莫桑比克太特省安格尼亞區石墨礦地質特征及找礦標志

陳 超, 李太升, 王 茹

(湖北省地質局 第八地質大隊,湖北 襄陽 441000)

1 區域地質背景

莫桑比克境內2/3為前寒武紀地層覆蓋。

前寒武紀地區可分成三大構造單元:①太古代和早中元古代地層出露在鄰近津巴布韋邊界,是津巴布韋綠巖帶、津巴布韋花崗片麻巖克拉通地盾和巴魯花崗巖類、片麻巖類和混合巖雜巖的延伸部分;②前寒武紀地層,可細分為兩個帶,一為依魯米德帶,另一為莫桑比克帶。中元古代(1 800～950 Ma)的依魯米德帶位于莫桑比克的西北部。年輕的莫桑比克帶(1 100～850 Ma)廣泛分布在全國各地;③泛非構造帶(800～410 Ma),以卡丹(Katanguian)造山運動的巖石為代表,并有花崗巖和偉晶巖侵入。

顯生宙地層代表石炭紀—晚侏羅世時期的裂谷作用,伴有沉積巖和廣泛的火成巖活動。

莫桑比克的石墨礦主要產在基底變質巖中,主要分布在Cabo Delgado省的Ancuabe地區以及太特(Tete)省的安格尼亞(Angónia)區,二者的地層均產于中元古代早莫桑比克期。前者為Chiure超群,主要巖性為斜長角閃片麻巖,同期含石墨;后者主要巖性為高級片麻巖和石墨片麻巖。石墨均為大鱗片晶質石墨,均產于片麻巖中。

安格尼亞石墨礦區位于莫桑比克北部,行政區劃隸屬太特省安格尼亞區(圖1)。

圖1 安格尼亞石墨礦區域地質圖Fig.1 The regional geological map of graphite mine in Angónia 1.第四系;2.白堊系;3.變質沉積巖;4.混合巖、混合片麻巖和同構造的花崗類巖石;5.淡色片麻巖、長英質麻粒巖、高級片麻巖和鐵鎂質麻粒巖;6.太古代綠巖和太古代及元古代石英巖/BIF;7.異地糜棱巖;8.斷裂帶的糜棱巖化區;9.卡羅流紋巖;10.卡羅玄武巖;11.元古代酸性侵入體;12.環形巖脈;13.元古代基性—超基性巖套;14.元古代紫蘇花崗閃長巖和紫蘇花崗閃長質片麻巖;15.元古代變質花崗巖侵入體;16.元古代正長石、二長石和文長二長巖;17.礦區位置。

大地構造位置屬于南部非洲贊比亞構造省東南部,NW、SN向有兩組斷裂,幾乎沒有褶皺構造,巖漿巖不發育,只對礦區東北部的礦層有影響。

石墨礦產于中元古界安格尼亞群,巖性為石墨黑云角閃斜長(二長)片麻巖、石墨斜長(二長)片麻巖、含石榴子石黑云角閃斜長片麻巖,為單斜地層,傾向均為北東向。

2 礦床地質特征

2.1 礦層特征

安格尼亞石墨礦初步認為屬中大型礦床,從區域上看,礦區位于一個北西向的含礦帶,分為4個含礦層,賦存34個石墨礦體。礦體均產于中元古界安格尼亞群,礦層地表形態及特征見圖2。

圖2 安格尼亞石墨礦礦體分布圖Fig.2 The distributed map of graphite mine in Angónia1.條帶狀黑云角閃斜長片麻巖,石墨斜長片麻巖,黑云角閃斜長片麻巖;2.地質界線;3.石墨礦體位置及編號;4.推測石墨礦體及礦化體;5.普查區范圍。

礦體產狀與地層基本一致,總體走向320°～340°,傾向NE,傾角30°～60°,礦體多為層狀,部分為透鏡狀,厚度3～18 m,延走向長幾十米至1 050 m,斜深40～120 m。四個礦體主要特征見表1。

Ⅰ號礦體:延伸不夠長,呈中間厚兩邊薄的透鏡狀礦體。

Ⅱ-1號礦體:品位高,夾層較少,延伸不夠長的透鏡狀礦體。

Ⅱ-2號礦體:夾層較少,單層厚度大,石墨鱗片大且品位高,地表和深部產狀變化較大的厚大透鏡狀礦體。

Ⅲ-1號礦體:地表延伸短,品位變化大且夾層較多。

Ⅲ-2號礦體:夾層多,厚度變化大且品位變化大透鏡狀礦體。

Ⅳ號礦體:延伸長,石墨鱗片大且品位高,礦體厚度大,夾層較多的厚大透鏡狀礦體。

該區成礦背景良好,有望達到大型以上礦床。地表及深部見礦情況特征為:石墨鱗片0.05～0.8 cm,見礦層數1-11層,厚度2～30 m,地表延深幾百米至1 km,見礦斜深6～125 m,石墨品位3%～20%、石墨大致順片麻理分布。

