海南岛近岸浅海锆钛砂矿床富集规律探讨
时间：2021-01-25 16:00:42 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要:锆钛砂矿是海南的特色优势矿产资源,其储量在全国同类矿床中占有重要地位。近年来对该类矿床的勘查与开采,积累了大量的数据和资料,为系统研究该类矿床的富集规律创造了条件。本文试图从数据出发,利用数理统计的方法,结合已往研究成果对海南岛近岸浅海锆钛砂矿床的富集特点及机理进行一些粗浅研究,以期对今后滨浅海找矿提供一些参考。
关键词:锆钛砂矿 统计 富集规律
锆、钛是经济社会发展不可缺少的重要金属矿产资源。90%的钛矿用于制造钛白颜料,其余10%是制造海绵钛、钛金属、钛合金、焊条涂料等,应用于钢铁、航空、航天、军事、交通、电器、医疗器械、新兴结构材料及防腐材料等工业,被誉为“继铁、铝之后处于发展中的第三金属”[1]。锆矿主要用于炼钢生产中的不定形耐火材料及耐火砖的原料,锆金属是制取核反应堆结构材料和控制棒用锆和铪的不可替代的原料,使其成为重要的战略物资;其合金广泛用于原子能、宇航、机械、军事、耐腐蚀的机械设备等工业,锆被誉为“战略金属”和“电子技术最有前途的金属”[2]。
中国是世界锆、钛资源丰富的国家之一(表1),而海南是中国锆、钛资源比较丰富的省份之一(表2),其储量在全国同类矿床中占有重要的地位,亦有较好的找矿前景。
表1 截止2007年底中国、世界锆英石、
钛铁矿、金红石资源基础储量对比表
地区锆英石
(ZrO2)万吨钛铁矿
(TiO2)万吨金红石
(TiO2)万吨
中国62.122331258.7
世界3750680004200
(注:表1中基础储量为“111b+122b”)
表2 截止2007年底中国、海南锆英石、
钛铁矿、金红石资源储量对比表
地区锆英石
(ZrO2)万吨钛铁矿
(TiO2)万吨金红石
(TiO2)万吨
砂矿岩矿砂矿岩矿砂矿岩矿
海南188.6-1062.3-183.9-
全国263.2375.62690.867254.9464.8950.2
(注:表2中资源储量为“111b+122b+333”)
截止2008年底,海南已探明的锆钛砂矿区55个(其中大型8个、中型9个、小型38个),积累了大量的勘查数据与资料,为系统研究该类矿床富集规律奠定了基础。
1 地质背景
大地构造位置上,海南岛地处两个一级大地构造单元,以海南岛南部的东西向九所-陵水断裂为界,以南的三亚地区及南海在内的广大地区属于南海地台(Ⅰ2),以北属于华南褶皱系(Ⅰ1),在此基础上进一步划分为几个二、三、四级构造单元(图1)。
岛内地层发育较全,自中元古界长城系至第四系,除缺失蓟县系、泥盆系及侏罗系外,其它地层均有分布。综合地层分区为九所—陵水断裂以北属华南地层大区的东南地层区,其中九所—陵水断裂与王五—文教断裂之间为五指山地层分区,王五—文教断裂以北为雷琼地层分区的海口小区;九所—陵水断裂以南为南海地层大区,包括西沙群岛、南沙群岛在内的广大海域及近岸大陆架的莺歌海盆地,其中海南岛的陆地部分为三亚地层区。
海南岛侵入岩占全岛国土面积的36.62%。此外,近岸岛屿的岩石大部分为侵入岩组成。其成因类型有I型、S型及A型三种,以I型成因的岩体居主要。岩体时代除震旦纪至志留纪尚未发现有侵入岩之外,长城纪、泥盆纪至白垩纪都有侵入岩分布,尤以三叠纪的最发育,分布最广泛。侵入岩从镁铁质岩到中性岩、中酸性岩-酸性岩都有,60%以上岩性为二长花岗岩。
