塞拉利昂北方省NHC-3航磁異常區鐵礦地質特征及找礦標志

楊建嶺，呂建剛，張 沖，劉小斌

華北地質勘查局第四地質大隊，河北 秦皇島 066000

0 引言

1 區域成礦地質背景

鋼鐵工業是國民經濟的重要基礎產業，是中國經濟產柱產業之一，是國家經濟和社會發展水平、綜合實力的重要標志，鐵礦石是鋼鐵工業的基礎材料。目前國內鐵礦石產量已經取得很大成就，但隨著國民經濟的發展，我國仍需要進口大量鐵礦石，由此國外鐵礦石勘查已成為潮流。2011年11月江蘇省地質勘查技術院對塞拉利昂共和國北方省進行了1:5萬航空磁法測量工作，圈定了5個航磁異常；2012年11月中色地科礦產勘查股份有限公司采用動力滑翔機式低空磁測方法，對編號為NHC5-1、NHC-4、NHC-3的航磁異常進行了1:10 000低空高精度磁測工作。均認為NHC-3航磁異常是由磁鐵礦引起。本區太古代地層廣泛分布，具有形成鐵礦的地質條件。在此工作的基礎上，天津華勘集團有限公司，在收集相關地質、礦產資料的基礎上，對塞拉利昂共和國北方省NHC-3航磁異常進行礦產普查、詳查工作。

礦區位于西非克拉通蘇拉山-坎格瑞丘陵弧形構造帶中部，出露地層除第四系外，其余均為太古宇。區域地層主要為中太古界（Ar2）及在弧形構造帶的核部發育的新太古界早期（Ar31）綠巖帶建造（見圖1）。它的主要組成巖石是云母片巖、石英巖、鈣質巖、鐵質巖和變質的基性及酸性火山巖。這些地層的年齡約2 800 Ma。

區域巖漿巖主要有太古界的古老花崗巖、基性-超基性巖、古生代的基性侵入巖、粗玄巖巖脈、巖墻及金伯利巖脈、巖墻。

蘇拉山—坎格瑞丘陵地區斷裂構造較為發育，主要分為區域性的北東向—北北東向、北東東—近東西向等兩組方向。北東—北東東向斷裂為本區的主要斷裂，多為脆性斷裂；北東東—近東西向斷裂為本區較為重要的一組斷層，該組斷層形成的時間較晚，為鐵礦成礦后斷裂，局部將鐵礦體撕裂破碎。

圖 1 蘇拉山—坎格瑞丘陵地區地層柱狀圖Fig.1 Stratigraphic column of Sura - Mr Greg mountain hills region

從1/5萬航磁圖可以看出，鐵礦異常反映為負磁異常，磁異常強度一般在-780～-1 480 nT，而本區地層及巖漿巖均反映為幾十納特低緩負磁場，結合實踐證明，該航磁異常明顯負異常區均為磁鐵礦床引起。

2 礦區地質特征

2.1 地層

區內主要地質建造為太古代變質結晶基底及上部蓋層。變質結晶基底主要出露Tonkolili（Lt）和Sonfon（Ls）綠巖帶建造，局部有花崗巖類巖石（LG）的侵入活動；上部蓋層為第四系覆蓋層，主要是殘坡積物及山前沖洪積砂粘土、碎石。

2.1.1 太古代變質結晶基底

太古代變質結晶基底主要出露巖石為斜長角閃巖、云母石英片巖、綠泥陽起片巖、磁鐵云母石英片巖和磁鐵石英角閃片巖。

斜長角閃巖：在礦區西部大面積出露，粒狀柱狀變晶結構，片狀構造。巖石主要礦物為角閃石、斜長石、石英，金屬礦物。角閃石呈自形、柱狀，褐－綠色，閃石解理，粒徑0.2～0.5 mm，長軸定向排列，呈片狀構造，質量分數約75%～80%。斜長石呈他形、柱狀，聚片雙晶，主要為鈉-更長石，粒徑0.1～1 mm，質量分數約15%～20%。石英呈他形、粒狀，粒徑0.1～2 mm，質量分數約占4%～5%。金屬礦物為磁鐵礦，呈自形、粒狀，約占巖石總量1%～2%。

