苑文達(dá)，牛文學(xué)

(中冶一局城市安全與地下空間研究院有限公司，北京 101100)

0 前 言

加蓬國(guó)錳礦資源豐富，已探明蒙貝利為重要錳礦床，蒙貝利錳礦區(qū)位于加蓬國(guó)恩杰里市北部約22 km處，前人對(duì)蒙貝利錳礦床的地質(zhì)特征、尾礦庫(kù)以及錳礦加工工藝等進(jìn)行了詳細(xì)的探索，為該地區(qū)錳礦勘查提供了一定借鑒依據(jù)[1-5]。

門都曼錳礦區(qū)位于恩杰里市東偏北部38 km，地理坐標(biāo)為北緯0°07′135″，南緯0°14′17″，東經(jīng)10°45′100″～11°12′00″。勘探表明門都曼錳礦資源前景較好，礦體內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)的資源量(332+333)154.768萬(wàn)t，但目前該地區(qū)錳礦地質(zhì)勘探程度極低。本次工作在借鑒蒙貝利錳礦區(qū)特征的基礎(chǔ)上，開展野外地質(zhì)露頭與探槽調(diào)查，并采集樣品，觀察分析普通薄片和光片，測(cè)試礦物化學(xué)成分和礦石參數(shù)等，通過(guò)分析礦區(qū)地層、礦石特征、圍巖和礦床成因等，綜合探討礦床地質(zhì)特征，以期為加蓬國(guó)門都曼地區(qū)錳礦資源勘探開發(fā)提供一定地質(zhì)依據(jù)。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 礦區(qū)概況

加蓬國(guó)門都曼地區(qū)位于非洲板塊中西部地區(qū)的恩杰里地塊內(nèi)奧果韋復(fù)式向斜西部，門都曼山北西走向，最高海拔360 m，最低海拔80 m，相對(duì)高差280 m，地勢(shì)較陡峭。門都曼山北側(cè)及東側(cè)較陡，局部坡角可達(dá)70(°)以上，一般坡角在10(°)～50(°)之間，地形向南呈階梯狀。門都曼地區(qū)為門都曼河的發(fā)源地，山上溪流眾多，均流入門都曼河及其支流，門都曼河呈北西向從門都曼山東側(cè)向南匯入奧果韋河。

1.2 地層

門都曼礦區(qū)出露的主要為奧果韋群Pox組部份地層。巖性從下往上主要有中細(xì)粒變質(zhì)砂巖、含炭質(zhì)石英片巖、含鐵錳質(zhì)(粉)砂巖、褐鐵礦化絹英巖、陽(yáng)起片巖、塊狀或條帶狀錳礦等。在礦區(qū)內(nèi)巖石受風(fēng)化、水蝕作用而疏松泥化，難以見(jiàn)到較堅(jiān)硬原巖，但仍保留原巖組構(gòu)。

中細(xì)粒變質(zhì)砂巖：灰白色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，變余層狀構(gòu)造，主要礦物為石英、斜長(zhǎng)石，少量絹云母、方解石等。石英呈不規(guī)則粒狀，粒徑一般在0.2～0.5 mm，約占80%以上，略具定向排列特征；另可見(jiàn)少量斜長(zhǎng)石，約占10%左右，絹云母約占5%，膠結(jié)物主要為硅質(zhì)、泥質(zhì)成份。

含炭石英片巖：灰—灰黑色，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，斑狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，礦物具定向排列。主要礦物成份為石英(50%～80%)、絹云母(10%～30%)及斜長(zhǎng)石、白云母、石墨、炭質(zhì)等。

鐵錳質(zhì)(粉)砂巖：淺褐—黑褐色，細(xì)粒狀變晶結(jié)構(gòu)，變余層狀構(gòu)造，主要礦物為石英、斜長(zhǎng)石，少量絹云母、方解石等。石英呈不規(guī)則粒狀，粒徑一般在0.2 mm以下，約占80%左右；斜長(zhǎng)石，約占10%左右，絹云母約占5%；鐵錳質(zhì)成分約按大致層位分布于巖石中，ω(Mn)約占5%～10%。

