塞拉利昂克瑞都古及卡尼巴矿区钽铌砂矿地质特征及成因分析

曾建国

（广东省有色地质勘查院，广东 广州 510080）

1 区域地质概况

区域构造上处于太古代西非克拉通区域。区域出露的地层主要为太古代变质岩系以及其中分布的混合花岗岩和绿岩带。区域上岩浆活动强烈，各类花岗岩类岩石广泛出露，多呈岩基状产出，局部呈岩株、岩脉出露，具细中粒结构，块状构造，局部见有星点状细粒黄铁矿化。各种伟晶岩脉、细晶岩脉、石英脉在区域上发育，产在各类花岗岩类岩石和变质岩中，尤其在片岩带（Schist Belt）的边缘和接触带发育，晚构造期的伟晶岩脉是铌铁矿、钛铁矿等重砂矿物的主要成矿物质来源。区域构造较发育，前寒武纪基底杂岩中发育复式褶皱，褶皱轴向以北东向为主，次为北北东向、北北西向。断裂构造以北东向为主，构成北东向断裂蚀变构造带。

2 矿区地质特征

矿区位于sula隆起带东缘，自苏拉山隆起带向东，地形呈台阶式依次降低。矿区属低山侵蚀地貌，剥蚀程度低，地势北高南低，山脊走向北北东向，山顶浑圆，山坡陡峭，植被茂盛，水系发育，水系多呈树枝状、平行状分布。区内水系可划分出四级，一、二级水系主要为支沟，呈“V”型窄河谷；三、四级水系一般形成“U”型宽河谷，河漫滩平缓，呈面状，主要分布在河流转弯处内侧，阶地不发育，仅见一级阶地，分布不连续。矿区地层为第四系全新统（Q4）和太古代Liberian系Kambui超群。第四系全新统（Q4）属第四系松散堆积物，主要为洪积物、冲积物及残坡积物等，由腐植土、亚粘土、亚砂土、砂及砂砾石组成。太古代Liberian系Kambui超群岩性闪长片麻岩、闪岩、角闪石片岩、透辉石-阳起石片岩、石英岩，角闪岩、绿泥石和云母片岩等，是沉积变质的岩石，风化后具有连续性的红土保留在风化岩石上，在矿区少量出露。矿区岩浆岩发育，主要为花岗岩，呈岩株出露。伟晶岩脉发育，伟晶岩的形态和产状与裂隙相关，主要呈脉状、透镜状，具膨胀、收缩、分枝、复合现象，常沿构造带成群出现构成伟晶岩带，伟晶岩中含有铌铁矿、钽铁矿、钛铁矿、锆英石、独居石等重砂矿物，是本区钽铌砂矿重要物质来源。矿区断裂构造较发育，可见3条明显的断裂构造，2条近南北向断裂为区域断裂，发育在花岗岩体内，延长分别为19㎞、5.3㎞。另1条近东西向延伸，属晚期断裂，延长约3.7㎞。区内断裂属早期断裂，与区内第四纪砂矿的形成没有关系。

3 矿体地质特征

（1）矿体特征。矿区范围内经浅井、砂钻取样工程揭露控制，以边界质量分数铌铁矿≥50g/m3、最小可采厚度≥0.5m圈出含重矿物以铌铁矿为主的砂矿层（体）19个，矿体主要产在第四系全新统的冲洪积层中，地貌上根据其产出位置主要有河漫滩（河床）砂矿、支谷砂矿，矿区内主要以河漫滩（河床）砂矿为主，支谷砂矿次之，阶地砂矿一般重矿物含量低，达不到工业指标的要求，未圈出可开采利用的砂矿层。在平面上，19个含铌铁矿砂矿层分布在6个区域河段中，由西往东分别为Kulifagal与Farataw区域河段、Keradug与Kumakun区 域 河 段、Mindia～Sokurela河段、Kanigba河段、Kurakoro东部河段、Sundulukoro河段。含铌铁矿砂矿层呈层状，主要形成于河流的中游和中上游地区。在河床由窄变宽、支流汇合、河流转弯内侧、河底凹凸不平或大转石背后、河床坡度由陡变缓等地带是成矿最有利地段，重砂矿物形成富集，一般在河床底部富集，赋存在冲洪积层下部的砂砾层中，河床底部的疏松沉积物质具有粗粒的特征。含矿砂砾层，上覆腐殖层、粘土层、粉-细砂层，经现场取样淘洗，粘土层、粉-细砂层基本不含重砂有用矿物，细砂主要由石英颗粒组成。各含铌铁矿砂矿层长约1000m～16700m，宽15m～260m，厚0.5m～2.9m，铌铁矿矿物平均质量分数300～4614g/m3。其中以Nb-4号砂矿层为区内最主要的砂矿层。砂矿层在平面上的变化，从砂矿层产出的地质位置看一般在晚构造期侵入的花岗岩岩珠与片岩的接触带及其附近砂矿层的质量分数高，重砂矿物粒度粗大，粒径2cm～5cm，最大可达10cm，这与接触带发育的晚构造期复杂成因的伟晶岩脉关系密切，在岩体内部次之，但重砂矿物粒度变小，在晚构造期花岗岩及其接触带附近重砂矿物的含量低，这与晚构造期花岗岩内部及其接触带花岗含有重矿物的伟晶岩脉不发育有关。砂矿层沿水系的变化特点是在三、四级水系内上游砂矿层质量分数富、下游贫，砂矿层厚度上游薄，下游厚，重矿物粒径较大，在一、二级水系内砂矿层主要在水系交汇处和支沟沟口富集，重矿物粒径也较大，但砂矿层厚度小，一般在0.5m～1.0m。

