塞拉利昂Mabonto 地區BIF 型鐵礦航磁異常特征及找礦效果

黃建業顏偉裕曾瑞垠詹勇譚康雨岳鵬軍

（1.中色地科礦產勘查股份有限公司，北京 100012；2.北京中資環鉆探有限公司，北京 100012；3.湖南省核工業地質局三○四大隊，湖南 長沙 410000）

0 引言

Mabonto 地區位于塞拉利昂北方省中東部，地理中心坐標：西經11°48′50″，北緯8°51′鐵礦資源豐富，成礦地質條件優越。2005 年，英國的奧布塔拉資源有限公司在塞拉利昂境內進行了航磁測量，在Mabonto 地區發現了大量的航磁異常，并探獲了世界級的Tonkolili 鐵礦床。2011 年，河南省地質礦產勘查開發局第二地質大隊對Mabonto 地區進行考察，認為該區綠巖帶具有磁鐵礦成礦地質條件（王衛平等，2020）。2012 年，江蘇省地質勘查技術院采用航磁測量對Mabonto 地區開展了初步勘查工作①，圈定了6 處主要異常。2012—2014 年，中色地科礦產勘查股份有限公司對NHC5②、NHC6③2 處異常進行了異常查證，開展地質礦產勘查工作，取得了良好的效果。

1 區域地質背景

Mabonto 地區位于蘇拉山—坎格瑞丘陵（Sula Maution－Kangari Hill）弧形構造帶，NNE 向NNW 向的轉折部位（圖1），地處西非克拉通西南緣，緊鄰早古生代Rokelides 造山帶，該弧形構造帶的巖石發生強烈的變質、變形，變質程度達角閃巖相，局部達麻粒巖相（李玉嵩等，2014）。蘇拉山－坎格瑞丘陵綠巖帶是塞拉利昂太古宙最大的綠巖帶（Rollinson，1999），主要為新太古代沉積變質碎屑巖和變質基性—超基性巖，區內中生界以純橄欖巖、輝長巖斜長巖等為主，寒武系以頁巖、砂巖、正石英巖、安山熔巖、玄武巖、凝灰巖等巖性，新太古界Kambui 群為主要的含礦地層，綠巖帶內盛產BIF 型金、鐵礦，北部的Tonkolili 鐵礦為非洲最大型的BIF 型鐵礦（Mansaray et al.，2013），南部的Baomahun 金礦為大型含鐵建造巖金礦（張予詳，2016）。

2 研究區地質及巖（礦）石磁性特征

2.1 地層

Mabonto地區位于蘇拉山—坎格瑞丘陵弧形構造帶中部（圖1、2），在核部發育新太古代綠巖帶建造（Ls＋Lt），弧形構造帶外圍主要為中太古代變質花崗巖結晶基底（LG）（Wood，1972；Morel，1979；Macfarlane et al.，1981）。

圖1 塞拉利昂地質簡圖（據馬林霄等，2015；曾瑞垠等，2016；修改）

中太古代結晶基底主要由混合花崗巖（LG）組成，巖性主要為混合花崗巖、片麻巖、混合片麻巖、糜棱巖等，其原巖建造應為同造山花崗巖和花崗閃長巖，且經歷深變質作用。

新太古代綠巖帶建造表現為Kambui 群變質沉積巖（Lt）和變質基性—超基性巖等（Ls）。其中變質沉積巖（Lt）主要為條帶狀（含石榴子石）磁鐵石英巖（BIF）、云母石英片巖、黑云母斜長石英片巖、石英巖等；變質基性巖（Ls）主要為角閃巖、斜長角閃巖、角閃石英片巖、角閃斜長片麻巖等；變質超基性巖（Ls）主要為透閃石、綠泥石、蛇紋巖、滑石片巖等，巖層中夾有角閃巖及少量變質沉積巖。

