新疆若羌县沙河湾钛磁铁矿矿体特征及成因初探

郭涛（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第六地质大队　哈密　839000）

新疆若羌县沙河湾钛磁铁矿矿体特征及成因初探

郭涛
（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第六地质大队哈密839000）

沙河湾钛磁铁矿位于北山裂谷带北侧，笔架山基性超基性杂岩带东段，成矿地质条件优越。通过对矿体地质特征及成因的初步总结分析，认为矿体赋存于层状辉长岩中，以岩浆晚期熔离作用为主，兼有早期岩浆分异作用成矿，属与层状辉长岩有关的岩浆分异熔离型钛磁铁矿床。

矿床地质钛磁铁矿矿床成因层状辉长岩沙河湾

矿区地处塔里木-华北板块塔里木微板块北山古生代裂谷系北部。2013年以来新疆地矿局第六地质大队发现并评价了该矿床，查明矿区成矿地质条件和矿体特征，对该区找矿前景做了初步的评价。笔者在已有资料的基础上，对沙河湾钛磁铁矿矿体特征进行了总结，并对其成因进行初步分析，为下一步找矿工作提供参考依据。

1　区域地质背景

矿区位于新疆若羌县与哈密地区交界地带，磁海铁矿西侧，塔里木-华北板块塔里木微板块北山古生代裂谷系北部，北山裂谷北以红柳河深断裂为界，与中天山地块相接；西以塞里克沙依大断裂为界，与库鲁克塔格地块相邻；南以疏勒河大断裂为界，与敦煌地块相接。区内镁铁-超镁铁岩发育，杂岩体产于陆壳板块内，岩体规模大，多成群成带出现。在北山裂谷内发现笔架山镁铁-超镁铁杂岩带，长度大于70km，及坡北镁铁-超镁铁杂岩带，长度大于50km，沙河湾钛磁铁矿即位于笔架山镁铁-超镁铁岩带的东部。根据以往同位素测量成果（姜常义等2006、秦克章等2009），本区杂岩体多形成于321.7～260.7ma。表明该区在晚石炭世-早二叠世期间有一次长时间的大规模幔源岩浆侵入事件。

图1　东疆地区区域大地构造位置图

2　岩体地质特征

矿区位于华力西中期中酸性复式岩体的中东部，长轴方向近北西向，总体走向近154°，岩体平面形态呈椭圆状产出，向北东方向侧伏，倾角48°～60°。岩体长约1.55km，最大宽度770m，最小宽度150m，平均宽约400m，出露面积约0.62km2（图2）。沙河湾层状辉长岩岩体属华力西晚期产物，岩体分异程度不高，特别是各结晶韵律之间接触界线不清晰。根据主要造岩矿物组合，岩石结构、构造特征，岩石类型的组合，特别是钛铁矿化特征，可将岩体划分为两个岩相：苏长辉长岩相、暗色辉长岩相。其中苏长辉长岩相分布于岩体南部，暗色辉长岩相分布于岩体北部。

苏长辉长岩相出露面积最大，为该岩体主岩相，占岩体面积的70%左右，长700～800m，宽150～200m。岩石呈灰绿色，中细粒粒状结构，块状构造。岩石主要由斜长石、普通辉石、古铜辉石、角闪石、黑云母等组成。其中斜长石与暗色矿物常紧密伴生，古铜辉石被包裹在角闪石中，在辉石-角闪石外侧，少量具反应边状。另外在岩相韵律层底部还见有含量极少的磷灰石，可见辉石的纤闪石化，角闪石多具次闪石化。该岩相一般富含Fe-Ti矿物，其中以钛磁铁矿为主，多见陨铁状结构、浸染状分布的Fe-Ti矿物，局部可见条带浸染状，是寻找钛磁铁矿的目标岩相。

暗色辉长岩相主要分布在岩体的北部，与早期花岗岩体呈侵入接触关系，呈似层状产出，出露面积不大。岩石呈暗黑绿色，中粒粒状结构，块状构造，岩石主要由钠长石、普通辉石、角闪石等组成。由于在岩浆房的分液作用下，暗色辉长岩岩浆位于岩浆房底部，其中早期岩浆结晶形成的钛铁矿含量明显高于苏长辉长岩相，晚期岩浆熔离形成的钛磁铁矿对其起到了叠加富集的作用。

图2　沙河湾矿区地质简图及钻孔剖面图

3　矿床特征

3.1矿体特征

通过工程控制，目前矿区内已圈出钛磁铁矿体40个，探获资源量近7 500万吨。矿体整体走向为北西向，局部弯曲呈近南北向，南东方向侧伏，向北东缓倾。矿体形态变化不大，主要矿体形态比较简单，呈层状、似层状，局部矿体出现分支复合现象。矿床构造简单，构造对矿体形态影响很小，仅岩体东部见有极少量后期辉绿岩脉穿插其中。矿区按照岩相划分为两个矿带（即两个岩相带），基本特征如下：

