四川攀枝花钒钛磁铁矿矿床地质报告.docx

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四川攀枝花钒钛磁铁矿矿床地质报告

四川攀枝花钒钛磁铁矿矿床地质报告

矿区自然简况

（—）矿区所处行政区划位置

攀枝花式钒钛磁铁矿位于四川西南部，四川省渡口市东北12Km处。

区内攀枝花、白马、红格、太和四大矿区集中展布在四川省西昌至攀枝花市区域内，呈一个南北长约200公里、东西宽30～50公里的狭长区带内——即攀西裂谷带（图1-1）。

储量近百亿吨，是我国最大的岩浆型钒钛磁铁矿矿床。

渡口市是我国西南地区最大的钢铁冶金联合企业所在地。

（二）矿区交通简况

攀枝花是四川通往华南、东南亚沿边、沿海口岸的最近点，是四川与云南交界处重要的区域性枢纽城市，具有对内对外的区位优势，成昆铁路贯通全境，境内还有国道214,216,310线。

攀枝花位于成昆线上，可直达成都，重庆，昆明，北京等地。

攀枝花市境内水运航道是两江一河，即金沙江，雅砻江和安宁河，总通航里程为368公里。

（三）矿床地质研究史

攀枝花钒钛磁铁矿为常隆庆、殷学忠1936年在攀枝花（时称渡口）矿区做地质调查时发现，1942年、1941年他们分别发表文章并计算了铁矿石储量。

1941～1944年李善邦、秦馨攀、陈正、程裕淇等对矿石进行了研究，确定矿石矿物主要为钛磁铁矿、铁矿及钛磁铁矿含钒。

从那时开始，攀枝花铁矿便逐渐以“攀枝花钒钛磁铁矿”著称。

攀枝花式钒钛磁铁矿正式勘查工作起于1954年；四川省地矿局、冶金地勘局等单位几代地质人员进行了50多年的勘查，首先勘查的是攀枝花矿区，以后相继勘查了白马、太和、红格以及其他大、中型矿区；陈毓川院士等知名专家和矿床所等科研单位、院校也进行了深入和长期研究。

我国目前正处于经济发展的关键时期，对各种资源的需求量特别的大，尤其是钢铁，铁矿石的需求缺口也更为突出。

因此，摸清这一区域的资源潜力情况，对指导我国钢铁工业的可持续发展具有重要意义。

而攀枝花钒钛磁铁矿的发现以及进一步的开采，为我国寻找钒钛磁铁矿拓展了视野，也将会大大缓解我国铁矿资源不足的紧张形势。

图1-1康滇大陆古裂谷带构造－岩浆岩略图

1.中生界；2.早古生界；3.晚古生界；4.前震旦系；5.燕山期正长斑岩；6.燕山期花岗岩；7.印支期粗面岩；8.印支期霞石正长岩；9.印支期碱性超基性岩；10.印支期正长岩；11.印支期花岗岩；12.海西晚期二叠世玄武岩；13.海西期层状杂岩体；14.早奥陶世玄武岩；15.加里东期小型超基性岩体群；16.张裂古大陆边缘；22.反复活动深断裂；①箐河－程海；②攀枝花－楚雄；③昔格达－元谋；④安宁河－易门；⑤普雄河－普渡河；⑥甘洛－小江；⑦道浮－炉霍；⑧泥柯河；⑨清川－汶川；⑩卑川－盐井坪；

