塞拉利昂北方省NHC-3航磁异常区铁矿地质特征及找矿标志

杨建岭，吕建刚，张 冲，刘小斌

华北地质勘查局第四地质大队，河北 秦皇岛 066000

0 引言

1 区域成矿地质背景

钢铁工业是国民经济的重要基础产业，是中国经济产柱产业之一，是国家经济和社会发展水平、综合实力的重要标志，铁矿石是钢铁工业的基础材料。目前国内铁矿石产量已经取得很大成就，但随着国民经济的发展，我国仍需要进口大量铁矿石，由此国外铁矿石勘查已成为潮流。2011年11月江苏省地质勘查技术院对塞拉利昂共和国北方省进行了1:5万航空磁法测量工作，圈定了5个航磁异常；2012年11月中色地科矿产勘查股份有限公司采用动力滑翔机式低空磁测方法，对编号为NHC5-1、NHC-4、NHC-3的航磁异常进行了1:10 000低空高精度磁测工作。均认为NHC-3航磁异常是由磁铁矿引起。本区太古代地层广泛分布，具有形成铁矿的地质条件。在此工作的基础上，天津华勘集团有限公司，在收集相关地质、矿产资料的基础上，对塞拉利昂共和国北方省NHC-3航磁异常进行矿产普查、详查工作。

矿区位于西非克拉通苏拉山-坎格瑞丘陵弧形构造带中部，出露地层除第四系外，其余均为太古宇。区域地层主要为中太古界（Ar2）及在弧形构造带的核部发育的新太古界早期（Ar31）绿岩带建造（见图1）。它的主要组成岩石是云母片岩、石英岩、钙质岩、铁质岩和变质的基性及酸性火山岩。这些地层的年龄约2 800 Ma。

区域岩浆岩主要有太古界的古老花岗岩、基性-超基性岩、古生代的基性侵入岩、粗玄岩岩脉、岩墙及金伯利岩脉、岩墙。

苏拉山—坎格瑞丘陵地区断裂构造较为发育，主要分为区域性的北东向—北北东向、北东东—近东西向等两组方向。北东—北东东向断裂为本区的主要断裂，多为脆性断裂；北东东—近东西向断裂为本区较为重要的一组断层，该组断层形成的时间较晚，为铁矿成矿后断裂，局部将铁矿体撕裂破碎。

图 1 苏拉山—坎格瑞丘陵地区地层柱状图Fig.1 Stratigraphic column of Sura - Mr Greg mountain hills region

从1/5万航磁图可以看出，铁矿异常反映为负磁异常，磁异常强度一般在-780～-1 480 nT，而本区地层及岩浆岩均反映为几十纳特低缓负磁场，结合实践证明，该航磁异常明显负异常区均为磁铁矿床引起。

2 矿区地质特征

2.1 地层

区内主要地质建造为太古代变质结晶基底及上部盖层。变质结晶基底主要出露Tonkolili（Lt）和Sonfon（Ls）绿岩带建造，局部有花岗岩类岩石（LG）的侵入活动；上部盖层为第四系覆盖层，主要是残坡积物及山前冲洪积砂粘土、碎石。

2.1.1 太古代变质结晶基底

太古代变质结晶基底主要出露岩石为斜长角闪岩、云母石英片岩、绿泥阳起片岩、磁铁云母石英片岩和磁铁石英角闪片岩。

斜长角闪岩：在矿区西部大面积出露，粒状柱状变晶结构，片状构造。岩石主要矿物为角闪石、斜长石、石英，金属矿物。角闪石呈自形、柱状，褐－绿色，闪石解理，粒径0.2～0.5 mm，长轴定向排列，呈片状构造，质量分数约75%～80%。斜长石呈他形、柱状，聚片双晶，主要为钠-更长石，粒径0.1～1 mm，质量分数约15%～20%。石英呈他形、粒状，粒径0.1～2 mm，质量分数约占4%～5%。金属矿物为磁铁矿，呈自形、粒状，约占岩石总量1%～2%。

云母石英片岩：为赋矿围岩，沿矿区中部呈带状分布。岩石呈灰绿—灰白色，鳞片粒状变晶结构，片状构造。岩石主要矿物为斜长石、石英、黑云母、电气石，少量金属矿物。石英呈他形、粒状，粒径0.1～0.5 mm，质量分数约占60%～65%。斜长石呈半自形、柱状，聚片双晶，An=27，粒径0.1～0.5 mm，质量分数约10%～15%。黑云母呈自形、片状，褐色，分解析出铁质，片径0.1～0.5 mm，质量分数约占20%～25%。电气石呈自形、柱状，无色－绿色，反吸收，平行消光，粒径0.1～1 mm，质量分数约占1%～2%。金属矿物呈他形、粒状，少量。绿泥阳起片岩：在矿区局部零星出露，呈浅灰绿色，片状柱状变晶结构，片状构造。岩石主要成分为阳起石、绿泥石、黑云母，少量金属矿物。阳起石呈自形、针柱状，无色－浅绿色，闪石型解理，二级干涉色，定向排列呈片状构造，粒径0.02～0.2 mm，质量分数约占60%～65%。绿泥石呈自形、片状，浅绿色，一级异干涉色，粒径0.02～0.2 mm，定向排列呈片状构造，质量分数约占30%～35%。黑云母呈自形、片状，浅褐－褐色，褪色析出铁质，粒径0.02～0.1 mm，定向排列呈片状构造，质量分数约占4%～5%。金属矿物为磁铁矿等，少量。

