南非Roossenekal釩鈦磁鐵礦特征淺析

李建峰，張淑年，張　杰

（華北有色工程勘察院有限公司，河北石家莊050021）

南非Roossenekal釩鈦磁鐵礦特征淺析

李建峰*，張淑年，張杰

（華北有色工程勘察院有限公司，河北石家莊050021）

南非布什維爾德雜巖體是巖漿礦床的寶庫，其屬元素成礦作用具有多樣性。Roossenekal（魯塞內(nèi)卡爾）地區(qū)便是該巖體中典型的釩鈦磁鐵成礦區(qū)域。簡要闡述了Roossenekal成礦域的產(chǎn)出背景、典型礦床地質(zhì)特征，并對初步分析了礦床的成因。初步研究認(rèn)為，本區(qū)礦床受鐵鎂質(zhì)巖漿巖和深大斷裂構(gòu)造聯(lián)合制約，鐵鎂質(zhì)巖漿在上侵冷凝過程中，由于構(gòu)造驅(qū)動和重力作用而形成的分凝—貫入式巖漿礦床。根據(jù)上述理論，對該地區(qū)的成礦潛力和找礦方向進(jìn)行了初步的論述，力求在找礦勘查中能具有實(shí)踐意義。

釩鈦磁鐵礦；地質(zhì)特征；布什維爾德雜巖體；南非

布什維爾德雜巖體位于南非東北部的Kaapvaal克拉通內(nèi)，其蘊(yùn)藏著世界上最富的鉻鐵礦礦床、鉑族元素（PGE）礦床、銅鎳硫化物礦床以及與鎂鐵—超鎂鐵巖伴生的釩鈦磁鐵礦礦床。相對于在巖體產(chǎn)出的鉻鐵礦礦床、銅鎳硫化物礦床而言，釩鈦磁鐵礦礦床在國內(nèi)鮮有報(bào)道。鑒于此，筆者依據(jù)南非Roossenekal釩鈦磁鐵礦預(yù)查項(xiàng)目，通過高精度磁法工作，對Roossenekal成礦區(qū)域進(jìn)行了專門的野外地質(zhì)考察，通過先后2次實(shí)地考察，結(jié)合大量的資料，并結(jié)合自己的認(rèn)識，對該地區(qū)以及其他區(qū)域?qū)ふ翌愃频V床具有一定的參考意義。

Roossenekal成礦域位于南非首都約翰內(nèi)斯堡東北部林波波省與姆普馬蘭加省交界處，距約翰內(nèi)斯堡約250km，行政區(qū)域隸屬于林波波省。該區(qū)位于南非東北部卡普瓦爾克拉通的布什維爾德雜巖體中，此雜巖體是世界最大的鎂鐵—超鎂鐵雜巖體。蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)資源且儲量位居世界之首，如鉑族礦、鉻鐵礦、鐵—鈦—釩礦、鎳—銅礦、錫礦及螢石礦等。因此，一直作為“世界最大的巖漿礦床寶庫”被世界眾多地質(zhì)學(xué)家所研究，進(jìn)行過大規(guī)模詳細(xì)的地質(zhì)勘查。結(jié)合前人的研究成果和野外實(shí)地勘察，本文簡要總結(jié)了該成礦域釩鈦磁鐵礦礦床的產(chǎn)出環(huán)境、礦體特征以及簡要分析其成因。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

就大地構(gòu)造位置而言，布什維爾德鎂鐵雜巖體位于南非太古代卡普瓦爾克拉通北部邊緣張性構(gòu)造帶，其侵位受Kaapvaal克拉通的骨干構(gòu)造制約。布什維爾德的各種巖漿活動都集中在古元古代（約2.06Ga），其侵入到德蘭士瓦超群沉積地層（2.5～2.3Ga）的近平行的卡普瓦爾克拉通中。在巖體北部，區(qū)域性深大斷裂——ENE向Thabazimb-i Murchison Line（以下簡稱TML）橫貫該巖體，為區(qū)域上重要的控巖（礦）構(gòu)造［1］，換言之，TML線性構(gòu)造在布什維爾德前期基底構(gòu)造中扮演重要角色，并對布什維爾德雜巖體就位和后期的變形起決定性作用。布什維爾德雜巖體主要由鎂鐵—超鎂鐵巖、花崗巖、花斑巖組成。長英質(zhì)巖石形成雜巖體頂部中心，大部分酸性巖被年輕的沉積巖和火山巖所覆蓋。其規(guī)模巨大東西長約450km，南北寬約250km，出露面積約66000km2，從底部富鎂的超鎂鐵巖到頂部富硅的花崗巖，堆晶層厚度變化于7～9km之間，體積推測可達(dá)380000km3，向雜巖體中心緩傾，傾角5°～25°，是世界上已知最大的鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)層狀侵入巖。

