陳 超, 李太升, 王 茹

(湖北省地質(zhì)局 第八地質(zhì)大隊(duì),湖北 襄陽(yáng) 441000)

1 區(qū)域地質(zhì)背景

莫桑比克境內(nèi)2/3為前寒武紀(jì)地層覆蓋。

前寒武紀(jì)地區(qū)可分成三大構(gòu)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(jì)地層,可細(xì)分為兩個(gè)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(guó)各地;③泛非構(gòu)造帶(800～410 Ma),以卡丹(Katanguian)造山運(yùn)動(dòng)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(jì)—晚侏羅世時(shí)期的裂谷作用,伴有沉積巖和廣泛的火成巖活動(dòng)。

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

安格尼亞石墨礦區(qū)位于莫桑比克北部,行政區(qū)劃隸屬太特省安格尼亞區(qū)(圖1)。

圖1 安格尼亞石墨礦區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 The regional geological map of graphite mine in Angónia 1.第四系;2.白堊系;3.變質(zhì)沉積巖;4.混合巖、混合片麻巖和同構(gòu)造的花崗類巖石;5.淡色片麻巖、長(zhǎng)英質(zhì)麻粒巖、高級(jí)片麻巖和鐵鎂質(zhì)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(qū);9.卡羅流紋巖;10.卡羅玄武巖;11.元古代酸性侵入體;12.環(huán)形巖脈;13.元古代基性—超基性巖套;14.元古代紫蘇花崗閃長(zhǎng)巖和紫蘇花崗閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖;15.元古代變質(zhì)花崗巖侵入體;16.元古代正長(zhǎng)石、二長(zhǎng)石和文長(zhǎng)二長(zhǎng)巖;17.礦區(qū)位置。

大地構(gòu)造位置屬于南部非洲贊比亞構(gòu)造省東南部,NW、SN向有兩組斷裂,幾乎沒有褶皺構(gòu)造,巖漿巖不發(fā)育,只對(duì)礦區(qū)東北部的礦層有影響。

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

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦層特征

安格尼亞石墨礦初步認(rèn)為屬中大型礦床,從區(qū)域上看,礦區(qū)位于一個(gè)北西向的含礦帶,分為4個(gè)含礦層,賦存34個(gè)石墨礦體。礦體均產(chǎn)于中元古界安格尼亞群,礦層地表形態(tài)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(zhǎng)片麻巖,石墨斜長(zhǎng)片麻巖,黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖;2.地質(zhì)界線;3.石墨礦體位置及編號(hào);4.推測(cè)石墨礦體及礦化體;5.普查區(qū)范圍。

礦體產(chǎn)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(zhǎng)幾十米至1 050 m,斜深40～120 m。四個(gè)礦體主要特征見表1。

Ⅰ號(hào)礦體:延伸不夠長(zhǎng),呈中間厚兩邊薄的透鏡狀礦體。

Ⅱ-1號(hào)礦體:品位高,夾層較少,延伸不夠長(zhǎng)的透鏡狀礦體。

Ⅱ-2號(hào)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(chǎn)狀變化較大的厚大透鏡狀礦體。

Ⅲ-1號(hào)礦體:地表延伸短,品位變化大且夾層較多。

Ⅲ-2號(hào)礦體:夾層多,厚度變化大且品位變化大透鏡狀礦體。

Ⅳ號(hào)礦體:延伸長(zhǎng),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(qū)成礦背景良好,有望達(dá)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(shù)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(zhì)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(zhǎng)(二長(zhǎng))片麻巖、石墨斜長(zhǎng)(二長(zhǎng))片麻巖,次要礦石類型為含石墨石榴子石黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖,礦石為鱗片柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)。礦物成分:斜長(zhǎng)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(zhǎng)石:粒徑0.1～7.0 mm,聚片雙晶發(fā)育,定向排列。

鉀長(zhǎng)石:呈他形粒狀,粒徑0.1～2.0 mm,普遍含鈉長(zhǎng)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(fā)育,均質(zhì)性。

2.2.2 礦石化學(xué)成分

經(jīng)莫桑比克石墨礦實(shí)驗(yàn)室選礦試驗(yàn)研究得出的礦石化學(xué)成分,其結(jié)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(xiàng)目固定CSiO2Al2O3TFe2O3K2ONa2O含量/%5.1054.6515.9411.301.800.74分析項(xiàng)目CaOMgOTiO2MnOSP含量/%0.910.801.500.150.120.12

2.2.3 石墨特征

石墨賦存狀態(tài)差異不大,在黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖和斜長(zhǎng)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(shù)發(fā)生彎曲。

石墨精礦綜合指標(biāo):產(chǎn)率5.18%,品位91.50%,回收率92.75%,該石墨礦區(qū)可選性較好,有很好的開發(fā)前景。

選礦試驗(yàn)結(jié)果顯示:該石墨礦石墨結(jié)晶較好,且易單體解離,屬于易選礦石。

3 礦床成因及找礦標(biāo)志

3.1 礦床成因探討

據(jù)研究,含有相當(dāng)數(shù)量的有機(jī)物質(zhì)泥沙質(zhì)沉積巖,只有在變質(zhì)作用過程中,巖石中的有機(jī)物質(zhì)遭受一系列的分解反應(yīng),才能導(dǎo)致石墨的產(chǎn)生。關(guān)于炭質(zhì)來源,陳衍景等[1]認(rèn)為是有機(jī)成因和無機(jī)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(jī)成因,大理巖、混合巖化巖石中石墨為有機(jī)和無機(jī)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(zhǎng)片麻巖和石墨斜長(zhǎng)片麻巖,炭質(zhì)來源于原巖沉積的有機(jī)質(zhì),原巖沉積的生物腐殖質(zhì)在區(qū)域變質(zhì)作用過程中,氣化溢出,再結(jié)晶成鱗片狀石墨,即有機(jī)碳成礦[2-6]。

顏玲亞等[7]指出含炭質(zhì)粘土巖沉積建造經(jīng)受區(qū)域變質(zhì)作用的改造,在強(qiáng)烈的熱力和定向壓力下使富炭質(zhì)粘土巖沉積建造產(chǎn)生分解形成石墨,達(dá)到片麻巖相—麻粒巖相,重結(jié)晶和片理化使鱗片狀石墨產(chǎn)生并富集,形成工業(yè)礦體。

總之,安格尼亞石墨礦的形成,主要是區(qū)域變質(zhì)作用的結(jié)果,在還原環(huán)境中原巖有機(jī)碳以重結(jié)晶方式結(jié)晶而成鱗片狀晶質(zhì)碳,形成石墨礦床。

3.2 找礦標(biāo)志

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

(2) 石墨是良導(dǎo)體,激電異常往往與石墨地層相吻合,異常強(qiáng)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(zhì)石墨礦的間接標(biāo)志[8]。

4 結(jié)論

安格尼亞石墨礦為區(qū)域變質(zhì)巖型礦床,礦層穩(wěn)定,屬大鱗片晶質(zhì)石墨礦,石墨礦可選性好,極有開發(fā)利用價(jià)值。該礦的發(fā)現(xiàn)對(duì)東南部非洲特別是莫桑比克尋找晶質(zhì)大鱗片石墨礦極具指導(dǎo)意義。