王 鳳, 金秉福

（魯東大學(xué) 地理與規(guī)劃學(xué)院, 山東 煙臺(tái) 264025）

廣西海岸帶有用重礦物粒級(jí)分布

王 鳳, 金秉福

（魯東大學(xué) 地理與規(guī)劃學(xué)院, 山東 煙臺(tái) 264025）

從廣西海岸帶自西向東依次選取了13個(gè)具有代表性的礦物樣品進(jìn)行了有用礦物粒級(jí)分析, 研究了廣西海岸沉積物鈦鐵礦、電氣石、鋯石在不同粒級(jí)中含量的分布變化, 結(jié)果表明: 鈦鐵礦和電氣石粒級(jí)分布相對(duì)較寬, 在 3.5φ～4.0φ粒度區(qū)間內(nèi)相對(duì)百分含量最高; 鋯石粒級(jí)分布窄, 高度集中在 3.5φ～4.5φ, 優(yōu)勢(shì)粒級(jí)是 3.5φ ～4.0φ, 有個(gè)別樣品在 4.0φ ～4.5φ之間鋯石顆粒分?jǐn)?shù)較高。除 2.0φ ～4.0φ粒級(jí)之外,大部分樣品的有用礦物在1.5φ ～2φ和4.0φ ～4.5φ之間存在一定量的分布, 在這兩個(gè)粒級(jí)中合計(jì), 鈦鐵礦顆粒分?jǐn)?shù)為7.15%、電氣石顆粒分?jǐn)?shù)為5.34%、鋯石則顆粒分?jǐn)?shù)為17.58%, 這一結(jié)果意味著重礦物分析選取 2.0φ～4.0φ粒級(jí)是合理的, 但具體到礦種的資源評(píng)價(jià)上是有一定偏差的, 而且有的情況下這種偏差還不小。在廣西海岸帶重礦物資源評(píng)價(jià)中, 要具體考慮到不同重礦物在1.5φ～4.5φ不同分布有利于減少偏差。

鈦鐵礦; 電氣石; 鋯石; 粒級(jí)分布

多年來在近海陸架沉積學(xué)研究中, 不論國(guó)外還是國(guó)內(nèi)學(xué)者在作碎屑礦物分析時(shí)選擇粒度通常為2.0φ～4.0φ（0.25～0.063 mm）, 一 般 選 擇 3.0φ～4.0φ（0.125～0.063 mm）來進(jìn)行輕、重礦物鑒定, 用這一粒度范圍的數(shù)據(jù)作為環(huán)境和資源評(píng)價(jià)的依據(jù)[1～7], 而對(duì)于 2.0φ～4.0φ粒級(jí)以外和 2.0φ ～4.0φ之間, 不同粒級(jí)碎屑礦物的相對(duì)含量, 所知不多。特別是在濱海砂礦研究中, 用 2.0φ～4.0φ代表全體粒度來評(píng)價(jià)有用砂礦物品位和儲(chǔ)量, 是否合理？偏差有多大？目前很少人做過研究。鑒于此, 本文以廣西濱海沉積物為例,在碎屑礦物主要粒度分布區(qū)間 1.5φ～4.5φ內(nèi)以 0.50φ為間隔細(xì)分了6個(gè)粒級(jí), 在6個(gè)粒級(jí)內(nèi)具體分析了廣西海岸帶有用重礦物粒級(jí)分布情況。