BIF 型鐵礦體主要賦礦巖層為新太古代變質沉積巖（Lt），賦礦巖性主要為條帶狀（含石榴子石）磁鐵石英巖中。條帶狀鐵建造（Banded Iron Forma?tions，簡稱BIF）是一種Fe 質含量高達15%以上，硅、鐵質礦物呈條紋－條帶狀互層產出的化學沉積物（James，1954），一般賦存于早前寒武紀的克拉通地塊中（Klein，2005；Bekker et al.，2010）。

圖2 蘇拉山一帶構造地質簡圖（據Rollinson，1999；曾瑞垠等，2020；修改）

2.2 構造

新元古代—早古生代“泛非”運動時期，Rokelides 和Saharan 造山帶的形成過程中，分別給予蘇拉山—坎格瑞丘陵北東向和北西向擠壓應力（Barrie and Touret，1999），使該區遭受NNE—NE向剪切應力，形成了基本構造格局，主要以NE、NNE向褶皺和斷裂為主（圖2）。

褶皺主要為線性緊閉型褶皺，軸向以NNE、NE向為主，軸面較陡或近于直立，兩翼較陡或局部倒轉，軸面傾角60°～85°，控制著礦體空間形態展布。

蘇拉山－坎格瑞丘陵地區斷裂較為發育，主要分為2 組。成礦前期或成礦期斷裂主要以北東、北北東、南南東向為主，傾角40°～85°，以70°為主，局部倒轉，多為脆性斷裂，長度一般在5 km 以上，個別達到25 km，是區內的主要控礦構造。成礦后期斷裂以近東西向、南東東向為主，對礦體在走向上的連續性起破壞作用，局部將鐵礦體撕裂破碎。

2.3 巖漿巖

區內巖漿巖主要由中太古代變形花崗巖、花崗閃長巖（LG）和少量酸性火山巖（Lg）組成（圖2），均已發生變質。其中變形變質花崗巖、花崗閃長巖主要分布在北北東向綠巖帶的東西兩側，呈規模不等的巖體產出；酸性火山巖、石英閃長巖、花崗斑巖、花崗閃長巖和閃長巖呈小巖株狀或沿脈狀產于綠巖帶中。

區內的巖漿活動具有多期、多次特點，主要集中在太古宙時期發生，巖漿活動廣泛而強烈。中太古代同造山花崗巖活動頻繁，新太古代Kambui 期海底火山活動以基性—超基性巖漿噴發為主，后經區域變質作用分別形成了花崗巖結晶基底及綠巖帶；Kambui 后期小規模的花崗巖、花崗閃長巖沿近東西向、南東東向線性構造侵入，主要分布于結晶基底與綠巖帶的接觸帶上，對鐵礦體連續性起破壞作用（張予詳，2016；董少波和馬林霄，2016；郝玉軍等，2019）。

2.4 變質作用

研究區內變質作用主要為區域變質作用和動力變質作用2 種。區域變質作用與該區地質演化有關，變質程度普遍達到了綠片巖相，最深可達角閃巖相（李玉嵩等，2014），主要變質礦物有綠泥石、滑石、石榴石、紅柱石等。動力變質可能與綠巖帶復式褶皺及后期斷裂活動有關，使得研究區內巖石變形強烈，形成一系列的碎裂巖。其中區域變質作用是鐵成礦的主要因素之一，具體表現為含鐵燧石（成礦膠體沉積的原始礦物質），經變質作用形成細小的紅色半透明鏡鐵礦，后在還原環境下礦物質重結晶，使得礦物顆粒變大，進而磁鐵礦富集而形成礦體（陰元軍等，2018）。

