郭濤（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第六地質(zhì)大隊(duì)　哈密　839000）

新疆若羌縣沙河灣鈦磁鐵礦礦體特征及成因初探

郭濤
（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第六地質(zhì)大隊(duì)哈密839000）

沙河灣鈦磁鐵礦位于北山裂谷帶北側(cè)，筆架山基性超基性雜巖帶東段，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越。通過(guò)對(duì)礦體地質(zhì)特征及成因的初步總結(jié)分析，認(rèn)為礦體賦存于層狀輝長(zhǎng)巖中，以巖漿晚期熔離作用為主，兼有早期巖漿分異作用成礦，屬與層狀輝長(zhǎng)巖有關(guān)的巖漿分異熔離型鈦磁鐵礦床。

礦床地質(zhì)鈦磁鐵礦礦床成因?qū)訝钶x長(zhǎng)巖沙河灣

礦區(qū)地處塔里木-華北板塊塔里木微板塊北山古生代裂谷系北部。2013年以來(lái)新疆地礦局第六地質(zhì)大隊(duì)發(fā)現(xiàn)并評(píng)價(jià)了該礦床，查明礦區(qū)成礦地質(zhì)條件和礦體特征，對(duì)該區(qū)找礦前景做了初步的評(píng)價(jià)。筆者在已有資料的基礎(chǔ)上，對(duì)沙河灣鈦磁鐵礦礦體特征進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)其成因進(jìn)行初步分析，為下一步找礦工作提供參考依據(jù)。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

礦區(qū)位于新疆若羌縣與哈密地區(qū)交界地帶，磁海鐵礦西側(cè)，塔里木-華北板塊塔里木微板塊北山古生代裂谷系北部，北山裂谷北以紅柳河深斷裂為界，與中天山地塊相接；西以塞里克沙依大斷裂為界，與庫(kù)魯克塔格地塊相鄰；南以疏勒河大斷裂為界，與敦煌地塊相接。區(qū)內(nèi)鎂鐵-超鎂鐵巖發(fā)育，雜巖體產(chǎn)于陸殼板塊內(nèi)，巖體規(guī)模大，多成群成帶出現(xiàn)。在北山裂谷內(nèi)發(fā)現(xiàn)筆架山鎂鐵-超鎂鐵雜巖帶，長(zhǎng)度大于70km，及坡北鎂鐵-超鎂鐵雜巖帶，長(zhǎng)度大于50km，沙河灣鈦磁鐵礦即位于筆架山鎂鐵-超鎂鐵巖帶的東部。根據(jù)以往同位素測(cè)量成果（姜常義等2006、秦克章等2009），本區(qū)雜巖體多形成于321.7～260.7ma。表明該區(qū)在晚石炭世-早二疊世期間有一次長(zhǎng)時(shí)間的大規(guī)模幔源巖漿侵入事件。

圖1　東疆地區(qū)區(qū)域大地構(gòu)造位置圖

2　巖體地質(zhì)特征

礦區(qū)位于華力西中期中酸性復(fù)式巖體的中東部，長(zhǎng)軸方向近北西向，總體走向近154°，巖體平面形態(tài)呈橢圓狀產(chǎn)出，向北東方向側(cè)伏，傾角48°～60°。巖體長(zhǎng)約1.55km，最大寬度770m，最小寬度150m，平均寬約400m，出露面積約0.62km2（圖2）。沙河灣層狀輝長(zhǎng)巖巖體屬華力西晚期產(chǎn)物，巖體分異程度不高，特別是各結(jié)晶韻律之間接觸界線不清晰。根據(jù)主要造巖礦物組合，巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征，巖石類型的組合，特別是鈦鐵礦化特征，可將巖體劃分為兩個(gè)巖相：蘇長(zhǎng)輝長(zhǎng)巖相、暗色輝長(zhǎng)巖相。其中蘇長(zhǎng)輝長(zhǎng)巖相分布于巖體南部，暗色輝長(zhǎng)巖相分布于巖體北部。

蘇長(zhǎng)輝長(zhǎng)巖相出露面積最大，為該巖體主巖相，占巖體面積的70%左右，長(zhǎng)700～800m，寬150～200m。巖石呈灰綠色，中細(xì)粒粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由斜長(zhǎng)石、普通輝石、古銅輝石、角閃石、黑云母等組成。其中斜長(zhǎng)石與暗色礦物常緊密伴生，古銅輝石被包裹在角閃石中，在輝石-角閃石外側(cè)，少量具反應(yīng)邊狀。另外在巖相韻律層底部還見(jiàn)有含量極少的磷灰石，可見(jiàn)輝石的纖閃石化，角閃石多具次閃石化。該巖相一般富含F(xiàn)e-Ti礦物，其中以鈦磁鐵礦為主，多見(jiàn)隕鐵狀結(jié)構(gòu)、浸染狀分布的Fe-Ti礦物，局部可見(jiàn)條帶浸染狀，是尋找鈦磁鐵礦的目標(biāo)巖相。

