO-TiO2的二元系結(jié)構(gòu)來表示。在自然界中,鈦鐵礦的化學(xué)組成為偏鈦酸亞鐵(FeTiO3或FeO·TiO2)等形式存在?；詭r石中的原生鈦鐵礦風(fēng)化形成鈦鐵礦的過程,即是形成白鈦石(TiO2·H2O)或金紅石(TiO2)的過程。第一階段是原生鈦鐵礦的氧化開始階段,首先在原生鈦鐵礦的晶體表面生成新礦物的環(huán)狀晶點(diǎn),這種新礦物的性質(zhì)近似于金紅石;第二階段是鈦、鐵氧化階段的延伸,氧化物分布于整個(gè)礦物表面并沿其晶粒間隙發(fā)展,生成無定形氧化物;第三階段是鈦鐵礦轉(zhuǎn)化的最后階