2.5 巖（礦）石磁性特征

根據研究區內105件樣品巖（礦）石磁性測定結果（表1），石英巖和變質砂礫巖幾乎無磁性；花崗巖、混合花崗巖、斜長角閃巖、黑云母斜長石英片巖、云母石英片巖均顯示弱磁性，各巖石磁化率幾何平均值在174.67×10－5SI～419×10－5SI；而含鐵石英巖和條帶狀磁鐵石英片巖的磁性相對較強，區內磁化率為875.86×10－5SI～62666.67×10－5SI、幾何平均值為16916×10－5SI（董少波等，2016）。研究區內磁異常均為含鐵巖系引起，且磁鐵礦含量越高、磁化率越高。因此，通過磁法測量工作，可以大體推斷出磁鐵礦體分布范圍。

表1 巖（礦）石磁參數統計結果

3 航磁異常特征及推斷解釋情況

2012 年，江蘇省地質勘查技術院對Mabonto 地區開展了1∶5 萬航磁測量①，由于區域位于磁南半球，并在磁赤道附近，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＃▓D3a，圖4）。

測區南部磁場略為平靜，有2 處規模及幅值均不大的負異常；測區中部和北部航磁異常規模較大，數個異常相互重疊，多呈現正－負－正異常分布，航磁異常呈串珠狀沿蘇拉山脈走向展布，宏觀上與該地區的綠巖帶分布走向較一致。單個異常形態似橢圓，長軸方向近東西，異常的不連續極有可能由后期東南方向的構造應力破壞所致。由于構造應力的作用，在弧突部位形成了一系列的斷裂，將原本連續的磁性體破壞。

圖3 Mabonto 地區航磁等值線平面圖①②

圖4 Mabonto 地區航磁異常分布（a）及成礦預測圖（b）（據郝玉軍等，2019；修改）

為了更好地認識磁異常特征，對化赤處理后的航磁異常數據乘以－1 倒相（圖3b）。在此基礎上，又進行上下延拓處理，上延500 m 后（圖3c），測區南部的磁場趨于平靜，推測該區域可能為花崗閃長巖分布區域，中部和北部磁異常宏觀形態整體上變化不大，各異常位置不變，但異常幅值減小，形態更為圓滑，表明該區域磁性體相對有一定規模及下延深度。通過向下延拓100 m（圖3d），各個磁異常的極值逐漸增大，部分磁異常有分離現象。

初步在研究區內圈定了6 個航磁異常，沿蘇拉山—坎格瑞丘陵呈串珠狀分布，異常所處地質背景基本相同，均位于太古宙褶皺造山系內，基底斷褶發育，巖漿活動跡象較多。由南往北航磁異常編號分別為NHC1、NHC2、NHC3、NHC4、NHC5 和NHC6（圖3、4）。

3.1 NHC1 航磁異常區

NHC1 航磁異常規模相對較小，異常形態正近東西向產出，東西向長約3.2 km，南北向寬約2.8 km，異常形態表現為北部為負磁異常，負異常極值為－370 nT。該航磁異常主要位于中太古代混合花崗巖（LG）中（圖4），不具備BIF 型鐵礦成礦條件。

3.2 NHC2 航磁異常區

NHC2 航磁異常規模較大，呈近東西向展布，東西延伸長約5 km，異常區寬約4 km，整體分布特征為正－負－正，負異常幅值較大，負極值達－3140 nT。根據航磁異常分布特征，南、北兩側為正異常，異常形態呈近東西向，推測其對應近東西向斷裂構造或隱伏巖體出露；中間為負異常，推測其對應鐵礦體水平投影位置。結合航磁和地質特征，預測鐵礦體產狀為走向呈近南北向，傾向西，傾角較陡，礦體規模較大，具備大型礦床的成礦條件，有較大的找礦前景。

3.3 NHC3 航磁異常區

NHC3 航磁異常規模較大，整體呈北東30°方向展布，異常區長約5.8 km、寬約3 km，區內顯示多個正、負異常中心，南部負極值－780 nT、北部負極值－1480 nT。航磁異常分布特征顯示有多個正、負異常中心，推測是由多個磁性體相互疊加引起的，且不同磁性體之間相互影響較大。預測異常區內有多條鐵礦體出露，北北東向為區內鐵礦主礦體，出露長度＞2.8 km，具備大型礦床的成礦條件，有較大的找礦前景。

