四川攀枝花釩鈦磁鐵礦礦床地質(zhì)報告

四川攀枝花釩鈦磁鐵礦礦床地質(zhì)報告一、礦區(qū)自然簡況攀枝花釩鈦磁鐵礦礦床位于四川省攀枝花境內(nèi)，屬仁和區(qū)銀江鄉(xiāng)及市東區(qū)所轄，地理坐標東經(jīng)101o45′45″一101o47′08″，北緯260o36′15″—260o37′15″。礦體長19Km，寬約2Km，面積約40Km2。成昆鐵路縱貫攀枝花市區(qū)，市區(qū)內(nèi)有支線橫貫東西各礦區(qū)，公路可直通成都、昆明、麗江、大理；市區(qū)內(nèi)公路四通八達，并有公交線直通礦區(qū)，交通極為方便（圖0-1）。攀枝花釩鈦磁鐵礦礦床是世界聞名、中國最大的釩鈦磁鐵礦礦床，現(xiàn)己成為我國重要鋼鐵基地之一，也是鈦、釩原材料重要生產(chǎn)基地。攀枝花釩鈦磁鐵礦因其所處的特殊地質(zhì)構(gòu)造背景、特別的礦床特征、豐富的礦產(chǎn)儲量和為國民經(jīng)濟建設帶來的重大價值而倍受世人關(guān)注。尤其是礦床特征、礦床成因及礦產(chǎn)品的開發(fā)利用方面，吸引著廣大地質(zhì)工作者、學者及其他科研工作者對之進行孜孜不倦的探索與研究。攀枝花釩鈦磁鐵礦礦床由著名地質(zhì)學家常隆慶先生于1936年首先發(fā)現(xiàn)，并在解放前由常隆慶和劉知遠先生聯(lián)合提交了調(diào)查報告，從此拉開了研究攀枝花釩鈦磁鐵礦的序幕。1954年，西南地質(zhì)局508隊開展了攀枝花鐵礦區(qū)的普查勘探工作，1958年6月，經(jīng)過三年多地質(zhì)勘查工作，由秦震、程坤祥、陸祖雄、楊逸恩、呂覺述等編寫并提交了《攀枝花釩鈦磁鐵礦儲量報告書》，查明攀枝花礦區(qū)是一大型礦床，該報告作為后來礦山開采設計的依據(jù)。之后，冶金部集中煉鐵專家和技術(shù)骨干組成高爐冶煉攀枝花釩鈦磁鐵礦試驗攻關(guān)組，歷經(jīng)千余次不同型、流程、規(guī)模的試驗，成功地掌握了普通高爐冶煉高鈦型釩鈦磁鐵礦工藝流程。在此基礎上1966年攀鋼選鐵、選鈦廠開工修建，1970年建成投產(chǎn)，并在“七一”出鐵，1971年出鋼，從此拉開了開采利用攀枝花釩鈦磁鐵礦資源的序幕。攀枝花鐵礦被發(fā)現(xiàn)后，在對它進行勘查、開發(fā)利用的同時，從50年代開始，地礦部、冶金部、中科院、大專院校多學科投入對釩鈦磁鐵礦進行全面科學研究。其中對礦石物質(zhì)組成、元素賦存狀態(tài)的研究進行大量工作的單位有：地礦部系統(tǒng)的西南地質(zhì)局508隊，四川省局531隊、西昌隊、106隊、113隊、104隊、區(qū)測隊、攀枝花隊地質(zhì)綜合研究隊、中心實驗室等；中科院系統(tǒng)的地質(zhì)所、貴陽地化所；原地礦部地科院系統(tǒng)的礦物原料研究室、地質(zhì)所、礦床所、礦產(chǎn)綜合利用研究所；冶金部系統(tǒng)的長沙礦冶研究院、馬鞍山礦冶研究院、礦冶總院、桂林地質(zhì)所、攀枝花礦山公司研究院、設計研究院、選鐵廠、選鈦廠；院校系統(tǒng)的有成都地質(zhì)學院(現(xiàn)成都理工大學)、南京大學、中國礦業(yè)大學等。近10余年，科技工作者為攀一西地區(qū)釩鈦磁鐵礦物質(zhì)組成、元素賦存狀態(tài)提供了豐富系統(tǒng)的成果，其中具代表性的有：1980年四川省地礦局攀枝花地質(zhì)綜合隊、106地質(zhì)隊，原地礦部地質(zhì)科學院礦床研究所聯(lián)合提交：《攀枝花一西昌地區(qū)釩鈦磁鐵礦共生礦物成分研究》報告；1983年原地礦部礦產(chǎn)綜合利用研究所提交“六五”國家攻關(guān)項目：《攀一西釩鈦磁鐵礦綜合利用研究》子課題—《攀一西地區(qū)釩鈦磁鐵礦四大礦區(qū)礦石物質(zhì)成分與選礦工藝關(guān)系的研究》；1998年原地礦部礦產(chǎn)綜合利用研究所和攀枝花礦山集團公司科技人員聯(lián)合編著：《攀枝花釩鈦磁鐵礦工藝礦物學》。對礦床成因的研究，1985年礦床學家袁見齊等提出攀枝花釩鈦磁鐵礦礦床為典型的晚期巖漿礦床，并將其編入礦床學教材。1986至1988年原地礦部礦床地質(zhì)研究所盧記仁、四川地礦局106隊劉玉書等根據(jù)礦床特征、高溫熔融實驗及成礦物理化學條件分析認為，攀枝花釩鈦磁鐵礦礦床傾向為早期巖漿礦床。并指出“海綿損鐵結(jié)構(gòu)并不一定表明造巖礦物結(jié)束結(jié)晶之后鐵鈦氧化物才結(jié)晶，只是反映了鐵鈦氧化物結(jié)束結(jié)晶稍晚而已”；“如果攀西層狀含礦巖體由巖漿多次貫入形成，這種層狀釩鈦磁鐵礦礦床應屬巖漿早期礦床”。1992年，中國礦業(yè)大學李文臣又提出“該礦床的形成，是在深部構(gòu)造控制下，深部巖漿房的熔離作用與淺部巖漿房分異作用的結(jié)果”，深部巖漿房熔離分異形成巖漿和礦漿，二者在構(gòu)造營力作用下分別侵入，形成層狀輝長巖(礦)體和致密塊狀型礦體。攀枝花巖體及產(chǎn)于其中的釩鈦磁鐵礦礦體的韻律層發(fā)育良好，前人對這方面的研究也較多較全面，其中最具代表性是地質(zhì)科學研究院礦產(chǎn)所、成都地質(zhì)學院、四川省地質(zhì)局106隊、四川省地質(zhì)局西昌實驗室四家單位聯(lián)合組成的釩鈦磁鐵礦研究協(xié)作組的研究成果《四川某地含釩鈦磁鐵礦基性一超基性巖體韻律層的研究》，此外尚有歐新功、李德惠、宋謝炎、朱中一、鐘玉芬等也對巖體和礦體的韻律特征及其成因進行了探討。國外一些地質(zhì)學家對韻律成因提出了多種假說：巖漿多次貫入說，間歇性巖漿對流說，底部結(jié)晶作用說，韻律成核說。近年來，對該礦床的研究重點轉(zhuǎn)向為對釩鈦磁鐵礦資源的開發(fā)及綜合利用，而且主要是攀鋼的科研及工作人員在對之進行研究，已發(fā)表了許多相關(guān)學術(shù)論文，其中如《攀枝花釩鈦磁鐵礦綜合利用研究及發(fā)展》(劉吉實，1990)，《攀西釩鈦磁鐵礦資源特征及綜合利用問題的基本分析》(傅文章，1996)，《資源綜合利用》(張平等，2002)等，而其他科研院所及大專院校對該礦床的研究相對很少。目前國外已側(cè)重于礦物工藝學、材料學及其它貴重金屬的研究，對鐵礦床的研究極少。