塞拉利昂北方省SOKOYA鐵礦地質特征及成因

董少波　馬林霄

(中色地科礦產勘查股份有限公司)

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塞拉利昂北方省SOKOYA鐵礦地質特征及成因

董少波馬林霄

(中色地科礦產勘查股份有限公司)

摘要SOKOYA鐵礦位于塞拉利昂中部蘇拉山—坎格瑞山綠巖帶內，北側緊鄰全球最大磁鐵礦山——唐克里里鐵礦，成礦條件良好。在詳細分析礦區地質特征及礦床地質特征的基礎上，得出以下結論：①該礦床由原地礦體和次生堆積礦體組成，原地礦體呈陡傾單斜形態產出于圍巖中，控制礦體長2 000 m、最大延深1 075 m；次生堆積礦體呈面狀分布于礦區北部山頂附近，與下部原地礦體呈角度不整合接觸，礦體產狀受地形影響較大。②礦石品位分布均勻，有害元素含量低，自然類型可分為原生礦、混合礦和氧化礦，工業類型為需選弱磁性鐵礦石和煉鐵用鐵礦石。基于上述結論，對礦床成因進行了探討，初步認為SOKOYA礦床為沉積變質型鐵礦床。

關鍵詞地質特征成礦條件原地礦體次生堆積礦體礦床成因沉積變質型鐵礦床

SOKOYA鐵礦地處蘇拉山—坎格瑞山成礦帶中部，行政區劃屬塞拉利昂共和國北方省唐克里里行政區Kafe Simira酋長領地，地理坐標：西經11°41′39.6″～11°43′20.6″，北緯8°54′30.3″～8°56′51.4″，面積約14 km2。蘇拉山—坎格瑞山地區新太古代早期綠巖帶含鐵巖系廣泛發育，其中發育有超大型、大型和中型鐵礦床數處[1-2]，為塞拉利昂重要的鐵礦成礦區(帶)[3]。SOKOYA鐵礦床為由中色地科礦產勘查股份有限公司2013年通過驗證NHC-6航磁異常時發現的，其北側緊鄰全球最大磁鐵礦山——唐克里里鐵礦[2]，具備良好的成礦條件。為進一步指導區內找礦工作，對區內礦床地質特征及成因進行詳細分析。

1區域地質背景

蘇拉山—坎格瑞山地區大地構造隸屬西非克拉通西南緣，西與洛克里德斯造山帶相鄰，為塞拉利昂五大成礦區(帶)之一，主要產出金、鐵、鎳、鉬、鉻鐵礦、毒砂、砂金等金屬礦產及滑石、石棉等非金屬礦產[3]。區內出露地層主要為中太古代結晶基底、新太古代早期綠巖帶和第四系蓋層。結晶基底主要由片麻巖、混合花崗巖和糜棱巖組成。綠巖帶整體呈向西彎曲的弧形展布[4]，走向自南向北由NNW向NE轉變，與中太古代結晶基底呈不整合接觸，根據巖石組合特征，可將其自下而上劃分為：①超基性變質巖建造，包括蛇紋巖、透閃石、綠泥石及滑石片巖、橄欖石透閃石片巖等，主要分布于蘇拉山東南部MASUMBIRI-MASATI一帶及蘇拉山西部KPONKPONTO一帶，整體呈NE向的巖墻狀分布，該層為區內金礦床的賦礦層位[4]；②基性變質巖建造，幾乎全部為角閃巖，具有大小不一的氣孔狀構造和杏仁狀構造，在成分上屬橄欖玄武巖，該層廣泛分布于綠巖帶兩側，呈NE向展布，分布較廣；③沉積碎屑變質巖建造，最為常見的是硬砂巖、濁積巖，另有少量鉻云母石英巖、礫巖，燧石及條帶狀鐵質巖，沉積巖成分復雜，內夾有礫巖及花崗巖碎屑，該層主要分布于綠巖帶核部，呈NE—NNE向條帶狀展布，為區內鐵礦床的賦礦層位。

