中化地质矿山总局云南地质勘查院 650200
摘要：风化壳钛铁砂矿为含钛玄武岩原岩风化富集的产物，其主要成矿富集条件是岩体本身的富钛性及适宜风化壳发育的湿热气候及地质构造条件、地形地、地下水条件的综合作用，其富钛程度主要受控于岩体的富钛性及风化壳的风化程度。
关键词：钛铁砂矿；成矿条件；控矿因素；找矿方向
滇中地区含钛基性岩体相对集中分布于武定——禄劝、法块、昆明——富民3个片区。这些暴露出地表的基性岩体，在长期风化作用的影响下，岩石发生崩解及其中某些物质被淋滤带出，岩体表层发育了结构比较疏松的风化壳。在风化壳中，使原来基性岩中呈分散状态的副矿物如钛铁矿、钛磁铁矿等相对地富集起来，形成具有工业意义的风化壳型钛铁砂矿床。因此，基性岩风化壳的发育与否是本区钛铁砂矿形成不可缺少的前提条件。本次以昆明市小海口——下西元钛铁砂矿区为例，对钛铁砂矿成矿条件及控矿因素进行探索。
一、矿床地质特征
矿区位于云南省昆明市南部、滇池以西，隶属昆明市西山区、安宁市，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，处于海口河与鸣矣河所夹持的平川与山麓交界的中低山地地区。地势中部高，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，妥乐向斜南翼，总体构造骨架为一走向东西，向北东倾斜的单斜形态。区内主要发育有北西西向断裂F1、F2及红尖山向斜。
矿区出露泥盆系中、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（P2e）、三叠系上统舍资组（T3s）、侏罗系下统下禄丰组（J1l1）、第四系（Q）见图1-1。
（一）、矿体体形态、规模及分布情况
矿体沿地表玄武岩的风化面展布，矿体走向北西西—北西向。由于矿体与下伏二叠系阳新组（P1y）灰岩接触面不平，玄武岩的风化程度不均匀，因而钛铁砂矿的底板常为凹凸不平状，且不存在顶板。矿体产出形态受地形地貌影响较大，高山及山坡处产出于正地形以上呈“帽状”，而产于两山坡之间的则呈“锅底”状及长条形等。
矿体赋存于基性岩体风化壳内，一般呈面状裸露地表，平缓铺覆于基岩之上，其平面分布形态主要取决于玄武岩岩体的地表出露形态及风化程度。区内钛铁砂的发育保存状况与当地的地形地貌关系密切，区内地貌类型大致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一般表现为：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，为区内的主要矿体；缓坡山脚局部有坡积层，发育坡积型钛铁砂矿，但由于形成的坡积裙范围较小，因而该类矿体厚度小，分布零星，形成不了规模。
本次钛铁砂矿普查区内的钛铁砂矿，矿床长约14千米，宽约0.4千米，总体呈带状分布，分布面积约8.60平方千米（见图1），Ⅰ品级矿体（富矿）钛铁矿含量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（中矿）钛铁矿含量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（贫矿）钛铁矿含量17.19千克/立方米，磁铁矿含量14.50千克/立方米，平均厚度3.02米。
（二）、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，风化壳具有的分层结构，即为钛铁砂矿的矿体结构。组成风化壳残积物一般具有三层结构的垂分带性（见图2），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、含钛玄武岩岩屑（过渡层）。
1、残积粘土型钛铁砂矿层
为褐色、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，下与玄武岩风化壳型钛铁砂矿层渐变过渡。厚度1.2—4.0米.
