陕西镇坪花桥钛磁铁矿床地质特征及成矿潜力*

李普涛 温志亮

(中国地质调查局西安地质调查中心)

·地质·测量·

陕西镇坪花桥钛磁铁矿床地质特征及成矿潜力*

李普涛 温志亮

(中国地质调查局西安地质调查中心)

以钛铁矿为主的原生钒钛磁铁矿是一种重要的铁矿床和钛矿床工业类型，其含矿母岩主要为基性—超基性岩体。位于南秦岭—北大巴山地区的镇坪县花桥钛磁铁矿的含矿岩体属于高钛富铁型基性辉长-辉绿岩脉侵入体。在对该矿区矿床地质特征进行分析的基础上，对TFe资源量及伴生TiO2资源量进行了估算并对区内成矿潜力进行了探讨，对于区内找矿工作具有一定的参考价值。

钒钛磁铁矿 矿床地质特征 资源量估算 成矿潜力 找矿工作

南秦岭—北大巴山地区紫阳县—岚皋县—平利县—镇坪县一带的早古生代浅变质岩系内，出露一条碱性杂岩带，由粗面岩和碱性超基性、基性岩构成。该岩带岩体规模巨大，区内岩脉具有高钛、富铁、低硅和低镁的特征，属高钛富铁型的碱基性岩类，其中钛磁铁矿化普遍发育[1-7]，目前已在区内的洋县和紫阳县境内的碱基性岩体内发现多个大型钒钛磁铁矿体。近年来，在陕西省平利县—镇坪县一带的辉长(辉绿)岩体内发现了多个钛磁铁矿体。位于镇坪县境内的花桥钛磁铁矿已达到中型矿产地的规模，潜在价值十分可观，对该钛磁铁矿床地质特征及成矿潜力进行深入研究，对于进一步指导区内找矿工作具有重要意义。

1 成矿地质背景

镇坪县花桥钛磁铁矿区位于南秦岭—北大巴山加里东裂谷带内的高滩—兵房街印支褶皱束中，红椿坝—曾家坝断裂带南侧。位于镇坪县茨竹的基性侵入岩体Rb-Sr同位素年代学测定表明，该类岩体的全岩等时线年龄为(447.9±10.6) Ma，属于晚奥陶世的产物[8]。位于镇坪县以西的紫阳县—镇巴县一带的基性侵入岩体锆石U-Pb年龄测定表明，该类岩体的锆石U-Pb年龄加权平均值为(437.7±2.3) Ma，属于早志留世的产物[9]。据此可认为，区内基性岩体应形成于晚奥陶世—早志留世的加里东中期。

震旦纪晚期—奥陶纪，镇坪县一带属于古商丹洋盆南侧的被动大陆边缘，沉积了一套以被动陆缘碎屑岩、碳酸盐岩等为主的黑色岩系。奥陶纪—志留纪，区内处于板内裂谷环境，基性岩浆侵入活动较发育，形成了众多富集Ti、Fe、P等基性岩浆侵入体。志留纪晚期，区内逐渐抬升，至三叠纪，区内结束洋盆的演化历史。三叠纪及其以后，地层在以收缩变形为主的造山作用的控制下发生了抬升、倒转等一系列变形，并广泛发生了区域变质作用，形成了目前所见之状[10-11]。

综上所述，晚奥陶世—早志留世的基性岩浆岩侵入体是区内钛磁铁矿的含矿岩体；晚震旦纪—奥陶纪形成的黑色岩系则成为基性岩浆岩侵入体的围岩；岩体与地层呈侵入接触关系，地层广泛发育热接触变质作用。

2 含矿岩体、矿床地质特征

2.1 含矿岩体特征

花桥钛磁铁矿含矿岩体主要为辉长-辉绿岩。岩体外围出露地层主要为下奥陶统高桥组(O1g)，为一套外陆鹏-半深海盆地相岩石组合，按岩性可划分上、下2部分：①下部分为高桥组第一岩性段(O1g1)，以灰色-灰绿色钙质粉砂质板岩为主；②上部分为高桥组第二岩性段(O1g2)，以灰色钙质板岩夹薄—中厚层灰岩为主。岩体与高桥组下部地层呈侵入接触关系，外接触带发育5～10 m不等的热接触变质带，以角岩化为主，形成强硅化褪色带，蚀变矿物主要为石英、透闪石等。岩体顺层侵位，产状与围岩近于一致，整体表现为向NE倾斜的单斜地层。区内构造简单，岩体呈层状成群产出，一般未被构造破坏(图1)。

