葛之亮，李雷，孫成杰，毛付龍

(1.中礦資源集團(tuán)股份有限公司，北京 100089；2.剛果(金)中礦資源有限公司，剛果(金) 利卡西)

Kamatete鐵礦床位于贊比亞共和國西北省南部卡森帕(Kasempa)地區(qū)，礦區(qū)中心坐標(biāo)：S 13°18′17″，E 26°05′32″。自2007年至今，該區(qū)域內(nèi)開展了大量地質(zhì)勘查工作，發(fā)現(xiàn)16處鐵礦(化)露頭，劃分出4個(gè)主要鐵礦區(qū)，圈定數(shù)十條鐵礦體。對其中7條主礦體進(jìn)行資源量估算，獲得鐵礦石資源量近4億t，TFe平均品位46.38%(1)中礦資源勘探股份有限公司，贊比亞西北省Kamatete鐵礦勘查研究報(bào)告，2014年。。該鐵礦床具有埋藏淺、規(guī)模大、品位高、可選性好、開采技術(shù)條件簡單等優(yōu)點(diǎn)，擁有巨大的鐵礦勘查開發(fā)資源潛力。該文在前人工作成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合勘查實(shí)踐，對區(qū)內(nèi)及區(qū)域的典型鐵礦成礦特征和控礦因素、成礦規(guī)律進(jìn)行研究。闡明該礦床成因類型，為進(jìn)一步勘查和礦山開發(fā)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

該礦區(qū)位于非洲中部盧弗里安弧形(Lufilian Arc)構(gòu)造帶的復(fù)向斜區(qū)[1](圖1)，盧弗里安弧形構(gòu)造帶由泛非造山運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的裂谷盆地閉合而形成。泛非造山運(yùn)動(dòng)早期，Congo克拉通和Kalahari克拉通間的裂谷作用形成Roan和Nguba等2個(gè)裂谷盆地，其中由于沉積作用形成了巨厚的加丹加超群地層；泛非造山運(yùn)動(dòng)后期，Congo克拉通和Kalahari克拉通又發(fā)生聚合和擠壓碰撞，強(qiáng)烈的擠壓作用使沉積地層形成一系列的褶皺和逆沖斷層帶，即著名的盧弗里安弧形(Lufilian Arc)構(gòu)造帶[1-10]。

1—Karoo超群地層(J1-K2)；2—盧弗里安弧中基性巖出露層；3—加丹加超群；4—前寒武沉積覆蓋層；5—太古代至早元古代地層；6—花崗巖類；7—KIBARAN～I(xiàn)RUMIDE帶；8—ZAMBEZI帶；9—MOZAMBIQUE帶；10—平移斷層；11—擠壓帶；12—莫桑比克剪切帶；13—國界；14—研究區(qū)相對位置圖1 非洲中部盧弗里安弧形構(gòu)造帶區(qū)域地質(zhì)簡圖(據(jù)文獻(xiàn)[6,10]修編)

區(qū)域內(nèi)地層主要為中元古代木瓦超群和新元古代加丹加超群(表1)。木瓦超群不整合覆蓋于基底雜巖之上，其巖性主要為火山碎屑巖和凝灰?guī)r等。加丹加超群不整合上覆在基底雜巖和木瓦超群巖層上，主要由濱?！獪\海相碎屑巖和碳酸鹽巖巖系組成，從下至上劃分為下羅安組、上羅安組、木瓦夏組及孔德龍古組。加丹加群內(nèi)各巖石地層單元之間并不都是連續(xù)沉積，相互之間呈不整合接觸。地層走向近EW，傾向S，由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，近地表的地層發(fā)生了寬緩褶皺，深部地層也發(fā)生了不同程度的褶曲。

區(qū)域內(nèi)主要構(gòu)造為受盧弗里安弧形構(gòu)造帶控制的、總體構(gòu)成一個(gè)軸向近EW的寬緩的復(fù)式向斜構(gòu)造，褶皺軸向85°，向SW傾伏，而向NE仰起(圖1)。