（2）矿石特征。钽铌砂矿赋存在第四系全新统冲洪积成因的砂砾层中，含矿砂砾层一般呈灰白色、灰色、黄灰色，局部地段土黄色，具砂砾结构、松散结构，层状构造。砂砾层组成以砂、砾石为主。含砾率39.7%～44.8%，含砂率43.8%～50.8%，含泥率9.5%～13.1%。砂矿层干燥时由于含泥质矿物高岭土等具属半胶结型、水下呈松散型，砂砾层具分选性，上部细砂粘土层不含矿，下部粗粒砂、砂砾，底部多见巨砾。砾石磨圆度较好，多数砾石呈次圆状、次椭圆状，少量呈次棱角状，砾石成分以花岗岩类岩石为主，次为石英，少量长石等，胶结物以高岭土等粘土矿物为主，系长石、云母类矿物的风化产物，分布不均匀。砂矿层上部含泥率较下部含泥率高。巨砾（直径大于100mm）率3%～10%，巨砾的含量，上游高于下游。在垂直方向上，在矿砂层底部巨砾含量高，砾径也大。但当有支沟交汇时，巨砾在垂向的分布往往不具备上述特点，巨砾主要分布在地表附近。

4 矿床成因

矿区及其上游地区，广泛发育的产在花岗岩岩体内部和其接触带的晚构造期复杂类型伟晶岩脉，为区内成矿提供了重要的成矿物质来源。规模大小不一含有电气石、磁铁矿、铌铁矿（钶铁矿）、钽铁矿、硫化物、钛铁金红石、独居石、锆英石、萤石等的伟晶岩脉在长期的风化作用过程中，特别是化学风化作用中所分解出来的各种矿物组分，通过水介质的搬运，在搬运过程中，由于它们在粒度、密度以及形状（如云母成片状、石英成粒状）等方面的不同，在水介质流速减小的地方，可以分批分级沉积下来而互相分离。那些粒度粗和比重大的有用矿物将在河流上游或沉积层系底部沉积下来，粒度细和比重小的一些板状及片状矿物则往往沉积在河流下游或沉积层系的上部。这样，原来大小混杂在一起被搬运下来的碎屑物质，可沿河流流动方向，按砾石—砂—粘土的沉积顺序，互相分开，作有规律的分布；原来混在一起被搬运下来的轻、重矿物，按重矿物—较重矿物—较轻矿物的沉积顺序，互相分开，作有规律的分布。二者结合起来，就出现一些密度大的金属矿物，往往和密度小而粒度大的脉石矿物或岩石碎屑在一起共存的现象。上述机械沉积分异作用进行的愈完全、彻底，则碎屑物质亦将分选得愈完全、彻底，对有用矿物的富集也愈有利。化学上是比较稳定的，在风化和搬运过程中不易分解；机械强度上是坚韧耐磨的，经得起长期磨蚀；比重较大，能在机械分选中富集起来。本矿床的成矿有用组分包括稀有元素矿物、贵金属金、金属矿物具有化学性质稳定、硬度和比重大的特征，在搬运和沉积过程中和共同被搬运的其它组分互相分开之后，离开原产地，在另外合适地带集中富集形成砂矿床。