攀枝花式钒钛磁铁矿床地质与找矿标志
刘继顺

2013-06-12

 

 

一、概述

攀枝花式钒钛磁铁矿床，系产于康滇前震旦系基底之上的海西期岩浆熔离与结晶分异型钒钛磁铁矿床，因四川省攀枝花市及凉山州的“攀西地区”（又称攀西裂谷，或峨嵋地幔柱）层状基性至超基性杂岩体中，富含钒钛磁铁矿而得名。地理坐标为：东经102°-103°, 北纬26°-28°30′。北起四川凉山州的冕宁, 向南经西昌、德昌、米易、攀枝花,过金沙江至云南牟定安益一带,总体上构成了南北长达300余km，东西宽达50km以上的钒钛磁铁矿成矿带。

 

最新勘探工作表明：此钒钛磁铁矿带向东已越过普雄河-普渡河深大断裂带的会理-会东地区。

 

康滇大陆攀西构造－岩浆岩略图（张云湘等，1988）
1.中生界；2.早古生界；3.晚古生界；4.前震旦系；5.燕山期正长斑岩；6.燕山期花岗岩；7.印支期粗面岩；8.印支期霞石正长岩；9.印支期碱性超基性岩；10.印支期正长岩；11.印支期花岗岩；12.海西晚期二叠世玄武岩；13.海西期层状杂岩体；14.早奥陶世玄武岩；15.加里东期小型超基性岩体群；16.张裂古陆边缘；18.岩体边界线；19.锯齿状剪切-拉张断裂；20.裂谷断裂系；21.矿区；22.长期活动深断裂；①箐河－程海；②攀枝花－楚雄；③昔格达－元谋；④安宁河－易门；⑤普雄河－普渡河；⑥甘洛－小江；⑦道浮－炉霍；⑧泥柯河；⑨清川－汶川；⑩卑川－盐井坪

 

二、区域地层
结晶基底为太古宙末至早元古代康定群，一套深变质岩（斜长角闪岩）及混合岩组合；浅变质基底为中晚元古代昆阳群（会理群），主要由角砾岩、基性火山岩、铁质砂板岩、白云岩和炭质砂板岩等组成；晚元古代震旦系有澄江期砂砾岩-中酸性火山岩、列古六组冰碛岩-砂页岩-泥灰岩、灯影组白云岩夹硅质条带；早二叠世碎屑岩-碳酸盐岩（茅口组）和峨嵋山玄武岩；晚三叠世为陆相紫红色砂砾岩夹泥岩建造。

 

 

三、控岩控矿构造
海西期基性-超基性岩体，沿康滇前震旦系刚性基底上的南北向深大断裂带成群成带侵入，特别受控于安宁河深大断裂及其次级断裂带，系峨嵋山大陆溢流玄武岩喷发的深成产物。岩体分布主要分为东西两支：东支有太和、白马、红格和米易新街等；西支有攀枝花、罗卜地、麻垅、云南牟定的安益等。

攀西地区铁矿地质简图（攀西地质大队，1984）

 

四、含钒钛磁铁矿岩体特征
攀西地区基性-超基性岩体可分为7个类型：1-纯橄岩-方辉橄榄岩：蛇纹石化强烈，产铁镍磁铁矿体；2-角闪橄榄岩-角闪辉石岩-辉长岩：分异良好，以超基性岩相为主，富含角闪石，产铜、镍、铂矿化；3-二辉橄榄岩-二辉橄辉岩-二辉辉石岩-辉长岩：以超基性岩相为主，产铜镍铂铬；4-单辉橄榄岩-单辉辉石岩-辉长岩：产钒钛磁铁矿体，如红格、新街等矿床，岩体规模大（出露面积3-100km2），分异良好，系典型的层状岩体，岩体上部相带有碱性岩脉，组成岩体的辉石为单斜辉石，斜方辉石偶见或缺失；5-辉长岩：产钒钛磁铁矿体，如攀枝花、白马、太和等矿床，岩相单一，分异良好的辉长岩体显层状构造，组成岩体的辉石为单斜辉石，斜方辉石仅局部可见；6-辉绿岩-辉绿辉长岩：岩相单一，不具分异现象，规模大，岩体常被后期碱性和中酸性侵入岩破坏，含矿性差；7-碱性超基性岩：透辉石-霓霞透辉岩-角闪岩：与稀土矿床有关。