图1 矿区09#勘探线剖面

花桥矿区出露辉长-辉绿岩脉多条，总体呈NW—SE走向，倾向NE，倾角45°～60°。钛磁铁矿化主要发育于位于NW—SE向展布的岩脉中，该岩脉长约6 km，厚约50～200 m，呈灰绿色-灰黑色；中—细粒结构，块状构造；岩体内部分异较好，自上而下可划分为5个岩相带，矿体产于浅色岩相和暗色岩相之间。

(1)顶部边缘相带。为杏仁状碱辉辉绿岩、微—细粒碱辉辉绿岩，厚约5 m。

(2)浅色岩相带。上部为碱长岩，厚2～30 m；下部为中—细粒碱辉辉绿岩，厚24.2～84.53 m。由顶部到底部粒度由中—粗粒逐渐变为中—细粒，暗色矿物逐渐增多。

(3)暗色含矿相带。走向上连续，位于浅色岩相与暗色岩相之间，厚8～157 m。自上而向下过渡为灰色细—中粒碱辉辉绿岩，可分为5个带，均为过渡关系：①深灰色含钛磁铁矿碱辉辉绿岩，厚2.6～6.7 m；②暗灰绿色星散状钛磁铁矿，厚0～3.7 m；③暗灰色浸染状钛磁铁矿，厚2～6 m；④暗灰绿色星散状钛磁铁矿，厚0～2.2 m；⑤暗灰绿色含钛磁铁矿碱辉辉绿岩，厚0.71～8.7 m。

(4)暗色岩相带。一般厚33～46 m，上部为暗绿色中—细粒钛辉辉绿岩夹钛磁铁矿钛辉辉绿岩，厚13～44 m；下部为斑状钛辉辉绿岩，厚10～20 m。

(5)底部边缘相带。暗灰绿色微—细粒碱辉辉绿岩，厚0.5～6.9 m。

含矿岩体由下向上，岩体呈基性碱性或酸性显著变化：岩体上部常为浅色的碱长岩或钛辉辉绿岩；下部为暗色偏基性的钛辉辉绿岩。在每个浅色相与暗色相之中，岩石粒度由边部向中心呈微—细—中—粗粒变化。

2.2 矿床地质特征

花桥矿区通过1∶10 000地质草测及地表系统的槽探工程(基本工程间距400 m)揭露，及深部钻探工程验证(1个钻孔最大控制斜深400 m)，已控制钛磁铁矿化带1条。矿化带内钛磁铁矿体分布连续，在矿化带内初步控制钛磁铁矿体长约3 600 m，厚约3.96～51.87 m，平均12.65 m，呈脉状。矿石品位：TFe为15.0%～16.41%，平均为15.65%；伴生组分TiO2品位为6.0%～7.08%，平均为6.39%。矿(化)体产于岩体内浅色相与暗色相的过渡部位，层状、似层状产出，与围岩呈过渡(渐变)关系。

矿石以灰绿色-灰黑色为主，风化面颜色为灰黄色，中粒结构，块状构造。矿石矿物组合有钛磁铁矿、赤铁褐铁矿、菱铁矿、黄铁矿。磁铁矿中含铁5.8%，菱铁矿中含铁4.8%，赤铁褐铁矿中含铁45.4%，黄铁矿中含铁20.9%，硅酸盐中含铁23.1%。矿石矿物后期发育不同程度的纤闪石化、绿泥石化、钠黝帘石化、绢云母化。主要矿物及其特征：①钛铁矿，它形粒状，粒径一般为0.1～0.35 mm，矿石中含量10%～15%，矿物内部多被其他脉石矿物包裹；②黄铁矿，它形粒状，粒径一般小于0.06 mm，矿石中含量1%～2%；③磷灰石，一般呈柱状、长柱状分布，磷灰石含量较少，一般为1%～3%。

矿石化学成分以TFe、TiO2、V2O5、P2O5为主，其次有Ag、Pb、Zn、Au、Cu、Co、Ni、S、SiO2等(表1)，矿石中主成矿元素为Fe，伴生金属有Ti、V等。

