云南武定钛铁砂矿成因及控矿因素分析

张旭林，余长恒，王安平

云南武定钛铁砂矿成因及控矿因素分析

张旭林，余长恒，王安平

（四川中成煤田物探工程院有限公司，成都 610059）

云南武定钛铁砂矿产于含钛铁辉长辉绿玢岩表层、矿体似层状产于辉长辉绿玢岩风化壳及附近地形有利部位。通过对该砂矿地质特征、成因、找矿标志等分析研究认为，钛铁砂矿体的厚度、品位与辉长辉绿玢岩的风化程度有关。基岩形成的风化壳越厚，钛铁砂矿体厚度越大、品位越高，越具有良好的开发利用前景。

钛铁砂矿；辉长辉绿玢岩；风化残积型；武定

近年来，随着武定、禄劝、富民地区一批钛铁砂矿床的发现，展现了该地区良好的钛铁砂矿资源优势和开发前景。

1 研究区地质背景

1.1 地层

研究区位于发窝一中干河南北向深大断裂西盘震旦系及古生界穹隆上，主要发育一套古生界浅海至深海相沉积地层。

1） 寒武系中统双龙潭组（∈2s）：广泛分布于研究区中部。该组上部岩性主要为灰、浅灰色薄一厚层状微至隐晶质白云岩夹钙质粉砂岩薄层，其下为紫红色、灰绿、黄色薄至中厚层状长石粉砂岩和白云质长石粉砂岩、细砂岩夹粉砂质白云岩和紫红色页岩；中部为紫红、浅灰、灰绿色薄至中厚状微晶粉砂质白云岩夹紫红色粉砂岩和页岩；下部为灰绿、紫红色薄层白云质长石粉砂岩、石英粉砂岩夹紫红色钙质页岩及白云岩。与上覆地层汤池组（O1t）呈角度不整合接触。

图1 构造纲要图

2）奥陶系下统（O1）

汤池组（O1t）：研究区内由北到南均有出露，为灰绿色页岩为主夹砂岩、粉砂岩。与上覆地层红石崖组（01h）呈角度不整合接触。

红石崖组（O1h）：分布于研究区南部，顶部岩性为灰白色薄层状长石粉砂岩与紫红色含大量云母的泥质粉砂岩互层。其下以紫红色泥质粉砂质页岩为主夹灰绿色粉砂质页岩和粉砂岩。中部为灰绿色泥质及粉砂质页岩，夹薄层条带状粉砂岩。下部为灰绿色、黄白色薄层石英粉砂岩、砂质页岩与紫红色薄层石英粉砂岩或泥质粉砂岩互层。与上覆地层巧家组（O2d）呈整合接触。

巧家组（O1q）：分布于研究区东部和南部，上部岩性为黄白带绿色及灰色薄层、中厚层状细一微晶含石英白云岩或白云质石英砂岩与灰绿色粉砂质泥质页岩互层，夹少量红色薄层粉砂岩。中部岩性为黄白色块状细粒长石石英砂岩。下部岩石中长石减少，逐步过度为黄白色厚层块状细粒长石石英砂岩夹紫红色、红色及绿色含大量云母的长石石英砂岩，粉砂岩及页岩。与上覆地层大箐组（O2d）呈整合接触。

3）奥陶系中统大箐组（O2q）：分布于研究区南东部，上部岩性主要为白色薄至中厚层状微晶白云岩，其下为灰和浅灰色薄至中厚层状细晶白云岩。与上覆地层泥盆系下统（D1）呈不整合接触。

4）泥盆系下统（D1）：分布于研究区南东部发窝一中干河断裂西盘，岩性主要为黄白色及棕红色薄至厚层状细粒石英砂岩或白云质细粒石英砂岩夹紫红、绿色及灰黑色页岩、粉砂岩和鲕状赤铁矿。与上覆地层白垩系上统江底河组（K2j）呈断层接触。