矿区地质概况

（—）地层

区内最古老的地层为上震旦系。

分两层，下部是蛇纹石化大理岩；上部是透辉岩和透辉石大理岩互层。

上三叠纪地层在本区最发育，分布在矿区北部和西北部，其底部是紫红色砂砾岩；上部为灰绿色砂岩与黑色砂页岩互层，含煤。

老第三系紫红色砂砾岩呈水平或近水平，不整合覆于老地层之上（图1-2）。

图1-2攀枝花钒钛磁铁矿矿

（二）构造

含矿岩体位于康滇地轴中段西缘的安宁河深大断裂带中，受安宁河深大断裂次一级NE向断裂控制。

岩体呈NE30°方向延展，长35km，宽2km，与震旦纪地层整合接触。

向北西倾斜，呈单斜状（实为务本一攀枝花岩盆状岩体的东南部分）。

岩体内部层状构造明显，不同成分矿物构成的浅色岩与暗色岩相互更叠交替；层之间为过渡关系。

原生层状构造与围岩产状一致，硅酸盐矿物均作线状平行排列。

（三）岩浆岩：

1）太古代一早元古代

太古代一早元古代岩浆活动强烈，早期为大规模海底火山喷溢，伴有基性、超基性岩侵入，中期为钠质花岗岩侵入，晚期为少量钾质花岗岩侵入。

火山岩赋存于康定群中，都经历了低绿片岩一角闪岩相的变质作用，且由北向南由基性到酸性，变质程度增高。

中基性火山岩在沪定以北尚有残余岩浆结构，以南已变成斜长角闪岩。

中酸性岩皆变成变粒岩、浅粒岩。

基性、超基性侵入岩在西昌一攀枝花地区有分布，岩体为呈岩株、岩盆、岩床产出的基性杂岩体及透镜状、脉状产出超基性杂岩两类，区内出露的有冕宁桂花村、米易娅口、攀枝花干塘坝等岩体。

本期基性岩属铁质岩系列，形成矿产有钒钦磁铁矿、磁铁矿;超基性岩亦属铁质岩系列，具铜镍、金及石棉、蛇纹石等矿化。

钠质花岗岩从庐定到攀枝花广泛分布，区内有磨盘山、大陆乡、大田等岩体。

多以岩枝、岩株，常由单一的石英闪长岩组成，属中酸性一弱酸性的钙一钙碱性钠质花岗岩系列。

这类岩体个别具稀上、萤石矿化。

钾质花岗岩岩体规模小、分布零星，攀西地区很少见，其主要为花岗闪长岩、二长花岗岩、普通花岗岩。

2）中元古代

火山岩有赋存于会群下部河口组、通安组中的细碧岩、角斑岩、石英角斑质火山岩系，主要分布于会理地区。

会理群上部天宝山组中主要赋存有英安质凝灰熔岩，分布在德昌、会理地区。

该期基性、超基性侵入岩呈岩株、岩床、岩墙产出，有石棉、高家村顶顶、菜子园等岩体。

酸性侵入岩具代表性岩体有摩掌营花岗岩、长塘花岗岩等。

3）早震旦世

火山岩有分布在西昌、米易地区的为赋存于苏雄组的流纹质火山碎屑岩、玄武岩及英安岩、沉凝灰岩、凝灰质砂岩夹玄武岩;赋存于开建桥组中的流纹质凝灰岩夹玄武岩、流纹岩与凝灰质砂岩、砾岩、沉凝灰岩等;赋存于列古六组的玄武岩、安山岩、流纹岩等、侵入岩主要有沪沽花岗岩等。

4）寒武纪一奥陶纪

主要为基性、超基性侵入岩，岩体规模小，数量多，呈岩基、岩枝、岩株、岩脉产出。

出体具铜、镍、铂矿化，代表性岩体有力马河、朱布等。

5）石炭纪一二叠纪

侵入岩为基性、超基性层状岩体，呈岩盆、单斜层产出。

代表性岩体有攀枝花、红格、白马、太和等，是区内钒钦磁铁矿赋存的岩体。

喷发一喷溢岩为区内广泛分布的峨嵋山玄武岩。

6）三叠纪一第三纪

三叠纪有中酸性及碱性侵入体，代表性岩体有矮郎河花岗岩、磨盘山花岗岩及广泛分布的碱性岩（脉）等;白奎纪有钾质花岗岩，代表性岩体有里庄钾长花岗岩;第三纪为分布广泛、规模小的超钾质系列的金云火山岩及白榴金云火山岩等。

矿床地质特征

（一）矿休产状

矿床产于侵入震旦系上统大理岩中的海西期辉长岩体中,岩体长19,宽5,大多数重要矿体成层状平行于火成堆积层理分布于层状岩体的辉长岩及斜长岩为主的岩相带，多见于每个岩相旋回的底部。

