塞拉利昂克瑞都古及卡尼巴礦區鉭鈮砂礦地質特征及成因分析

曾建國

（廣東省有色地質勘查院，廣東 廣州 510080）

1 區域地質概況

區域構造上處于太古代西非克拉通區域。區域出露的地層主要為太古代變質巖系以及其中分布的混合花崗巖和綠巖帶。區域上巖漿活動強烈，各類花崗巖類巖石廣泛出露，多呈巖基狀產出，局部呈巖株、巖脈出露，具細中粒結構，塊狀構造，局部見有星點狀細粒黃鐵礦化。各種偉晶巖脈、細晶巖脈、石英脈在區域上發育，產在各類花崗巖類巖石和變質巖中，尤其在片巖帶（Schist Belt）的邊緣和接觸帶發育，晚構造期的偉晶巖脈是鈮鐵礦、鈦鐵礦等重砂礦物的主要成礦物質來源。區域構造較發育，前寒武紀基底雜巖中發育復式褶皺，褶皺軸向以北東向為主，次為北北東向、北北西向。斷裂構造以北東向為主，構成北東向斷裂蝕變構造帶。

2 礦區地質特征

礦區位于sula隆起帶東緣，自蘇拉山隆起帶向東，地形呈臺階式依次降低。礦區屬低山侵蝕地貌，剝蝕程度低，地勢北高南低，山脊走向北北東向，山頂渾圓，山坡陡峭，植被茂盛，水系發育，水系多呈樹枝狀、平行狀分布。區內水系可劃分出四級，一、二級水系主要為支溝，呈“V”型窄河谷；三、四級水系一般形成“U”型寬河谷，河漫灘平緩，呈面狀，主要分布在河流轉彎處內側，階地不發育，僅見一級階地，分布不連續。礦區地層為第四系全新統（Q4）和太古代Liberian系Kambui超群。第四系全新統（Q4）屬第四系松散堆積物，主要為洪積物、沖積物及殘坡積物等，由腐植土、亞粘土、亞砂土、砂及砂礫石組成。太古代Liberian系Kambui超群巖性閃長片麻巖、閃巖、角閃石片巖、透輝石-陽起石片巖、石英巖，角閃巖、綠泥石和云母片巖等，是沉積變質的巖石，風化后具有連續性的紅土保留在風化巖石上，在礦區少量出露。礦區巖漿巖發育，主要為花崗巖，呈巖株出露。偉晶巖脈發育，偉晶巖的形態和產狀與裂隙相關，主要呈脈狀、透鏡狀，具膨脹、收縮、分枝、復合現象，常沿構造帶成群出現構成偉晶巖帶，偉晶巖中含有鈮鐵礦、鉭鐵礦、鈦鐵礦、鋯英石、獨居石等重砂礦物，是本區鉭鈮砂礦重要物質來源。礦區斷裂構造較發育，可見3條明顯的斷裂構造，2條近南北向斷裂為區域斷裂，發育在花崗巖體內，延長分別為19㎞、5.3㎞。另1條近東西向延伸，屬晚期斷裂，延長約3.7㎞。區內斷裂屬早期斷裂，與區內第四紀砂礦的形成沒有關系。

3 礦體地質特征

（1）礦體特征。礦區范圍內經淺井、砂鉆取樣工程揭露控制，以邊界質量分數鈮鐵礦≥50g/m3、最小可采厚度≥0.5m圈出含重礦物以鈮鐵礦為主的砂礦層（體）19個，礦體主要產在第四系全新統的沖洪積層中，地貌上根據其產出位置主要有河漫灘（河床）砂礦、支谷砂礦，礦區內主要以河漫灘（河床）砂礦為主，支谷砂礦次之，階地砂礦一般重礦物含量低，達不到工業指標的要求，未圈出可開采利用的砂礦層。在平面上，19個含鈮鐵礦砂礦層分布在6個區域河段中，由西往東分別為Kulifagal與Farataw區域河段、Keradug與Kumakun區 域 河 段、Mindia～Sokurela河段、Kanigba河段、Kurakoro東部河段、Sundulukoro河段。含鈮鐵礦砂礦層呈層狀，主要形成于河流的中游和中上游地區。在河床由窄變寬、支流匯合、河流轉彎內側、河底凹凸不平或大轉石背后、河床坡度由陡變緩等地帶是成礦最有利地段，重砂礦物形成富集，一般在河床底部富集，賦存在沖洪積層下部的砂礫層中，河床底部的疏松沉積物質具有粗粒的特征。含礦砂礫層，上覆腐殖層、粘土層、粉-細砂層，經現場取樣淘洗，粘土層、粉-細砂層基本不含重砂有用礦物，細砂主要由石英顆粒組成。各含鈮鐵礦砂礦層長約1000m～16700m，寬15m～260m，厚0.5m～2.9m，鈮鐵礦礦物平均質量分數300～4614g/m3。其中以Nb-4號砂礦層為區內最主要的砂礦層。砂礦層在平面上的變化，從砂礦層產出的地質位置看一般在晚構造期侵入的花崗巖巖珠與片巖的接觸帶及其附近砂礦層的質量分數高，重砂礦物粒度粗大，粒徑2cm～5cm，最大可達10cm，這與接觸帶發育的晚構造期復雜成因的偉晶巖脈關系密切，在巖體內部次之，但重砂礦物粒度變小，在晚構造期花崗巖及其接觸帶附近重砂礦物的含量低，這與晚構造期花崗巖內部及其接觸帶花崗含有重礦物的偉晶巖脈不發育有關。砂礦層沿水系的變化特點是在三、四級水系內上游砂礦層質量分數富、下游貧，砂礦層厚度上游薄，下游厚，重礦物粒徑較大，在一、二級水系內砂礦層主要在水系交匯處和支溝溝口富集，重礦物粒徑也較大，但砂礦層厚度小，一般在0.5m～1.0m。