需要指出的是，布什維爾德鎂鐵雜巖被TML構(gòu)造帶劃分為南北2大部分，并在三維空間上形成4個舌狀體，圍繞花崗質(zhì)巖石分布，分別稱之為北、南、東、西巖帶（圖1），而研究區(qū)則位于東部巖帶內(nèi)。研究區(qū)地表出露部分呈葉片狀、舌狀或弧形帶，圍繞花崗質(zhì)巖石分布。

圖1　南非布什維爾德雜巖體地質(zhì)簡圖及其礦床分布圖1.太古宙綠巖；2.比勒陀利亞群；3.布什維爾德花崗巖；4.布什維爾德花斑巖；5.布什維爾德鎂鐵質(zhì)巖；6.沃特貝格群；7.卡魯超群；8.鉑族元素；9.鉻鐵礦；10.釩礦；11.礦區(qū)位置

2　礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1地層

2.2構(gòu)造

區(qū)內(nèi)未見褶皺，斷裂構(gòu)造岀露。

2.3巖漿巖

工作區(qū)內(nèi)巖漿巖以輝長巖為主，表面黃褐色，新鮮面呈灰黑色，中粒至粗粒輝長結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成份：輝石、基性斜長石為主，少量橄欖石、角閃石、黑云母，副礦物有磁鐵礦、鈦鐵礦等。表面風(fēng)化呈球狀，局部差異性風(fēng)化明顯，抗風(fēng)化的鎂鐵物質(zhì)成條帶狀，寬度不大于5cm。地表見有磁鐵礦石碎粒，粒度不大于0.5cm，呈圓狀—次圓狀，磁鐵可吸附。

2.4地球物理特征

2.4.1推斷斷裂

結(jié)合本區(qū)各類巖性磁參數(shù)的分布特征和地質(zhì)條件，根據(jù)磁測異常推測斷裂構(gòu)造的主要標(biāo)志為：①線性狹長負(fù)磁異常帶，或等值線具有線性、雁行排列的特征；②在不同延拓高度上保持展布位置基本不變的線性梯度帶；③兩側(cè)異常特征明顯不同的分界線；④磁異常等值線軸的規(guī)則性扭曲或錯動；⑤串珠狀異常帶。

基于上述磁異常推斷標(biāo)志，縱觀化極與不同延拓高度的磁異常分布特征，共推測出隱伏構(gòu)造3條，分別解釋如下：

“留白”是中國水墨畫中的一種藝術(shù)表現(xiàn)形式，也是中國傳統(tǒng)文化的一種理念。所謂“不著一字，盡得風(fēng)流”“言有盡而意無窮”，都是“留白”所帶來的魅力。語文教材中的不少文本也存在著“留白”的地方，即在文本中不直白地表達(dá)作者的意思，而是留有空白，讓讀者自己去思考與探究?！傲舭住苯虒W(xué)也包含兩層含義：一方面，教師要培養(yǎng)學(xué)生的深層閱讀能力，讓學(xué)生以自主閱讀來挖掘文本的深層內(nèi)涵；另一方面，“留白”教學(xué)也是教師教學(xué)的一種方式，要求教師在閱讀教學(xué)中以“留白”的方式來教學(xué)，以激發(fā)學(xué)生對文本閱讀的興趣，讓學(xué)生去思考與探究，以取得較好的教學(xué)效果。

F1斷裂：位于測區(qū)東部，近南北走向，與礦帶走向基本一致，對應(yīng)于穿越測區(qū)河流的展布。斷層?xùn)|部磁異常場較緩、弱，斷層西部磁異常變化劇烈，并錯斷多個與其相交的異常軸，初步推斷為較晚期斷層。

