论陕西毕机沟钒钛磁铁矿床成因_杨合群

2 含矿岩体火成层序
毕机沟基性 － 超基性岩岩体内部火成层序已被 成岩后的褶皱作用复杂化，使杂岩体内形成一系列 背形和向形构造，其中包括石家坡向形、钻天梁背形 和周家砭向形等，使火成层理及矿层发生倾斜。例 如周家砭 － 毕机构地段，火成层理及矿体产状向北 东倾斜，倾角变化于 40° ～ 80°。通过详细的野外调 查与岩相学研究，根据 A － A'剖面出露岩石的类型、 组合特征及造岩矿物成分变化等恢复的杂岩体的火 成层序剖面见图 2，厚度约 5000m，自 下 而 上 依 次 为： Ⅰ － 下部斜长橄榄岩带，Ⅱ － 中下部辉长岩带， Ⅲ － 中上部异剥辉长岩带，IV － 上部闪长床地处陕西洋县境内，大地 构造位置属扬子地块北缘汉南隆起区。该隆起区中 － 新元古代岩浆活动可分三期： 第一期形成中元古 代三花石群（ Pt2 S） 火山 － 沉积岩系地层，下部为长 英片岩、斜长角闪岩、绿片岩、云母片岩、灰质片岩、 千枚岩； 中部为凝灰岩、千枚岩、硅质板岩夹安山岩、 玄武岩及磁铁矿、赤铁矿扁豆体； 上部为变粉砂岩、 石英岩、石英云母片岩及千枚岩，夹凝灰岩、绿片岩。 第二期以基性岩浆侵入为主，形成三个呈带状分布 的基性侵入岩（ 体） 群，惯称汉南基性杂岩，超基性 岩常在杂岩体下部少量出现，因此也可称基性 － 超 基性杂岩。较大岩体以碑坝、望江山、毕机沟岩体为 代表。基性 － 超基性杂岩形成较三花石群稍晚，岩 体接触边缘长英质岩石变质为变粒岩，局部具片麻 状构造及混合岩化（ 张二朋等，1993） ，岩体下部基 底带中含有大量变基性火山岩的团块和角砾（ 李行 等，1995） 。据 中 岩 带 望 江 山 岩 体 黑 云 母 的39 Ar － 40 Ar 法 测 定，年 龄 1120 ～ 1200Ma （ 夏 祖 春 等， 1987） 。第三期为晚元古代花岗岩侵入，斜长花岗
带包含 1 个或几个韵律单元。 斜长橄榄岩带（ Ⅰ） 出露于童家山一带，以 SiO2
含量为 35． 12% ～ 42． 77% 的超基性岩石 － 斜长橄 榄岩、橄长岩为主，岩带顶部出现苏长辉长岩、浅色 辉长岩。该岩带岩石以贫辉石为特征，而以橄榄石 和斜长石的相对含量和成分变化显示良好的韵律 层。岩带下部橄榄石含量 ＞ 75% ，向上逐渐减少，且 由半自形粒状渐变为他形粒状充填于宽板状培长石 间，Fo 值呈逐渐降低趋势； 斜长石则相反，向上逐 渐增多，并可出现斜长石含量大于 75% 的橄长岩。 岩带中上部橄长岩中板状斜长石 An 值达 89． 33，高 于下部斜长橄榄岩中他形粒状斜长石的 An 值，推断 其原因是重力分选造成早期结晶斜长石的上浮所致。
造矿矿物均为磁铁矿和钛（ 磁） 铁矿，普遍为单 晶产出，偶见钛铁矿与磁铁矿构成固溶体分离结构 （ 钛铁 矿 出 溶 晶 片 沿 磁 铁 矿 （ 111 ） 面 呈 条 带 状 分 布） 。矿石全铁含量变化很大，由 15% 到 45% ，TiO2 含量 3． 94% ～ 8． 60% ，V2 O5 含量 0． 15% ～ 0． 79% 。 ①矿带矿石 V2 O5 含量较高而 TiO2 较低； ②矿带则 V2 O5 含量较低，TiO2 含量较高。①、②矿带中不同 矿体的 V2 O5 含量分析结果还显示，随产出层位向 上 V2 O5 含量逐渐降低，其变化特征与布什维尔德 杂岩体钒钛磁铁矿带各岩体 V2O5 含 量 变 化 一 致 （ 图 3） ，间接印证了岩体韵律层序划分的合理性，亦 可作为矿带对比、顺层找矿的标志之一。
