山西省鈦礦基本地質(zhì)特征分析范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了山西省鈦礦基本地質(zhì)特征分析參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：山西省鈦礦資源主要分布在恒山西段，主要為變質(zhì)基-超基性巖型金紅石礦。其礦床類型主要分為巖漿型和沉積變質(zhì)型兩大類，其中變質(zhì)超基性巖型是主要的鈦礦類型。通過山西省內(nèi)3處不同類型的礦床成因解析，最后總結(jié)出山西省內(nèi)鈦礦的時(shí)間分布特征。

關(guān)鍵詞：山西；鈦；變質(zhì)超基性巖

1引言

山西省鈦礦類型相對單一，分布有限而集中，勘查工作主要集中在金紅石鈦礦上，工作程度相對較高，勘探深度一般在200～600m。主要分布在恒山西段，以變質(zhì)基-超基性巖型金紅石礦為主，成礦條件最好，是山西省的主要特色礦產(chǎn)之一，五臺山北麓及太行山一帶分布有少量中小型礦床與礦點(diǎn)。變質(zhì)火山巖型鈦礦主要產(chǎn)于左權(quán)縣桐峪一帶，另有沉積變質(zhì)型鈦礦以產(chǎn)于黑云斜長片麻巖的鈦鐵礦為主；不成規(guī)模的沉積型金紅石礦多產(chǎn)于晉東南地區(qū)與臨汾地區(qū)交界一帶的二疊系-三疊系砂巖中。

2變質(zhì)超基性巖型鈦

礦變質(zhì)超基性巖型金紅石礦主要分布在恒山西段、五臺山北麓一帶。恒山西段代縣一帶金紅石含礦帶（體）為陽起透閃巖，賦存于五臺群金崗庫組地層中，礦帶（體）的產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致，呈NWW-SEE向展布。礦帶（體）規(guī)模、產(chǎn)狀和形態(tài)嚴(yán)格受巖體的控制。礦化帶與五臺期超基性巖沿?cái)嗔褬?gòu)造活動侵入有密切關(guān)系，且受后期熱液活動影響較強(qiáng)，使金紅石再一次富集。查明的資源儲量集中在恒山西段代縣洪塘-碾子溝-羊廷寺一帶，由北西到南東依次分布著代縣洪塘、碾子溝2個(gè)超大型金紅石礦床，羊廷寺1個(gè)大型金紅石礦床，構(gòu)成一個(gè)礦帶。其中的碾子溝礦區(qū)位于該礦帶中部，屬超大型的金紅石礦床。

2.1區(qū)域地質(zhì)特征

碾子溝金紅石礦位于恒山西段，大地構(gòu)造單元為五臺-恒山基底雜巖區(qū)（Ⅲ級）中五臺山新太古代巖漿?。á艏墸?，但在恒山地區(qū)又經(jīng)古元古代巖漿再造。從老到新分布的地層有：新太古界、下古生界、新生界等。與區(qū)內(nèi)金紅石關(guān)系最密切的為新太古代變質(zhì)超基性侵入巖。發(fā)育有不同時(shí)代的構(gòu)造形跡，其中對超基性巖型金紅石影響最大的為五臺期、呂梁期構(gòu)造，其次為燕山期、喜馬拉雅期。五臺期以緊閉褶皺和逆沖推覆型韌性剪切帶發(fā)育為特征，形成NEE向線形構(gòu)造帶和一系列構(gòu)造巖片，構(gòu)造樣式為以片麻巖為核心的正扇形復(fù)式背斜。呂梁期顯著的構(gòu)造特征是在NW-SE向水平擠壓下，形成正常翼平緩、倒轉(zhuǎn)翼陡傾的不對稱緊閉同斜褶皺和逆沖脆—韌性斷層，對下伏先存的變質(zhì)地體具有強(qiáng)烈的構(gòu)造疊加改造。中生代燕山期以北西向正斷層和逆沖斷層為主。新生代喜馬拉雅山期構(gòu)造表現(xiàn)也較為強(qiáng)烈。