區(qū)域內(nèi)巖漿活動(dòng)較頻繁，巖漿巖發(fā)育，主要為正長巖和二長巖類，還有輝長巖、閃長巖、輝長閃長巖、輝石巖、石英鈉長巖、煌斑巖、安山巖等。這些巖漿巖主要侵入到上、下羅安組、木瓦夏組和孔德龍古組的地層中，規(guī)模較大。區(qū)域內(nèi)地層和礦化系統(tǒng)所表現(xiàn)的變質(zhì)程度較低。

2 礦區(qū)地質(zhì)概況

區(qū)內(nèi)地層出露比較簡單，主要為新元古代加丹加超群孔德龍古組和新生代第四系松散堆積物組成。其中孔德龍古組巖性從下至上依次為大理巖、鐵礦層、含磁鐵陽起石綠簾石巖和鈣質(zhì)泥質(zhì)、砂質(zhì)板巖等(表1)。

區(qū)內(nèi)主要發(fā)育2組斷裂構(gòu)造，即NW—SE向壓扭性斷裂和E—W向張性斷裂。其中NW—SE向壓扭性斷裂為區(qū)內(nèi)主要控礦構(gòu)造，長約400 km，寬數(shù)百米，其兩側(cè)發(fā)育一系列NE，SW向次級(jí)張性斷裂構(gòu)造，構(gòu)成菱形網(wǎng)格狀構(gòu)造格局(2)中礦資源勘探股份有限公司，贊比亞西北省Kamatete鐵礦勘查研究報(bào)告，2014年。[11](圖2)。另區(qū)內(nèi)東部受構(gòu)造作用形成橢圓形塊體，長軸呈E—W向，長約24 km，寬約5 km，經(jīng)地表查證，為二長巖侵入形成的隆起。

表1 贊比亞西北省區(qū)域地層

1—第四系；2—變質(zhì)鈣質(zhì)砂巖；3—鈣質(zhì)泥質(zhì)板巖；4—花崗巖/二長巖；5—鐵礦體(點(diǎn))及編號(hào)；6—推斷斷層及編號(hào)；7—研究區(qū)(礦權(quán)區(qū))圖2 贊比亞西北省Kamatete鐵礦區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)2014年中礦資源勘探股份有限公司、贊比亞西北省Kamatete鐵礦勘查研究報(bào)告修改)

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要有輝長巖、二長巖及花崗巖，侵入期次和順序目前尚不能確定，通過K/Ar方法對花崗巖定年，初步確定侵入體形成時(shí)代在600～800 Ma間。

區(qū)內(nèi)硅化蝕變十分發(fā)育，硅化蝕變多呈近NW向、EW向條帶狀展布，受斷裂帶和斷裂交會(huì)部位控制明顯，反映其為熱液活動(dòng)的產(chǎn)物。此外，在已發(fā)現(xiàn)的磁鐵礦礦床的圍巖中，赤鐵礦化、褐鐵礦化及鏡鐵礦化蝕變都較為發(fā)育，鉆孔揭露圍巖具綠簾石化、鉀化及絹云母化等現(xiàn)象。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體展布概況

區(qū)內(nèi)鐵礦體賦存于新元古代加丹加群上部的孔德龍古組地層與二長巖、輝長巖的接觸破碎帶中。經(jīng)過前期的地質(zhì)勘查工作共發(fā)現(xiàn)16處鐵礦(化)露頭(圖2)，鐵礦露頭呈串珠狀分布，形成NW向及EW向兩個(gè)鐵礦帶。NW向鐵礦帶長約23 km、寬約5 km，分別由鐵1、鐵2、鐵3、鐵4、鐵5、鐵9、鐵12等7處鐵礦露頭構(gòu)成，其中以鐵2、鐵9地表露頭規(guī)模最大，出露面積可達(dá)1 km2；EW向鐵礦帶長約22 km、寬約2 km，分別由鐵6、鐵7、鐵8、鐵10、鐵11、鐵13、鐵14、鐵15、鐵16等9處鐵礦露頭構(gòu)成，其中以鐵10、鐵11出露面積較大。