围岩多为辉长岩、斜长岩、辉长苏长岩，矿层与下部围岩多为突变接触，与上部围岩多为渐变接触关系。

此外可见脉状、管状矿体不整合地贯入于各岩相带中，与围岩呈突变接触。

因受断裂切割分为朱家包包、兰家火山、尖包包、倒马坎、公山、纳拉箐6个区段。

其岩浆液体分异和结晶分异的韵律层发育,岩体层状构造清楚,出露厚度700--2500m。

自上而下可划分为5个岩带（含矿层），9个含矿带（图1-3）：

（1）顶部浅色层状辉长岩带：

厚500—1000m。

浅色矿物含量一般>50%。

含稀疏的暗色矿物条带，偶尔为铁、钛氧化物矿条,无工业矿体。

该岩带顶部与三叠系或正长岩呈断层接触。

（2）上部含矿带：

厚10—120m。

以含铁辉长岩为主，夹有稀疏浸染状矿石。

含磷灰石丰富，达5%—20%，并有较多的辉石集中，可作标志层。

在底部有时可见厚约3m的斜长岩层。

有Ⅰ、Ⅱ两个矿带,含矿率为26%。

（3）中部暗色层状中粒辉长岩带，Ⅲ矿带产于其中，厚度160～600m，含矿率10%～20%。

（4）下部暗色层状辉长岩带。

暗色矿物含量一般>50%，构成密集条带，并夹有含铁辉长岩薄层及钒钛磁铁矿条。

总厚度166—800m，为主要含矿层。

由各种类型钒钛磁铁矿矿石组成，夹有层状暗色辉长岩。

有Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ等5个含矿带，其中Ⅵ、Ⅷ两个矿带中的主矿体厚度各为60m，含矿率60%～78%。

该岩带与底部含矿层呈过渡关系。

（5）边缘带：

以暗色细粒辉长岩为主。

厚度变化大，10—300m。

Ⅸ矿带产于其中，含矿率52%。

顶部往往有数米厚的橄榄岩及橄辉岩层，底部与大理岩接触带常变质为角闪片岩（图1-4）。

每个韵律层自下而上其基性程度降低，含矿层（体）分别赋存在各分异次级韵律层的下部，矿体也是层状岩体的组成部分。

分异作用愈彻底，含矿组分就愈富集。

岩体内各岩相带、矿带、铁矿层产状均与原生层状构造产状一致，大体走向N60°E，倾向NW，倾角较陡。

图1-3攀枝花钒钛磁铁矿矿床地质剖面图

1.上三叠统砂页岩；2.角闪正长岩；3.粗粒辉长岩；4.层状细粒辉长岩；5.层状含铁辉长岩；6.细粒辉长岩；7.稀疏浸染状矿体；8.稠密浸染状矿体；9.致密块状矿体；10.辉长岩层状结构；11.矿带编号；12.断层；

图1-4攀枝花钒钛磁铁矿矿床综合柱状图（注表中碳酸盐矿物应改为硅酸盐矿物）

（二）矿体规模

我国钒钛磁铁矿床分布广泛，储量丰富，储量和开采量居全国铁矿的第三位，已探明储量98.3亿t，远景储量达300亿吨以上，主要分布在四川攀枝花—西昌地区、河北承德地区、陕西汉中地区、湖北郧阳、襄阳地区、广东兴宁及山西代县等地区。

其中，攀枝花—西昌地区是我国钒磁铁矿的主要成矿带，也是世界上同类矿床的重要产区之一，南北长约300km，已探明大型、特大型矿床7处，中型矿床6处。

攀枝花矿区内共查明攀枝花式钒钛磁铁矿大型矿床8处、中型矿床9处，发现矿点、矿化点10余处，踏勘、检查航磁异常近10处；其中攀枝花、白马、红格、太和4个矿区为勘探，其他大、中型矿区基本达详查，个别中型矿区为普查。

区内现已查明矿石资源量100.74亿吨，矿石中伴生钛（TiO2）资源量8.53亿吨、伴生钒（V2O5）资源量1960.5万吨，同时初步查明铜、钴、镍、铬、锰、铂族元素、镓、钪等有益组合的赋存状态及分布规律.

该区主要矿体呈层状、似层状，产于辉长岩中，可划分成两个含矿带。

（图1-5，图1-6，图1-7）。

上部含矿带：

位于暗色层状辉长岩中部，分布稳定。

呈层状，似层状。

长15km，平均厚60m，矿层累积平均厚18m。

大部分为表外矿石和稀疏浸染状矿石。

倒马坎矿段矿石平均品位：

TFe24.82%、TiO27.20%、V2O50.08%。

其标准剖面为：

上覆岩石：

顶部层状辉长岩

上矿层：

富辉石型稀疏浸染状矿层（1.75m）

（Ⅰ矿体）含稀疏浸染矿条带辉长岩（6.82m）

层状辉长岩（30m）

下矿层：

富辉石型稀疏浸染状矿层（5.07m）

（Ⅱ矿体）层状辉长岩（2.10m）

含铁层状辉长岩（表外矿）（5.75m）

富辉石型稀疏浸染状矿层（7.50m）

下伏岩石：

暗色层状辉长岩。

底部含矿带：

矿层规模大，在整个辉长岩体下部稳定分布。

含矿层最厚500m（朱家包包）矿层累计厚度230m。

公山段含矿层最薄（70m）；矿层累计厚度20m。

整个含矿层平均厚210m，矿层平均累计厚度130m。

含矿率为65%，平均品位TFe33.23%，TiO211.63%，V2O50.30%。

图1-5攀枝花钒钛磁铁矿矿床地质剖面图

1.上三叠统砂页岩；2.角闪正长岩；3.粗粒辉长岩；4.层状细粒辉长岩；5.层状含铁辉长岩；6.细粒辉长岩；7.稀疏浸染状矿体；8.稠密浸染状矿体；9.致密块状矿体；10.辉长岩层状结构；11.矿带编号；12.断层；