暗色輝長(zhǎng)巖相主要分布在巖體的北部，與早期花崗巖體呈侵入接觸關(guān)系，呈似層狀產(chǎn)出，出露面積不大。巖石呈暗黑綠色，中粒粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石主要由鈉長(zhǎng)石、普通輝石、角閃石等組成。由于在巖漿房的分液作用下，暗色輝長(zhǎng)巖巖漿位于巖漿房底部，其中早期巖漿結(jié)晶形成的鈦鐵礦含量明顯高于蘇長(zhǎng)輝長(zhǎng)巖相，晚期巖漿熔離形成的鈦磁鐵礦對(duì)其起到了疊加富集的作用。

圖2　沙河灣礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖及鉆孔剖面圖

3　礦床特征

3.1礦體特征

通過(guò)工程控制，目前礦區(qū)內(nèi)已圈出鈦磁鐵礦體40個(gè)，探獲資源量近7 500萬(wàn)噸。礦體整體走向?yàn)楸蔽飨?，局部彎曲呈近南北向，南東方向側(cè)伏，向北東緩傾。礦體形態(tài)變化不大，主要礦體形態(tài)比較簡(jiǎn)單，呈層狀、似層狀，局部礦體出現(xiàn)分支復(fù)合現(xiàn)象。礦床構(gòu)造簡(jiǎn)單，構(gòu)造對(duì)礦體形態(tài)影響很小，僅巖體東部見(jiàn)有極少量后期輝綠巖脈穿插其中。礦區(qū)按照巖相劃分為兩個(gè)礦帶（即兩個(gè)巖相帶），基本特征如下：

暗色輝長(zhǎng)巖礦帶：賦存于暗色輝長(zhǎng)巖相中，圈出15個(gè)礦體（編號(hào)1～15），除8、10號(hào)礦體為隱伏礦體外，其余全部出露于地表。其中11號(hào)礦體為本礦帶的主要礦體，礦體走向長(zhǎng)大于500m，控制斜深438m。平均厚度48.52m，最大厚度可達(dá)132.3m。礦體形態(tài)呈似層狀、層狀，傾向北東，走向上由西向東呈變緩趨勢(shì)，傾向上向深部呈變厚趨勢(shì)。

礦體頂?shù)装鍘r性與含礦巖性一致，均為暗色輝長(zhǎng)巖。礦體平均品位TFe 17.03%、TiO23.93%。礦石類型以海綿隕鐵狀結(jié)構(gòu)、星散浸染狀礦石為主，另在礦體底部低品位礦石中還見(jiàn)有半自形它形粒狀結(jié)構(gòu)礦石。

蘇長(zhǎng)輝長(zhǎng)巖礦帶：賦存于蘇長(zhǎng)輝長(zhǎng)巖相中，圈出25個(gè)礦體（編號(hào)16-40），其中25、34、37、38、39、40號(hào)礦體為隱伏礦體，其余礦體均出露于地表。35號(hào)礦體為本礦帶的主要礦體，地表僅在3線附近見(jiàn)有出露，深部由9個(gè)鉆孔的控制，礦體走向長(zhǎng)大于1100m，控制斜深553m，平均厚度13.21m，最大厚度21.17m，礦體形態(tài)層似層狀、層狀，傾向北東，向東南方向明顯側(cè)伏，且礦體厚度有變厚的趨勢(shì)。

礦體頂?shù)装鍑鷰r與賦礦巖性均為蘇長(zhǎng)輝長(zhǎng)巖。礦體平均品位TFe 21.69%、TiO24.77%。巖石類型以中等浸染狀礦石為主，其次為條帶狀礦石、稀疏浸染狀礦石。

3.2礦石特征

礦石礦物主要有鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、少量磁鐵礦（圖3）。其中鈦磁鐵礦占主要地位，相對(duì)含量在80%以上，鈦鐵礦、磁鐵礦分別占15%、5%。其他金屬礦物主要有褐鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、金紅石、白鈦礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦等，含量較低。脈石礦物主要為輝石、斜長(zhǎng)石、橄欖石、角閃石、磷灰石、黑云母、磷灰石及次生蝕變礦物蛇紋石、滑石、綠泥石、纖閃石等，有時(shí)可見(jiàn)少量方解石等。

礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單，絕大多數(shù)為海綿隕鐵結(jié)構(gòu)、浸染狀構(gòu)造，鈦磁鐵礦-鈦鐵礦-磁鐵礦常呈1～2.5mm集合體狀伴隨輝石較多的部位存在，充填于早期結(jié)晶出的輝石晶粒間呈它形膠結(jié)狀產(chǎn)出。僅在暗色輝長(zhǎng)巖相中見(jiàn)到局部有半自形粒狀結(jié)構(gòu)、星散浸染狀構(gòu)造礦石。

圖3　鈦磁鐵礦石鏡下圖

3.3含礦巖石化學(xué)成分

礦石化學(xué)全分析數(shù)據(jù)表明（表1），礦石化學(xué)成分主要為SiO2，含量占30.52%～44.69%，以基性巖為主。K2O+NaO為0.88%～3.31%，里特曼指數(shù)為-0.06～0.53（均小于4），巖石堿度指數(shù)為1.16～1.31（均小于2），為強(qiáng)堿性巖（圖4a）；Fe2O3+FeO含量為17.05%～40.44%，F(xiàn)e3+/Fe2+總體小于1，說(shuō)明當(dāng)時(shí)環(huán)境為還原環(huán)境；鎂鐵比值（FeO*/Mg）為0.25～0.32，鎂鐵指數(shù)（m/f）為0.44～0.56，為富鐵質(zhì)巖（圖4b），即與釩鈦磁鐵礦礦床有專屬性的巖石。

表1　礦石化學(xué)全分析結(jié)果表

圖4　含礦巖石的巖石化學(xué)參數(shù)變異圖（a）-NaO+K2O—SiO2圖解；（b）-m/f-αSi圖解

4　成因分析

4.1巖體成因模式

巖漿物質(zhì)自身分異作用，與相適應(yīng)的構(gòu)造活動(dòng)共同綜合作用，最終才能形成具體的巖體。高序次超殼深大斷層（紅柳河深大斷裂），因其切穿地殼到達(dá)上地幔，是地幔物質(zhì)上涌通道，在地殼深處形成一個(gè)巖漿房，較低序次的北東向構(gòu)造是巖漿侵入的通道，經(jīng)過(guò)分異的巖漿在有利的構(gòu)造部位聚集形成巖體。

4.2成礦期次劃分

結(jié)合野外地質(zhì)現(xiàn)象和室內(nèi)鏡下鑒定，將沙河灣鈦磁鐵礦劃分為四個(gè)活動(dòng)期次，其中鈦磁鐵礦主要形成于巖漿期階段，具體生成又分為早期巖漿階段與晚期巖漿階段，以晚期巖漿階段為主。

⑴早期巖漿階段：在熱動(dòng)力作用的驅(qū)使下，巖漿沿較低序次的北東向構(gòu)造上侵就位，溫度壓力開(kāi)始降低，高溫礦物如橄欖石、部分輝石開(kāi)始結(jié)晶，同時(shí)結(jié)晶的還有鈦鐵礦及少量的鈦磁鐵礦、磁黃鐵礦等，在暗色輝長(zhǎng)巖相形成少量半自形粒狀-板狀鈦磁鐵礦，但規(guī)模不大。

⑵晚期巖漿階段：巖漿就位過(guò)程中，隨著溫度壓力的持續(xù)降低，大量輝石、斜長(zhǎng)石開(kāi)始大量結(jié)晶，同時(shí)鈦磁鐵礦-磁鐵礦晶出，形成鈦磁鐵礦-磁鐵礦-鈦鐵礦組合，以鈦磁鐵礦為主，末期角閃石、黑云母、鎳黃鐵礦及磁黃鐵礦等開(kāi)始結(jié)晶。伴隨著硅酸鹽礦物的分異結(jié)晶作用，鈦鐵氧化物從巖漿中熔離，并受密度影響，輝石及鈦鐵氧化物下沉，斜長(zhǎng)石相對(duì)上浮，并受重力結(jié)晶分異作用下沉到韻律層中下部富集成礦。這一階段形成巖漿晚期熔離型鈦磁鐵礦石，是主要的成礦期。

⑶巖漿期后-熱液期：該階段主要形成滑石-蛇紋石、纖閃石、磁鐵礦及少量綠泥石等，其中磁鐵礦渾圓半自形粒狀分布于隕鐵狀鈦磁鐵礦-鈦鐵礦邊側(cè)，是典型的熱液產(chǎn)物。

⑷成巖期后階段：該階段有大量綠泥石出現(xiàn)，同時(shí)可見(jiàn)少量黃鐵礦和白鈦礦，多呈微裂紋-水草狀交代-充填磁黃鐵礦存在，是巖石冷凝后殘液后生產(chǎn)物。

