白家全，田小林，彭松林，凌亞軍

四川省新型鈦礦(銳鈦礦)找礦遠(yuǎn)景預(yù)測研究

白家全，田小林，彭松林，凌亞軍

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一0六地質(zhì)隊(duì)，成都 611130）

雅安地區(qū)某鈦礦勘探在宣威組底部發(fā)現(xiàn)鈦礦層，礦床規(guī)模為大型，成因類型為古風(fēng)化—沉積型的銳鈦礦床，礦石質(zhì)量較好。宣威組范圍小，經(jīng)研究在同時(shí)代層位的沙灣組、樂平組底部層位含礦性與巖性地質(zhì)特征基本一致，并伴生鎵，巖性為雜色—紫紅色雜巖、泥巖、頁巖。沙灣組、樂平組發(fā)現(xiàn)銳鈦礦使四川省新型鈦礦（銳鈦礦）的找礦潛力大增。地質(zhì)上一般采用“樂平統(tǒng)”代表整個(gè)晚二疊世的全部沉積；宣威組代表陸相沉積，沙灣組以湖沼相沉積為主，樂平組為海陸相交互相碎屑巖沉積，沙灣組、樂平組在四川境內(nèi)分布較廣，找礦潛力大，是尋找銳鈦礦、鎵礦的新發(fā)現(xiàn)的重要層位。

銳鈦礦；沙灣組；樂平組；找礦標(biāo)志；遠(yuǎn)景預(yù)測

鈦已成為國家戰(zhàn)略金屬，銳鈦礦、板鈦礦、金紅石是自然界中TiO2的三種不同的結(jié)晶形態(tài)，是同質(zhì)多象變體，目前金紅石和鈦鐵礦（FeTiO3）是當(dāng)今鈦工業(yè)生產(chǎn)的最主要原料，銳鈦礦屬于中國嚴(yán)重短缺礦種，宣威組中發(fā)現(xiàn)銳鈦礦及伴生有較高含量的稀有金屬鎵、鈧，有重要價(jià)值。因此在宣威組中找到大規(guī)模的銳鈦礦并開發(fā)利用，不僅能促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，還能保障國家資源能源安全，顯著提升四川省鈦的品牌及話語權(quán)，另伴生礦產(chǎn)鎵在新一代半導(dǎo)體材料的地位越來越突顯，研究和尋找稀有金屬鎵對國家未來高科技發(fā)展有戰(zhàn)略支撐作用，也是我們地質(zhì)人的責(zé)任。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)大地構(gòu)造位置位于上揚(yáng)子古陸塊（I1）四川前陸盆地（I1-4）之峨眉山斷塊（I1-4-4）（圖1）。成礦位置位于濱太平洋成礦域（Ⅰ-4）揚(yáng)子成礦省（Ⅱ-15）上揚(yáng)子成礦亞?。á?15-B）上揚(yáng)子中東部(臺褶帶)Pb-Zn-Cu-Ag-Fe-Mn-Hg-S-P-鋁土礦-硫鐵礦-煤成礦帶（Ⅲ-77）（圖2）。

圖1 工作區(qū)所處大地構(gòu)造位置示意圖

圖2 工作區(qū)所處成礦帶位置示意圖

地層區(qū)劃屬楊子地層區(qū)（Ⅰ），四川盆地分區(qū)（Ⅱ）的成都-威遠(yuǎn)小區(qū)（Ⅲ）和昆明昭覺小區(qū)（Ⅱ）的峨邊小區(qū)（Ⅲ）的接觸地帶。

2 典型礦床特征

2.1 典型礦床基本情況

2.1.1 勘查概況

雅安市某鈦礦區(qū)，2016年在宣威組底部發(fā)現(xiàn)鈦礦層，2019～2020年對勘查區(qū)鈦礦進(jìn)行勘探，2020年提交了礦區(qū)鈦礦勘探報(bào)告，工作中開展了擴(kuò)大連選試驗(yàn)。

2.1.2 含礦地層特征

含礦地層為二疊系上統(tǒng)宣威組，假整合于峨眉山玄武巖組之上，巖性主要由泥巖與粘土質(zhì)細(xì)-粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖互層，底部與峨眉山玄武巖的近接觸帶，為鈦礦含礦層位。