（2）礦石特征。鉭鈮砂礦賦存在第四系全新統沖洪積成因的砂礫層中，含礦砂礫層一般呈灰白色、灰色、黃灰色，局部地段土黃色，具砂礫結構、松散結構，層狀構造。砂礫層組成以砂、礫石為主。含礫率39.7%～44.8%，含砂率43.8%～50.8%，含泥率9.5%～13.1%。砂礦層干燥時由于含泥質礦物高嶺土等具屬半膠結型、水下呈松散型，砂礫層具分選性，上部細砂粘土層不含礦，下部粗粒砂、砂礫，底部多見巨礫。礫石磨圓度較好，多數礫石呈次圓狀、次橢圓狀，少量呈次棱角狀，礫石成分以花崗巖類巖石為主，次為石英，少量長石等，膠結物以高嶺土等粘土礦物為主，系長石、云母類礦物的風化產物，分布不均勻。砂礦層上部含泥率較下部含泥率高。巨礫（直徑大于100mm）率3%～10%，巨礫的含量，上游高于下游。在垂直方向上，在礦砂層底部巨礫含量高，礫徑也大。但當有支溝交匯時，巨礫在垂向的分布往往不具備上述特點，巨礫主要分布在地表附近。

4 礦床成因

礦區及其上游地區，廣泛發育的產在花崗巖巖體內部和其接觸帶的晚構造期復雜類型偉晶巖脈，為區內成礦提供了重要的成礦物質來源。規模大小不一含有電氣石、磁鐵礦、鈮鐵礦（鈳鐵礦）、鉭鐵礦、硫化物、鈦鐵金紅石、獨居石、鋯英石、螢石等的偉晶巖脈在長期的風化作用過程中，特別是化學風化作用中所分解出來的各種礦物組分，通過水介質的搬運，在搬運過程中，由于它們在粒度、密度以及形狀（如云母成片狀、石英成粒狀）等方面的不同，在水介質流速減小的地方，可以分批分級沉積下來而互相分離。那些粒度粗和比重大的有用礦物將在河流上游或沉積層系底部沉積下來，粒度細和比重小的一些板狀及片狀礦物則往往沉積在河流下游或沉積層系的上部。這樣，原來大小混雜在一起被搬運下來的碎屑物質，可沿河流流動方向，按礫石—砂—粘土的沉積順序，互相分開，作有規律的分布；原來混在一起被搬運下來的輕、重礦物，按重礦物—較重礦物—較輕礦物的沉積順序，互相分開，作有規律的分布。二者結合起來，就出現一些密度大的金屬礦物，往往和密度小而粒度大的脈石礦物或巖石碎屑在一起共存的現象。上述機械沉積分異作用進行的愈完全、徹底，則碎屑物質亦將分選得愈完全、徹底，對有用礦物的富集也愈有利?；瘜W上是比較穩定的，在風化和搬運過程中不易分解；機械強度上是堅韌耐磨的，經得起長期磨蝕；比重較大，能在機械分選中富集起來。本礦床的成礦有用組分包括稀有元素礦物、貴金屬金、金屬礦物具有化學性質穩定、硬度和比重大的特征，在搬運和沉積過程中和共同被搬運的其它組分互相分開之后，離開原產地，在另外合適地帶集中富集形成砂礦床。