云南建水县岔科钛铁砂矿矿床成因与找矿标志

云南建水县岔科钛铁砂矿矿床成因与找矿标志

宋 超1、关志邦2、苗品俊2

(1、云南富盛锌鑫投资股份有限公司，云南  昆明  650200 2、云南思瑞矿业有限公司，云南  昆明  650200)

摘要：

岔科钛铁砂矿赋存于华力西期基性侵入岩（含钛铁矿辉绿岩）风化壳中，矿体受辉绿岩风化壳型控制，属风化壳型钛铁砂矿矿床。

关键词：

风化壳型钛铁砂矿矿床；钛铁砂矿；华力西期基性侵入岩（含钛铁矿辉绿岩）；赋矿层位稳定；云南建水县岔科镇。

1 矿区地质分析

1.1 地层

勘查区内出露地层由新到老有第四系（Q），上第三系（N)，下第三系（E），三叠系中统个旧组（T2g）、下统永宁镇组（T1y）、飞仙关组（T1f），二叠系中统峨嵋山玄武岩组（P2β）、下统（P1），石炭系中统（C2），泥盆系上统驼山组（D3t）、中统曲靖组（D2q），下元古界昆阳群美党组（Pt1m），见图1。

1.2 构造

勘查区内共圈出大小断层七条，分为早期形成的北（北）东和晚期形成的近东西向两组，北北东向F3断层从北到南贯穿勘查区，东西两盘均有贯穿勘查区的断层分布，见图1。

图1  岔科钛铁砂矿地质简图

2 矿体地质

2.1风化壳结构、含矿层类型的划分

通过工作，矿区内钛铁砂矿为华力西期基性侵入的含钛辉绿岩风化残积物，近地表部分在化学、物理、生物等的作用下，岩石裂解、解离，部分溶解物质流失，有用矿物钛铁矿、磁铁矿等就地或轻微移动后富积，形成钛铁砂矿。辉绿岩体风化壳具3层垂直分带（层）结构，也就是矿体的分层结构，根据风化壳不同的颜色、成分和含矿性划分为近地表的残积红土型钛铁砂矿层(简称“红粘土型”)、中部的全风化含钛辉绿岩粘土型钛铁砂矿层(简称“全风化粘土型”)、下部的半风化含钛辉绿岩粘土岩屑(块)层(简称“半风化粘土岩屑型”)见图2。但由于受地形影响，残积红土层零星分布于平缓地带，因厚度薄、连续性差、分布极不均匀，不能连片圈出。故矿区含矿层自上而下划分为：全风化粘土型、半风化粘土岩屑型两种类型。

2.2矿体特征

通过工作，矿区内共圈定了4条钛铁砂矿体，以V1、V2号矿体规模最大，次为V3、V4号矿体。矿体赋存于华力西期（βμ43）辉绿岩风化壳中，矿体平面分布与辉绿岩岩体露头分布大致一致，直接裸露于地表，产状与地形坡度基本一致，呈面状、被状起伏分布。现将各矿体特征简述如下：

图2  辉绿岩体风化壳综合柱状图

1、V1号矿体

V1号矿体位于勘查区南部，呈面状、被状分布于辉绿岩体风化壳第四系中。矿体长轴方向为北东―南西向（35°～215°），产状随地形变化，坡度0～32°，工程控制矿体长轴方向长2340m，宽81～417m；单工程控制矿体铅垂厚度0.40～74.00m，平均21.26m；单工程矿体品位TiO2 1.86～7.35%、平均5.22%；伴生TFe品位8.65～21.59%、平均11.72%，mFe品位1.11～2.94%、平均1.95%;单工程钛铁矿含矿率41.37～163.55kg/m3、平均116.09kg/m3,伴生磁铁矿含矿率50.32～125.53kg/m3、平均68.14kg/m3。其中全风化粘土型单工程铅垂厚度0.40～25.00m、平均5.29m，单工程矿体品位TiO2 1.86～7.19%、平均5.24%，伴生TFe品位6.50～27.30%、平均11.78%，mFe品位0.77～3.97%、平均1.83%，单工程钛铁矿含矿率41.37～159.99kg/m3、平均116.45kg/m3,伴生磁铁矿含矿率37.77～158.76kg/m3、平均68.51kg/m3；半风化粘土型单工程铅垂厚度0.60～55.00m、平均20.22m，单工程矿体品位TiO2 3.30～7.79%、平均5.21%，伴生TFe品位8.37～23.81%、平均11.70%，mFe品位1.03～2.78%、平均1.99%，单工程钛铁矿含矿率73.40～173.36kg/m3、平均115.97kg/m3,伴生磁铁矿含矿率48.67～138.43kg/m3、平均68.01kg/m3。矿体总体中间厚边部薄，山顶、山脊、缓坡地段矿体一般较厚（见图3）。垂向上，全风化、半风化型钛铁矿石TiO2品位高于弱风化含钛辉长辉绿岩中TiO2的含量。矿体无顶板、直接裸露地表，底板为弱风化的辉绿岩，全风化粘土型与半风化型粘土岩屑层界线呈渐变过渡关系，矿体与底板辉绿岩界线呈渐变过渡关系。

