南非LOMOTENG錳礦礦床地質(zhì)特征及找礦方向探討

摘 要：LOMOTENG錳礦位于世界著名的南非波斯特馬斯堡—卡拉哈里南北向錳成礦帶，產(chǎn)于德蘭士瓦超群亞斯貝斯堡亞群阿斯別斯伯爾格組（Vg）淺變質(zhì)巖中，成礦物質(zhì)來源于火山活動(dòng)強(qiáng)烈多期海底熱水噴氣沉積作用形成的礦源層，層位控礦特征明顯。礦床成因?qū)俪练e變質(zhì)錳礦床，成礦時(shí)代為元古代。在礦區(qū)的西部以及南部與勘查區(qū)成礦地質(zhì)條件相同，具良好的錳礦資源遠(yuǎn)景。

關(guān)鍵詞：南非；錳礦床；成礦特征；找礦方向

0 引言

我國當(dāng)前富錳礦很少，國內(nèi)生產(chǎn)供應(yīng)量明顯低于需求量，大量依靠進(jìn)口礦石，國內(nèi)一些礦業(yè)公司在南非等地區(qū)投資了錳礦開采，在全球形成了“中國需求”的趨勢。湖南省地勘局409隊(duì)在南非LOMOTENG地區(qū)開展了大量地質(zhì)勘查工作，探獲錳礦資源總量達(dá)超大型規(guī)模。本文旨在研究該礦區(qū)錳礦床地質(zhì)特征和控礦因素，對總結(jié)區(qū)域成礦規(guī)律、指導(dǎo)下一步找礦與礦業(yè)投資有著特別重要的意義。

1 成礦地質(zhì)背景

礦床位于世界著名的南非波斯特馬斯堡—卡拉哈里南北向鐵錳成礦帶（BIF帶）南段的波斯特馬斯堡錳礦帶中部。波斯特馬斯堡錳礦帶北起西森（Sihen），南到波堡城，南北長約55km，東西寬5～10km，分為東礦帶、西礦帶及西南的奧康普斯拉特礦區(qū)三個(gè)區(qū)帶，礦床屬于西礦帶中段（圖1-1）。區(qū)內(nèi)構(gòu)造較發(fā)育，區(qū)域性北北西向科加斯—庫魯曼斷裂自工作區(qū)西部由南往北斜貫而過，區(qū)域內(nèi)長約500km，大部為第四紀(jì)地層覆蓋。褶皺主要為軸向近南北的波斯特馬斯堡背斜，背斜出露呈兩翼大致對稱的橢圓形，兩翼地層產(chǎn)狀平緩，為5～16°。核部地層為那姆阿克拉斯組（Vgl），往兩翼依次為馬克加尼組（Vm）條帶狀碧玉巖、旺格魯光亞組（Vo）火山巖。該背斜控制了鐵錳礦床的產(chǎn)出，鐵錳礦層分布于背斜兩翼及核部。

區(qū)域內(nèi)巖漿巖發(fā)育，主要為火山巖，巖性為玄武巖、安山巖。變質(zhì)作用強(qiáng)烈，主要為區(qū)域變質(zhì)作用，區(qū)內(nèi)砂巖往往變質(zhì)為石英巖，頁巖變質(zhì)為板巖等。區(qū)內(nèi)見面積30～100km2的航磁異常，異常呈橢圓形或卵圓形，礦床正處于航磁異常中心。區(qū)域內(nèi)礦產(chǎn)豐富，以鐵錳礦為主，有世界著名的超大型富錳礦——波斯特馬斯堡錳礦，同時(shí)伴生赤鐵礦。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦段內(nèi)出露的地層主要有：元古界德蘭士瓦超群格哈普拉托群坎貝爾—蘭特亞群那姆阿克拉斯組（Vgl）、亞斯貝斯堡亞群阿斯別斯伯爾格組（ Vg）、波斯特馬斯堡群蓋姆加拉亞群伽馬加拉組（G）及第四系（Q）。

