南非开普海藻_南非北开普省波斯特马斯堡地区LOMOTENG矿区铁锰矿床成矿地质特征及找矿潜力分析

　　 摘要：作者通过对LOMOTENG矿区PIN2矿段进行了铁锰矿地质详查工作，探获一个特大型铁锰矿床，并通过对铁锰矿床的对比研究，结合航磁异常分析，矿区铁锰矿成矿范围广，矿石质量较好。表明矿区成矿地质条件优越，具有较好的找矿前景和资源潜力。
　　关键词：铁锰矿床，成矿特征，LOMOTENG，南非
　　Abstract: the author LOMOTENG PIN2 ore-layer in the iron manganese ore geological combed through the work and put it won a large iron manganese ore bed, and through to the iron manganese ore bed contrast research, combining aeromagnetic anomalies analysis, the mining area iron manganese ore metallogenic range, the mineral quality is better. Show the ore-forming geological condition is superior mining area, and has a good prospecting prospects and resource potential.
　　Keywords: iron manganese ore bed, metallogenic characteristics, LOMOTENG, South Africa
　　
　　
　　中图分类号：O741+.2文献标识码：A 文章编号：
　　前言
　　锰矿是我国鼓励勘查矿种，虽然锰矿资源丰富，但富锰矿少，因“贫、薄、杂、细”的特点而不具备资源优势。由于国内锰矿石增产能力有限，国内生产供应量明显低于需求量，我国锰矿石产量远不能满足冶金工业发展的需要，必需大量依靠进口矿石补充不足。从资源安全角度看，应走“开源与节流”并重的资源节约型可持续发展战略，我国政府鼓励中国企业走出去进行铁锰矿开采，广西有色金属集团有限公司华天冶金开发有限公司投资在南非北开普省波斯特马斯堡地区LOMOTENG矿区开展了地质详查工作和采矿工作，探获了特大型铁锰矿床。因此开展该区域成矿地质条件研究，对认识区域成矿规律、指导下一步找矿工作及为我国缓解资源压力有重要的意义。
　　1、区域地质前景
　　矿区位于世界著名的南非波斯特马斯堡—卡拉哈里南北向铁锰成矿带（BIF带）南段的波斯特马斯堡锰矿带的中部波斯特马斯堡背斜西翼。波斯特马斯堡锰矿带北起西森（Sihen）南到波堡城，南北长约55km，东西宽约5～10km，分为东矿带、西矿带及西南的奥康普斯拉特矿区三个区带，矿区属于西矿带中段（图2-1）。
　　图1-1区域地质图
　　1.1地层
　　区域地层主要有元古界德兰士瓦超群格哈普拉托群坎贝尔-兰特亚群那姆阿克拉斯组、亚斯贝斯堡亚群阿斯别斯伯尔格组、波斯特马斯堡群盖姆加拉亚群伽马加拉组、瓦尔瓦特亚群的马克干杨尼组、昂格鲁克组、佛约勒瓦特组、洛尔特列依组、沸洛普组、石炭系的卡罗河组及第四系，其中亚斯贝斯堡亚群阿斯别斯伯尔格组为赋矿地层。区域地层组成及岩性特征见表1-1
　　表 1-1 LOMOTENG铁锰矿区区域地层特征表
　　
　　
　　1.2 构造
　　区域内地质构造较简单。据区域地质资料区域性北北西向科加斯——库鲁曼断裂自工作区西部由南往北斜贯而过，区域长约500km，出露长约10km，通过地表地质工作和钻探工程揭露未发现断层形迹。褶皱基本上为南北走向的向两端倾没东西向不对称的背斜，坎贝尔兰德建造的白云岩层出露在核心部位，其外为阿斯别斯伯尔格--科依嘎斯铁锰建造围绕，背斜宽缓、东翼倾斜中等，西则较陡，为纵断层所切，背斜轴略呈凸面向东的弧形，凹面向西。有人将背斜称为Maremane穹窿。
