長安鈦鐵礦主礦體的分布與石英閃長巖體風化殼的分布基本一致；經對石英閃長巖的人工重砂分析及其風化剖面研究，查明石英閃長巖是該礦床的成礦母巖。
石英閃長巖（海西－印支期）呈近東西向的不規(guī)則狀巖株侵入于海西期的灰白色中粒斑狀黑云母花崗巖基中；石英閃長巖呈灰黑色，半自形柱粒狀結構，塊狀構造，主要礦物為粒徑2～4mm的角閃石和中長石，次為石英（＜10%）和黑云母，含少至微量的磁鐵礦、鈦鐵礦（0.42%～1.25%，平均0.996%）、鋯石（0.001%～0.011%，平均0.0065%）、磷灰石、褐簾石等。鈦鐵礦體主要分布在海蝕階地石英閃長巖風化殼的含褐鐵礦結核砂質粘土及其之下的風化石英閃長巖中（最大風化厚度達24.8m），且鈦鐵礦品位有自上往下由高漸低的變化趨勢；其次是分布在風化石英閃長巖毗鄰的沖溝或沖積沉積層中。鈦鐵礦體在剖面上的二元結構普遍；上部為棕紅色含褐鐵礦結核砂質粘土層，由粘土（為主）、褐鐵礦結核（粒徑多為0.2～2cm，含量2.5%～25.3%，一般＞15%）、砂（石英、長石砂礫）及鈦鐵礦、鋯石、磁鐵石等組成，厚度1～4m，鈦鐵礦在該層富集，其品位一般在30～100kg/m3；下部過渡為風化石英閃長巖，主要由灰黃、灰棕色的粘土和高嶺土組成，隱約可見原巖結構，風化厚度多在10m左右，最大達24.8m，鈦鐵礦品位較上部礦層低，一般在10kg/m3以上。該礦床共有11個礦體，分布面積12×9km2；其中Ⅱ號和Ⅰ號為主要礦體，長度3350～9400m，平均寬度794～1657m（最寬2068m），面積2.66～14.77km2，平均厚度4～6.5m（最大24.8m），鈦鐵礦平均品位21.8～40.6kg/m3（最高71.2～245.6kg/m3），伴生的鋯石平均品位0.67～1.45kg/m3（最高3.67～6.10kg/m3）；鈦鐵礦礦物儲量23.41萬t（Ⅰ號礦體）～309.83萬t（Ⅱ號礦體），鋯石礦物儲量1.56萬t（Ⅰ號礦體）～5.76萬t（Ⅱ號礦體）。
全礦床11個礦體總儲量為鈦鐵礦349.26萬t（平均品位33.3kg/m3），鋯石10.88萬t（平均品位1.04kg/m3），屬石英閃長巖風化成因的殘坡積大型鈦鐵礦砂礦床。該礦床的鈦鐵礦呈鐵黑色，金屬-半金屬光澤，碎屑粒狀、棱角狀（有時與石英、云母、角閃石連生），粒徑以0.12～0.105mm（占25.89%）、＜0.09mm（占21.86%）和0.2～0.15mm（占20.97%）為主，次為0.15～0.12mm（占16.99%），少量0.3～0.2mm（占5.80%）、0.105～0.09mm（占5.66%）、0.5～0.3mm（占2.49%）、1～0.5mm（占0.64%）；經對14個鈦鐵礦樣作單礦物分析，TiO2含量48.83～57.45%，平均52.91%。鋯石呈無色透明為主、淺棕-深褐色為次，正方柱狀晶形，金剛光澤，粒徑以＜0.09mm為主（占66.04%），0.12～0.105mm為次（占17.12%），少量為0.15～0.09mm（占6.41%）、0.2～0.12mm（占8.85%）、0.5～0.2mm（占0.90%）；經對6個鋯石樣作單礦物分析，（Zr、Hf）O2含量為60.14%～64.55%，平均62.02%。
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