褐鐵礦化絹英巖：巖石具顯微粒狀鱗片變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。原巖可能為中酸性淺成巖，經(jīng)中低溫氣水熱液的交代作用，礦物成分蝕變?yōu)榻佋颇负褪?，形成絹英巖。長(zhǎng)石完全為絹云母細(xì)小鱗片狀集合體和石英所取代，而形成長(zhǎng)石板狀晶形的假象，局部見(jiàn)少量殘留。石英(Q)含量為30%～35%，不規(guī)則粒狀，晶粒粒徑0.1～0.8 mm，部分晶粒具不均勻的波狀消光，稀散見(jiàn)于巖石中。絹(白)云母(Srt)含量為55%～60%，細(xì)小鱗片狀集合體，部分粒徑較大，形成白云母(Ms)，片徑0.25～1.2 mm，巖石中主要的熱液蝕變產(chǎn)物，常呈長(zhǎng)石假象(見(jiàn)圖1a)。

陽(yáng)起片巖：巖石具顯微片狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造。陽(yáng)起石(Act)含量為75%～80%，纖維狀、柱狀，晶粒粒徑0.03～0.35 mm，定向分布于巖石中構(gòu)成片狀構(gòu)造。絹云母含量為5%～10%，細(xì)小鱗片狀，定向、稀散分布于巖石中(見(jiàn)圖1b)。

圖1 礦區(qū)巖石顯微特征

塊狀或條帶狀錳礦：為本區(qū)重要含礦巖石，褐—黑褐色，他形粒狀結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)，塊狀—條帶狀構(gòu)造；礦石礦物以軟錳礦、硬錳礦、褐錳礦物、褐鐵礦為主；其中錳礦物含量達(dá)80%以上；脈石礦物以石英、長(zhǎng)石為主，少量鱗片狀白云母及粘土礦物，脈石礦物含量在5%左右。

1.3 構(gòu)造特征

區(qū)域構(gòu)造主要由奧果韋復(fù)式向斜和恩杰里復(fù)式背斜組成，之間為一北北東向的深大斷裂構(gòu)造。門都曼礦區(qū)主要位于奧果韋復(fù)式向斜北西翼，門都曼礦區(qū)除局部小的褶皺外未見(jiàn)到明顯的斷裂構(gòu)造[6-7]。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

Ⅰ號(hào)礦體：順地形坡度而下，呈單斜層狀產(chǎn)出，礦體以大的透鏡狀為主，在走向特別是傾向上呈舒緩波狀，礦體總體走向100(°)，傾向南西，傾角10(°)～80(°)，但以30(°)～60(°)為主。礦體較陡局部達(dá)70(°)～80(°)?？刂谱畲箝L(zhǎng)度約1 800 m，真厚度1.11～15.96 m，平均4.40 m，礦體厚度變化系數(shù)81.68%，屬中等。

Ⅱ號(hào)礦體為第四系殘堆積錳礦層：主要在礦區(qū)南段零散分布，該層礦體隨地形變化而不定，無(wú)固定產(chǎn)出特征；其主要成分為風(fēng)化殘積的砂質(zhì)，其中含有直徑1～20 mm的錳質(zhì)結(jié)核及錳礦礫石，厚度1～6.5 m，平均4.13 m，礦體厚度變化系數(shù)53.04%，屬簡(jiǎn)單至中等[8]。

2.2 礦石質(zhì)量

2.2.1 礦石礦物

礦石礦物以軟錳礦、硬錳礦、褐錳礦、硅酸錳礦、赤褐鐵礦為主，脈石礦物主要為石英、長(zhǎng)石及泥質(zhì)，少量鱗片狀白云母及粘土礦物(見(jiàn)圖2)。