2.1.3 礦體特征

礦體以單斜層狀沿地表呈面型分布，礦體呈層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與二疊系上統(tǒng)宣威組地層產(chǎn)狀一致，傾角10°～20°；礦體平均厚度5.31m；礦石平均品位TiO2為6.68%。底板為二疊系上統(tǒng)灰綠色的蝕變玄武巖。

2.1.4 礦石質(zhì)量

（1）礦物組成。礦石礦物：以銳鈦礦為主，含量約占5%～10%。脈石礦物：以高嶺石為主；少量絹云母、石英等。夾雜有風(fēng)化蝕變的玄武巖組分斜長石、少量輝石等。

（2）礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造。礦石結(jié)構(gòu)主要有泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、顯微鱗片狀結(jié)構(gòu)、微晶結(jié)構(gòu)、變余斑狀結(jié)構(gòu)、蝕變粉砂結(jié)構(gòu)等；礦石構(gòu)造主要為土狀構(gòu)造，其次為塊狀、蜂窩狀、角礫狀構(gòu)造。

（3）礦石的化學(xué)成分。鈦礦石主要有用組分為鈦，礦石TiO2含量平均6.68%，伴生有益組分Al、Fe、Si、Sc等。

（4）鈦物相。鈦礦石的TiO2主要賦存狀態(tài)為銳鈦礦相，平均含量約占礦石中TiO2總量的81.90%，次為榍石及硅酸鹽相中的TiO2，少見于磁鐵礦相、鈦鐵礦及鈦磁鐵礦相中。

（5）礦石類型。鈦礦石自然類型主要為紅色泥巖礦石和雜色鋁土巖礦石兩種；按照礦物成分多少分為褐鐵礦型礦石和高嶺土型礦石兩種，在空間分布上，總體上以褐鐵礦型為主，約占70%。

2.2 勘探結(jié)果

2.2.1資源量

資源量估算范圍4.98km2，提交了TiO2氧化物量519.2萬噸；伴生Al2O3氧化物量1879萬噸；伴生全鐵金屬量1451.6萬噸；伴生SiO2氧化物量2291.6萬噸；伴生Sc2O3氧化物量3269噸。

2.2.2選礦試驗(yàn)取得突破

（1）擴(kuò)大試驗(yàn)采用一段硫酸浸出—浸出渣硫酸化焙燒—浸出—浸出液分別單獨(dú)處理的分支并聯(lián)工藝流程，獲得了無定型二氧化硅（硅渣）、硫酸鋁銨、粗鈧渣、人造金紅石、硫酸鐵五種可銷售的礦產(chǎn)品，礦石的TiO2、Al2O3、TFe、Sc2O3、SiO2的回收率分別為75.39%、92.50%、90.39%、91.79%、96.38%。

（2）粗鈦渣經(jīng)焙燒-水洗-鹽酸浸出脫鈉，獲得含TiO2為93.21%高鈦渣，高鈦渣采用煅燒工藝，可獲得TiO2含量達(dá)97.21%的人造金紅石產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量符合人造金紅石國家有色金屬行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YS/T299-2010的TiO2-1級品要求。

2.2.3 單平方公里價(jià)值

平均每平方公里探獲TiO2氧化物量104萬噸，伴生Al2O3氧化物量377萬噸，伴生全鐵金屬量291萬噸，伴生SiO2氧化物量460萬噸，伴生Sc2O3氧化物量656噸。

3 銳鈦礦含礦層分布及潛力

地質(zhì)上一般采用“樂平統(tǒng)”代表整個(gè)晚二疊世的全部沉積；宣威組代表陸相沉積，沙灣組以湖沼相沉積為主，樂平組為海陸相交互相碎屑巖沉積（魯千紅等，2020），都與下伏峨眉山玄武巖組假整合接觸，為了對比研究，在沙灣組、樂平組取樣分析和地質(zhì)特征研究銳鈦礦。