盡管前人在對攀枝花釩鈦磁鐵礦的一系列研究中已取得了大量科研及學術(shù)成果，但仍存在著某些不足：(l)前人根據(jù)礦床地質(zhì)特征、成礦物理化學條件及高溫熔融實驗對比分析了該礦床成因，提出了三種不同的成因類型：早期巖漿礦床、晚期巖漿礦床、熔離分異作用形成的礦床。在礦床成因研究過程中沒有根據(jù)巖(礦)體韻律層發(fā)育這一特征，沒有結(jié)合韻律層的形成作用和過程來深入分析礦物的結(jié)晶成礦作用和過程，從而導致在礦床成因認識上的片面性。(2)自攀枝花釩鈦磁鐵礦被發(fā)現(xiàn)以來，人們對該礦床的地質(zhì)特征、礦床成因、韻律層特征及成因等進行了大量的純理論方面的研究，缺乏基礎應用方面的研究。目前盡管在釩鈦磁鐵礦的開發(fā)和綜合利用方面己有較多的研究，但其重點都集中于釩鈦磁鐵礦的選冶及礦產(chǎn)品的二次開發(fā)與利用，而如何對礦山進行合理開采，以充分利用現(xiàn)有的釩鈦磁鐵礦資源，這方面的研究極少。尤其是在目前現(xiàn)有的選冶技術(shù)和選冶設備條件下，如何根據(jù)主要礦物的礦物特征及其選冶特性，對礦山進行合理開采，以充分利用礦產(chǎn)資源，減少資源浪費，這方面的研究基本上是一片空白。針對上述在該礦床研究中存在的兩點不足，我在導師的指導下，在國家自然科學基金(NSFC40O72O37)和國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃項目(973一G1999043200)資助下，對攀枝花朱家包包鐵礦進行兩次實地調(diào)查。2000年5月，對朱家包包礦區(qū)進行了踏勘，調(diào)查了朱家包包礦段礦體的產(chǎn)出特征，并沿1242開采平臺之東部開采斷面調(diào)查了IX、VIII、VI、V、IV礦帶的分布和總體變化特征，對礦體的韻律層特征有了初步的認識，同時采集了礦石樣品，基本確立了對該礦床的研究方向。2001年9月，再次對朱家包包礦區(qū)進行詳細調(diào)查，實測了礦體剖面，仔細調(diào)查礦體的韻律特征，并進行系統(tǒng)采樣，同時收集礦山開采中的相關(guān)資料和數(shù)據(jù)。室內(nèi)查閱了大量有關(guān)的國內(nèi)外專著、期刊及礦山勘探報告，并采用了中子活化分析、鉛同位素、硫同位素、氧同位素、包裹體爆裂測溫、光片、薄片、包體片等測試分析手段對礦床進行研究，具體工作見表0一1。在上述調(diào)查研究基礎上，結(jié)合前人某些研究成果，擬以攀枝花鐵礦朱家包包礦段為例，對攀枝花釩鈦磁鐵礦礦床研究中存在的兩點不足作如下探討：(l)礦床成因方面，本人根據(jù)野外調(diào)查及大量前人資料綜合分析認為，攀枝花釩鈦磁鐵礦礦床的成礦作用和過程與其巖(礦)體韻律層的形成過程和形成機理密切相關(guān)，因而打算從分析研究攀枝花巖(礦)體的韻律特征及其形成過程與形成機理入手，重點分析礦物的結(jié)晶成礦作用和過程，在此基礎上再探討礦床的成因。(2)在基礎應用方面，在研究分析礦體韻律層特征尤其是礦物成分及含量的韻律式變化特征基礎上，結(jié)合目前礦山選冶工藝流程和主要礦物的賦存狀態(tài)及其在選冶中的特性，本著“多采礦，多用礦，少棄礦”的原則，建立合理的礦山開采模型。同時建立提高鈦回收率的最佳模型。礦區(qū)地質(zhì)概況2.1大地構(gòu)造位置礦區(qū)所處大地構(gòu)造位置為地質(zhì)上習稱的“康滇地軸”的中段。這一地質(zhì)構(gòu)造單元為我國著名地質(zhì)學家黃汲清教授1945年創(chuàng)名并沿用至今。后來黃汲清等根據(jù)古生代以來地殼表現(xiàn)出高度活動性和華力西期一印支期宏偉的巖漿巖，又將其稱為“構(gòu)造巖漿活動帶”。這個地質(zhì)單元，李四光教授按地質(zhì)力學觀點，將其劃屬“川滇南北向構(gòu)造帶”，作為經(jīng)向構(gòu)造體系的代表；陳國達教授運用地臺活化觀點，將其劃屬“川滇地洼區(qū)”；本世紀七十年代中期以來，駱耀南等根據(jù)板塊學說的理論，提出“攀西古裂谷帶”；同時指出“攀西古裂谷帶”形成過程為泥盆紀一白堊紀，即孕育于加里東期，發(fā)生于華力西期，發(fā)展于印支期一燕山期，消亡于燕山期。2.2地層2.2.1結(jié)晶基底結(jié)晶基底地層為康定群，時代為晚太古代一早元古代，是一套經(jīng)受中、深變質(zhì)程度且具混合巖化的地層，斷續(xù)分布于康定至安寧河谷兩側(cè)?？刀ㄈ合虏繛樵劾锝M，上部為冷竹關(guān)組。咱里組為一套中、基性火山巖建造，冷竹關(guān)組為中、酸性火山碎屑巖及復理石建造。2.2.2褶皺基底中元古代始，晚太古界一早元古界結(jié)晶基底地層隆起，康慎地軸東西兩側(cè)開始沉積。西側(cè)以分布在鹽邊地區(qū)的鹽邊群為代表，自上而下分為乍古組、小坪組、漁門組、荒田組，屬優(yōu)地槽沉積，厚逾I0000m。鹽邊群下部由輝綠巖和具枕狀構(gòu)造玄武巖間夾中酸性火山巖及細碧巖組成良好的蛇綠巖套：上部為火山巖及碎屑巖組成。東側(cè)以分布在會理、會東地區(qū)的會理群為代表，自上而下為天寶山組、鳳山營組、力馬河組、通安組、河口組，屬冒地槽沉積，為一套變質(zhì)細粒碎屑巖及大理巖，夾透鏡狀變質(zhì)火山巖及火山碎屑巖，厚22500m。2.2.3沉積蓋層晚元古代早震旦世，康滇地軸急劇上升，由于晉寧運動的影響，巖漿沿斷裂上升并噴發(fā)，形成巨厚的蘇雄組鈣堿性火山巖系、開建橋組火山一沉積碎屑巖系及列古六組山麓冰水相沉積。經(jīng)過漫長的侵蝕面準平面化，開始真正的地臺沉積，上震旦統(tǒng)在各地以明顯角度不整合覆于前震旦系變質(zhì)巖系之上。晚震旦世一早奧陶世，構(gòu)造發(fā)展相對平穩(wěn)，表現(xiàn)出地殼差異性升降運動微弱，巖漿活動不明顯。當時古陸幾經(jīng)變遷，由陸相一濱海相一淺海相組成三次海浸和海退沉積旋回，間斷沉積了一套殘缺不全的、巖相各處可以對比穩(wěn)定的地臺陸緣砂泥質(zhì)沉積和陸表碳酸鹽沉積。中奧陶世始，本區(qū)長期相對穩(wěn)定，在中部隆起帶上普遍缺失中奧陶世及其以后的地層沉積，東西側(cè)坳陷帶發(fā)育齊全的古生代海相沉積。古生代的重要地質(zhì)事件是過渡型堿性橄欖玄武巖漿大規(guī)模侵入或噴發(fā)，形成我國著名的西南暗色巖建造。中生代特別是印支運動以來，古陸范圍空前擴大，地殼遭受強烈的拉張作用而發(fā)生嚴重破裂，進而形成一系列斷陷盆地。