海南万宁浅海表层沉积物粒度及地球化学特征对浅海砂矿的指示

海南万宁浅海表层沉积物粒度及地球化学特征对浅海砂矿的指
示
薛玉龙;王雪木;杨凡
【摘要】通过对海南岛东部万宁海域126个表层沉积物样品的粒度与地球化学测试数据进行处理和分析,对研究区内锆钛砂矿资源的分布规律进行了讨论.研究结果表明万宁浅海锆钛砂矿的富集与粒径在2~4φ之间的细砂和极细砂的含量空间分布有着密切关联.%Through the analysis of 126 surface sediment samples from the shallow sea around Wanning about grain-size and geochemistry,the east part of Hainan Island.we discussed the Ti-Zr placer's spatial distribution pattern.The result shows that the enrichment regularity of the Ti-Zr placer is connected to the content of the fine sand that the grain size bet ween 2~4φ.
【期刊名称】《中国矿业》
【年(卷),期】2017(026)0z1
【总页数】7页(P220-226)
【关键词】粒度;地球化学;锆钛砂矿;富集规律
【作者】薛玉龙;王雪木;杨凡
【作者单位】海南省海洋地质调查研究院,海南海口570206;海南省海洋地质调查研究院,海南海口570206;海南省海洋地质调查研究院,海南海口570206
【正文语种】中文
【中图分类】P736.4
海砂资源作为仅次于海底石油天然气的第二大海洋矿产资源，在近几十年来备受关注[1]。

海南岛锆英石、钛铁矿砂矿在全国具有资源比较优势，属海南省优势矿产
资源。

万宁市是海南岛东部重要的砂矿产地，主要有钛、锆、独居石、金红石、石英石等矿石，以钛矿最为丰富。

经海南省国土资源厅初步探明，万宁钛矿贮量占海南钛矿总贮量的70%以上，占全国总贮量的30%以上，与钛矿共生的锆矿也相当丰富，贮藏量约是钛矿量的15%[2]。

万宁市陆上工作程度较高，所有的锆钛砂矿资源均在20世纪50年代末至60年
代初进行了勘查，但近浅海水下工作程度较低，仅于20世纪70年代后期，广州
海洋地质调查局曾在区内进行1∶50万浅海底积锆钛砂矿调查，经对海底表层沉
积物取样和有用矿物测试，划定本区为水下锆钛砂矿找矿远景区。

2006年，海南省地质勘查局九三四地质队完成了《海南岛周边近岸浅水海区锆钛砂矿探矿权设置方案》，共圈出了9个锆钛砂矿找矿远景区(包括5个Ⅰ级和4个Ⅱ级远景区)[3]。

本文中的调查区域就是其中之一，属于陵水港坡港-万宁保定海找矿远景区。

本文
利用万宁市近浅海126个表层沉积物进行粒度及地球化学的测试分析结果，对区
内锆钛砂矿资源的分布规律进行了讨论。

研究区内出露地层以第四系为主。

第四系分布主要受到地形、气候、基底性质和新构造运动等诸因素制约，有内、外带之分。

内带以低山丘陵和山前剥蚀台地为主，形成以残积物、坡积、残坡积和河流阶地等为主的第四纪沉积。

外带即沿海地带，包括滨海地带的山前堆积台地，滨海平原和滨岸滩涂。

研究区第四系内带为中更新统北海组(QP2b)主要分布在万宁县城周边，岩性为桔黄、褐红、棕红色亚砂土、砂、砂砾、砾质砾石层，下部砂砾含玻璃陨石或铁质结核。

研究区沿海地区主要出露烟墩组(Qh3y)。

岩性以砂砾、砂、有机质黏土、粉砂质黏土及海滩岩为主，未
见顶。

该组以灰白、灰黄色砂砾的出现作为底界与下伏琼山组呈整合或平行不整合
接触，为滨海砂堤-泻湖系列沉积，按成因可划分为海滩沉积和近代砂堤沉积，地
貌上构成滨海平原上部，并组成沿海砂堤、砂堤封闭的泻湖及新海滩岩、连岛砂堤等。