圖2 礦石礦物偏光顯微鏡下特征

2.2.2 礦石結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

Ⅰ號(hào)礦體礦石結(jié)構(gòu)主要為他形粒狀結(jié)構(gòu)，金屬礦物多以他形粒狀集合體出現(xiàn)；脈石礦物石英、長(zhǎng)石呈他形—半自形粒狀，粒徑均小于0.1 mm，磷片狀自生粘土礦物少見(jiàn)。品位高的礦石為塊狀—膠狀構(gòu)造，礦物單體和集合體雜亂鑲嵌在一起形成；品位相對(duì)低的礦石構(gòu)造以條帶狀、薄層狀為主，礦石發(fā)育形態(tài)多變的流失孔(見(jiàn)圖3)。第四系堆積型錳礦(Ⅱ)：礦石具豆粒狀結(jié)構(gòu)、鮞粒狀結(jié)構(gòu)、角礫狀與次角礫狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

圖3 礦石他形粒狀結(jié)構(gòu)反光顯微鏡下特征(光片)

2.2.3 礦石化學(xué)成分

Ⅰ號(hào)礦體根據(jù)物相分析(見(jiàn)表1)和組合分析(見(jiàn)表2)測(cè)試結(jié)果:礦石化學(xué)成分較簡(jiǎn)單，主要化學(xué)成分為硅、鐵、錳和氧，少量的鋁、鎂、鈣，微量的金、銀、銅、鉛、鋅、鎳、硫等。鐵礦物磁性鐵含量在0.095%左右，硅酸鐵含量在0.35%左右，碳酸鐵含量在0.43%左右，硫化鐵含量在0.084%左右，赤褐鐵含量在22.35%左右，鐵礦物主要以赤褐鐵為主。錳礦物碳酸錳含量在0.22%，硅酸錳含量在0.45%左右，氧化錳含量在16.93%左右，錳礦物主要以氧化錳為主。

表1 礦石物相分析測(cè)試結(jié)果

表2 礦石組合分析測(cè)試結(jié)果

第四系堆積型錳礦(Ⅱ)：根據(jù)組合分析和物相分析測(cè)試結(jié)果，礦石化學(xué)成分與氧化淋濾沉積型錳礦大致一樣；鐵礦物磁性鐵含量在0.19%左右,硅酸鐵含量在0.35%左右，碳酸鐵含量在0.38%左右，硫化鐵含量在0.20%左右，赤褐鐵含量在17.88%左右，鐵礦物主要以赤褐鐵為主，比氧化淋濾沉積型錳礦含鐵量有所降低。錳礦物碳酸錳含量在0.16左右，硅酸錳含量在0.35%左右，氧化錳含量在12.95%左右；與Ⅰ號(hào)礦體相比，金屬礦物以赤褐鐵礦物為主，錳礦物中硅酸錳及氧化錳有所下降。

2.2.4 礦石品位

本次工作共取基本分析樣213件，其中氧化淋濾沉積型錳礦參加資源量估算的樣品共83件，最高品位為Mn 40.74%、Fe 10.99%、SiO210.14%、 P 0.16%，83件樣品的算數(shù)平均品位Mn 20.06%、Fe 15.25%、 SiO236.98%、P 0.27%。其中錳品位<15%有23件，占27.71%；15%～20%有27件，占32.53%；20%～25%有17件，占20.48%；25%～30%有6件，占7.23%；30%～35%有5件，占6.02%；35%～40%有5件，占6.02%。統(tǒng)計(jì)表明礦石品位以Mn 10%～25%為主，占總樣品數(shù)的80.72%。

第四系堆積型錳礦體參加資源量估算的樣品共18件，最高品位為Mn 21.02%、Fe 17.03%、SiO233.99%、P 0.25%，18件樣品的算數(shù)平均品位Mn 12.94%、Fe 19.36%、SiO238.55%、P 0.28%。統(tǒng)計(jì)表明礦石品位以Mn 10%～20%為主，占總樣品數(shù)的77.78%。

Ⅰ號(hào)礦體品位在走向和傾向上有一定變化，一般隨礦體延深品位增加，個(gè)別線上隨礦體延深品位減少，無(wú)一定規(guī)律可循，品位在10.85%～37.78%左右，整體品位變化系數(shù)30.06，屬均勻型，品位變化曲線為尖峰、多鋒型。Ⅱ號(hào)礦體為幾個(gè)單工程控制的小透鏡體，品位變化不大[9-10]。