在斷陷盆地內(nèi)形成厚達數(shù)千米至一、二萬米含煤建造一類磨拉石一膏鹽紅色沉積。第四紀本區(qū)以斷陷盆地及周圍山地沉積物為特征，早更新世沉積物以湖相為主；中更新世以來在河谷地帶形成了5級階地，沉積物中有沖(洪)積、泥石流，周圍山區(qū)地帶尚發(fā)育有中、小型山岳冰川遺跡；晚更新世有湖沼堆積；全更新世有沼澤堆積。2.3構(gòu)造2.3.1南北向構(gòu)造區(qū)內(nèi)以南北向構(gòu)造占主導地位，其次為北北東、北北西及東西向構(gòu)造(圖1一l)。南北向構(gòu)造在區(qū)內(nèi)是以一系列南北向或近于南北向斷裂帶或褶皺組成，由它們構(gòu)成南北向構(gòu)造帶。這個構(gòu)造帶發(fā)生于晉寧期，經(jīng)歷了澄江期、加里東期、華西期、印支期、燕山期等，形成一個以褶皺及沖斷裂為主南北向先張后壓的構(gòu)造帶。區(qū)內(nèi)南北向構(gòu)造帶的主干斷裂有金河一著河斷裂、安寧河一昔格達斷裂、攀枝花斷裂等。這些斷裂的共同點：一是規(guī)模大，其延長達數(shù)百公里，寬數(shù)公里至IOkm，各斷裂均由若干平行斷裂構(gòu)成一個斷裂帶，如安寧河構(gòu)造帶；二是斷裂帶往往具片理、劈理、構(gòu)造碎裂巖、糜棱巖化；三是沿斷裂帶有不同時期、不同類型的巖漿巖分布，本區(qū)形成釩鈦磁鐵礦的基性超基性層狀巖體就是沿著南北向斷裂帶或近側(cè)分布。安寧河構(gòu)造帶是川滇南北向構(gòu)造帶的重要組成部分，也是構(gòu)造活動最劇烈的部分，它具有多期次和長期活動的特點，大多數(shù)斷裂是早期斷裂被晚期構(gòu)造作用加強而形成的繼承性斷裂。比較大規(guī)模的侵入與噴發(fā)活動，一般都是沿安寧河斷裂帶的主體構(gòu)造線分布，本區(qū)含釩鈦磁鐵礦的基性超基性巖體幾乎全產(chǎn)于這一構(gòu)造帶中(圖1一1)。北北東或北北西向斷裂分布較廣泛，較南北向斷裂規(guī)模小，形成時期有的與南北向斷裂相同、有的晚于南北向斷裂形成，這兩組斷裂為張剪切性斷裂。2.3.2東西向構(gòu)造東西向構(gòu)造為分布在康定群、會理群、鹽邊群中一系列斷裂和褶皺片段。早震旦世基性、超基性巖體呈東西向分布，構(gòu)造被南北向斷裂切割，其形成時期可能略早于晉寧期。2.4巖漿巖康滇地軸中段地殼活動強烈，斷裂發(fā)育，這為巖漿的活動提供了動力和空間，使該區(qū)巖漿活動強烈而頻繁，沿此構(gòu)造帶生成從太古代至第三紀的各類巖漿巖，形成一個規(guī)模宏大的巖漿雜巖帶(圖1一1)。1)太古代一早元古代太古代一早元古代巖漿活動強烈，早期為大規(guī)模海底火山噴溢，伴有基性、超基性巖侵入，中期為鈉質(zhì)花崗巖侵入，晚期為少量鉀質(zhì)花崗巖侵入?；鹕綆r賦存于康定群中，都經(jīng)歷了低綠片巖一角閃巖相的變質(zhì)作用，且由北向南由基性到酸性，變質(zhì)程度增高。中基性火山巖在滬定以北尚有殘余巖漿結(jié)構(gòu)，以南已變成斜長角閃巖。中酸性巖皆變成變粒巖、淺粒巖?；浴⒊郧秩霂r在西昌一攀枝花地區(qū)有分布，巖體為呈巖株、巖盆、巖床產(chǎn)出的基性雜巖體及透鏡狀、脈狀產(chǎn)出超基性雜巖兩類，區(qū)內(nèi)出露的有冕寧桂花村、米易婭口、攀枝花干塘壩等巖體。本期基性巖屬鐵質(zhì)巖系列，形成礦產(chǎn)有釩鈦磁鐵礦、磁鐵礦；超基性巖亦屬鐵質(zhì)巖系列，具銅鎳、金及石棉、蛇紋石等礦化。鈉質(zhì)花崗巖從廬定到攀枝花廣泛分布，區(qū)內(nèi)有磨盤山、大陸鄉(xiāng)、大田等巖體。多以巖枝、巖株，常由單一的石英閃長巖組成，屬中酸性一弱酸性的鈣一鈣堿性鈉質(zhì)花崗巖系列。這類巖體個別具稀上、螢石礦化。鉀質(zhì)花崗巖巖體規(guī)模小、分布零星，攀西地區(qū)很少見，其主要為花崗閃長巖、二長花崗巖、普通花崗巖。2)中元古代火山巖有賦存于會群下部河口組、通安組中的細碧巖、角斑巖、石英角斑質(zhì)火山巖系、主要分布于會理地區(qū)。會理群上部天寶山組中主要賦存有英安質(zhì)凝灰熔巖，分布在德昌、會理地區(qū)。該期基性、超基性侵入巖呈巖株、巖床、巖墻產(chǎn)出，有石棉、高家村頂頂、菜子園等巖體。酸性侵入巖具代表性巖體有摩掌營花崗巖、長塘花崗巖等。3)早震旦世火山巖有分布在西昌、米易地區(qū)的為賦存于蘇雄組的流紋質(zhì)火山碎屑巖、玄武巖及英安巖、沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖夾玄武巖；賦存于開建橋組中的流紋質(zhì)凝灰?guī)r夾玄武巖、流紋巖與凝灰質(zhì)砂巖、礫巖、沉凝灰?guī)r等；賦存于列古六組的玄武巖、安山巖、流紋巖等、侵入巖主要有滬沽花崗巖等。4)寒武紀一奧陶紀主要為基性、超基性侵入巖，巖體規(guī)模小，數(shù)量多，呈巖基、巖枝、巖株、巖脈產(chǎn)出。出體具銅、鎳、鉑礦化，代表性巖體有力馬河、朱布等。5)石炭紀一二疊紀侵入巖為基性、超基性層狀巖體，呈巖盆、單斜層產(chǎn)出。代表性巖體有攀枝花、紅格、白馬、太和等，是區(qū)內(nèi)釩鈦磁鐵礦賦存的巖體。噴發(fā)一噴溢巖為區(qū)內(nèi)廣泛分布的峨嵋山玄武巖。6)三疊紀一第三紀三疊紀有中酸性及堿性侵入體，代表性巖體有矮郎河花崗巖、磨盤山花崗巖及廣泛分(脈)等；白堊紀有鉀質(zhì)花崗巖，代表性巖體有里莊鉀長花崗巖；第三紀為分布布廣泛、規(guī)模小的超鉀質(zhì)系列的金云火山巖及白榴金云火山巖等。三、礦床地質(zhì)特征3.1礦體特征據(jù)攀枝花含礦巖體的分帶特征，其中的礦體賦存于巖體中、下部，呈層狀、似層狀、條帶狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與巖體產(chǎn)狀基本一致(圖2一3)。在朱家包包礦段，礦體隨巖體一起發(fā)生轉(zhuǎn)折，成東西產(chǎn)狀不一致的兩段。東段礦體產(chǎn)狀約15o64o，西段礦體近東西向延伸，傾向北北西，傾角67“左右。礦體層位較穩(wěn)Ⅸ、Ⅷ、Ⅻ、Ⅵ、Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ九個礦帶(層)(圖2一3)。