3.4 NHC4 航磁異常區

NHC4 航磁異常規模較大，整體呈近東西向展布，東西向延伸長約5 km，南北向寬約4.7 km，異常整體分布特征為正－負－正，其負異常幅值較大，負極值達－1700 nT。該航磁異常中部、東部位于綠巖帶內，主要出露新太古代變質沉積巖（Lt）和變質基性—超基性變質巖，西部及西側外圍主要出露中太古代混合花崗巖及花崗閃長巖（LG）。區內斷裂構造較為發育，以南北向斷裂為主，構造南北兩端被近東西向斷裂限定。

根據航磁異常分布情況結合地質特征，預測區內有2 條鐵礦體，主要位于負異常區東、西兩側。推測西側主礦體產狀為走向呈近南北向、傾向西，推測鐵礦體長約1.6 km；東部礦體產狀為走向呈北東東向，傾向北，推測礦體長約1.6～2.0 km。東、西兩側的鐵礦體可能有局部重疊，預測區內具備大型礦床的成礦條件，有較大的找礦前景。

3.5 NHC5 航磁異常區

NHC5 航磁異常規模大，整體呈北東向展布，其異常形態軸向長約14 km，最寬達5 km，航磁異常以負磁異常為主，分布特征表現為負磁異常整體北東向展布，北部為負磁異常夾2 個小規模正磁異常、南部為北西側為負磁異常，南東側為正磁異常。區內對負磁異常大致可劃分為3 個異常中心，呈北東向串珠狀分布，北部負磁異常呈60°方向展布，長軸約1.9 km，短軸約1.2 km，負極值為－646 nT；中部負磁異常呈40°方向展布，長軸約3.1 km，短軸約1.4 km，負極值為－2820 nT；南部負異常呈45°方向展布，長軸約2.9 km，短軸約1.6 km，負極值為－1090 nT。

該航磁異常中部、東部位于綠巖帶內，主要出露新太古代變質沉積巖（Lt）和變質基性—超基性變質巖，西部及西側外圍主要出露中太古代混合花崗巖及花崗閃長巖（LG）。區內斷裂構造發育，以北東向、北北東向、近南北向斷裂構造為主，被近東西向、南東向所切。根據航磁異常分布特征，推測北西部2 個小正磁異常對應巖體出露位置，負磁異常為鐵礦體產出部位，南東部正磁異常對應東北向斷裂構造或隱伏巖體。預測礦體呈北東向展布，傾向低緩負磁梯度帶方向，具備超大型礦床的成礦條件，有較大的找礦前景。

3.6 NHC6 航磁異常區

NHC6 航磁異常規模較大，異常形態為東西長約3 km，南北長約4.5 km，整體分布特征為正－負－正，負異常幅值較大，負極值達－840 nT。該航磁異常位于綠巖帶內，主要出露新太古代變質沉積巖（Lt），夾少量變質基性—超基性變質巖。

根據航磁異常分布特征，南、北兩側為正異常，異常形態呈近東西向，推測其對應近東西向斷裂構造或隱伏巖體出露；中間為負異常，推測其對應鐵礦體水平投影位置。具備大型礦床的成礦條件，有較大的找礦前景。

4 異常查證結果

2012—2014 年，通過中色地科礦產勘查股份有限公司、天津華北地質勘查總院、華北地質勘查局第四地質大隊等地勘單位對Mabonto 地區的NHC1～NHC6 等6 處航磁異常進行地質調查和地面高磁驗證，發現了Gpafaya 特大型鐵礦和Sokoya、Malumpo大型鐵礦（圖4）。

