Cerca地區(qū)錳礦礦床地質特征及找礦思路

張國杰 王 晗 李建軍 田大鵬

(中冶沈勘工程技術有限公司，遼寧 沈陽 110000)

0 引言

安哥拉北寬扎省Cerca地區(qū)廣布中-上三疊統(tǒng)碳酸鹽巖、粉砂質白云巖、白云質灰?guī)r，局部夾泥質灰?guī)r。在該類巖體周邊發(fā)現(xiàn)礦石類型屬于氧化錳礦石和碳酸錳礦石。區(qū)域內(nèi)構造作用以斷裂構造為主，主要為Ⅰ號南北向深大斷裂和Ⅱ號東西向深大斷裂。兩斷裂在恩達拉坦多附近交匯，交匯處具有典型環(huán)形構造和山字型構造的特征，且有多期活動的特點。沿斷裂發(fā)育強烈的擠壓破碎和糜棱巖化，具明顯的揉皺變形,以右旋剪切為主；它們控制著區(qū)域變質巖，巖漿巖及金屬成礦帶的分布[2]。目前研究區(qū)內(nèi)通過鉆探工程獲得的控制+推斷+資源量在200至500 萬t之間。在分析研究區(qū)鐵錳礦成礦地質背景、礦體地質特征的基礎上，初步確認研究區(qū)內(nèi)鐵錳礦為沉積變質礦床。礦床賦存于達馬拉期Tsumeb亞群 Chuos組中，為低品位的含硅赤鐵礦-磁鐵礦建造，分析研究該礦床特點及成因與找礦標志，對在安哥拉地區(qū)尋找同類型礦床具有一定實際意義。

1 成礦地質背景

1.1 地質概況

安哥拉境內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富(見圖1)，安哥拉國東北部分布是已知的最古老地層，與剛果民主共和國的相應地層相對應，時間在晚太古代Musefu期和Moyo期的變質作用對該地層產(chǎn)生了影響。安哥拉西部的基底巖石中同樣零星出露太古宙地層，比如在勘查區(qū)內(nèi)的馬蘭加Malanje、阿日昂諾ariango附近的寬扎guanza河南部。太古宙地層于此地區(qū)的走向主要為東西向與北東向兩個方向，紫蘇花崗閃長巖、紫蘇花崗巖、榴閃巖、麻粒巖與片麻巖是其主要的巖性成分。同樣形成于太古宙的有Nova Lisboa南部的Jamba群的火山-沉積巖[2]。安哥拉中南部出露主要地層為復雜的古元古代綠巖帶。有研究表明安哥拉中南部的大部分地區(qū)受2.15 Ga的造山運動影響，廣泛的變形變質作用與混合巖化發(fā)生于此時間段，而2.05 Ga的造山晚期構造作用與1.75～1.65 Ga的造山后伸展構造使得該地區(qū)發(fā)生花崗質火山-巖漿活動。名為的West Congolian活動帶穿過剛果共和國、剛果民主共和國連接加蓬與安哥拉北部，大約延伸1 300 km，其中包含了三條構造帶，從西到東分別為含基底侵入巖的內(nèi)帶中間褶皺帶，接近水平地層的外帶。Mayumbian 和Zadinian超群在內(nèi)帶中屬于較老的超群，為Kibaran時期沉積作用(大陸裂谷內(nèi))的典型代表，變形變質作用在泛非造山運動中于西剛果地區(qū)發(fā)生，逆沖方向向東。西剛果超群包含在其中外帶與內(nèi)帶，低級變質的沉積巖是這地層的主要巖性，高能量的碎屑流(混雜巖)與紅層、基性的火山巖是其底部的主要巖性，研究認為這個沉積作用開始于1.1 Ga左右，在受斷裂控制的大陸裂谷內(nèi)顯著發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)空間上 Cassanje Graben地質坳陷的中北至西北部分布著古生代和中生代的沉積。Karoo超群由這些沉積巖和巖漿巖共同構成。在這一時期，多種次火山和火山巖體的侵入就位由巖漿活動誘發(fā)，其中主要巖性有正長巖、金伯利巖、玄武巖、粗面巖輝綠巖、碳酸巖、響巖。其中金伯利巖和碳酸巖體分布沿著北東向橫切整個安哥拉國的對角走向線。

