塞拉利昂克瑞都古及卡尼巴礦區(qū)鉭鈮砂礦地質(zhì)特征及成因分析

曾建國

（廣東省有色地質(zhì)勘查院，廣東 廣州 510080）

1 區(qū)域地質(zhì)概況

區(qū)域構(gòu)造上處于太古代西非克拉通區(qū)域。區(qū)域出露的地層主要為太古代變質(zhì)巖系以及其中分布的混合花崗巖和綠巖帶。區(qū)域上巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，各類花崗巖類巖石廣泛出露，多呈巖基狀產(chǎn)出，局部呈巖株、巖脈出露，具細(xì)中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，局部見有星點(diǎn)狀細(xì)粒黃鐵礦化。各種偉晶巖脈、細(xì)晶巖脈、石英脈在區(qū)域上發(fā)育，產(chǎn)在各類花崗巖類巖石和變質(zhì)巖中，尤其在片巖帶（Schist Belt）的邊緣和接觸帶發(fā)育，晚構(gòu)造期的偉晶巖脈是鈮鐵礦、鈦鐵礦等重砂礦物的主要成礦物質(zhì)來源。區(qū)域構(gòu)造較發(fā)育，前寒武紀(jì)基底雜巖中發(fā)育復(fù)式褶皺，褶皺軸向以北東向?yàn)橹?，次為北北東向、北北西向。斷裂構(gòu)造以北東向?yàn)橹?，?gòu)成北東向斷裂蝕變構(gòu)造帶。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)位于sula隆起帶東緣，自蘇拉山隆起帶向東，地形呈臺(tái)階式依次降低。礦區(qū)屬低山侵蝕地貌，剝蝕程度低，地勢北高南低，山脊走向北北東向，山頂渾圓，山坡陡峭，植被茂盛，水系發(fā)育，水系多呈樹枝狀、平行狀分布。區(qū)內(nèi)水系可劃分出四級，一、二級水系主要為支溝，呈“V”型窄河谷；三、四級水系一般形成“U”型寬河谷，河漫灘平緩，呈面狀，主要分布在河流轉(zhuǎn)彎處內(nèi)側(cè)，階地不發(fā)育，僅見一級階地，分布不連續(xù)。礦區(qū)地層為第四系全新統(tǒng)（Q4）和太古代Liberian系Kambui超群。第四系全新統(tǒng)（Q4）屬第四系松散堆積物，主要為洪積物、沖積物及殘坡積物等，由腐植土、亞粘土、亞砂土、砂及砂礫石組成。太古代Liberian系Kambui超群巖性閃長片麻巖、閃巖、角閃石片巖、透輝石-陽起石片巖、石英巖，角閃巖、綠泥石和云母片巖等，是沉積變質(zhì)的巖石，風(fēng)化后具有連續(xù)性的紅土保留在風(fēng)化巖石上，在礦區(qū)少量出露。礦區(qū)巖漿巖發(fā)育，主要為花崗巖，呈巖株出露。偉晶巖脈發(fā)育，偉晶巖的形態(tài)和產(chǎn)狀與裂隙相關(guān)，主要呈脈狀、透鏡狀，具膨脹、收縮、分枝、復(fù)合現(xiàn)象，常沿構(gòu)造帶成群出現(xiàn)構(gòu)成偉晶巖帶，偉晶巖中含有鈮鐵礦、鉭鐵礦、鈦鐵礦、鋯英石、獨(dú)居石等重砂礦物，是本區(qū)鉭鈮砂礦重要物質(zhì)來源。礦區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，可見3條明顯的斷裂構(gòu)造，2條近南北向斷裂為區(qū)域斷裂，發(fā)育在花崗巖體內(nèi)，延長分別為19㎞、5.3㎞。另1條近東西向延伸，屬晚期斷裂，延長約3.7㎞。區(qū)內(nèi)斷裂屬早期斷裂，與區(qū)內(nèi)第四紀(jì)砂礦的形成沒有關(guān)系。

