徐如磊 時(shí)培哲

(天津華北地質(zhì)勘查總院)

塞拉利昂南方省濟(jì)米鐵礦地質(zhì)特征及成因

徐如磊 時(shí)培哲

(天津華北地質(zhì)勘查總院)

濟(jì)米鐵礦位于塞拉利昂南方省，礦床賦存于太古界變質(zhì)巖系中，屬沉積變質(zhì)型鐵礦，與我國鞍山式鐵礦具有類似的特征。通過對礦床的區(qū)域地質(zhì)背景，礦區(qū)地質(zhì)特征及礦床特征進(jìn)行分析，部分揭露了該礦床的成因，為該地區(qū)的找礦工作提供參考。

變質(zhì)型鐵礦 地質(zhì)背景 地質(zhì)特征 礦床成因

濟(jì)米鐵礦位于塞拉利昂共和國南方省南部的普杰洪(Pujehun)行政區(qū)內(nèi)，工作區(qū)緊鄰塞拉利昂邊陲重鎮(zhèn)濟(jì)米(Zimmi)，是近年來該國境內(nèi)新發(fā)現(xiàn)的鐵礦。通過總結(jié)濟(jì)米鐵礦的地質(zhì)特征，進(jìn)而部分揭露該礦床的成因，以期對今后塞拉利昂境內(nèi)鐵礦的勘查及研究工作提供借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

塞拉利昂大地構(gòu)造位置處于非洲大陸西北部的西非地盾內(nèi)，可分為2個主要的構(gòu)造地層單元，東部單元是穩(wěn)定的前寒武紀(jì)西非克拉通的一部分；西部單元包含有羅克萊德斯(Rokelides)造山帶部分，該造山帶在550 Ma前的泛非構(gòu)造-熱事件過程中發(fā)生了變形[1]。

1.1 地 層

塞拉利昂全國除西部大西洋沿岸為新生界蓋層，西部地區(qū)出露有古生界寒武系和少量奧陶系(10%)陸源碎屑巖蓋層，以及西北部出露少量元古界沉積巖蓋層外，其他大部分地區(qū)為太古宇變質(zhì)巖系(80%)，主要巖性為變質(zhì)的混合花崗巖和綠巖帶[2]。各地層特征見表1。

表1 塞拉利昂區(qū)域地層特征

1.2 構(gòu) 造

境內(nèi)的區(qū)域性構(gòu)造為西部貫穿全境的NW—SE方向延伸的逆沖斷層以及與該斷層伴生形成的巨大的糜棱巖帶，斷層走向330°～150°，傾向SW。所形成的糜棱巖帶自北西向南東方向延伸逐漸變寬，北西部寬0.5～2.5 km，中部至南東部寬3～10 km，至南部國界最寬達(dá)到20 km。與此平行相距大約15～27 km處發(fā)育另一逆斷層，延伸長度115 km，并成為寒武系與太古界的分界。

在境內(nèi)南東部以及中東部地區(qū)，發(fā)育較多的脆性斷層。斷層以NE向延伸為主，少量呈NW向延伸，長度一般2～10 km，個別達(dá)20 km以上。由于地表覆蓋嚴(yán)重，斷層露頭少見。另外，根據(jù)野外路線觀察，局部還見有風(fēng)化的由構(gòu)造角礫巖組成的斷層破碎帶。

境內(nèi)褶皺主要見發(fā)育于片麻巖系中的小揉皺和一些背形、向形構(gòu)造，另外，在西部逆沖斷層旁側(cè)，發(fā)育一系列背斜和向斜，推測為受斷層擠壓所致。

1.3 巖漿巖

塞拉利昂境內(nèi)的巖漿巖主要有太古宙的古老花崗巖、基性—超基性巖、古生代的基性侵入巖和中新生代的侵入巖、粗玄巖巖脈、巖墻及金伯利巖巖脈(巖墻)、輝長巖巖脈等。

