Cerca地区锰矿矿床地质特征及找矿思路

张国杰 王 晗 李建军 田大鹏

(中冶沈勘工程技术有限公司，辽宁 沈阳 110000)

0 引言

安哥拉北宽扎省Cerca地区广布中-上三叠统碳酸盐岩、粉砂质白云岩、白云质灰岩，局部夹泥质灰岩。在该类岩体周边发现矿石类型属于氧化锰矿石和碳酸锰矿石。区域内构造作用以断裂构造为主，主要为Ⅰ号南北向深大断裂和Ⅱ号东西向深大断裂。两断裂在恩达拉坦多附近交汇，交汇处具有典型环形构造和山字型构造的特征，且有多期活动的特点。沿断裂发育强烈的挤压破碎和糜棱岩化，具明显的揉皱变形,以右旋剪切为主；它们控制着区域变质岩，岩浆岩及金属成矿带的分布[2]。目前研究区内通过钻探工程获得的控制+推断+资源量在200至500 万t之间。在分析研究区铁锰矿成矿地质背景、矿体地质特征的基础上，初步确认研究区内铁锰矿为沉积变质矿床。矿床赋存于达马拉期Tsumeb亚群 Chuos组中，为低品位的含硅赤铁矿-磁铁矿建造，分析研究该矿床特点及成因与找矿标志，对在安哥拉地区寻找同类型矿床具有一定实际意义。

1 成矿地质背景

1.1 地质概况

安哥拉境内矿产资源丰富(见图1)，安哥拉国东北部分布是已知的最古老地层，与刚果民主共和国的相应地层相对应，时间在晚太古代Musefu期和Moyo期的变质作用对该地层产生了影响。安哥拉西部的基底岩石中同样零星出露太古宙地层，比如在勘查区内的马兰加Malanje、阿日昂诺ariango附近的宽扎guanza河南部。太古宙地层于此地区的走向主要为东西向与北东向两个方向，紫苏花岗闪长岩、紫苏花岗岩、榴闪岩、麻粒岩与片麻岩是其主要的岩性成分。同样形成于太古宙的有Nova Lisboa南部的Jamba群的火山-沉积岩[2]。安哥拉中南部出露主要地层为复杂的古元古代绿岩带。有研究表明安哥拉中南部的大部分地区受2.15 Ga的造山运动影响，广泛的变形变质作用与混合岩化发生于此时间段，而2.05 Ga的造山晚期构造作用与1.75～1.65 Ga的造山后伸展构造使得该地区发生花岗质火山-岩浆活动。名为的West Congolian活动带穿过刚果共和国、刚果民主共和国连接加蓬与安哥拉北部，大约延伸1 300 km，其中包含了三条构造带，从西到东分别为含基底侵入岩的内带中间褶皱带，接近水平地层的外带。Mayumbian 和Zadinian超群在内带中属于较老的超群，为Kibaran时期沉积作用(大陆裂谷内)的典型代表，变形变质作用在泛非造山运动中于西刚果地区发生，逆冲方向向东。西刚果超群包含在其中外带与内带，低级变质的沉积岩是这地层的主要岩性，高能量的碎屑流(混杂岩)与红层、基性的火山岩是其底部的主要岩性，研究认为这个沉积作用开始于1.1 Ga左右，在受断裂控制的大陆裂谷内显著发生。研究发现空间上 Cassanje Graben地质坳陷的中北至西北部分布着古生代和中生代的沉积。Karoo超群由这些沉积岩和岩浆岩共同构成。在这一时期，多种次火山和火山岩体的侵入就位由岩浆活动诱发，其中主要岩性有正长岩、金伯利岩、玄武岩、粗面岩辉绿岩、碳酸岩、响岩。其中金伯利岩和碳酸岩体分布沿着北东向横切整个安哥拉国的对角走向线。