在平面上，Ⅸ一I礦帶由南東向北西依次展布；在橫向(東西向)上，礦帶分布延伸有差異，東段礦體由南東向北西依次分布Ⅸ、Ⅷ、Ⅵ、Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ，缺少第Ⅶ礦層，而西段由南至北幾乎連續(xù)分布所有礦層。在縱剖面上，礦帶又近似“V”形展布(圖2一4)。在礦體中，局部發(fā)育有與礦層斜交的輝長巖偉晶巖脈，金屬硫化物礦脈。VI礦層頂部可見明顯的脈狀磁黃鐵礦，局部被氧化成褐鐵礦。脈狀磁黃鐵礦中，磁黃鐵礦呈他形晶集合體膠結(jié)自形半自形的鈦磁鐵礦。3.2礦石物質(zhì)成分3.2.1礦石礦物成分攀枝花釩鈦磁鐵礦礦物種類繁多(表3一2)，礦石中礦石礦物主要為鈦磁鐵礦、磁鐵礦、鈦鐵礦及少量磁黃鐵礦、黃鐵礦，脈石礦物主要為硅酸鹽礦物及少量磷酸鹽、碳酸鹽礦物等，在朱家包包礦段，各礦物含量見表3一3。目前，工業(yè)提取鐵、鈦、釩所利用的礦石礦物主要有鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、磁黃鐵礦、金紅石、白鈦石、銳鈦礦等。在攀枝花鐵礦朱家包包礦段，與含鐵、鈦、釩有關(guān)的礦物主要有：鈦磁鐵礦、磁鐵礦、鈦鐵礦、磁黃鐵礦、鈦鐵晶石、鎂鋁尖晶石。這些礦物的物理化學特征直接影響礦石的開采及選冶，因此必須查明這些礦物的賦存特征及其相關(guān)的選冶特性。表3-2攀枝花釩鈦鐵礦礦物組成鈦磁鐵礦：是最主要的含鐵工業(yè)礦物，也是鈦、釩、鉻、嫁、鉆等組分的主要載體礦物。鈦磁鐵礦是釩鈦磁鐵礦特有的礦物名稱，它不是一種單礦物，而是固溶體分解的產(chǎn)物，是磁鐵礦、鈦鐵晶石、鎂鋁尖晶石微片晶鈦鐵礦等礦物的復合礦物相，是選礦的工業(yè)礦物。磁鐵礦是鈦磁鐵中的主要礦物(主晶)，鈦鐵晶石、鎂鋁尖晶石、鈦鐵礦是客晶礦物(客晶)。鈦磁鐵礦具強磁性，在目前工業(yè)選冶中通過弱磁選讓鈦磁鐵礦進入鐵精礦，然后經(jīng)冶煉流程提釩煉鋼。表3-3朱家包包礦段礦物含量磁鐵礦：是煉鐵的最直接礦物，它以兩種形式成在。一種為鈦磁鐵礦主礦物，另一種為獨立的磁鐵礦，這種形式的磁鐵礦含量極少，因此一般將它并入鈦磁鐵礦一同分析。以固溶體分離形式存在的磁鐵礦一般鑲嵌有自形粒狀的鎂鋁尖晶石或包含乳滴狀的鈦鐵礦，也有的磁鐵礦沿其解理裂隙分布有片晶狀的鈦鐵礦，從而形成格子狀結(jié)構(gòu)。不論是獨立形式還是以固溶體分離物主晶形式存在的磁鐵礦，在高品位礦石中都是呈自形、半自形粒狀，且裂隙發(fā)育，在低品位礦石中以他形集合體形式存在。磁鐵礦粒徑0.4—1.6mm，以1.2mm±為主。據(jù)吳本羨等人的研究結(jié)果，在鈦磁鐵礦的主晶磁鐵礦中，仍含有0%一14%的鈦鐵晶石分子：另外還有鈦、釩、鉻、嫁、鉆、鎳和鋁等元素以類質(zhì)同象形式存在其中，而且釩鈦磁鐵礦中90%以上的釩賦存于這種磁鐵礦中。磁鐵礦也具強磁性，在工業(yè)選冶中與鈦磁鐵礦走向一致。鈦鐵礦：仍有兩種存在形式，一種為鈦磁鐵礦固溶體分離的客晶礦物，一種為獨立的鈦鐵礦。鈦磁鐵礦中的客晶鈦鐵礦沿磁鐵礦的(111)晶面呈兩組或三組均勻的、規(guī)則的分布，構(gòu)成格子狀、葉片狀和三角形晶架連晶。這種鈦鐵礦因其粒度太細，不能用機械物理的方法將它與磁鐵礦分離開來，在選礦中隨鈦磁鐵礦進入煉鋼流程，最后進入高爐渣，目前尚而不能被利用。獨立的粒狀鈦鐵礦是朱家包包礦段鈦鐵礦的主要賦存形式。這種鈦鐵礦一般呈半自形一他形粒狀，少數(shù)呈自形粒狀，并與磁鐵礦緊密共生，接觸邊平滑，粒徑0.1—1.2mm，在同種礦石中，其粒徑比磁鐵礦小0.2一0.7mm。這種鈦鐵礦因其呈粒度較粗的獨立礦物，可用機械物理的方法實現(xiàn)其單體分離。同時因為鈦鐵礦基本不具磁性，在選礦過程中首先經(jīng)弱磁選而進入磁選尾礦，再經(jīng)一系列磨選，最后得到鈦精礦，作為提煉鈦的原料。因而粒狀鈦鐵礦是目前工業(yè)選冶提取鈦的主要礦物。鈦鐵晶石：以鈦磁鐵礦客品礦物形式存在，為顯微片晶狀，沿磁鐵礦(100)方向與尖晶石平行分布構(gòu)成布紋狀和盒子狀結(jié)構(gòu)，片晶厚0.0005一0.001mm，其含量隨著礦石品級增高而增多；隨氧化程度逐漸加深，部分鈦鐵晶石已鈦鐵礦化。這種鈦鐵晶石因粒度太細，機械方法無法實現(xiàn)其單體分離，在礦石選冶中隨鈦磁鐵礦進入提釩煉鋼流程。鎂鋁尖晶石：以鈦磁鐵礦客晶礦物形式存在，呈四邊形，次圓形嵌布于自形或半自形粒狀磁鐵礦晶體中，粒度<0.05mm。鎂鋁尖晶石因其賦存狀態(tài)決定了它在選冶中隨鈦磁鐵礦進入提釩煉鋼流程。磁黃鐵礦：多呈他形少數(shù)具半自形充填于磁鐵礦、鈦鐵礦晶粒間隙，有的呈他形粒狀包含于脈石礦物和磁鐵礦中，含量少，最多不超過5%，一般為1%±。只是在VI礦層頂部一條礦脈中，磁黃鐵礦呈他形膠結(jié)磁鐵礦，其含量高達60%以上。3.2.2礦石化學成分攀一西釩鈦磁鐵礦礦石中最主要的元素是氧、鐵、鈦、釩、硅、鈣、鋁和鎂，其次是鉀、鈉、鉻、錳、硫、鉆、鎳、銅和磷；少量及微量元素有：稼、銑、砷、硒、磅和鉑族元素等。攀枝花鐵礦與目前工業(yè)主要利用元素鐵、鈦、釩有關(guān)的礦石化學成分主要有：TFe、FeO、Fe必、、TIO：、v刃、。確定礦石的化學成分，以其含鐵量為主導。工業(yè)上根據(jù)原礦石含鐵量將礦石劃分為四個級別：極富礦(Fel)TFe≥45%富礦(FeZ)TFe30%一44.99%中礦(Fe3)TFe23%一39.99%貧礦(Fe4)TFe20%一22.99%表3-4朱家包包礦段個品級礦石主要化學成分不同品級礦石中，除鐵含量不同外，其它化學成分也存在一定的變化。從朱家包包礦段各品級礦石的化學成表3一4朱家包包礦段各品級礦石土要化學成分(表3一4)變化可知，從Fel一Fe4，礦石中TFe、TiO2、V2O5；含量均逐漸降低；同時TFe:TiO2比值也逐漸減少，這說明礦石中鈦比鐵的相對含量增大。這一特征對礦石的開采和礦石配比有著重大影響，因為在礦山選冶中，實際生產(chǎn)物料是以四個等級的礦石按不同比例配成混合礦石。礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造礦體韻律發(fā)育是攀枝花釩鈦磁鐵礦的一個典型特征，不僅賦礦巖體存在單韻律旋回，而且礦體內(nèi)部韻律特征也十分明顯。根據(jù)礦物成分及含量、巖(礦)石色率、化學成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等在垂向上的變化特征，將含礦巖體的韻律結(jié)構(gòu)劃分為三級(圖2一3)。