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1、四川攀枝花钒钛磁铁矿矿床浅析 林少伟1、 区域地质简介区内最古老的地层为上震旦系，分两层，下部是蛇绿岩石化大理岩；上部是透辉石和透辉石大理岩互层。上三叠纪地层在本地区最发育，分布在矿区北部和西北部，其底部是紫红色砂砾岩；上部为灰绿色砂岩与黑色砂页岩互层，含煤。老第三系紫红色砂砾岩呈水平或近水平，不整合覆盖于老底层之上。（如图1-1）图1-1攀西地区位于峨眉山大火成岩省的内带，是世界上最大的 V-Ti 磁铁矿矿集区, 其中多处为大型-超大型 V-Ti 磁铁矿床(Zhou, 2005; 宋谢炎等, 2005; 张招崇等, 2007; 胡瑞忠等, 2010)。沿南北向的磨盘山元谋断裂和攀枝花断裂带发
2、育一系列含Fe-Ti-V 矿的层状基性-超基性岩体，从北向南依次为太和岩体、白马岩体、新街岩体、红格岩体和攀枝花岩体。 攀枝花层状辉长岩体走向北东， 倾向北西，倾角 50 60，长19 km，宽2 km，厚20003000m, 出露面积约30 km2。下部主要含矿带厚70500 m，平均 210 m，其中矿体累计厚度为 20230 m，平均 130 m，沿倾向延伸 850 m 未见变薄(李德惠等, 1982; 王正允, 1982; 宋谢炎等, 1994)。后期由于受南北向反扭性平移断裂破坏，自北东向南西可将矿床划分为朱家包包、兰家火山、尖山、刀马坎、公山等赋矿地段(图 1-2)。岩体上盘因断层
3、影响只见三叠纪地层与之呈断层接触。下盘围岩争议较大，多认为靠近岩体底部的大理岩是岩体底板围岩，并认定属于上震旦统灯影灰岩(图 1-2)。 攀枝花岩体自下而上可分为底部边缘带、下部含矿带、中部岩相带、上部含矿带和顶部岩相带等5个岩相带，可划分出五个旋回；上部岩相带则以磷灰石含量的突然增高为标志，韵律层理减弱(王正允, 1982; 宋谢炎等, 1994)。 攀枝花岩体中部岩相带火成韵律构造发育，富含斜长石的辉长岩和富含单斜辉石、橄榄石和钛铁氧化物(包括磁铁矿和少量钛铁矿)的暗色辉长岩交替出现(李德惠等, 1982; 王正允, 1982)。原生火成韵律构造与岩体产状一致。岩石中硅酸盐矿物常呈定向排列
4、。块状矿体主要产于下部岩相带，磁铁辉长岩则产于中部岩相带每个旋回的下部。 图1-22、 矿区地质概况该矿床位于康滇地轴中段西缘的安宁河深大断裂带中，受安宁河深大断裂次一级NE向控制。含矿辉长岩体呈NE30方向延展，长35km，宽2km，与震旦纪地层整合接触。向北西倾斜，呈单斜状（实为务本-攀枝花岩盆状的东南部分）。岩体内部层状构造明显，不同成分矿物构成的浅色岩和暗色岩相互更叠交替，岩层之间为过渡关系。原生层状构造与围岩产状一致，硅酸盐矿物均作线状平行排列。岩体自上而下大体分为五个相带（如图2-1）：1、顶部浅色层状辉长岩带：厚800米左右，浅色矿物含量超过一半，暗色矿物条带稀疏穿插于其中，此岩
5、层与顶部三叠系岩层呈断层接触关系，含矿性差。 2、上部暗色层状辉长岩含矿带（、带）：厚10100m，主要是铁辉长岩，夹有少量浸染状矿石。其中磷灰石含量丰富，过15%。 3、中部暗色层状辉长岩带：主要是暗色矿物含量高，超过55%，形成密集条带状，夹有含铁辉长岩薄层纪钒钛磁铁矿石条带，共包括四个矿带（、带）。厚度在150-600m之间。 4、下部中粗粒层状辉长岩含矿层：厚60-500m，这是主要含矿层。由各种类型的钒钛磁铁矿矿石组成，夹有含层状暗色辉长岩，共包括四个矿带（、带）。与边缘带成过渡关系。 5、边缘带：以暗色细粒辉长岩为主，厚度变化大，10-300m不等，其顶部为数米厚的橄榄岩及相应岩层