2.2 礦石特征

2.2.1 礦石類型

安格尼亞石墨礦為大鱗片晶質石墨礦,以片麻狀及大鱗片礦石為主,主要礦石類型為石墨黑云角閃斜長(二長)片麻巖、石墨斜長(二長)片麻巖,次要礦石類型為含石墨石榴子石黑云角閃斜長片麻巖,礦石為鱗片柱粒狀變晶結構。礦物成分:斜長石45%,石英20%～25%,角閃石25%～30%,石墨4%～8%,黑云母、褐鐵礦少量,鋯石、磷灰石、榍石微量。金屬礦物以磁黃鐵礦為主,次為黃銅礦,部分礦石巖礦鑒定如圖3。其中,各礦物特征分述如下。

表1 礦體主要特征Table 1 The main features of orebody

斜長石:粒徑0.1～7.0 mm,聚片雙晶發育,定向排列。

鉀長石:呈他形粒狀,粒徑0.1～2.0 mm,普遍含鈉長石條紋,被矽線石交代。

石英:呈他形粒狀和單晶條帶狀,粒徑0.1～7.0 mm,具波狀消光,定向排列。

黑云母:呈片狀,粒徑0.1～3.0 mm,紅褐色,多色性吸收性顯著,部分氧化褪色,定向排列。

石榴子石:呈他形粒狀,粒徑0.1～8.0 mm,淡粉紅色,正高突起,裂隙發育,均質性。

2.2.2 礦石化學成分

經莫桑比克石墨礦實驗室選礦試驗研究得出的礦石化學成分,其結果見表2。

由表2可知,礦石中的主要脈石礦物為石英、云母等硅酸鹽礦物,金屬硫化物較少,另外還含有一定量的鐵氧化物。其中,石墨礦中固定碳含量一般為3%～15%,最高為18.57%。

圖3 巖礦鑒定Fig.3 The identification of rock ore

分析項目固定CSiO2Al2O3TFe2O3K2ONa2O含量/%5.1054.6515.9411.301.800.74分析項目CaOMgOTiO2MnOSP含量/%0.910.801.500.150.120.12

2.2.3 石墨特征

石墨賦存狀態差異不大,在黑云角閃斜長片麻巖和斜長片麻巖礦石中,石墨多呈大鱗片狀順片麻理分布,石墨晶體平直,少數發生彎曲。

石墨精礦綜合指標:產率5.18%,品位91.50%,回收率92.75%,該石墨礦區可選性較好,有很好的開發前景。

選礦試驗結果顯示:該石墨礦石墨結晶較好,且易單體解離,屬于易選礦石。

3 礦床成因及找礦標志

3.1 礦床成因探討

據研究,含有相當數量的有機物質泥沙質沉積巖,只有在變質作用過程中,巖石中的有機物質遭受一系列的分解反應,才能導致石墨的產生。關于炭質來源,陳衍景等[1]認為是有機成因和無機成因并存,且不同的巖石類型成因不同:片巖、片麻巖中石墨主要為有機成因,大理巖、混合巖化巖石中石墨為有機和無機的混合成因。安格尼亞石墨礦的礦石類型為石墨黑云角閃斜長片麻巖和石墨斜長片麻巖,炭質來源于原巖沉積的有機質,原巖沉積的生物腐殖質在區域變質作用過程中,氣化溢出,再結晶成鱗片狀石墨,即有機碳成礦[2-6]。

顏玲亞等[7]指出含炭質粘土巖沉積建造經受區域變質作用的改造,在強烈的熱力和定向壓力下使富炭質粘土巖沉積建造產生分解形成石墨,達到片麻巖相—麻粒巖相,重結晶和片理化使鱗片狀石墨產生并富集,形成工業礦體。

總之,安格尼亞石墨礦的形成,主要是區域變質作用的結果,在還原環境中原巖有機碳以重結晶方式結晶而成鱗片狀晶質碳,形成石墨礦床。

3.2 找礦標志

(1) 安格尼亞群是賦存石墨礦的主要層位,黑云角閃斜長(二長)片麻巖、斜長(二長)片麻巖是石墨礦層賦存的主要場所,因此,深部以黑云角閃斜長(二長)片麻巖為主、地表以斜長(二長)片麻巖為主可作為石墨礦的直接找礦標志。

(2) 石墨是良導體,激電異常往往與石墨地層相吻合,異常強度在一定程度上反映石墨含量的多少,因此激電異常特征是尋找晶質石墨礦的間接標志[8]。

4 結論

安格尼亞石墨礦為區域變質巖型礦床,礦層穩定,屬大鱗片晶質石墨礦,石墨礦可選性好,極有開發利用價值。該礦的發現對東南部非洲特別是莫桑比克尋找晶質大鱗片石墨礦極具指導意義。