　　1.3岩浆岩
　　区内岩浆岩发育，主要为火山岩，岩性为玄武岩、安山岩，在矿区内未发现岩浆岩。
　　
　　1.4变质作用
　　区内变质作用强烈，主要为区域变质作用，区内砂岩往往变质为石英岩，页岩变质为板岩等，岩石发育鳞片变晶结构，云母、石英等矿物呈定向排列。
　　1.5 物探异常
　　区内己圈出了面积30～100km2的航磁异常，异常呈椭圆形或卵圆形，勘查区正处于航磁异常中心。
　　1.6区域矿产
　　区域内矿产以铁锰矿为主，有世界超特大型波斯特马斯堡锰矿，基础储量约26亿吨，以生产冶金锰矿为主，伴生赤铁矿。沿波斯特马斯堡背斜自东向西可划分为西、中、东等三个锰矿带，分别分布于背斜的西翼、核部和东翼，矿化自西向东呈现出渐变规律：西矿带以锰为主，伴生铁；中带为铁锰混合产出；东带以铁为主，伴生锰。矿床类型为沉积变质型。本区处于西矿带的中段，矿产以铁锰矿为主，上部少量铁矿。
　　2、矿区地质特征
　　2.1地层
　　矿区内出露的地层主要有：元古界德兰士瓦超群格哈普拉托群坎贝尔-兰特亚群那姆阿克拉斯组（Vgl）、亚斯贝斯堡亚群阿斯别斯伯尔格组（ Vg）、波斯特马斯堡群盖姆加拉亚群伽马加拉组（Vjm）及第四系（Q），其中亚斯贝斯堡亚群阿斯别斯伯尔格组（ Vg）自下往上可分为5小层，铁锰（铁）矿石分布在第二小层。
　　2.2构造
　　矿区处于波斯特马斯堡背斜西翼，总体呈向西的单斜构造，倾向220～315°，倾角15～35°, 构造较简单，断层不发育，仅矿区东部发育两个规模较小的近南北向背斜（编号为1、2号），2号背斜规模小，南北向延伸105m，影响小，以1号背斜规模较大，受背斜影响矿区内东部地层局部发生揉皱现象。向斜不甚发育，仅于矿区北部18线附近见一规模较小的近东西向向斜，呈较开阔的舒缓波状，局部地层产状倒转，部分地段小褶曲较发育，但对矿区矿体影响较小。
　　3、典型矿床特征
　　已经投资勘查的LOMOTENG铁锰矿区 PIN2矿段铁锰（铁）矿位于LOMOTENG铁锰矿区北东部，勘查面积8.5652km2,本矿床成矿地质条件与LOMOTENG铁锰矿区其它地段完全相同。
　　3.1矿床特征
　　矿体形态、产状、规模及变化规律
　　LOMOTENG铁锰（铁）矿床赋存在德兰士瓦超群亚斯贝斯堡亚群阿斯别斯伯尔格组（Vg）中，为条带状或块状铁锰建造沉积变质型铁锰（铁）矿床。
　　矿层总体形态呈单斜层状产出，沿倾向局部稍有波状起伏,走向北东，总体倾向西—南西，倾角一般13～20°。如图3.1地形地质图
　　矿层出露于东部高、西部低的低缓丘陵区，出露高程最高为1442m，最低为1347m，矿区范围内各矿层连续性较好，控制走向长约3600m，地表出露宽度15～205m。
　　依铁、锰含量变化特征，矿层可分为铁矿层和铁锰矿层两类，同时根据矿层中较稳定的粉砂质板岩夹层，自上至下分为六个矿层：1铁矿层、Ⅰ铁锰矿层、2铁矿层、Ⅱ铁锰矿层、3铁矿层及Ⅲ铁锰矿层，编号（1、Ⅰ、2、Ⅱ、3、Ⅲ）；有4个夹层，编号为①、②、③、④。矿层与夹层相间近于平行产出，①夹层赋存于Ⅰ矿层内，②夹层为Ⅰ、Ⅱ矿层分层标志，③夹层赋存于Ⅱ 矿层中上部，④夹层赋存于Ⅱ矿层下部，矿层与夹层产出关系如右图，其中1、Ⅰ、Ⅱ矿层为主要矿层， 2、3及Ⅲ矿层为极不稳定矿层（见图3.2）。
　　
　　
　　
　　图3-2矿层与夹层产出示意图