2、玄武岩风化壳型钛铁砂矿层
为浅黄、黄白、灰绿色及浅红色，由次生粘土、高岭土夹石英砂、岩屑等组成，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的关系。厚度1.60—8.0米。
3、钛玄武岩岩屑
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—隐晶结构。矿物主要为拉长石、含钛普通辉石、绿泥石及基性玻璃质，该层厚度一般大于10米。
以上各类型钛铁砂矿中粘土是主要组份，其次为重砂矿物，少量原岩风化残余碎石、岩屑、砂粒等。据所采样品中各组份含 量一般为：
（1）、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%。
（2）、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%。
总体而言，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%左右。
二、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，其中主要有原岩成份、气候、地质构造、地形、地下水条件等。
（一）、原岩成份条件
原岩的矿物成份和化学成份，是决定形成不同类型风化矿床的关键，本矿区内的钛铁砂矿赋存于二叠系上统峨嵋山玄武岩组（P2e）基性岩风化壳内，该组原岩类型总体划分为基性熔岩和中基性熔岩两大类。矿物成份主要为长石、辉石，基质中斜长石为拉石—培长石，斑晶为培长石，辉石主要为紫苏辉石；其次为少量石英、玻璃质、橄榄石；副矿物为钛铁矿、磁铁矿等。原岩中TiO2含量为3.7—4.10%，本组各类岩石中Ti原素最高含量为30000ppm，最低含量为5000ppm，一般为10000ppm。另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（Ⅰ）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—5.2%）较高FeO/MgO（2—4）”。这一结论与上述原岩中TiO2含量及Ti元素的含量相吻合，说明该原岩具有富钛铁的特点。矿区中的各含矿层及基岩所取的化学样品中各组份含量很相近，各含矿层中TiO2含量略高于基岩（见表1）。
含钛玄武岩风化壳垂分带性不仅表现在多层结构上，而且化学组份亦有明显差异。本矿区按分带采样化验结果表明，在含钛玄武岩岩体表层的不同深度，随着风化强度的不同，Ca、Mg、k、Na、Si不同程度地被淋滤流失，愈按近地表，其氧化物含量显著降低，相反，TFe、Al2O3、TiO2则相对富集，符合岩体风化壳分带的一般规律。
综上所述，本矿区内钛铁砂矿是由基岩即含钛玄武岩风化而成。
（二）、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，气候的影响主要表现在温度、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、植物茂盛的热带、亚热带气候。另外，根据有关文献对不同气候带风化壳类型的比较，主为基性岩体表层要发育厚度较大，且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淋滤的高温潮湿气候；
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，即风化作用能够进行彻底，并有利于保存。
从区域地质及岩相古地理研究表明，发生于晚白垩纪末的喜马拉雅运动第Ⅰ幕，使本区（用为云贵高原的一部分）处于隆升状态，从此结束了康滇古裂谷的发展吏。在第三纪日期，本区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，含钛基性岩也不例外。喜马拉雅运动第Ⅱ幕（渐新世末），本区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，本区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°，说明当时本区处于气候炎热的低纬度地带。
以上表明昆明盆地早第三纪的气候条件是形成含钛基性岩风化壳的必要条件。
（三）、地形地貌、地下水条件
各种不同成因类型钛铁砂矿的发育保存状况与当地地形地貌关系密切，本区基本地貌类型大致可分为：剥蚀残余山地、断陷山间盆地、。其中还可进一步分出次级地貌单元，如长条状缓坡山梁，浑圆状缓坡低山丘陵，以及山谷冲沟，坡积裙、洪积扇、冲积台地等。各级地貌单元与近代堆积物及钛铁砂矿分布的关系一般表现为：基性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；缓坡山脚常分布坡积层，形成坡积型钛铁砂矿；山间冲沟出口处的洪积扇及河水流域沿岸的冲积台地一般发育洪冲积，含有洪冲积型钛铁砂矿。