暗色辉长岩矿带：赋存于暗色辉长岩相中，圈出15个矿体（编号1～15），除8、10号矿体为隐伏矿体外，其余全部出露于地表。其中11号矿体为本矿带的主要矿体，矿体走向长大于500m，控制斜深438m。平均厚度48.52m，最大厚度可达132.3m。矿体形态呈似层状、层状，倾向北东，走向上由西向东呈变缓趋势，倾向上向深部呈变厚趋势。

矿体顶底板岩性与含矿岩性一致，均为暗色辉长岩。矿体平均品位TFe 17.03%、TiO23.93%。矿石类型以海绵陨铁状结构、星散浸染状矿石为主，另在矿体底部低品位矿石中还见有半自形它形粒状结构矿石。

苏长辉长岩矿带：赋存于苏长辉长岩相中，圈出25个矿体（编号16-40），其中25、34、37、38、39、40号矿体为隐伏矿体，其余矿体均出露于地表。35号矿体为本矿带的主要矿体，地表仅在3线附近见有出露，深部由9个钻孔的控制，矿体走向长大于1100m，控制斜深553m，平均厚度13.21m，最大厚度21.17m，矿体形态层似层状、层状，倾向北东，向东南方向明显侧伏，且矿体厚度有变厚的趋势。

矿体顶底板围岩与赋矿岩性均为苏长辉长岩。矿体平均品位TFe 21.69%、TiO24.77%。岩石类型以中等浸染状矿石为主，其次为条带状矿石、稀疏浸染状矿石。

3.2矿石特征

矿石矿物主要有钛磁铁矿、钛铁矿、少量磁铁矿（图3）。其中钛磁铁矿占主要地位，相对含量在80%以上，钛铁矿、磁铁矿分别占15%、5%。其他金属矿物主要有褐铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、金红石、白钛矿、镍黄铁矿、黄铜矿等，含量较低。脉石矿物主要为辉石、斜长石、橄榄石、角闪石、磷灰石、黑云母、磷灰石及次生蚀变矿物蛇纹石、滑石、绿泥石、纤闪石等，有时可见少量方解石等。

矿石结构构造简单，绝大多数为海绵陨铁结构、浸染状构造，钛磁铁矿-钛铁矿-磁铁矿常呈1～2.5mm集合体状伴随辉石较多的部位存在，充填于早期结晶出的辉石晶粒间呈它形胶结状产出。仅在暗色辉长岩相中见到局部有半自形粒状结构、星散浸染状构造矿石。

图3　钛磁铁矿石镜下图

3.3含矿岩石化学成分

矿石化学全分析数据表明（表1），矿石化学成分主要为SiO2，含量占30.52%～44.69%，以基性岩为主。K2O+NaO为0.88%～3.31%，里特曼指数为-0.06～0.53（均小于4），岩石碱度指数为1.16～1.31（均小于2），为强碱性岩（图4a）；Fe2O3+FeO含量为17.05%～40.44%，Fe3+/Fe2+总体小于1，说明当时环境为还原环境；镁铁比值（FeO*/Mg）为0.25～0.32，镁铁指数（m/f）为0.44～0.56，为富铁质岩（图4b），即与钒钛磁铁矿矿床有专属性的岩石。

表1　矿石化学全分析结果表

图4　含矿岩石的岩石化学参数变异图（a）-NaO+K2O—SiO2图解；（b）-m/f-αSi图解

4　成因分析

4.1岩体成因模式

岩浆物质自身分异作用，与相适应的构造活动共同综合作用，最终才能形成具体的岩体。高序次超壳深大断层（红柳河深大断裂），因其切穿地壳到达上地幔，是地幔物质上涌通道，在地壳深处形成一个岩浆房，较低序次的北东向构造是岩浆侵入的通道，经过分异的岩浆在有利的构造部位聚集形成岩体。

4.2成矿期次划分

结合野外地质现象和室内镜下鉴定，将沙河湾钛磁铁矿划分为四个活动期次，其中钛磁铁矿主要形成于岩浆期阶段，具体生成又分为早期岩浆阶段与晚期岩浆阶段，以晚期岩浆阶段为主。

⑴早期岩浆阶段：在热动力作用的驱使下，岩浆沿较低序次的北东向构造上侵就位，温度压力开始降低，高温矿物如橄榄石、部分辉石开始结晶，同时结晶的还有钛铁矿及少量的钛磁铁矿、磁黄铁矿等，在暗色辉长岩相形成少量半自形粒状-板状钛磁铁矿，但规模不大。

⑵晚期岩浆阶段：岩浆就位过程中，随着温度压力的持续降低，大量辉石、斜长石开始大量结晶，同时钛磁铁矿-磁铁矿晶出，形成钛磁铁矿-磁铁矿-钛铁矿组合，以钛磁铁矿为主，末期角闪石、黑云母、镍黄铁矿及磁黄铁矿等开始结晶。伴随着硅酸盐矿物的分异结晶作用，钛铁氧化物从岩浆中熔离，并受密度影响，辉石及钛铁氧化物下沉，斜长石相对上浮，并受重力结晶分异作用下沉到韵律层中下部富集成矿。这一阶段形成岩浆晚期熔离型钛磁铁矿石，是主要的成矿期。