廣西海岸位于北部灣北部、東西向展布, 東起英羅港, 西至北侖河口, 岸線長(zhǎng)1 083 km。沿岸地貌類型復(fù)雜, 以大風(fēng)江口為界, 東、西兩側(cè)海岸類型及其海岸特征表現(xiàn)出明顯的差異。東部以侵蝕-堆積的砂質(zhì)夷平岸為主; 西部則主要是微弱充填的曲折溺谷灣岸。前者岸線平直, 海成沙堤廣泛發(fā)育; 后者岸線蜿蜒曲折, 港灣眾多。廣西沿海地區(qū)屬于亞熱帶, 氣候炎熱多雨, 化學(xué)風(fēng)化作用強(qiáng)烈, 地表水活動(dòng)頻繁,導(dǎo)致大量有用礦物沉積入海, 為濱海砂礦的富集提供了豐富的物源, 而且該區(qū)南臨北部灣, 水動(dòng)力條件有利于濱海砂礦的富集, 以往調(diào)查證實(shí), 廣西濱海區(qū)蘊(yùn)藏大量砂礦資源[8～10], 其中鈦鐵礦、電氣石、鋯石為本區(qū)的優(yōu)勢(shì)有用重礦物, 其含量顯著, 不少地段達(dá)到了工業(yè)品位。這3種有用重礦物的含量（或品位）, 皆以粒級(jí) 2.0φ～4.0φ來計(jì)算, 并沒有考慮2.0φ～4.0φ以外的粒級(jí), 筆者在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn), 有一定量級(jí)的有用重礦物并不完全賦存在 2.0φ～4.0φ這個(gè)狹窄粒級(jí)中, 相比之下, 有的顆粒巨大, 有的顆粒細(xì)小。有用重礦物的粒度分布, 對(duì)該區(qū)礦產(chǎn)資源的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)和開采利用以及水動(dòng)力環(huán)境的詳細(xì)研究都有重要的意義[11～13]。

1 樣品的來源和研究方法

本次碎屑礦物分析樣品來自“908專項(xiàng)”廣西海岸帶、海島綜合調(diào)查取樣, 均為海岸帶沉積物表層樣, 在筆者鑒定過的283個(gè)樣品中, 選擇有用重礦物含量高的13個(gè)樣品作為代表, 即鈦鐵礦和鋯石品位一般在Ⅱ級(jí)異常以上, 有的樣點(diǎn)鋯石可達(dá)工業(yè)品位。在13個(gè)樣品中F08-6, F14, Q14, T12在潮下帶, 水深在5～7 m范圍內(nèi),其余樣品在潮間帶, 水深 2～5 m, 所有樣品沉積物都是中至細(xì)砂, 樣品的站位如圖 1所示, 碎屑礦物樣品制備按照《我國(guó)近海海洋綜合調(diào)查與評(píng)價(jià)專項(xiàng)——海洋底質(zhì) 調(diào)查技術(shù)規(guī)程》中的要求進(jìn)行。

圖1 樣品站位圖Fig. 1 Sampling locations

本次研究主要是對(duì)樣品中的鈦鐵礦、電氣石、鋯石在不同粒級(jí)中的含量分布進(jìn)行了鑒定與分析。首先, 將樣品烘干, 稱質(zhì)量, 取干質(zhì)量約50 g的沉積物用自來水在套篩中直接沖洗, 以 0.5φ為間隔進(jìn)行篩分, 獲得＞1.5φ, 1.5φ～2.0φ, 2.0φ～2.5φ, 2.5φ～3.0φ,3.0φ～3.5φ, 3.5φ～4.0φ, 4.0φ～4.5φ7 個(gè)粒級(jí)沉積物分樣,然后將每一粒級(jí)分樣進(jìn)行重液分離（三溴甲烷作重液,20℃時(shí), 比重2.89）, 獲得輕、重礦物。實(shí)驗(yàn)中由于大于 1.5φ粒級(jí)的分樣含量不多, 重礦物少且易鑒定,故不做重液分離, 其成分只作為參考, 干質(zhì)量小于0.3 g的粒級(jí)和4.5φ以下的粒級(jí)由于精度和實(shí)驗(yàn)條件的限制不做考慮。本次樣品鑒定采用定性分析和定量分析相結(jié)合的方式, 每個(gè)粒級(jí)取350顆在體視顯微鏡下進(jìn)行鑒定, 不足者用其全部, 在了解礦物的形態(tài)、顏色、硬度、磁性和表面特征的基礎(chǔ)上, 結(jié)合偏光油浸法定量分析了13個(gè)樣品中每個(gè)粒級(jí)重礦物中鈦鐵礦、電氣石、鋯石的顆粒含量, 并結(jié)合每一粒級(jí)沉積物含量和重礦物含量, 計(jì)算這3種有用重礦物在各粒級(jí)中的相對(duì)百分含量。