阿斯別斯伯爾格組（ Vg）為賦礦地層。該組為礦體賦存層位，分布于整個(gè)礦區(qū)。自下往上可分為5小層：

⑤灰白色中厚層細(xì)粒變晶石英巖，含少量鐵錳質(zhì)。厚度3.68～27.81m。

④紫紅色薄～中厚層細(xì)粒變質(zhì)含鐵長石石英砂巖，含少量鐵錳質(zhì)。厚4.53～47.42m。

③紫紅色、灰黃色薄層狀粉砂質(zhì)板巖、絹云母板巖，含少量鐵錳質(zhì)，板巖構(gòu)成鐵礦體或鐵錳礦體頂板。厚3.41～54.49m。

②灰黑色、鋼灰色中厚層狀鐵礦體及鐵錳礦體，間夾1～4層紫紅色薄層板巖。厚1.64～29.14m。

①紫紅色薄層狀粉砂質(zhì)板巖，含少量鐵錳，構(gòu)成鐵礦體或鐵錳礦體底板。厚0.64～27.30m。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)處于波斯特馬斯堡背斜西翼，總體呈向西的單斜構(gòu)造，傾向220～315°，傾角15～35°， 構(gòu)造較簡單，斷層不發(fā)育，僅礦區(qū)東部發(fā)育兩個(gè)規(guī)模較小的近南北向背斜（編號(hào)為1、2號(hào)）。1號(hào)背斜規(guī)模小，以2號(hào)背斜規(guī)模較大，受背斜影響礦區(qū)內(nèi)東部地層局部發(fā)生揉皺現(xiàn)象。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)地表未出露巖漿巖。據(jù)前人資料，在礦區(qū)西部第四紀(jì)覆蓋區(qū)發(fā)育玄武質(zhì)安山巖，本次勘查深度內(nèi)未揭露至巖漿巖。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體地質(zhì)特征

LOMOTENG錳礦床賦存在德蘭士瓦超群亞斯貝斯堡亞群阿斯別斯伯爾格組（Vg）中，為條帶狀或塊狀鐵錳建造沉積變質(zhì)型鐵錳礦床。

礦層總體形態(tài)呈單斜層狀產(chǎn)出，沿傾向局部稍有波狀起伏，走向北東，總體傾向西—南西，傾角一般13～20°（圖3-1）。

礦層出露于東部高、西部低的低緩丘陵區(qū)，各礦層連續(xù)性較好，控制走向長約3600m。依鐵、錳含量變化特征，礦層可分為鐵礦層和鐵錳礦層兩類，同時(shí)根據(jù)礦層中較穩(wěn)定的粉砂質(zhì)板巖夾層，自上至下分為六個(gè)礦層：1鐵礦層、Ⅰ鐵錳礦層、2鐵礦層、Ⅱ鐵錳礦層、3鐵礦層及Ⅲ鐵錳礦層，編號(hào)（1、Ⅰ、2、Ⅱ、3、Ⅲ）；有4個(gè)夾層，編號(hào)為①、②、③、④。礦層與夾層相間近于平行產(chǎn)出，①夾層賦存于Ⅰ鐵錳礦層內(nèi)，②夾層為Ⅰ、Ⅱ鐵錳礦層分層標(biāo)志，③夾層賦存于Ⅱ鐵錳礦層中上部，④夾層賦存于Ⅱ鐵錳礦層下部，礦層與夾層產(chǎn)出關(guān)系如圖（圖3-2）。其中1、Ⅰ、Ⅱ鐵錳礦層為主要礦層， 2、3及Ⅲ鐵錳礦層為極不穩(wěn)定礦層。

（1）1鐵礦層

該礦層是礦區(qū)內(nèi)具工業(yè)意義的唯一鐵礦層，長3000m，走向近南北，傾向東，傾角13～16°，產(chǎn)狀較穩(wěn)定，沿走向上有尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象，沿傾向稍有波狀起伏。

