云南武定地区基性岩体钛铁砂矿风化壳垂直分带

赵思传，王泽传，吕 俊，朱毅翔

(云南地矿国际矿业股份有限公司，云南 昆明 650051)

云南省武定地区的钛铁砂矿产于华力西期含钛基性侵入岩之风化壳中，属风化壳型钛铁砂矿，矿床成因属残坡积矿床。在风化壳型钛铁砂矿的地质勘查和科学研究过程中，不可避免地要涉及风化壳的垂直分带。此问题在以往矿产资料中存在2个问题：一是划分方案不统一，二是划分标志不系统。

在广泛搜集前人资料的基础上[1-5]，结合云南省武定县梅子箐钛铁砂矿(以下简称：梅子箐钛铁砂矿)勘探、云南省武定县长冲钛铁砂矿(以下简称：长冲钛铁砂矿)普查获得的资料，将云南省武定地区的基性侵入岩风化壳剖面，自上而下划分为红土化带、全风化带、半风化带及微风化-末风化基岩。

风化壳的分带(层)可从不同角度进行划分。从风化程度看，自上而下可划分为红土化层、全风化带、半风化基岩及微风化-末风化基岩。从岩土体类型看，自上而下分为粉土层、砂质粉土层、砂土层及微风化-末风化基岩。采用岩土体类型定义风化壳垂直分带，可参照相关教材[6-7]进行划分，利于操作。

合理地进行基性侵入岩的风化壳剖面分带，有助于预测钛铁砂矿的赋存位置，指导探矿工程的合理施工。

1 土体类型

风化壳型钛铁砂矿主要赋存于华力西期基性侵入岩的风化壳的红土化带、全风化带、和半风化带中，对应的矿石类型为粉土型钛铁砂矿、砂质粉土型钛铁砂矿、砂土型钛铁砂矿(图1)。

1.1 红土化带

红土化带(QelH)：为褐色、棕红色粉土，属全风化辉长岩、辉绿辉长岩、辉绿岩，以残积物为主，少部分为坡积物。物质组分以褐红色黏土、粉质黏土为主，含钛铁矿、钛磁铁矿等重矿物，呈黑色星点状散布于褐红色黏土。红土化带厚度受地形影响较大，厚度一般为0.50m～11.65 m，一般山脊处较厚，山谷处较薄。该层属“粉土型钛铁砂矿”的主要含矿层位，由含矿母岩剧烈风化而成。

1.2 全风化带

全风化带(QelQ)：为杂灰黄、黄白色砂质粉土，避全风化的辉长岩、辉绿辉长岩、辉绿岩。该层中绝大多数铝硅酸盐矿物蚀变为高岭土，暗色矿物(黑云母、辉石等)蚀变为为绿泥石。部分岩石中还保留有辉长结构、辉绿辉长结构、辉绿结构。原岩节理、裂隙发育，沿节理、裂隙面见铁锰质薄膜。土层较松散，手搓即碎，多呈粉末状。钛铁矿、钛磁铁矿等重矿物含量较高，重矿物呈黑色星点散布于黏土矿物中。

该层主要为水解作用的产物，可见高岭土类物质不规则分布，下与半风化带逐渐过渡，上与红土化带渐变过渡，厚度为1.16m～37.00 m。矿石类型属“砂质粉土型钛铁砂矿”的含矿层。

图1 武定梅子箐钛铁砂矿ZK100-1矿体垂直分带及品位变化曲线图

1.3 半风化带

半风化带(QelB)为杂灰黄、灰绿色砂土，属半风化辉绿岩、辉绿辉长岩、辉长岩。岩石中的铝硅酸盐矿物大部分已蚀变为高岭土和次生粘土矿物，长石发生裂解，石英被溶蚀，粒度变小。原岩的辉绿结构、辉绿辉长结构、辉长结构尚有保留。岩石中节理、裂隙发育，沿节理、裂隙面具铁质薄膜。半风化岩后的岩石较松散，手搓呈砂状、团块状。该层含钛铁矿、钛磁铁矿等重矿物，呈黑色星点散布于黏土矿物之间。这些特征反映出淋滤作用带与水合作用带特征。

此层含“砂土型钛铁砂矿”，只需作简单破碎处理，即可将有用矿物与脉石矿物分离。该层向下与微风化-未风化的辉绿岩、辉绿辉长岩、辉长岩逐渐过渡，厚度为0.50m～37.72 m。

1.4 微风化-未风化基岩

微风化-未风化基岩为暗绿、灰绿色辉绿岩、辉绿辉长岩、辉长岩。岩石呈致密块状，较为坚硬，局部节理发育而稍微松散。节理裂隙面见铁质薄膜。

钛铁矿、钛磁铁矿作为岩石的副矿物呈细粒状分散于岩石之中，含量较少。

2 矿物特征

在红土化带、全风化带、半风化带及微风化-末风化基岩中，前3层为含矿层，分别称为上矿层、中矿层、下矿层。上矿层为褐红色粉土型钛铁砂矿石，中矿层为杂灰黄、黄白色砂质粉土型钛铁砂矿石，下矿层为杂灰黄、灰绿色砂土型钛铁砂矿石。