2 結(jié)果與分析

樣品中鑒定出來的重礦物有51種, 常見的有普通角閃石、透閃石、綠簾石、黝簾石、黑云母、水黑云母、白云母、電氣石、石榴石、榍石、磷灰石、透輝石、紫蘇輝石、鈦鐵礦、褐鐵礦、銳鈦礦、磷釔礦、金紅石、白鈦石、鋯石、菱鎂礦、自生黃鐵礦等。富集的礦物有電氣石、鈦鐵礦、鋯石、褐鐵礦以及白鈦石等, 重礦物組分中還含有為數(shù)不少的巖屑和風(fēng)化礦物。礦物的成熟度“ZTR”指數(shù)（即鋯石、電氣石和金紅石組成的透明礦物的顆粒分?jǐn)?shù)）很高, 整個(gè)沿岸顆粒分?jǐn)?shù)平均值為 30.00%, 最高值達(dá)78.32%, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于北方海岸如山東半島的 ZTR值。輕礦物中, 以石英最為富集, 長(zhǎng)石顆粒分?jǐn)?shù)很低, 僅占百分之幾, 其中斜長(zhǎng)石多于鉀長(zhǎng)石, 且鉀長(zhǎng)石風(fēng)化較深; 生物碎屑較少, 其他輕礦物含量甚微。其中的鈦鐵礦、電氣石、鋯石在本區(qū)大量富集, 成為該區(qū)的特征礦物。我們只研究這三種有用礦物, 由于各站位的主要礦種幾乎一致, 只是各種礦物含量上有差異, 我們重點(diǎn)對(duì)于各粒級(jí)的含量進(jìn)行比較, 并進(jìn)一步探討不同礦物在各岸段的粒級(jí)分布特征。

2.1 鈦鐵礦

鈦鐵礦是廣西沿海最常見, 含量最高的重礦物,顆粒分?jǐn)?shù)平均值達(dá) 25.58%, 最高值達(dá) 82.62%, 其分布特征是西高東低, 鈦鐵礦高含量區(qū)分布在西部,50%顆粒分?jǐn)?shù)等值線出現(xiàn)在珍珠港、欽州灣口外和大風(fēng)江口外, 自南流江江口外向東含量由 40%逐步減少到鐵山港的10%。經(jīng)鑒定后, 特征多為粒狀、板狀,漆黑色, 強(qiáng)金屬光澤, 有些表面帶有白色和褐色薄膜, 次棱角狀—次圓狀, 少數(shù)圓狀。鈦鐵礦在各樣品各粒級(jí)中的含量, 鑒定和統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

總體上看, 鈦鐵礦每一粒級(jí)都有較高的含量,平均粒級(jí)顆粒分?jǐn)?shù)為37.36%。綜合考慮沉積物粒度和碎屑重礦物出現(xiàn)頻率, 我們認(rèn)為 1.5φ～4.5φ中鈦鐵礦可代表整個(gè)樣品含量, 從統(tǒng)計(jì)表我們可以看出,3.5φ～4.0φ這一粒級(jí)所含鈦鐵礦的含量約占整個(gè)粒級(jí)鈦鐵礦含量的 51.67%, 達(dá)到最高值; 其次, 鈦鐵礦在 2.5φ～3.0φ有 14.64%的富集, 在 3.0φ～3.5φ的含量也高達(dá) 14.09%, 鈦鐵礦的富集粒度范圍比較寬, 雖然主要集中分布在 2.5φ～4.0φ區(qū)間, 但是在 1.5φ～2.0φ和 4.0φ～4.5φ之間仍有少量分布。如果按照前人的方法僅取 2.0φ～4.0φ之間的沉積物做出的數(shù)據(jù)將會(huì)約有7.15%的偏差。沿岸鈦鐵礦分布的高含量區(qū)在西部,到東部地區(qū)含量有所減少, 但變化不大; 但是優(yōu)勢(shì)粒級(jí)自西向東逐漸變小, 西部岸段鈦鐵礦主要以細(xì)顆粒為主, 含量較多; 而東部地區(qū)則是以粗顆粒聚集, 在重礦物含量高的粒級(jí)中鈦鐵礦相對(duì)含量較少。