研究区内仅在太阳河下游流域发育冲洪积(Qh)，岩性由粉砂、含砾砂、亚黏
土等组成。

下部通常为灰色含砾粗砂层，上部为浅黄、灰黑色亚砂土、含砾黏土层，主要分布于沿海一带外侧、河流两侧。

研究区内侵入岩以海西-印支期花岗岩为主。

由于受海西-印支期俯冲-碰撞造山作
用的影响，海南岛于二叠纪-中三叠世形成了大量与造山作用有关的侵入岩体。

研
究区沿海一带北部大花角附近及白鞍岛均为中三叠番阳峒细粒似斑状-中粗粒(少斑状)角闪黑云母正长花岗岩(T2ξγp)，研究区东南部沿海出露较大面积的中二叠通什中粒巨斑状角闪黑云母花岗闪长岩-二长花岗岩(P2ηγt)。

在万宁县城周边出露小规模孤岛状的晚白垩吊罗山粗中粒(含斑)黑云母二长-正长花岗岩(K2γd)、晚白垩新
村细中粒似斑状(角闪)黑云二长花岗岩(K2ηγx)和中三叠中粒角闪辉长岩(T2υch)岩体。

本文中所采用的表层沉积物样品来自海南省海洋地质调查研究院于2016年4～6
月在海南岛东部万宁海域所取得的海底表层沉积物样品，是海南省国土厅“海南岛周边岛屿地质及矿产资源综合调查与评价(续作)”项目中的部分研究内容。

研究区内共采集表层沉积物样品126个站位，调查站位分布均匀，基本覆盖海南岛东部
万宁市东侧近岸100 m以浅海域(图2)。

表层沉积物样品在距海底表层1～5 cm
左右深度处采取，处于海底表层活动层的范围内，保证所有样品的等时性。

所有样品均进行了粒度及地球化学的相关测试分析。

2.1 粒度分析
沉积物样品粒度分析按照《海洋调查规范第8部分海洋地质地球物理调查》(GB/T 12763.8-2007)规范要求进行，对于粒径不大于2 mm的沉积物样品采用
激光粒度分析法分析，对于含有大于2 mm颗粒的砂质样品采用筛析法分析。

激光粒度分析法采用分析仪器为英国马尔文公司生产的MS3000型激光粒度仪。

沉积物分类命名采用Folk的碎屑沉积物结构分类；粒级标准采用Udden-Wentworth等比制φ值粒级标准，采用0.25φ的粒级范围输出所测样品的粒度
分布；通过矩法计算粒度参数。

2.2 地球化学分析
元素地球化学分析需先将样品在恒温(<60 ℃)下烘干后，研磨至250 目以下进行
元素分析。

分析项目为TiO2和Zr。

TiO2选用X荧光光谱仪(XRF)，具体工作流程如下：试样加入包含硝酸锂在内的
助熔剂，充分混合后，高温熔融。

熔融物倒入铂金模子形成扁平玻璃片后，再用X 荧光光谱仪分析，测试结果以氧化物重量百分比(wt%)给出。

Zr含量测定前需使用HNO3-HClO4-HF-HCl进行消解，试样用高氯酸、硝酸、
氢氟酸消解。

蒸至近干后的样品用稀盐酸溶解定容，再用等离子体发射光谱与等离子体质谱(ICP-AES & ICP-MS)进行分析。

元素之间的光谱干扰得到矫正后，即是最后分析结果，测试结果以元素的质量分数(μg/g)给出。

3.1 表层沉积物各级粒度平面空间分布
研究区内砾级颗粒粒径主要集中在-2～-1φ(4～2 mm)之间，主要由细粒卵石组成。

砾级颗粒物在研究区内含量很低，仅有5个站位出现，含量最高39.97%，绝大多数站位不含砾级颗粒。

砾级颗粒主要集中在研究区北部的白鞍岛附近和研究区中部的大洲岛附近出现(图3)。

这些砾级颗粒主要是海岛海岸接受侵蚀形成的小范围含
砾级颗粒物质堆积而成。

砂级颗粒是粒径在-1～4φ(2～0.063 mm)之间的颗粒。

研究区内砂级颗粒粒径主
要集中在1～4φ之间，主要由中砂、细砂和极细砂组成。

研究区内沉积物普遍含
砂量较高特别是研究区近岸水深30 m以浅的滨岸堆积岸坡区内表层沉积物含砂可达50%以上，平均含砂60%～80%，在大花角基岩海角处近岸水动力较强的局部
区域表层沉积物含沙量可达100%。