3.1 取樣分析

（1）在峨眉山市龍門鄉(xiāng)干樹子礦點(diǎn)、沙灣區(qū)九頂山礦點(diǎn)、峨邊彝族自治縣白甲林礦點(diǎn)、峨眉山市龍門鄉(xiāng)鴛鴦坪礦點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地踏勘取樣8件，基本分析成果如下表1，結(jié)果顯示樣品中TiO2含量較高，伴生的Sc2O3、Ga2O3含量達(dá)可綜合利用水平。

（2）多元素分析和XRD測定

取峨眉山市龍門鄉(xiāng)鴛鴦坪樣品進(jìn)行多元素分析和XRD測定，多元素分析結(jié)果（表2），XRD測定見圖3。

表1 基本分析結(jié)果表

表2 多元素分析結(jié)果表

圖3 XRD測定結(jié)果

①多元素分析

分析結(jié)果表明，礦石TiO2含量較高，達(dá)到7.29%；伴生的Sc2O3、Ga2O3含量分別為69.1g/t和62.8g/t，可綜合回收利用。

②礦石主要礦物種類

根據(jù)XRD測試結(jié)果，結(jié)合簡單的鏡下核查，確定本礦主要礦物為高嶺土、赤褐鐵礦和銳鈦礦。鈦主要賦存于銳鈦礦相中（圖3）。

3.2 宣威組、沙灣組、樂平組底部含鈦礦層地質(zhì)特征對比分析

（1）分布范圍

從已有礦區(qū)成果及干樹子、九頂山、白甲林、鴛鴦坪礦點(diǎn)調(diào)查情況看，初步認(rèn)為，在宣威組、沙灣組和樂平組底部都能找到銳鈦礦。宣威組分布范圍小，沙灣組和樂平組分布范圍廣，潛在銳鈦礦找礦范圍大大增加（圖4）。

圖4 四川省境內(nèi)銳鈦礦含礦分布簡圖

（2）宣威組、沙灣組、樂平組底部含鈦礦層地質(zhì)特征對比分析

通過對宣威組、沙灣組和樂平組含礦層的地質(zhì)環(huán)境、礦床特征對比：巖相古地理不同，但下伏都為峨眉山玄武巖，成礦時(shí)代、地質(zhì)背景、成礦帶、基底巖性、成礦來源、巖性特征、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、鈦物相、礦石成份，含礦巖系厚度、礦層厚度基本相似（表3），與總結(jié)的典型礦床銳鈦礦找礦標(biāo)志相符，宣威組（含樂平組、沙灣組）銳鈦礦含礦層主要分布在四川省雅安-樂山—宜賓等地區(qū)，含礦層潛力分布呈線型展布，主要成南北走向，具體出露位置和賦存狀態(tài)由斷層、背斜、向斜控制，從雅安地區(qū)向南縱向上310km內(nèi)有展布，橫向上410km有出露，初步的統(tǒng)計(jì)含礦層出露長度約有2950km，銳鈦礦找礦遠(yuǎn)景巨大。

表3 宣威組、沙灣組、樂平組底部含鈦礦層地質(zhì)特征對比

3.3 資源潛力

3.3.1 成礦地質(zhì)條件

根據(jù)前述，銳鈦礦大地構(gòu)造位置位于上揚(yáng)子古陸塊四川前陸盆地之峨眉山斷塊；含礦巖系及建造為宣威組（樂平組、沙灣組）下段底部，與下伏峨眉山玄武巖呈假融合接觸帶；成礦時(shí)代為晚古生代，晚二疊世；沉積環(huán)境主要是陸相沉積、湖沼相沉積、海陸相交互相碎屑巖沉積；峨嵋山玄武巖控制含礦地層的產(chǎn)出；含礦巖石為雜色-暗紫紅色泥巖、頁巖。

3.3.2 成礦模式探討

綜合以上成礦地質(zhì)特征及典型鈦礦礦床研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)四川銳鈦礦成礦模式可分成三個(gè)階段：即火山噴溢階段、沉積階段和膠體化學(xué)作用階段。

（1）火山噴溢階段：晚二疊世早期火山噴發(fā)，巖漿沿火山口溢流，在上揚(yáng)子古陸塊四川前陸盆地形成峨嵋山玄武巖，成為后期銳鈦礦的基底地層。

（2）碎屑沉積階段：古風(fēng)化殼風(fēng)化碎屑在相對穩(wěn)定的地殼環(huán)境中長期沉積，假整合于第一階段形成的峨嵋山玄武巖基底之上，形成早期的泥巖、頁巖等含礦巖系。

