常洪倫，李淼清，劉建權(quán)，陳 耀，陳曉紅，洪 光，劉洪微，張金秋

（1. 華北有色工程勘察院有限公司，河北 石家莊 050021；2. 天津華北地質(zhì)勘查總院，天津 300170；3. 廣西大錳錳業(yè)集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530028；4. 東北大學(xué)秦皇島分校，河北 秦皇島 066004；5. 中化地質(zhì)礦山總局化工地質(zhì)調(diào)查總院，北京 100013）

地 質(zhì)

南非Postmasburg錳礦田找礦信息及找礦方法

常洪倫1，李淼清1，劉建權(quán)2，陳 耀3，陳曉紅4，洪 光5，劉洪微1，張金秋1

（1. 華北有色工程勘察院有限公司，河北 石家莊 050021；2. 天津華北地質(zhì)勘查總院，天津 300170；3. 廣西大錳錳業(yè)集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530028；4. 東北大學(xué)秦皇島分校，河北 秦皇島 066004；5. 中化地質(zhì)礦山總局化工地質(zhì)調(diào)查總院，北京 100013）

南非Postmasburg錳礦田發(fā)育了大規(guī)模的錳礦床，礦石品位高、質(zhì)量好。通過對沉積建造信息和地質(zhì)構(gòu)造信息的分析，認(rèn)為山體的分水嶺、山坡的寬緩向斜部位為厚大礦體賦存的主要地段，可通過地質(zhì)填圖、地表探礦工程和投入少量鉆孔的方法確定礦體分布的有利部位。

Postmasburg錳礦田；找礦信息；找礦方法

1 成礦地質(zhì)背景

南非Postmasburg錳礦田位于南非北開普省東北部，北起Sishen，南至Postmasburg。北部與Kalahari錳礦田毗鄰，成為僅次于Kalahari錳礦田的全球第2大錳礦田［1］。礦田形成于古元古代早期［2-3］，與Maremane隆起之上的Transvaal超群密切相關(guān)。隨著古元古代成鐵紀(jì)末期沉積序列的建造和Maremane隆起的出現(xiàn)，在礦田內(nèi)形成了三條礦帶。其中，東礦帶形成較早，位于Maremane隆起的東側(cè)，呈弧狀分布；西礦帶形成較晚，位于Maremane隆起的西側(cè)，呈帶狀分布；混合帶在形成時(shí)間上介于東、西礦帶之中，空間上位于二者的交匯部位，因此，具有東、西礦帶礦體的過渡特征。

礦體賦存于Asbesheuwels亞群的Asbestos Hill組的條帶狀鐵質(zhì)建造中，其下伏地層為Campbellrand亞群的Lime Ares組白云巖，上覆地層為一套以泥巖、粉砂巖為主的淺海碎巖屑沉積序列。這套地層繼而被Postmasburg群的粉砂質(zhì)泥巖局部覆蓋，加之后期Ongluk安山質(zhì)熔巖體的向東推覆［4］，形成了整個(gè)礦田現(xiàn)在的格局，見圖1。

2 礦床特征

圖1 Postmasburg錳礦田區(qū)域地質(zhì)簡要

2.1 礦床規(guī)模

Postmasburg錳礦田的3條礦帶具有類似的地質(zhì)特征，在空間上的連續(xù)性較強(qiáng)。礦床南北向伸長50 ～ 60 km，東西向展布也達(dá)到了近30 km。根據(jù)西礦帶的鉆孔數(shù)據(jù)，礦體的平均累加鉛垂厚度為8.58 ～10.41 m，真厚度達(dá)到了8 ～ 9.7 m。礦體內(nèi)部含薄層的鐵質(zhì)泥巖或含鐵粉砂巖薄夾層，層厚一般小于3 m，數(shù)量少。礦體頂面埋深0 ～ 88 m，平均43 m。因此，屬可露天開采的超大型錳礦床。

2.2 礦石特征

2.2.1 礦物組分

礦石中的礦物成分均較為簡單：錳礦物主要有方鐵錳礦、褐錳礦、軟錳礦、硬錳礦及黑錳礦（見圖2），鐵礦石礦物主要為赤鐵礦。其中，黑錳礦為次生成因，含量與其他幾種相比明顯較少。礦體不同部位的礦石中礦物成分種類一致，但各類的含量有明顯區(qū)別