2、V2号矿体

V2号矿体位于勘查区北部，呈面状、被状分布于辉绿岩体风化壳第四系中。矿体长轴方向为东西向（90°～270°），产状随地形变化，坡度0～35°，工程控制矿体长轴方向长1645m，宽172～298m；单工程控制矿体铅垂厚度0.85～48.50m，平均14.64m；单工程矿体品位TiO2 2.32～7.35%、平均5.07%；伴生TFe品位7.46～18.54%、平均11.28%，mFe品位0.65～7.09%、平均1.75%;单工程钛铁矿含矿率51.66～163.48kg/m

3、平均112.72kg/m3,伴生磁铁矿含矿率43.38～107.84kg/m3、平均65.59kg/m3。其中全风化粘土型单工程铅垂厚度0.20～16.00m、平均6.36m，单工程矿体品位TiO2 2.67～6.86%、平均5.10%，伴生TFe品位5.43～19.44%、平均10.58%，mFe品位0.64～7.88%、平均1.58%，单工程钛铁矿含矿率59.39～152.63kg/m3、平均113.37kg/m3,伴生磁铁矿含矿率31.59～113.05kg/m3、平均61.51kg/m3；半风化粘土型单工程铅垂厚度0.60～33.00m、平均8.81m，单工程矿体品位TiO2 2.00～8.42%、平均5.05%，伴生TFe品位5.34～20.17%、平均11.78%，mFe品位0.38～6.53%、平均1.86%，单工程钛铁矿含矿率44.48～187.28kg/m3、平均112.26kg/m3,伴生磁铁矿含矿率31.05～117.29kg/m3、平均68.48kg/m3。矿体总体中间厚边部薄，山顶、山脊、缓坡地段矿体一般较厚。垂向上，全风化、半风化型钛铁矿石TiO2品位总体高于微风化含钛辉长辉绿岩中TiO2的含量。矿体无顶板、直接裸露地表，底板为弱风化的辉绿岩，全风化粘土型与半风化型粘土岩屑层界线呈渐变过渡关系，矿体与底板辉绿岩界线呈渐变过渡关系。

3、V3号矿体

V3号矿体位于勘查区北部，呈面状、被状分布于辉绿岩体风化壳第四系中。矿体长轴方向为北东―南西向（36°～216°），产状随地形变化，坡度0～35°，工程控制矿体长轴方向长504m，宽117～224m；单工程控制矿体铅垂厚度1.50～26.00m，平均10.79m；单工程矿体品位TiO2 4.03～9.09%、平均5.40%；伴生TFe品位8.95～17.18%、平均12.51%，mFe品位1.71～6.23%、平均2.65%;单工程钛铁矿含矿率89.63～202.10kg/m3、平均120.09kg/m3,伴生磁铁矿含矿率52.05～99.93kg/m3、平均72.76kg/m3。其中全风化粘土型单工程铅垂厚度0.50～16.00m、平均6.31m，单工程矿体品位TiO2 4.24～8.50%、平均5.28%，伴生TFe品位9.54～18.48%、平均12.76%，mFe品位1.20～6.30%、平均2.87%，单工程钛铁矿含矿率94.23～189.06kg/m3、平均117.35kg/m3,伴生磁铁矿含矿率55.47～107.47kg/m3、平均74.18kg/m3；半风化粘土型单工程铅垂厚度0.60～14.00m、平均6.22m，单工程矿体品位TiO2 3.11～9.38%、平均5.52%，伴生TFe品位8.95～14.92%、平均12.28%，mFe品位1.51～6.12%、平均2.44%，单工程钛铁矿含矿率69.17～208.63kg/m3、平均122.69kg/m3,伴生磁铁矿含矿率52.05～86.73kg/m3、平均71.41kg/m3。矿体总体中间厚边部薄，山顶、山脊、缓坡地段矿体一般较厚。垂向上，全风化、半风化型钛铁矿石TiO2品位总体高于弱风化含钛辉长辉绿岩中TiO2的含量。矿体无顶板、直接裸露地表，底板为弱风化的辉绿岩，全风化粘土型与半风化型粘土岩屑层界线呈渐变过渡关系，矿体与底板辉绿岩界线呈渐变过渡关系。