通過鉆探工程對鐵1-1，1-2，2-1，4-1，5-1等5處礦體進(jìn)行了深部控制。礦區(qū)主要礦體產(chǎn)狀特征見表2。

表2 Kamatete鐵礦區(qū)主要礦體特征

3.2 礦石特征

礦石礦物主要為磁鐵礦，次為少量假像赤鐵礦(<8%)，赤鐵礦僅在地表露頭及構(gòu)造破碎處見到。磁鐵礦礦石中金屬礦物主要為磁鐵礦、黃鐵礦及少量黃銅礦；脈石礦物以綠簾石、陽起石為主，其次為方柱石、黑云母、再次為透輝石、綠泥石、磷灰石及其他碳酸鹽礦物等。假象赤鐵礦礦石中金屬礦物主要為赤鐵礦，少量磁鐵礦、褐鐵礦及針鐵礦為次生礦物；脈石礦物主要為石英(含量5%～15%)、少量碳酸鹽礦物，其他如黃鐵礦等硫化物被淋濾消失，可見蜂窩狀方形流失孔。

磁鐵礦礦石(主要礦石)中礦物以中細(xì)粒自形—半自形或他形粒狀變晶結(jié)構(gòu)、鱗(葉)片變晶結(jié)構(gòu)為主；磁鐵礦礦石具條紋—條帶狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造。假象赤鐵礦礦石(次要礦石)中礦物以他形假象粒狀結(jié)構(gòu)，交代結(jié)構(gòu)，假象結(jié)構(gòu)為主；假象赤鐵礦礦石一般為塊狀構(gòu)造。

3.3 礦體圍巖和夾石

礦體的圍巖主要為含磁鐵陽起綠簾石巖、二長巖及大理巖。磁鐵礦體一般賦存于含磁鐵陽起綠簾石巖及大理巖之間。含磁鐵陽起綠簾石巖在礦體上部，厚度在100～300 m厚度間不等；大理巖位于磁鐵礦層的下部，其厚度在100 m以上，礦區(qū)內(nèi)目前沒有鉆孔穿透該層。二長巖常見在礦體的中上部，厚度在幾米、幾十米至兩百米左右，不規(guī)則穿插磁鐵礦體，與含礦層層位關(guān)系不穩(wěn)定，一般起到切割礦體的作用。

磁鐵礦體與含磁鐵陽起綠簾石巖一般為漸變接觸，界限不明顯。與二長巖、大理巖接觸界限明顯：首先顏色不同，磁鐵礦為黑色或鐵黑色，金屬光澤；圍巖二長巖為肉紅色，大理巖為白色或灰白色。其次磁鐵礦層磁性明顯比圍巖強(qiáng)，再次磁鐵礦石比重為3.8～4.2 g/cm3，而圍巖比重一般為2.6～2.8 g/cm3。

礦體中夾石主要為二長巖巖脈，寬度一般在2～10 m不等，夾石與礦體接觸界面清晰。

4 礦床成因探討

據(jù)宋學(xué)信等學(xué)者[11-17]對礦漿型鐵礦成礦特征、成因研究等方面的論述，結(jié)合Kamatete鐵礦床成因特征，認(rèn)為該礦床的成因類型區(qū)別于典型矽卡巖型礦床[18-19]為巖漿晚期貫入型(淺成礦漿型)鐵礦床，鐵礦漿可能主要由富鐵的二長巖類巖漿和富鐵的輝長巖巖漿分異而成，少量由碳酸巖漿分異而成。下面將根據(jù)Kamatete鐵礦床的礦體分布產(chǎn)出、礦石礦物成分、礦體與圍巖關(guān)系等特征，對該礦床的成因進(jìn)行探討。

4.1 礦體分布及產(chǎn)出

由圖2可知區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)鐵礦體主要沿NW向、其次沿NEE向兩條深大斷裂呈串珠狀分布，即該鐵礦床產(chǎn)于深大斷裂帶及其附近，礦體與斷裂帶內(nèi)所派生的次級(jí)斷裂密切相關(guān)。且鐵礦體埋藏淺(表1)，與二長巖類、輝長巖及碳酸巖(大理巖)等伴生，規(guī)模較大的鐵礦體主要呈似層狀及透鏡狀，有膨脹收縮現(xiàn)象。