表1 花桥钛磁铁矿矿石元素组合分析结果×10-2

样号SiO2TiO2P2O5STFeCuPbZnNiCoMoAuAgV2O5ZH-534.005.961.010.04215.38<0.01<0.010.020.0090.008<0.001<0.05<20.140ZH-634.576.161.040.11015.05<0.01<0.010.020.0070.008<0.001<0.05<20.140ZH-734.205.920.760.03415.30<0.01<0.010.010.0080.008<0.001<0.05<20.140ZH-834.665.820.670.03515.800.02<0.010.030.0120.008<0.001<0.05<20.150

注：Au、Ag单位为×10-6。

矿石结构类型以半自形粒状结构为主，另见斑状结构、交代结构、包含结构等。矿石构造类型有团块状构造、浸染状构造。矿石按含铁矿物划分属磁铁矿石，按铁含量划分属超贫矿石，按有害组分划分属高磷矿石，按结构划分属浸染状矿石，按脉石矿物划分属辉石型矿石，按铁矿种划分的工业类型为需选矿石。

3 TFe及伴生TiO2资源量估算

花桥钛磁铁矿产地矿体品位一般为15.0%～18.59%，属超低品位铁矿体，但矿石中伴生有钛、磷等有用矿产。2008年提交的《陕西省紫阳县桃园—大柞木沟钛磁铁矿详查地质报告》确定的工业指标为：TFe边界品位15%，工业品位≥18%，TiO2≥5%。花桥矿区与陕西省紫阳县桃园—大柞木沟详查区同属南秦岭地区加里东裂谷带内，两者成矿地质条件、矿体特征及成因类型、矿石等基本一致。据此，确定的花桥岩浆型钛磁铁矿工业指标见表2。

表2 岩浆型钛磁铁矿矿床工业指标

区内矿体形态较规则，呈似层状、脉状产出；矿体品位变化不大，矿石类型简单；矿体地表有系统的槽探工程控制，深部有少量探矿工程验证；矿体产状较陡，平均倾角>46°，故选用垂直纵投影图估算资源量。根据《铁、锰、铬矿地质勘查规范》(DZ/T 0200—2002)及中国地质调查局《固体矿产推断的内蕴经济资源量和经工程验证的预测资源量估算技术要求》结合花桥矿区矿体地质特征，确定矿体的圈定和连接。根据《固体矿产资源/储量分类》(GB/T17766—1999)的分类方案，将资源量分为推断的内蕴经济资源量(333)和经工程验证的预测资源量334(?)。

花桥勘查类型介于Ⅰ～Ⅱ类偏Ⅱ类，野外普查工作确定333基本工程间距为400 m×200 m，即沿走向为400 m，深部200 m，334(?)在333基本工程间的基础上放稀1倍。矿区资源量可划分为333资源量和334(?)资源量2个类别。根据矿区实际探矿工程网度划分块段，333块段为3个、 334(?)块段为2个(图2)。

经估算：花桥矿区TFe平均品位为15.65%，钛磁铁矿333+334(?)矿石量为3 006 万t，其中333矿石量为386万t；334(?)矿石量为2 620万t，333矿石量约占总资源量的12.84%；伴生组分钛(TiO2)平均品位为6.39%，伴生钛资源量(TiO2)333+334(?)为192万t(图2)，规模达到中型。

4 区域成矿潜力

4.1 矿床成因

花桥辉绿-辉长岩体具有原生流动构造，岩体呈层状、似层状，岩(矿)石呈流层状、条带状等构造。矿化体产于岩体浅色相与暗色相的过渡部位，呈层状、似层状产出，与围岩呈过渡关系，界线不清。该类特征都是岩浆结晶分异作用的显著特征。岩体自上而下可划分为5个明显的岩相带，并具“韵律结构”，是岩浆结晶分异到一定程度，磁铁矿从堆晶间相变为含量比较高的堆晶相的结果，也是岩浆分异作用的典型特征之一，这表明花桥钛磁铁矿化是辉绿-辉长岩浆结晶分异作用就地分凝的产物[12-13]。花桥一带的辉绿-辉长岩体的w(Na2O)/w(K2O)值显示出典型的钠质碱性岩类；w(FeO)-w(MgO)-w(Al2O3)图解判别为大陆板内环境；岩体样品的(w(Mg)/w(Fe′))-(w(Mg+Fe′))/w(Si)变异图中落入镁铁质-铁质区；岩体及矿化体中的稀土配分模式显示较低至无的Eu异常，也表明岩体为岩浆分异结晶过程的产物。岩体的“韵律结构”标志矿浆的多次补给[13]，从而导致成矿的多旋回性和过程的漫长性。流层构造显示岩浆冷却缓慢、分异彻底且富有节奏，使得整个成矿作用进行得更彻底、更充分，从而富集成有价值的工业矿床。