图1 安哥拉矿产分布图

灰黑色薄层-中厚层硅质灰岩，夹硅质岩及中厚层状灰岩为显著岩性，大量黄铁矿及方解石脉可见充填其中，富集锰元素见于顶部，局部地区形成矿体超过边界品味，晚二叠世龙潭组的含锰硅质岩、含锰灰岩、灰岩、硅质灰岩及粘土岩为可分为4个沉积旋回的上覆地层，未见工业矿体。这是呈层状似层状展布的矿体，厚1～2 m，延长4～10 km。0～20 cm的粘土质页岩常夹在矿层中。碳酸锰矿和氧化锰矿为主要矿石类型[3]。

主要构造事件(成矿事件)为Liberian造山运动(与围岩地层同期沉积形成，克拉通沉积作用)，Eburnean造山运动(分布于克拉通内的绿岩带，与裂谷作用有关)，泛非造山运动，与冰川作用有关的始新世表生风化作用[4]。

区域中部、南部分布地层主要为两套古老的，厚度较大且遭受强烈区域变质作用和混合岩化的地层；东部则以海相碎屑岩为主[5](见图2)。

图2 安哥拉Cerca地区地质图

1.2 区域构造

研究区(见图3)位于北宽扎省和南宽扎省(宽扎河两岸)Cerca地区，此区域在大地构造上属于非洲地台， Cassanje拗陷与Cassai地盾的结合部位，在成矿区带上属于恩达拉坦多(断块)Fe-Mn-Cu-Ni-Au-Ag成矿带,具有比较良好的成矿地质条件。区域内构造作用以断裂构造为主，主要为Ⅰ号南北向深大断裂和Ⅱ号东西向深大断裂。两断裂在恩达拉坦多附近交汇，交汇处具有典型环形构造和山字型构造的特征，且有多期活动的特点。沿断裂发育强烈的挤压破碎和糜棱岩化，具明显的揉皱变形,以右旋剪切为主；它们控制着区域变质岩，岩浆岩及金属成矿带的分布。目前研究区内通过钻探工程获得的控制+推断+资源量在200～500 万t之间。在分析研究区铁锰矿成矿地质背景、矿体地质特征的基础上，初步确认研究区内铁锰矿为沉积变质矿床。

图3 勘查区示意图

1.3 矿床类型

为一赋存在碳酸盐岩中的沉积型氧化锰-碳酸锰矿床。含矿岩系为中-上三叠统碳酸盐岩、粉砂质白云岩、白云质灰岩，局部夹泥质灰岩。矿体主要赋存于岩性以含锰粉砂质白云岩为主的黑色岩系中，矿石矿物以锰方解石为主，而该矿西侧的矿床则以菱锰矿为主。矿石类型属于氧化锰矿石和碳酸锰矿石。

矿床赋存于达马拉期Tsumeb亚群 Chuos组中，为低品位的含硅赤铁矿-磁铁矿建造，铁矿体呈板条状产出于Chuos组混积岩中。地表出露矿体为5 km，中心部分矿体长3 km，总体宽度测得在100 m左右。若按矿体深度为100 m进行初步估计，其可露采资源储量为0.1 亿t矿石，铁锰金属平均品位为42.15%[6]。

1.4 考察工作情况

通过野外地质观察，发现了一处矿堆(见图4)，其坐标为：S9°03′51",E15°30′27.70"。该矿堆的底面积约36 m2,顶面积约16 m2,高约2.5 m，体积65 m3,按3.8 t/m3的体重进行估算，其矿量为247 t，旁边还有散落约60 t的锰矿，锰矿总量大于300 t，锰品位35%左右。围绕该矿堆，通过后续工作又发现了多处采矿遗址，包括排土场、采矿浅坑与露天采坑遗址各一处。其中排土场遗址位于矿堆98°方向60 m处，其中见镜铁矿转石，转石TFe品位约为40%，在距离矿堆20°方向110 m处亦见镜铁矿转石，TFe品位也在40%左右。采矿浅坑遗址位于矿堆335°方向，距其100 m左右，在其中发现了锰矿转石。露天采坑遗址距矿堆90 m，265°方向，该露采坑长约500 m，宽60 m，走向107°[7]。该区锰矿矿石类型以碳酸锰为主，其次为二氧化锰，均含少量铁，属铁锰矿。矿体厚度及走向变化程度很大。