F2斷裂：位于測區(qū)中北部，走向80°，呈現(xiàn)為負(fù)異常帶分布，在其東段被晚期F1斷裂錯斷，斷裂被磁性礦體充填，在其不同上延高度的異常中均有顯示，因此表明該斷裂下延較大。

F3斷裂：位于測區(qū)中部，走向60°沿線多處正異常軸被其錯斷兩側(cè)出現(xiàn)負(fù)異常帶，在其東段被晚期F1斷裂錯斷。同樣，在其不同上延高度的異常中均有顯示，因此也表明該斷裂下延較大。

2.4.2推斷磁異常

經(jīng)過對測區(qū)磁測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)確定磁異常劃分原則，本次以1000nT為測區(qū)異常下限圈定異常，從ΔT等值線平面圖（圖2）看，在工作區(qū)內(nèi)圈定出有意義礦體磁異常8處。結(jié)合異常區(qū)地質(zhì)條件及巖石標(biāo)本磁參數(shù)測定結(jié)果，認(rèn)為磁異常由磁鐵礦體所引起［2］。其中6處磁異常與地表礦體出露相吻合，2處磁異常表現(xiàn)為隱伏礦體。礦帶走向大致為北東或北北東向，向西北方向傾斜，礦帶寬度約1km。

3　礦床地質(zhì)特征以及地球物理響應(yīng)

區(qū)內(nèi)磁鐵礦賦存于輝長巖巖體中，呈條帶狀、層狀產(chǎn)出，礦體一般厚5～10cm，與輝長巖接觸界線清晰，礦體主要為釩鈦磁鐵礦，礦石呈深灰—灰黑色，半金屬—金屬光澤，自形粒狀堆晶結(jié)構(gòu)，條帶狀、塊狀構(gòu)造，具強(qiáng)烈磁性。主要由含釩磁鐵礦、磁鐵礦、鈦鐵礦及少量褐鐵礦、赤鐵礦組成。磁鐵礦石呈自形晶狀，八面體形，單體粒徑2～5mm，晶面有條紋，晶體之間空隙處呈他形狀膠結(jié)，堆積呈塊狀（圖3）。與圍巖接觸帶礦石呈致密塊狀，局部可見孔洞，呈不規(guī)則狀，由殘留物可見為斜長石（圖4）。由于礦體出露地表，頂板圍巖未能見到，底板與磁鐵礦接觸部位，主要見有綠泥石化［4］。利用物探及結(jié)合地質(zhì)工作確定8處異常范圍，確定礦體主體主要岀露于地表，2處為隱伏礦體。綜上分別為M1-M8（圖2）。

（1）M1礦體。主異常峰值較高（2818.1nT），南部有低值負(fù)異常出現(xiàn)，等值線北部較陡，南部較緩，異常向西部延伸，推測礦體為團(tuán)塊狀，南北走向，向西傾斜延伸，露頭范圍約50m×30m，估計(jì)下延深度45m。

（2）M2礦體。主異常峰值較高（1509.7nT），南部出現(xiàn)相對應(yīng)的低值負(fù)異常，等值線均比較緩，異常體為團(tuán)塊狀分布，走向45°，向西北方向傾斜延伸，異常范圍約40m×20m，估計(jì)下延埋深20m。

（3）M3、M4礦體。2個異常相離較近，正異常區(qū)基本相連，負(fù)異常區(qū)分別位于兩側(cè)，推測是由2個相連團(tuán)塊狀磁異常引起，走向30°，向西北方向傾斜延伸，頂板埋深10m，下延埋深50m，露頭范圍約100m×40m。

（4）M5礦體。主異常峰值較高（380.1nT），南部出現(xiàn)相應(yīng)的低值負(fù)異常，磁異常為團(tuán)塊狀，走向350°，下延埋深約30m，露頭范圍約50m×50m。

（5）M6礦體。主異常峰值較高（5543.7nT），南部有低值負(fù)異常出現(xiàn)，等值線北部較陡，南部較緩，異常向西部延伸，推測地下隱伏磁異常為團(tuán)塊狀，走向0°，向西傾斜延伸，頂板埋深10m，露頭范圍約40m×40m，下延深度約50m。

（6）M7礦體。礦體位于F2斷裂北側(cè)，呈橢圓形，異常相同東西走向，向北西方向傾斜，推測磁異常為近似板狀，走向90°，露頭范圍約80m×20m，下延深度約35m。