 

含钒钛磁铁矿岩体主要为层状辉长岩体（辉长岩体及单辉橄榄岩-单辉辉石岩-辉长岩）。含矿岩体延长数km至数十km，宽一至数km，分异好，相带明显，韵律清楚。铁矿体多呈规则的似层状，分布于岩体中、下部，与岩体的韵律层呈平行互层产出。

 

钒钛磁铁矿床由几层至几十层平行矿体组成，矿体总厚度几十米到二三百米不等，矿体延深达千米以上。

攀枝花式钒钛磁铁矿层序对比图（攀西地质大队，1984）

1-粗粒至伟晶辉长岩；2-中粒流层状辉长岩；3-含磷灰石；4-辉石岩、橄榄岩；5-矿层；6-边缘带；7-白云质大理岩（灯影组）；8-堆积旋回编号

 

 

五、成岩成矿时代
含钒钛磁铁矿体的基性-超基性岩体侵入于前三叠纪地层，大多认为成岩成矿时代为海西早期。

 

 

六、物质成分
矿石主要金属矿物有含钒钛磁铁矿（由钛铁矿、镁铝尖晶石、钛铁矿石、磁铁矿组成的矿物）、钛尖晶石、钛铁矿、尖晶石；脉石矿物主要为拉长石、异剥辉石、角闪石、橄榄石、富钛角闪石，黑云母、磷灰石等；氧化矿物有磁赤铁矿、假象赤铁矿、褐铁矿；硫化物矿物有磁黄铁矿、黄铜矿、镍黄铜矿；蚀变矿物有透闪石、绿泥石、蛇纹石、菱镁矿、方解石、白云石等。矿石中有用组分为铁、钛、钒、锰、钴、镍、铜、钪和铂族元素等。钛主要以钛铁矿固溶体存在于磁铁矿中，钒主要以固溶体赋存在钛磁铁矿中。此外尚有少量独立粒状钛铁矿及少量磁黄铁矿和钴、镍、铜等硫化物。锰以类质同象存在于钛铁矿、钛磁铁矿和脉石矿物中。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+和Al3+。铂族元素的含量随矿石品位增高而增高，其中Pt、Os和Ru见有独立矿物。钒钛磁铁矿石含全铁（TFe）20%～45%，TiO2 3%～16%，V2O5 0.15%～0.5%，Cr2O3 0.1%～0.38%。

七、矿石结构构造
主要结构有嵌晶包铁结构，海绵陨铁结构、固溶体分离结构、格状结构、半自形结构、他形结构、反应边结构和交代结构。矿石构造有致密块状构造、稠密浸染状构造、稀疏浸染状构造、条带状构造和斑杂状构造等。

 

 

八、围岩蚀变
主要有绿泥石化、蛇纹石化、菱镁矿化、白云石化、方解石化。

 

九、攀枝花钒钛磁铁矿床地质

攀枝花含矿辉长岩体（务本-攀枝花岩盆状岩体的东南部分），出露面积约30km2，走向北东30°，倾向北西，倾角50-60°，长35km，宽2km，厚达2000m，与上震旦统灯影组白云岩呈侵入整合接触，与上三叠统红层与含煤岩系呈断层接触。辉长岩体呈层状构造，岩浆分异完全，浅色岩石与暗色岩石交替成原生层状构造，其产状与岩体及围岩产状一致。

攀枝花钒钛磁铁矿矿床地质剖面图（攀西地质大队，1984）

1.上三叠统砂页岩；2.角闪正长岩；3.粗粒辉长岩；4.层状细粒辉长岩；5.层状含铁辉长岩；6.细粒辉长岩；7.稀疏浸染状矿体；8.稠密浸染状矿体；9.致密块状矿体；10.辉长岩层状结构；11.矿带编号；12.断层

攀枝花—务本钒钛磁铁矿层状辉长岩体剖面图（攀西地质大队，1984）

1．下部含矿带；2．上部辉长岩；3．顶部辉长岩；4．灯影组大理岩；5．观音崖组碎屑岩；6．印支期花岗岩；7．石英闪长岩；8．侏罗系含铜红层组合；9．断层

 