統(tǒng)計(jì)分析區(qū)內(nèi)鉆探巖心揭露礦體產(chǎn)出位置，可知其主要有3種：①大多數(shù)鐵礦體產(chǎn)于二長巖類和大理巖的接觸帶；②其次為鐵礦體產(chǎn)于二長巖類巖石內(nèi)部；③少部分鐵礦(化)體產(chǎn)于大理巖內(nèi)部，且靠近鐵礦體的大理巖中含有較多的珠滴狀和浸染狀磁鐵礦。也見有磁鐵礦脈貫入輝石巖及其他巖石中。

4.2 礦石礦物成分

區(qū)內(nèi)磁鐵礦石(主要礦石)一般具浸染狀構(gòu)造、氣孔構(gòu)造及條紋-條帶狀構(gòu)造，礦石礦物以中細(xì)粒自形—半自形或他形粒狀變晶結(jié)構(gòu)、鱗(葉)片變晶結(jié)構(gòu)為主。地表的假象赤鐵礦礦石(次要礦石)一般為塊狀構(gòu)造，礦石礦物以他形假象粒狀結(jié)構(gòu)，交代結(jié)構(gòu)，假象結(jié)構(gòu)為主。

礦石礦物主要為磁鐵礦，次為少量假像赤鐵礦(<8%)。礦石中原生金屬礦物主要為磁鐵礦(地表和氧化帶主要為赤鐵礦，而且為假象赤鐵礦，指示其由磁鐵礦氧化而成)，有少量鈦鐵礦、赤鐵礦(見于磁鐵礦邊緣)、黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦及微量氟碳鈣鈰礦。非金屬礦物主要為陽起石、透閃石、方柱石、綠簾石、綠泥石、方解石、白云石等，其次為長石、黑云母、金云母、石英、透輝石、磷灰石等。其中陽起石、透閃石、方柱石、綠簾石、綠泥石等蝕變礦物應(yīng)是巖漿晚期自蝕變的產(chǎn)物。產(chǎn)于碳酸巖(大理巖)內(nèi)的鐵礦石中的非金屬礦物主要為方解石和白云石。

4.3 礦體與圍巖關(guān)系

區(qū)內(nèi)鐵礦體與圍巖一般界線明顯，局部呈漸變過渡。鐵礦體和圍巖都是巖漿分異演化的產(chǎn)物，且圍巖形成時(shí)間早于鐵礦體，屬后生礦床。

(1)二長巖類圍巖：二長巖類圍巖中普遍含較多的磁鐵礦，愈靠近鐵礦體二長巖類巖石中磁鐵礦愈多，可達(dá)較稠密浸染狀(圖3a,3b)。其中似斑狀二長巖中可見磁鐵礦礦石團(tuán)塊，鐵礦石中也可見似斑狀二長巖捕擄體，可推測鐵礦石曾以鐵礦漿的形式存在并捕獲似斑狀二長巖。并且二長巖類、含浸染狀磁鐵礦二長巖和塊狀鐵礦石的稀土元素分布曲線相似(圖4a)，均富集輕稀土，具輕度負(fù)Eu異常，指示它們有親緣關(guān)系。

a—含浸染狀磁鐵礦二長巖巖心標(biāo)本(KZ12-4,采自鉆孔2ZK16-2深272 m處):黑色礦物為磁鐵礦；b—含浸染狀磁鐵礦二長巖巖心標(biāo)本(KZ12-4,采自鉆孔2ZK16-2深272 m處)顯微照片:長石(Fs)和黑云母(Bit),磁鐵礦(Mt)呈較稠密浸染狀,透射光(+)；c—條帶狀磁鐵輝長巖巖心標(biāo)本(KZ12-32,采自4ZK0-2孔54.31m處):深色條帶富含磁鐵礦,淺色條帶以造巖礦物為主；d—條帶狀磁鐵輝長巖巖心標(biāo)本(KZ12-32,采自4ZK0-2孔54.31m處)顯微照片:淺色條帶造巖礦物長石(Fs)輝石(Prx)含量高,磁鐵礦(Mt)含量低;深色條帶磁鐵礦(Mt)含量高,造巖礦物長石(Fs)、陽起石(Act)、及輝石(Prx)含量較低,透射光(+)；e—條帶狀鐵礦石巖心標(biāo)本(KZ12-34,采自4ZK0-2孔81m處):深色條帶磁鐵礦含量高,淺色條帶以造巖礦物為主；f—條帶狀鐵礦石巖心標(biāo)本(KZ12-34,采自4ZK0-2孔81m處)顯微照片:深色條帶主要由磁鐵礦(Mt)和陽起石組成,有少量長石和輝石;淺色條帶主要由長石(Fs)、輝石(Prx)、陽起石組成，磁鐵礦含量較少，透射光(+)圖3 Kamatete鐵礦區(qū)(含)礦體鏡下特征

