摘要
卡尔格拉钛铁砂矿位于澳大利亚马斯格雷夫造山带与阿玛迪斯盆地交汇部位，是本区首次发现的一大型内陆型钛铁砂矿床。研究表明：钛铁矿赋存于第四系砂质沉积物中，钛铁矿矿体规模巨大，呈面状分布，矿体平均厚度2.7~6.2 m，钛铁矿平均品位32.87~48.18 kg/m3 ，厚度变化系数和品位变化系数小。矿体中矿物成分较复杂，矿石矿物主要为钛铁矿和铁钛铁矿（3.15%）、磁铁矿和磁赤铁矿（1.15%）、赤铁矿（0.52%）、富钛赤铁矿（1.77%），少量金红石（0.03%）、白钛石（0.03%）和锆石（0.12%），微量的独居石，脉石矿物以石英为主（69.76%），次为长石（14.10%）、高岭土（6.57%）。钛铁矿的主要粒度范围0.02~0.32 mm。本区锆石 6个U-Pb年龄主要分布于1.4~1.0 Ga，钛铁矿来源于马斯格雷夫造山带的吉尔斯（Giles）镁铁质和超镁铁质岩组，钛铁砂矿经历风化作用、水成作用，最终由风成作用富集而成，相关矿床规律总结成了内陆型钛铁砂矿床成矿模式图。本区控矿因素为地层和地形地貌控矿，找矿标志为化探 Fe、Ti异常和地表黑色重矿物富集处。本矿床的发现为寻找内陆钛铁砂矿资源提供了参考意义。
Abstract
The Karlgura ilmenite placer deposit is located at the intersection of the Musgrave Orogenic Belt and the Amadeus Basin in Australia. It is a large inland ilmenite placer deposit discovered for the first time in this area. Research shows that ilmenite occurs in Quaternary sandy sediments. The ilmenite ore bodies are of huge scaleand are distributed in a planar shape. The average thickness of the ore bodies is 2.7 to 6.2 meters, and the average grade of ilmenite is 32.87 to 48.18 kilograms per cubic meter. Both the thickness variation coefficient and the grade variation coefficient are small. The mineral composition in the ore bodies is relatively complex. The ore minerals mainly include ilmenite and ferro-ilmenite (3.15%), magnetite and maghemite (1.15%), hematite (0.52%), titaniumrich hematite (1.77%), a small amount of rutile (0.03%), leucoxene (0.03%) and zircon (0.12%), as well as trace amounts of monazite. The gangue minerals are mainly quartz (69.76%), followed by feldspar (14.10%) and kaolin (6.57%). The main particle size range of ilmenite is 0.02 to 0.32 millimeters. The six U-Pb ages of zircons in this area are mainly distributed between 1.0 and 1.4 billion years (Ga). It is believed that the ilmenite is derived from the Giles mafic and ultramafic rock suites in the Musgrave Orogenic Belt. The ilmenite placer deposit has undergone weathering and hydromorphic processes, and was finally enriched through eolian processes. The relevant deposit patterns are summarized into a metallogenic model diagram of the inland ilmenite placer deposit. The orecontrolling factors in this area are strata, topography and geomorphology. The prospecting indicators are geochemical anomalies of Fe and Ti and the enrichment areas of black heavy minerals on the surface. The discovery of this deposit provides a reference for the search for inland ilmenite placer resources.