研究区内砂级颗粒含量分布详见图4。

粉砂级颗粒粒径在4～8φ(0.063～0.0039 mm)之间。

研究区内粉砂粒径主要集中在6～8φ之间，属于细粉砂和极细粉砂。

研究区内粉砂级颗粒分布的区域性也十分明显(图5)，含量较高的区域主要集中在研究区东部和南部，该区内水深在60～120 m之间，区内表层沉积物粉砂含量在40%～60%之间。

研究区水深30 m以浅的滨岸堆积岸坡区内表层沉积物粉砂含量较低，在5%～20%左右，局部大花角与大洲岛东侧区域粉砂含量可为0。

黏土级颗粒粒径大于8φ(小于0.0039)，黏土级颗粒含量的平面分布特征与粉砂级颗粒含量的平面分布特征是一致的，研究区东部和南部含量较高，约在10%～20%之间。

3.2 表层沉积物TiO2和Zr的平面空间分布
研究区内TiO2的含量在0.03%～2.01%之间，平均含量0.48%(表1)。

从TiO2
含量的平面分布上来看TiO2的总体含量不高，但相对较为集中，高值区仅分布于大花角南侧和太阳河河口附近(图7)，这主要是由于研究区中这两个位置的表层沉积物中钛铁矿等碎屑矿物的富集造成TiO2的小范围高值异常。

研究区Zr的含量在35～5 800 μg/g之间，分布极为不平均。

研究区内表层沉积物Zr含量大多小于300 μg/g，平均值为481.06 μg/g。

Zr的高值区主要集中在万宁太阳河的河口处，这与该区域的锆钛砂矿的富集有着直接的关系。

为确定研究区内表层沉积物中TiO2和Zr的含量与沉积物颗粒大小之间的关系，
将各站位TiO2和Zr的含量与沉积物平均粒径作散点(图9)。

通过作图可知TiO2
和Zr含量的高值均集中在平均粒径2～4φ的细砂和极细砂之间。

通过针对研究区内表层沉积物中粒径在2～4φ颗粒物含量的平面分布研究发现：
太阳河河口和大花角南部2～4φ颗粒物含量在75%以上的区域(图10)与TiO2和Zr的高值区相互重叠。

万宁近岸浅海的锆钛高值异常主要分布在研究区东部近岸的滨岸堆积岸坡之上。

水深较浅，大多在30 m以内，属于海积型砂矿。

沉积物分选较好，以粒径在2～4φ的细砂-极细砂为主。

研究区内陆域广泛分布的海西-印支期花岗岩为锆钛砂矿的形成提供了充足的物源保证。

太阳河与海南岛东部沿岸流则是区内锆钛砂矿的搬运、筛选和富集的动力来源。

研究区内太阳河河口南侧和大花角南侧海域中分选较好的细砂-极细砂体成为了区内锆钛砂矿的富集区块。

通过区内126个站位表层样的粒度和地球化学分析研究工作，可得到以下结论。

1)海南岛东侧万宁海域表层沉积物中普遍含砂量较高，特别是研究区近岸水深30 m以浅的滨岸堆积岸坡内表层沉积物的含砂量较高，平均含砂60%～80%，在大花角基岩海角处近岸水动力较强的局部区域表层沉积物含沙量可达100%。

研究区东部和南部的浅海陆架堆积(水下)阶地区内表层沉积物含沙量相对较低，平均30%左右。

2)研究区内TiO2和Zr含量的平面分布上来看总体含量不高，但相对较为集中，高值区仅分布于大花角南侧和太阳河河口附近，这与该区域的锆钛砂矿的富集有着直接的关系。

3)研究区内表层沉积物TiO2和Zr的含量与粒径在2～4φ颗粒物含量有着密切的关联。

区内太阳河河口和大花角南侧海域中分选较好的细砂-极细砂体成为了锆钛砂矿的富集区块。

【相关文献】
[1] 黄龙，耿威，王中波，等.渤海东部和黄海北部表层有用重砂资源及影响因素[J].海洋地质前沿，2016，32(5)：40-47.
[2] 国家测绘局海南测绘资料信息中心.海南省地图集[M].广州：广东省地图出版社，2006：128-129.
[3] 夏小明.海南省海洋资源环境状况[M].北京：海洋出版社，2015：319-321.
[4] 宜昌地质矿产研究所.中华人民共和国1∶250 000陵水县幅区域地质调查报告[R].2004.。