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的运动。本矿区内地貌为中低山地形，大致可分为剥蚀残余山地和断陷山间盆地。其中，各次级地貌单元与钛铁砂矿的分布关系一般表现为：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（见图3）。区内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，化学作用占主要地位，风化物易于保存，有利于风化矿床形成。
地下水运动情况对风化矿床分布的规模和深度起作很大作用。本区内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。茅口组为含水层岩组，主要含岩溶裂隙水，即属水体在多孔岩石中的流动带，其上覆含钛基性岩为地下水面之上的渗透带。该渗透带位于地表至潜水面之间（见图4），地下水水以垂直运动为主，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”。以上各带的界限受季节变化和地形的控制。本区地形及地下水条件有利于含钛玄武岩风化壳的形成。
综上所述，本区风化壳钛铁砂矿为含钛玄武岩原岩风化富集的产物，其主要成矿富集条件是岩体本身的富钛性及适宜风化壳发育的湿热气候及地质构造条件、地形地、地下水条件的综合作用，其富钛程度主要受控于岩体的富钛性及风化壳的风化程度。
三、成矿远景分析及找矿方向
云南钛砂矿资源主要分布于滇中武定富民、滇东南富宁、滇西保山、滇南勐海4个地区，按其成矿条件的不同，划分了4个成矿带．即武定富民成矿带、富宁成矿带、保山板桥成矿带和勐海成矿带。其中，武定富民成矿带和富宁成矿带具有较为优越的成矿条件和良好的找矿前景。现分述如下：
昆明-富民-武定成矿带分布着众多的含钛基性岩体(图Ⅱ-3-4)，岩石中普遍含有细粒状钛铁矿、钛磁铁矿，其含量一般达4—7%。据14件岩石化学分析结果：Ti02 2.37-4.89%，Fe203 3.39-7.11%、Fe07.64-10.90%，表明基性岩具有富铁富钛的特点，个别岩体还有原生钛磁铁矿的富集．如禄劝县团街东南约5km的鲁利钛磁铁矿点：钛磁铁矿体产于橄榄辉绿岩体与中泥盆统薄层泥灰岩的接触带上，主矿体长120m，品位SFe 15.83-41.94%，平均SFe 31.77%，属接触交代型钛磁铁矿的矿化类型。经调查表明，本区含钛基性岩体普遍发育风化壳残积层．岩体附近第四系堆积物亦较发育，在这些疏松堆积物中均有程度不同的钛铁砂矿富集。在最近几年评价的31个不同规模的钛铁砂矿床中，无一不与基性岩体的风化壳有关，各个矿区钛铁矿平均品位大多在5-50kg/m3以上，总计获得钛铁矿储量B+C+D级807.19万吨．并初步估算有远景储量1330万吨。此外，尚有不少未作调查的小基性岩体亦普遍发育风化壳。由此看来，本成矿带除砂矿有着良好的找矿远景外；在某些分异较好的层状基性岩体的深部可能有原生钒钛磁铁矿的存在。
据此对本成矿带的普查找矿工作提出如下建议：
1．应从总体上考虑，对整个成矿带钛铁矿资源进行系统的普查评价工作，按先砂矿后原生矿的顺序和点面结合的方式，首先在全区范围内对钛铁砂矿开展系统的远景调查及择优详查评价。其次在砂矿普查积累资料的基础上，视地质条件和可能，适当开展原生矿（钒钛磁铁矿）的普查工作。
2．根据国家和地方建设的布局，有必要对富集区段内或大型矿区周围的小岩体风化壳开展适当的评价工作，为日后矿山建设统筹规划，提供资源依据。
3．开展钛铁矿重砂异常检查，重点应在富民县南西部的石板沟至安宁一带；昆明市西山区谷律、厂口一带和官渡区麂子温、新厂等地有18个小基性岩体分布区；禄劝县东北部的团街至撒营盘一带等地区。
4．在大、中型风化壳砂矿床的周围地区，应注意对坡积型和洪冲积型砂矿的寻找，但这一工作应与开发利用可行性调查结合起来。
参考文献
[1]云南省昆明市小海口-下西元钛铁砂矿普查报告（1997，中化地质矿山总局云南地质勘查院，蔡章杨等）
[2]云南省区域矿产总结（1993，云南省地质矿产局）
作者简介
蔡章杨，男，1964年生，四川省成都市人，高级工程师，中化地质矿山总局云南地质勘查院地质调查所所长，从事磷矿及化工矿产地质勘查、研究工作30余年。（650200）
论文作者:蔡章杨
论文发表刊物:《基层建设》2017年6期
论文发表时间:2017/6/16
标签：砂矿论文; 玄武岩论文; 成矿论文; 矿体论文; 钛铁论文; 钛铁矿论文; 磁铁矿论文; 《基层建设》2017年6期论文;