5）白垩系上统江底河组（K2j）：仅出露于研究区南东部，顶部为紫红色粉砂质泥岩或钙质泥质页岩夹紫红色薄层状铁质石英粉砂岩，局部呈互层，；上部靠顶部以黄灰、灰绿色为主的钙质粉砂岩、钙质页岩及少量泥岩交互成层，构成条带状构造，，其下由薄层紫红色钙质石英粉砂岩、黄绿色粉砂质泥灰岩、杂色钙质页岩及泥岩交替组成；中部为紫红色薄一中厚层状钙质粉砂岩央泥质页岩及少量钙质页岩；下部为紫红色薄一中厚层状钙质粉砂岩为主，夹杂色岩层或与杂色岩层成互层，杂色岩层由下往上逐渐增多，主要由黄绿、狄绿、紫红色等色薄层状粉砂质泥岩、泥灰岩、钙质页岩、钙质粉砂岩交互组成，成条带构造。与上覆地层第四系（Q）呈角度不整合接触。

6）第四系（Q）：分布于沟谷缓坡地带，为现代冲积、洪积、坡积、风化残积层。

1.2 构造

矿区主要为倾向NE的单斜构造，倾角较缓，一般在10°～30°之间，局部地区发育小褶曲。

区内断裂除发窝—中干河南北纵向深大断裂近南北向贯穿研究区东部（图1），末发现规模较大的断裂构造。该断层面倾向西，倾角较陡，一般在80°以上。断层西盘主要为奥陶系下统红石崖组（O1h）一套石英粉砂岩、砂质页岩与紫红色薄层石英或泥质粉砂岩互层；东盘为白垩系上统江底河组（K2j）紫红色粉砂质泥岩或钙质泥质页岩夹紫红色薄层铁质石英粉砂岩。显示断层西盘上升，东盘下降的特征；断层带上岩石挤压破碎强烈，有明显的片理构造，挤压坡碎带宽达30m，属压扭性高角度逆断层。

1.3 岩浆岩

研究区岩浆岩体为发块基性岩体，侵入时代为华力西期，面积约27km2。该岩体主要为辉长辉绿岩（βv4），侵位于寒武系中统双龙潭组、奥陶系下统汤池组、奥陶系下统红石崖组、奥陶系下统巧家组地层中。岩体呈岩床产出，与围岩产状大体一致，接触面较平整，产状平缓，倾角一般在5°～15°之间。岩石呈灰黑、绿灰黑色，块状构造、致密坚硬，地表岩石具椭球状风化。

1.4 围岩蚀变

研究区围岩蚀变不甚发育，仅部分岩体见有接触交代现象，个别岩体围岩具热变质。一般蚀变较轻微，岩石蚀变主要表现为辉石的次闪石化、绿泥石化，斜长石的钠黝帘石化、绢云母化、绿泥石化、粘土化等；橄榄石的次闪石化、蛇纹石化和玻璃质的脱玻化（绿泥石化）。钛铁矿也往往蚀变为白钛石。

1.5 第四系地质和地貌特征

辉长辉绿岩表层风化形成的第四系残积层、坡积层。基性岩体长期经受以化学风化为主的地质作用下，发生岩石崩解及其中活动组分被淋滤带出，岩体表层呈现结构比较疏松的风化壳。由于岩体风化壳的发育，致使原生基性岩中呈分散状态的在风化环境下稳定的矿物，如钛铁矿、钛磁铁矿等，大大地富集起来，形成具有工业价值的风化壳型钛铁砂矿床。因此，基性岩风化壳发育是该区钛铁砂矿形成不可缺少的前提条件。

含钛基性岩体普遍发育粘土红土型风化壳，厚度一般15~20m，最厚达40m以上。风化壳呈现明显的垂直分带性，一般具有3层结构。自上而下为：棕红色亚粘土层，厚1.5~8m；棕黄灰色砂质粘土层，厚5~15m；瞎褐色过渡层，厚度多大于10m。

在新鲜的含钛基性岩显暗绿色，钛铁矿、钛磁铁矿作为副矿物呈细粒状散布于岩石中。基性岩风化壳垂直分带性不仅表现在多层结构的特征上，而且其化学组分亦有明显差异。在基性岩体表层的不同深度，随着风化作用方式和强度的不同，Ca、Mg、K、Na、Si不同程度地被淋滤流失，接近地表，Fe203、AI203、TiO2则相对富集。

2 矿床地质特征

钛铁砂矿呈似层状产于含钛铁辉长辉绿玢岩表层风化次生富集形成的风化壳内及其附近地形有利部位，主要属于风化残积（红土、粘土、砂土和砂质）型钛铁砂矿，其次有少量坡积型和冲积型砂矿。

