塞拉利昂南方省济米铁矿地质特征及成因

徐如磊 时培哲

(天津华北地质勘查总院)

塞拉利昂南方省济米铁矿地质特征及成因

徐如磊 时培哲

(天津华北地质勘查总院)

济米铁矿位于塞拉利昂南方省，矿床赋存于太古界变质岩系中，属沉积变质型铁矿，与我国鞍山式铁矿具有类似的特征。通过对矿床的区域地质背景，矿区地质特征及矿床特征进行分析，部分揭露了该矿床的成因，为该地区的找矿工作提供参考。

变质型铁矿 地质背景 地质特征 矿床成因

济米铁矿位于塞拉利昂共和国南方省南部的普杰洪(Pujehun)行政区内，工作区紧邻塞拉利昂边陲重镇济米(Zimmi)，是近年来该国境内新发现的铁矿。通过总结济米铁矿的地质特征，进而部分揭露该矿床的成因，以期对今后塞拉利昂境内铁矿的勘查及研究工作提供借鉴。

1 区域地质背景

塞拉利昂大地构造位置处于非洲大陆西北部的西非地盾内，可分为2个主要的构造地层单元，东部单元是稳定的前寒武纪西非克拉通的一部分；西部单元包含有罗克莱德斯(Rokelides)造山带部分，该造山带在550 Ma前的泛非构造-热事件过程中发生了变形[1]。

1.1 地 层

塞拉利昂全国除西部大西洋沿岸为新生界盖层，西部地区出露有古生界寒武系和少量奥陶系(10%)陆源碎屑岩盖层，以及西北部出露少量元古界沉积岩盖层外，其他大部分地区为太古宇变质岩系(80%)，主要岩性为变质的混合花岗岩和绿岩带[2]。各地层特征见表1。

表1 塞拉利昂区域地层特征

1.2 构 造

境内的区域性构造为西部贯穿全境的NW—SE方向延伸的逆冲断层以及与该断层伴生形成的巨大的糜棱岩带，断层走向330°～150°，倾向SW。所形成的糜棱岩带自北西向南东方向延伸逐渐变宽，北西部宽0.5～2.5 km，中部至南东部宽3～10 km，至南部国界最宽达到20 km。与此平行相距大约15～27 km处发育另一逆断层，延伸长度115 km，并成为寒武系与太古界的分界。

在境内南东部以及中东部地区，发育较多的脆性断层。断层以NE向延伸为主，少量呈NW向延伸，长度一般2～10 km，个别达20 km以上。由于地表覆盖严重，断层露头少见。另外，根据野外路线观察，局部还见有风化的由构造角砾岩组成的断层破碎带。

境内褶皱主要见发育于片麻岩系中的小揉皱和一些背形、向形构造，另外，在西部逆冲断层旁侧，发育一系列背斜和向斜，推测为受断层挤压所致。

1.3 岩浆岩

塞拉利昂境内的岩浆岩主要有太古宙的古老花岗岩、基性—超基性岩、古生代的基性侵入岩和中新生代的侵入岩、粗玄岩岩脉、岩墙及金伯利岩岩脉(岩墙)、辉长岩岩脉等。

太古宙早—中期的花岗岩、基性—超基性岩、碱性岩，均已不同程度的变质，形成混合花岗岩、铁镁质片麻岩和混合岩。

新太古代花岗岩变质程度相对较弱，主要分布于塞拉利昂的北部地区，特别在苏拉山地区出露最多，形成规模大小不等的岩体，分布面积一般为100～300 km2，规模最大者可达500余km2，小者几至几十平方千米，主要岩性为Lg-黑云母花岗岩、斑状变晶花岗岩、花岗岩类。另外，在塞拉利昂东南部边界勾拉(Gola)一带出露有Lb-霞石正长岩、正长岩、碱性花岗岩，岩石均已发生变质。

古生代的基性侵入岩分布较少，呈小规模的岩体产出。

中生代侏罗纪的侵入岩位于塞拉利昂西海岸的弗里敦半岛一带，出露面积约400 km2，为弗里敦超基性杂岩(Jf)，主要岩性为纯橄榄岩、橄榄石辉长岩，淡色辉长岩、斜长岩；粗玄岩(Jd)岩脉、岩墙主要分布在塞拉利昂西北部和东南部、出露较为广泛；中生代白垩纪金伯利岩岩脉则主要出露于塞拉利昂东部的塞法杜(Sefadu)一带，呈窄小的岩脉产出，以NE向延伸为主，长度几百至千余米，最长达5 000余m，主要岩性为纯橄榄岩、辉长岩、橄长岩、橄榄石辉长岩、淡色辉长岩、斜长岩等；晚古生代—中生代基性岩脉主要分布于塞拉利昂东南部的勾拉森林、卡姆布衣丘陵一带，呈近乎平行的NW向展布，截穿了太古宇地层，岩性主要为辉长岩、辉绿岩等[3-5]。