2.2礦區(qū)地質(zhì)特征

出露地層主要有新太古代五臺群石咀亞群金崗庫組及新生界第四系現(xiàn)代沖洪積物（圖2）。褶皺構(gòu)造不發(fā)育，地層完全受草垛山-分水嶺區(qū)域背斜控制，呈向南西傾的單斜層狀產(chǎn)出，傾角30-60°。斷裂構(gòu)造較發(fā)育，且已被基-超基性巖充填。斷裂構(gòu)造總體構(gòu)造產(chǎn)狀：200°∠34°，具有多期次活動特點(diǎn)，構(gòu)造性質(zhì)具有多樣性。五臺期巖漿活動較為強(qiáng)烈，以基-超基性巖漿活動為主。礦區(qū)內(nèi)可分上、下兩個(gè)超基性巖（帶），下帶為直閃巖、透閃巖組合帶，長1700m，寬50-100m，分布在礦區(qū)的北部。上帶為石英滑石片巖帶，長1700m，寬20-30m，分布在礦區(qū)的中北部。兩個(gè)基-超基性巖帶相距30-80m。直閃巖分布在超基性巖帶的頂、底部，在礦區(qū)內(nèi)由西向東連續(xù)出露。直閃巖一般厚10-20m；綠泥透閃巖分布在直閃巖的上部，是金紅石的主要含礦巖石。該巖石與直閃巖接觸處常見有寬10cm左右的蛭石（黑云母）片巖；石英滑石片巖分布在綠泥透閃巖上部，此巖石局部含礦，含礦范圍小，金紅石品位較低。陽起透閃巖分布在礦區(qū)北中部，構(gòu)成低品位金紅石礦石，且陽起石化、透閃石化增強(qiáng)，為五臺早期拉斑玄武巖漿分異的產(chǎn)物。

2.3礦床地質(zhì)特征

碾子溝金紅石礦體賦存在侵入于五臺群金崗庫組的五臺期變質(zhì)基-超基性巖體中，其規(guī)模、產(chǎn)狀和形態(tài)嚴(yán)格受巖體的控制。其中北部的陽起透閃巖、綠泥透閃巖礦帶因受后期熱液活動影響較強(qiáng)，使金紅石再一次富集。

2.3.1礦體的規(guī)模、形態(tài)、產(chǎn)狀該礦區(qū)為一特大型金紅石礦床，由43個(gè)礦體組成，其中以1號礦體規(guī)模最大，其它均為小礦體，礦體形態(tài)以透鏡體狀為主。1號礦體空間分布形態(tài)總體呈似層狀，局部呈凹透鏡狀。礦體主要受陽起透閃巖和綠泥透閃巖控制，在走向和傾向上與直閃巖呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。礦體控制長度2610m，延深300-500m，最大延深800余米，厚度由10余米到130m，平均厚度44m。礦體產(chǎn)狀200°∠34°，沿傾向有變厚的趨勢。

2.3.2礦石特征礦石礦物主要為金紅石、磁鐵礦、鈦鐵礦。1）金紅石：黃褐、褐及棕紅色，為自形、半自形粒狀，金剛光澤，硬度較高，比重經(jīng)測定為4.21，粒度一般為0.1-0.5mm，個(gè)別粗大者可達(dá)1mm，單晶和膝狀雙晶；金紅石TiO含量1%-6.11%，平2均是3.48%。2）鈦鐵礦：黑色、黑棕色，呈粒狀、板狀，金屬光澤，不均勻地分布在礦石中，常被金紅石所交代，交代[1]邊緣呈棕紅色，含量約0.5%。3）磁鐵礦：黑色，等軸狀自形晶，常被脈石(硅質(zhì))礦物交代，粒度0.05-3.00mm。含量0.1%。TFe71.33%。礦石自然類型可劃分為：浸染狀、條帶狀、星散狀三個(gè)礦石類型。金紅石分布不均勻，可見局部富集即許多粒金紅石聚集在一起成為團(tuán)塊狀或略成顯微條帶狀。金紅石與透閃石、綠泥石共生關(guān)系密切，而很少與普通角閃石、陽起石共生。浸染狀礦石類型是礦體中主要礦石類型，金紅石呈單體粒狀包含于或浸染于透閃石中，或透閃石與透閃石晶體之間，當(dāng)金紅石密集時(shí)形成稠密浸染狀礦石。