（7）M8礦體。主異常峰值較高（2799.9nT），南部有低值負(fù)異常出現(xiàn)，等值線較陡，異常向北部延伸，推測地下隱伏礦體為近薄板狀，走向0°，傾角較陡，近似直立，異常范圍100m×20m，頂板埋深10m，底板埋深70m，該礦體與M5磁異常礦體在北部可能相連。

4　礦床成因探討

本礦床屬巖漿晚期分凝—貫入式礦床（圖4），在布什維爾德雜巖體中，磁鐵礦的晶出晚于橄欖石和斜方輝石而大致與斜長石相當(dāng)，因此層狀礦體主要分布于斜長巖中，具有早期巖漿分結(jié)礦床的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，沿較大規(guī)模斷裂帶侵入后就地分異凝固，成為分凝式礦體。晚期的巖漿在侵入過程中，經(jīng)過分凝作用，使成礦物質(zhì)從巖漿中分離出來形成礦漿，部分礦漿在內(nèi)應(yīng)力的作用下，沿著裂隙灌入到巖體中，在下部的各巖相中也常見有來自下部巖帶的礦漿貫入，形成規(guī)模不等形態(tài)各異的脈狀貫入體，統(tǒng)稱貫入式礦體［3］。

貫入式礦體嚴(yán)格受構(gòu)造控制，礦體邊緣受到礦漿的烘烤交代作用，致使礦體附近圍巖發(fā)生變化，出現(xiàn)較強(qiáng)烈的綠泥石化。無論是分凝式還是貫入式形成的礦體，它們的礦源均為含礦巖漿，但形成時間上分凝式形成的礦體稍早于貫入式礦體。見圖5。

（1）在冷凝帶形成后早期巖漿結(jié)晶；

（2）先后結(jié)晶的硅酸鹽礦物因比重不同按重力關(guān)系占據(jù)各自的位置；

（3）富礦殘漿通過粒間空隙向下集中，較晚結(jié)晶的比重較小的硅酸巖晶體上?。ù穗A段冷凝結(jié)晶則形成層狀礦體）；

（4）在外力作用下富礦殘漿經(jīng)壓濾作用沿裂隙貫入形成貫入礦體。

圖3　自形粒狀堆晶結(jié)構(gòu)礦石

圖4　致密塊狀（含斜長石）礦石

圖5　巖漿分凝礦床成礦作用理想模式

5　結(jié)論

（1）區(qū)內(nèi)礦體出露地表面積較廣，受外力作用影響較大，風(fēng)化剝蝕較嚴(yán)重，僅存的原生礦體也已是零散分布，就目前地表而言主要的礦石類型為坡積型磁鐵礦石。

（2）在圍巖中有層狀、帶狀的磁鐵礦石，規(guī)模較小，但延展較遠(yuǎn)，可見區(qū)內(nèi)磁鐵礦石具多期次分凝性，具出露礦石規(guī)模、結(jié)晶形態(tài)等，推測地表岀露礦石應(yīng)為某一個期次的分凝式礦體，所以地下深部應(yīng)該還有大規(guī)模的礦體。

（3）區(qū)內(nèi)河流經(jīng)過的地方與物探推測的斷層（F1）相吻合，此具備了貫入式礦體存在的前提條件，所以可以進(jìn)一步探尋貫入式礦體。

［1］唐英杰,李建峰.南非Roossenekal釩鈦磁鐵礦磁測工作報(bào)告［R］.2012.

［2］高懷忠.礦床模式［M］.2005.

［3］呂林素,汪云峰，等.南非布什維爾德巖漿型Cu-Ni-PGE硫化物礦床成因探討［J］.礦床地質(zhì),2011,12（6）.

［4］王登紅,應(yīng)漢龍，等.試論與布什維爾德雜巖體有關(guān)的鉑族元素—鉻鐵礦礦床成礦系列及對中國西南部的意義［J］.地質(zhì)與資源,2002,12（4）.

P618.31

A

1004-5716（2016）01-0163-04

2015-01-05

2015-01-11

李建峰（1985-），男（漢族），河北張家口人，助理工程師，現(xiàn)從事固體礦產(chǎn)勘查工作。