　　据矿段内主要矿层地表、钻孔412个样品分析结果，矿石类型主要为铁锰矿石，其次为铁矿石。铁锰矿层351个样中主要组份Mn品位10～15×10-2有45个，品位15～20×10-2有44个，品位20～30×10-2有157个，品位30～40×10-2有72个，品位40～50×10-2以上有33个，品位＞20%的样品数占样品总数的74.64%，矿床平均品位25.85%；铁锰品位＜30×10-2有7个，铁锰品位30～40×10-2有28个，铁锰品位40～50×10-2有100个，铁锰品位≥50×10-2有216个，铁锰品位大于＞50×10-2占样品总数的61.54%，矿床平均品位51.24%，332类平均品位51.24×10-2，333类平均品位51.23×10-2，（图3-3）。铁矿层67个样，TFe品位20-30×10-2的样品个数为10个，品位30-4010-2的样品个数为14个，品位40-50×10-2的样品个数为23个，品位50-70×10-2的样品个数为20个，品位大于＞30×10-2占样品总数的85.07%,层平均品位为43.58×10-2，层平均Mn品位为4.68×10-2，TFe品位为36.52×10-2，矿石质量较好，铁矿石质量符合需进行选矿铁矿石一般工业指标要求，铁锰矿石质量符合铁锰矿石Ⅱ级品工业指标。现将各矿层的矿石质量及变化特征分述如下：
　　
　　
　　
　　
　　（1）1矿层
　　该矿层为矿区主要矿层，同时也是矿区内具工业意义的唯一铁矿层，北起自18线，南至5线，走向长3000m，控制宽265～930m，走向近南北，倾向东，倾角13～16°，产状较稳定，沿走向上有尖灭再现现象，沿倾向稍有波状起伏。
　　该矿层产于阿斯别斯伯尔格组下部，顶板围岩为紫红色、灰黄色粉砂质板岩，矿层由块状或条带状赤铁矿夹薄层紫红色含铁绢云母板岩组成，与下伏Ⅰ矿层整合接触（图3-5）。
　　矿层结构简单，主要由赤铁矿石组成，矿层中一般不含夹层，仅局部含少量厚0.02～0.10m的紫红色含铁绢云母板岩。
　　矿石类型以条带状或块状赤铁矿为主，以斑块状赤铁矿次之，斑块状赤铁矿位于矿层上部，斑块主要为赤铁矿，大小一般2～30cm ，斑块之间为紫红色赤铁矿和粘土矿物充填。
　　
　　
　　
　　图3-4 5号勘探线剖面图
　　矿层厚度0.57～5.87m，平均3.84m，厚度变化系数126%，沿走向厚度变化较大。矿层单样Mn品位0.09～12.38×10-2，TFe品位26.22～62.93×10-2；矿层平均Mn品位3.80×10-2，TFe品位42.04×10-2；品位变化较大，TFe品位变化系数247.06%。
　　（2）Ⅰ矿层
　　Ⅰ矿层是矿区最主要矿层，沿走向及倾向延伸稳定，控制地段该矿层北起自18线，南至17线，走向长3600m，控制宽度280～1110m，走向近南北，倾向东，倾角15～22°。
　　矿层赋存层位同1矿层，顶板围岩为紫红色、灰黄色粉砂质板岩，或直接与1矿层整合接触，以灰黄色粉砂质板岩为标志层。以②夹层与Ⅱ矿层分界，如部分地段Ⅱ矿层缺失，底板围岩为粉砂质板岩或坎贝尔-兰特亚群那姆阿克拉斯组白云岩。
　　矿层结构较简单，主要由铁锰矿石组成，不均匀夹①夹层，夹层岩性为紫红色薄层含铁绢云母板岩。
　　矿石类型以条带状或块状铁锰矿石为主，以斑块状铁锰矿石次之，斑块状铁锰矿石位于矿层上部，斑块主要为硬锰矿和赤铁矿，大小一般2～2.8cm ，斑块之间为紫红色赤铁矿和粘土矿物充填；块状或条带状铁锰矿石据镜下观察，金属矿物主要为硬锰矿、赤铁矿、软锰矿，少量方铁锰矿、黑锰矿，脉石矿物主要为粘土矿物，微量蛋白石和重晶石。
　　探槽和钻探控制厚度3.76～10.18m，平均厚6.03m，厚度变化系数72%，沿走向厚度变化较大。矿层单样Mn品位10.3～50.00×10-2，矿层平均25.89×10-2，品位变化系数296.36%，品位变化较大；TFe品位7.10～55.8×10-2，平均25.29×10-2，品位变化系数398.71%，Mn+TFe品位51.18×10-2。
　　（3）2矿层