磁铁云母石英片岩：为磁铁矿矿体或近矿围岩，分布在矿区中部，在云母石英片岩范围内，呈浅灰白－灰黑色，鳞片细粒变晶结构，片状构造，主要矿物为石英、长石、云母及磁铁矿；石英呈灰白色或深灰色，粒状，油脂光泽，均匀分布，质量分数约40%；长石，粒状，玻璃光泽，常与石英呈集合体，质量分数10%；云母，白色，鳞片状，质量分数约30%；磁铁矿，灰黑色细粒状，呈条带状分布，质量分数8%左右；其它暗色矿物，质量分数约5%。

磁铁石英角闪片岩为磁铁矿矿体或近矿围岩，分布在矿区中部，在云母石英片岩范围内。灰色－灰黑色，细粒状变晶结构，条带状构造。岩石主要矿物为石英、角闪石，金属矿物。角闪石呈自形、柱状，褐－绿色，闪石解理，粒径0.2～0.5 mm，长轴定向排列，呈片状构造，与富石英部分呈现条带状，质量分数约60%～65%。石英呈他形、粒状，定向拉长、长轴定向，呈片状构造，粒径0.1～5 mm，质量分数约占20%～25%。金属矿物主要为磁铁矿，质量分数约10%～15%。

2.1.2 第四系盖层

第四系覆盖层主要分为三种类型：

铁帽：分布在区内中部山脊，以红褐色和黄褐色的致密、坚硬的岩石形态产出，是由含铁岩石和含磁铁矿片岩经过长期风化淋滤作用形成，部分具有角砾，孔洞，铁质量分数较高；一般厚度5～30 m，局部地段厚度可达80余米，构成本区的富铁矿。

沼泽相堆积物：仅出现在区内的东部，面积0.08 km2，由浅红褐色含铁较高的粘土及基岩碎石混合物组成，覆盖于强风化基岩之上，厚度不等，随地形起伏变化，一般厚度10～20 m。

洪、冲积和松散堆积物：大面积分布于区内现代河床、冲沟和山前洼地、滩地等，主要为磨园度较高的砂、粘土和少量砾石组成；一般厚度为5～15 m。

除上述三种类型，本区内第四系残坡积覆盖广泛。

2.2 构造

区内构造总体上以单斜构造为主，主体构造线方向大致为NE20°，从基岩露头及钻孔岩心中观察：褶曲（揉皱）构造极其发育。

2.3 岩浆岩

区内岩浆岩较发育，出露的岩体呈小岩株、岩脉状产出，主要为花岗岩和花岗闪长岩，局部见白云母花岗伟晶岩脉、辉绿岩脉。

花岗岩：主要分布于矿区东部和南部，呈岩株、岩脉出露，推测深部相连，为绿岩带下部基底混合岩化深变质建造的组成部分。细粒花岗结构，块状构造。岩石主要矿物为斜长石、石英、钾长石、黑云母，少量金属矿物。钾长石呈半自形、柱状，格子双晶，主要为微斜长石，粒径0.2～2 mm，质量分数约占岩石总量40%～45%。石英呈他形、粒状，定向拉长，粒径0.2～2 mm，质量分数约占25%～30%。斜长石呈半自形、柱状，聚片双晶，An=25，不同程度绢云母化，粒径0.2～2 mm，质量分数约20%～25%。黑云母呈自形、片状，褐色，分解析出铁质，片径0.1～1 mm，质量分数约占4%～5%。金属矿物呈自形、粒状，少量。

花岗闪长岩：灰黑色，半自形粒状结构，花岗结构，块状构造。主要矿物为角闪石、斜长石、石英，金属矿物。斜长石呈他形、柱状，聚片双晶，主要为更长石，粒径0.2～2 mm，质量分数约40%～45%。石英呈他形、粒状，粒径0.2～2 mm，质量分数约占30%～35%。角闪石呈自形、柱状，褐－绿色，闪石解理，常含石英包体，粒径0.2～2 mm，质量分数约20%～25%。金属矿物主要为磁铁矿，少量。

在矿区西北部见1条白云母花岗伟晶岩脉和1条辉绿岩脉。白云母花岗伟晶岩呈灰白色，伟晶结构，块状构造，由斜长石、白云母、石英组成；辉绿岩呈灰黑色，辉绿结构，块状构造，由斜长石、辉石、少量的黑云母、石英组成。