3 礦體地質(zhì)特征

（1）礦體特征。礦區(qū)范圍內(nèi)經(jīng)淺井、砂鉆取樣工程揭露控制，以邊界質(zhì)量分?jǐn)?shù)鈮鐵礦≥50g/m3、最小可采厚度≥0.5m圈出含重礦物以鈮鐵礦為主的砂礦層（體）19個(gè)，礦體主要產(chǎn)在第四系全新統(tǒng)的沖洪積層中，地貌上根據(jù)其產(chǎn)出位置主要有河漫灘（河床）砂礦、支谷砂礦，礦區(qū)內(nèi)主要以河漫灘（河床）砂礦為主，支谷砂礦次之，階地砂礦一般重礦物含量低，達(dá)不到工業(yè)指標(biāo)的要求，未圈出可開采利用的砂礦層。在平面上，19個(gè)含鈮鐵礦砂礦層分布在6個(gè)區(qū)域河段中，由西往東分別為Kulifagal與Farataw區(qū)域河段、Keradug與Kumakun區(qū) 域 河 段、Mindia～Sokurela河段、Kanigba河段、Kurakoro東部河段、Sundulukoro河段。含鈮鐵礦砂礦層呈層狀，主要形成于河流的中游和中上游地區(qū)。在河床由窄變寬、支流匯合、河流轉(zhuǎn)彎內(nèi)側(cè)、河底凹凸不平或大轉(zhuǎn)石背后、河床坡度由陡變緩等地帶是成礦最有利地段，重砂礦物形成富集，一般在河床底部富集，賦存在沖洪積層下部的砂礫層中，河床底部的疏松沉積物質(zhì)具有粗粒的特征。含礦砂礫層，上覆腐殖層、粘土層、粉-細(xì)砂層，經(jīng)現(xiàn)場取樣淘洗，粘土層、粉-細(xì)砂層基本不含重砂有用礦物，細(xì)砂主要由石英顆粒組成。各含鈮鐵礦砂礦層長約1000m～16700m，寬15m～260m，厚0.5m～2.9m，鈮鐵礦礦物平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)300～4614g/m3。其中以Nb-4號砂礦層為區(qū)內(nèi)最主要的砂礦層。砂礦層在平面上的變化，從砂礦層產(chǎn)出的地質(zhì)位置看一般在晚構(gòu)造期侵入的花崗巖巖珠與片巖的接觸帶及其附近砂礦層的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，重砂礦物粒度粗大，粒徑2cm～5cm，最大可達(dá)10cm，這與接觸帶發(fā)育的晚構(gòu)造期復(fù)雜成因的偉晶巖脈關(guān)系密切，在巖體內(nèi)部次之，但重砂礦物粒度變小，在晚構(gòu)造期花崗巖及其接觸帶附近重砂礦物的含量低，這與晚構(gòu)造期花崗巖內(nèi)部及其接觸帶花崗含有重礦物的偉晶巖脈不發(fā)育有關(guān)。砂礦層沿水系的變化特點(diǎn)是在三、四級水系內(nèi)上游砂礦層質(zhì)量分?jǐn)?shù)富、下游貧，砂礦層厚度上游薄，下游厚，重礦物粒徑較大，在一、二級水系內(nèi)砂礦層主要在水系交匯處和支溝溝口富集，重礦物粒徑也較大，但砂礦層厚度小，一般在0.5m～1.0m。

（2）礦石特征。鉭鈮砂礦賦存在第四系全新統(tǒng)沖洪積成因的砂礫層中，含礦砂礫層一般呈灰白色、灰色、黃灰色，局部地段土黃色，具砂礫結(jié)構(gòu)、松散結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造。砂礫層組成以砂、礫石為主。含礫率39.7%～44.8%，含砂率43.8%～50.8%，含泥率9.5%～13.1%。砂礦層干燥時(shí)由于含泥質(zhì)礦物高嶺土等具屬半膠結(jié)型、水下呈松散型，砂礫層具分選性，上部細(xì)砂粘土層不含礦，下部粗粒砂、砂礫，底部多見巨礫。礫石磨圓度較好，多數(shù)礫石呈次圓狀、次橢圓狀，少量呈次棱角狀，礫石成分以花崗巖類巖石為主，次為石英，少量長石等，膠結(jié)物以高嶺土等粘土礦物為主，系長石、云母類礦物的風(fēng)化產(chǎn)物，分布不均勻。砂礦層上部含泥率較下部含泥率高。巨礫（直徑大于100mm）率3%～10%，巨礫的含量，上游高于下游。在垂直方向上，在礦砂層底部巨礫含量高，礫徑也大。但當(dāng)有支溝交匯時(shí)，巨礫在垂向的分布往往不具備上述特點(diǎn)，巨礫主要分布在地表附近。

4 礦床成因

礦區(qū)及其上游地區(qū)，廣泛發(fā)育的產(chǎn)在花崗巖巖體內(nèi)部和其接觸帶的晚構(gòu)造期復(fù)雜類型偉晶巖脈，為區(qū)內(nèi)成礦提供了重要的成礦物質(zhì)來源。規(guī)模大小不一含有電氣石、磁鐵礦、鈮鐵礦（鈳鐵礦）、鉭鐵礦、硫化物、鈦鐵金紅石、獨(dú)居石、鋯英石、螢石等的偉晶巖脈在長期的風(fēng)化作用過程中，特別是化學(xué)風(fēng)化作用中所分解出來的各種礦物組分，通過水介質(zhì)的搬運(yùn)，在搬運(yùn)過程中，由于它們在粒度、密度以及形狀（如云母成片狀、石英成粒狀）等方面的不同，在水介質(zhì)流速減小的地方，可以分批分級沉積下來而互相分離。那些粒度粗和比重大的有用礦物將在河流上游或沉積層系底部沉積下來，粒度細(xì)和比重小的一些板狀及片狀礦物則往往沉積在河流下游或沉積層系的上部。這樣，原來大小混雜在一起被搬運(yùn)下來的碎屑物質(zhì)，可沿河流流動(dòng)方向，按礫石—砂—粘土的沉積順序，互相分開，作有規(guī)律的分布；原來混在一起被搬運(yùn)下來的輕、重礦物，按重礦物—較重礦物—較輕礦物的沉積順序，互相分開，作有規(guī)律的分布。二者結(jié)合起來，就出現(xiàn)一些密度大的金屬礦物，往往和密度小而粒度大的脈石礦物或巖石碎屑在一起共存的現(xiàn)象。上述機(jī)械沉積分異作用進(jìn)行的愈完全、徹底，則碎屑物質(zhì)亦將分選得愈完全、徹底，對有用礦物的富集也愈有利?；瘜W(xué)上是比較穩(wěn)定的，在風(fēng)化和搬運(yùn)過程中不易分解；機(jī)械強(qiáng)度上是堅(jiān)韌耐磨的，經(jīng)得起長期磨蝕；比重較大，能在機(jī)械分選中富集起來。本礦床的成礦有用組分包括稀有元素礦物、貴金屬金、金屬礦物具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、硬度和比重大的特征，在搬運(yùn)和沉積過程中和共同被搬運(yùn)的其它組分互相分開之后，離開原產(chǎn)地，在另外合適地帶集中富集形成砂礦床。