　　该矿层不稳定呈零星状地表分布，仅见于矿区东部TC001、TC1601及TC1801探槽，沿走向及倾向上尖灭，与Ⅰ矿层呈整合接触，走向呈南北向，倾向东，倾角24°，厚度0.42～3.88m,平均厚度2.31m，矿层单样Mn品位0.19～29.6×10-2，TFe品位15.8～67.0×10-2；平均Mn品位3.86×10-2，平均TFe品位46.83×10-2， P含量0.01～0.06×10-2，平均0.03×10-2，SiO2含量7.91～33.2×10-2，平均12.49×10-2，S含量0.1×10-2。该层矿石质量较差，分布范围不广，仅个别地段零星分布，构不成有工业意义的333类以上矿体，未估算资源量，但可一起开采利用。
　　（4）Ⅱ矿层
　　Ⅱ矿层是矿区主要铁锰矿层之一，沿走向及倾向延伸较稳定，控制地段该矿层分布于矿区北部12线和南部11线之间，走向长2400m，控制宽度460～850m，倾向东，倾角11～20°。
　　矿层赋存同矿层赋存层位同1矿层，以②夹层与Ⅰ矿层分界，底板围岩为粉砂质板岩或坎贝尔-兰特亚群那姆阿克拉斯组白云岩，仅在ZK501、TC1601及TC1801局部地段与Fe3矿层接触。
　　矿层结构较简单，主要由铁锰矿石组成，中上部含③夹层，仅ZK001孔下部含④夹层，夹层岩性同Ⅰ矿层。③夹层厚度0.32～0.95m，平均厚度0.88m，主要分布于3、5及6号勘探线。④夹层厚0.77m，仅揭露于ZK001孔下部。矿石类型同Ⅰ矿层，矿石类型以条带状或块状铁锰矿石为主，以斑状铁锰矿石次之，特征同Ⅰ矿层。
　　剖面矿层厚度4.05～6.85m，平均4.77m，厚度变化系数23%，沿走向厚度变化较小。矿层单样Mn品位10.8～49.8×10-2，矿层平均26.65×10-2，品位变化系数369.35%，品位变化较大；TFe品位7.90～50.4×10-2，平均25.86×10-2，品位变化系数414.92%，Mn+ TFe含量：51.51×10-2。
　　（5）3矿层
　　该铁矿层极不稳定，仅零星状见于矿区中东部ZK501，与Ⅱ矿层呈整合接触，走向呈南北向，倾向东，倾角时28°，厚度4.06m，矿层单样Mn品位0.08～1.04×10-2，TFe品位45.8～63.8×10-2；矿层平均Mn品位0.03×10-2，TFe品位54.45×10-2，P含量0.01×10-2，SiO2含量4.30～23.2×10-2，平均18.80×10-2，S含量4.30～23.2×10-2，平均0.1×10-2。该矿层分布范围不广，仅见于个别工程，构不成有工业意义的333类以上矿体，未估算资源量，可一起开采利用。
　　（6）Ⅲ矿层
　　该铁锰矿层极不稳定，仅零星状分布于矿区中西部ZK603孔，沿走向及倾向上尖灭，与粉砂质板岩呈整合接触，走向呈南北向，倾向东，倾角时25°，厚度1.63m，矿层单样Mn品位14.85～50.00×10-2，TFe品位2.6～2.7×10-2；矿层平均Mn品位29.3×10-2，TFe品位2.7×10-2，P含量0.01×10-2，SiO2含量0.4～0.7×10-2，平均0.58×10-2，S含量0.1×10-2。该矿层厚度较薄，分布范围不广，仅个别地段分布，构不成有工业意义的333类以上矿体，未估算资源量，可一起开采利用。各矿层主要特征见表3-1：
　　表3-1 铁（锰）矿层主要特征表
　　
　　
　　矿床内铁矿层和铁锰矿层总厚度的平均值为10.33m，厚度变化系数为123.68%，矿层与夹层厚度变化情况见表4-3。
　　矿床铁矿层平均TFe：42.04×10-2，品位变化系数247.06%，铁锰矿层平均TFe：25.85×10-2，品位变化系数402.85%，Mn：25.39×10-2，品位变化系数315.39%。（见表3-2）