4、V4号矿体

V4号矿体位于勘查区北部，呈面状、被状分布于辉绿岩体风化壳第四系中。地表出露标高1610～1730m，矿体长轴方向为北东―南西向（90°～270°），产状随地形变化，坡度0～25°，工程控制矿体长轴方向长500m，宽87～198m，宽度变化系数45.27%，属宽度变化较稳定矿体；单工程控制矿体铅垂厚度0.65～36.00m，平均13.73m；单工程矿体品位TiO2 3.57～6.50%、平均5.15%；伴生TFe品位10.01～14.68%、平均11.86%，mFe品位1.60～5.54%、平均2.15%;单工程钛铁矿含矿率79.39～144.63kg/m3、平均114.44kg/m3,伴生磁铁矿含矿率58.22～85.39kg/m3、平均68.95kg/m3。其中全风化粘土型单工程铅垂厚度0.25～18.20m、平均6.67m，单工程矿体品位TiO2 3.14～6.53%、平均4.94%，伴生TFe品位8.95～16.03%、平均11.67%，mFe品位1.54～6.15%、平均1.99%，单工程钛铁矿含矿率69.84～145.28kg/m3、平均109.70kg/m3,伴生磁铁矿含矿率52.05～93.22kg/m3、平均67.87kg/m3；半风化粘土型单工程铅垂厚度0.35～20.00m、平均7.33m，单工程矿体品位TiO

2 3.77～7.58%、平均5.33%，伴生TFe品位9.45～15.31%、平均12.02%，mFe品位1.46～5.16%、平均2.29%，单工程钛铁矿含矿率83.85～168.61kg/m3、平均118.57kg/m3,伴生磁铁矿含矿率54.95～89.03kg/m3、平均69.90kg/m3。矿体总体中间厚边部薄，山顶、山脊、缓坡地段矿体一般较厚。垂向上，全风化、半风化型钛铁矿石TiO2品位总体高于弱风化含钛辉长辉绿岩中TiO2的含量。矿体无顶板、直接裸露地表，底板为弱风化的辉绿岩，全风化粘土型与半风化型粘土岩屑层界线呈渐变过渡关系，矿体与底板辉绿岩界线呈渐变过渡关系。

图3     岔科钛铁砂矿4勘探线地质剖面图

2.3矿石质量

2.3.1 矿物组分

经镜下观察，钛铁砂矿矿石中金属矿物以钛铁矿、钛磁铁矿、锐钛矿、褐铁矿、赤铁矿为主。脉石矿物以斜长石、石英为主，次为蒙脱石、绢云母、绿泥石、磷灰石、方解石等，少量辉石、铁泥质等。

2.3.2 矿石结构及构造

（1）矿石的结构

矿石主要的结构有：它形―自形粒状结构、显微鳞片结构为主，次为碎裂结构、蚀变残余结构、包含结构、蚀变间隐结构。

1）它形―自形粒状结构：矿石中的钛铁矿、磁铁矿少部分呈半自形粒状，多数呈它形粒状，多分布于蒙脱石、绿泥石等粘土矿物之间，构成此结构；2）显微鳞片结构：矿石中的蒙脱石、绿泥石、滑石、云母等矿物均呈显微鳞片状、片状及显微鳞片状集合体，是主要的脉石矿物，构成此结构；3）碎裂结构：矿石中的部分钛铁矿颗粒因风化或应力作用发生碎裂，裂隙中充填脉石矿物或锐钛矿，构成此结构；4）蚀变残余结构：矿石中的部分钛铁矿蚀变为锐钛矿，钛铁矿呈残余状分布于锐钛矿中，构成此结构；5）包含结构：部分钛磁铁矿和钛铁矿被脉石矿物包裹，被包裹的钛铁矿粒度通常<0.05mm，形状不规则，构成矿石的包含结构；6）蚀变间隐结构：斜长石呈板柱状格架，自形程度较好，格架间充填隐晶质褐铁矿和粘土矿物的集合体，构成此结构。

（2）矿石的构造

多数为风化的砂土状构造，少数为半风化的疏松土块状构造，部分半风化粘土岩屑型钛铁矿中，保留了少部分的原岩构造，为块状构造，结块在外力扰动下易形成松散的砂土状、碎块状。

2.3.3 矿石类型

（1）矿石自然类型

根据辉绿岩风化壳的风化程度的不同，以不同的颜色、成分和含矿性特点，分为全风化粘土型钛铁砂矿石及半风化粘土岩屑型钛铁砂矿石。

1）全风化粘土型钛铁砂矿石

分布于地表浅部，由于遭受强烈风化，辉绿岩的结构构造已基本无保留，原岩中的辉石、斜长石等矿物均已完全高岭土化及绿泥石化，含矿岩石由坚硬变得松软(散)，重矿物钛铁矿、钛磁铁矿已大多解离，呈星散状及浸染状分布于全风化的粘土层中。