0 引言
钛铁矿是铁和钛的氧化物矿物，又称钛磁铁矿，是提炼钛的主要矿石，随着经济的发展其战略意义逐渐提升，中国约 34% 的钛资源依赖进口（董津蒙等，2022）。全球钛铁矿资源分布广泛但不均，钛铁矿主要储量拥有国和产地为中国和澳大利亚，其中中国钛铁矿储量约 2.1 亿 t，占全球储量的 30.4%，澳大利亚储量为1.8亿 t，其次为印度、巴西、挪威、南非、加拿大等地。中国钛资源主要以原生钒钛（磁）铁矿型存在，钛铁砂矿则主要分布于海南省，中国攀西地区的钛铁矿储量居全国首位，中国钛铁矿储量丰富，但平均品位一般为5%~10%，与国外相比品位普遍偏低。
以往钛铁砂矿的勘查研究工作主要集中在滨海型钛铁（金红石、锆石）砂矿，滨海型钛铁砂矿世界上分布广泛，主要分布于海南省、东南亚、非洲、澳洲等地，众多国内外学者对滨海型钛铁砂矿的矿床地质特征及矿床成因等方面进行了研究（Hou et al.，2011; 杨海兵等，2012；杨涛等，2016；潘燕俊等， 2017；马圣杰等，2024；邱小平和王新彦，2024），但是内陆型钛铁砂矿的研究基本为空白。澳大利亚作为矿产资源大国，在全球矿产资源领域占据重要地位，其北领地南部的卡尔格拉地区通过勘查工作发现蕴藏着大型钛砂矿，该矿床的发现和研究对于丰富全球钛矿资源认知、推动钛矿产业发展具有重要意义。本文以北领地南部卡尔格拉地区钛铁砂矿的勘查成果为基础，深入探究卡尔格拉地区钛砂矿的成矿地质特征和矿床成因，总结矿床类型和成矿规律，详细阐述了钛铁砂矿矿石的重矿物成分、含量和各矿物嵌布特征，探索成矿物质来源、成矿作用，并指出了控矿因素和找矿标志，希望对寻找内陆钛铁砂矿资源提供可靠参考。
1 成矿地质背景
研究区在大地构造单元上位于马斯格雷夫 （Musgrave）造山带的北缘与阿玛迪斯（Amadeus）盆地交界部位，马斯格雷夫造山带北部为阿玛迪斯 （Amadeus）盆地，东侧为埃罗曼加（Eromanga）盆地，西侧为坎宁（Canning）盆地（图1）。马斯格雷夫造山带和阿玛迪斯盆地跟本区成矿关系密切。众多学者在本区做过基础地质研究工作（Partington，1990； Partington et al.，1995；Haines et al.，2001；Roberts and Partington，2001；Sandiford et al.，2001；Ahmad and Munson，2013）。
（1）马斯格雷夫（Musgrave）造山带
马斯格雷夫造山带为澳大利亚中部的一个巨大的东西向古—中元古界隆起区，出露的最古老的岩层主要以夹杂着少量镁铁质-超铁镁质和变质沉积物的长英质片麻岩为主，长英质片麻岩的原岩年龄范围在1600~1540 Ma。
马斯格雷夫（Musgrave）造山运动期间（1200~1160 Ma），这些古老岩层经历了严重的变形和变质作用，使岩性深变质为麻粒岩—角闪岩相。马斯格雷夫造山运动的构造模式保存较不完整，仅弗雷格 （Fregon）地区因后期未被彼得曼造山运动改造，方可见到这种构造模式，岩层变质程度随压力自西向东的降低而变化。马斯格雷夫造山运动后期Pitjantjat‐ jara岩套的花岗岩侵入，覆盖了马斯格雷夫造山带一半以上的基岩露头，在弗雷格（Fregon）区域发育富含辉石和角闪石矿物的花岗岩体，在姆尔佳（Mulga）公园区域发育富含黑云母和角闪石矿物的花岗岩体。