图4 矿堆

该矿区出露地层为太古代和元古代的花岗岩系，内出露的一条东西向的深大断裂及次一级的东西转北东向的断裂形成了该矿区以弧形构造为主的构造格架，矿区位于CuanzaNorte- Malanje铁锰成矿带的东端，该成矿带内赋存铁、锰矿点数10处，其中5处锰矿点的规模较大。与铁矿相比，该区锰矿的成矿地质条件更为有利。大型锰矿床的成因类型以海相沉积型为主，富锰矿的形成不仅仅受原始的富锰物质的沉积作用的影响，沉积后的成岩过程对其的影响也至关重要。大型锰矿床的矿石δ13C值一般介于-2‰～-12‰之间，与同时期的碳酸盐岩相比明显偏低，说明在成岩过程中发生了有机碳到无机碳的转变过程；在这个过程中，起到决定的作用的是嗜硫细菌的硫酸盐化(BSR)，即有机碳被氧化成为CO2而硫酸盐被还原形成硫化物，这也是锰矿层中的菱锰矿周围通常聚集了大量黄铁矿的原因(见图5)。由于形成菱锰矿与黄铁矿的 Eh-pH值不在一个范围内，在原始沉积过程中两种矿物的沉积是分异的；而后期的成岩的作用使孔隙水中的硫酸盐浓度相对较高，暗示可能发生了较为明显的 BSR 作用，使更多的锰进入矿物相，造成锰元素的二次富集(图6)[8]。

图5 钻探锰矿岩芯

2 考察情况

根据矿脉走向与地质特征，设置了图6所示观察点。矿体主要赋存于岩性以含锰粉砂质白云岩为主的黑色岩系中，根据提出的找矿标志，进行现场考察，以验证提出的理论。

图6 Google earth路线图

此次野外地质考察包含多个观测点，其中较为典型的时008观测点(见图7)。该观测点位于Barqueiro村70°方向558 m的位置，为一处采矿坑。该采坑长约200 m，宽50 m，深约15 m，面积10 000 m2，体积为150 000 m3。按35%锰矿的体重约为4 t/m3计算，采出矿量为60万t。该采坑周边发现一自然露头，该露头主要岩性为碳酸锰矿石与花岗岩，其中矿石表面多发育由氧化淋滤富集形成的、具有金属光泽氧化锰矿壳，符合提出的矿产特征[9]。

图7 观察点008取样

距008观测点447 m，方位为288°的位置，发现一处出露面积约数10 m2的采坑，采坑内部的岩性主要为花岗岩。在花岗岩内发育有硬锰矿结核。

距009观测点260 m方位315°的位置，发现一处鲕状赤铁矿石露头，该矿石中含硬锰矿的铁锰矿带，产状为230°∠30°，厚30～50 cm(见图8)。

图8 观察点011取样

Barqueiro村110°方位以外900 m的位置，见软锰矿化和碳酸锰矿化并分别取样，总体产状为230°∠25°(见图9)。

图9 观察点046取样

3 结语

恩达拉坦多-马兰热铁、锰多金属成矿带，是实现铁、锰找矿突破的有利地区[10]，通过实地考察勘查区，采样分析，围绕铁、锰成矿带，对采矿遗址进行调查，编录，其次对周边的铁、锰矿点进行追索，得出总结性结论。当地大型锰矿床的成因类型以海相沉积型为主，富锰矿的形成不仅仅受原始的富锰物质的沉积作用的影响，沉积后的成岩过程对其的影响也至关重要，安哥拉宽扎省锰矿丰富，因此应着重观察中-上三叠统碳酸盐岩、粉砂质白云岩、白云质灰岩，局部夹泥质灰岩。矿体主要赋存于岩性以含锰粉砂质白云岩为主的黑色岩系中，矿石矿物以锰方解石为主，而该矿西侧的矿床则以菱锰矿为主。矿石类型属于氧化锰矿石和碳酸锰矿石。根据综述特征，对“走出去”战略和为中国企业参与安哥拉锰矿的勘探和开发提供科学依据。