2）半风化粘土岩屑型钛铁砂矿石

分布于含钛辉绿岩半风化带中，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高岭土化及绿泥石化，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，选矿过程中需破碎。

（2）矿石工业类型

矿石工业类型分为两类：一类是可就地水枪冲洗选矿的全风化粘土型钛铁砂矿石，另一类是需碎、磨选矿的半风化粘土岩屑型钛铁砂矿石。

3、矿床类型、成因、控矿因素、成矿富集规律、找矿标志及方向

3.1 矿床类型

为辉绿岩风化壳型坡残积砂矿，上部为全风化粘土型钛铁砂矿，下部为半风化粘土岩屑型钛铁砂矿。

3.2 矿床成因

含钛辉绿岩体出露地表后，经过漫长的地表风化、水解作用，一方面把含钛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，使含钛辉绿岩中的Ti02含量相对富集；另一方面，随着风化作用的增强，含钛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)，也使紧密镶嵌于辉绿岩中的钛铁矿、钛磁铁矿等金属矿物基本解离，多呈星散状、浸染状分布于风化壳岩石中，从而形成了具有工业意义的砂矿床。成因类型属风化作用形成的风化壳型钛铁矿砂矿床。

3.3 成矿控矿因素

（1）时空因素

区域上，含钛辉绿岩明显受时代控制，只有华力西期侵入形成的辉绿岩TiO2含量较高，是本区风化壳型钛铁矿的成矿母岩；

（2）构造因素

区域性小关―李浩寨―利民逆大断裂及黑依―小水箐断裂控制了区内基性辉绿岩体的分布，只有在小关―李浩寨―利民逆大断裂及黑依―小水箐断裂之间出露的辉绿岩体，风化后才能形成风化壳型钛铁矿；

（3）气候因素

岔科地区气候炎热，有利于含矿岩体的风化，有利于形成风化壳型钛铁矿；

（4）地形因素

地形平缓对风化壳的形成较为有利，从而对钛铁砂矿的形成有利。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，形成的钛铁砂矿的规模也就越大。

3.4 成矿富集规律

含钛辉绿岩风化壳由上而下具有明显的三层结构，上层为全风化粘土型钛铁矿石，中层为半风化粘土岩屑型钛铁矿石，下层为弱风化辉绿岩，由下而上，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、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，Ti0

2品位也随之变富(矿石品位与风化程度总体正相关)。从探矿工程采样分样成果也可以看出，由地表浅部全风化粘土型钛铁矿石至半风化粘土岩屑型钛铁矿石，再到微风化含钛辉长辉绿岩，随着风化程度的减弱，Ti02品位有随之降低的趋势。总体而言，全风化带钛铁矿矿物量＞半风化带钛铁矿矿物量＞弱风化岩石钛铁矿矿物量。矿体中局部地段出现半风化带钛铁矿矿物量＞全风化带钛铁矿矿物量，说明该岩体钛铁砂矿的富集程度除受风化程度影响外，还与原岩中的原始钛含量有关。

3.5 找矿标志

（1）工业钛铁砂矿体赋存于基性侵入岩风化壳中或赋存于基性侵入岩分布区的坡积层中。因此，含钛基性侵入岩体的存在是一个重要的找矿前提和找矿标志。

（2）含钛基性侵入岩体表面的红土化，预示着它下面可能具有保存完好的化学风化壳，从而可以找到风化壳型的钛砂矿。

（3）剥蚀台地、古侵蚀阶地、平缓的山脊和山坡等微地貌单元，有利于化学风化壳的形成和保存。因而基性岩出露地区的这些有利地形地貌条件，可成为钛砂矿工业矿体赋存的因素。

（4）钛铁矿、含钛磁铁矿在地表风化带中其化学性质非常稳定，当其受到地表水冲刷搬运时，可在含钛基性侵入岩体附近形成次生的机械分散晕，而钛铁矿和含钛磁铁矿以其特有的黑色和金属光泽，极易引人注目，这是直接的找矿标志。

（5）弱磁异常与Ti化探异常及辉绿岩分布套合区是钛铁矿找矿的间接标志。

3.6 远景及找矿方向

（1）矿区远景

本次勘查，在矿区长轴方向的延伸还未控制到边，通过进一步的工作还有扩大矿体规模、增加资源量的空间。该区具有超大型钛铁矿床的找矿远景。

（2）找矿方向

现有已知矿体的向南、向北东向的探边扩远方向均能找到钛铁矿体（见图1）。

参考文献

［1］建水长丰矿业有限公司 云南省建水县岔科地区钛铁砂矿勘探报告［R］.2018.1

［2］云南省地质局第二区域地质测量大队.1/20万个旧幅区域地质调查报告［R］.1970