4.1 NHC5 航磁異常查證結果

通過異常查證和勘查工作，在NHC5 航磁異常區內發現Gpafaya 鐵礦，查明主礦段鐵礦體9 個、南礦段鐵礦體5 個，探獲鐵礦石資源量近28 億t，礦床規模達特大型鐵礦（董少波等，2016）。鐵礦體的產出部分與負磁異常位置對應（圖5a，6a），北東部2個小正磁異常中心部位對應花崗閃長巖小巖株出露位置，南西部正磁異常軸向呈北西向，與礦區構造F1出露位置大致對應。F1斷裂將Gpafaya 礦區內同一礦體的V1和VS1錯斷，即主礦段礦體V1與北部、中部負磁異常位置相當，南礦段鐵礦體VS1與南部負磁異常位置對應（圖5a）。

V1礦體整體走向約30°，變化范圍為5°～52°，沿走向由南向北，礦體傾向呈NW－NWW－SE－NW向變化（圖6a、6b），傾向于負磁異常一側；VS1礦體總體走向約17°，變化范圍為2°～25°，沿走向由南到北，礦體的傾向呈NW－NNW－NW 向變化（圖6a），礦體傾向變化表現為向低緩負磁梯度帶方向變化。根據高磁異常剖面驗證（曾瑞垠等，2020），正負異常梯度帶為地表礦體的頂板，負異常區為礦體向下延伸部位，驗證結果與航磁異常特征相一致（圖6b）。礦體膨脹、收縮現象明顯，NHC5 異常共圈定礦體14 條，其中V1為主礦體，礦體厚度14.75～354.68 m，平均111.73 m，TFe 平均品位29.19%；mFe 平均品位21.50%；在負磁異常中心部位礦體明顯膨脹、在負磁異常兩側或與正磁異常接洽部分，礦體明顯收縮，且負極值的絕對值越大，礦體的規模越大；這說明礦體形態、規模大小與負磁異常規模、極值大小關系密切。驗證結果表明NHC5 航磁異常是礦致異常，找礦效果良好。

4.2 NHC6 航磁異常查證結果

通過異常查證和勘查工作，在NHC6 航磁異常區內發現Sokoya 鐵礦，查明6 個原生磁鐵礦體和2個氧化鐵礦體（董少波和馬林霄，2016；曾瑞垠等，2016），累計探獲鐵礦石資源量近5 億t，礦床規模達大型鐵礦③。Sokoya 礦體賦存在碎屑巖變質巖內，與負磁異常位置相當（圖5b），賦礦巖性為磁鐵石英巖，與圍巖整合接觸，呈層狀、似層狀產出，礦體整體走向16°（圖7a），傾向NWW，傾角55°～87°，屬于陡傾斜礦體，礦體厚度4～195 m，TFe 平均品位為32.15%、mFe平均品位為22.40%。高磁異常剖面驗證，負異常區為地表礦體和礦體向下延伸部位，驗證結果與航磁異常特征相一致（圖7b）。北部正磁異常與Sokoya 礦區北部北東東向斷裂位置相當，為后期構造，將Sokoya 鐵礦和Tonkolili 鐵礦南段錯開；南部正磁異常與北東東向斷裂位置相當（圖7b）。驗證結果表明NHC6 航磁異常是礦致異常，找礦效果良好。

圖5 Gpafaya（a）和Sokoya（b）礦區航磁異常與礦體對應圖

圖6 Gpafaya 地質簡圖（a）和L－L＇線地質高磁綜合剖面圖（b）（據董少波等，2016；郝玉軍等，2019；曾瑞垠等，2020；修改）

4.3 NHC2～NHC4 航磁異常查證結果

通過勘查工作，在NHC2、NHC3、NHC4 航磁異常區內發現Malumpo 鐵礦，劃分為NHC2、NHC3、NHC4 等3 個礦段，共圈定24 個原生鐵礦體和3 個礦化體（楊建嶺等，2015；陰元軍等，2018），其中NHC3 異常區在地表探獲2 條氧化鐵礦體（時培哲等，2017），NHC3、NHC4 航磁異常區探獲鐵礦石資源量均＞1 億t，礦床規模達大型鐵礦。NHC2－NHC4航磁異常區鐵礦主礦體規模大，呈層狀、似層狀，均與負磁異常位置相對應。但礦體具有明顯分支復合、膨大收縮現象，礦體連續性和穩定性均不如NHC5 航磁異常區，這與異常區內呈現的正－負－正相互重疊異常分布相吻合，受構造應力破壞引起礦致異常的不連續。