區內發育NE，NNE向褶皺和NE，NNE，EW向斷裂等兩大主要構造體系，區域構造應力以擠壓為主。其中NE，NNE向褶皺基本控制著礦體的空間形態展布，而EW向斷裂則對礦體在走向上的連續性起破壞作用。區內巖漿活動具多期次、多階段活動的特點，主要集中發生在太古宙時期，廣泛而強烈，后經區域變質作用形成花崗巖結晶基底及綠巖帶，后期侵入的花崗巖和花崗閃長巖多分布于結晶基底與綠巖帶的接觸帶上，對鐵礦床(體)的形態起破壞作用。

航磁異常為區內鐵礦存在的重要標志之一，該區位于磁南半球，且在磁赤道附近，地磁傾角 -7.72°，以水平磁化作用為主，實測磁異常形態主要表現為以負磁異常為主體的異常特征，正磁異?？赡芏酁榘樯惓?。據區域航磁資料，航磁異常呈串珠狀沿蘇拉山脈走向展布，宏觀上與區內綠巖帶分布走向較一致，單個異常形似橢圓，長軸方向多為NE向。航磁異常面積越大、強度越高對應的含鐵巖系的規模則越大，該特征已在區內地質勘探實踐中被證實。

2礦區地質特征

SOKOYA鐵礦北距唐克里里鐵礦南端約1.5 km，南距GPAFAYA鐵礦約6 km。礦區地表分布大面積第四系沉積物蓋層，北部花崗巖-花崗閃長巖脈及近EW向斷層對礦床的空間分布有一定的影響。

2.1地質特征

礦區出露的地層主要為新太古代早期基性變質巖、沉積碎屑變質巖及第四系蓋層。根據地表調查及鉆探工程揭露，沉積碎屑變質巖主要為長英淺粒巖、長英變粒巖、黑云母石英片巖、條帶狀(含石榴子石)磁鐵石英片巖，屬高綠片巖相-角閃巖相中深變質巖；基性變質巖主要為角閃石英片巖、角閃斜長片麻巖、斜長角閃巖等，屬角閃巖相-麻粒巖相中深變質巖；第四系蓋層分布于溝谷及山前沖洪積扇，主要為洪沖積物、鐵帽、殘坡積碎石黏土等。礦區整體處于大型向斜右翼內，構造跡線為近SN向，在礦區內出露的地層表現為陡傾斜單斜地層，局部見巖層受壓反轉和褶曲現象。礦區斷裂構造可分為：①近SN—NNE向斷裂(F2、F3、F5)，主要分布于礦體東西兩側，屬壓扭性斷裂，對礦體基本無影響；②近EW向斷裂(F1、F4)，均為平移斷層，形成時間較晚，對礦體具有破壞作用，其中F1斷層位于礦體南部，地表被河流和第四系覆蓋，推測為右行平移斷層，斷層兩側磁異常及礦體具明顯錯位現象；F4斷層位于礦區北部，地貌顯示為溝谷，為左行平移斷層，將SOKOYA鐵礦床與唐克里里礦床南部礦段錯開。礦區巖漿巖基本不發育，地表未發現巖體露頭，僅在礦區北部鉆孔中見花崗巖-花崗閃長巖脈沿層間裂隙或破碎帶充填，內含黑云母石英片巖捕擄體，推測受其侵入影響，礦體在礦區北部分枝現象明顯。

2.2磁異常特征

根據礦區及鄰區標本磁參數測定結果，變質砂礫巖和風化氧化鐵幾乎無磁性，黑云母斜長石英片巖、斜長角閃巖、云母石英片巖、花崗巖、混合花崗巖顯示弱磁性，塊狀氧化鐵、片麻巖和黃鐵礦化硅化斜長角閃片巖顯示中等磁性，鐵帽和條帶狀磁鐵石英巖的磁性最強，可基本認為礦區內的磁異常是由磁鐵石英巖或鐵帽引起的。通過1∶2 000地面高精度磁法剖面測量工作，詳細圈定了SOKOYA礦區磁異常，高磁異?！鱐為-10 377.18～10 187.59 nT，異常規模較大，正負異常中心明顯。正負磁異常形態呈橢圓狀，NNE走向，近平行排列，推測受地表次生堆積鐵礦影響，在礦區北側負磁異常走向轉為近EW向，并切割正磁異常區。由礦區高磁剖面圖(圖1)可知，礦區正磁異常為對原地礦體地表露頭或淺部礦體的反映，預示礦體出露地表或埋藏較淺；負磁異常為對深部原地礦體的反映。

