烏干達Kizhozho鐵礦地質(zhì)特征及成因探討

吳 寧

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局324地質(zhì)隊）

烏干達是非洲東部內(nèi)陸國家。全境大部位于東非高原，多湖，平均海拔為1 000～1 200 m。東非大裂谷的西支縱貫西部國境。烏干達西南部的鐵礦資源較為豐富，具有廣泛的開發(fā)利用前景。Kizhozho 鐵礦位于烏干達西南部的Kabale 地區(qū)，距Kabale 南偏東10 km。礦區(qū)地質(zhì)勘查工作滯后，鐵礦資源情況不清，成因類型不明，給資源開發(fā)帶來困難。

通過普查了解Kizhozho鐵礦區(qū)的地質(zhì)特征，研究礦體的賦存層位、形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模和礦石特征，劃分礦石類型。從礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及成巖作用方面對礦床成因進行探討。Kabale地區(qū)同類型的鐵礦較多，研究礦床成因?qū)﹁F礦勘查有一定的現(xiàn)實意義。

1 成礦地質(zhì)背景

區(qū)域上經(jīng)過多期次的構(gòu)造作用、巖漿作用、變質(zhì)作用和沉積作用，形成了一系列NE 向、NW 向和近SN 向的構(gòu)造帶和成礦帶。區(qū)內(nèi)廣泛出露前寒武紀（3 000～600 Ma）地層，其由一系列片巖、大理巖、片麻巖、變粒巖和中酸性、基性侵入巖組成。在烏干達的東部和西部地區(qū)零星出露有時代較新的巖石，主要是中、新生代形成的火山巖和沉積巖。

1.1 地 層

Kabale 地區(qū)出露地層為前寒武紀Karagwe—Ankolean系地層和近代沉積物。

（1）Karagwe—Ankolean 系為一套反映淺水沉積的泥質(zhì)巖、頁巖、砂巖的均勻?qū)有?。泥巖、頁巖和千枚巖組成泥質(zhì)巖石，粉砂巖、砂巖、石英巖和長石砂巖組成砂質(zhì)巖石，并經(jīng)弱變質(zhì)作用。其中地層結(jié)構(gòu)上統(tǒng)：透輝石—長石類巖層、千枚巖層、石英巖層、含薄層泥質(zhì)砂巖的千枚巖和頁巖層、石英巖層；中統(tǒng)：千枚巖、頁巖和泥巖層、砂巖層、礫巖層；下統(tǒng)：千枚狀頁巖和泥巖層。

（2）近代沉積物主要為紅土層、沖積層和沼澤沉積。

1.2 構(gòu) 造

前寒武紀造山褶皺帶延伸穩(wěn)定，剪切帶產(chǎn)于前寒武紀分布的一些地區(qū)［1-2］，西部為東非裂谷帶西支北段，裂谷作用形成NNE 向羽狀排列地塹式斷層系。地塹結(jié)構(gòu)的兩翼是陡斷層懸崖。這些地塹往往是不對稱的，一端有一個較大的斷層，另一端有一些較小的臺階式斷層或一個單斜撓褶［3］。

區(qū)域發(fā)育一系列NNW 向倒轉(zhuǎn)背向斜，自南西到北東為Rwakihigwa倒轉(zhuǎn)向斜，Maziba倒轉(zhuǎn)背斜。次級褶皺發(fā)育，構(gòu)造帶走向呈NNW向。

1.3 花崗巖類及其它巖石

花崗巖類為偉晶巖、偉晶白云母花崗巖。其它巖石為石英脈或其脈巖，還有含微斜長石、斑狀變晶結(jié)構(gòu)的黑云母花崗片麻巖。

1.4 礦 產(chǎn)

鐵礦體呈透鏡狀、帶狀分布于層狀石英礫巖、石英砂巖中，走向與巖層一致。礦物成分為赤鐵礦，偶含褐鐵礦。

2 成礦地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)出露Karagwe—Ankolean 系中統(tǒng)地層（圖1），為單斜構(gòu)造。地層走向NNW—SSE，傾向NEE，傾角為41°。

礦區(qū)地層分3個巖性組：①礫巖層（cg），成分為石英，為主要賦礦層位；②石英砂巖層（ss），夾石英巖和泥巖，伴有礫巖，為次要賦礦層位，構(gòu)成礦體頂板；③千枚巖層（phy），局部頁巖、泥巖，構(gòu)成礦體底板。

Kizhozho 礦區(qū)位于Rwakihigwa 倒轉(zhuǎn)向斜的北東翼。Rwakihigwa 倒轉(zhuǎn)向斜軸呈NNW 向，兩翼地層局部次級褶皺較發(fā)育。礦區(qū)未見花崗巖類及其它巖石。