2.3.3礦體圍巖及其蝕變礦體頂板巖石為斜長角閃巖，少量直閃巖；底板為斜長角閃巖，局部為直閃巖，頂?shù)装鍘r石屬堅(jiān)硬巖石，與礦體接觸界線明顯。主要蝕變有透閃石化、陽起石化，以上蝕變與金紅石富集有密切關(guān)系，其次蝕變有滑石化、蛭石化、綠泥石化、藍(lán)晶石化等，與金紅石富集也有一定關(guān)系，但分布范圍小，零星。金紅石礦體的圍巖-陽起透閃巖，經(jīng)巖礦鑒定，原巖礦物大部分已蝕變，局部保留了輝石的殘晶和橄欖石的殘留體。可見原巖為輝石巖與橄欖輝石巖。

2.4成礦機(jī)制和成礦模式

成礦模式如圖3。成礦背景：新太古代五臺弧盆系綠巖帶火山-沉積環(huán)境下，晚期超-基性巖漿活動十分強(qiáng)烈，是含鈦超基性巖廣泛產(chǎn)出的構(gòu)造背景?？氐V條件：沿區(qū)域斷裂構(gòu)造侵入超基性巖，以及后來的區(qū)域變質(zhì)和構(gòu)造熱液活動。成礦機(jī)理：依據(jù)礦體的金紅石空間分布、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、圍巖蝕變及產(chǎn)出的地質(zhì)條件等特征綜合分析，可以認(rèn)為：金紅石的物質(zhì)來源于地殼深部即五臺期的超基性巖。TiO主要以金紅石、鈦鐵礦、銳鈦礦等含Ti礦物形態(tài)呈浸染2狀分布于超基性巖中。后經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用和構(gòu)造熱液作用TiO進(jìn)一步富集，在超基性巖的蝕變帶中形成工業(yè)礦體。成2礦階段：第一階段為超基性巖漿沿深斷裂或順層侵入并冷凝階段（2800-2600Ma），富含鈦的超鎂鐵質(zhì)巖漿結(jié)晶出浸染狀自形晶結(jié)構(gòu)的金紅石；第二階段為構(gòu)造變形-變質(zhì)階段（2600-2300Ma），在構(gòu)造-變質(zhì)熱液作用下，形成具交代[2]殘余結(jié)構(gòu)的脈狀、條帶狀、團(tuán)塊狀金紅石礦。

3變質(zhì)火山巖型鈦礦

變質(zhì)火山巖型鈦礦主要產(chǎn)于左權(quán)縣桐峪一帶的中莊、西頭礦區(qū)，鈦與磷灰石礦共生。大地構(gòu)造位置為太行山（南段）新太古代巖漿弧；含礦地質(zhì)體為巖漿弧中上太古界贊皇群石家欄組的（石榴）斜長角閃巖-角閃變粒巖-磁鐵石英巖建造，原巖建造為基性火山巖硅鐵建造；巖石組合：黑云母斜長片麻巖、斜長角閃巖；巖石結(jié)構(gòu)為斑狀變晶結(jié)構(gòu)；成礦時(shí)代為五臺期；成礦環(huán)境：隨著海底基性火山噴發(fā)，巖漿的冷卻速度較快，有極少量呈細(xì)小的結(jié)晶狀的輝石、長石形成，含鈦組分形成鈦鐵礦、銳鈦礦（金紅石變種），而含氟的揮發(fā)性溶液也開始形成磷灰石；礦石構(gòu)造為片狀構(gòu)造、片麻狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造；控礦條件：礦體形態(tài)嚴(yán)格受基性海底火山巖變質(zhì)而成的黑云母斜長片麻巖、斜長[3]角閃巖形態(tài)控制。典型礦床為：左權(quán)桐峪磷、鈦礦床。