圖1　SOKOYA鐵礦區疊加地面磁測剖面

3礦床地質特征

3.1礦體特征

通過2013—2014年的詳查工作，確定SOKOYA鐵礦床由原地礦體和次生堆積礦體組成，原地礦體受晚期巖漿熱液和構造活動的影響在礦區北側分枝現象明顯，次生堆積礦體呈面狀分布于礦區北部山頂附近。原地礦體主要賦存于條帶狀磁鐵石英巖內，整體呈層狀、似層狀，近NNE向展布，傾向NWW，傾角55°～87°，基本與圍巖(云母石英片巖、黑云長英變粒巖、長英淺粒巖)整合接觸。礦體夾石含量較少，具有一定的分枝復合、膨脹收縮現象，在南端逐漸尖滅，北段則呈多條近平行的分枝。據現有的工程控制程度，原地礦體延長約2 000 m、最大延深1 075 m，厚4.09～194.12 m，厚度較穩定，厚度變化系數59.51%。受風化和氧化淋濾作用影響，礦體露頭多為條帶狀赤褐鐵石英巖(氧化礦)，向深部逐漸過渡為條帶狀磁赤鐵石英巖(混合礦)和條帶狀磁鐵石英巖(原生礦)。次生堆積礦體呈面狀分布于礦區北部山頂附近，與下部原地礦體呈角度不整合接觸，礦體產狀受地形影響較大，呈似層狀、透鏡狀向NW緩傾，傾角16°～26°，礦體厚13.39～49.79 m，厚度較穩定，厚度變化系數54.13%，礦石類型多為角礫狀或條帶狀赤褐鐵礦石。

3.2礦石特征3.2.1礦石類型

(1)條帶狀磁鐵石英巖。為原生礦，為該區最主要的礦石類型，約占礦床總礦石量的93%。礦石呈深灰色，多具粒狀變晶結構、鱗片狀變晶結構、交代溶蝕結構，構造以紋層狀、條帶狀、浸染狀-塊狀為主，主要成分為石英、磁鐵礦、角閃石、云母、褐鐵礦及少量石榴子石等，磁鐵礦多呈不規則粒狀，有少量八面體及菱形十二面體晶形切片，晶粒粒徑主要為0.05～0.3 mm，呈紋層狀、條帶浸染狀分布，常見黃鐵礦化、黃銅礦化和綠泥石化，巖石具強磁性。

(2)條帶狀磁赤鐵石英巖。為混合礦，礦石特征與原生礦相似，礦石內氧化礦物(多為赤鐵礦、褐鐵礦)比例增多，與原生礦無明顯界限，一般呈漸變過渡關系。

(3)條帶狀赤褐鐵礦石和角礫狀赤褐鐵礦石。為氧化礦，礦石呈褐黃色，多具交代溶蝕結構、交代殘余結構、交代變晶結構并伴有粒狀變晶結構和鱗片狀變晶結構，構造以條帶狀、角礫狀、蜂窩狀、浸染狀-塊狀為主，主要成分為石英、磁鐵礦、角閃石、褐鐵礦、赤鐵礦等，褐鐵礦主要呈不規則粒狀嵌布于脈石礦物中，部分呈脈狀產出，偶爾可見褐鐵礦與磁鐵礦、赤鐵礦共生，褐鐵礦的嵌布粒度0.015～0.15 mm，赤鐵礦主要由磁鐵礦氧化而來，部分仍保留原磁鐵礦的晶形，嵌布粒度0.01～0.075 mm。

3.2.2礦石組分

礦區2 451件樣品分析結果顯示：礦石TFe品位變化基本服從正態分布，且多集中于25%～40%，最高65.48%(氧化礦石)。其中，原生礦石和混合礦石的TFe品位一般為25%～40%，平均31.93%，TFe品位分布均勻，品位變化系數16.57%；氧化礦石TFe品位一般為45%～60%，平均52.15%，TFe品位分布均勻，品位變化系數19.46%。

礦區258件樣品物相分析結果顯示：原生礦石和混合礦石樣品平均品位TFe 32.14%、mFe 20.65%、oFe 7.49%、SiFe 2.82%、cFe 0.85%、sFe 0.13%，氧化礦石平均品位TFe 50.02%、mFe 7.30%、oFe 38.53%、SiFe 3.12%、cFe 0.08%、sFe 0.79%，表明該礦床為貧鐵礦床。

