南非Postmasburg錳礦田Bishop、Paling礦區礦石Fe、Mn相關性

李建峰 常洪倫 郝云陽 張 杰

(華北有色工程勘察院有限公司)

南非是世界五大礦產資源國之一。北開普省的Postmasburg錳礦田和Kalahari錳礦田是目前該國主要的錳礦產區［1-4］。本研究依托Postmasburg錳礦田Bishop礦區和Paling礦區的錳礦普查工作，對該2個礦區錳礦石的Fe、Mn相關性進行分析，以便了解該礦田的礦石類型及分布特征，為區內地質找礦工作提供參考。

1 區域地質概況

Postmasburg錳礦田位于南非北開普省東北部，SN向長55 km，EW向寬約30 km。根據礦田內礦體的分布和產出特征，可識別出東礦帶、西礦帶和混合帶等3條礦帶。東、西2個礦帶分布于Maremane穹窿的兩翼，從南部的Postmasburg一直延伸至北部的Sishen，其中:東礦帶成礦較早，以含硅型的氧化錳礦石為主要類型，礦物成分為褐錳礦和石英;西礦帶形成較晚，以產出含鐵的氧化錳礦石而聞名，主要礦物成分為褐錳礦和方鐵錳礦;混合帶則位于東、西2條礦帶的交匯處，成礦期介于二者之間，礦石類型亦兼具二者特征。Bishop、Paling礦區即位于西礦帶的中—南部。

2 礦區地質特征

Bishop、Paling礦區的礦體屬于同一成礦類型，二者在地層、構造、成礦條件、礦體特征方面大致一致。

2.1 地 層

礦區出露地層主要為前寒武系元古代Transvaal超群，為一套淺海相沉積地層。根據在Bishop、Paling兩處礦權區的施工結果，并結合地層出露情況和前人研究成果，將礦區內的地層劃分為:①Paling頁巖單元，紅褐色、紫紅色頁巖，夾黃綠色泥質粉砂巖、細砂巖薄層，厚度大于3 m;②石英巖、Gamagara頁巖單元，紫紅色、肉紅色、白色中—粗粒石英巖夾有黃綠色、紫紅色頁巖，厚10～15 m;③泥質粉砂巖單元，灰白色、淺綠色、淺灰綠色泥質粉砂巖，夾斑點狀含鐵石英粉砂巖、紅褐色含鐵錳黏土巖、斑點狀綠簾絹云母板巖的薄層或透鏡體，厚8～12 m;④鐵質細砂巖/鐵質礫巖單元，紅棕色、紅褐色鐵質細砂巖，含紅褐色泥質粉砂巖夾層或透鏡體，厚1.5～3 m;或為紅棕色—黑褐色鐵質礫巖，含紅褐色碎屑狀硅質鐵錳礦石角礫或球粒狀鐵質細砂礫屑，厚2～4 m;⑤鐵錳礦體單元，鋼灰色、黑色錳礦石，主要金屬礦物為方鐵錳礦、褐錳礦和硬錳礦，厚3～15 m;⑥白云巖單元，灰黃色、淺黃綠色藻白云巖和灰色、淺灰綠色、灰黑色富錳白云巖，厚度大于20 m。

2.2 構 造

2個礦區同處于Postmasburg背斜西翼，構造較簡單，總體呈傾向W的單斜構造，傾角較緩，為15°～35°。區內斷層不發育，在Bishop礦區北部、Paling礦區中—南部見有規模不大的褶皺存在，表現為軸向近SN的兩向一背復式褶皺，西側向斜呈寬緩狀，背斜及東側向斜兩翼均有礦體出露;另外，也見千枚巖化粉砂巖區的鞘狀褶皺，規模較小。礦區地處白云巖地臺之上，地下巖溶系統發育。部分區域由于溶蝕作用較強，礦體就地坍塌，形成大小、形態各異的礦塊。

2.3 變質作用

區內主要為區域變質作用，變質程度較淺。砂巖往往變質為石英巖，頁巖變質為板巖等，巖石發育鱗片變晶結構，云母、石英等礦物呈定向排列。礦質沉積之后，在長期的變質過程中，發生了重結晶作用，進而形成了微結核，出現了方鐵錳礦、褐錳礦和赤鐵礦等礦物微晶，有利于礦區內富錳礦石的形成。