（3）膠體化學(xué)作用：在含礦巖系成巖的過程中，由于新形成的泥頁巖與基底峨嵋山玄武巖的物理化學(xué)性質(zhì)存在巨大的差異，同時(shí)受古氣候古地貌的影響，在相對穩(wěn)定的古盆地中，新巖和基底的假整合帶上，不同的礦物質(zhì)發(fā)生膠體化學(xué)沉積，成礦物質(zhì)富集。

3.3.3 資源量定量預(yù)測

（1）預(yù)測模型建立及預(yù)測地質(zhì)變量的選擇

根據(jù)成礦地質(zhì)條件及礦床的成礦模式，結(jié)合已知礦床的礦化特征及礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征初步建立銳鈦礦預(yù)測模型。

（2）已查明資源儲量及其估算參數(shù)

①已查明資源量

典型鈦礦礦床勘查探獲TiO2氧化物量519.2萬噸，伴生Al2O3氧化物量1879萬噸，伴生全鐵金屬量1451.6萬噸，伴生SiO2氧化物量2291.6萬噸，伴生Sc2O3氧化物量3269噸。

典型鈦礦礦床伴生鎵品位與伴生鈧品位相當(dāng)，但沒有估算伴生鎵的資源量，野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)伴生鎵與伴生鈧品位相當(dāng)，在進(jìn)行資源量預(yù)測時(shí)，將鎵資源量與鈧資源量進(jìn)行等量預(yù)測。

②估算參數(shù)

表4 典型鈦礦床體積含礦率計(jì)算表

資源量估算范圍為4.98km2；含礦層位于泥頁巖和峨嵋山玄武巖的假整合帶位置，厚度10m左右，傾角10°～20°；而礦體厚度1.61～10.51m，平均5.31m，本次含礦地質(zhì)體厚度預(yù)測按照10m進(jìn)行計(jì)算。

體積含礦率：體積含礦率（K）=查明資源儲量（Q）/含礦地質(zhì)體體積（V），其中，含礦地質(zhì)體體積（V）=含礦地質(zhì)體面積×含礦地質(zhì)體厚度。計(jì)算結(jié)果如表4。

（3）預(yù)測區(qū)預(yù)測參數(shù)及資源量

The authors declare no competing financial interests.

①預(yù)測區(qū)預(yù)測參數(shù)

根據(jù)鈦含礦層呈帶狀分布特征，含礦層在區(qū)內(nèi)帶狀延展出露2950km，具備開采潛力的含礦層延伸按照1000m計(jì)算，具備潛力的含礦層面積為2950km2；預(yù)測含礦地質(zhì)體厚度基本和已知礦區(qū)厚度一致，按10m計(jì)算；含礦系數(shù)以煙溪溝鈦礦體積含礦率進(jìn)行計(jì)算；鑒于銳鈦礦屬于一個(gè)近年來發(fā)現(xiàn)的新類型礦床，在川內(nèi)僅有典型鈦礦礦床屬于成熟礦區(qū)，沒有其他的參考，本次區(qū)域預(yù)測引入相似系數(shù)區(qū)別于成熟礦山，本次預(yù)測相似系數(shù)根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)暫定為0.25。

表5 預(yù)測區(qū)資源量預(yù)測結(jié)果表

②資源量預(yù)測

根據(jù)公式：預(yù)測區(qū)資源量=預(yù)測地質(zhì)體體積×含礦系數(shù)×相似系數(shù)。具體計(jì)算結(jié)果見表5。

3.3.4 找礦前景和方向

根據(jù)資源量定量預(yù)測，四川境內(nèi)沙灣組、樂平組資源潛力TiO2氧化物量達(dá)7.66億噸，伴生Al2O3氧化物量27.8億噸，伴生全鐵金屬量21.5億噸，伴生SiO2氧化物量33.9億噸，伴生Sc2O3氧化物量48.41萬噸，伴生Ga2O3氧化物量48.41萬噸。雅安-樂山一帶初步調(diào)查，沙灣組、樂平組礦體厚度較為穩(wěn)定，含礦層傾角10°～20°，可開采潛力更大。