太古宙早—中期的花崗巖、基性—超基性巖、堿性巖，均已不同程度的變質(zhì)，形成混合花崗巖、鐵鎂質(zhì)片麻巖和混合巖。

新太古代花崗巖變質(zhì)程度相對較弱，主要分布于塞拉利昂的北部地區(qū)，特別在蘇拉山地區(qū)出露最多，形成規(guī)模大小不等的巖體，分布面積一般為100～300 km2，規(guī)模最大者可達(dá)500余km2，小者幾至幾十平方千米，主要巖性為Lg-黑云母花崗巖、斑狀變晶花崗巖、花崗巖類。另外，在塞拉利昂東南部邊界勾拉(Gola)一帶出露有Lb-霞石正長巖、正長巖、堿性花崗巖，巖石均已發(fā)生變質(zhì)。

古生代的基性侵入巖分布較少，呈小規(guī)模的巖體產(chǎn)出。

中生代侏羅紀(jì)的侵入巖位于塞拉利昂西海岸的弗里敦半島一帶，出露面積約400 km2，為弗里敦超基性雜巖(Jf)，主要巖性為純橄欖巖、橄欖石輝長巖，淡色輝長巖、斜長巖；粗玄巖(Jd)巖脈、巖墻主要分布在塞拉利昂西北部和東南部、出露較為廣泛；中生代白堊紀(jì)金伯利巖巖脈則主要出露于塞拉利昂東部的塞法杜(Sefadu)一帶，呈窄小的巖脈產(chǎn)出，以NE向延伸為主，長度幾百至千余米，最長達(dá)5 000余m，主要巖性為純橄欖巖、輝長巖、橄長巖、橄欖石輝長巖、淡色輝長巖、斜長巖等；晚古生代—中生代基性巖脈主要分布于塞拉利昂東南部的勾拉森林、卡姆布衣丘陵一帶，呈近乎平行的NW向展布，截穿了太古宇地層，巖性主要為輝長巖、輝綠巖等[3-5]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地 層

(1)中太古界(Ar2)利歐尼亞統(tǒng)Lg巖段。廣泛分布于工作區(qū)大部，局部隱伏于新生界地層之下，是區(qū)內(nèi)主要的地層及礦化圍巖。主要巖性為(角閃)輝石黑云斜長片麻巖(變粒巖)、角閃紫蘇輝長巖、混合片麻巖、混合花崗巖，夾條帶狀輝石磁鐵石英巖，屬高綠片巖相-麻粒巖相中-高級區(qū)域變質(zhì)巖組合。地層走向NE 45°～55°，傾向SE，傾角一般為60°～70°。

(2)中太古界(Ar2)利歐尼亞統(tǒng)Lmg巖段。主要出露于工作區(qū)西部，呈NE向的條帶狀展布。主要巖性為含輝石石英巖、條帶狀石英巖，屬高角閃巖相-麻粒巖相深變質(zhì)巖，推測其原巖為石英砂巖或硅質(zhì)巖。地層走向NE45°～55°，傾向SE，傾角一般為60°～70°。巖石呈灰白色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分主要為石英及輝石。

(3)古近系(E)褐鐵礦化鐵質(zhì)角礫巖(Cg)。主要分布于工作區(qū)西部、北東、南東部位，呈薄層狀不整合覆于太古界地層之上，巖性主要為褐鐵礦化鐵質(zhì)角礫巖。該地層固結(jié)成巖后遭受長時(shí)間的抬升剝蝕，局部地段僅剩余大小不等的轉(zhuǎn)石殘留，僅在山脊等地勢較高處見有成規(guī)?；鶐r出露，地層產(chǎn)狀不清。

(4)第四系(Q)沖積物。主要分布于工作區(qū)東北角及中南部地勢低洼處，巖性主要為殘坡積含碎石砂(黏)土、腐殖質(zhì)層、沖洪積砂和有機(jī)質(zhì)黏土。