图2 花桥钛磁铁矿区资源量估算垂直纵投影

4.2 区域成矿潜力

近年来，在镇坪县二台子一带发现达大型规模的磷灰石-钛磁铁矿产地[8]，并在镇坪县花桥外围的晏家砭子和二台子外围的桃园村一带发现多个1∶1万高精度磁测剖面异常。镇坪县二台子已控制磷灰石矿体1条，矿体分布较连续，初步控制磷矿体长约6 070 m，平均厚52.26 m，P2O5平均品位为2.74%。伴生TFe平均品位为12.59%；伴生TiO2品位为4.62%～7.0%，平均为5.72%。经过估算，共探求磷灰石333+334(?)矿石量为43 777 万t，P2O5资源量为1 197万t，伴生的钛(TiO2)资源量为2 504 万t，达大型规模。

镇坪县宴家砭子一带的C48-1磁异常位于花桥矿区东南外围。经异常检查，异常地段出露辉绿岩，辉绿岩可见宽约50 m，岩体钛磁铁矿化发育。经捡块样初步分析：TFe品位为12.16%～13.54%，TiO2品位为3.00%～4.02%。镇坪县桃园村—联合村一带的C151-1磁异常属于二台子矿区外围。经野外初步检查，该异常地段出露岩性为辉绿-辉长岩体，出露宽度80 m，初步控制磷灰石-钛磁铁矿(化)体长(2个探槽工程)2 500 m，厚度大于20 m，TFe品位达14.11%～14.24%，P2O5品位为2%～3%，TiO2品位为5%～6%，最高为7.00%。目前，镇坪县境内已发现中型花桥钛磁铁矿产地和大型二台子磷灰石-钛磁铁矿产地，且镇坪县境内基性辉长-辉绿岩体发育、分布广泛、规模巨大，已在多处发现磁异常较好的辉长-辉绿岩体。因此，镇坪一带乃至南秦岭—北大巴山地区，具有形成大型—超大型钒钛磁铁矿产地的潜力。

5 结 语

结合花桥钛磁铁矿岩体、矿床地质特征，采用垂直纵投影图对区内TFe及伴生TiO2资源量进行了估算，认为区内该2种资源已达到中型规模。此外，对区内矿床成因以及成矿潜力进行了深入研究，认为镇坪县境内形成大型—超大型钒钛磁铁矿产地的潜力较大，为区内找矿勘探工作提供了可靠依据。

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Geological Characteristics and Metallogenic Potential of Huaqiao Titanomagnetite Deposit in Zhenping County, Shaanxi Province

Li Putao Wen Zhiliang

(Xi′an Center of Geological Survey, China Geological Survey)

Vanadium titanium magnetite mainly composed of ilmenite is an important industrial type of iron deposit and titanium deposit which ore-bearing rocks are mainly basic-ultrabasic rock bodies. The ore-bearing rocks of the Huaqiao titanomangnetite mine in Zhenping county located in the south Qinling-north Dabashan region are belongs to the basic gabbro-diabasic dike intrusion rock bodies with high titanium and rich iron type. Based on analyzing the geological characteristics of the ore deposit in the mining area, the resources reserves of TFe and its accompany TiO2are estimated,besides that, the metallogenic potential in the mining area is discussed in depth. The above research results in this paper can provide some reference for the prospecting work in the mining area.

Vanadium titanium magnetite, Geological characteristics of ore deposit, Estimation of resources reserves, Metallogenic potential, Prospecting work

*陕西省地勘基金项目(编号：61200901017)。

2015-05-13)

李普涛(1982—)，男，工程师，硕士，710054 陕西省西安市友谊东路438号。