2 矿区地质特征

2.1 地 层

(1)中太古界(Ar2)利欧尼亚统Lg岩段。广泛分布于工作区大部，局部隐伏于新生界地层之下，是区内主要的地层及矿化围岩。主要岩性为(角闪)辉石黑云斜长片麻岩(变粒岩)、角闪紫苏辉长岩、混合片麻岩、混合花岗岩，夹条带状辉石磁铁石英岩，属高绿片岩相-麻粒岩相中-高级区域变质岩组合。地层走向NE 45°～55°，倾向SE，倾角一般为60°～70°。

(2)中太古界(Ar2)利欧尼亚统Lmg岩段。主要出露于工作区西部，呈NE向的条带状展布。主要岩性为含辉石石英岩、条带状石英岩，属高角闪岩相-麻粒岩相深变质岩，推测其原岩为石英砂岩或硅质岩。地层走向NE45°～55°，倾向SE，倾角一般为60°～70°。岩石呈灰白色，粒状变晶结构，块状构造，矿物成分主要为石英及辉石。

(3)古近系(E)褐铁矿化铁质角砾岩(Cg)。主要分布于工作区西部、北东、南东部位，呈薄层状不整合覆于太古界地层之上，岩性主要为褐铁矿化铁质角砾岩。该地层固结成岩后遭受长时间的抬升剥蚀，局部地段仅剩余大小不等的转石残留，仅在山脊等地势较高处见有成规模基岩出露，地层产状不清。

(4)第四系(Q)冲积物。主要分布于工作区东北角及中南部地势低洼处，岩性主要为残坡积含碎石砂(黏)土、腐殖质层、冲洪积砂和有机质黏土。

2.2 构 造

区域主构造线方位为NE向，与地层走向基本一致；晚古生代—中生代形成的断裂则主要以NW向为主，并多被后期辉长岩、闪斜煌斑岩等岩脉充填。早期NE向构造与晚期NW向构造相互叠加、改造，构成了区内较为复杂的构造格局。F1断层位于工作区中北部，0～8线是区内最主要的构造。该断层产于中太古界Lg地层之中，自矿区中部穿过，向两侧延伸出工作区边界，规模较大。断层走向SE150°，因地表为河流及第四系冲积物覆盖，倾向不清。该断层为推测左行断层，断层两侧磁异常及矿化带具有明显的错位现象，错距达100 m。

2.3 岩浆岩

区内岩浆活动大致可分为2期，分别为早期太古代超基性—基性岩浆活动与晚期晚古生代—中生代中—基性岩浆活动。

据区域资料，区内太古代经历了至少2期造山运动，其中第1期造山运动形成了一系列的NE—SW向复式褶皱及断裂构造，造山运动晚期超基性—基性岩浆顺褶皱轴或断裂侵入，形成一系列NE向展布的超基性—基性岩带，该套岩性富Fe、Au等成矿元素，经区域变质作用形成区内一系列富铁、金变质岩系或绿岩带，如区内的角闪紫苏辉长岩等，为后期富集成矿提供了大量成矿物质。

晚古生代—中生代中—基性岩浆活动主要受NW向构造控制，沿构造形成1组NW向平行展布的中—基性岩脉，岩性主要有辉长岩、闪斜煌斑岩等。区内地表未见脉岩出露，但深部钻孔中揭露多条脉岩。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

工作区地表共圈定4条矿化带。矿化带赋存于中太古界利欧尼亚统Lg岩段中，呈NE向近平行顺层产出，走向55°～60°，倾向SE，倾角较陡。矿化带规模不等，走向长度150～2 100 m，宽度15～60 m，以Ⅰ#矿化带规模最大，目前Ⅰ#矿化带中经工程控制共圈定6条工业矿体。该矿化带位于工作区的中北部，23#～24#勘查线，是区内的主要矿化带，该矿化带长约2 100 m，宽20～60 m，走向大致为NE60°，倾向SE。矿化带呈似层状、透镜状产于中太古界变质岩系中，具有一定的分枝复合、膨大收缩现象，南西端具有一定的弯曲变形，北东端则分枝成3条近乎平行的分枝。矿体围岩主要为(角闪)辉石黑云斜长变粒岩(片麻岩)、角闪紫苏辉长岩、混合花岗岩等。