吉尔斯（Giles）事件（1080~1040 Ma），导致岩浆的侵入和喷出活动，并伴随着裂谷沉积，富含镁铁质和超镁铁质的吉尔斯（Giles）岩组主要出露在曼尼（Mann）断层的南部，在布拉德让（Bloods Range） 区域，一系列中元古界 Tjauwata 组的裂谷沉积物和火山岩（次火山岩）在吉尔斯事件中形成，并且和澳大利亚西部的 Bentley 超群接壤，Tiauwata 组被阿玛迪斯盆地的上元古界地层所覆盖。
彼得曼造山运动（570~530 Ma），为一板块内部俯冲运动。伍德罗夫（Woodroffe）逆冲断层，由南向北的推覆、走向东西向绵延至数百千米；在姆尔佳 （Mulga）公园的北部岩性退变质为角闪岩相到绿片岩相。
（2）阿玛迪斯（Amadeus）盆地
阿玛迪斯（Amadeus）盆地是一个面积达 17 万 km2 的内陆拉伸古陆沉积盆地，位于澳大利亚的中部，最早为澳大利亚中部超级盆地的一部分。盆地南部覆盖在古—中元古界马斯格雷夫基底之上，北部覆盖在古—中元古界的阿伦塔（Arunta）造山带之上，盆地东南部被中生代埃罗曼加盆地覆盖；在西部被年轻的古生界坎宁盆地覆盖。阿玛迪斯盆地沉积开始于新元古代，一直持续到晚泥盆世，沉积岩类型主要有白云岩、灰岩、页岩、砂岩、泥岩、杂岩、砾岩等，沉积岩厚度一般为9000 m左右，在盆地北部边界厚度达14 km，一般无变质作用，在盆地东北和西南部有弱变质作用，为绿片岩、角闪岩相。
2 矿床地质特征
2.1 地貌
以低矮沙丘为地貌特征，总体地势南高北低，沙丘走向呈北北东—正北向，沙丘间距近者有数百米，远者有数千米，沙丘高处与沙丘之间的低处高差为3~10 m，一般为4~6 m。
2.2 地层
矿区大部分为风积砂所覆盖，北部相对较低，沙漠地形，多见纵向的沙丘呈北东向平行排列。矿区出露的地层较为简单，由老到新分述如下（图2）：
中元古界（Pt2）：岩性主要为层状石英片岩、石英-石榴石片岩，主要出露于矿区东南部，出露面积不大。
古近系—新近系（N）：主要岩性为粗砂、粉砂质黏土、钙结层，出露于矿权区中部。
第四系（Q）：主要为河流、湖泊相沉积物和风积砂，大面积出露。第四系砂质沉积物为本区主要的含钛铁矿地层，砂层厚度 5~30 m，本文对本区第四系详细研究，分层详见表1，钛铁矿主要位于第四系的上部，砂砾层、黏土层含量很低。
图1Musgrave-Amadeus地区位置图（a）与区域地质图（b）
表1矿区第四系分层
2.3 侵入岩
本区侵入岩主要为花岗岩，主要出露于矿区西南角，以小岩株产出，出露面积均小于0.5 km2。
3 土壤地球化学特征
通过开展1∶25万土壤样品采集工作，主要分析了 14 个元素，根据分析结果，对 Co、Cr、Fe、Mg、Ni、 Ti、V 土壤地球化学异常进行了圈定，Ag、As、Cu、 Mo、Mn、Pb、Zn异常不明显不予圈定（图2）。
