滇池西部钛铁砂矿成矿条件及控矿因素初探

摘要：云南省钛铁矿床是一种重要的矿藏资源，滇池西部钛铁砂矿的矿区风化壳钛铁砂矿为含钛玄武岩原地风化富集的产物，文章研究主要的成矿富集条件，为找钛铁矿床提供切实有效的地质资料。

关键词：滇池西部；钛铁矿床；控矿因素；成矿条件

中图分类号：P618 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）11-0122-02

云南省钛铁矿床由三种类型组成，主要类型为海西期辉长岩-辉长辉绿岩风化壳红土型砂矿床；次要类型为由其转变的湖滨-河流冲积型砂矿床；第三类型为海西-印支期临沧复式岩体南段与二长花岗岩有关的河流冲积型锆英石、独居石、钛铁矿综合型砂矿床。

钛铁矿至少占世界钛原料来源的85%，是一种重要的矿藏资源。随着天然金红石的短缺和价格上涨，供应稳定、价格低廉的钛铁矿正在成为钛的一种重要的生产原料。

1 矿床地质特征

滇池西部钛铁砂矿的矿区位于云南省昆明市西南部、滇池以西，隶属昆明市西山区、安宁市，矿区东起昆明市西山区海口镇小海口，西至安宁市县街下西元村位于海口河与鸣矣河所夹持的平川与山麓交界的中低山地，矿区中较高，东、西两端较低而平，一般标高1900～2100米。

矿区位于普渡河-滇池断裂西部，香条村背斜北翼，乐向斜南翼，矿段总体构造骨架为东西走向，向北倾斜的单斜形态，矿区内主要发育有北西西向断层F1、F2及红尖山向斜。

矿区出露泥盆系中统、上统（D2+3）、石炭系下统大塘组（C1d）、石炭系中统威宁组（C2w）、二叠系下统倒石头组（P1d）、阳新组（P1y）、二叠系上统峨嵋山组（P2c），三叠系上统舍资组（T3s）、侏罗系下统下禄丰组（J111）、第四系（Q）。

1.1 矿体的形态、规模和分布情况

矿体沿地表玄武岩的风化面展布，矿体走向为北西西向至北西向，由于矿体与下伏二叠系阳新组灰岩接触界面不平，玄武岩的风化程度不一，钛铁砂矿的底板常为凹凸不平，不存在顶板。矿体的产出形态受地貌影响较大，高山及山坡处产出于正地形以上呈“帽状”，产于两山坡中间的则呈“锅底”形及长条形等。

矿体大部分为风化壳型，钛铁砂矿赋存于基性岩体分化壳内，矿体呈面型裸露地表，平缓铺覆于基岩之上，平面分布形态主要取决于玄武岩岩体地表出露形态及风化程度。钛铁砂矿的发育保存状况与当地的地形地貌形态关系密切，地貌类型大致可分为剥蚀残余山地和断陷山间洼地。钛铁砂矿的分布与各地貌的关系为：玄武岩岩体呈现的缓坡山梁主要分布残积层，发育风化壳型钛铁砂矿，缓坡山脚局部有坡积层，发育坡积型钛铁砂矿，但形成的坡积群范围小，该类钛铁砂矿厚度小，分布零星，形成不了规模。

本次研究钛铁砂矿普查区内的钛铁砂矿，矿床长14公里，宽约0.4公里，总体呈带状分布，分布面积约8.6平方公里，Ⅰ品级矿体富矿钛铁砂矿含量67.25千克/立方米，磁铁矿含量24.94千克/立方米，平均厚度3.49米；Ⅱ品级矿体钛铁砂矿含量42.50千克/立方米，磁铁矿含量20.86千克/立方米，平均厚度3.60米；Ⅲ品级矿体钛铁矿含量17.79千克/立方米，磁铁矿含量14.50千克/立方米，平均厚度3.02米。

1.2 矿体结构、含矿层类型及物质组份特征

钛铁砂矿产于含钛玄武岩体风化壳中，风化壳具分层结构，即形成钛铁砂矿的矿体结构，组成风化壳的残积物一般具有三层结构的垂直分带性，以不同的颜色、成分和含矿性特点相互区别，据此相应划分为残积粘土型钛铁砂矿层，玄武岩风化壳型钛铁砂矿层、含钛玄武岩岩屑（过渡层）。

残积粘土型钛铁砂矿层：褐红色、黄红色，由砂质粘土、钛铁矿、磁铁矿、长石、岩屑石英、辉石、电气石及少量金红石组成，厚度1.20～4.00米。

玄武岩风化壳型钛铁砂矿层：浅黄、黄白、灰绿色及浅红色，由次生粘土、高岭土夹石英砂、岩屑组成，重矿物为钛铁矿、磁铁矿、褐铁矿等，仍保持原岩结构，具明显的绿泥石化，重砂含量与风化程度、地貌及地下水的活动有一定关系。

含钛玄武岩岩屑层：属半风化-原生含钛玄武岩，原岩粒状结构保存清晰，钛铁矿、磁铁矿作为副矿物呈细粒状嵌布于岩石中，岩石呈暗绿灰色，具嵌晶含长结构、间粒-间隐结构。矿物主要为拉长石、含钛普辉石、绿泥石及基性玻璃质，该层厚度大于10米。

以上各类型钛铁砂矿中粘土是主要组分，其次为重砂矿物、少量原岩风化残余碎石、岩屑、砂粒等，据所采样品中各组分含量一般为：粘土型钛铁砂矿：粘土含量83%～92%，重矿物含量8%～15%，砂、岩屑含量1%～3%。玄武岩风化壳型钛铁砂矿：粘土含量60%～75%，重矿物含量8%～15%，砂、岩屑含量25%～30%。总而言之，各类型钛铁砂矿中粘土、砂、岩屑约占总重量的85%以上，重砂矿物仅占总重量的10%。