鈦鐵礦在各個(gè)粒級(jí)相對(duì)百分含量分布相差懸殊,在不同的港灣鈦鐵礦含量的變化有著不同的規(guī)律,在珍珠港地區(qū), 鈦鐵礦在海岸與海灣的分布表現(xiàn)出一致性, 其含量隨著粒級(jí)的減小而逐漸增多, 在3.5φ～4φ達(dá)到最大值, 在防城港地區(qū), 海灣的優(yōu)勢(shì)粒級(jí)在 3.5φ～4.0φ, 海岸的優(yōu)勢(shì)粒級(jí)出現(xiàn)在 2.5φ～3.0φ,在 3.0φ～3.5φ鈦鐵礦含量都突然減低, 這一粒級(jí)是海灣與海岸峰值的分水嶺。在欽州灣內(nèi), 鈦鐵礦含量隨著粒徑的變小而增多的趨勢(shì), 50%以上的鈦鐵礦出現(xiàn)在 3.0φ～4.0φ間, 在鐵山港地區(qū), 鈦鐵礦在海灣的優(yōu)勢(shì)粒級(jí)較粗, 峰值出現(xiàn)在 2.0φ～2.5φ, 而在海岸則以細(xì)顆粒出現(xiàn), 優(yōu)勢(shì)粒級(jí)為3.5φ～4.0φ?？傮w上, 鈦鐵礦主要含量分布在 2.0φ～4.0φ之間, 在 3.5φ～4φ的平均相對(duì)百分含量最高, 達(dá) 51.68%, 但個(gè)別樣品 Q32-1在4.0φ～4.5φ也有40%以上的含量。從分析的數(shù)據(jù)可得, 鈦鐵礦主要是在中等偏小的粒級(jí)內(nèi)分布較多,不同岸段有不同的特點(diǎn), 不同岸段的海岸與海灣也有差別。

2.2 電氣石

本區(qū)電氣石是除鈦鐵礦之外, 第二種常見且富集的重礦物, 平均顆粒分?jǐn)?shù)為17.88%, 電氣石在海岸西部具有相當(dāng)大的富集性。電氣石與鈦鐵礦的含量呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系, 它們的分布在空間上相互交叉。經(jīng)鑒定, 電氣石的特征為粒狀、短柱狀, 也有的呈不規(guī)則粒狀, 深褐色—淺褐色, 玻璃光澤, 透明—半透明, 多色性顯著, 折光率中等, 平行消光, 干涉色二級(jí), 次圓狀為主。電氣石在各樣品各粒級(jí)中的含量, 鑒定和統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