2.2 構(gòu) 造

區(qū)域主構(gòu)造線方位為NE向，與地層走向基本一致；晚古生代—中生代形成的斷裂則主要以NW向?yàn)橹?，并多被后期輝長巖、閃斜煌斑巖等巖脈充填。早期NE向構(gòu)造與晚期NW向構(gòu)造相互疊加、改造，構(gòu)成了區(qū)內(nèi)較為復(fù)雜的構(gòu)造格局。F1斷層位于工作區(qū)中北部，0～8線是區(qū)內(nèi)最主要的構(gòu)造。該斷層產(chǎn)于中太古界Lg地層之中，自礦區(qū)中部穿過，向兩側(cè)延伸出工作區(qū)邊界，規(guī)模較大。斷層走向SE150°，因地表為河流及第四系沖積物覆蓋，傾向不清。該斷層為推測左行斷層，斷層兩側(cè)磁異常及礦化帶具有明顯的錯位現(xiàn)象，錯距達(dá)100 m。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿活動大致可分為2期，分別為早期太古代超基性—基性巖漿活動與晚期晚古生代—中生代中—基性巖漿活動。

據(jù)區(qū)域資料，區(qū)內(nèi)太古代經(jīng)歷了至少2期造山運(yùn)動，其中第1期造山運(yùn)動形成了一系列的NE—SW向復(fù)式褶皺及斷裂構(gòu)造，造山運(yùn)動晚期超基性—基性巖漿順褶皺軸或斷裂侵入，形成一系列NE向展布的超基性—基性巖帶，該套巖性富Fe、Au等成礦元素，經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用形成區(qū)內(nèi)一系列富鐵、金變質(zhì)巖系或綠巖帶，如區(qū)內(nèi)的角閃紫蘇輝長巖等，為后期富集成礦提供了大量成礦物質(zhì)。

晚古生代—中生代中—基性巖漿活動主要受NW向構(gòu)造控制，沿構(gòu)造形成1組NW向平行展布的中—基性巖脈，巖性主要有輝長巖、閃斜煌斑巖等。區(qū)內(nèi)地表未見脈巖出露，但深部鉆孔中揭露多條脈巖。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

工作區(qū)地表共圈定4條礦化帶。礦化帶賦存于中太古界利歐尼亞統(tǒng)Lg巖段中，呈NE向近平行順層產(chǎn)出，走向55°～60°，傾向SE，傾角較陡。礦化帶規(guī)模不等，走向長度150～2 100 m，寬度15～60 m，以Ⅰ#礦化帶規(guī)模最大，目前Ⅰ#礦化帶中經(jīng)工程控制共圈定6條工業(yè)礦體。該礦化帶位于工作區(qū)的中北部，23#～24#勘查線，是區(qū)內(nèi)的主要礦化帶，該礦化帶長約2 100 m，寬20～60 m，走向大致為NE60°，傾向SE。礦化帶呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)于中太古界變質(zhì)巖系中，具有一定的分枝復(fù)合、膨大收縮現(xiàn)象，南西端具有一定的彎曲變形，北東端則分枝成3條近乎平行的分枝。礦體圍巖主要為(角閃)輝石黑云斜長變粒巖(片麻巖)、角閃紫蘇輝長巖、混合花崗巖等。

3.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

3.2.1 礦石結(jié)構(gòu)

礦石結(jié)構(gòu)主要為粒狀變晶結(jié)構(gòu)，礦石變質(zhì)程度較深，礦物均經(jīng)歷重結(jié)晶過程，礦石中主要礦物石英、斜長石、輝石、磁鐵礦均呈他形粒狀、短柱狀或他形粒狀集合體狀，粒度0.1～5 mm不等，共同構(gòu)成了粒狀變晶結(jié)構(gòu)，見圖1。

圖1 粒狀變晶結(jié)構(gòu)

3.2.2 礦石構(gòu)造

礦石構(gòu)造主要為條紋-條帶狀構(gòu)造、片狀構(gòu)造，其次為浸染狀構(gòu)造。

3.2.3 條紋-條帶狀構(gòu)造

礦石中磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦多呈集合體狀不均勻分布，富鐵部分與富石英部分相間分布構(gòu)成條紋-條帶狀構(gòu)造，見圖2。