云母石英片巖：為賦礦圍巖，沿礦區中部呈帶狀分布。巖石呈灰綠—灰白色，鱗片粒狀變晶結構，片狀構造。巖石主要礦物為斜長石、石英、黑云母、電氣石，少量金屬礦物。石英呈他形、粒狀，粒徑0.1～0.5 mm，質量分數約占60%～65%。斜長石呈半自形、柱狀，聚片雙晶，An=27，粒徑0.1～0.5 mm，質量分數約10%～15%。黑云母呈自形、片狀，褐色，分解析出鐵質，片徑0.1～0.5 mm，質量分數約占20%～25%。電氣石呈自形、柱狀，無色－綠色，反吸收，平行消光，粒徑0.1～1 mm，質量分數約占1%～2%。金屬礦物呈他形、粒狀，少量。綠泥陽起片巖：在礦區局部零星出露，呈淺灰綠色，片狀柱狀變晶結構，片狀構造。巖石主要成分為陽起石、綠泥石、黑云母，少量金屬礦物。陽起石呈自形、針柱狀，無色－淺綠色，閃石型解理，二級干涉色，定向排列呈片狀構造，粒徑0.02～0.2 mm，質量分數約占60%～65%。綠泥石呈自形、片狀，淺綠色，一級異干涉色，粒徑0.02～0.2 mm，定向排列呈片狀構造，質量分數約占30%～35%。黑云母呈自形、片狀，淺褐－褐色，褪色析出鐵質，粒徑0.02～0.1 mm，定向排列呈片狀構造，質量分數約占4%～5%。金屬礦物為磁鐵礦等，少量。

磁鐵云母石英片巖：為磁鐵礦礦體或近礦圍巖，分布在礦區中部，在云母石英片巖范圍內，呈淺灰白－灰黑色，鱗片細粒變晶結構，片狀構造，主要礦物為石英、長石、云母及磁鐵礦；石英呈灰白色或深灰色，粒狀，油脂光澤，均勻分布，質量分數約40%；長石，粒狀，玻璃光澤，常與石英呈集合體，質量分數10%；云母，白色，鱗片狀，質量分數約30%；磁鐵礦，灰黑色細粒狀，呈條帶狀分布，質量分數8%左右；其它暗色礦物，質量分數約5%。

磁鐵石英角閃片巖為磁鐵礦礦體或近礦圍巖，分布在礦區中部，在云母石英片巖范圍內。灰色－灰黑色，細粒狀變晶結構，條帶狀構造。巖石主要礦物為石英、角閃石，金屬礦物。角閃石呈自形、柱狀，褐－綠色，閃石解理，粒徑0.2～0.5 mm，長軸定向排列，呈片狀構造，與富石英部分呈現條帶狀，質量分數約60%～65%。石英呈他形、粒狀，定向拉長、長軸定向，呈片狀構造，粒徑0.1～5 mm，質量分數約占20%～25%。金屬礦物主要為磁鐵礦，質量分數約10%～15%。

2.1.2 第四系蓋層

第四系覆蓋層主要分為三種類型：

鐵帽：分布在區內中部山脊，以紅褐色和黃褐色的致密、堅硬的巖石形態產出，是由含鐵巖石和含磁鐵礦片巖經過長期風化淋濾作用形成，部分具有角礫，孔洞，鐵質量分數較高；一般厚度5～30 m，局部地段厚度可達80余米，構成本區的富鐵礦。

沼澤相堆積物：僅出現在區內的東部，面積0.08 km2，由淺紅褐色含鐵較高的粘土及基巖碎石混合物組成，覆蓋于強風化基巖之上，厚度不等，隨地形起伏變化，一般厚度10～20 m。