2.2.5 礦石類型

門都曼礦區(qū)礦石按工業(yè)類型劃分：Ⅰ號(hào)礦體ω(P)/ω(Mn)為0.037～0.0135>0.006，ω(Mn)/ω(Fe)為1.07～1.315，在1～3之間，則Ⅰ號(hào)礦體為高磷高鐵錳礦石，Ⅱ號(hào)礦體則為高磷鐵錳礦石(見(jiàn)表3)。

表3 礦石參數(shù)特征

2.3 礦體圍巖

礦體頂板圍巖主要為第四系，由腐植土及砂巖風(fēng)化殘積物組成，遍布全區(qū)，其厚度隨地形變化而不定。門都曼礦區(qū)中北部第四系厚度一般為1～3 m左右，往南方向地形趨緩，第四系厚度增大，一般在5～10 m，局部厚可達(dá)到25 m左右；內(nèi)里含有錳質(zhì)結(jié)核及錳質(zhì)礫石，本次工作以錳質(zhì)成分大于10%者圈為第四系堆積型錳礦。

礦體底板圍巖主要為淺黃褐色—灰白色中細(xì)粒變質(zhì)砂巖，基本上在全區(qū)礦體底板均可見(jiàn)到，以層狀、舒緩波狀產(chǎn)出，與礦體產(chǎn)狀相同。根據(jù)礦體底板控制樣分析結(jié)看，統(tǒng)計(jì)錳含量在0.24%～7.56%間；受風(fēng)化及水蝕作用，固結(jié)較弱，稍加擾動(dòng)即成砂狀。

3 礦床成因

礦體主要賦存于奧果韋群Pox組頂部，礦體巖性成份多為錳鐵質(zhì)層與砂質(zhì)成份互層，上覆第四系，局部出露地表。經(jīng)同位素分析，原巖最小地質(zhì)年齡為2 200 Ma。礦源層為含錳鐵質(zhì)的砂巖，礦床產(chǎn)在長(zhǎng)期處在氧化帶范圍，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代中經(jīng)過(guò)變質(zhì)作用及熱帶雨淋的風(fēng)化水蝕作用，錳元素逐漸富集，在一些工程中可以看到錳礦體與底板含錳鐵質(zhì)的砂巖呈漸變過(guò)渡關(guān)系。礦石中含由少量碳酸錳礦物，為原生沉積碳酸錳或原生沉積的氧化錳經(jīng)過(guò)后期次生氧化富集而成。錳質(zhì)層的厚薄、埋藏的深淺、氧化淋濾作用的強(qiáng)弱都直接決定著礦體的形成及礦石質(zhì)量的好壞，由于含錳巖層產(chǎn)狀平緩，且大面積暴露在氧化帶內(nèi)，經(jīng)過(guò)熱帶雨淋氣候長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)化、淋濾及次生富集作用成礦，形成堆積型錳礦床。

4 結(jié) 論

1)加蓬國(guó)門都曼錳礦賦礦地層為奧果韋群Pox組上段層系，Ⅰ號(hào)礦體呈單斜層，Ⅱ號(hào)礦體為第四系殘堆積錳礦層。礦石礦物以軟錳礦、硬錳礦、褐錳礦、硅酸錳礦、赤褐鐵礦為主，Ⅰ號(hào)礦體礦石結(jié)構(gòu)主要為他形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)；Ⅱ號(hào)礦體礦石具豆粒狀結(jié)構(gòu)、鮞粒狀結(jié)構(gòu)、角礫狀與次角礫狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。Ⅰ號(hào)礦體為高磷高鐵錳礦石，Ⅱ號(hào)礦體則為高磷鐵錳礦石。

2)門都曼錳礦床含錳巖層產(chǎn)狀平緩，大面積暴露在氧化帶內(nèi)，經(jīng)過(guò)熱帶雨淋氣候長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)化、淋濾及次生富集作用成礦。