H1 异常区（以 Ti≥2% 圈定，图2蓝框）：为 TiTe-Cr-Mg-Ni-V 组合异常，其中以 Fe、Ti 异常尤为明显，异常区内 Fe 基本上都大于 4%，峰值为 10.56%，Ti基本上大于2%，Ti峰值为6.85%，Cr一般 328×10-6，异常中心767×10-6，Mg一般872×10-6，异常中心1648×10-6，Ni一般37×10-6，异常中心80×10-6，V 一般 830×10-6，异常中心 1927×10-6，具有明显的南北向面型分布，异常面积约 430 km2。对 H1 异常进行后期钻孔验证，证实为矿致异常，找矿效果好。
4 矿体特征
钛铁矿矿体呈面状分布，裸露于地表，厚度随沙丘起伏而变化（图2）。目前1748个钻孔控制揭露了 4 个大矿体，提交 JORC 资源量为大型，其中②号矿体为主矿体，占总资源量的79.4%。
①号矿体南北长8.6 km，东西宽3.0 km，呈面状分布，矿体厚度 1~5 m，平均 2.7 m，钛铁矿品位 15.87~38.57 kg/m3，平均32.79 kg/m3；
②号矿体矿体形态简单，矿体规模巨大，南北长约 32.5 km，东西宽约 14.2 km，呈面状分布，矿体厚度 2~23 m，平均 5.0 m，钛铁矿品位 18.84~112.77 kg/m3，平均48.18 kg/m3，厚度变化系数15.74%，品位变化系数16.57%；
③号矿体南北长约 16.5 km，东西宽约 5.5 km，呈面状分布，矿体厚度 3~12 m，平均 6.2 m，钛铁矿品位20.67~55.46 kg/m3，平均39.38 kg/m3；
④号矿体南北长约7.5 km，东西宽约7.0 km，呈面状分布，矿体厚度 1~10 m，平均 3.0 m，钛铁矿品位16.23~52.00 kg/m3，平均32.87 kg/m3。
5 矿石特征
本矿床为钛铁砂矿，钛铁矿以重矿物的形式呈中细粒状分布于松散砂层中。原砂中各主要矿物的粒度分布，测定结果如表2所示。原砂中的钛铁矿和磁赤铁矿/赤铁矿的主要粒度范围 0.02~0.32 mm；铁钛铁矿和钛赤铁矿的粒度稍粗，主要分布在 0.04~0.32 mm；金红石和白钛石含量少，粒度细，主要粒度范围分别为 0.001~0.16 mm 和 0.001~0.32 mm；锆石的粒度比钛铁矿细，主要分布于 0.02~0.32 mm；独居石的主要粒度范围为0.001~0.16 mm。
图2研究区土壤地球化学异常简图
1 —第四系；2—古近系—新近系；3—中元古界；4—花岗岩；5—钛铁砂矿体及编号；6—研究区；7—Cr异常；8—Fe异常；9—Mg异常；10—Ni异常；11—V异常；12—Ti异常
表2原砂中各主要矿物的粒度分布
5.1 矿石矿物组分
采用 MLA 矿物自动定量检测系统结合显微镜观察和人工重砂详细鉴定：原砂的矿物组成及含量结果如表3所示。原砂中的铁钛矿物由于氧化蚀变，成分较复杂，矿石矿物包括磁赤铁矿（含少量磁铁矿1.15%）、赤铁矿（0.52%）、富铁钛铁矿（1.77%）、富钛赤铁矿（0.69%）、钛铁矿和蚀变钛铁矿（3.15%），金红石（0.03%）和白钛石（0.03%）；锆矿物只有锆石 （0.12%），稀土矿物含量极少，仅有微量的独居石；脉石矿物以石英为主（69.76%），其次是长石（14.10%）、高岭土（6.57%），少量镁坡缕石、方解石等。
表3原砂的矿物定量检测结果
5.2 主要矿物的嵌布状态和矿物学特性
（1）钛铁矿和铁钛铁矿
