内蒙古羊蹄子山沉积变质型钛矿床——一个新的钛矿床类型的发现

文章通过对矿床地质特征及矿物成分的研究,将前人确定的内蒙古羊蹄子山沉积变质型铁矿床更正为沉积变质型钛矿床。并新发现了北部磨石山以金红石为主的富钛矿体。文章还对该矿床的成矿模式进行了总结,给出了综合找矿标志。与羊蹄子山钛矿床地质特征相似的钛矿床在国内外文献中尚未报道过,因此认为这是一个新的钛矿床类型,而且在内蒙古中东部有较大的找矿前景。

内蒙古羊蹄子山-磨石山钛矿床锐钛矿、金红石和钛铁矿的矿物学特征

羊蹄子山-磨石山钛矿床的钛矿物主要为锐钛矿、金红石和钛铁矿。锐钛矿化学成分的特点是FeO含量明显比金红石要低;主要X光粉晶谱线为3.518(100)、2.377(14)和1.667(11);晶胞参数a()=3.786,c()=9.513;拉曼光谱谱线(cm-1)为516、395、195和143。金红石的主要X光粉晶谱线为3.250(100)、1.688(40)和2.488(29);晶胞参数为a()=4.595,c()=2.962;拉曼光谱谱线(cm-1)为610和446。钛铁矿的成分特点是富锰贫镁,与攀西地区岩浆型钒钛磁铁矿矿床中的钛铁矿正好相反。所有上述钛(铁)氧化物矿物学特征,进一步说明该矿床是在中元古代在海底与基性火山活动有关的热水沉积后经区域变质和局部又遭受后期热液改造而成。

内蒙古羊蹄子山-磨石山锐钛矿矿床富矿层和花岗岩锆石SHRIMP U-Pb定年及其地质意义

在详细地质勘查和岩石学研究的基础上,选取了矿区北部磨石山矿带元古宙沉积变质型富锐钛矿矿层和南部羊蹄子山矿带西段与热液改造型富矿体接触的花岗岩体中的锆石,分别进行了较系统的SHRIMP锆石U-Pb定年研究。结果显示,富矿层的火山-沉积变质岩系中锆石存在2540～1158Ma(207Pb/206Pb年龄)的年龄谱范围,具有1751Ma、1859Ma和2525Ma3个主要年龄峰,其中以1751Ma左右的岩浆事件最为强烈,可能代表了海底火山热液喷气或喷流作用形成的锆石年龄或与之有关的成矿年龄;1158Ma的数据点为锆石增生事件年龄,可能记录了含矿岩系遭受低角闪岩相或绿片岩相的变质事件或与之有关的变质成矿作用年龄,由此确定火山-沉积岩的沉积作用应发生于1751Ma,时代为中元古代,是华北地台北缘结晶基底最早的沉积盖层,而非前人认为的古元古界上部二道凹群;其他几组较老年龄的碎屑锆石是沉积物源区的或由强烈的海底火山喷发作用从深部结晶基底带来的,它们主要表现为岩浆事件。花岗岩体的侵位(或结晶)年龄为118Ma,属燕山晚期产物,代表了羊蹄子山矿带西段局部遭受后期热液改造的成矿期年龄。

内蒙古正蓝旗羊蹄子山-磨石山锐钛矿矿床地质与地球化学——勘查和研究工作小结

锐钛矿及其同质异象金红石是钛矿资源中最具经济意义的,也是中国当前的紧缺矿种之一。前人把羊蹄子山矿床确定为铁矿床(点),通过近几年的研究和勘查,笔者认为这是一个以锐钛矿为主的沉积变质型矿床,是钛矿床的一个新的类型。矿体产于中元古代〔(1751±8)Ma〕片岩、变质石英(粉)砂岩和斜长角闪岩中,呈似层状、透镜状产出。富矿石具有细纹状构造,表现为以石英为主(含浸染状锐钛矿)和锐钛矿条纹互层。矿石矿物主要为锐钛矿,次有金红石和钛铁矿(±赤铁矿),脉石矿物以石英为主,含一定量的直闪石和黑云母(±石榴子石)。锐钛矿、金红石和钛铁矿的粒度很细,粒径为0.01～0.1mm。富矿TiO2含量为3.14%～15.46%,平均6.91%,而贫矿的TiO2含量为1.2%～2.97%,平均1.76%。矿石含较高的TFe和V。电子探针分析表明锐钛矿和金红石的Nb和Cr含量较低,说明矿物的源区来自变质基性岩。钛铁矿微量元素的特点是富锰贫镁,和岩浆型钒钛磁铁矿中钛铁矿的微量元素正好相反。围岩斜长角闪岩恢复其原岩大致相当于玄武岩、苦橄玄武岩等。岩石化学揭示其生成构造环境为岛弧或岛弧和洋脊的过渡带。硅同位素组成结果显示,不同锐钛矿矿石、石英岩和片岩等的δ30Si值为0.1‰～-0.9‰,与海底热液喷气沉积矿床的数据相似。所有上述矿床的地质和地球化学特征表明,锐钛矿矿石和斜长角闪岩都是海底基性火山活动的产物,矿石具有化学沉积特征,而后来遭到中级(偏低)区域变质作用(1158Ma)的影响,金红石主要形成于区域变质作用。该矿床在燕山晚期〔(118±3)Ma〕由于花岗岩的侵位又局部受到热液改造。