在巖漿演化過程中，整個巖體在垂向上形成第I級韻律旋回：底部邊緣帶(底部細晶輝長巖)一下部到上部含礦帶(下部含礦層)一上部淺色流層狀輝長巖帶；而在礦體內(nèi)形成第Ⅱ、Ⅲ級韻律(圖2一3)。對于含礦帶，由于成礦的物理化學條件的改變，礦物結(jié)晶成礦過程具一定規(guī)律性變化，從而使礦體中礦物成分、含量、礦石組構(gòu)等存在一定規(guī)律的重現(xiàn)性。據(jù)這些特征可將含礦帶自下而上分為Ⅸ、Ⅷ、Ⅻ、Ⅵ、Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ九個礦層，其中Ⅷ、Ⅵ礦層較大，品位最高，這些含礦層屬于第Ⅱ級韻律。在每個礦層內(nèi)部，也表現(xiàn)出明顯的韻律特征，并將它們劃為第Ⅲ級韻律。在攀枝花鐵礦朱家包包礦段1242開采平臺的東部開采剖面上，從Ⅸ—Ⅳ礦層實測了礦體剖面，系統(tǒng)采集了礦石樣品(圖4一l)進行分析。根據(jù)分析結(jié)果，在朱家包包礦段，礦石的巖石學特征、礦石地球化學特征、礦物包裹體爆裂溫度等均表現(xiàn)出韻律式變化特點。圖4—1朱家包包礦段1242開采平臺東部開采剖面采樣位置示意圖1.流層狀輝長巖；2.流層狀釩認磁鐵礦；3.致密塊狀釩認磁鐵礦；4.稠密浸染狀釩鈦磁鐵礦；5.稀疏浸染狀一星散浸染狀釩鈦磁鐵礦；6.粗粒一偉晶輝長巖；7.細晶輝長巖下面從礦石的組構(gòu)變化來分析礦體韻律這一特點：根據(jù)礦區(qū)所采樣品的鏡下鑒定結(jié)果(表4一1)，結(jié)合各礦層采樣位置分析可知，攀枝花釩鈦磁鐵礦的礦石組構(gòu)呈韻律式變化。構(gòu)造：從Ⅷ礦層底部(樣品8-1)到上部(樣品8-6)，礦石構(gòu)造從致密塊狀一中等浸染狀一星散浸染狀逐漸變化，到頂部則為蝕變粗粒輝長巖。進入VI礦層底部，礦石構(gòu)造又突變?yōu)橹旅軌K狀，從VI礦層底部到頂部，礦石構(gòu)造從致密塊狀一稀疏浸染狀一星散浸染狀變化。躍過譏礦層頂部進入V礦層，礦石構(gòu)造變化又呈現(xiàn)回返，從稠密浸染狀一中等浸染狀一星散浸染狀一含礦輝長巖變化。礦石的構(gòu)造變化表現(xiàn)出明現(xiàn)的韻律變化特征，從一個礦層底部到頂部，構(gòu)造總體呈致密塊狀一稠密浸染狀一中等浸染狀一稀疏浸染狀一星散I8浸染狀的趨勢變化，局部發(fā)育致密塊狀或稠密浸染狀礦石與稀疏浸染狀礦石呈互層組成的條帶狀或流層狀構(gòu)造。進入下一個礦層，這一變化趨勢又重復出現(xiàn)。結(jié)構(gòu)：從表4一1分析可知，礦石結(jié)構(gòu)尤其是鐵鈦氧化物結(jié)晶程度反映的結(jié)構(gòu)也呈現(xiàn)韻律式變化特征。從各礦層底部到頂部，礦石結(jié)構(gòu)從自形晶結(jié)構(gòu)一半自形晶結(jié)構(gòu)一他形晶構(gòu)變化。并且沿此變化趨勢，礦石中的交代作用逐漸增強，并逐漸出現(xiàn)鐵鈦氧化物的包含結(jié)構(gòu)及鐵鈦氧化物與脈石礦物之間形成的反應邊結(jié)構(gòu)。另外，礦石中脈石礦物的結(jié)晶程度也沿此變化趨勢出現(xiàn)有序的規(guī)律性的變化，只是其變化序列與鐵鈦氧化物結(jié)晶程度的變化序列相反：從各礦層底部到頂部，從致密塊狀礦石到星散浸染狀礦石，脈石礦物(輝石、長石)呈他形晶一半自形晶一自形晶變化。鐵鈦氧化物與硅酸鹽礦物結(jié)晶程度變化序列相反，這說明在成礦過程中二者的結(jié)晶程度互為消長。當進入下一礦層時，從其底部到頂部，礦石結(jié)構(gòu)又回返上述的變化特征。表4—1攀枝花朱家包包鐵礦樣品鑒定分析結(jié)果礦石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造不僅存在韻律式變化，而且礦石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造間存在一定的相關(guān)性。如圖4一2所示，礦石自形晶結(jié)構(gòu)主要出現(xiàn)于塊狀和稠密浸染狀礦石中；半自形晶結(jié)構(gòu)則主要出現(xiàn)于稠密浸染狀和中等浸染狀礦石中；他形晶結(jié)構(gòu)則是稀疏浸染狀和星散浸染狀礦石的主體結(jié)構(gòu)。從這三種結(jié)構(gòu)和礦石構(gòu)造的相關(guān)性變化分析，從塊狀一星散浸染狀礦石，即從礦體底部到頂部，礦石中鐵鈦氧化物的結(jié)晶程度由高到低變化。另外，包含結(jié)構(gòu)、反應邊結(jié)構(gòu)也主要集中于稀疏浸染狀和星散浸染狀礦石中，交代結(jié)構(gòu)貫穿于整個礦石中，但在稀疏浸染狀和星散浸染狀礦石中交代作用最強烈。圖4一2朱家包包礦段礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造關(guān)系圖礦石結(jié)構(gòu)與構(gòu)造存在相關(guān)性，決定了礦石結(jié)構(gòu)隨構(gòu)造一起，在礦石中呈韻律式變化，這是劃分礦體韻律層的一個重要標志。另一方面，礦石組構(gòu)的這種協(xié)變關(guān)系表明在成礦過程中，在含礦巖漿底部鐵鈦氧化物富集并首先結(jié)晶，形成半自形一自形致密塊狀一稠密浸染狀礦石。隨著巖漿的演化和鐵鈦氧化物的結(jié)晶析出，巖漿中礦物組分含量逐漸發(fā)生變化，巖漿中成礦的氧化還原環(huán)境也發(fā)生變化，巖漿中主要結(jié)晶礦物由鐵鈦氧化物逐漸變?yōu)楣杷猁}礦物，鐵鈦氧化物由原來的先結(jié)晶漸變?yōu)榻Y(jié)束結(jié)晶晚于硅酸鹽礦物(這時形成海綿隕鐵結(jié)構(gòu)中等一稀疏浸染狀礦石)。到最后因其含量的大量減少，巖漿中還原環(huán)境的出現(xiàn)和揮發(fā)組分的富集，使鐵鈦氧化物晚于硅酸鹽礦物結(jié)晶，形成他形晶的交代、包含和反應邊結(jié)構(gòu)發(fā)育的稀疏浸染狀一星散浸染狀礦石。礦物氣液包裹體在礦體內(nèi)自下而上采集了16個礦物包裹體樣，測得19個礦物包裹體爆裂溫度見表5一1。從表中分析，就各礦層鈦磁鐵礦的包裹體爆裂溫度變化而言，底部塊狀磁鐵礦中的礦物包裹體爆裂溫度最低，向上具有逐漸升高的趨勢，稀疏浸染狀磁鐵礦中的包裹體爆裂溫度一般最高。