6、，底部与大理石接触并变质为角闪片岩，含矿性差。 此外岩体各个岩相带、成矿带、铁矿石带岩层均与原生地层产状一致，大体NE60，倾向NW，倾角较为陡。图2-13、 矿床地质特征1. 矿体特征 主要是矿体呈层状，似层状，产于辉长岩中，可以划分两个含矿带。 上部含矿带：位于暗色层状辉长岩中部，分布稳定。呈层状，似层状。长15km，平均厚度60m，矿层累计平均厚度18m。大部分为表外矿石和稀疏浸染状矿石。倒马坎矿段矿石平均品位：TFe为24.82%、TiO2为7.20%、V2O5为0.08%。其标准剖面为：上覆岩石： 顶部层状辉长岩上矿层： 富含辉石型稀疏浸染状矿层（1.71m）（矿体） 含稀疏浸染矿带
7、辉长岩（6.82m） 层状辉长岩（30m）下矿层： 富含辉石型稀疏浸染状矿层（5.07m） （矿体） 层状辉长岩（2.10m） 含铁层状辉长岩（表外矿）（5.75m） 富含辉石型稀疏浸染状矿层（7.50m）下伏岩石： 暗色层状辉长岩底部含矿带：矿床规模大，在整个辉长岩体下部稳定分布。含矿层最后500m（朱家包包），矿层累计厚度230m。公山段含矿层最薄（70m），矿层累计厚度20m。整个含矿层平均厚度210m，矿层累计厚度130m，含矿率65% 。该矿层带自下向上可分为7个矿体：粗粒辉长岩中的浸染状矿体（矿体），底部致密块状矿层（矿体），暗黑色层状 中条带状矿层（矿体），稠密浸染状矿层（矿体）
8、，稀疏浸染状矿层（矿体），星散状矿层（矿体），表外条带状矿层（矿体）。下面为部分围岩的照片及描述： PZH-1 角闪正长岩：灰白色，细粒，块状构造，主要矿物：角闪石、辉石、正长石、斜长石、少量磁铁矿。局部可见褐铁矿假晶。角闪石、辉石总约占35% ，长石占50% ，黄铁矿、磁铁矿占5%。PZH-3 辉长岩：灰黑色，夹白色长石，块状构造，主要矿物：辉石、长石、少量磁铁矿。长石呈柱状、针状。辉石约占75% ，长石占15% ，磁铁矿占5%。PZH-7 辉长岩：灰白色，细粒，块状构造，主要矿物：辉石、长石、石英，部分橄榄石，含少量磁铁矿，少部分褐色呈褐铁矿化。辉石占55% ，斜长石占40% ，磁铁矿占5
9、%。PZH-4 辉石岩：深黑色，细粒，块状构造，主要矿物：辉石，极少量磁铁矿，有解理，表面风化成褐铁矿，还有少量黑云母。辉石占75% ，黑云母占10% ，磁铁矿占5%。2、矿石特征攀枝花式钒钛磁铁矿是一种伴生钒、钛、钴等多种元素的磁铁矿，其矿石储量居我国铁矿储量第二位(占15%左右)，矿石可选性良好，其矿物组成、嵌布特性与一般磁铁矿有明显的差别。矿石中主要金属矿物为含钒钛磁铁矿、钛铁矿，另外有极少量的磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、针铁矿等;硫化物以磁黄铁矿为主;脉石矿物以钛普通辉石、斜长石为主。铁不但赋存于钒钛磁铁矿中，而且在钛铁矿、硅酸盐矿物和硫化矿物中都含一定数量的铁。主要矿石有两种：氧化矿石和
10、稠密浸染状磁铁矿。下面分别描述:PZH-6 氧化矿石：褐黄色，中细粒，块状构造，它形粒状结构。磁铁矿为灰黑色，中细粒，硬度6，含量70%，表面氧化成褐铁矿；辉石为黑色，中细粒，硬度5-6，含量25%；极少部分有黄铁矿。PZH-2含星点状黄铁矿辉长岩：灰黑色，中细粒，它形粒状结构，浸染状构造，黄铁矿呈星点状分布，有部分褐铁矿化；可见橄榄石，部分蛇纹石化；有少量长石、大量辉石，少部分高岭土化，其中夹有磁铁矿分布。辉石占70% ，黄铁矿占5% ，磁铁矿占10% ，斜长石占10% ，橄榄石占3%。PZH-5稠密侵染状磁铁矿：深黑色，中细粒，它形粒状结构，稠密浸染状构造，主要矿石矿物为磁铁矿，含有少量黄