3 礦石特征及Fe、Mn相關性

礦區內礦體主要分為原生錳礦、次生錳礦和堆積型錳礦等3類，其中原生錳礦占主體地位。本研究僅對原生錳礦石特征進行闡述并對其Fe、Mn相關性進行分析。

3.1 原生礦石特征

Bishop、Paling錳礦區原生錳礦體為氧化錳礦石，原始狀態為層狀，礦石以鐵錳礦石為主。錳礦石顏色呈鋼灰色、褐黑色，風化面見褐紅色;礦石結構以細粒變晶結構、半自形粒狀結構、它形粒狀結構、隱晶質結構等為主，致密塊狀、層狀、紋層狀構造、角礫狀構造，礦石表面可見葡萄狀構造，偶見晶洞，硬度大。礦石礦物主要由方鐵錳礦、褐錳礦、黑錳礦、黑鎂鐵錳礦、軟錳礦及硬錳礦組成，伴生礦物有赤鐵礦等，屬原生方鐵錳礦-褐錳礦礦石。

3.2 Fe、Mn 含量特征

2個礦區元素含量測定結果見表1。由表1可知:礦石中Fe、Mn含量關系較密切，二者具有較強的相關性。

3.3 Fe、Mn 含量相關性

Bishop礦區礦石w(Mn)16.27% ～50.65%，主要集中在30% ～40%，平均33.76%，其中有相當一部分礦石w(Mn)大于40%形成富錳礦石，所占比例約 20%;礦石 w(Fe)10.41% ～37.98%，平均19.00%，一般主要集中在10% ～25%，構成含鐵錳礦石(圖1、圖2)。

圖1 Bishop礦區 Fe、Mn含量線性回歸分析

表1 樣品元素含量 %

圖2 Bishop礦區Fe、Mn含量關系

Paling礦區礦石w(Mn)15.37% ～42.79%，平均25.56%，一般主要集中于10% ～40%，大于40%所占比例較小;w(Fe)9.43% ～48.12%，平均29.36%，一般主要集中于10% ～50%(圖3、圖4)，部分礦石錳鐵含量相當高構成高鐵錳礦石，甚至部分礦石的鐵品位接近50%。

圖3 Paling礦區 Fe、Mn含量線性回歸分析

圖4 Paling礦區Fe、Mn含量關系

由圖1～圖4可知:2個礦區的礦石中Fe、Mn含量呈極強的負相關性，Fe、Mn含量之和平均約55%。綜上所述:2個礦區礦石的Fe、Mn含量較穩定，負相關性較強，隨著Fe、Mn含量的變化具有含錳鐵礦石和富錳礦石2個礦石類型方向。Bishop礦區的礦石質量優于Paling礦區，但該2個礦區的礦石總體質量較好，有用組分含量均較高，多為優質氧化礦石。

3.4 礦石成因及找礦方向

古元古代海平面上升期，區內出現淺海海盆沉積環境，各種Fe、Mn質源以不同的方式向海盆中運移并逐漸富集，形成富含Fe、Mn膠體的水體。隨著元古代大氣中O含量的升高，含Fe、Mn的膠體因受氧化而開始沉積。由于Fe、Mn沉積性質的差異，膠體出現了沉積分異(重力分異)，富Mn膠體多集中于盆、坑的底部和中部，Fe質膠體則主要富集于較淺的外緣產生了鐵錳建造中部富錳而側部富鐵的現象。經工程驗證，2個礦區的鐵錳建造層位特征與該模式相符，可認為鐵錳建造層位賦存區含鐵錳礦石的下部是富錳礦石的主要發育部位。

4 結語

在對Bishop、Paling礦區礦床地質特征分析的基礎上，對礦區內礦石的Fe、Mn含量特征及其相關性進行了深入探討，對于區內找礦工作有一定的參考價值。

［1］ 嚴旺生，高海亮.世界錳礦資源及錳礦業發展［J］.中國錳業，2009，27(3):6-11.

［2］ 董曉方.南非礦產資源開發與利用［J］.現代礦業，2012(7):1-6.

［3］ 常洪倫，孔繁輝，宋曉東，等.南非Postmasburg地區錳礦床地質特征及成因分析［J］.地質論評，2014，60(3):580-590.

［4］ 常洪倫，杜 俊，馬成兵.南非Postmasburg錳礦田錳土地質特征及成因［J］.現代礦業，2014(1):70-72.