（2）Ⅰ鐵錳礦層

Ⅰ鐵錳礦層是礦區(qū)最主要礦層，沿走向及傾向延伸穩(wěn)定，走向長3600m，走向近南北，傾向東，傾角15～22°。頂板圍巖為紫紅色、灰黃色粉砂質(zhì)板巖，以灰黃色粉砂質(zhì)板巖為標(biāo)志層。以②夾層與Ⅱ鐵錳礦層分界，如部分地段Ⅱ鐵錳礦層缺失，底板圍巖為粉砂質(zhì)板巖或坎貝爾-蘭特亞群那姆阿克拉斯組白云巖。

礦層結(jié)構(gòu)較簡單，主要由鐵錳礦石組成，不均勻夾①夾層，夾層巖性為紫紅色薄層含鐵絹云母板巖。厚度3.76%～10.18m。Mn品位10.3%～50.00%，TFe品位7.10%～55.8%， Mn+TFe品位51.18%。

（3）2鐵礦層

該礦層不穩(wěn)定呈零星狀地表分布，僅見于礦區(qū)東部，沿走向及傾向上尖滅，與Ⅰ鐵錳礦層呈整合接觸，走向呈南北向，傾向東，傾角24°，厚度0.42～3.88m，Mn品位0.19%～29.6%，TFe品位15.8%～67.0%。

（4）Ⅱ鐵錳礦層

Ⅱ鐵錳礦層是礦區(qū)主要鐵錳礦層之一，沿走向及傾向延伸較穩(wěn)定，傾向東，傾角11～20°。礦層以②夾層與Ⅰ鐵錳礦層分界，底板圍巖為粉砂質(zhì)板巖或坎貝爾-蘭特亞群那姆阿克拉斯組白云巖。

礦層結(jié)構(gòu)較簡單，主要由鐵錳礦石組成，中上部含③夾層。③夾層厚度0.32～0.95m。④夾層厚0.77m。礦石類型以條帶狀或塊狀鐵錳礦石為主，以斑狀鐵錳礦石次之，特征同Ⅰ鐵錳礦層。

礦層厚度4.05～6.85m，Mn品位10.8%～49.8%，TFe品位7.90%～50.4%，，Mn+ TFe含量：51.51%。

（5）3鐵礦層

該鐵礦層極不穩(wěn)定，與Ⅱ鐵錳礦層呈整合接觸，走向呈南北向，傾向東，傾角時(shí)28°。厚度4.06m， Mn品位0.08%～1.04%，TFe品位45.8%～63.8%。

（6）Ⅲ鐵錳礦層

該鐵錳礦層極不穩(wěn)定，僅零星分布，沿走向及傾向上尖滅，走向呈南北向，傾向東，傾角25°，厚度1.63m，Mn品位14.85%～50.00%，TFe品位2.6%～2.7%。

3.2 礦石特征

礦段內(nèi)礦石分為鐵礦石和鐵錳礦石，據(jù)地表工程及鉆孔巖礦樣鏡下鑒定結(jié)果（圖3-3），鐵礦石呈鋼灰色、灰黑色，斑塊狀、條帶狀及塊狀構(gòu)造，礦石類型主要為赤鐵礦。主要金屬礦物成分為赤鐵礦（28%～80%），少量硬錳礦（20%～35%），主要脈石礦物為粘土礦物（20%～35%），微量礦物蛋白石（1%～4%），重晶石（微量～2%）。礦石堅(jiān)硬，多呈隱晶結(jié)構(gòu)、條帶狀及塊狀構(gòu)造，棱角狀斷口。