11、铁矿。磁铁矿，灰黑色，中细粒，硬度5.5以下，具有磁性，含量85% ；黄铁矿为黄色，自形粒状结构，硬度6，含量10% ；少部分橄榄石，有些蛇纹石化；表面有些氧化，部分褐铁矿化，绿帘石化。脉石矿物：辉石，黑色，不发亮。3、矿物组合与成矿期、成矿阶段按矿物共生组合及产出特点划分，矿石有以下组合： 金属矿物（钒钛磁铁矿组合）：钛磁铁矿、钛铁晶石、钛铁矿、尖晶石。硫化物组合：磁黄铁矿、黄铜矿、镍黄铜矿。 氧化带矿物组合：磁赤铁矿、假像赤铁矿、褐铁矿。 非金属矿物： 主要造岩矿物：拉长石、异剥辉石、角闪石、橄榄石、磷灰石。 次生硅酸盐矿物：透闪石、绿泥石、蛇纹石等。 矿石中有用组分为铁、钛、钒、锰、钴、
12、镍、铜和铂族元素等。钒主要赋存在钛磁铁矿中。锰以类质同象替代存在于钛铁矿、钛磁铁矿，脉石矿物中。其他元素均有类质同象替代进入矿石中。钴、镍、铜以独立矿物形式为主，类质同象次之。钪以类质同象方式取代普通辉石，钛角闪石、黑云母和钛铁矿中的Mg2+、Fe2+、Fe3+、Al3+。 根据攀枝花铁矿床特征，对矿体围岩岩石辉长岩、钛磁铁矿矿石进行了分析。将攀枝花铁矿床的成岩-成矿过程可划分为4个期次：成岩期、主成矿期、次成矿期和表生期 。成岩期，主要是形成辉长岩体，主成矿期是为岩浆期形成的铁矿，次成矿期主要为热液期形成硫化物矿。主成矿期形成的铁矿石层中的岩石、铁矿石和钛磁铁矿是同期产物。热液期形成的黄铁矿
13、与主成矿期相比，显示其为次成矿期的产物。根据矿石的组构变化特征及金属矿物的结晶成矿作用过程，在一个矿层内，其底部铁钛金属矿物属早期结晶形成的，而上部却又晚于脉石矿物结晶；就多个矿层而言，后期岩浆贯入形成的底部早结晶的磁铁矿，虽然在该层内属早期结晶产物，但它的形成时间却晚于先期岩浆贯入形成的晚结晶的磁铁矿。基于上述特征，攀枝花钒钛磁铁矿床金属矿物的形成没有绝对的时间早晚之分。它是富铁钛氧化物熔融体多期次贯入，矿石矿物与脉石矿物韵律式交替成核结晶形成的。总之过程有：1、 在冷凝带形成后早期岩浆结晶；2、 先后结晶的硅酸盐矿物因比重不同按重力关系占据各自的位置；3、 富矿残浆通过粒间空隙向下集中，较
14、晚结晶的比重较小的硅酸岩晶体上浮（此阶段冷凝结晶则形成层状矿体）4、 在外力作用下富矿残浆经压滤作用沿裂隙贯入形成贯入矿体。4、 成矿浅析 1、成矿条件据RbSr法同位素测年资料，含矿岩体主要形成于海西晚期。成矿岩体的Sr、Nd和Pb同位素组成特征表明成矿岩体与峨嵋大火成岩省有成因联系，岩浆来自于深部的地幔柱。首先，岩浆中含有大量Fe,Ti,P,F和挥发性组分，在熔离作用下使部分铁质以富矿浆形式析离出来。之后由于岩浆中存在稳定的铁钛氧化物的熔融体与硅酸盐熔融体，因密度的差异，铁钛氧化物熔融体下沉而硅酸盐熔融体相对上浮，造成原始岩浆中两种成分的相对集中，岩浆上部形成富硅酸盐熔融体，下部形成富铁钛
15、氧化物熔融体。随着构造活动的发生，岩浆房上部的富硅酸盐熔融体首先进入围岩，由于围岩温度很低，刚侵入的岩浆迅速冷却，在内接触带上产生结晶细小的冷凝边，形成岩体底部的细晶辉长岩；而后冷凝结晶作用自围岩底板向上推移，岩浆逐渐冷凝结晶形成上部辉长岩体。而后期构造活动使岩浆房下部的富铁钛氧化物熔融体多期次贯入辉长岩体中形成韵律式层状矿体。之后在多次构造作用下形成了庞大的矿体。2、成矿作用及控矿要素首先是岩浆的熔离作用，使岩浆变为不同的熔体相，富含不同元素。之后则通过岩浆结晶分异作用形成矿床。矿床的不同韵律层得矿石具有不同的结构特征，韵律层上部具有海绵陨铁结构为主的矿体属晚期岩浆结晶分异成因，而韵律层下部多有自形结构的矿体属于早期岩浆分结矿床，在岩浆分异过程中，重力分异起了主导作用。其主要的控矿因素是岩浆活动，其次是构造和地层岩相。3、矿床成因类型攀枝花钒钛磁铁矿床，属于岩浆分异矿床。处于地幔热点之上的深部巨大岩浆房为幔源镁铁质岩浆的充分分异与成矿提供了优越条