图1-6兰家火矿段P15剖面图

1．表内矿；2．表外矿；3．花岗岩；4．伟晶辉长岩；5．中、细粒辉长岩；

6．中、细粒辉长岩；7．震旦系大理岩

图1-7攀枝花—务本钡钛磁铁矿层状辉长岩体剖面图

1．下部含矿带；2．上部辉长岩；3．顶部辉长岩；4．灯影组大理岩；5．观音崖组碎屑岩；6．印支期花岗岩；7．石英闪长岩；8．侏罗系含铜红层组合；9．断层

（三）围岩蚀变：

可见绿泥石化。

（四）矿石物质成份：

1．矿物成份：

按矿物共生组合及产出特点划分，矿石有以下组合：

金属矿物（钒钛磁铁矿组合）：

钛磁铁、钛铁晶石、钛铁矿、尖晶石。

硫化物组合：

磁黄铁矿、黄铜矿、镍黄铜矿。

金属矿物：

钛磁铁矿、钛铁晶石、钛铁矿、尖晶石。

氧化带矿物组合：

磁赤铁矿、假像赤铁矿、褐铁矿。

非金属矿物：

主要造岩矿物：

拉长石、异剥辉石、角闪石、橄榄石、磷灰石。

次生硅酸盐矿物：

透闪石、绿泥石、蛇纹石等。

2.化学成份：

矿石中有用组分为铁、钛、钒、锰、钴、镍、铜、钪和铂族元素等。

钒主要赋存在钛磁铁矿中。

锰以类质同象存在于钛铁矿、钛磁铁矿和脉石矿物中。

钪以类质同象方式取代普通辉石、钛角闪石、黑云母和钛铁矿中的Mg2+、Fe2+、Fe3+和Al3+。

钴、镍、铜以独立矿物形式为主，类质同象次之。

铂族元素的含量随矿石品位增高而增高，其中Pt、Os和Ru见有独立矿物。

不同韵律层得岩石化学组合不同，不同的矿区岩石的矿物组分也不相同（如兰尖矿区表1-2）。

岩石化学特征（见表1－1）：

表1－1攀枝花含矿岩体不同韵律层岩石化学成分组成（％）（据卢记仁等，1987修编）

韵层

样号

SiO2

TiO2

Al2O3

Cr2O3

Fe2O3

FeO

MnO

MgO

CaO

P2O5

Ⅱ

J-1

41.59

4.45

10.98

0.019

6.46

10.64

0.25

6.40

12.75

2.48

J-2

42.62

5.10

10.50

0.011

4.52

11.57

0.29

6.49

10.97

3.32

Ⅰ

L-1

37.94

6.90

11.84

0.002

8.41

11.38

0.22

7.74

11.35

2.20

L-2

37.54

7.25

11.14

0.003

10.63

12.24

0.23

6.50

11.45

2.16

L-3

36.86

5.35

14.34

0.008

9.90

13.50

0.19

5.82

9.44

2.08

L-4

13.90

12.45

5.79

0.022

27.56

27.20

0.31

5.01

4.35

0.38

L-5

13.43

13.00

4.57

0.009

29.01

25.72

0.33

6.88

4.15

0.26

L-6

33.38

3.05

13.82

0.003

5.43

21.34

0.15

3.73

9.70

2.04

L-7

27.04

8.25

9.26

0.003

18.30

19.35

0.26

5.91

7.95

1.06

L-8

8.47

14.95

6.04

0.017

30.16

29.80

0.32

5.23

1.90

0.42

L-9

14.75

12.00

4.75

0.011

28.00

24.93

0.30

7.36

5.85

0.19

L-10

2.49

15.25

4.40

0.011

36.10

32.89

0.36

4.86

0.68

0.22

注：

Ⅰ－下部基性超基性韵律层；Ⅱ－上部基性韵律层；

表1-2攀枝花兰尖矿区矿物主要组分

（五）矿石结构构造：

主要结构有嵌晶包铁结构，海绵陨铁结构、固溶体分离结构、格状结构半自形结构、他形结构。

矿石构造有致密块状，稠密浸染状，稀疏浸染状，条带状等构造（图1-8）。

每一个矿体的结构构造各不相同，该矿带自下向上可分为7个矿体：

粗粒辉长岩中的浸染状矿体（Ⅸ矿体）、底部致密块状矿层（Ⅷ矿体）暗色层状辉长岩中条带状矿层（Ⅶ矿体）、稠密浸染状矿层（Ⅵ矿体）、稀疏浸染状矿层（Ⅴ矿体）、星散状矿层（Ⅳ矿体）、表外条带状矿层（Ⅲ矿体）。