本砂矿中钛矿物种类较复杂，多数为正常钛铁矿（图3a），其次为含赤铁矿和磁铁矿片晶的富铁钛铁矿（图3b），少量为蚀变钛铁矿。电子探针（43点） 检测结果，TiO2含量为 31%~55%，平均 44.19%；FeO 含量为 66%~43%，平均 52.90%; 含锰、镁、硅、铝，个别含钒、铬、锌或铌。砂矿中的钛铁矿由于氧化蚀变、含磁铁矿包裹体或含赤铁矿片晶，磁性范围较大，在100~550 mT场强下可进入磁性产品。钛铁矿呈亮铁黑色，半金属光泽—油脂光泽，随着钛含量增加，颜色变浅，油脂光泽更显著。密度4.72 g/cm3，莫氏硬度 5~6。原砂中钛铁矿（包括钛铁矿和铁钛铁矿）磨圆度较差，呈棱角—次棱角状颗粒，铁黑色，大多以单体颗粒形式存在，个别钛铁矿含磷灰石等微细包裹体（图3c）；可见部分钛铁矿与磁铁矿、赤铁矿或黏土等矿物连生（图3d）。
图3钛铁矿镜下照片
a—钛铁矿；b—富铁钛铁矿含赤铁矿片晶；c—钛铁矿含磷灰石、黏土包裹体；d—钛铁矿与磁铁矿矿物连生
（2）金红石
本砂矿中金红石电子探针结果显示，平均 TiO2 含量98.49%，大多数含铁、铝和硅，个别含铌。本砂矿中金红石颜色变化较大，多呈褐红—黑色，少数褐红色，一般随含铁量增加颜色变深，金刚光泽— 半金属光泽。金红石密度 4.2~4.4 g/cm3 ，莫氏硬度 6.0~6.5。具极弱电磁性。原砂中金红石的含量较少，一般为单体颗粒，均具较好的磨圆度，呈次圆状颗粒，可见少量金红石与钛铁矿或钛赤铁矿连生。
（3）白钛石
本砂矿中含少量白钛石，白钛石并非固定化学组成和晶体结构的矿物，而是氧化钛、氧化铁、二氧化硅、氧化铝等多相微粒集合体，由钛铁矿、榍石或金红石等钛矿物受表生作用和热液作用蚀变生成。电子探针测定结果表明，白钛石化学成分较复杂，并变化较大，除含钛、铁、锰之外，普遍含硅、铝等杂质，白钛石平均含TiO2 73.59%。白钛石颜色变化较大，呈灰黑色、灰色、褐黄色、黄色、浅黄色等，色泽较暗，磨圆度较高，质地较松散，成分不均匀。白钛石的硬度和密度均随成分和结构变化较大，磁性和导电性也变化较大，一般磁性、导电性弱于钛铁矿。原砂中白钛石含量很少，一般由钛铁矿或钛赤铁矿蚀变而成。
（4）赤铁矿和富钛赤铁矿
本砂矿中除了由磁铁矿氧化蚀变生成的赤铁矿之外，还有与钛铁矿呈连晶的富钛赤铁矿，富钛赤铁矿实则为钛铁矿与赤铁矿固熔体分离形成的连晶，以赤铁矿占主体。电子探针测定结果表明，样品中赤铁矿和富钛赤铁矿两种赤铁矿普遍都含钒、硅、铝等。赤铁矿一般呈钢灰色至铁黑色，金属光泽至半金属光泽，硬度 5~6，在 130~340 mT 磁场场强下进入磁性产品。原砂中的赤铁矿（包括钛赤铁矿）常一般呈次圆粒状，可见部分赤铁矿表面充填黏土。
（5）磁铁矿和磁赤铁矿
本砂矿中磁性铁矿物较为复杂，主要是表生氧化蚀变形成的磁赤铁矿和有少量磁铁矿。磁铁矿呈黑色、半金属光泽，莫氏硬度 5.5~6，密度 4.9~5.2 g/cm3，是典型的铁磁性矿物；磁赤铁矿由磁铁矿蚀变生成，一般保留数量不等的蚀变残余磁铁矿，呈褐黑色，具强磁性，磁性与磁铁矿几乎相等，金属光泽，硬度5，密度4.9 g/cm3。电子探针测定结果表明，磁铁矿/磁赤铁矿普遍含钛、钒、锰、镁、硅、铝等杂质。原砂中的磁铁矿和磁赤铁矿一般呈次圆粒状，多数为单体颗粒，可见磁赤铁矿表面充填黏土，少量磁赤铁矿与钛铁矿连生。
