山西省鈦礦基本地質特征分析范文

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摘要：山西省鈦礦資源主要分布在恒山西段，主要為變質基-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型兩大類，其中變質超基性巖型是主要的鈦礦類型。通過山西省內3處不同類型的礦床成因解析，最后總結出山西省內鈦礦的時間分布特征。

關鍵詞：山西；鈦；變質超基性巖

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。變質火山巖型鈦礦主要產于左權縣桐峪一帶，另有沉積變質型鈦礦以產于黑云斜長片麻巖的鈦鐵礦為主；不成規模的沉積型金紅石礦多產于晉東南地區與臨汾地區交界一帶的二疊系-三疊系砂巖中。

2變質超基性巖型鈦

礦變質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）的產狀與地層產狀基本一致，呈NWW-SEE向展布。礦帶（體）規模、產狀和形態嚴格受巖體的控制。礦化帶與五臺期超基性巖沿斷裂構造活動侵入有密切關系，且受后期熱液活動影響較強，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個超大型金紅石礦床，羊廷寺1個大型金紅石礦床，構成一個礦帶。其中的碾子溝礦區位于該礦帶中部，屬超大型的金紅石礦床。

2.1區域地質特征

碾子溝金紅石礦位于恒山西段，大地構造單元為五臺-恒山基底雜巖區（Ⅲ級）中五臺山新太古代巖漿弧（Ⅳ級），但在恒山地區又經古元古代巖漿再造。從老到新分布的地層有：新太古界、下古生界、新生界等。與區內金紅石關系最密切的為新太古代變質超基性侵入巖。發育有不同時代的構造形跡，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育為特征，形成NEE向線形構造帶和一系列構造巖片，構造樣式為以片麻巖為核心的正扇形復式背斜。呂梁期顯著的構造特征是在NW-SE向水平擠壓下，形成正常翼平緩、倒轉翼陡傾的不對稱緊閉同斜褶皺和逆沖脆—韌性斷層，對下伏先存的變質地體具有強烈的構造疊加改造。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造表現也較為強烈。

2.2礦區地質特征

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代沖洪積物（圖2）。褶皺構造不發育，地層完全受草垛山-分水嶺區域背斜控制，呈向南西傾的單斜層狀產出，傾角30-60°。斷裂構造較發育，且已被基-超基性巖充填。斷裂構造總體構造產狀：200°∠34°，具有多期次活動特點，構造性質具有多樣性。五臺期巖漿活動較為強烈，以基-超基性巖漿活動為主。礦區內可分上、下兩個超基性巖（帶），下帶為直閃巖、透閃巖組合帶，長1700m，寬50-100m，分布在礦區的北部。上帶為石英滑石片巖帶，長1700m，寬20-30m，分布在礦區的中北部。兩個基-超基性巖帶相距30-80m。直閃巖分布在超基性巖帶的頂、底部，在礦區內由西向東連續出露。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北中部，構成低品位金紅石礦石，且陽起石化、透閃石化增強，為五臺早期拉斑玄武巖漿分異的產物。

2.3礦床地質特征

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基-超基性巖體中，其規模、產狀和形態嚴格受巖體的控制。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，使金紅石再一次富集。

2.3.1礦體的規模、形態、產狀該礦區為一特大型金紅石礦床，由43個礦體組成，其中以1號礦體規模最大，其它均為小礦體，礦體形態以透鏡體狀為主。1號礦體空間分布形態總體呈似層狀，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相關關系。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，比重經測定為4.21，粒度一般為0.1-0.5mm，個別粗大者可達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)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塊狀或略成顯微條帶狀。金紅石與透閃石、綠泥石共生關系密切，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，當金紅石密集時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，頂底板巖石屬堅硬巖石，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系，其次蝕變有滑石化、蛭石化、綠泥石化、藍晶石化等，與金紅石富集也有一定關系，但分布范圍小，零星。金紅石礦體的圍巖-陽起透閃巖，經巖礦鑒定，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-沉積環境下，晚期超-基性巖漿活動十分強烈，是含鈦超基性巖廣泛產出的構造背景。控礦條件：沿區域斷裂構造侵入超基性巖，以及后來的區域變質和構造熱液活動。成礦機理：依據礦體的金紅石空間分布、結構、構造、圍巖蝕變及產出的地質條件等特征綜合分析，可以認為：金紅石的物質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礦物形態呈浸染2狀分布于超基性巖中。后經區域變質作用和構造熱液作用TiO進一步富集，在超基性巖的蝕變帶中形成工業礦體。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），富含鈦的超鎂鐵質巖漿結晶出浸染狀自形晶結構的金紅石；第二階段為構造變形-變質階段（2600-2300Ma），在構造-變質熱液作用下，形成具交代[2]殘余結構的脈狀、條帶狀、團塊狀金紅石礦。

3變質火山巖型鈦礦

變質火山巖型鈦礦主要產于左權縣桐峪一帶的中莊、西頭礦區，鈦與磷灰石礦共生。大地構造位置為太行山（南段）新太古代巖漿弧；含礦地質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；巖石結構為斑狀變晶結構；成礦時代為五臺期；成礦環境：隨著海底基性火山噴發，巖漿的冷卻速度較快，有極少量呈細小的結晶狀的輝石、長石形成，含鈦組分形成鈦鐵礦、銳鈦礦（金紅石變種），而含氟的揮發性溶液也開始形成磷灰石；礦石構造為片狀構造、片麻狀構造、條帶狀構造；控礦條件：礦體形態嚴格受基性海底火山巖變質而成的黑云母斜長片麻巖、斜長[3]角閃巖形態控制。典型礦床為：左權桐峪磷、鈦礦床。