表1 鈦鐵礦在各粒級(jí)中的分布Tab. 1 The ilmenite distribution in various of grain sizes

沿岸分布上, 西部的電氣石細(xì)顆粒較多, 東部的電氣石粗顆粒較多。電氣石粒級(jí)平均顆粒分?jǐn)?shù)為9.11%, 但每一粒級(jí)的含量卻有著一定的差異。電氣石的優(yōu)勢(shì)粒級(jí)主要是 3.5φ～4.0φ, 這一區(qū)間電氣石的含量占整體電氣石的 51.67%, 其次是 2.5φ～3.0φ, 為20.84%, 在 3.0φ～3.5φ也有 17.96%的含量, 電氣石富集的粒度范圍比較狹窄, 90.37%分布在 2.5φ～4.0φ,僅有合計(jì) 5.34%在 1.5φ～2.0φ和 4.0φ～4.5φ之間。具體地看, 每個(gè)岸段出現(xiàn)的峰值區(qū)間也不相同, 珍珠港的優(yōu)勢(shì)粒級(jí)出現(xiàn)在3.5φ～4φ, 該段的海岸與海灣的粒度分布特征也表現(xiàn)出一致性: 隨著粒級(jí)的增大電氣石含量增多。防城港地區(qū)電氣石分布在海灣與海岸表現(xiàn)出差異, 海灣的優(yōu)勢(shì)粒級(jí)處于 3.5φ～4.0φ海岸的優(yōu)勢(shì)粒級(jí)出現(xiàn)在 2.5φ～3φ, 欽州灣的優(yōu)勢(shì)粒級(jí)在2.5φ～4.0φ之間躍動(dòng), 60%以上的電氣石主要分布在2.0φ～4.0φ這一粒級(jí)區(qū)間, 電氣石在鐵山港的海灣與海岸的分布也是不同的, 海灣的優(yōu)勢(shì)粒級(jí)在2.5φ～3.0φ, 海岸的優(yōu)勢(shì)粒級(jí)在 3.5φ～4.0φ?？傮w上看電氣石的分布規(guī)律基本符合前人研究時(shí)選用的粒級(jí),但有少量樣品出現(xiàn)了特殊性, 在 4.0φ～4.5φ和1.5φ～2.0φ均有分布。電氣石高含量區(qū)分布在東部, 西部含量相對(duì)減少, 分布特征呈現(xiàn)東高西低的趨勢(shì)。

表2 電氣石在各粒級(jí)中的分布Tab. 2 The tourmaline distribution in various of grain sizes

2.3 鋯石

鋯石在本區(qū)有相當(dāng)大的富集趨勢(shì), 研究區(qū)鋯石平均顆粒分?jǐn)?shù)為 10.70%, 每一個(gè)樣品中都有鋯石出現(xiàn), 不同岸段鋯石平均含量變化不大, 均接近研究區(qū)平均值, 比較而言, 北海?鐵山港岸段稍高一些,整個(gè)廣西沿海有西低東高的微弱趨勢(shì), 最高值出現(xiàn)在北海岸段, 顆粒分?jǐn)?shù)為54.86%。鋯石經(jīng)鑒定后, 特征多呈長(zhǎng)粒狀, 部分粒狀, 晶形相對(duì)完好, 以四方柱和四方雙錐的聚形常見, 無(wú)色或微紅色, 少數(shù)呈玫瑰紅色, 呈該色者, 晶體不完整, 晶棱被磨損呈卵形。玻璃—金剛光澤, 折射率高, 平行消光, 干涉色四級(jí)—高級(jí)白。鋯石在各樣品各粒級(jí)中的含量, 鑒定和統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。

由統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)可以看出, 本區(qū)鋯石的粒級(jí)分布特征明顯, 粒級(jí)分布相當(dāng)狹窄, 且隨著粒徑的變小,鋯石含量變高。本區(qū)鋯石的優(yōu)勢(shì)粒級(jí)在 3.0φ～4.5φ之間, 占總量 98%以上, 平均有 89.92%含量分布在3.5φ～4.5φ間, 其中在 3.5φ～4.0φ間含量最高, 達(dá)72.42%。優(yōu)勢(shì)粒級(jí)相當(dāng)明顯。特別的是鋯石在4.0φ～4.5φ（0.063～0.044 mm）粒級(jí)間有相對(duì)較高的平均顆粒分?jǐn)?shù), 樣品Q32-1和Q37-1, 在該粒級(jí)中含量高達(dá)78.57%和62.22%, 說明鋯石原始顆粒就比較細(xì)小, 在沉積物中的粒級(jí)分布受其在原巖中生長(zhǎng)狀況的影響更大。＞4.0φ （＞0.063 mm）粒級(jí), 通常在碎屑礦物分析中忽略, 而該粒級(jí)一部分重礦物, 如鋯石, 由于比重大（4.7）, 受浮選液體表面張力影響小, 特別在粗粉砂粒級(jí)（4.0φ～4.5φ）可以被分選出來, 在資源評(píng)價(jià)中不可被忽視。受物源的影響如果在鋯石研究中一概而論均取 2.0φ～4.0φ粒級(jí), 實(shí)驗(yàn)結(jié)果難免會(huì)有失準(zhǔn)確, 就廣西海岸帶而言, 鋯石含量會(huì)有近 18%的偏差。