2 矿体成矿条件及控矿因素

风化矿床的形成是受地理及地质条件的制约，主要有原岩成分、气候、地质构造、地形、地下水条件等。

2.1 原岩成分条件

原岩的矿物成分和化学成分，是决定形成不同类型风化矿床的关键，本次普查的钛铁砂矿赋存于二叠系上统峨嵋山玄武岩组基性岩风化壳内，该组原岩类型总体划分为两大类：基性、中基性熔岩类。矿物成分以长石、辉石为主，基质的斜长石为拉长石-培长石，斑晶为培长石-钙长石，辉石主要为紫苏辉石；次要矿物为少量石英、玻璃质、橄榄石；副矿物为钛铁、磁铁矿等。原岩中TiO2含量为3.7%～4.10%，本组各类岩石中Ti元素最高含量为30000ppm，最低含量为5000ppm，一般10000ppm。据罗志立等对扬子准地台西南部广泛分布的峨嵋山玄武岩进行大量的岩石化学统计后指出：“康滇（Ⅱ）和昆明-甘洛（Ⅲ）岩区都具有低MgO（<6.5%～2.74%）、高TiO2（>2.13%～3.5%）、稍高碱质（>3.45%～5.20%）、较高FeO/MgO（2%～4%>）。”结论与上述原岩中TiO2含量及Ti元素的含量甚相吻合，说明具有富钛铁的特点。研究工作中各含矿层及基岩所取化学样中各组分含量很相近，各含矿层中TiO2含量略高于基岩。

含钛玄武岩风化壳垂直分带性不仅表现在多层结构上，化学组分亦有明显差异。在矿区中按分带采样化验结果表明，在含钛玄武岩体表层的不同深度，随着风化方式和强度的不同，Ca、Mg、K、Na、Si不同程度地被淋滤流失，愈接近地表，氧化含量显著降低，相反，TFe、Al2O3、TiO2则相对富集，符合岩体风化壳分带之一般规律。

综上所述，本区钛铁砂矿是由基岩即含钛玄武风化而成。

2.2 气候、地质构造条件

气候是控制风化矿床形成的主要因素之一，主要表现在温度、降雨量、生物活动等方面，又受纬度、地形等因素的影响。有利于化学风化和生物风化作用的气候条件是湿润炎热，生物茂盛的热带、亚热带气候。根据有关文献对不同气候带风化壳类型的比较，认为基性岩体表层发育厚度较大，具有多层结构的风化壳，必须具备如下条件：（1）具有能使岩石强烈分解和风化壳被强烈淋滤的潮湿高温气候；（2）要有相对稳定的地质构造背景和平缓地形，以保证风化壳的发育，即风化作用能进行得比较彻底，有利于保存。从区域地质及岩相古地理研究表明，发生于晚白垩世末的喜山运动Ⅰ幕，使本区处于隆升状态，从此结束了康滇古裂谷的发展史。在第三纪时期，地壳表现为整体差异性抬升，相继出现一系列新的山系和断陷盆地，致使大量岩层体出露地表，开始遭受长期剥蚀、风化，含铁基性岩也不例外。喜山运动Ⅱ幕，地壳仍保持上升趋势，继承了早第三纪古地理和地貌的基本轮廓，当时多为湿热气候环境，有利于化学风化作用的进行，使含钛基性岩风化壳得以发育。根据古地磁测定成果，昆明盆地早第三纪的古纬度为19.1°N，比现在纬度低约6°，说明当时处于气候炎热的低纬度地带。

以上说明昆明盆地早第三纪的气候条件是形成风化壳的必要条件。

3 地形、地下水条件

地形条件不仅决定侵蚀和堆积作用的进行速度，同时还直接影响地下水和地表水的运动。本次普查区内地貌为中低地形，大致可分为剥蚀残余山地和断陷山间盆地。各次地貌单元与钛铁砂矿的分布的关系表现为：基性岩体呈现的缓坡山梁主要分布残积型钛铁砂矿，发育风化壳钛铁砂矿。区内的地形条件有利于地表水和地下水的缓慢流动，侵蚀作用较微弱，化学风化作用占主要地位，风化产物易干保存，有利于风化矿床的形成。

地下水的运动情况决定风化矿床分布的规模和深度方面起着很大作用。本次普查的钛铁砂矿风化较完整，厚度相对较大，钛铁矿含量较高的为二叠系茅口组灰岩之上的含钛基性岩风化壳，二叠系茅口组为含水层，含岩溶裂隙水，即为属于水在多孔岩石中的流动带，其上含钛基性岩为地下水面以上的渗透带。该渗透带位于地表至潜水面之间，地下水以垂直运动为主，水中富含游离氧、碳酸气、有机酸等，因此这个带通常又称为“分解带或氧化带”。

以上各带的界限常受季节变化和地形的控制，地形及地下水条件有利于玄武岩风化壳的形成。

4 结语

综上所述：矿区风化壳钛铁砂矿为含钛玄武岩原地风化富集的产物，主要成矿富集条件是岩体本身的富钛性及适宜的风化壳发育的湿热气候及地质构造条件、地形、地下水条件等因素的综合，富集作用主要受控于岩体的富钛性及风化壳的风化程度。

参考文献

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作者简介：和丽芳（1968—），女（纳西族），云南丽江人，云南磷化集团工程建设有限公司高级工程师，博士，研究方向：地质勘探。

（责任编辑：赵秀娟）