南非Postmasburg錳礦田Bishop、Paling礦區(qū)礦石Fe、Mn相關(guān)性

李建峰 常洪倫 郝云陽 張 杰

(華北有色工程勘察院有限公司)

南非是世界五大礦產(chǎn)資源國之一。北開普省的Postmasburg錳礦田和Kalahari錳礦田是目前該國主要的錳礦產(chǎn)區(qū)［1-4］。本研究依托Postmasburg錳礦田Bishop礦區(qū)和Paling礦區(qū)的錳礦普查工作，對該2個礦區(qū)錳礦石的Fe、Mn相關(guān)性進行分析，以便了解該礦田的礦石類型及分布特征，為區(qū)內(nèi)地質(zhì)找礦工作提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

Postmasburg錳礦田位于南非北開普省東北部，SN向長55 km，EW向?qū)捈s30 km。根據(jù)礦田內(nèi)礦體的分布和產(chǎn)出特征，可識別出東礦帶、西礦帶和混合帶等3條礦帶。東、西2個礦帶分布于Maremane穹窿的兩翼，從南部的Postmasburg一直延伸至北部的Sishen，其中:東礦帶成礦較早，以含硅型的氧化錳礦石為主要類型，礦物成分為褐錳礦和石英;西礦帶形成較晚，以產(chǎn)出含鐵的氧化錳礦石而聞名，主要礦物成分為褐錳礦和方鐵錳礦;混合帶則位于東、西2條礦帶的交匯處，成礦期介于二者之間，礦石類型亦兼具二者特征。Bishop、Paling礦區(qū)即位于西礦帶的中—南部。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

Bishop、Paling礦區(qū)的礦體屬于同一成礦類型，二者在地層、構(gòu)造、成礦條件、礦體特征方面大致一致。

2.1 地 層

礦區(qū)出露地層主要為前寒武系元古代Transvaal超群，為一套淺海相沉積地層。根據(jù)在Bishop、Paling兩處礦權(quán)區(qū)的施工結(jié)果，并結(jié)合地層出露情況和前人研究成果，將礦區(qū)內(nèi)的地層劃分為:①Paling頁巖單元，紅褐色、紫紅色頁巖，夾黃綠色泥質(zhì)粉砂巖、細砂巖薄層，厚度大于3 m;②石英巖、Gamagara頁巖單元，紫紅色、肉紅色、白色中—粗粒石英巖夾有黃綠色、紫紅色頁巖，厚10～15 m;③泥質(zhì)粉砂巖單元，灰白色、淺綠色、淺灰綠色泥質(zhì)粉砂巖，夾斑點狀含鐵石英粉砂巖、紅褐色含鐵錳黏土巖、斑點狀綠簾絹云母板巖的薄層或透鏡體，厚8～12 m;④鐵質(zhì)細砂巖/鐵質(zhì)礫巖單元，紅棕色、紅褐色鐵質(zhì)細砂巖，含紅褐色泥質(zhì)粉砂巖夾層或透鏡體，厚1.5～3 m;或為紅棕色—黑褐色鐵質(zhì)礫巖，含紅褐色碎屑狀硅質(zhì)鐵錳礦石角礫或球粒狀鐵質(zhì)細砂礫屑，厚2～4 m;⑤鐵錳礦體單元，鋼灰色、黑色錳礦石，主要金屬礦物為方鐵錳礦、褐錳礦和硬錳礦，厚3～15 m;⑥白云巖單元，灰黃色、淺黃綠色藻白云巖和灰色、淺灰綠色、灰黑色富錳白云巖，厚度大于20 m。

2.2 構(gòu) 造

2個礦區(qū)同處于Postmasburg背斜西翼，構(gòu)造較簡單，總體呈傾向W的單斜構(gòu)造，傾角較緩，為15°～35°。區(qū)內(nèi)斷層不發(fā)育，在Bishop礦區(qū)北部、Paling礦區(qū)中—南部見有規(guī)模不大的褶皺存在，表現(xiàn)為軸向近SN的兩向一背復(fù)式褶皺，西側(cè)向斜呈寬緩狀，背斜及東側(cè)向斜兩翼均有礦體出露;另外，也見千枚巖化粉砂巖區(qū)的鞘狀褶皺，規(guī)模較小。礦區(qū)地處白云巖地臺之上，地下巖溶系統(tǒng)發(fā)育。部分區(qū)域由于溶蝕作用較強，礦體就地坍塌，形成大小、形態(tài)各異的礦塊。

2.3 變質(zhì)作用

區(qū)內(nèi)主要為區(qū)域變質(zhì)作用，變質(zhì)程度較淺。砂巖往往變質(zhì)為石英巖，頁巖變質(zhì)為板巖等，巖石發(fā)育鱗片變晶結(jié)構(gòu)，云母、石英等礦物呈定向排列。礦質(zhì)沉積之后，在長期的變質(zhì)過程中，發(fā)生了重結(jié)晶作用，進而形成了微結(jié)核，出現(xiàn)了方鐵錳礦、褐錳礦和赤鐵礦等礦物微晶，有利于礦區(qū)內(nèi)富錳礦石的形成。