［摘 要］陕西毕机沟钒钛磁铁矿床的矿层分布于层状基性 － 超基性杂岩体的中上部，由拉斑玄武
质岩浆侵入现存空间就地分异形成。岩浆演化早期橄榄石和斜长石的分离结晶作用，是 Fe、Ti、V 在残
余岩浆中逐步富集成矿的重要机理。含矿岩体的矿物 － 全岩 Sm － Nd 等时线年龄为 1061 ± 7Ma，成岩成
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第6 期
杨合群等： 论陕西毕机沟钒钛磁铁矿床成因
Fig． 3
图 3 矿体中 V2 O5 含量变化图（ 据苏犁等，1992） Variations of the V2 O5 content for the ore bodies （ after Su et al． ，1992）
A － 毕机沟岩体； B － 布什维尔德岩体 A － Bijigou complex body ； B － Bush Wilde magmatic body
第 49 卷 第 6 期 2013 年 11 月
地质与勘探
GEOLOGY AND EXPLOＲATION
Vol． 49 No． 6 November，2013
论陕西毕机沟钒钛磁铁矿床成因
杨合群1 ，苏 犁2 ，宋述光3 ，赵国斌1 ，任华宁1 ，贾 健1 ，王永和1 ，董福辰1 ，赵振明1
（ 1． 西安地质矿产研究所，国土资源部岩浆成矿与找矿重点实验室，陕西西安 710054； 2． 中国地质大学（ 北京） 地学实验中心，北京 100083； 3． 北京大学地球科学与空间科学学院，北京 100871）
我国西北地区的岩浆型铁矿床主要有陕西毕机 沟钒钛磁铁矿床，官园和花桥钒钛磁铁矿床（ 低品 位铁矿） ，甘肃板凳沟钒钛磁铁矿床，新疆尾亚、普 昌、瓦吉里塔格、长青、香山西钒钛磁铁矿床及大西 沟铁磷矿床（ 低品位铁矿） ，青海上庄铁磷稀土矿床 等（ 侯世军，1981； 苏犁等 1992； 杨合群等，1993； 李 行等，1995； 王玉往等，2005，2006，2008； 夏学惠等， 2008，2009，2012； 宋海涛等，2009； 邓广弘等，2010； 王伟等，2012） 。位于陕西洋县的毕机沟钒钛磁铁 矿床是 其 中 形 成 地 质 年 代 最 早 的 典 型 矿 床。1973 年巩志超等进行“陕西洋县、西乡、南郑一带基性岩 分布规律、特征及铁矿为主的区域成矿条件找矿方 向研究”； 1987 年夏祖春等专门进行“汉南基性侵入 岩矿物岩石研究”； 1991 年苏犁、杨合群、宋述光在 王懿圣、叶芳等老专家指导下，进驻毕机沟矿区与勘 查队伍密切协作开展了更加系统的岩相学及含矿性 研究。由于最近“西北地区矿产资源潜力评价与综 合”项目总 结 成 矿 规 律 的 需 要，本 文 又 重 新 发 掘 这 些研究成果，讨论该矿床成因，提供地矿领域同行研 究该类矿床参考。
［收稿日期］2013 － 03 － 19； ［修订日期］2013 － 07 － 10； ［责任编辑］郝情情。 ［基金项目］中国地质调查局“西北地区矿产资源潜力评价”（ 编号 1212010881632） 资助。 ［第一作者］杨合群（ 1953 年 － ） ，男，1982 毕业于北京大学地球化学专业，获理学学士学位，研究员，从事成矿规律与矿产预测研究工作。
上部闪长岩带（ IV） 主要出露在岩体顶边部的 黑沟、石家坡、东沟河一带，由细粒闪长岩渐变为石 英闪长岩。
3 矿层及矿体特征