3.1礦區地質特征

礦區位于左權縣城南偏東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）。區內混合巖化相當強烈，幾乎涉及各個巖層。構造比較簡單，地層總走向為NE20-30°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育，但對整個礦區無較大影響。脈巖十分發育，特別是角閃巖廣泛分布，總體呈脈狀或透鏡體，局部出現分枝現象或呈NNE的雁行排列。其次在礦層附近或貫穿其中的還有規模不大的少量花崗偉晶巖相石英脈體。

3.2礦體地質特征

3.2.1礦層分布共圈出大小礦體7個，呈層狀分布于黑云母斜長片麻巖中。主要礦體2個（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，其余均出現在主礦層上下兩側。礦層產狀與圍巖一致，與含鈦片麻巖往往呈逐漸過渡關系。3.2.2礦體特征全區礦體共7個，其中以Ⅰ、Ⅹ號礦體為最大。Ⅰ號礦體，北部覆蓋物厚，根據鉆探工程看礦體變化較大，突出表現是由深部向地表由一層變為若干小層，TiO含量變化不穩定，往深部即傾斜方向TiO的含量趨于穩22定，并匯合成一個礦體。南段局部發生劇烈相變或遭受混合巖化的破壞。Ⅹ號礦體，全長400余米，基本上穩定，南端即被花崗片麻巖所破壞。該礦體往深部無變化，根據地表的觀察和各段相對高差在50m范圍內一般變化不大。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。個別還見有綠簾石和鋯英石晶體。礦石結構：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，片狀結構，鏡下呈花崗變晶結構，篩狀結構。該礦體工業儲量的塊段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，這些事實反映礦層與圍巖形成條件是密切相關的，屬變質火山巖的產物。磷灰石、鈦鐵礦和磁鐵礦是在區域變質過程中形成的。

4沉積變質型鈦礦代表性

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恒山地區變質超基性巖型金紅石礦成礦模式圖圖4桐峪磷鈦礦區地質略圖（據山西省資源潛力評價成果報告，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.變質磷鈦礦層；10.地質界線.組構成區域黑山莊-南峪口復向斜，軸線走向NEE，與區域構造線方向一致，礦區即處于復式向斜西段南翼。礦區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構或斑狀花崗變晶結構，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。構造上作為黑山莊—南峪口復向斜的組成部分，自成一背形—黑山溝一云霧背形，形態完整，由核到兩翼巖性對稱。軸向NE40°左右，軸面傾向SE160°左右，南翼產狀160°∠47°，北翼較陡163°∠77°，于黑山溝向SW230°方向傾沒。礦區內斷裂構造較為發育，礦體產于五臺群石咀群金崗庫組石英角閃（片）巖內，與巖層產狀一致。礦體呈扁豆狀，分支、分叉，沿走向變化大。南礦帶內最大礦體長830m，平均厚3.32m；中礦帶內最大礦體長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構、致密塊狀構造為主，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山西省鈦礦成礦規律及找礦方向

5.1成礦規律

在空間分布上，山西省鈦礦產的產出與變質超基性巖密切相關。在山西省，超基性巖遍布全省的變質基底中，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，可能這與其構造環境屬較典型的巖漿弧盆系有關，這兩個地區是較典型的新太古代花崗巖-綠巖帶。成礦作用：新太古代時期，板塊縫合帶處，隨著板塊運動，形成深斷裂，上地幔富鈦基性巖漿和地殼酸性巖漿沿斷裂呈階段性上升，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為含金紅石的角閃巖和榴閃巖，流紋巖變質為變粒巖。第II次成礦作用：晉寧早期，地幔基性巖漿沿斷裂侵入，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，使兩者發生輕度退變質，碾子溝組榴閃巖中的石榴子石退變為石英等，晉寧期基性巖中的鈦鐵礦有一部分變質為金紅石等。第III次成礦作用：中生代時期，華北地臺活化，深斷裂重新活動，同時形成一些新的斷裂，地下的高溫熱液沿斷裂破碎帶上升，溶解了深部的晉寧期基性巖的物質，成為富鈦熱液，至適當部位停留下來，使圍巖發生蝕變，形成蝕變巖帶。蝕變過程中，進一步向中部富集，鐵向邊部遷移，形成金紅石礦。新生代時期，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。依據金紅石礦床的空間分布、結構、構造、圍巖蝕變及產出的地質條件等特征綜合分析，認為：金紅石的物質來源于地殼深部，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。含鈦礦物原始形態呈浸染狀分布于超基性巖中，后經區域變質作用和熱液作用，TiO進一步2富集而形成小團塊狀、細脈狀或條帶狀的金紅石。斷裂構造較發育，并且已被超基性巖充填；變質超基性巖（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礦體。

5.2找礦方向找礦標志為:

1）區域深大斷裂并有超基性巖侵入處；2）具有區域性的金紅石化探異常靶區；3）侵入在區域性斷裂的超基性巖應具透閃石化、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巖或晉寧期基性巖疊加處，即基性變質巖與后期構造熱液活動疊加，基性(變質)巖與蝕變巖共同出露處，根據地表基性(變質)巖及蝕變帶的產狀，預測深部的疊加成礦部位。[4]再根據蝕變巖的分帶性和Ti的含量預測礦體的位置。同時，盡可能避開喜馬拉雅期基性巖。

參考文獻：

[1]劉新武,等.洪塘-羊廷寺金紅石普查報告[R].山西,2008.

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[3]山西省地質勘查局.山西省區域礦床總結[M].1988.

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

作者：王靜 單位：山西省地質調查院