圖2 主要礦物成分及鏡下特征

礦體中央部位的中下部、底部礦石中硬錳礦和褐錳礦含量明顯高于其他幾種，赤鐵礦一般不超過3％；礦體的邊部、頂部則以方鐵錳礦主，褐錳礦和硬錳礦含量較低，赤鐵礦含量明顯增多，并可見赤鐵礦夾層或透鏡體；其他部位則具有上述二者的過渡特征。

表1 樣品Fe、Mn含量％

2.2.2 元素含量

本次從礦石樣品分析結(jié)果中隨機(jī)抽取了100件（見表1），礦石中的Fe、Mn含量因各礦物成分的含量變化而異，總體特征是隨著主要礦物成分褐錳礦—方鐵錳礦—赤鐵礦的序列變化，F(xiàn)e含量升高而Mn含量降低，前期研究已有對此的論述［5-6］。對Fe、Mn含量及其變化特征進(jìn)行了分析。

通過表1可知：礦石的總體品位ω（Fe+Mn）介于35.55％ ～ 62.77％之間，平均值為51.95％。在散點(diǎn)圖上數(shù)據(jù)點(diǎn)多集中于45％ ～ 60％之間（見圖3），總體品位變化系數(shù)為5.82％，屬于穩(wěn)定范疇。

圖3 鐵錳總含量散點(diǎn)分布

ω（Fe）介于30.13％ ～ 62.41％之間，ω（Mn）介于21.83％ ～ 41.68％之間，二者的品位波動范圍較大（見圖4），存在明顯的負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)達(dá)到了-0.89，表明礦石中Fe和Mn的負(fù)相關(guān)性極強(qiáng)。

圖4 鐵錳含量相關(guān)性曲線

2.2.3 礦石類型

對礦石樣品分別做了錳、錳礦物的物相分析，結(jié)果表明：礦石中碳酸錳中Mn占有率平均為1.04％，硅酸錳中Mn占有率平均為1.92％，氧化錳中Mn占有率平均為96.51％；磁性鐵中Fe占有率平均為0.89％，硅酸鐵中Fe占有率平均為7.42％，赤鐵礦中Fe占有率平均為91.28％，硫化鐵中Fe占有率平均為0.26％，碳酸鐵中Fe占有率平均為0.43％。

由此可見，礦石中的錳礦物主要為氧化錳，鐵礦物主要為氧化鐵，礦石均為氧化礦石類型。

2.3 礦床成因

Postmasburg錳礦田為沉積—受變質(zhì)錳礦床的礦床類型，其成因一直是爭論的熱點(diǎn)問題。關(guān)于礦床成因也涌了多種模型，其中最為典型的為海侵—海退模型［7］和上升流模型［8］。

該成礦帶形成于古元古代早期，成礦環(huán)境為淺海海盆環(huán)境。成礦物質(zhì)來源于海底的火山噴氣和熱液巖漿物質(zhì)的滲透，以膠體的形式賦存在水體中。同時(shí)，海底噴氣活動不斷帶來大量的Fe、Mn、Si等成礦物質(zhì)和酸性、還原性的氣體，為形成巨型層狀鐵錳礦床提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著古元古代大氣中氧含量的升高，膠體不斷被氧化而沉積于海底，鐵、錳質(zhì)富集成礦。此后海水退積，原有鐵、錳礦體被一套泥巖、粉砂巖和石英砂巖序列所覆蓋，形成了現(xiàn)在的沉積序列。由此推測，礦床可能為海底噴氣成因，符合上升流模型的理論（見圖5）。

圖5 礦床成因示意

3 地質(zhì)找礦信息

3.1 沉積建造信息

Transvaal超群的地層序列建造時(shí)期長，長時(shí)間的沉積以及多期次的間斷、侵蝕形成了獨(dú)特的沉積建造。這套沉積建造中含有多種復(fù)雜巖性，可歸納為幾個(gè)巖性單元，各巖性單元主要巖性特征如下。

1） Paling頁巖單元：由紅褐色、紫紅色頁巖組成，風(fēng)化嚴(yán)重，較為破碎，地表出露范圍較小，局部綠泥石化，夾有黃綠色泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖薄層。厚度＞3 m。