中上部异剥辉长岩带（ III） 各韵律单元底部铁、 钛氧化物相对富集，并以细粒异剥辉长岩中富集程 度最高，形成三个工业矿层，自下而上顺序编为①矿
带、② 矿带和 ③ 矿带 （ 见图 2 ） 。① 矿带包 括 257、 200、219、218 和 22 号 五 个 主 要 矿 体，另 有 崔 家 坪 300、301、302 号矿体和杏树岭 600 号矿体。②矿带 包括 1、2、17、20、25 号等矿体，主要出露于毕机沟一 带。③矿带亦赋存于细粒异剥辉长岩中，目前发现的 矿体有树林沟 500 号矿体和钻天梁 400 号矿体等。
根据 26 个岩矿石样品与其化学组分间的对应 分析结果绘制 F1 F2 载荷平面点聚图（ 图 4） ，F1 F2 方 差贡献百分比累计为 59． 54% ，已提供原始信息的主 体。F1 由正向到负向反映岩石基性程度的降低，F2
矿区主矿体 4 个，即 1 号、2 号、20 号、22 号，主 矿体长 510 ～ 1200m，厚 度 2． 9 ～ 47． 8m，TFe 品 位 22% ～ 38% 。矿体多为似层状、层状及透镜状。其 中 1 号 矿 体 长 642m，厚 度 2． 94 ～ 47． 8m，延 深 253m，矿体呈透镜状。2 号矿体长 1060m，厚度 14 ～ 27． 2m，最大延深 500m。20 号矿体长 510m，厚度 1 ～ 15． 5m，延深 380m。22 号矿体长 960m，厚度 1 ～ 21． 86m，延深 450m。
矿构造环境为中元古代裂谷，岩浆源区为弱亏损地幔。
［关键词］ 中元古代裂谷 拉斑玄武质岩浆 就地结晶分异 钒钛磁铁矿 毕机沟
［中图分类号］P612
［文献标识码］A ［文章编号］0495 － 5331（ 2013） 06 － 1036 － 10
Yang He-qun，Su Li，Song Shu-guang，Zhao Guo-bin，Ｒen Hua-ning，Jia Jian，Wang Yong-he， Dong Fu-chen，Zhao Zhen-ming． On genesis of the Bijigou V-Ti magnetite deposit in Shaanxi Province ［J］． Geology and Exploration，2013，49（ 6） ： 1036 － 1045
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地质与勘探
2013 年
图 2 毕机沟侵入岩体火成层序示意图 Fig． 2 Diagram showing igneous stratigraphic sequence of the Bijigou intrusive body
l － 橄榄石； 2 － 辉石； 3 － 斜长石； 4 － 角闪石； 5 － 石英： 6 － 钒钛磁铁矿 l － olivine； 2 － pyroxene； 3 － plagioclase； 4 － hornblende； 5 － quartz； 6 － V － Ti magnetite
该岩带韵律层理发育，下部以橄榄石和斜长石交替 富集显示的韵律层理普遍； 上部主要表现为辉长岩 粒度递变层理。岩带内金属矿物含量低，以少量磁 黄铁矿、黄铜矿等硫化物为主，金属氧化物见有少量 铬铁矿（ 铬尖晶石） 和磁铁矿。下部带与中部带过 渡层位，铂族元素总量出现峰值，达到约 20 × 10 － 9 ， 其余位 置 仅 变 化 于 4 × 10 － 9 ～ 5 × 10 － 9 （ 李 行 等， 1995） 。