洪、沖積和松散堆積物：大面積分布于區內現代河床、沖溝和山前洼地、灘地等，主要為磨園度較高的砂、粘土和少量礫石組成；一般厚度為5～15 m。

除上述三種類型，本區內第四系殘坡積覆蓋廣泛。

2.2 構造

區內構造總體上以單斜構造為主，主體構造線方向大致為NE20°，從基巖露頭及鉆孔巖心中觀察：褶曲（揉皺）構造極其發育。

2.3 巖漿巖

區內巖漿巖較發育，出露的巖體呈小巖株、巖脈狀產出，主要為花崗巖和花崗閃長巖，局部見白云母花崗偉晶巖脈、輝綠巖脈。

花崗巖：主要分布于礦區東部和南部，呈巖株、巖脈出露，推測深部相連，為綠巖帶下部基底混合巖化深變質建造的組成部分。細粒花崗結構，塊狀構造。巖石主要礦物為斜長石、石英、鉀長石、黑云母，少量金屬礦物。鉀長石呈半自形、柱狀，格子雙晶，主要為微斜長石，粒徑0.2～2 mm，質量分數約占巖石總量40%～45%。石英呈他形、粒狀，定向拉長，粒徑0.2～2 mm，質量分數約占25%～30%。斜長石呈半自形、柱狀，聚片雙晶，An=25，不同程度絹云母化，粒徑0.2～2 mm，質量分數約20%～25%。黑云母呈自形、片狀，褐色，分解析出鐵質，片徑0.1～1 mm，質量分數約占4%～5%。金屬礦物呈自形、粒狀，少量。

花崗閃長巖：灰黑色，半自形粒狀結構，花崗結構，塊狀構造。主要礦物為角閃石、斜長石、石英，金屬礦物。斜長石呈他形、柱狀，聚片雙晶，主要為更長石，粒徑0.2～2 mm，質量分數約40%～45%。石英呈他形、粒狀，粒徑0.2～2 mm，質量分數約占30%～35%。角閃石呈自形、柱狀，褐－綠色，閃石解理，常含石英包體，粒徑0.2～2 mm，質量分數約20%～25%。金屬礦物主要為磁鐵礦，少量。

在礦區西北部見1條白云母花崗偉晶巖脈和1條輝綠巖脈。白云母花崗偉晶巖呈灰白色，偉晶結構，塊狀構造，由斜長石、白云母、石英組成；輝綠巖呈灰黑色，輝綠結構，塊狀構造，由斜長石、輝石、少量的黑云母、石英組成。

2.4 變質作用

礦區內的變質作用主要為區域變質作用。蘇拉山—坎格瑞丘陵鐵礦成礦帶均由區域變質巖石組成，變質巖石類型主要為云母石英片巖、斜長角閃巖和綠泥片巖等。

2.5 礦區地球物理特征

通過對所采集的74塊標本進行了磁參數測定，結果見表1。

從表1可以看出：區內磁鐵石英巖的磁性最強，磁化率幾何平均值為7.95×104×4π×10-6SI，剩磁為8.17×104×10-3A/m；鐵質礫巖，其磁化率幾何平均值為1 578.59×4π×10-6SI，剩磁為1 204.23×10-3A/m；其它類巖石如云母石英片巖、斜長角閃巖、糜棱巖等磁化率及剩磁均很小。因此，礦區內的磁異常均是由鐵礦引起。

3 礦體地質特征

區內圈出三條鐵礦體，礦體編號自西向東分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（見圖2）。其中未對Ⅲ號鐵礦體進行深部工程驗證，Ⅰ、Ⅱ號兩條鐵礦體平面形態呈近似的斜“八”形，兩條鐵礦體相距幾十米至上百米。

表 1 巖、礦石磁參數統計結果表Table 1 Statically results of rock, ore magnetic parameters

圖 2 NHC-3航磁異常鐵礦地質圖Fig.2 Geological map of NHC-3 aeromagnetic anomalies iron ores

3.1 礦體特征

Ⅰ礦體位于礦區中北部(見圖2)，由300勘探線至331勘探線控制，總體走向40°，傾向北西西向，傾角86°～89°，該礦體上施工了6個鉆孔，根據磁異常特征及鉆孔見礦情況，該礦體為低品位礦體，賦存于石英角閃片巖、云母石英片巖中，賦存標高-310～539 m，長度2 040 m，厚度變化17.27～53.98 m，平均厚度46.47 m，控制最大延深530 m。礦體呈層狀、似層狀產出，走向40°，近直立。平均品位TFe:23.03 %、mFe:13.65 %。