火山岩的分布面积占全岛国土面积的13.6%。此外,近岸的邻昌岛、东锣岛、西鼓岛也为火山岩所被盖。其中中生代早白垩世火山岩系陆相双峰式火山岩,呈岩被产出,覆盖面积有627平方公里;新生代中新世-第四纪火山岩,呈岩被产出,地表覆盖面积约4000平方公里。属大陆板块边缘内侧与裂谷有关的玄武岩,以富钠为特征的亚碱性的拉斑玄武岩系列和碱性玄武岩系列组成。
海南岛近岸浅海锆钛砂床在成因上与火成岩有密切联系。不同地质体岩石地球化学样品统计结果表明:(1)海南岛各时代地层岩石中Ti、Zr丰度均低于其地壳克拉克值(Ti为5700ppm,Zr为165ppm),同时也低于火成岩中的丰度;(2)对于Ti,火成岩中以喜山期玄武岩丰度最高(13358ppm),其次为海西期中基性岩(5565ppm)接近地壳克拉克值;(3)对于Zr,火成岩中以燕山早期花岗闪长岩(265ppm)、喜山期玄武岩(263.5ppm)、海西期中基性岩(247ppm)和印支期花岗岩(169.5ppm)丰度值大于地壳克拉克值。从成矿的必要性来看,火成岩(侵入岩、喷出岩)在成因上与锆钛砂矿有着更为密切的关系(表3)。
表3 海南岛不同地质体中Ti、Zr及SiO2岩石地球化学统计表
元素或氧化物地层火成岩全岛
Ti(ppm)1560.73619.91848.0
Zr(ppm)115.9192.4139.0
SiO2(%)47.867.257.8
2 成矿物质来源
成矿物质(Ti、Zr)来源于海南岛陆地,而非海洋。一是因为Ti、Zr难以形成可溶性化合物,海水中钛的平均含量为0.001ppm,大约相当于铁丰度的1/60,锆的平均含量为0.026-0.03毫克/升;二是由于Ti不易形成碳水化合物,很难被生物大量吸收,海洋生物中Ti、Zr的含量是很低的,例如海生植物中Ti的含量约为12-80ppm。此外,国内外许多相关研究也表明该类砂矿的物源多与火成岩有关[3]～[6],本次岩石地球化学样品的统计结果也支持这一观点(表3)。
本次通过对各类火成岩样品中的Zr、Ti及SiO2含量的统计分析结果表明(表4),火成岩中Ti、Zr丰度与SiO2含量有密切的关系,由玄武岩、基性岩至花岗岩随岩石基性程度降低,Ti的含量递降,而Zr的含量逐渐升高,这一变化趋势与许多学者对火成岩的研究结果是一致的[7]～[11],而且由基性岩到超基性岩(橄榄岩或苦橄岩)钛的含量也降低,甚至低于钛的克拉拉值(表5、表6)。
表4 海南岛不同火成岩石中Ti、Zr及SiO2含量统计表
岩石类别Ti含量(ppm)Zr含量(ppm)SiO2含量(%)
花岗岩1417281.872.3
花岗闪长岩4950263.060.3
中基性岩5623245.557.5
玄武岩13490162.251.3
表5 火成岩石中TiO2含量统计表[13]
岩石名称花岗岩花岗
闪长岩安山岩辉绿岩玄武岩橄榄岩
含量范围0.08-0.650.58-0.940.74-1.480.53-1.681.24-4.420.00-0.34
TiO2
平均含量0.370.661.041.072.400.015
样品数22742368011033
表6 各类岩浆岩中锆的含量(ppm)[13]
深成岩Zr含量喷出岩Zr含量
霞石正长岩680响岩600
正长岩310粗面岩500
花岗岩170流纹岩150
花岗闪长岩及闪长岩140安山岩120
辉长岩、斜长岩110玄武岩110
辉石岩+橄榄岩45