图1-8矿石结构图

（六）矿物气液包裹体

在矿体内自下而上采集了16个矿物包裹体样中，测得19个矿物包裹体爆裂温度（如表1—7）。

据测温结果，矿物的包裹体爆裂温度明显低于卢记仁等（1988）测得的包裹体均一温度。

但是，就各矿层的包裹体爆裂温度变化而言，它存在明显的韵律式变化特征。

各矿层下部韵律层矿物的爆裂温度均低于上部韵律层的爆裂温度，而且各矿层间存在一个温度跃变，说明每一矿层对应着一次岩浆活动。

在Ⅵ矿带，磁黄铁矿包裹体爆裂温度明显低于钛磁铁矿爆裂温度。

据磁黄铁矿海绵陨铁结构特征，它是由于熔离作用，后期充填于钛磁铁矿晶粒间形成的。

其形成时间晚于钛磁铁矿，结晶温度低于钛磁铁矿。

黄铁矿爆裂温度最低，这与它是热液期产物一致。

表1—7矿物包裹体爆裂温度

样号

样品名称

t爆裂/℃

样号

样品名称

t爆裂/℃

9S1

钛磁铁矿

410

6-2

钛磁铁矿

455

9-1

钛磁铁矿

680

6SS1

钛磁铁矿

520

8-1

钛磁铁矿

430

6SS1

磁黄铁矿

420

8-2

钛磁铁矿

655

6SS2

钛磁铁矿

520

8-5

钛磁铁矿

560

6SS2

磁黄铁矿

380

8-6

钛磁铁矿

545

5-1

钛磁铁矿

395

8B2

钛磁铁矿

630

5-2

钛磁铁矿

610

6-1

钛磁铁矿

450

B-02-5

黄铁矿

350

（七）稀土元素特征

根据攀枝花铁矿床特征，对矿体围岩岩石辉长岩、钛磁铁矿矿石进行了中子活化稀土元素分析。

按稀土元素特征，可将其成岩成矿过程分为3个期次：

成岩期（形成辉长岩体），主成矿期（岩浆期形成铁矿）和次成矿期（热液期形成硫化物矿）。

主成矿期形成的铁矿石层中的岩石、铁矿石和钛磁铁矿是同期产物。

热液期形成的黄铁矿与主成矿期相比，显示其为次成矿期产物（温春齐等，2002）。

（八）同位素组成

通过40Ar-39Ar测定岩体中钛普通辉石，得出两个年龄：

一是高温阶段平均年龄1500.8±5.17Ma（中元古代），代表含矿岩体侵入年龄；二是低温段视年龄712.7±61.4Ma，代表后期热扰动事件。

矿床成因

此类型矿床属岩浆分异矿床。

处于地幔热点之上的深部巨大岩浆房为幔源镁铁质岩浆的充分分异与成矿提供了优越条件。

磁铁矿、钛铁矿的晶出一般在较晚阶段，但因岩体而异。

我国的此类矿床中磁铁矿晶出多晚于辉石和斜长石，具有晚期岩浆分结矿床的结构构造特征或/和发育脉状贯入矿体，成矿作用可用图4的模式解释。

在布什维尔德杂岩中，磁铁矿的晶出晚于橄榄石和斜方辉石而大致与斜长石相当，因此层状矿体主要分布于上岩带（斜长岩为主）下部及主岩带顶部，具有早期岩浆分结矿床的结构构造特征（J.威廉赛（1966）），但在主矿带及其下部的各岩相中也常见可能来自下部主岩带的矿浆贯入矿体。

图6晚期岩浆分结矿床成矿作用理想模式（据贝特曼原图修改）

1-在冷凝带形成后早期岩浆结晶；2-先后结晶的硅酸盐矿物因比重不同按重力关系占据各自的位置；3-富矿

残浆通过粒间空隙向下集中，较晚结晶的比重较小的硅酸岩晶体上浮（此阶段冷凝结晶则形成层状矿体）；4-在外力作用下富矿残浆经压滤作用沿裂隙贯入形成贯入矿体。