4 稀有元素鎵的發(fā)現(xiàn)價(jià)值

（1）在對干樹子礦點(diǎn)、九頂山礦點(diǎn)、白甲林礦點(diǎn)、鴛鴦坪礦點(diǎn)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)稀有元素鎵達(dá)到伴生可利用，對鴛鴦坪礦礦點(diǎn)原礦XRD測定，驗(yàn)證鈦礦是銳鈦礦相，也發(fā)現(xiàn)鎵達(dá)到可綜合利用。

（2）鎵的品位與鈧品位基本相當(dāng)，每平方公里伴生Ga2O3氧化物量應(yīng)達(dá)650噸，相當(dāng)于鎵金屬量480噸，1～2元/g，每平方公里潛在價(jià)值達(dá)4.8億元。

5 結(jié)論

5.1 區(qū)域銳鈦礦找礦標(biāo)志

礦床成因：古風(fēng)化-（陸相-河湖相-海陸交）沉積型的銳鈦礦床

找礦標(biāo)志：①地層標(biāo)志為晚二疊宣威組（包括沙灣組、樂平組）下段底部，并與下伏峨眉山玄武巖呈假融合接觸；②巖性標(biāo)志為宣威組底部的雜色—暗紫紅色泥巖、頁巖。

5.2 找礦方向

預(yù)測區(qū)位于揚(yáng)子成礦?。á?15）之康滇斷隆成礦帶（Ⅲ-77），滇東-川南-黔西Pb-Zn-Fe-稀土-磷-硫鐵礦-鈣芒硝-煤-煤層氣成礦亞帶（Ⅲ-77-①），礦體產(chǎn)于二疊系上統(tǒng)宣威組底部的雜色、暗紫紅色泥、頁巖中。

本區(qū)鈦礦的含礦層位宣威組、沙灣組、樂平組與峨眉山玄武巖假整合接觸面密切相關(guān)，因此，在更廣范圍內(nèi)尋找二者接觸帶，是尋找銳鈦礦的主要方向。

5.3 意義

（1）銳鈦含礦層規(guī)模大，資源潛力大，伴生組分價(jià)值大，為一超級“含礦層”。由于銳鈦礦的發(fā)現(xiàn)，有必要重新認(rèn)識宣威組、沙灣組、樂平組層位的價(jià)值。

（2）由于峨眉山玄武巖組的唯一性，賦存在宣威組、沙灣組、樂平組底部的鈦礦應(yīng)是獨(dú)一無二的，能發(fā)現(xiàn)多個(gè)大型—超大型礦床，并可能成集區(qū)出現(xiàn)，便于集中開采，對保障國家資源能源安全有重大現(xiàn)實(shí)意義。

5.4 認(rèn)識的局限性

由于初步調(diào)查主要在雅安-樂山一帶，雅安-樂山一帶陸相的宣威組、湖沼相的沙灣組、海陸交互相的樂平組都為銳鈦礦含礦層，但其它地區(qū)的海陸交互相的樂平組數(shù)千平方公里是否是銳鈦礦的含礦層，還需要地質(zhì)人員共同努力。

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Prognosis of Prospecting Potential of Anatase Deposit in Sichuan Province

BAI Jia-quan TIAN Xiao-lin PENG Song-lin LING Ya-jun

(The 106th Geological Team, BGEEMRSP, Chengdu 611130)

A large weathering-sedimentary anatase deposit associated with Ga is found in the bottom of the Upper Permian Xuanwei Formation in the Ya’an region. The anatase bed has also been found in the Shawan and Leping Formations correlated with the Xuanwei Formation. And the Shawan and Leping Formations are widely distributed over Sichuan. Accordingly, Sichuan has large potential for searching for anatase deposit.

anatase; Shawan Formation; Leping Formation; ore criteria; prospect prognosis

P912

A

1006-0995（2022）01-0050-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.01.010

2021-05-13

白家全（1967— ），男，四川彭州人，高級工程師，研究方向：地質(zhì)調(diào)查與礦產(chǎn)勘查