3.1礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)位于左權(quán)縣城南偏東25km處，出露巖層為五臺群金崗庫組，以黑云斜長片麻巖為主，含礦巖層位于其中（圖4）。區(qū)內(nèi)混合巖化相當(dāng)強(qiáng)烈，幾乎涉及各個(gè)巖層。構(gòu)造比較簡單，地層總走向?yàn)镹E20-30°方向，向NW傾斜，傾角30-40°。部分地段，特別是礦層下部層間小褶曲比較發(fā)育，但對整個(gè)礦區(qū)無較大影響。脈巖十分發(fā)育，特別是角閃巖廣泛分布，總體呈脈狀或透鏡體，局部出現(xiàn)分枝現(xiàn)象或呈NNE的雁行排列。其次在礦層附近或貫穿其中的還有規(guī)模不大的少量花崗偉晶巖相石英脈體。

3.2礦體地質(zhì)特征

3.2.1礦層分布共圈出大小礦體7個(gè)，呈層狀分布于黑云母斜長片麻巖中。主要礦體2個(gè)（Ⅰ、Ⅹ號）。Ⅰ礦體北起至黑莊，南止麥積梁，全長1300m，Ⅹ號礦體北起麥積梁，南止西溝，以南被花崗片麻巖破壞。全長400余米，其余均出現(xiàn)在主礦層上下兩側(cè)。礦層產(chǎn)狀與圍巖一致，與含鈦片麻巖往往呈逐漸過渡關(guān)系。3.2.2礦體特征全區(qū)礦體共7個(gè)，其中以Ⅰ、Ⅹ號礦體為最大。Ⅰ號礦體，北部覆蓋物厚，根據(jù)鉆探工程看礦體變化較大，突出表現(xiàn)是由深部向地表由一層變?yōu)槿舾尚?，TiO含量變化不穩(wěn)定，往深部即傾斜方向TiO的含量趨于穩(wěn)22定，并匯合成一個(gè)礦體。南段局部發(fā)生劇烈相變或遭受混合巖化的破壞。Ⅹ號礦體，全長400余米，基本上穩(wěn)定，南端即被花崗片麻巖所破壞。該礦體往深部無變化，根據(jù)地表的觀察和各段相對高差在50m范圍內(nèi)一般變化不大。3.2.3礦石礦物特征礦石礦物：主要由角閃石、黑云母、石英、斜長石組成。其次為石榴子石、方解石、磷灰石、鈦鐵礦、磁鐵礦、黃鐵礦。個(gè)別還見有綠簾石和鋯英石晶體。礦石結(jié)構(gòu)：由三種類型組成，條帶狀、鮞狀和片狀，其中以條帶狀為主。條帶狀礦石，片狀結(jié)構(gòu)，鏡下呈花崗變晶結(jié)構(gòu)，篩狀結(jié)構(gòu)。該礦體工業(yè)儲量的塊段PO平均品位2.12%，TiO2.68%。2523.3礦床成因礦層具有一定的層位，含礦巖層與圍巖的產(chǎn)狀一致，與圍巖界線不清，在礦層近尖滅處與圍巖呈魚尾式穿插或明顯的相變關(guān)系。除有用礦物在礦層中增多和富集外，其它礦物與圍巖基本一致，這些事實(shí)反映礦層與圍巖形成條件是密切相關(guān)的，屬變質(zhì)火山巖的產(chǎn)物。磷灰石、鈦鐵礦和磁鐵礦是在區(qū)域變質(zhì)過程中形成的。