3 礦石特征及Fe、Mn相關(guān)性

礦區(qū)內(nèi)礦體主要分為原生錳礦、次生錳礦和堆積型錳礦等3類，其中原生錳礦占主體地位。本研究僅對原生錳礦石特征進行闡述并對其Fe、Mn相關(guān)性進行分析。

3.1 原生礦石特征

Bishop、Paling錳礦區(qū)原生錳礦體為氧化錳礦石，原始狀態(tài)為層狀，礦石以鐵錳礦石為主。錳礦石顏色呈鋼灰色、褐黑色，風化面見褐紅色;礦石結(jié)構(gòu)以細粒變晶結(jié)構(gòu)、半自形粒狀結(jié)構(gòu)、它形粒狀結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)等為主，致密塊狀、層狀、紋層狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造，礦石表面可見葡萄狀構(gòu)造，偶見晶洞，硬度大。礦石礦物主要由方鐵錳礦、褐錳礦、黑錳礦、黑鎂鐵錳礦、軟錳礦及硬錳礦組成，伴生礦物有赤鐵礦等，屬原生方鐵錳礦-褐錳礦礦石。

3.2 Fe、Mn 含量特征

2個礦區(qū)元素含量測定結(jié)果見表1。由表1可知:礦石中Fe、Mn含量關(guān)系較密切，二者具有較強的相關(guān)性。

3.3 Fe、Mn 含量相關(guān)性

Bishop礦區(qū)礦石w(Mn)16.27% ～50.65%，主要集中在30% ～40%，平均33.76%，其中有相當一部分礦石w(Mn)大于40%形成富錳礦石，所占比例約 20%;礦石 w(Fe)10.41% ～37.98%，平均19.00%，一般主要集中在10% ～25%，構(gòu)成含鐵錳礦石(圖1、圖2)。

圖1 Bishop礦區(qū) Fe、Mn含量線性回歸分析

表1 樣品元素含量 %

圖2 Bishop礦區(qū)Fe、Mn含量關(guān)系

Paling礦區(qū)礦石w(Mn)15.37% ～42.79%，平均25.56%，一般主要集中于10% ～40%，大于40%所占比例較小;w(Fe)9.43% ～48.12%，平均29.36%，一般主要集中于10% ～50%(圖3、圖4)，部分礦石錳鐵含量相當高構(gòu)成高鐵錳礦石，甚至部分礦石的鐵品位接近50%。

圖3 Paling礦區(qū) Fe、Mn含量線性回歸分析

圖4 Paling礦區(qū)Fe、Mn含量關(guān)系

由圖1～圖4可知:2個礦區(qū)的礦石中Fe、Mn含量呈極強的負相關(guān)性，F(xiàn)e、Mn含量之和平均約55%。綜上所述:2個礦區(qū)礦石的Fe、Mn含量較穩(wěn)定，負相關(guān)性較強，隨著Fe、Mn含量的變化具有含錳鐵礦石和富錳礦石2個礦石類型方向。Bishop礦區(qū)的礦石質(zhì)量優(yōu)于Paling礦區(qū)，但該2個礦區(qū)的礦石總體質(zhì)量較好，有用組分含量均較高，多為優(yōu)質(zhì)氧化礦石。

3.4 礦石成因及找礦方向

古元古代海平面上升期，區(qū)內(nèi)出現(xiàn)淺海海盆沉積環(huán)境，各種Fe、Mn質(zhì)源以不同的方式向海盆中運移并逐漸富集，形成富含F(xiàn)e、Mn膠體的水體。隨著元古代大氣中O含量的升高，含F(xiàn)e、Mn的膠體因受氧化而開始沉積。由于Fe、Mn沉積性質(zhì)的差異，膠體出現(xiàn)了沉積分異(重力分異)，富Mn膠體多集中于盆、坑的底部和中部，F(xiàn)e質(zhì)膠體則主要富集于較淺的外緣產(chǎn)生了鐵錳建造中部富錳而側(cè)部富鐵的現(xiàn)象。經(jīng)工程驗證，2個礦區(qū)的鐵錳建造層位特征與該模式相符，可認為鐵錳建造層位賦存區(qū)含鐵錳礦石的下部是富錳礦石的主要發(fā)育部位。

4 結(jié)語

在對Bishop、Paling礦區(qū)礦床地質(zhì)特征分析的基礎(chǔ)上，對礦區(qū)內(nèi)礦石的Fe、Mn含量特征及其相關(guān)性進行了深入探討，對于區(qū)內(nèi)找礦工作有一定的參考價值。

［1］ 嚴旺生，高海亮.世界錳礦資源及錳礦業(yè)發(fā)展［J］.中國錳業(yè)，2009，27(3):6-11.

［2］ 董曉方.南非礦產(chǎn)資源開發(fā)與利用［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2012(7):1-6.

［3］ 常洪倫，孔繁輝，宋曉東，等.南非Postmasburg地區(qū)錳礦床地質(zhì)特征及成因分析［J］.地質(zhì)論評，2014，60(3):580-590.

［4］ 常洪倫，杜 俊，馬成兵.南非Postmasburg錳礦田錳土地質(zhì)特征及成因［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2014(1):70-72.