鐵錳礦石呈灰黑色，呈斑塊狀、條帶狀及塊狀構(gòu)造，礦石類型主要為鐵錳礦。主要金屬礦物成分為硬錳礦（35～75%），赤鐵礦（4%～28%），方鐵錳礦（4%～20%），黑錳礦（1%～5%），軟錳礦（微～10%），主要脈石礦物粘土礦物（9%～35%），微量礦物蛋白石（微～4%），重晶石（微量～2%）。礦石堅(jiān)硬，多呈隱晶結(jié)構(gòu)、條帶狀及塊狀構(gòu)造，棱角狀斷口。

3.3 礦床資源量

通過地質(zhì)詳查，礦區(qū)內(nèi)探求得鐵錳礦+鐵礦資源量332+333礦石量13557.8萬t。其中鐵錳礦石資源量332+333類11795.5萬t，Mn品位25.85%，TFe品位25.39%，Mn+ TFe品位51.24%，鐵礦石資源量332+333類1762.3萬t，Mn品位3.80%，TFe品位42.04%。

3.4 礦床成因探討

礦床處于世界著名的南非卡拉哈里—波斯特馬斯堡BIF鐵錳成礦帶中段，卡拉哈里盆地南部，該成礦帶蘊(yùn)藏錳礦資源量巨大。在閉塞的卡拉哈里盆地內(nèi)，火山活動(dòng)強(qiáng)烈，變質(zhì)作用發(fā)育，廣泛發(fā)育條帶狀含鐵錳建造，賦礦層位為一套富含鐵錳碳酸鹽巖、石英巖、火山巖及頁巖等的海底熱水噴氣沉積建造。地球化學(xué)資料和Sr 及Pb 同位素證據(jù)表明卡拉哈里礦田下的安格盧卡熔巖在海底火山環(huán)境中經(jīng)受了主要熱液蝕變。 情況表明， 安格盧卡蝕變正處在原生熔巖一水界面處（現(xiàn)在已被錳礦覆蓋） ， 蝕變顯然伴生有大量熱液噴氣，這些火山噴氣是大量化學(xué)沉積物， 尤其是錳、鐵和隧石的主要來源。并具多期海底熱液噴氣特征，每次海底噴氣活動(dòng)都帶來大量Fe、 Mn等成礦物質(zhì)和酸性、還原性氣體，為形成巨型鐵錳礦床提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。該礦床賦存于德蘭士瓦超群亞斯貝斯堡亞群阿斯別斯伯爾格組中，成因類型屬沉積變質(zhì)鐵錳礦床。

4 找礦標(biāo)志

（1）德蘭士瓦超群亞斯貝斯堡亞群阿斯別斯伯爾格組在區(qū)域內(nèi)含有豐富的錳鐵物質(zhì)易富集成為錳礦床，是鐵錳（鐵）礦的賦礦層位，該層位在區(qū)域上分布廣泛且穩(wěn)定，是區(qū)域內(nèi)的地層找礦標(biāo)志。

（2）地表鐵錳礦體露頭、鐵錳礦轉(zhuǎn)石及采坑等均屬尋找錳礦的直接標(biāo)志。

5 找礦方向

從礦床成因可看出德蘭士瓦超群亞斯貝斯堡亞群阿斯別斯伯爾格組地層分布地區(qū)是找同類型礦床的遠(yuǎn)景地段。礦區(qū)以南有鐵錳礦地表露頭，礦區(qū)以外面積約56km2的成礦地質(zhì)條件與礦區(qū)相同，廣泛分布該含礦地層和鐵錳（鐵）礦層，有特別豐富的鐵錳（鐵）礦資源前景。按照與勘查礦段面積和鐵錳礦層厚度進(jìn)行簡單類比，勘查礦區(qū)外圍預(yù)測鐵錳礦資源量約90000萬t。

參考文獻(xiàn)：

[1]李上森.卡拉哈里錳礦田的火山一噴氣成因 國外前寒武紀(jì)地質(zhì)，1996（1）

[2]沈承晰等， 世界黑色金屬礦產(chǎn)資源， 地質(zhì)出版社.1995。