攀枝花钒钛磁铁矿床产于上震旦统大理岩内的岩盆状海西期辉长岩体中，辉长岩体长19km，宽5km。主要矿体呈层状，与火成堆积层理整合产出于辉长岩及斜长岩相带，多见于每个岩相旋回的底部。矿体围岩多为辉长岩、斜长岩、辉长苏长岩。矿层与下部围岩多为突变接触，与上部围岩多为渐变接触。此外，可见脉状、管状矿体不整合贯入各岩相带中，与围岩突变接触。因受断裂切割，矿区自东北至西南，可分为朱家包包、蓝家火山、尖包包、倒马坎、公山、弄弄坪和纳拉箐7个矿段。含矿岩体发育岩浆液相分异和结晶分异的韵律层，层状构造清晰，厚度700-2500m，自下而上可分为5个岩相带9个含矿带：

攀枝花钒钛磁铁矿区地质简图（攀西地质大队，1984）

 

底部边缘带：以暗色细粒辉长岩为主，含矿性差，厚度变化大（10-300m）。本岩相带顶部往往有数米厚的橄榄岩及橄辉岩层，底部与大理岩顺层侵入接触，侵入接触带常变质为角闪片岩。

 

 

下部暗色层状辉长岩含矿带：有IX（粗粒辉长岩浸染状矿石，变化较大）、VIII（致密块状矿石夹浸染状矿石，夹石少，品位高，厚3-40m）、VII（暗色层状辉长岩中条带状矿层，若干条带状和薄层稠密浸染状矿石，富含硫化物，矿层厚5-20m）3个矿带。本岩相带与底部含矿带渐变过渡。

 

中部暗色层状辉长岩相带：有VI（稠密浸染状矿石，夹部分稀疏浸染状矿石和薄层暗色层状辉长岩，厚30-60m）、V（稀疏浸染状矿石、星散浸染状矿石和薄层暗色层状辉长岩，厚30-60m）、IV（星散浸染状矿石及层状辉长岩互层产出，偶夹稠密浸染状矿条）、III（层状辉长岩夹稀疏浸染状矿条及含铁辉长岩，后者厚2-3m，与下部矿带渐变接触）。暗色矿物含量一般>50%，构成密集条带，并夹有含铁辉长岩薄层及钒钛磁铁矿条。总厚166—800m，为主要含矿层。由各类钒钛磁铁矿矿石组成，夹层状暗色辉长岩。

 

上部浅色层状辉长岩相带：有II和I两个含矿带，均由层状辉长岩和稀疏浸染状矿石组成，含矿层厚6-20m，岩相带厚10-120m。以含铁辉长岩为主，夹稀疏浸染状矿石，磷灰石含量高（达5-20%），可作为标志层，底部有时见厚约3m 的斜长岩层。

 

顶部层状辉长岩相带：含矿性差，厚500-1500m，浅色矿物含量一般>50%，含稀疏的暗色矿物条带，偶见铁、钛氧化物矿条, 无工业矿体，该岩相带顶部与三叠系或正长岩呈断层接触。

 

攀枝花含矿辉长岩体，在矿物成分与含量方面显示出明显的韵律结构。每个韵律层自下而上其基性程度降低，含矿层(体)分别赋存在各分异次级韵律层的下部，矿体是层状岩体的组成部分。分异作用愈彻底，含矿组分就愈富集。岩体内各岩相带、矿带、铁矿层产状均与原生层状构造产状一致，大体走向N60°E，倾向NW，倾角较陡。主要含矿部位为岩相带下部基性程度最高的部位，常为辉长岩夹橄榄岩或橄榄岩型。

攀枝花式铁矿典型含矿岩体FeO、Fe2O3、TiO2 含量(%) 对比
产地    攀枝花  红格        白马     太和   国内   国外
岩类    辉长岩  辉石岩为主  辉长岩   辉长岩 辉长岩 辉长岩
FeO     8.40    9.52       9.30     9.01   7.61  5.76
Fe2O3   4.59    6.37       4.85     5.27   4.17  3.16
TiO2    2.91    5.66       3.21     3.61   2.08  0.97

攀枝花式铁矿主要矿区概况

矿  区  TFe%  TiO2%       V2O5%       规模  岩　　相
攀枝花  33.23 11.68       0.30        大型  基性岩相
红　格  27.50 11.74       0.28      特大型  基性—超基性岩相
白　马  27.84  5.40～8.37 0.19～0.33  大型  基性岩相
太　和  30.31 11. 76      0.27        大型  基性岩相
　　