⑶岩浆期后-热液期：该阶段主要形成滑石-蛇纹石、纤闪石、磁铁矿及少量绿泥石等，其中磁铁矿浑圆半自形粒状分布于陨铁状钛磁铁矿-钛铁矿边侧，是典型的热液产物。

⑷成岩期后阶段：该阶段有大量绿泥石出现，同时可见少量黄铁矿和白钛矿，多呈微裂纹-水草状交代-充填磁黄铁矿存在，是岩石冷凝后残液后生产物。

4.3矿床成因

根据矿石的组构变化特征及金属矿物的结晶分异、熔离成矿作用过程，结合沙河湾钛磁铁矿岩相学、岩石化学等特征，将沙河湾钛磁铁矿床成因概括为：产于上地幔中的地幔岩，沿深大断裂侵入到地壳一定深度的岩浆房，并在构造活动协调的作用下，侵位形成与层状辉长岩有关的岩浆分异熔离型钛磁铁矿矿床。

5　找矿标志

大地构造环境：矿床产于塔里木地块北山裂谷带内，北山裂谷带发源于塔里木陆壳板块，经历了拉张-汇聚-固结-重新活化-封闭等多阶段的地质活动过程。红柳河-依格孜塔格深大断裂作为岩浆通道控制着基性层状辉长岩体的分布。

分异作用：层状辉长岩岩体分异作用进行得越完全，铁钛氧化物熔离、聚集程度越高，岩体的成矿作用有可能越好。因此岩体的分异程度亦是重要的找矿标志。

地表特征：层状辉长岩体由于其抗风化性较弱，地表常呈砂状风化层，且局部被第四系薄层覆盖，钛磁铁矿出露地表常呈褐红色氧化壳，是较好的直接找矿标志。

物理特征标志：含钛磁铁矿层状辉长岩岩体的造岩矿物和矿石矿物，密度值较大，具有不同程度的磁性，其钛磁铁矿石更具有明显的磁性，且密度最高，所以具有物探重磁同源异常的岩体亦是一个重要的找矿线索。

6　结论

⑴根据暗色矿物含量、矿物粒度将岩体划分为两个岩相，分别为苏长辉长岩相和暗色辉长岩相。两者均赋存有钛磁铁矿体，但又有明显的差别，苏长辉长岩相中的钛磁铁矿体厚度较小，品位较高；而暗色辉长岩相中的钛磁铁矿体厚度较大，品位较低。矿体层控特征明显，多为层状、似层状，产状变化不大，倾向较缓。综合沙河湾层状辉长岩体两个岩相岩石学、岩石化学、造岩矿物特征等方面的资料，通过岩相间接触关系的研究以及含矿性特征的研究，认识到岩相内部的变化是结晶分异的结果，两个岩相间的差异是侵位前岩浆分液作用的结果。

⑵沙河湾岩体产于华力西中期中酸性复式岩体的中部，与围岩呈侵入接触关系，结合区域基性-超基性杂岩体同位素年龄成果，推测该岩体形成于华力西晚期。地幔物质沿深达上地幔的红柳河大断裂上涌，经历岩浆房分液作用，沿较低序次的北东向构造侵位，在岩浆冷却过程中经过重力结晶分异和熔离作用形成与层状辉长岩有关的岩浆分异熔离型钛磁铁矿矿床。早期岩浆分异作用与晚期岩浆熔离作用叠加富集成矿，其中又以晚期岩浆熔离作用为主。

⑶北山裂谷带发源于塔里木陆壳板块，经历了拉张-汇聚-固结-重新活化-封闭等多阶段的地质活动过程。带内前寒武纪变质基底和早古生代盖层块体较多，由此形成了复杂多变的地层、构造、岩浆岩，为金、铜、镍、铁、锰等矿产的形成提供了良好的地质背景条件。近年来陆续发现的坡北、红石山、笔架山、蚕头山等基性岩带，其主体均为辉长岩，根据1∶5万区域航磁显示，对应有52～633 nt的带状或环状高磁异常，具有寻找同类型钛磁铁矿的潜力。

［1］董连慧，冯京，庄道泽，等.新疆富铁矿成矿特征及主攻类型成矿模式探讨［J］.新疆地质.2011，（4）：416-422.

［2］邓刚，贾红旭，王恒.新疆北山裂谷红石山镍矿矿床特征及找矿方向.新疆有色金属，2011，34（5）：8-11.

［3］卢鸿飞，赵献军，郭勇明，等.北山裂谷红石山镍矿床特征及成因—多期岩浆成矿作用.新疆地质，2012，30（2）：187-191.

［4］贾金典，熊荣辉，王伟，等.新疆北山裂谷西段坡一镍矿地质特征及成矿规律.中国科技博览.2014，（17）：33-33.

收稿：2016-05-12

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