　　表3-2 各剖面主要矿层及夹层厚度变化统计表 单位：m
　　
　　
　　3.2矿床成因及找矿标志
　　3.2.1矿床成因
　　矿区处于世界著名的南非卡拉哈里——波斯特马斯堡BIF铁锰成矿带中段，卡拉哈里盆地南部，该成矿带蕴藏资源量巨大，在闭塞的卡拉哈里盆地内，火山活动强烈，变质作用发育，广泛发育条带状含铁锰建造，赋矿层位为一套富含铁锰碳酸盐岩、石英岩、火山岩等的海底热水喷气沉积建造，并具多期海底热液喷气特征，每次海底喷气活动都带来大量Fe、 Si等成矿物质和酸性、还原性气体，为形成巨型铁锰矿床提供了物质基础。该矿床赋存于德兰士瓦超群亚斯贝斯堡亚群阿斯别斯伯尔格组中，成因类型属沉积变质铁锰（铁）矿床。
　　3.2.2找矿标志
　　（1）德兰士瓦超群亚斯贝斯堡亚群阿斯别斯伯尔格组是铁锰（铁）矿的赋矿层位，在区域上分布广泛且稳定，是其找矿标志。
　　（2）地表铁锰矿体露头、铁锰矿转石及采坑等均属直接找矿标志。
　　3.3矿床资源量
　　通过1年地质详查，探获一特大型沉积变质型铁锰（铁）矿床， PIN2矿段铁锰矿+铁矿资源量332+333矿石量13557.8万t，其中铁矿石资源量1762.3万t，TFe品位42.04×10-2 ，铁锰矿石资源量3897.6万t，Mn品位25.85×10-2，TFe品位25.39×10-2，Mn+ TFe品位；51.24×10-2，332类占总资源储量的71%。
　　4、区域找矿潜力分析
　　4.1区域地质构造对区内成矿有利
　　工作区位于世界著名的南非卡拉哈里——波斯特马斯堡BIF铁锰成矿带中段，卡拉哈里盆地南部，该成矿带蕴藏有波斯特马斯堡、卡拉哈里等超大型锰矿床，总资源量达40亿吨以上之多（李上森，1996）。在闭塞的卡拉哈里盆地内,火山活动强烈，变质作用发育，广泛发育条带状含铁锰建造，赋矿层位为德兰士瓦超群格哈普拉托群一套富含铁锰碳酸盐岩、硅质岩、火山岩等的海底热水喷气沉积建造，厚达1500～1700m，韵律发育规律性的碳酸盐-硅锰铁韵律层，代表了海底热液喷气的周期性活动，每次海底喷气活动都带来大量Fe、 Si等成矿物质和酸性、还原性气体，为形成巨型锰铁矿床提供了基本的物质基础。
　　4.2航磁异常特征
　　区内己开展航磁测量，圈出了面积30～100km2的航磁异常，异常呈椭圆形或卵园形，呈卵园形分别位于矿区北部和南部，构成近南北向异常带，负异常呈不规则形分布于矿区东部。异常与铁锰矿层基本吻合。
　　4.3成矿条件优越
　　区内广泛出露那姆阿克拉斯组含铁锰碳酸盐岩和加马加拉组石英岩、页岩等，属德兰士瓦超群赋条带状铁锰矿层（BIFs）的一部分，区内火山作用强烈，发育玄武岩和玄武质安山岩，并具多期海底喷发特征。区域内具有寻找超大型富铁锰矿床的前提。
　　区域地表铁锰矿品位富，有害成分少，成矿与海底热液喷气作用有关，受层位控制明显。本区以往勘查程度低，均未进行中深部验证。找矿潜力巨大，具有超大型铁锰矿床形成的条件。
　　4.4进一步勘查及找矿方向
　　德兰士瓦超群亚斯贝斯堡亚群阿斯别斯伯尔格组地层分布地区是找同类型矿床的远景地段。区域内成矿地质条件与勘查矿段相同，广泛分布该含矿地层和铁锰（铁）矿层，有特别丰富的铁锰（铁）矿资源前景，尤其矿段南北侧都有大面积铁锰矿地表露头，矿段南西部大范围的LOMOTENG铁锰矿区面积有约55.5km2，按照已勘查矿段内矿层厚度10.33m进行估算，LOMOTENG铁锰矿区预测铁（铁锰矿）资源量约90000万t,根据投资方开采资源量需求情况，下一步可作为重点勘查对象进下一步进行研究。
　　参与文献：
　　【1】南非北开省波南非北开普省波斯特马斯堡地区LOMOTENG矿区PIN2矿段铁锰矿详查地质报告，周有希，郭林志.2012.
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。