當進入其上一含礦層底部時，鈦磁鐵礦包裹體的爆裂溫度又突然降低，并在該礦層內(nèi)又遵循從低到高逐漸變化的規(guī)律。表5-1礦物包裹體爆裂溫度在第9礦層中，其上部951樣品中鈦磁鐵礦包裹體爆裂溫度明顯低于下部致密塊狀礦石(樣品9一l)中的包裹體爆裂溫度，這與它是偉晶期形成的結(jié)果相關(guān)。同時951中的長石包裹體爆裂溫度高于鈦磁鐵礦包裹體爆裂溫度，其原因是在偉晶期，長石先于鈦磁鐵礦結(jié)晶，其結(jié)晶溫度自然高于鈦磁鐵礦。脈狀黃鐵礦的包裹體爆裂溫度最低，這與其后期熱液成礦作用有關(guān)。綜上所述，對礦床中的主要礦石礦物鈦磁鐵礦而言，各礦層下部鈦磁鐵礦的包裹體爆裂溫度均低于上部的爆裂溫度，而且各礦層間存在一個溫度躍變，這一特征體現(xiàn)了鈦磁鐵礦包裹體爆裂溫度也呈現(xiàn)韻律式變化，而且這一變化規(guī)律與各個礦層巖石學特征的韻律變化規(guī)律相一致?？v觀攀枝花釩鈦磁鐵礦朱家包包礦段的變化特征，其礦體色率、礦石組構(gòu)、礦物成分及含量、礦石化學成分、礦物化學成分、巖(礦)石稀土元素分布特征及礦物包裹體爆裂溫度等均存在韻律式變化規(guī)律。具韻律結(jié)構(gòu)的礦層的“堆積”形成礦體，而礦體又與圍巖組的韻律旋回形成整個巖體。巖體及礦體的韻律結(jié)構(gòu)是巖漿結(jié)晶演化的結(jié)果，它的形成與巖漿結(jié)晶的成礦作用和過程密切相關(guān)，因此，可通過研究韻律結(jié)構(gòu)的形成機理來分析巖漿演化中礦物的結(jié)晶成礦作用和過程，進而探討礦床的成因。另一方面，礦體中礦石組構(gòu)、礦物成分及含量、礦石化學成分、礦物化學成分的韻律式變化有利于指導礦山開采，可在查清它們的韻律變化規(guī)律的基礎上，建立一個礦山開采模型，以對礦石進行合理開采，以求達到礦產(chǎn)資源的充分利用。礦床成因分析本文主要是在分析礦體韻律結(jié)構(gòu)特征的基礎上，采取由內(nèi)向外、從局部到整體、從微觀到宏觀而且宏觀與微觀相互結(jié)合的原則，通過分析礦體的韻律結(jié)構(gòu)的形成機理來分析礦物的形成過程和成礦作用，進而探討整個礦床的成因。根據(jù)礦體形態(tài)、產(chǎn)狀和礦石組構(gòu)、成分及地球化學特征分析認為，礦床的形成至少經(jīng)歷了三個時期，即巖漿期、熱液期和表生期。其中根據(jù)稀土元素特征又可將巖漿期劃分為成巖期、主成礦期，因此攀枝花鐵礦床的成巖一成礦過程可劃分為四個期:成巖期、主成礦期、熱液期(次成礦期)和表生期。6.1成巖期攀枝花釩鈦磁鐵礦產(chǎn)出于攀西古裂谷軸部的南北向巖漿雜巖帶中，裂谷的形成演化為攀枝花巖體及釩鈦磁鐵礦提供了物質(zhì)來源和容巖容礦空間。根據(jù)裂谷形成演化史，攀枝花巖礦體形成于彎隆一火山型裂谷階段的拉張破裂期(P)。該期富含鐵、鈦、釩、銅等物質(zhì)的慢源基性一超基性巖漿沿裂谷斷裂帶發(fā)生大規(guī)模、多旋回、周期性線狀脈動侵入，然后在間歇期相對寧靜的環(huán)境下發(fā)生組分的分異富集，從而形成層狀基性一超基性巖體及有關(guān)巖漿礦床。分析攀枝花含礦一巖體的韻律變化特征(表2一1)，整個巖體分異現(xiàn)象十分明顯，上部主要是淺色輝長巖，并具少量礦化；下部為深色含礦輝長巖，底部為細粒輝長巖邊緣帶。巖體中的大部分礦體富集于巖體的底部邊緣帶之上，構(gòu)成下部含礦帶。該含礦帶中有Ⅸ、Ⅷ、Ⅻ、Ⅸ、Ⅴ、Ⅳ共六個礦層，它們呈層狀、似層狀，連續(xù)性好，品位高，只有少量較貧的礦體分布層位較高，構(gòu)成上部含礦帶(Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ礦層)。巖體的分異性表明央漿在成巖成礦過程中分異作用強烈，這方面，前人作了大量研究并提出了較成熟的理論。MarakusheyA.A(1979)據(jù)月.旦格里戈里耶夫(1957)實驗提出:基性巖漿在一定溫度、壓力條件下發(fā)生液態(tài)不混溶分離。地質(zhì)科學研究院地質(zhì)礦產(chǎn)所聯(lián)合成都地質(zhì)學院、四川省地質(zhì)局106隊和西昌實驗室組成的釩鈦磁鐵礦研究協(xié)作組〔9〕通過研究指出:含釩鈦磁鐵礦巖漿在結(jié)晶前存在分異，鐵鎂硅酸鹽熔漿由于其密度較大而下沉，鈉鈣硅酸鹽熔漿則上浮，由此造成兩組成分物質(zhì)的相對集中；同時地球化學特性相似的其他元素也隨之分異。楊天奇〔叫通過實驗研究指出，在高溫巖漿熔融體中，元素大都以離子狀態(tài)存在，其組合形式主要受元素的離子鍵性能及其數(shù)量所支配。陽離子鍵性強弱受離子電位大小支配，離子電位愈高的離子，其極化能力愈強，愈易形成牢固的化合物在熔融體中獨立存在；陰離子鍵性強弱與負電性大小密切相關(guān)，負電性差值愈大的元素，形成的離子化合物愈穩(wěn)固。因此，當巖漿中氧逸度較大時，既可使2價Fe轉(zhuǎn)變成3價Fe，又可促使離子電位高的元素化合成為獨立存在的氧化物熔融體。這便是鈦鐵氧化物熔融體與硅酸鹽熔融體發(fā)生的液態(tài)熔離作用的原因。攀枝花含礦輝長巖以貧硅，富鐵、鈦、釩、磷為特點，所以非常有利于巖漿熔離作用和液態(tài)重力作用的產(chǎn)生。由此兩種作用造成每一次巖漿流下部富鐵鎂、上部富硅鋁鈣的分層格局。根據(jù)巖漿分異演化理論，結(jié)合攀枝花含礦巖體的分異現(xiàn)象和礦體的產(chǎn)出特征分析，形成攀枝花層狀輝長巖體的原始巖漿首先在深部巖漿房中發(fā)生液態(tài)熔離分異，形成鐵鈦氧化物熔融體與硅酸鹽熔融體，因密度的差異，鐵鈦氧化物熔融體下沉而硅酸鹽熔融體相對上浮，造成原始巖漿中兩種成分的相對集中，巖漿上部形成富硅酸鹽熔融體，下部形成富鐵鈦氧化物熔融體(礦漿)。隨著構(gòu)造活動的發(fā)生，巖漿房上部的富硅酸鹽熔融體攜帶部分鐵鈦氧化物熔漿首先侵入圍巖(圖6一l)，由于圍巖溫度很低，剛侵入的巖漿迅速冷卻，在內(nèi)接觸帶上產(chǎn)生結(jié)晶細小的冷凝邊，形成巖體底部的細晶輝長巖。而后在相對穩(wěn)定的環(huán)境中，巖漿中冷凝結(jié)晶作用自底部邊緣帶向上推移川，巖漿中攜帶的鐵鈦氧化物熔融體因其密度大而下沉到巖漿底部邊緣帶上，最后結(jié)晶形成高品位鐵礦。