2） 石英巖/Gamagara頁巖單元：由紫紅色、肉紅色、白色中粗粒石英巖組成，中間夾有黃綠色、紫紅色頁巖，其中石英巖自下而上顏色逐漸變淺。厚度10 ～ 15 m。

3） 泥質(zhì)粉砂巖單元：由灰白色、淺綠色、淺灰綠色泥質(zhì)粉砂巖組成，局部因含鐵質(zhì)而呈褐色，有一定的千枚巖化或高嶺土化，成層性良好，可見斑點(diǎn)狀含鐵石英粉砂巖、紅褐色含鐵錳粘土巖、斑點(diǎn)狀綠簾絹云母板巖的夾層或透鏡體。與上下單元均為過渡關(guān)系，頂部主要為石英含砂粉砂巖，底部則為含鐵錳泥質(zhì)粉砂巖。厚度8 ～ 12 m。

4） 鐵質(zhì)細(xì)砂巖/鐵質(zhì)礫巖單元：鐵質(zhì)細(xì)砂巖呈紅棕色、紅褐色，致密塊狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，可見紅褐色泥質(zhì)粉砂巖夾層或透鏡體。厚度1.5 ～ 3 m。局部鐵質(zhì)細(xì)砂巖代之以鐵質(zhì)礫巖，紅棕色至黑褐色，致密塊狀結(jié)構(gòu)，似層狀構(gòu)造，內(nèi)部含紅褐色碎屑狀硅質(zhì)鐵錳礦石角礫或球粒狀鐵質(zhì)細(xì)砂礫屑，直徑0.5 ～ 5 cm，略呈定向排列。厚度2 ～ 4 m。

5） 鐵錳礦體單元：為Postmasburg礦田錳礦的主要賦存層位，由鋼灰色、黑色錳礦石組成，主要金屬礦物為方鐵錳礦、褐錳礦和硬錳礦，致密塊狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造。與上部單元在成分上存在過渡關(guān)系，自底部向上錳質(zhì)含量升高，鐵質(zhì)含量降低。厚度3 ～15 m，因賦存部位而異。

6） 白云巖單元：由灰黃色、淺黃綠色藻云巖及其下部的灰色、淺灰綠色、灰黑色富錳白云巖組成。其中藻云巖顆粒較粗大，可觀察到白云石晶體，內(nèi)部可見疊層狀藻紋層；富錳白云巖結(jié)晶不明顯，層狀構(gòu)造發(fā)育，內(nèi)部泥質(zhì)含量較高，無藻類生物體出現(xiàn)。

由以上地層序列可見，由頁巖—粉砂巖—細(xì)砂巖/礫巖等一套碎屑巖組合構(gòu)成了礦體的頂板。這一套巖性組合的厚度可能存在變化，但層序發(fā)育十分穩(wěn)定，一般情況下沒有巖性缺失。因此，這幾類頂板巖性，尤其是鐵質(zhì)含量較高的細(xì)砂巖或礫巖在地表的出露，均能表明下部礦體或礦化體的存在，具有極其重要的指示意義。

3.2 地質(zhì)構(gòu)造信息

Postmasburg錳礦田的發(fā)育與古元古代白云巖巖溶系統(tǒng)的發(fā)育關(guān)系密切［5，9-10］，成礦后期巖溶系統(tǒng)的二次發(fā)育對礦體的完整性和連續(xù)性造成了一定程度的破壞，特別是底板白云巖因溶蝕發(fā)生塌陷，礦體局部發(fā)生了破碎、加厚乃至重疊。

此外，成礦后期的塌陷和區(qū)域上自西向東的推覆作用還形成了一系列彎曲程度不同的褶皺和斷層。其中，褶皺的軸向均為N-S向，斷層多為N-S向的壓性斷層，亦有E-W向的平移張性斷層出現(xiàn)。

這些地質(zhì)構(gòu)造均為地質(zhì)找礦提供了豐富的信息。針對溶蝕構(gòu)造而言，古溶坑邊部的沉積序列發(fā)育較薄，白云巖位置較高，易于發(fā)生溶蝕作用。而古溶坑中部，由于礦質(zhì)的充填和厚層頂板的覆蓋而得以保護(hù)，底部白云巖不易被溶蝕。因此，礦層發(fā)育較薄的背斜部位白云巖均已發(fā)生溶蝕，位置下降，形成山坡；礦層及其頂板厚大的向斜部位則保留了原有的高度，形成山脊。在橫剖面上，山脊處為向斜構(gòu)造且地層位置較高，而山坡處為平緩的背斜構(gòu)造且地層位置相對較低，形成了類似斷層的構(gòu)造，實(shí)際上為底板下陷、地層坍塌所形成。