3.2 矿石结构构造

3.2.1 矿石结构

矿石结构主要为粒状变晶结构，矿石变质程度较深，矿物均经历重结晶过程，矿石中主要矿物石英、斜长石、辉石、磁铁矿均呈他形粒状、短柱状或他形粒状集合体状，粒度0.1～5 mm不等，共同构成了粒状变晶结构，见图1。

图1 粒状变晶结构

3.2.2 矿石构造

矿石构造主要为条纹-条带状构造、片状构造，其次为浸染状构造。

3.2.3 条纹-条带状构造

矿石中磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿多呈集合体状不均匀分布，富铁部分与富石英部分相间分布构成条纹-条带状构造，见图2。

图2 磁铁矿呈条纹-条带状分布

3.2.4 片状构造

矿石中石英、辉石多呈定向拉长排列，构成片状构造。

3.2.5 浸染状构造

部分矿石中磁铁矿呈他形粒状集合体分布于其他矿物间隙中，构成浸染状构造；矿石中黄铁矿、黄铜矿等金属矿物，以粗细不等的粒状嵌布于脉石矿物中，且无定向排列，构成星散浸染状构造。

3.3 矿石组分

矿石成分相对较简单，矿石矿物主要为磁铁矿，其次为赤铁矿、褐铁矿，伴生金属矿物有黄铁矿、黄铜矿等，脉石矿物主要为石英、斜长石，辉石、角闪石、黑云母等。通过对矿体的48件样品进行化学分析结果进行统计发现，矿石中SiO2含量最高，其次为TFe、mFe、Al2O3、MgO、CaO等；伴生有益组分主要为TiO2，有害组分主要为S；其他组分含量较低，相关结果见表1。

表1 化学分析结果统计 %

统计指标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统计指标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 矿床成因

矿区原始成矿物质形成于前寒武纪，为1套基性火山岩、火山碎屑岩1条带状硅铁建造。该建造成矿所需的铁与硅质是通过地幔喷气或喷浆作用提供的，进入海水后形成铁硅质化学沉积岩。前寒武纪由于火山和海底喷气活动非常强烈，高温岩浆热液中H4SiO4和Fe2+的浓度较高，热水溶液喷发到海底以后，由于温度突然下降，SiO2在海水中高过饱和状态，SiO2首先快速沉淀下来形成较纯的硅质层。随着温度下降和pH值、Eh值升高，Fe3O4等随后沉淀，形成了磁铁矿层。海底热液喷气的周期性活动形成了规律性的硅铁韵律层，硅质层属于火山喷发后的快速沉积，而铁质条带代表喷发的间隙期，其沉积速度相对缓慢。前寒武纪地层经后期至少2期次的区域变形变质作用，含矿原岩在温度、压力及变质热液作用下，矿物发生重结晶、重组合及变形作用，并可能使铁质在一定的稳定层位发生进一步富集成矿。因此，该区属产于高绿片岩相-麻粒岩相变质岩中的海相火山-沉积变质型铁矿，即鞍山式铁矿。

5 结 语

在对矿区地质特征和矿床地质特征深入分析的基础上，讨论了矿石结构构造、矿床成因，对于区内的进一步找矿勘探工作具有一定的参考价值。

[1] 刘 军，靳淑韵. 塞拉利昂矿业管理及矿业投资环境浅析[J].中国科技信息，2013(18)：41-42.

[2] 李玉嵩，张 妍，张 涛，等. 塞拉利昂区域成矿特征与找矿远景分析[J].中国矿业，2014，23(2)：75-78.

[3] 李长江.塞拉利昂共和国南方省枫叶红铁矿普查地质报告[R].弗里敦：塞拉利昂庆华投资有限公司，2013.

[4] Wilson N W. Geology, Geomorphology and Mineral Resources of the Sula Mountains [M].Freetown: Government of Sierra Leone, 1958.

[5] Wilson N W. Geology and Mineral Resources of Part of the Gola Forests South-eastern Sierra Leone[M]. Freetown: Government of Sierra Leone, 1965.

2014-11-11)

徐如磊(1986—)，男，助理工程师，300170 天津市河东区广瑞西路67号。