2.2 礦體特征

Kizhozho 鐵礦由1 個礦體組成。礦體賦存于Karagwe—Ankolean 系地層的石英礫巖、砂巖中，形態(tài)呈似層狀、透鏡狀，其東西兩邊由于風(fēng)化剝蝕形成坡積鐵礦（圖1）。鐵礦體總體走向337°，傾向NEE，傾角為20°～45°。礦體走向長400 m；地表出露（含坡積礦）寬231.78～366.87 m，平均為271.46 m。礦體從地表延深至地下，最大豎直深度為104.76 m。礦體賦存海拔標高為+1 940.3～+2 092.2 m。

礦體的頂?shù)装寰鶠榍稁r。礦體夾層為含赤鐵礦的細砂層和千枚巖，層厚2.30～12.40 m。礦體地表露頭見圖2。

3 礦石特征

3.1 礦石的自然類型及組成礦物

礦石的自然類型按礦石的主要鐵礦物和脈石礦物或巖石劃分為4類：赤鐵礦巖、石英赤鐵礦巖、石英質(zhì)赤鐵礦巖、鐵質(zhì)砂巖。

（1）赤鐵礦巖主要礦物成分為不透明金屬礦物，含量92%±；其次為石英，粒徑為0.002～0.3 mm，含量為6%±；鐵質(zhì)黏土含量為1%±；玉髓含量為1%±。石英多呈不等粒他形粒狀散布于不透明金屬礦物中，少量呈碎屑狀分布于不透明礦物集合體，有的邊部分布著玉髓。玉髓呈纖維狀，多與鐵質(zhì)黏土礦物共生沿裂隙分布，少量呈顯微團粒狀零星分布。

（2）石英赤鐵礦巖主要礦物成分為不透明礦物（赤鐵礦），含量約為68%；其次為石英，粒徑為0.002～0.8 mm，含量約為30%；絹云母含量約為2%；偶見白云母，粒徑為0.05～0.1 mm。石英在薄片中按形成先后分為2期：早期石英呈細砂—粉砂碎屑狀分布于赤鐵礦集合體或晚期石英中，粒徑多＞0.03 mm，邊緣呈圓—次圓狀，有的具次生加大邊；晚期石英呈不等粒他形粒狀變晶鑲嵌分布于赤鐵礦中，邊緣呈不規(guī)則鋸齒狀。絹云母呈顯微鱗片變晶分布于石英或赤鐵礦間。偶見白云母呈細長片狀分布赤鐵礦集合體中。

（3）石英質(zhì)赤鐵礦巖主要礦物成分為不透明礦物（赤鐵礦），含量約為60%；其次為石英，粒徑為0.002～0.5 mm，含量約為37%；鐵質(zhì)黏土含量約為2%；海綠石粒徑為0.06 mm，含量1 粒；絹云母含量約為1%；白云母粒徑為0.05～0.1 mm，微量。石英在薄片中按形成先后分為2期：早期石英呈粗細不等的碎粒狀，以細—粉砂級為主，少量粗粒級，碎屑邊緣呈圓—次圓狀，有的具次生加大邊；晚期石英一部分呈他形粒狀，邊部呈復(fù)雜齒狀分布于不透明金屬礦物中，另一部分呈他形細粒鑲嵌，顆粒間接觸界面平直，集合體呈大小不等的團粒狀不均勻分布。鐵質(zhì)黏土呈隱晶質(zhì)黃褐色，集合體呈不規(guī)則團粒狀零星分布。

（4）鐵質(zhì)砂巖由碎屑物和膠結(jié)物組成，碎屑物含量約占57%。其中石英為0.02～1 mm，含量約為40%；石英巖巖屑，粒徑為0.5～2 mm，含量約為2%；氧化鐵質(zhì)巖屑，粒徑為0.2～2 mm，含量約為15%；膠結(jié)物含量約占43%。其中石英粒徑＜0.1 mm，含量約為5%；絹云母含量約為5%；不透明礦物含量約為33%。石英碎屑大小不等，由粉砂—粗砂組成，以細粉砂為主，邊部呈圓—次圓狀，石英巖巖屑由他形粒狀鑲嵌而成，邊部呈圓滑狀，氧化鐵質(zhì)巖屑多呈長粒狀，粒徑＜2 mm，長軸平行層理定向分布。膠結(jié)物中石英呈細小他形粒狀，絹云母呈鱗片變晶平行層理定向分布。

從施工的鉆孔看，自地表向深部礦石類型依次為赤鐵礦巖（含TFe 57.46%～64.84%，占65.23%）、石英赤鐵礦巖（含TFe 51.34%～55.30%，占4.02%）或鐵質(zhì)砂巖（含TFe34.09%，占4.21%）、石英質(zhì)赤鐵礦巖（含TFe 46.22%，占26.54%），總體TFe品位呈降低趨勢。