（6）锆石
本砂矿中锆石颜色为无色透明，少数因铁染而呈淡铁锈黄色，晶形为四方柱与四方双锥的聚形，少数锆石具一定磨圆度，玻璃光泽，断口油脂光泽，不平坦断口或贝壳状断口。莫氏硬度7.5~8，密度4.4~4.8 g/cm3，纯净的锆石无磁性，含铁、钛矿物包裹体的锆石具弱磁性。非导体。电子探针测定结果表明，本样品中少量锆石含有数量不等的铁和钛，并含铪，个别锆石含钒和钪。锆石单矿物分析：（Zr，Hf） O2 65.31%，比一般锆石略为偏低。原砂中锆石多数为单体，可见部分锆石被铁染或含黏土等包裹体。
（7）独居石
电子探针测定结果表明，本砂矿独居石中主要含镧、铈、钕、镨等轻稀土，含钍很高，并有少量钙替代稀土，络阴离子部分有[SiO3]4–代替[PO4]3-。独居石颜色为黄绿色，铁染时变褐黄色，透明，弱油脂光泽。莫氏硬度 5~5.5，密度为 4.9~5.5 g/cm3。原砂中的独居石含量极少，一般呈单体颗粒，偶见细粒独居石包含于钾长石中。
5.3 钛在砂矿中的赋存状态
本砂矿钛的平衡分配表明（表4），钛铁矿和蚀变钛铁矿中最高含TiO2量为49.45%，其中的钛占原砂总钛 57.50%；磁赤铁矿/磁铁矿（含钛磁铁矿）中最低含 TiO2 量为 5.65%，其中的钛占原砂总钛的 2.39%；铁钛铁矿、钛赤铁矿和赤铁矿中理论含 TiO2 量为 24.16%，其中钛占原砂总钛的 26.54%；金红石和白钛石的含量较少，其中的钛分别占原砂总钛的 1.02% 和 0.76%；石英、长石等脉石矿物中包含的钛占原砂总钛的 9.34%；高岭土等泥质矿物中的钛占原砂总钛的2.44%。
表4钛在原砂中的平衡分配
6 矿床成因探讨及找矿标志
6.1 矿床成因探讨
6.1.1 成矿物质来源
本研究委托澳大利亚地质师 Karl 选择②号主矿体代表性砂样中 1900 kg（选矿试验组合样，样品采集于②号主矿体在 5 线、11 线、19 线见矿钻孔中按矿体组合而成）分离出来的锆石送至西澳大利亚州迪亚曼蒂纳实验室，通过激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱法（LA-ICPMS）对其进行了 U-Pb 年龄分析。根据锆石 CL图像（图4），锆石有一定的振荡环带结构，晶型相对较好，多为长柱状，体现为岩浆成因，但是锆石环带不明显，可以看到明显的变质增生边，内部结构相对复杂，说明岩浆锆石经过了后期的变质作用，此外锆石自形程度差，残缺不全，不平坦断口或贝壳状断口，部分边角有呈圆润状，具一定磨圆度，说明锆石经风化剥蚀后发生了搬运。
图4锆石CL图像
实验室测试了 6 个测点数据，207Pb/206Pb 年龄分别为 1172 Ma、1154 Ma、1062 Ma、1226 Ma、1180 Ma、1079 Ma（表5）。这些锆石年龄主要分布在1.4~1.0 Ga，对应本区的地质事件，与马斯格雷夫造山运动花岗岩体（1200~1160 Ma）和 Giles 运动（1080~1040 Ma）镁铁质和超镁铁质岩组年龄大致吻合，因此认为锆石来源于马斯格雷夫造山带的花岗岩体和Giles镁铁质和超镁铁质岩组，而钛铁矿更多来源于马斯格雷夫造山带的 Giles 岩组。这些岩体在漫长的地质历史时期中，经历了风化、剥蚀等作用，其中的钛铁矿等钛矿物被逐渐释放出来，后续经过地表水搬运在本区沉积成矿（未成岩，松散沉积物）。