内蒙古正蓝旗羊蹄子山-磨石山钛矿区两种不同成因类型的锐钛矿富矿体

内蒙古正蓝旗羊蹄子山-磨石山钛矿床有两种不同类型的锐钛矿富矿体,即产于北部磨石山矿带的沉积变质型锐钛矿富矿体和产于南部羊蹄子山矿段的热液改造型锐钛矿富矿体。两类富矿体在矿体规模、形态、矿石结构构造特征、矿石矿物共生组合、矿石化学成分、锐钛矿粒度和成矿时代及成矿机理等方面,都存在较明显的差异。沉积变质型锐钛矿富矿体呈层状、似层状产出,矿石具有明显的细条纹状构造;由以石英为主的条纹和以锐钛矿、金红石、钛铁矿、直闪石(±黑云母、石榴子石)为主的条纹互层组成;矿石品位(TiO2)为5.0%～15.46%,平均值为8.64%,Fe2O3+FeO含量中等(6.99%～15.61%),锐钛矿颗粒细小(0.01～0.1mm);形成于元古宙〔(1751±8)Ma〕二道凹群变质岩系中。热液改造型锐钛矿富矿体呈透镜状,规模相对较小;矿石具有块状、网脉状、细脉浸染状构造;共生矿物除锐钛矿、金红石、钛铁矿、石英外,常有较多的叶片状赤铁矿,局部有直闪石、黑云母和石榴子石;锐钛矿粒度较大(0.05～0.2mm,少数可达0.5mm),且分布不均匀;是在元古宙沉积变质富锐钛矿变质石英砂岩的基础上,经燕山晚期〔(118±3)Ma〕花岗岩侵入,遭受热液改造而成。

内蒙古羊蹄子山-磨石山锐钛矿矿床斜长角闪岩类的岩石学和地球化学特征

内蒙古羊蹄子山-磨石山是本项目组近几年来发现和勘查研究的一个以锐钛矿为主的沉积变质型钛矿床,是钛矿床的一个新的成因类型。矿体产于中元古代二道凹群变质岩〔(1751±8)Ma〕中,其围岩为石英绢云片岩、绢云石英片岩、变质(粉)砂岩和斜长角闪岩等。矿石实际上是富含锐钛矿等钛矿物和直闪石、黑云母的变质石英(粉)砂岩和片岩。斜长角闪岩是矿体的重要围岩之一,多呈似层状、透镜状产出,与矿体在时、空、成因上有密切关系。按矿物组合特征,斜长角闪岩可分为角闪岩、斜长角闪岩和斜长岩等3类。恢复其原岩,大致相当于苦橄玄武岩、玄武岩、玄武安山岩和粗面质安山岩。岩石化学和微量元素地球化学特征表明,它们主要属于活动大陆边缘岛弧和洋脊过渡带的拉班玄武岩类,而且岩石分异演化较彻底。矿体和斜长角闪岩都是海底基性火山活动的产物,后又遭受了区域变质作用。

内蒙古羊蹄子山-磨石山钛矿床的物性特征及有效找矿方法探讨

内蒙古羊蹄子山-磨石山钛矿床是近几年国内所发现的新型钛矿床,其中,羊蹄子山矿带为热液改造型富钛矿床,磨石山矿带为沉积变质型富钛矿床。这2个矿带的主要有用矿物为锐钛矿、金红石及钛铁矿。根据大量物性测量和研究对比,发现富钛矿石具有较高的密度、弱磁性、高极化率、较低电阻率的物性特征。通过重、磁探测发现了多处有意义的异常,对部分异常进行了钻探验证,结果表明,高精度重力测量是有效的找矿方法,高精度磁法为基本的找矿方法。文章结合该区岩(矿)石的物性特征,探讨了大功率激电和频率域电磁法寻找此类矿床的有效性和可行性。并据此指出,重力与磁法面积测量相结合,在重点地段进行激电与电磁测深,是寻找同类矿床的有效的物探技术方法组合。

内蒙古正蓝旗羊蹄子山-磨石山钛矿区硅质岩地球化学特征及沉积环境意义

文章通过详细的野外地质调查和系统的岩石化学、稀土元素、微量元素及硅、氧同位素等研究,探讨了羊蹄子山-磨石山钛矿区无矿白色硅质岩和富钛硅质岩的成因及形成地质构造环境。研究结果表明,呈厚层状产出的无矿白色硅质岩具较高的SiO2、Al2O3含量及Al/(Al+Fe+Mn)、Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)比值,稀土元素总量很低,其北美页岩标准化配分模式为向右倾的曲线,无明显铈异常和铕异常,表明其形成于受陆源影响的大陆边缘构造环境;赋矿岩系中薄层状富钛硅质岩的TiO2、Fe2O3、Cu、V含量较高,但Al/(Al+Fe+Mn)、Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)比值较低,稀土元素总量较高,北美页岩标准化曲线为明显左倾型-平坦型,具弱的负铈异常,表明其形成于洋脊及附近环境。两种硅质岩的δ30Si值为变化较小的负值,与热水沉积和某些生物成因硅质岩的硅同位素组成相似,两者的δ18O值范围和平均值均相似。两类硅质岩的成因及形成构造环境不同,富钛硅质岩的地球化学特征表明,该矿床的形成与本区元古宙海底火山热液喷流作用有关。

一个新的沉积变质型钛矿床的成矿模式及找矿方法

内蒙古羊蹄子山沉积变质型钛矿床是一个新的钛矿床类型。通过对地质、地球物理前提条件的研究和找矿方法试验,认为高精度磁法是找沉积变质型钛矿床的基本方法,重力为有效的找矿方法。在矿区北带磨石山以金红石为主的富钛矿体上有600μGal的重力异常,无磁异常;南带的羊蹄子山钛铁矿体上重力异常为500μGal,有60nT的弱磁异常。