4沉積變質(zhì)型鈦礦代表性

礦床是代縣黑山溝釩鈦磁鐵礦，位于代縣城東20km；產(chǎn)在五臺山北坡五臺群金崗庫組中。在這里金崗庫圖3恒山地區(qū)變質(zhì)超基性巖型金紅石礦成礦模式圖圖4桐峪磷鈦礦區(qū)地質(zhì)略圖（據(jù)山西省資源潛力評價(jià)成果報(bào)告，2017簡編）注：1.第四系覆蓋層；2.斜長片麻巖；3.眼球狀片麻巖；4.花崗片麻巖；5.斜長角閃片麻巖；6.煌斑巖脈；7.超基性巖；8.透閃石巖；9.變質(zhì)磷鈦礦層；10.地質(zhì)界線.組構(gòu)成區(qū)域黑山莊-南峪口復(fù)向斜，軸線走向NEE，與區(qū)域構(gòu)造線方向一致，礦區(qū)即處于復(fù)式向斜西段南翼。礦區(qū)金崗庫組含礦巖系下部為斜長角閃巖及斜長角閃片巖，夾有透鏡狀3.4-4m厚的釩鈦磁鐵礦。中部為一套角閃斜長片麻巖，含金紅石角閃斜長片麻巖，局部含蘭晶石。片麻巖具半自形粒狀嵌晶結(jié)構(gòu)或斑狀花崗變晶結(jié)構(gòu)，主要礦物為角閃石、斜長石、石英，次要礦物有綠簾石、磷灰石、磁鐵礦。上部以斜長角閃巖為生，夾石英巖，含兩層磁鐵礦礦化層。構(gòu)造上作為黑山莊—南峪口復(fù)向斜的組成部分，自成一背形—黑山溝一云霧背形，形態(tài)完整，由核到兩翼巖性對稱。軸向NE40°左右，軸面傾向SE160°左右，南翼產(chǎn)狀160°∠47°，北翼較陡163°∠77°，于黑山溝向SW230°方向傾沒。礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，礦體產(chǎn)于五臺群石咀群金崗庫組石英角閃（片）巖內(nèi)，與巖層產(chǎn)狀一致。礦體呈扁豆?fàn)睿种?、分叉，沿走向變化大。南礦帶內(nèi)最大礦體長830m，平均厚3.32m；中礦帶內(nèi)最大礦體長630m，平均厚度4.99m；北礦帶最大礦體長度為360m，平均厚度4.28m。礦石以半自形粒狀結(jié)構(gòu)、致密塊狀構(gòu)造為主，次有疏松狀、浸染狀。礦石礦物以鈦鐵磁鐵礦為主，有時(shí)含少量黃鐵礦、黃銅礦等，脈石礦物以角閃石為主，次有石榴子石、綠簾石、長石等。礦石品位：TFe最高46.21%，多在37%以下，平均27.57%；TiO與TFe為正消長關(guān)系，最高為213.3%，平均為6.36%；VO平均為0.53%；Co0.01%-250.03%、Ga0.001%-0.51%。