Ⅱ礦體位于Ⅰ礦體的東側(見圖2)，由332勘探線至323勘探線控制，總體走向25°，傾向北西西向，傾角61°～88°，該礦體上共施工了20個鉆孔，根據磁異常特征及鉆孔見礦情況，該礦體為工業礦體，賦存于石英角閃片巖、云母石英片巖中，賦存標高－404～517 m，控制長度3 210 m，厚度變化較大17.58～196.72 m，平均68.55 m，變化系數為72.98%，其中在324勘探線、300勘探線和323勘探線附近具有膨脹現象，且沿傾向方向也有變寬趨勢，控制最大斜深710 m，總體走向25°、傾角近直立，局部因構造影響具有陡反傾現象，由南端332勘探線至北端331勘探線礦體的傾向變化較大，其中332勘探線和324勘探線控制礦體傾向為北西，316勘探線和308勘探線控制礦體傾向為南東，300勘探線控制礦體傾向為北西，307勘探線和315勘探線控制礦體傾向為南東，323勘探線控制礦體傾向北西。平均品位TFe:31.94 %、mFe:14.82 %。

Ⅲ礦體總體走近南北向(見圖2)，傾向西，傾角75°～89°，根據高精度磁測剖面和填圖工作推斷礦體長度800余米。

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石礦物成分

區內礦石礦物主要為磁鐵礦、褐鐵礦，少量黃鐵礦，地表及近地表礦石中含有磁鐵礦的氧化礦物-赤鐵礦、褐鐵礦；脈石礦物主要為石英、黑云母，石榴子石，次為斜長石，另有少量的綠泥石、角閃石等造巖礦物。

3.2.2 礦石結構構造

鐵礦石結構以他形粒狀結構，交代結構為主，常呈中－細粒浸染狀分布于脈石礦物中，多具定向排列；鏡下觀察，磁鐵礦主要呈半自形細粒－微粒狀變晶結構，偶有自形變晶結構。磁鐵礦主要以集合體的形式分布于脈石礦物中，近地表礦體礦石標本中，交代包含結構、交代殘留結構普遍，鏡下可見磁鐵礦被褐鐵礦、赤鐵礦沿著邊緣和裂隙交代，少量被赤鐵礦交代呈蝕變殘余結構，少量磁鐵礦中包含有細粒磁黃鐵礦和其它脈石礦物。磁鐵礦的嵌布粒度以細粒為主，粒度范圍集中分布在0.02～0.50 mm之間。

磁鐵礦礦石的構造主要為（條紋）條帶狀構造，隨磁鐵礦條帶的疏密和脈石礦物質量分數的不同，礦石中磁性鐵品位變化較大，磁鐵礦（條紋）條帶越密集，礦石品位越高，相反磁鐵礦品位越低。

3.2.3 礦石類型

礦石自然類型：按礦石的礦物成分、結構構造和成因特征，本區礦石自然類型為條帶狀磁鐵礦礦石和浸染狀磁鐵礦礦石，其中條帶狀磁鐵礦礦石主要分布在工業品位鐵礦石中；浸染狀磁鐵礦礦石，該類礦石少量，主要分布在低品位鐵礦石中。

礦石工業類型：區內圈出的Ⅰ礦體平均品位TFe:23.03%、mFe:13.65%，磁性鐵對全鐵的占有率（mFe／TFe×100）為58.03%；Ⅱ礦體平均品位TFe:31.94%、mFe:14.82%，磁性鐵對全鐵的占有率為47.32%，兩礦體內礦石中磁性鐵對全鐵的占有率均小于85%，為弱磁性鐵礦石。各礦體礦石TFe平均質量分數均＜50%，為需選鐵礦石。據此，區內礦石的工業類型均為需選弱磁性鐵礦石。