(2)輝長巖類圍巖：礦區(qū)局部可見到從條帶狀磁鐵輝長巖向條帶狀鐵礦體的漸變過渡現(xiàn)象(圖3c,3d，3e,3f)，二者不僅礦物成分相似，而且稀土元素配分型式也相似(圖4b)，均富集輕稀土，具負(fù)Eu異常，指示它們有親緣關(guān)系。

(3)鐵礦體和大理巖的關(guān)系：大理巖內(nèi)發(fā)育有團(tuán)塊狀(圖5a)和條帶狀磁鐵礦，及浸染狀和稠密浸染狀磁鐵礦(圖5b，5c)，同時(shí)伴生有黃銅礦、斑銅礦、黃鐵礦等金屬硫化物(圖5d)。局部可見發(fā)育有鈦鐵礦，并且與磁鐵礦呈現(xiàn)固溶體分解結(jié)構(gòu)(圖5e)。還有可見黃銅礦—斑銅礦的固溶體分離結(jié)構(gòu)，黃銅礦—斑銅礦固溶體分離溫度一般為475℃。這些事實(shí)指示大理巖與鐵礦據(jù)有親緣關(guān)系。大理巖的稀土元素分布型式右傾，輕稀土富集，顯示火成碳酸巖的特征(圖4c)。

a—二長巖類/含浸染狀磁鐵礦二長巖與塊狀鐵礦石對比；b—條帶狀磁鐵輝長巖和條帶狀鐵礦石對比；c—含鐵礦大理巖圖4 鐵礦體及其圍巖REE配分型式對比圖(球粒隕石值據(jù)Sun et al.，1989)

a—碳酸巖中含磁鐵礦團(tuán)塊，巖心標(biāo)本，采自1KZ7-2鉆孔284m；b—碳酸巖(Cbn)中含浸染狀磁鐵礦(Mt)，顯微照片，反射光；c—碳酸巖(Cbn)中含稠密浸染狀磁鐵礦(Mt)，顯微照片，透射光；d—碳酸巖(Cbn)中含磁鐵礦(Mt)和黃銅礦(Cp)，顯微照片，反射光；e—鐵礦石見鈦鐵礦(Ⅱ)和磁鐵礦(Mt)呈現(xiàn)固溶體分解結(jié)構(gòu)，顯微照片，反射光。圖5 大理巖和鐵礦的關(guān)系鏡下特征

4.4 其他依據(jù)

(1)見有磁鐵礦脈貫入輝石巖及其他巖石中。

(2)鐵礦石中見有氣孔構(gòu)造，是淺成礦漿型鐵礦的典型構(gòu)造之一。

(3)鐵礦石存在固溶體分離結(jié)構(gòu)。除鈦鐵礦和磁鐵礦的固溶體分離結(jié)構(gòu)外，在含金屬硫化物鐵礦石中還見黃銅礦—斑銅礦的固溶體分離結(jié)構(gòu)，黃銅礦—斑銅礦固溶體分離溫度為475 ℃，暗示其是礦漿的產(chǎn)物。

5 結(jié)論

綜上所述，認(rèn)為Kamatete鐵礦床的成因類型為巖漿晚期貫入型(即淺成礦漿型)鐵礦床，即區(qū)域內(nèi)富鐵的二長巖類巖漿、輝長巖巖漿及少量富鐵的碳酸巖漿經(jīng)過液態(tài)不混溶作用，形成鐵氧化物熔體(鐵礦漿)和硅酸鹽巖漿及碳酸巖漿，在構(gòu)造條件發(fā)生變化時(shí)，分離后的硅酸鹽巖漿噴出或以次火山巖的形式侵入，隨后鐵礦漿沿構(gòu)造裂隙上移充填成礦，在巖體和圍巖的接觸帶等物化條件合適之處形成Kamatete淺成礦漿型鐵礦。