此后，富硅酸鹽巖漿逐漸結(jié)晶形成上部輝長巖體，而且在這個過程中，因巖漿的結(jié)晶分異作用，硅酸鹽巖漿中的部鐵鈦氧化物因分異富集，在上部輝長巖體中又形成低品位磁鐵礦，推測Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ浸染狀礦層就是該期的產(chǎn)物。圖6—1攀枝花釩鈦磁鐵礦礦床成礦模式圖1.上震旦統(tǒng)白云質(zhì)灰?guī)r；2.海西期玄武巖；3.下部層狀富礦礦體；4.富鐵礦漿；5.卜部低品位礦體；6.攀枝花輝氏巖體；7.含鐵硅酸鹽熔漿根據(jù)上述巖漿熔離理論及成巖過程可看出，層狀釩鈦磁鐵礦與巖體具有同源關(guān)系，它們均來源于上地慢熔漿，只是在同一巖漿房中因組分和物理化學條件的差異，造成組分的分異，并在不同層位冷凝結(jié)晶，從而在宏觀上形成巖礦分離的現(xiàn)象。巖石、礦石、鈦磁鐵礦、黃鐵礦稀土元素分布特征也顯示攀枝花鐵礦的成巖成礦過程是一個統(tǒng)一的系統(tǒng)，在這一系統(tǒng)中，隨著巖漿組分的熔離分異，稀土元素只是在各組分中的分配量不同，總體具有親石性，但在各組分中的分布特征相同，顯示出它們的同源性。6.2主成礦期主成礦期位于成巖期之后，是攀枝花鐵礦成礦過程中最主要的時期，該期富鐵鈦氧化物熔融體貫入輝長巖體冷凝結(jié)晶形成釩鈦磁鐵礦，lX至W韻律式層狀礦體就是該期形成的。在該期熔融體冷凝結(jié)晶過程中，同樣存在物質(zhì)的分異，形成有鐵鈦氧化物相對富集的礦石和含少量鐵鈦氧化物的巖石。這種礦層中的輝巖與鐵礦石、鈦磁鐵礦的稀土元素參數(shù)相似，這也說明它們是同期產(chǎn)物。根據(jù)鐵礦石和鈦磁鐵礦稀土元素特征，它們的稀土元素的各種計算參數(shù)及平均值十分相近，同時礦石組構(gòu)與鈦磁鐵礦含量具密切關(guān)系，這些都顯示鈦磁鐵礦與鐵礦石屬同一成礦期一主成礦期的產(chǎn)物。主成礦期形成儀一IV韻律式礦層，礦層內(nèi)的韻律結(jié)構(gòu)也發(fā)育，說明該期成礦作用和過程具一定規(guī)律性。通過分析礦層中韻律結(jié)構(gòu)的形成機理可分析礦物的結(jié)晶成礦作用和過程。當深部巖漿房上部的硅酸鹽熔漿侵位形成輝長巖體后，由于構(gòu)造活動的再次發(fā)生，巖漿房下部的富鐵鈦氧化物熔融體向上運移，沿著前期侵入體中礦體與上部輝長巖或底部邊緣帶接觸界面的薄弱帶侵入，或進入尚未完全結(jié)晶的侵入巖漿中，或沿前期侵入體中的后期構(gòu)造裂隙侵入。這時貫入的熔融體底部首先過冷卻，同時因為外壓力的降低，熔融體中含量很少的揮發(fā)組分向上擴散而逐漸富集在熔融體頂部。據(jù)巖漿底部結(jié)晶作用說，侵入輝長巖體中的富鐵鈦氧化物熔融體首先從底部開始結(jié)晶，在平行于巖體底板的底部熔融體中形成一個結(jié)晶帶。由雙擴散對流作用，在巖漿房的一定深度形成一個以某種組分為主的結(jié)晶區(qū)，巖漿中該組分向該結(jié)晶區(qū)擴散，而其余組分向相對反向擴散，同時結(jié)晶區(qū)內(nèi)晶體結(jié)晶釋放熱向外擴散，該結(jié)晶區(qū)形成一個相對封閉的等溫區(qū)，礦物在該區(qū)內(nèi)充分結(jié)晶。當?shù)葴貐^(qū)巖漿結(jié)晶基本結(jié)束后，結(jié)晶區(qū)向巖漿房內(nèi)推移，形成以另一礦物為主的新結(jié)晶區(qū)，等溫結(jié)晶區(qū)及結(jié)晶礦物不斷交替變化形成韻律層。因鐵鈦氧化物的密度大，而且其組分含量遠多于硅酸鹽組分含量，首先是大量鐵鈦氧化物向熔融體底部沉降擴散，而硅酸鹽組分相對反向擴散直到組分濃度達到平衡，因而在底部結(jié)晶帶中首先富集的是鐵鈦氧化物組分，形成鐵鈦氧化物富集而硅酸鹽組分貧化的結(jié)晶帶，而在該結(jié)晶帶前緣則富集硅酸鹽組分。由于在該結(jié)晶帶中，鐵鈦氧化物富集，結(jié)晶帶處于氧化環(huán)境中，基本不含揮發(fā)組分，而且底部溫度又低，因此在該結(jié)晶帶中鐵鈦氧化物首先結(jié)晶。又根據(jù)雙擴散對流理論，鐵鈦氧化物組分向底部結(jié)晶帶擴散富集結(jié)晶時，結(jié)晶帶中的結(jié)晶釋熱向結(jié)晶帶外擴散，當結(jié)晶帶向外擴散的熱量與礦物結(jié)晶釋放的熱量達到平衡時，結(jié)晶帶成為一個等溫結(jié)晶區(qū)，結(jié)晶帶頂層面就是一個等溫面，這時的等溫結(jié)晶區(qū)就相當于一個封閉體系，鐵鈦氧化物組分在封閉體系內(nèi)充分結(jié)晶，而極少量的硅酸鹽礦物充填于早結(jié)晶的鐵鈦氧化物空隙中，這就形成了礦層底部的高品位磁鐵礦礦石，并且一般為半自形一自形致密塊狀或稠密浸染狀礦石。當結(jié)晶區(qū)內(nèi)鐵鈦氧化物結(jié)晶基本結(jié)束，礦物結(jié)晶釋放熱量不能抵償結(jié)晶區(qū)擴散熱時，結(jié)晶等溫面向該結(jié)晶帶前緣的富鐵鈦氧化物熔融體內(nèi)推移，依據(jù)上述形成鐵鈦氧化物結(jié)晶帶的原理，在該結(jié)晶帶前緣熔融體中又形成一個新的結(jié)晶帶。此時分兩種情況:第一，如果貫入的熔融體量多或含大量鐵鈦氧化物，那么盡管上一個鐵鈦氧化物結(jié)晶帶(底部結(jié)晶帶)的結(jié)晶消耗了部分鐵鈦氧化物成分，但在殘余熔漿中仍含有大量鐵鈦氧化物組分，只是硅酸鹽組分相對增多。因此根據(jù)底部結(jié)晶帶成礦作用原理，在新結(jié)晶帶中仍然形成一個以鐵鈦氧化物為主的結(jié)晶區(qū)，只是其中鐵鈦氧化物含量低于底部結(jié)晶帶，而硅酸鹽組分含量高于底部結(jié)晶帶。這樣在新結(jié)帶中，鐵鈦氧化物仍然先結(jié)晶，而硅酸鹽礦物后結(jié)晶，在該結(jié)晶區(qū)內(nèi)就形成半自形一自形少量具他形晶的鐵鈦金屬礦物，而硅酸鹽礦物仍為他形晶，少量呈半自形晶，礦石構(gòu)造一般為稠密浸染狀或中等浸染狀。當這一新結(jié)晶區(qū)礦物結(jié)晶其本結(jié)束而整個貫入的熔融體還沒冷凝結(jié)晶完全，則上述結(jié)晶成礦作用過程繼續(xù)進行，結(jié)晶帶又向熔漿內(nèi)部推進而形成又一個結(jié)晶帶。這時經(jīng)過前面兩個結(jié)晶成礦過程，殘余熔漿中的鐵鈦氧化物組分明顯減少，而以硅酸鹽組分為主。