3 結(jié)論與討論

此次研究結(jié)果充分肯定了粒級(jí)分析實(shí)驗(yàn)選取2φ～4φ的合理性, 但是不同地區(qū)的重礦物有著不同的分布特點(diǎn), 廣西海岸帶有用礦物有著自身的粒級(jí)分布特點(diǎn), 實(shí)驗(yàn)證明少量樣品的有用礦物在1.5φ～2φ和4.0φ～4.5φ之間也存在一定量的分布, 整體上看, 鈦鐵礦在這兩個(gè)粒級(jí)中約有 7.15%的含量, 電氣石有5.34%的含量, 鋯石則有17.58%的含量。我們無(wú)論從選礦的前提下還是進(jìn)行環(huán)境分析角度來看, 都要因地制宜, 可以隨機(jī)選取實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行粒級(jí)分布測(cè)試,最大化地減少評(píng)價(jià)偏差。通過實(shí)驗(yàn)表明: 本區(qū)鈦鐵礦和電氣石的粒度分布特征在不同地域有著不同分布規(guī)律, 在日后廣西海岸帶的研究中僅僅用 3.0φ～4.0φ的碎屑礦物會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定的偏差影響, 在鋯石分析評(píng)價(jià)中, 由于鋯石顆粒很小集中分布在3.5φ～4.5φ之間, 如果只是按照傳統(tǒng)的方法選取2.0φ～4.0φ之間的碎屑礦物做出的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)于整個(gè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的貢獻(xiàn)率較低, 甚至?xí)霈F(xiàn)較大的偏差。本文的研究為今后廣西砂礦研究提供了理論基礎(chǔ), 對(duì)于廣西海岸的礦產(chǎn)開發(fā)起著一定的實(shí)際意義。

表3 鋯石在各粒級(jí)中的分布Tab. 3 The Zircon distribution in various of grain sizes

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Received: Mar., 16, 2010

Key words:ilmenite; tourmaline; zircon; grain size distribution

Abstract:Thirteen representative samples of the useful minerals were collected from west to east in the littoral zone of Guangxi Province, and were studied for the grain size of distribution characteristics Ilmenite, tourmaline,and zircon contents specially in different fractions of the distribution of changes were studied, and the result indicates that ilmenite and tourmaline grain size distributions are relatively wide, the relative percentage contents of the highest were the 3.5φ～4.0φ size; zircon grain size distribution is very narrow, highly concentrated at the 3.5φ～4.5φ,the dominant grain size is 3.5φ～4.0φ, but several samples are between the 4.0φ～4.5φ. In addition to 2.0φ～4.0φ grain size, most samples of these minerals exist a certain amount at the 1.5φ～2φ and the 4.0φ～4.5φ. There are the 7.15%of ilmenite, the 5.34% of tourmaline, and the 17.58% of zircon at both of the two grain sizes. This result means that the heavy mineral analysis of 2.0φ～4.0φ grain size is reasonable, but to the specific sample there may be a certain deviation, sometimes even up to much more on the evaluation of mineral resources. To evaluate heavy mineral resources along Guangxi coastal, we should consider different specific weight minerals in 1.5φ～ 4.5φ different distribution that will help reduce the deviation.

（本文編輯:劉珊珊）

Grain size distributions of heavy minerals in the littoral zone of Guangxi Province

WANG Feng, JIN Bing-fu

（School of Geography and Planning, Ludong University, Yantai 264025, China）

P67; P577

A

1000-3096（2010）12-0057-05

2010-03-16;

2010-09-02

908專項(xiàng)廣西海岸海島綜合調(diào)查項(xiàng)目; 魯東大學(xué)學(xué)科建設(shè)資助項(xiàng)目

王鳳（1985-）, 女, 山東龍口人, 碩士研究生, 研究方向: 河口海岸過程與自然環(huán)境, E-mail: wangfeng1985102@126.com, 電話:13290186336; 金秉福, 通信作者, E-mail: bfjin@126.com, 電話:13220935849