表5锆石LA-ICP-MS分析数据
Haines et al（.2015）通过收集西阿玛迪斯盆地 （Western Amadeus Basin）、东阿玛迪斯盆地（Eastern Amadeus Basin）、中阿玛迪斯盆地（Middle Amadeus Basin）、西欧菲斯盆地（Western Officer Basin）、东欧菲斯盆地（Eastern Officer Basin）、阿德莱德裂谷（Ad‐ elaide Rift Complex）、查尔斯托尔斯省（Charters Tow‐ ers Province）7 个地区（图6）的松散沉积物锆石 UPb 定年数据，数据个数分别为 389、207、103、101、 87、50、204个，笔者结合本次测定的6个锆石年龄并绘制成图，7 个地区年龄对比见图5，可以发现本次测定的 6 个锆石年龄，与 Haines 搜集的中阿玛迪斯盆地（本区）103 个沉积物锆石 U-Pb 定年数据分布一致，大致吻合，且 7 个地区的 U-Pb 年龄均主要位为 1.4~1.0 Ga，数据相关性很强，锆石 U-Pb 年龄基本一致，推断这 7 个区的松散沉积物的锆石均来源于马斯格雷夫造山带，沉积物散布方向如图5。此外南澳优库卡盆地（Eucla Basin）的滨海重砂矿项目中的钛铁矿和锆石也证实来源于马斯格雷夫造山带（Hou et al.，2011）。
6.1.2 气候演变
Chen and Baton（1991）研究表明：5 Ma前—第四系，阿玛迪斯盆地为阿玛迪斯内陆湖，湖面积达 17 万 km2，通过研究阿玛迪斯沉积物的沉积速率，河流相和湖泊相沉积至少持续约 5 Ma。阿玛迪斯湖最初可能是一个淡水湖，后来逐渐变小并演化成为咸水湖，通过对含盐石膏沉积物的研究，发现本区最早的含石膏砂丘98 万年，代表干旱区相的风成和含盐石膏沉积物在100万年前后出现。阿玛迪斯咸水湖，盐水浓缩并逐渐干涸，最终演化成地下水溢流区和盐湖。
6.1.3 成因分析
根据前人研究成果和沉积物来源及其组合特征分析，钛铁矿成因主要有以下3个主要因素：
（1）风化作用
矿区南部马斯格雷夫造山带（低山丘陵）广泛分布着矿源层—富含镁铁质和超镁铁质的Giles岩组，Giles 岩组为古老侵入岩，地质年代 1080~1040 Ma，长期因温度变化、冰冻作用、水流冲刷等物理风化使岩石破碎，将矿物颗粒从岩石中分离出来，因氧化、溶解等化学风化作用，进一步分解岩石矿物，使一些稳定的重矿物释放。钛铁矿从岩石中释放出来，残积和坡积在原地不远。
a—西阿玛迪斯盆地；b—东阿玛迪斯盆地；c—西欧菲斯盆地；d—东欧菲斯盆地；e—阿德莱德裂谷；f—查特斯托尔斯省
（2）水成作用
矿区曾经为滨湖环境，沉积作用以河流和湖泊沉积作用为主，矿区南部马斯格雷夫造山带广泛分布着的 Giles岩组风化剥蚀后，由于地形南高北低，在地表水动力驱动下，钛铁砂矿被地表水流长距离 （50~300 km）搬运至矿区沉积，由于湖水岸流的作用，重矿物被推移到湖滩，在回流和底流反复作用过程中带走比重小、粒度细的物质，使比重较大的矿物和砂粒在滨湖形成砂矿体。在此阶段，以水成作用为主，使钛铁砂矿得以初步富集。