圖2 磁鐵礦呈條紋-條帶狀分布

3.2.4 片狀構(gòu)造

礦石中石英、輝石多呈定向拉長排列，構(gòu)成片狀構(gòu)造。

3.2.5 浸染狀構(gòu)造

部分礦石中磁鐵礦呈他形粒狀集合體分布于其他礦物間隙中，構(gòu)成浸染狀構(gòu)造；礦石中黃鐵礦、黃銅礦等金屬礦物，以粗細(xì)不等的粒狀嵌布于脈石礦物中，且無定向排列，構(gòu)成星散浸染狀構(gòu)造。

3.3 礦石組分

礦石成分相對較簡單，礦石礦物主要為磁鐵礦，其次為赤鐵礦、褐鐵礦，伴生金屬礦物有黃鐵礦、黃銅礦等，脈石礦物主要為石英、斜長石，輝石、角閃石、黑云母等。通過對礦體的48件樣品進(jìn)行化學(xué)分析結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，礦石中SiO2含量最高，其次為TFe、mFe、Al2O3、MgO、CaO等；伴生有益組分主要為TiO2，有害組分主要為S；其他組分含量較低，相關(guān)結(jié)果見表1。

表1 化學(xué)分析結(jié)果統(tǒng)計(jì) %

統(tǒng)計(jì)指標(biāo)mFeTFeSiO2Al2O3P2O5As2O3BaOCaOCr2O3CuO最大值35.3338.8265.3912.890.14<0.010.238.140.100.05最小值4.8015.3326.440.430.02<0.01<0.010.65<0.01<0.01平均值23.2628.1249.164.050.06<0.010.042.850.020.02統(tǒng)計(jì)指標(biāo)K2OMgOMn3O4Na2OPbOSTiO2V2O5ZnOLOl最大值3.2413.060.380.10<0.010.4203.880.080.063.20最小值<0.010.920.132.60<0.01<0.0050.05<0.01<0.01<0.01平均值0.313.920.220.79<0.010.0720.450.020.020.08

4 礦床成因

礦區(qū)原始成礦物質(zhì)形成于前寒武紀(jì)，為1套基性火山巖、火山碎屑巖1條帶狀硅鐵建造。該建造成礦所需的鐵與硅質(zhì)是通過地幔噴氣或噴漿作用提供的，進(jìn)入海水后形成鐵硅質(zhì)化學(xué)沉積巖。前寒武紀(jì)由于火山和海底噴氣活動非常強(qiáng)烈，高溫巖漿熱液中H4SiO4和Fe2+的濃度較高，熱水溶液噴發(fā)到海底以后，由于溫度突然下降，SiO2在海水中高過飽和狀態(tài)，SiO2首先快速沉淀下來形成較純的硅質(zhì)層。隨著溫度下降和pH值、Eh值升高，F(xiàn)e3O4等隨后沉淀，形成了磁鐵礦層。海底熱液噴氣的周期性活動形成了規(guī)律性的硅鐵韻律層，硅質(zhì)層屬于火山噴發(fā)后的快速沉積，而鐵質(zhì)條帶代表噴發(fā)的間隙期，其沉積速度相對緩慢。前寒武紀(jì)地層經(jīng)后期至少2期次的區(qū)域變形變質(zhì)作用，含礦原巖在溫度、壓力及變質(zhì)熱液作用下，礦物發(fā)生重結(jié)晶、重組合及變形作用，并可能使鐵質(zhì)在一定的穩(wěn)定層位發(fā)生進(jìn)一步富集成礦。因此，該區(qū)屬產(chǎn)于高綠片巖相-麻粒巖相變質(zhì)巖中的海相火山-沉積變質(zhì)型鐵礦，即鞍山式鐵礦。

5 結(jié) 語

在對礦區(qū)地質(zhì)特征和礦床地質(zhì)特征深入分析的基礎(chǔ)上，討論了礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦床成因，對于區(qū)內(nèi)的進(jìn)一步找礦勘探工作具有一定的參考價(jià)值。

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2014-11-11)

徐如磊(1986—)，男，助理工程師，300170 天津市河?xùn)|區(qū)廣瑞西路67號。