3.2.4 圍巖特征

礦體的頂、底板圍巖及夾石均為（石榴石）石英角閃片巖、云母石英片巖。礦體圍巖和夾石中有用組分為鐵，一般品位TFe: 5%～19%，與鐵礦體呈漸變過渡關系（磁鐵礦條帶的疏密與品位變化目估誤差較大），礦體圈定需借助化學分析結果進行界定。

4 礦床成因

礦區鐵礦體位于蘇拉山－坎格瑞丘陵弧形構造帶中部，蘇拉山－坎格瑞丘陵弧形構造帶總體上近南北－北北東向展布，其地質發展時期主要包括初始的海底含鐵建造的沉積成礦和后期改造兩大階段，早太古代海相環境中該地域為形態狹長、近南北向展布的古海盆，其邊緣地帶為太古代最古老部分組成的穩定的克拉通基底，期間接受了大量的含鐵沉積，同時又有海底含鐵熱液噴流的鐵質沉積物和改造作用，形成初始的含鐵建造，后期經造山運動，初始含鐵建造及圍巖經區域變質作用，形成綠巖帶，期間受變質熱液、混合巖化作用，并伴隨基性-超基性巖巖脈的侵入活動，巖（礦）石發生重結晶、重組合及變形，改變了礦物組成和結構構造，含鐵建造中鐵礦物進一步富集并成礦。

區內北部及外圍以北至Tonkolili鐵礦的鐵質來源中，以海底火山熱液和攜帶大量含鐵礦物的噴流物為主導，經受區域變質作用而形成的主要含礦巖系為Tonkolili綠巖建造，所賦存的鐵礦相對規模大，同時伴隨有金、鈦鐵礦、鉛鋅等礦產；區內中部及其南部地域則以原始沉積的含鐵建造及其沉積圍巖經區域變質作用而富集，形成的含礦巖系為Sonfon綠巖建造，所賦存的鐵礦相對規模較小，伴生的其它礦產亦少。賦礦的綠巖帶在區域變質過程中，巖石強烈變形，形成復式褶皺和緊閉褶皺，其中的各類面理、線理和層間裂隙、斷裂構造，為各類含礦熱液活動提供了通道和賦礦空間，在有利部位形成厚薄不均的層狀或似層狀鐵礦體，在褶皺的鞍部往往形成形態不規則的厚大鐵礦體，整體上與圍巖呈整合接觸。晚太古代—元古代后，區內主要經受成礦后期的風化淋濾作用，主要是對原生磁鐵礦礦體破壞，部分原地氧化淋濾形成氧化鐵礦體，賦存于地表，部分異地搬運沉積膠結形成富鐵角礫巖。

綜合以上分析認為，區內磁鐵礦礦床類型為沉積變質型鐵礦床，其成因類型類似于國內的“鞍山式鐵礦”。

5 找礦標志

（1）地表礦體露頭、磁鐵礦片巖轉石等為直接找礦標志。

（2）高精度磁測所獲得的正負異常交替處是尋找磁鐵礦的有利部位。

（3）磁鐵礦礦體往往產于云母石英片巖、石英角閃片巖中，因此，（石榴石）云母石英片巖、（石榴石）石英角閃片巖發育地段為尋找磁鐵礦礦體的重點區域。

（4）磁鐵礦礦體賦礦巖石硅質礦物成分很高，屬硅鐵建造，在地貌上往往形成高地形，這些高地形處，若氧化轉石大量發育，其附近是尋找鐵礦體的有利地段。

[1] 塞拉利昂北方省EXPL.34/2010礦權區NHC-3航磁異常鐵礦詳查報告[R].2014.

[2] 高坪仙.西非克拉通結晶基地構造分區概述[J].國外前寒武地，1992,4.

[3] 沈保豐.中國BIF型鐵礦床地質特征和資源遠景[J].地質學報,2012.