4.3礦床成因

根據(jù)礦石的組構(gòu)變化特征及金屬礦物的結(jié)晶分異、熔離成礦作用過(guò)程，結(jié)合沙河灣鈦磁鐵礦巖相學(xué)、巖石化學(xué)等特征，將沙河灣鈦磁鐵礦床成因概括為：產(chǎn)于上地幔中的地幔巖，沿深大斷裂侵入到地殼一定深度的巖漿房，并在構(gòu)造活動(dòng)協(xié)調(diào)的作用下，侵位形成與層狀輝長(zhǎng)巖有關(guān)的巖漿分異熔離型鈦磁鐵礦礦床。

5　找礦標(biāo)志

大地構(gòu)造環(huán)境：礦床產(chǎn)于塔里木地塊北山裂谷帶內(nèi)，北山裂谷帶發(fā)源于塔里木陸殼板塊，經(jīng)歷了拉張-匯聚-固結(jié)-重新活化-封閉等多階段的地質(zhì)活動(dòng)過(guò)程。紅柳河-依格孜塔格深大斷裂作為巖漿通道控制著基性層狀輝長(zhǎng)巖體的分布。

分異作用：層狀輝長(zhǎng)巖巖體分異作用進(jìn)行得越完全，鐵鈦氧化物熔離、聚集程度越高，巖體的成礦作用有可能越好。因此巖體的分異程度亦是重要的找礦標(biāo)志。

地表特征：層狀輝長(zhǎng)巖體由于其抗風(fēng)化性較弱，地表常呈砂狀風(fēng)化層，且局部被第四系薄層覆蓋，鈦磁鐵礦出露地表常呈褐紅色氧化殼，是較好的直接找礦標(biāo)志。

物理特征標(biāo)志：含鈦磁鐵礦層狀輝長(zhǎng)巖巖體的造巖礦物和礦石礦物，密度值較大，具有不同程度的磁性，其鈦磁鐵礦石更具有明顯的磁性，且密度最高，所以具有物探重磁同源異常的巖體亦是一個(gè)重要的找礦線索。

6　結(jié)論

⑴根據(jù)暗色礦物含量、礦物粒度將巖體劃分為兩個(gè)巖相，分別為蘇長(zhǎng)輝長(zhǎng)巖相和暗色輝長(zhǎng)巖相。兩者均賦存有鈦磁鐵礦體，但又有明顯的差別，蘇長(zhǎng)輝長(zhǎng)巖相中的鈦磁鐵礦體厚度較小，品位較高；而暗色輝長(zhǎng)巖相中的鈦磁鐵礦體厚度較大，品位較低。礦體層控特征明顯，多為層狀、似層狀，產(chǎn)狀變化不大，傾向較緩。綜合沙河灣層狀輝長(zhǎng)巖體兩個(gè)巖相巖石學(xué)、巖石化學(xué)、造巖礦物特征等方面的資料，通過(guò)巖相間接觸關(guān)系的研究以及含礦性特征的研究，認(rèn)識(shí)到巖相內(nèi)部的變化是結(jié)晶分異的結(jié)果，兩個(gè)巖相間的差異是侵位前巖漿分液作用的結(jié)果。

⑵沙河灣巖體產(chǎn)于華力西中期中酸性復(fù)式巖體的中部，與圍巖呈侵入接觸關(guān)系，結(jié)合區(qū)域基性-超基性雜巖體同位素年齡成果，推測(cè)該巖體形成于華力西晚期。地幔物質(zhì)沿深達(dá)上地幔的紅柳河大斷裂上涌，經(jīng)歷巖漿房分液作用，沿較低序次的北東向構(gòu)造侵位，在巖漿冷卻過(guò)程中經(jīng)過(guò)重力結(jié)晶分異和熔離作用形成與層狀輝長(zhǎng)巖有關(guān)的巖漿分異熔離型鈦磁鐵礦礦床。早期巖漿分異作用與晚期巖漿熔離作用疊加富集成礦，其中又以晚期巖漿熔離作用為主。

⑶北山裂谷帶發(fā)源于塔里木陸殼板塊，經(jīng)歷了拉張-匯聚-固結(jié)-重新活化-封閉等多階段的地質(zhì)活動(dòng)過(guò)程。帶內(nèi)前寒武紀(jì)變質(zhì)基底和早古生代蓋層塊體較多，由此形成了復(fù)雜多變的地層、構(gòu)造、巖漿巖，為金、銅、鎳、鐵、錳等礦產(chǎn)的形成提供了良好的地質(zhì)背景條件。近年來(lái)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)的坡北、紅石山、筆架山、蠶頭山等基性巖帶，其主體均為輝長(zhǎng)巖，根據(jù)1∶5萬(wàn)區(qū)域航磁顯示，對(duì)應(yīng)有52～633 nt的帶狀或環(huán)狀高磁異常，具有尋找同類型鈦磁鐵礦的潛力。

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收稿：2016-05-12

10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.05.008