在本区表现在钛铁砂矿重矿物粒度平面分布特征上：靠近盆地南部的铁镁质岩山体，粒度较粗，为粗到中粒，但是矿物富集较差；往盆地中间，粒度较细，为中至细粒，多数为细粒，同时矿物富集较好，本区的钛铁砂矿矿体几乎为该粒度富集。
（3）风成作用
在第四纪后，随着阿玛迪斯湖的干涸和沙漠化的加剧，风成作用越来越占主导地位，使本区形成走向为北北东向的沙丘群，使钛铁砂矿二次富集最终成矿。
在本区表现形式为沙丘部位矿体相对富且厚大，其他部位矿体相对较薄，钛铁砂矿重矿物及砂粒粒度垂直分布特征为：主要表现在沙丘上，上粗下细，由上至下逐渐变细，钛铁砂矿重矿物亦是由富到贫。
总体来说，本区的钛铁砂矿经历风化作用、水成作用，并最终由风成作用富集成矿，本区成矿模式见图7。
图7内陆型钛铁砂矿床成矿模式图
1 —第四系（含重矿物）；2—新元古界—新近系；3—古元古界；4—基性—超基性侵入岩；5—花岗岩；6—钛铁砂矿体
6.2 找矿潜力分析
6.2.1 控矿因素
（1）地层控矿：第四系风积砂为钛铁砂矿赋矿层位。砂层厚度 1～30 m，一般具有上富下贫的特征，砂层中钛铁矿矿体含品位较高，而砂砾层、黏土层品位较低。
（2）地形地貌控矿：北北东向—正北向沙丘为主要找矿标志，沙丘部位钛铁矿矿体相对较富且厚度大，沙丘之间的低洼区域矿体厚度较小。植被发育区重矿物含量一般较小，含泥量大，矿体品位较低。
6.2.2 找矿标志
（1）化探异常
本区圈定土壤化探异常H1面积430 km2，为TiTe-Cr-Mg-Ni-V 组合异常，其中以 Fe、Ti 异常尤为明显，异常南北走向，与矿体走向基本一致，在 Ti≥ 2% 的区域进行系统性钻探工程取样验证，证实土壤化探异常均为重砂矿（化）体引起。因此，在本区可以把化探Fe、Ti异常作为一种重要的找矿标志。
（2）地表黑色重矿物富集处
由于在风力驱动的作用，在沙丘表面容易形成波浪状的黑色重矿物富集，野外找矿工作中可以这种重矿物富集的沙丘作为直接找矿标志。
6.2.3 找矿潜力分析
本区圈定的土壤化探异常 H1和地表黑色重矿物富集处均通过钻探工程进行了揭露，圈定了 4 个主要矿体并进行了评价，提交JORC资源量为大型，未来在周边地区可以参照马斯格雷夫造山带沉积物运移方向（图6），借鉴本区控矿因素和找矿标志，参照内陆型钛铁砂矿床成矿模式图（图7），有望在第四系风积砂中取得新的突破。
7 结论
（1）钛铁矿赋存于第四系砂质沉积物中，砂中的钛铁矿物成分复杂，矿石矿物包括钛铁矿和铁钛铁矿、磁铁矿和磁赤铁矿、赤铁矿、富钛赤铁矿，少量金红石、白钛石和锆石，微量的独居石，脉石矿物以石英为主，次为长石、高岭土，原砂中的钛铁矿的主要粒度范围0.02~0.32 mm。
（2）重矿物中锆石 U-Pb 年龄主要分布在 1.4~1.0 Ga，认为锆石来源于马斯格雷夫造山带的花岗岩体和Giles镁铁质和超镁铁质岩组，钛铁矿更多地来源于马斯格雷夫造山带的Giles岩组。
（3）钛铁砂矿经历风化作用、水成作用，并最终由风成作用富集成矿。
（4）钛铁砂矿的控矿因素为地层控矿和地形地貌控矿，主要的找矿标志为化探 Fe、Ti 地球化学异常和地表黑色重矿物富集处。