5 結論

通過對NHC2～NHC6 航磁異常進行驗證，在NHC2～NHC4 航磁異常（即MALUMPO 礦區）分別圈定礦體12 條、3 條和6 條，探獲原生鐵礦石資源量13.31 億t，TFe 平均品位為30.80%、mFe 平均品位為20.49%；探獲氧化鐵礦石資源量0.17 億t，TFe平均 品 位 為54.32%；在 NHC5 航 磁 異 常（即GPAFAYA 礦區）圈定礦體14 條，探獲鐵礦石資源量24.99 億t，平均品位TFe 為29.15%、mFe 為21.23%；在NHC6 航磁異常（即SOKOYA 礦區）圈定礦體10 條，探獲磁鐵礦石資源量4.7 億t，平均品位TFe 為32.04%、mFe 為22.28%。氧化鐵礦石資源量0.126 億t，TFe 平均品位為53.09%。

塞拉利昂Mabonto 地區航磁異常的分布特征與蘇拉山—坎格瑞丘陵綠巖帶關系密切，本文通過對該區航磁異常特征、異常推斷及驗證情況，總結幾點可供該地區找礦工作的參。

圖7 Sokoya 地質簡圖（a）和A－A＇線地質高磁綜合剖面圖（b）（據曾瑞垠等，2016；修改）

（1）Mabonto 地區NHC2～NHC6 航磁異常均為含磁鐵石英巖等條帶狀鐵建造（BIF）引起的，通過對航磁異常圈定的鐵礦找礦靶區進行查證，共探獲Gpafaya、Sokoya 和Malumpo 3 個大型BIF 型鐵礦床，其負磁異常對應鐵礦體的投影位置。因此，航磁測量在BIF 型鐵礦的找礦應用中具有良好的找礦效果，航磁異?？梢宰鳛閰^域最有效的磁鐵礦礦床的找礦標志。

（2）航磁負磁異常面積越大、強度越高，對應的BIF 型鐵礦體規模越大，負磁異常方向指示著鐵礦體的傾向方向，因此，航磁異常是鐵礦體空間形態的重要判斷依據。

（3）在蘇拉山—坎格瑞丘陵綠巖帶北部早期發現的Tonkolili 鐵礦，中部Mabonto 地區內發現的Sokoya 和Gpafaya 等鐵礦床，均為BIF 型鐵礦，說明航磁異常＋綠巖帶建造是該地區尋找BIF 型鐵礦的有利地段。在蘇拉山—坎格瑞丘陵南部綠巖帶，和東部塞法杜—凱內馬成礦帶內的Kambui、Nimini 丘陵等綠巖帶規模均較大，開展小比例尺航磁測量，有大型BIF 型鐵礦的找礦潛力。

致謝本文在編寫過程中得到了中色地科礦產勘查股份有限公司董少波教授級高級工程師的指導，在稿件發表中得到了審稿人客觀仔細的審閱并提出了具體的修改意見，在此表示衷心感謝！

注釋

①江蘇省地質技術勘查院.2012.慶華塞投十礦權區1∶5 萬飛艇式航空磁測北方省兩礦權區航磁異常地面查證成果報告（R）.

② 中色地科礦產勘查股份有限公司.2015.塞拉利昂北方省GPAFAYA 礦區鐵礦詳查報告（R）.

③中色地科礦產勘查股份有限公司.2015.塞拉利昂北方省SOKOYA 礦區鐵礦詳查報告（R）.