攀枝花含矿岩体不同韵律层岩石化学成分组成（％）（据卢记仁等，1987）

韵层  样号  SiO2  TiO2  Al2O3  Cr2O3  Fe2O3  FeO  MnO  MgO   CaO    P2O5
Ⅱ  J-1  41.59  4.45  10.98  0.019  6.46  10.64  0.25  6.40  12.75  2.48
    J-2  42.62  5.10  10.50  0.011  4.52  11.57  0.29  6.49  10.97  3.32
Ⅰ  L-1  37.94  6.90  11.84  0.002  8.41  11.38  0.22  7.74  11.35  2.20
    L-2  37.54  7.25  11.14  0.003 10.63  12.24  0.23  6.50  11.45  2.16
    L-3  36.86  5.35  14.34  0.008  9.90  13.50  0.19  5.82   9.44  2.08
    L-4  13.90  12.45  5.79  0.022  27.56  27.20  0.31  5.01  4.35  0.38
    L-5  13.43  13.00  4.57  0.009  29.01  25.72  0.33  6.88  4.15  0.26
    L-6  33.38  3.05  13.82  0.003  5.43  21.34   0.15  3.73  9.70  2.04
    L-7  27.04  8.25  9.26  0.003  18.30  19.35   0.26  5.91  7.95  1.06
    L-8  8.47  14.95  6.04  0.017  30.16  29.80   0.32  5.23  1.90  0.42
    L-9  14.75  12.00  4.75  0.011  28.00  24.93  0.30  7.36  5.85  0.19
    L-10  2.49  15.25  4.40  0.011  36.10  32.89  0.36  4.86  0.68  0.22
注：Ⅰ－下部基性超基性韵律层；Ⅱ－上部基性韵律层

 

 

十、矿床成因
攀枝花式钒钛磁铁矿系基性岩浆熔离与结晶分异作用形成的。因成岩成矿后受构造作用的影响，可表现出动力变质改造特征。 

晚期岩浆分结矿床成矿作用理想模式（据贝特曼原图修改）
1-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重力分异；3-富矿残浆通过粒间空隙向下集中，较晚结晶的比重较小的硅酸岩晶体上浮（此阶段冷凝结晶形成层状矿体）；4-在外力作用下富矿残浆经压滤沿裂隙贯入形成贯入矿体。

米易白马含钒钛磁铁矿杂岩体形成示意图（沈发奎，1983）

红格含钒钛磁铁矿杂岩体形成示意图（武斌，2012）

十一、找矿标志
1、前震旦系刚性基底之上的与区域构造线一致的深大断裂带，如南北向康滇地块上的近南北向深大断裂带（安宁河深大断裂及其次级断裂）；

 

2、含矿基性—超基性层状杂岩体, 呈岩盆或岩床产出，以侵入于上震旦统灯影组白云岩与前震旦系间的不整合面上或灯影组白云岩的层间破碎带中的岩体，含矿性最佳；

 

3、海西早期的基性—超基性层状杂岩体，以岩浆熔离与结晶分异完全，韵律结构和流层构造明显的岩体，含矿性最佳；

 

4、层状杂岩体下部至底部, 含矿性最佳；

 

5、强磁异常区；

 

6、重力异常区；

 

7、铁、钒、钛、磷、镍、钴、锰、钪化探异常区；

 

8、峨嵋山玄武岩与基性侵入岩分布区。

 

十二、突破方向
1、在已知大型含矿岩盆或岩床矿区，主攻侵入通道相富矿体；

 

2、面向震旦系灯影组覆盖区，寻找隐伏杂岩体及钒钛磁铁矿体；

 

3、面向三叠系和第三系不整合面下, 寻找浅覆盖隐伏杂岩体及钒钛磁铁矿体；

 

4、注重成矿期后花岗岩、石英闪长岩、正长岩、碱性岩、辉绿辉长岩体的吞蚀、同化、混染或穿插破坏研究,寻找超覆体下钒钛磁铁矿床与残留体矿体；

 

5、注重破岩破矿的后期断裂构造与岩相学研究，重建含矿岩体与岩相分布格局；

 

6、注重相关矿床找矿。