3.2 礦石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造

礦石的結(jié)構(gòu)（圖3）為變余含砂結(jié)構(gòu)，變余砂狀結(jié)構(gòu)，含礫砂狀結(jié)構(gòu)，顯微纖維狀結(jié)構(gòu)，碎屑結(jié)構(gòu)；構(gòu)造以塊狀構(gòu)造為主，其次為層狀、蜂窩狀、粉狀構(gòu)造。

4 成因探討

4.1 礦床成因的證據(jù)

（1）礦體的空間展布、產(chǎn)狀證據(jù)。區(qū)域礦體空間展布沿石英礫巖層、石英砂巖層呈透鏡狀、帶狀展布。礦體形態(tài)呈似層狀、透鏡狀，產(chǎn)狀與地層基本一致，但傾角變化大。礦帶或礦體受特定的層位和巖性控制，具有似層狀、帶狀延伸的特點，傾角變化表示礦體形成時受構(gòu)造作用或交代作用影響。

（2）礦石特征證據(jù)。礦石呈深赤灰色，砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；主要礦物成分為赤鐵礦，次為石英；粒屑由赤鐵礦、石英構(gòu)成；局部有蜂巢狀孔洞，部分內(nèi)充填白色石英；部分石英可呈細脈狀。赤鐵礦可破碎呈角礫狀，再被赤鐵礦和石英細砂膠結(jié)；石英可在局部條帶狀富集。從標本特征分析赤鐵礦可能先是沉積成因，后遭破壞，再沉積。礦區(qū)沉積原巖—石英礫巖、砂巖、頁巖、泥巖。巖層呈層狀，厚薄不同，沉積特征明顯。礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造反映（硅質(zhì)巖石和赤鐵礦）沉積—破碎成粒屑或角礫—搬運—沉積成巖的過程。礦區(qū)普遍見變質(zhì)粉砂巖、（含鐵）千枚巖、變質(zhì)含鐵砂巖。巖石呈變余含砂結(jié)構(gòu)、變余砂狀結(jié)構(gòu)的變質(zhì)作用特征。

（3）區(qū)域鐵礦的成因佐證。透鏡狀的礦石與層狀圍巖的區(qū)域范圍上廣泛一致性，印證了沉積成因礦石的變質(zhì)作用和局部為鏡鐵礦的發(fā)展再活化表現(xiàn)明顯，并交叉切割石英脈。表明膠體二氧化硅和氧化鐵的沉積物混合，沉積后再變質(zhì)重結(jié)晶。

（4）可能的礦源證據(jù)。鐵礦體西邊界200 m 外分布火山角礫巖、磷灰?guī)r，表明區(qū)域發(fā)生火山作用。區(qū)域巖石的風(fēng)化物質(zhì)如泥、黏土含SiO2、Al2O3、Fe2O3較高［4］。火山沉積物或泥、黏土都有可能為礦床的形成提供部分鐵質(zhì)來源。

4.2 礦床成因分析

鐵礦床的成因類型［5］：沉積變質(zhì)型、沉積型、基性侵入巖型、火山巖型、矽卡巖型、風(fēng)化淋濾型、多因復(fù)合—疊加型。與同類型鐵礦對比，都與含鐵石英巖或含鐵碎屑巖關(guān)系密切。Kizhozho 礦床貧礦與富礦常常直接接觸，無明顯的分帶特征。礦物成分單一，金屬礦物為赤鐵礦，雜質(zhì)少，風(fēng)化淋濾次生富集的特征不明顯。從礦體賦存部位、形態(tài)及礦石特征上認為鐵礦石由石英礫巖、砂巖等硅質(zhì)巖石和氧化鐵的沉積物混合再沉積下來，后期經(jīng)變質(zhì)重結(jié)晶或含鐵熱液交代去硅富集形成，成因類型為沉積變質(zhì)型。

5 結(jié)論

鐵礦體賦存于Karagwe—Ankolean系地層的石英礫巖、砂巖中，受特定的層位和巖性控制。礦石的自然類型為赤鐵礦巖、石英赤鐵礦巖、石英質(zhì)赤鐵礦巖、鐵質(zhì)砂巖。礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造反映（硅質(zhì)巖石和赤鐵礦）沉積—破碎成粒屑或角礫—搬運—沉積成巖的過程。分析認為硅質(zhì)巖石和氧化鐵的沉積物混合再沉積下來，后期經(jīng)變質(zhì)重結(jié)晶或含鐵熱液交代去硅富集形成礦體。礦床具有沉積特征和變質(zhì)作用特征，成因類型為沉積變質(zhì)型。