5山西省鈦礦成礦規(guī)律及找礦方向

5.1成礦規(guī)律

在空間分布上，山西省鈦礦產(chǎn)的產(chǎn)出與變質(zhì)超基性巖密切相關(guān)。在山西省，超基性巖遍布全省的變質(zhì)基底中，如五臺山、恒山、呂梁山、太行山、中條山和霍山。然而富含鈦礦化的僅處于五臺山-恒山地區(qū)，可能這與其構(gòu)造環(huán)境屬較典型的巖漿弧盆系有關(guān)，這兩個(gè)地區(qū)是較典型的新太古代花崗巖-綠巖帶。成礦作用：新太古代時(shí)期，板塊縫合帶處，隨著板塊運(yùn)動，形成深斷裂，上地幔富鈦基性巖漿和地殼酸性巖漿沿?cái)嗔殉孰A段性上升，形成了一套玄武巖與流紋巖互層的火山巖地層。第I次成礦作用：呂梁期，碾子溝組被推入深部，不含金紅石的玄武巖變質(zhì)為含金紅石的角閃巖和榴閃巖，流紋巖變質(zhì)為變粒巖。第II次成礦作用：晉寧早期，地幔基性巖漿沿?cái)嗔亚秩?，形成高鈦基性巖；晉寧后期，碾子溝組和晉寧期基性巖又被快速帶至地殼淺部，溫度、壓力的降低，使兩者發(fā)生輕度退變質(zhì)，碾子溝組榴閃巖中的石榴子石退變?yōu)槭⒌?，晉寧期基性巖中的鈦鐵礦有一部分變質(zhì)為金紅石等。第III次成礦作用：中生代時(shí)期，華北地臺活化，深斷裂重新活動，同時(shí)形成一些新的斷裂，地下的高溫?zé)嵋貉財(cái)嗔哑扑閹仙?，溶解了深部的晉寧期基性巖的物質(zhì)，成為富鈦熱液，至適當(dāng)部位停留下來，使圍巖發(fā)生蝕變，形成蝕變巖帶。蝕變過程中，進(jìn)一步向中部富集，鐵向邊部遷移，形成金紅石礦。新生代時(shí)期，印度板塊向北俯沖，下地殼基性巖漿侵入，形成喜馬拉雅期[4]基性巖，局部對該礦體造成破壞。依據(jù)金紅石礦床的空間分布、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、圍巖蝕變及產(chǎn)出的地質(zhì)條件等特征綜合分析，認(rèn)為：金紅石的物質(zhì)來源于地殼深部，即五臺期的超基性巖。TiO主要以金紅石、2鈦鐵礦、銳鈦礦等為主。含鈦礦物原始形態(tài)呈浸染狀分布于超基性巖中，后經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用和熱液作用，TiO進(jìn)一步2富集而形成小團(tuán)塊狀、細(xì)脈狀或條帶狀的金紅石。斷裂構(gòu)造較發(fā)育，并且已被超基性巖充填；變質(zhì)超基性巖（陽起透閃巖、直閃巖、石英滑石片巖）為其容礦巖石，并在超基性的蝕變帶中形成工業(yè)礦體。

5.2找礦方向找礦標(biāo)志為:

1）區(qū)域深大斷裂并有超基性巖侵入處；2）具有區(qū)域性的金紅石化探異常靶區(qū)；3）侵入在區(qū)域性斷裂的超基性巖應(yīng)具透閃石化、綠泥石化及滑石化等特征；4）后期有熱液活動；5）物探磁法顯示有中等帶狀異常的存在等。找礦方向：古板塊的縫合部位，蝕變帶與碾子溝組基性變質(zhì)巖或晉寧期基性巖疊加處，即基性變質(zhì)巖與后期構(gòu)造熱液活動疊加，基性(變質(zhì))巖與蝕變巖共同出露處，根據(jù)地表基性(變質(zhì))巖及蝕變帶的產(chǎn)狀，預(yù)測深部的疊加成礦部位。[4]再根據(jù)蝕變巖的分帶性和Ti的含量預(yù)測礦體的位置。同時(shí)，盡可能避開喜馬拉雅期基性巖。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉新武,等.洪塘-羊廷寺金紅石普查報(bào)告[R].山西,2008.

[2]龐爾成,等.山西代縣金紅石礦床洪塘礦區(qū)含礦巖石的地球化學(xué)及年代學(xué)[J].巖石礦物學(xué),2010,29(5):497-506.

[3]山西省地質(zhì)勘查局.山西省區(qū)域礦床總結(jié)[M].1988.

[4]徐少康,等.山西代縣碾子溝金紅石礦床地球化學(xué)特征[J].礦床地質(zhì),2008,27(4)：502-519.

作者：王靜 單位：山西省地質(zhì)調(diào)查院