圖1 安哥拉礦產(chǎn)分布圖

灰黑色薄層-中厚層硅質灰?guī)r，夾硅質巖及中厚層狀灰?guī)r為顯著巖性，大量黃鐵礦及方解石脈可見充填其中，富集錳元素見于頂部，局部地區(qū)形成礦體超過邊界品味，晚二疊世龍?zhí)督M的含錳硅質巖、含錳灰?guī)r、灰?guī)r、硅質灰?guī)r及粘土巖為可分為4個沉積旋回的上覆地層，未見工業(yè)礦體。這是呈層狀似層狀展布的礦體，厚1～2 m，延長4～10 km。0～20 cm的粘土質頁巖常夾在礦層中。碳酸錳礦和氧化錳礦為主要礦石類型[3]。

主要構造事件(成礦事件)為Liberian造山運動(與圍巖地層同期沉積形成，克拉通沉積作用)，Eburnean造山運動(分布于克拉通內(nèi)的綠巖帶，與裂谷作用有關)，泛非造山運動，與冰川作用有關的始新世表生風化作用[4]。

區(qū)域中部、南部分布地層主要為兩套古老的，厚度較大且遭受強烈區(qū)域變質作用和混合巖化的地層；東部則以海相碎屑巖為主[5](見圖2)。

圖2 安哥拉Cerca地區(qū)地質圖

1.2 區(qū)域構造

研究區(qū)(見圖3)位于北寬扎省和南寬扎省(寬扎河兩岸)Cerca地區(qū)，此區(qū)域在大地構造上屬于非洲地臺， Cassanje拗陷與Cassai地盾的結合部位，在成礦區(qū)帶上屬于恩達拉坦多(斷塊)Fe-Mn-Cu-Ni-Au-Ag成礦帶,具有比較良好的成礦地質條件。區(qū)域內(nèi)構造作用以斷裂構造為主，主要為Ⅰ號南北向深大斷裂和Ⅱ號東西向深大斷裂。兩斷裂在恩達拉坦多附近交匯，交匯處具有典型環(huán)形構造和山字型構造的特征，且有多期活動的特點。沿斷裂發(fā)育強烈的擠壓破碎和糜棱巖化，具明顯的揉皺變形,以右旋剪切為主；它們控制著區(qū)域變質巖，巖漿巖及金屬成礦帶的分布。目前研究區(qū)內(nèi)通過鉆探工程獲得的控制+推斷+資源量在200～500 萬t之間。在分析研究區(qū)鐵錳礦成礦地質背景、礦體地質特征的基礎上，初步確認研究區(qū)內(nèi)鐵錳礦為沉積變質礦床。

圖3 勘查區(qū)示意圖

1.3 礦床類型

為一賦存在碳酸鹽巖中的沉積型氧化錳-碳酸錳礦床。含礦巖系為中-上三疊統(tǒng)碳酸鹽巖、粉砂質白云巖、白云質灰?guī)r，局部夾泥質灰?guī)r。礦體主要賦存于巖性以含錳粉砂質白云巖為主的黑色巖系中，礦石礦物以錳方解石為主，而該礦西側的礦床則以菱錳礦為主。礦石類型屬于氧化錳礦石和碳酸錳礦石。

礦床賦存于達馬拉期Tsumeb亞群 Chuos組中，為低品位的含硅赤鐵礦-磁鐵礦建造，鐵礦體呈板條狀產(chǎn)出于Chuos組混積巖中。地表出露礦體為5 km，中心部分礦體長3 km，總體寬度測得在100 m左右。若按礦體深度為100 m進行初步估計，其可露采資源儲量為0.1 億t礦石，鐵錳金屬平均品位為42.15%[6]。

1.4 考察工作情況

通過野外地質觀察，發(fā)現(xiàn)了一處礦堆(見圖4)，其坐標為：S9°03′51",E15°30′27.70"。該礦堆的底面積約36 m2,頂面積約16 m2,高約2.5 m，體積65 m3,按3.8 t/m3的體重進行估算，其礦量為247 t，旁邊還有散落約60 t的錳礦，錳礦總量大于300 t，錳品位35%左右。圍繞該礦堆，通過后續(xù)工作又發(fā)現(xiàn)了多處采礦遺址，包括排土場、采礦淺坑與露天采坑遺址各一處。其中排土場遺址位于礦堆98°方向60 m處，其中見鏡鐵礦轉石，轉石TFe品位約為40%，在距離礦堆20°方向110 m處亦見鏡鐵礦轉石，TFe品位也在40%左右。采礦淺坑遺址位于礦堆335°方向，距其100 m左右，在其中發(fā)現(xiàn)了錳礦轉石。露天采坑遺址距礦堆90 m，265°方向，該露采坑長約500 m，寬60 m，走向107°[7]。該區(qū)錳礦礦石類型以碳酸錳為主，其次為二氧化錳，均含少量鐵，屬鐵錳礦。礦體厚度及走向變化程度很大。