受地表氧化淋濾的影響，礦床上部氧化礦石品位較富，oFe對TFe占有率達77.03%，mFe和cFe含量低，SiFe和sFe含量較高；隨著標高的降低，混合礦和原生礦的mFe含量增加，oFe含量逐漸降低，說明礦床深部氧化作用較弱。

礦區元素組合分析結果表明：氧化礦石中的S、P、SiO2等有害組分含量分別為0.025%～0.070%、0.15%～0.16%、6.57%～9.85%，對鐵礦石質量影響不大，且均符合煉鐵用鐵礦石現行規范標準，工業類型屬煉鐵用礦石；由于原生礦石和混合礦石中的SiFe、cFe、sFe三者含量之和大于3%，則mFe/(TFe-SiFe-sFe-cFe)為72.87%，小于85%，工業類型應屬弱磁性需選礦石。

4礦床成因

SOKOYA鐵礦床賦礦地層為新太古代早期綠巖帶沉積碎屑變質巖建造內的磁鐵石英巖，原巖為一套硬砂質、濁積巖及凝灰質沉積巖組合，礦床形態產狀受NNE向大型復式向斜構造控制，在礦區西側仍具較大的找礦空間。礦床的形成主要經歷海底含鐵建造初始形成階段、區域變質富集成礦階段(主成礦期)和后期氧化淋濾階段。新太古代早期綠巖帶形成的初始階段大量的Fe和Si從地幔深處隨同超基性—基性火山巖一并噴出到海水中，與水體中的O結合，形成磁鐵礦和石英，慢慢沉入海底形成原始鐵硅質化學沉積巖。鐵硅質沉積巖經區域變質作用，巖石發生重結晶、重組合及變形，形成與海相火山作用關系密切的BIF型鐵礦，相當于阿爾戈馬型鐵礦(鞍山式鐵礦)。主成礦期后，經原地氧化淋濾作用和異地搬運膠結沉積作用，在原生礦露頭附近形成了現有的氧化富鐵礦床[5-6]。為此，初步認為SOKOYA礦床為賦存于綠巖帶中的與海相火山巖活動有關的沉積變質型鐵礦床，即鞍山式鐵礦床[7]。

5結語

在對SOKOYA鐵礦礦區地質特征及礦床地質特征分析的基礎上，詳細討論了礦床成因，對于區內找礦勘探及資源開發利用有一定的借鑒價值。

參考文獻

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Geological Characteristics and Genesis of the SOKOYA Iron Mine in the North Provine of Sierra Leone

Dong ShaoboMa Linxiao

(Sinotech Minerals Exploration Co.,Ltd.)

AbstractThe SOKOYA iron mine is located in the Sula Mountains-Kangari Hills greenstone belt, its north side is close to Tonkolili iron deposit which is the largest iron deposit in the world, so the metallogennic condition is very favorable in the mining area. Based on analyzing the geological characteristics of the mining area and the ore-body, the following conclusions are obtained:①the SOKOYA iron deposit is composed of in-situ ore-body and secondary accumulation ore-body, the in-situ ore-body occurs in the wall rock with a steep dipping pattern, the ore-body extends for 2 000 m, the maximum deep extension is 1 075 m; the secondary accumulation ore-body is distributed with planar shape near the top of the mountain which is located in the northern area of the mining area, and it is angle unconformity contact with the lower in-situ ore-body,the occurrence of the ore-body in the mining area is affected by terrain to a large extent；②the ore grade distribution is uniform, the ore harmful elements contents are low, the ore natural types can be divided into original ore, mixed ore and oxidized ore, the industrial types can be divided into the weak magnetic iron ore that is need to be chose and the iron ore can be used to ironmaking. Based on the above conclusions, the genesis of the SOKOYA iron deposit is discussed,the results show that the SOKOYA iron deposit is a sedimentary metamorphic iron deposit.

KeywordsGeological characteristics, Ore-forming conditions, In-situ ore-body, Secondary accumulation ore-body, Deposit genesis, Sedimentary metamorphic type iron deposits

(收稿日期2015-08-12)

董少波(1970—)，男，高級工程師，100012 北京市朝陽區安外北苑五號院四區北地大廈。