2.1 矿石矿物

据245件样品分析结果[2]，在梅子箐钛铁砂矿区风化壳的不同层位中，钛铁矿、钛磁铁矿含量出现有规律的变化(表1)。

表1 梅子箐钛铁砂矿风化壳钛铁矿与钛磁铁矿含量统计

(1)全风化带→半风化带→微风化-末风化基岩，钛铁矿、钛磁铁矿的最大值、最小值、平均值均逐渐降低。此现象反映了随着风化程度的增加，成矿母岩中易溶物质从岩石中离解出来，并被地表水、地下水带走，使难风化矿物(钛铁矿、钛磁铁矿)的含量相对增加。

(2)红土化带的钛铁矿、钛磁铁矿含量平均值低于全风化带，与半风化带相接近。此现象有可能由该层中部分钛铁矿、钛磁铁矿已被风化、淋滤所致。

(3)红土化带钛铁矿、钛磁铁矿含量的最大值与最小值的差距较大，钛铁矿含量相差9.86倍，钛磁铁矿含量相差无穷大(最小值为零)。此现象反映了位于地表的红土化带，钛铁矿、钛磁铁矿有可能在地表斜坡的面流中得到富集。经野外观察，钛铁矿、钛磁铁矿的这种迁移、富集现象较为普遍。

2.2 含矿率与富集比例

从梅子箐钛铁砂矿V1、V2、V3三条矿体的341个钻孔的情况看，钛铁矿(矿物)含矿率、含矿率富集比例，均表现出红土化带→全风化带数值增加，全风化带→半风化带→微风化-末风化基岩数值逐渐降低的规律(表2)。

表2 梅子箐钛铁砂矿钛铁矿含矿率及其富集比例

含矿率富集比例(%)为该层位的含矿率(kg/m3)÷微风化-未风化基岩的的含矿率(kg/m3)。

2.3 重砂矿物

在长冲钛铁砂矿区的3个矿体风化壳的不同矿石类型中，共采集了100件残坡积重砂样[3]，其中红土型矿石中采样30件，砂质粉土型矿石中39件，砂土型矿石中31件。

自红土型矿石→砂质粉土型矿石→砂土型矿石，钛磁铁矿、钛铁矿、褐(赤)铁矿含量普遍具有增加后又降低的规律(表3)。

表3 长冲钛铁砂矿体主要重矿物含量结果统计(%)

“/”表示缺失数据

3 主量元素

《云南省区域矿产总结》(云南省地质矿产局，1993)[1]，统计了武定县大奕坡、武定县红土田、富民县大营3个矿区红土化带、全风化带、半风化带及微风化基岩的主量元素(表4)，揭示了主量元素在风化壳垂直分带上的变化规律。

在已经统计的11种氧化物中，MnO、V2O5数据不全，难于进行研究。

从红土化带→全风化带→半风化带→微风化-未风化基岩，3个矿区9个氧化物的变化规律如下

SiO2含量逐渐增加。在富民大营矿区，微风化-未风化基岩含量略低于半风化带。

TiO2含量逐渐减少。在武定红土田矿区，红土化带含量略低于全风化带。

Al2O3、Fe2O3含量在红土化带、全风化带中相近，向下逐渐下降。

FeO含量变化无明显规律。

MgO含量逐渐上升。在武定红土田矿区，全风化带含量略低于红土化带。

CaO含量总体向下增加。在武定大奕坡矿区的红土化带→全风化带→半风化带，武定红土田矿区的红土化带→全风化带，含量保持不变。

Na2O含量总体增加。在武定大奕坡矿区、武定红土田矿区，全风化带含量低于红土化带。

K2O含量总体增加。在武定大奕坡矿区，全风化带含量低于红土化带。

注：(1)“/”表示缺失数据；(2)表中缺少P2O5、灼失的分析数据，总量明显低于100%；(3)表中原始数据源于1∶20万武定幅，转引自《云南省区域矿产总结》(云南省地质矿产局，1993)。

4 结 论

云南省武定地区的基性侵入岩风化壳剖面，自上而下划分为红土化带、全风化带、半风化带及微风化-未风化基岩。这4个带的土体类型、矿物特征、主量元素有较明显的差别。

(1)红土化带为褐色、棕红色粉土，属全风化基性侵入岩，厚度一般为0.50m～11.65 m，钛铁矿平均含量54.68 kg/m3，钛磁铁矿平均含量24.51 kg/m3，含矿率59.36kg/m3，含矿率富集比例1 015.44%。

(2)全风化带为杂灰黄、黄白色砂质粉土，属全风化基性侵入岩，厚度为1.16m～37.00 m，钛铁矿平均含量78.19 kg/m3，钛磁铁矿平均含量40.59 kg/m3，含矿率73.56 kg/m3，含矿率富集比例1 282.90%。

(3)半风化带杂灰黄、灰绿色砂土，属半风化基性侵入岩，厚度为0.50m～37.72 m，钛铁矿平均含量46.49 kg/m3，钛磁铁矿平均含量35.96 kg/m3，含矿率46.74 kg/m3，含矿率富集比例793.49%。

(4)微风化-未风化基岩为暗绿、灰绿色基性侵入岩，钛铁矿平均含量5.05 kg/m3，钛磁铁矿平均含量2.65 kg/m3，含矿率5.29 kg/m3，含矿率富集比例43.44%。

(5)从红土化带→全风化带→半风化带→微风化-未风化基岩：SiO2、MgO、Na2O、K2O、CaO的含量逐渐增加，TiO2、Al2O3、Fe2O3含量逐渐减少，FeO含量变化无明显规律。