圖4 礦堆

該礦區(qū)出露地層為太古代和元古代的花崗巖系，內(nèi)出露的一條東西向的深大斷裂及次一級的東西轉北東向的斷裂形成了該礦區(qū)以弧形構造為主的構造格架，礦區(qū)位于CuanzaNorte- Malanje鐵錳成礦帶的東端，該成礦帶內(nèi)賦存鐵、錳礦點數(shù)10處，其中5處錳礦點的規(guī)模較大。與鐵礦相比，該區(qū)錳礦的成礦地質條件更為有利。大型錳礦床的成因類型以海相沉積型為主，富錳礦的形成不僅僅受原始的富錳物質的沉積作用的影響，沉積后的成巖過程對其的影響也至關重要。大型錳礦床的礦石δ13C值一般介于-2‰～-12‰之間，與同時期的碳酸鹽巖相比明顯偏低，說明在成巖過程中發(fā)生了有機碳到無機碳的轉變過程；在這個過程中，起到?jīng)Q定的作用的是嗜硫細菌的硫酸鹽化(BSR)，即有機碳被氧化成為CO2而硫酸鹽被還原形成硫化物，這也是錳礦層中的菱錳礦周圍通常聚集了大量黃鐵礦的原因(見圖5)。由于形成菱錳礦與黃鐵礦的 Eh-pH值不在一個范圍內(nèi)，在原始沉積過程中兩種礦物的沉積是分異的；而后期的成巖的作用使孔隙水中的硫酸鹽濃度相對較高，暗示可能發(fā)生了較為明顯的 BSR 作用，使更多的錳進入礦物相，造成錳元素的二次富集(圖6)[8]。

圖5 鉆探錳礦巖芯

2 考察情況

根據(jù)礦脈走向與地質特征，設置了圖6所示觀察點。礦體主要賦存于巖性以含錳粉砂質白云巖為主的黑色巖系中，根據(jù)提出的找礦標志，進行現(xiàn)場考察，以驗證提出的理論。

圖6 Google earth路線圖

此次野外地質考察包含多個觀測點，其中較為典型的時008觀測點(見圖7)。該觀測點位于Barqueiro村70°方向558 m的位置，為一處采礦坑。該采坑長約200 m，寬50 m，深約15 m，面積10 000 m2，體積為150 000 m3。按35%錳礦的體重約為4 t/m3計算，采出礦量為60萬t。該采坑周邊發(fā)現(xiàn)一自然露頭，該露頭主要巖性為碳酸錳礦石與花崗巖，其中礦石表面多發(fā)育由氧化淋濾富集形成的、具有金屬光澤氧化錳礦殼，符合提出的礦產(chǎn)特征[9]。

圖7 觀察點008取樣

距008觀測點447 m，方位為288°的位置，發(fā)現(xiàn)一處出露面積約數(shù)10 m2的采坑，采坑內(nèi)部的巖性主要為花崗巖。在花崗巖內(nèi)發(fā)育有硬錳礦結核。

距009觀測點260 m方位315°的位置，發(fā)現(xiàn)一處鮞狀赤鐵礦石露頭，該礦石中含硬錳礦的鐵錳礦帶，產(chǎn)狀為230°∠30°，厚30～50 cm(見圖8)。

圖8 觀察點011取樣

Barqueiro村110°方位以外900 m的位置，見軟錳礦化和碳酸錳礦化并分別取樣，總體產(chǎn)狀為230°∠25°(見圖9)。

圖9 觀察點046取樣

3 結語

恩達拉坦多-馬蘭熱鐵、錳多金屬成礦帶，是實現(xiàn)鐵、錳找礦突破的有利地區(qū)[10]，通過實地考察勘查區(qū)，采樣分析，圍繞鐵、錳成礦帶，對采礦遺址進行調(diào)查，編錄，其次對周邊的鐵、錳礦點進行追索，得出總結性結論。當?shù)卮笮湾i礦床的成因類型以海相沉積型為主，富錳礦的形成不僅僅受原始的富錳物質的沉積作用的影響，沉積后的成巖過程對其的影響也至關重要，安哥拉寬扎省錳礦豐富，因此應著重觀察中-上三疊統(tǒng)碳酸鹽巖、粉砂質白云巖、白云質灰?guī)r，局部夾泥質灰?guī)r。礦體主要賦存于巖性以含錳粉砂質白云巖為主的黑色巖系中，礦石礦物以錳方解石為主，而該礦西側的礦床則以菱錳礦為主。礦石類型屬于氧化錳礦石和碳酸錳礦石。根據(jù)綜述特征，對“走出去”戰(zhàn)略和為中國企業(yè)參與安哥拉錳礦的勘探和開發(fā)提供科學依據(jù)。