由此可見，山體的分水嶺、寬緩向斜的軸部等地段為厚大礦體產(chǎn)出的主要部位，而山坡邊緣或背斜部位則多為較薄的礦體或礦化層。

4 找礦方法

根據(jù)Postmasburg錳礦田的地層、構(gòu)造特征，結(jié)合礦體賦存、出露的實(shí)際情況，可利用以下方法快速、經(jīng)濟(jì)、有效地確定找礦靶區(qū)。

1） 地質(zhì)填圖，確定頂板、礦體和底板在礦區(qū)內(nèi)的出露地段，著重對礦體的直接頂板進(jìn)行圈定，確定礦體或礦化帶的可能分布范圍。

2） 利用適量的地表探礦工程（如探槽、淺井等）對礦體頂板出露的地段進(jìn)行揭露，一方面驗(yàn)證地質(zhì)填圖工作的準(zhǔn)確性，另一方面，判斷寬緩向斜的存在性及其延伸范圍，從而初步圈定出厚大礦體的靶區(qū)。

3） 在靶區(qū)內(nèi)實(shí)施少量鉆孔，驗(yàn)證靶區(qū)圈定的準(zhǔn)確性。若揭露出厚大礦體，即可按照網(wǎng)度在該鉆孔周圍繼續(xù)布設(shè)鉆孔；若礦體厚度不理想或未揭露礦體，則需綜合考慮溶蝕構(gòu)造和斷層的影響，放棄在該區(qū)域內(nèi)繼續(xù)施工，并根據(jù)鉆孔對地層的揭露情況，調(diào)整原有設(shè)想和施工方案。

5 結(jié) 語

Postmasburg錳礦田的錳礦體發(fā)育獨(dú)特，礦床規(guī)模大，礦石質(zhì)量好，Mn、Fe含量負(fù)相關(guān)。礦體頂、底板較為穩(wěn)定，頂板地層完整。鐵質(zhì)細(xì)砂巖或鐵質(zhì)礫巖的出現(xiàn)為找礦的直接標(biāo)志，礦區(qū)的分水嶺、寬緩向斜的軸部為厚大礦體賦存的主要地段，可通過地質(zhì)填圖、地表探礦工程和少量的鉆探工程快速、經(jīng)濟(jì)、有效地確定厚大礦體分布的有利部位。

［1］ 《礦產(chǎn)資源綜合利用手冊》編輯委員會. 礦產(chǎn)資源綜合利用手冊［M］.北京： 科學(xué)出版社， 2000： 252.

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Prospecting Information and M ethods in Postmasburg M anganese Field in South Africa

CHANG Honglun1，Li M iaoqing1，LIU Jianquan2，CHEN Yao3，CHEN Xiaohong4，HONG Guang5，LIU Hongwei1，ZHANG Jinqiu1
（1. North China Engineering Investigation Institute Co. Ltd.，Shijiazhuan，Hebei 050021，China；2.Tianjin North China Geological Exploration General Institute，Tianjin 300170，China；3.Guangxi Dameng Manganese Industry Group， Ltd.， Nanning，Guangxi 530028，China；4.Northeastern University at Qinhuangdao，Qinhuangdao，Hebei 066004；5.General Institute of Chemical Geology Survey of CCGMB，Beijing 100013，China）

Large-scale manganese ore deposits develop in Postmasburg Manganese Field in South A frica w ith highgrade and good-quality ores. According to analysis of the information from sedimentary formation and geological structure， the mountain ridge and trapped syncline on slope are considered to be main occurrence locations for thick orebody. Geological mapping， surface exploration engineering and a few boreholes could be applied to defne the distributing areas of orebody.

Postmasburg Manganese Field； Prospecting information； Prospecting methods

P618.32

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.03.001

2016-08-02

常洪倫（1984-），男，山東菏澤人，博士，高級工程師，研究方向：礦產(chǎn)勘查、礦床成因，手機(jī)：15200037635，E-mail：changhonglun@126.com.