2.1 矿体产出特征

研究区内由Ⅰ号和Ⅱ号两个矿体组成，矿体在区内呈北西—南东断续展布。矿体分布范围及矿体边界绝大多数情况下受含钛铁辉长辉绿岩体控制，大部分矿体边界即是辉长辉绿岩体边界，少数情况下矿体边界线在辉长辉绿岩体内，极少数坡积型钛铁砂矿边界在含钛铁辉长辉绿岩体边缘带外侧附近。

矿体沿地面起伏呈面状产出，产状与地形坡度基本相同，矿体铅垂厚度0～46.60m，一般在10～20m，厚度受地形起伏控制，一般山脊至半山坡矿体厚度较山脚、山沟厚度大。矿体表面绝大多数为砖红色，极少数呈浅黄绿色、灰褐色，红色砂土是钛铁砂矿的直接找矿标志。

钛铁砂矿层从上至下一般出现“三层”结构特征：

1）上部，红土（或粘土）型钛铁矿层：暗棕色、灰黄褐色、浅黄绿色、棕红色，由粘土或砂泥岩碎块组成，含腐殖质，一般厚0～1m；部分地段该层缺失。该层含重砂矿物成分与下部矿层一致，钛铁矿物、磁铁矿物含量比下部矿层略低。

2）中部，砂土型钛铁矿层：为黄褐色、浅黄色，含少量辉绿辉长岩碎块的砂土层，为研究区钛铁砂矿层的主体，厚度一般为0~15m，最大可达近50m。

3）下部，砂质型钛铁矿层：为浅灰—深灰色，含辉绿辉长岩碎块的砂层，粘土矿物含量较小，部分地段缺失该层。钛铁矿物、磁铁矿物含量比砂土型钛铁矿层高。

4）矿层底板：主要为浅灰色辉长辉绿岩，局部为下奥陶统巧家组、红石崖组、汤池组、中寒武统双龙组地层。

3 矿床成因及控矿因素

研究区钛铁砂矿床属于风化残积为主、坡积次之的砂矿床。其成因为含钛铁矿的辉长辉绿玢岩风化次生富集而形成残积型砂矿，在辉长辉绿玢岩附近地形有利部位形成坡积型砂矿。

矿体呈似层状顺坡分布，严格受含钛铁矿的辉长辉绿玢岩及地形控制，矿体产状与地形坡度基本一致，地表及近地表部分钛铁砂矿经后期风化淋积作用而变富，结合结构、构造研究，认为矿床成因属风化残积型、坡积型钛铁砂矿床。矿床控矿因素主要有两点：

1）其一是基岩条件，必须有含钛铁矿的辉长辉绿岩；

2）其二是地形条件，在含钛铁矿的辉长辉绿岩分布区及附近必须是地形坡度缓，风化壳及岩体风化堆积物容易保存，不易受剥蚀的有利地形。

4 找矿标志

1）含钛基性侵入岩体：基性岩风化壳发育是本区钛铁砂矿形成不可缺少的前提条件；

2）有利于风化壳形成和保存的地形地貌条件；

3）含钛基性侵入岩体附近形成的次生机械分散晕；

4）磁异常：钛铁砂矿中磁铁矿物的富集会引起磁异常，也是寻找钛铁砂矿的一个标志。

[1] 徐开礼，朱志澄.构造地质学 [M] .北京地质出版社.1984.

[2] 云南省地质局第二区测队.1：20万武定幅区域地质调查报告 [R].1969.

[3] 四川省地质矿产勘查开发局四0五地质队.云南省武定县发块钛铁砂矿储量核实报告.2013

Genesis and Ore Control Factors of Wuding Ilmenite Placer in Yunnan

ZHANG Xu-lin YU CHANG-HENG WANG An-ping

（Sichuan Zhongcheng Institute of Coalfield Geophysical EngineeringCo., Ltd., Chengdu 610059）

The Wuding ilmenite placer in Yunnan is confined to gabbro-allgovite. The placer occurs as stratoid form in the weathering crust of the gabbro-allgovite. This paper has a discussion on geological features, ore genesis and ore criteria of the ilmenite placer. The study indicates that thickness of the orebody and ore grade are in close relation with weathering crust thickness.

ilmenite placer; gabbro-allgovite; weathering residual type; Wuding

2017-11-08

张旭林（1986-），男，四川仁寿人，助理工程师，现从事地质矿产工作

P618. 47 、31

A

1006-0995（2018）03-0424-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.03.017