由于雙擴散對流作用，在該結(jié)晶帶中就形成以硅酸鹽組分為主的結(jié)晶區(qū)，這時結(jié)晶區(qū)中氧逸度降低，結(jié)晶成礦環(huán)境為一個還原環(huán)境，而且經(jīng)前面的演化過程，在此結(jié)晶區(qū)中揮發(fā)組分相對富集。因此，硅酸鹽組分在該結(jié)晶區(qū)先結(jié)晶，鐵鈦氧化物組分后結(jié)晶，形成的礦石中鐵鈦氧化物就呈他形，而硅酸鹽礦物呈自形或半自形，并且這種礦石中開始出現(xiàn)黃鐵礦。當其中的鐵鈦氧化物含量較多時就膠結(jié)硅酸鹽礦物而形成海綿隕鐵結(jié)構(gòu)，這時的礦石構(gòu)造一般為中等浸染狀或稀疏浸染狀;當鐵鈦氧化物含量很少時就充填于硅酸鹽礦物晶粒間形成填隙結(jié)構(gòu)，對應的礦石構(gòu)造則為稀疏浸染狀至星散浸染狀，甚至形成不含礦的輝長巖。經(jīng)過上述成礦過程，從鐵鈦氧化物結(jié)晶區(qū)到硅酸鹽礦物結(jié)晶區(qū)，礦物結(jié)晶成礦完成一個循環(huán)，形成半自形一自形致密塊狀磁鐵礦到他形星散浸染狀磁鐵礦甚至不含礦的輝長巖，這一特征正與各礦層的礦石組構(gòu)、礦石成分及含量等的韻律變化特征一致。經(jīng)底部鐵認氧化物結(jié)晶區(qū)和新結(jié)晶區(qū)礦物結(jié)晶后，如果熔融體中還含大量鐵鈦氧化物組分或在這一成礦過程中又有鐵鈦氧化物熔融體貫入，則熔融體中又形成新鐵鈦氧化物結(jié)晶區(qū)，這樣就形成致密塊狀礦石與稠密浸染狀或中等浸染狀礦石組成的流層狀或條帶狀構(gòu)造。第二，如果貫入的熔融體量比較少或含鐵鈦氧化物量不多，經(jīng)底部結(jié)晶帶鐵鈦氧化物結(jié)晶后，殘余熔漿中就以硅酸鹽組分為主，鐵鈦氧化物組分相對很少，由雙擴散對流作用，在新結(jié)晶帶中就形成以硅酸鹽組分為主的結(jié)晶區(qū)，硅酸鹽組分先于鐵鈦氧化物組分結(jié)晶而形成自形或半自形的硅酸鹽礦物，而含量少的鐵鈦氧化物組分呈他形充填于硅酸鹽礦物晶粒間或呈海綿隕鐵結(jié)構(gòu)膠結(jié)硅酸鹽礦物，形成的礦石構(gòu)造一般為中等浸染狀稀疏浸染狀一星散浸染狀，甚至形成幾乎不含礦的輝長巖。這樣形成的礦石與底部結(jié)晶帶形成的致密塊狀礦石呈突變接觸，這與一些礦層中礦石的構(gòu)造特征一致。依據(jù)上述礦物結(jié)晶作用過程，從鐵鈦氧化物結(jié)晶區(qū)到硅酸鹽礦物結(jié)晶區(qū)，熔融體中礦物結(jié)晶完成一個循環(huán)，形成的礦石依次從自形致密塊狀磁鐵礦一半自形一自形稠密浸染狀磁鐵礦一半自形一他形中等浸染狀磁鐵礦一他形稀疏浸染狀磁鐵礦—他形星散浸染狀磁鐵礦一不含礦的輝長巖呈規(guī)律性的變化。如果一個循環(huán)結(jié)束熔融體還未完全冷凝結(jié)晶，則結(jié)晶帶繼續(xù)向熔融體內(nèi)部推進而進入下一個結(jié)晶循環(huán)過程，直到一次貫入的熔融體完全冷凝結(jié)晶為止，這樣在一個礦層中，礦物結(jié)晶成礦作用過程不斷循環(huán)，相應形成的礦石在組構(gòu)、礦物成分及含量、礦石化學成分等方面也就呈韻律式變化，從而形成礦層內(nèi)的韻律旋回。根據(jù)磁黃鐵礦在礦石中的分布特征，從致密塊狀一稠密浸染狀一稀疏浸染狀礦石，磁黃鐵礦隨礦石中鈦磁鐵礦含量的減少而減少甚至消失，其分布與鈦磁鐵礦呈正相關(guān);在礦石中，磁黃鐵多呈他形少數(shù)具半自形充填于磁鐵礦、鈦鐵礦晶粒間隙，有的呈他形粒狀包含于脈石礦物和磁鐵礦中，總體含量少。這說明磁黃鐵礦的形成壞境與鈦磁鐵礦相近，它與鈦磁鐵礦是在同一個成礦期一主成礦期形成的。由于巖漿從底部開始結(jié)晶，下部結(jié)晶帶熱能及礦物結(jié)晶釋放熱量向上部擴散，造成上部結(jié)晶帶溫度高于下部結(jié)晶帶溫度，這正與各礦層內(nèi)下部鈦磁鐵礦包裹體爆裂溫度高于上部爆裂溫度這一變化規(guī)律相一致。在朱家包包礦段VI礦層頂部的東部開采剖面上發(fā)育兩條呈“V”字形交叉的寬約50cm的磁黃鐵礦礦脈，經(jīng)采樣鏡下分析，這種硫化物脈中磁黃鐵礦含量達60%以上，其余主要為磁鐵礦和粒狀鈦鐵礦且為自形晶，而磁黃鐵礦則呈他形膠結(jié)磁鐵礦和鈦鐵礦。其中的磁鐵礦和鈦鐵礦均有兩種存在形式，一種為半自形一自形粒狀嵌布于脈石礦物中，同時在脈石礦物中還含少量細粒半自形或他形的磁黃鐵礦，這一成分及結(jié)構(gòu)特征與其它相關(guān)礦石的特征相同，從而確定它為早期釩鈦磁鐵礦礦屑，而整個礦屑再被他形磁黃鐵礦膠結(jié)，以這種形式存在的磁鐵礦和粒狀鈦鐵礦含量少:另一種為獨立的半自形一自形晶粒被磁黃鐵礦直接膠結(jié)，這是磁鐵礦和鈦鐵礦的主要存在形式。這兩種形式存在的磁鐵礦多被脈石礦物交代形成浸蝕結(jié)構(gòu)或交代殘余結(jié)構(gòu)。VI礦層礦脈產(chǎn)狀及其成分和結(jié)構(gòu)特征說明它是后期鐵鈦氧化物熔融體貫入己結(jié)晶的Ⅵ礦層中形成的，其中的礦屑可能是熔融體活動過程中捕獲的早期礦石的捕虜體，這顯示出一次鐵鈦氧化物熔融體貫入成礦后，又有新的熔融體貫入活動發(fā)生。此外，根據(jù)各礦層間的韻律結(jié)構(gòu)變化特征分析，不同礦層間成礦的物理化學條件發(fā)生回返;再結(jié)合一個礦層中礦物的結(jié)晶作用過程，說明各礦層很可能對應一次巖漿的活動。又據(jù)礦物包裹體爆裂溫度的韻律變化特征分析，各礦層至下而上，礦物包裹體爆裂溫度增加，而在礦層接觸界面處發(fā)生突變，結(jié)合礦層內(nèi)礦物結(jié)晶過程中溫度變化規(guī)律，說明不同礦層對應不同期次的巖漿結(jié)晶成礦演化序列。再由鉛同位素年齡測定結(jié)果(表6一l)分析，各礦層中鈦磁鐵礦的模式年齡相差不大，表明它們是同一成礦期的產(chǎn)物。但從VI一VII—IX礦層，鈦磁鐵礦的鉛模式年齡不斷減小，顯示它們的成礦時間由老到新，這說明各礦層對應了不同期次的巖漿活動，只是巖漿活動的間歇期不大。表6—1朱家包包礦段礦物鉛同位素測年結(jié)果注:①樣品由中國地質(zhì)閱查局同位索地球化學開放研究實臉室分析；②模式年齡據(jù)。綜上所述，攀枝花含礦巖體底部的各個韻律式礦層是富鐵鈦氧化物熔融體多旋回、多期次線狀脈動侵入的結(jié)果。因攀枝花釩鈦磁鐵礦產(chǎn)于活動性強烈的安寧河斷裂帶邊緣，安寧河斷裂帶的頻繁活動使深部巖漿房中的富鐵鈦氧化物熔融體不斷貫入，一