2.4 变质作用

矿区内的变质作用主要为区域变质作用。苏拉山—坎格瑞丘陵铁矿成矿带均由区域变质岩石组成，变质岩石类型主要为云母石英片岩、斜长角闪岩和绿泥片岩等。

2.5 矿区地球物理特征

通过对所采集的74块标本进行了磁参数测定，结果见表1。

从表1可以看出：区内磁铁石英岩的磁性最强，磁化率几何平均值为7.95×104×4π×10-6SI，剩磁为8.17×104×10-3A/m；铁质砾岩，其磁化率几何平均值为1 578.59×4π×10-6SI，剩磁为1 204.23×10-3A/m；其它类岩石如云母石英片岩、斜长角闪岩、糜棱岩等磁化率及剩磁均很小。因此，矿区内的磁异常均是由铁矿引起。

3 矿体地质特征

区内圈出三条铁矿体，矿体编号自西向东分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（见图2）。其中未对Ⅲ号铁矿体进行深部工程验证，Ⅰ、Ⅱ号两条铁矿体平面形态呈近似的斜“八”形，两条铁矿体相距几十米至上百米。

表 1 岩、矿石磁参数统计结果表Table 1 Statically results of rock, ore magnetic parameters

图 2 NHC-3航磁异常铁矿地质图Fig.2 Geological map of NHC-3 aeromagnetic anomalies iron ores

3.1 矿体特征

Ⅰ矿体位于矿区中北部(见图2)，由300勘探线至331勘探线控制，总体走向40°，倾向北西西向，倾角86°～89°，该矿体上施工了6个钻孔，根据磁异常特征及钻孔见矿情况，该矿体为低品位矿体，赋存于石英角闪片岩、云母石英片岩中，赋存标高-310～539 m，长度2 040 m，厚度变化17.27～53.98 m，平均厚度46.47 m，控制最大延深530 m。矿体呈层状、似层状产出，走向40°，近直立。平均品位TFe:23.03 %、mFe:13.65 %。

Ⅱ矿体位于Ⅰ矿体的东侧(见图2)，由332勘探线至323勘探线控制，总体走向25°，倾向北西西向，倾角61°～88°，该矿体上共施工了20个钻孔，根据磁异常特征及钻孔见矿情况，该矿体为工业矿体，赋存于石英角闪片岩、云母石英片岩中，赋存标高－404～517 m，控制长度3 210 m，厚度变化较大17.58～196.72 m，平均68.55 m，变化系数为72.98%，其中在324勘探线、300勘探线和323勘探线附近具有膨胀现象，且沿倾向方向也有变宽趋势，控制最大斜深710 m，总体走向25°、倾角近直立，局部因构造影响具有陡反倾现象，由南端332勘探线至北端331勘探线矿体的倾向变化较大，其中332勘探线和324勘探线控制矿体倾向为北西，316勘探线和308勘探线控制矿体倾向为南东，300勘探线控制矿体倾向为北西，307勘探线和315勘探线控制矿体倾向为南东，323勘探线控制矿体倾向北西。平均品位TFe:31.94 %、mFe:14.82 %。

Ⅲ矿体总体走近南北向(见图2)，倾向西，倾角75°～89°，根据高精度磁测剖面和填图工作推断矿体长度800余米。

3.2 矿石特征

3.2.1 矿石矿物成分

区内矿石矿物主要为磁铁矿、褐铁矿，少量黄铁矿，地表及近地表矿石中含有磁铁矿的氧化矿物-赤铁矿、褐铁矿；脉石矿物主要为石英、黑云母，石榴子石，次为斜长石，另有少量的绿泥石、角闪石等造岩矿物。

3.2.2 矿石结构构造

铁矿石结构以他形粒状结构，交代结构为主，常呈中－细粒浸染状分布于脉石矿物中，多具定向排列；镜下观察，磁铁矿主要呈半自形细粒－微粒状变晶结构，偶有自形变晶结构。磁铁矿主要以集合体的形式分布于脉石矿物中，近地表矿体矿石标本中，交代包含结构、交代残留结构普遍，镜下可见磁铁矿被褐铁矿、赤铁矿沿着边缘和裂隙交代，少量被赤铁矿交代呈蚀变残余结构，少量磁铁矿中包含有细粒磁黄铁矿和其它脉石矿物。磁铁矿的嵌布粒度以细粒为主，粒度范围集中分布在0.02～0.50 mm之间。

磁铁矿矿石的构造主要为（条纹）条带状构造，随磁铁矿条带的疏密和脉石矿物质量分数的不同，矿石中磁性铁品位变化较大，磁铁矿（条纹）条带越密集，矿石品位越高，相反磁铁矿品位越低。

3.2.3 矿石类型

矿石自然类型：按矿石的矿物成分、结构构造和成因特征，本区矿石自然类型为条带状磁铁矿矿石和浸染状磁铁矿矿石，其中条带状磁铁矿矿石主要分布在工业品位铁矿石中；浸染状磁铁矿矿石，该类矿石少量，主要分布在低品位铁矿石中。

矿石工业类型：区内圈出的Ⅰ矿体平均品位TFe:23.03%、mFe:13.65%，磁性铁对全铁的占有率（mFe／TFe×100）为58.03%；Ⅱ矿体平均品位TFe:31.94%、mFe:14.82%，磁性铁对全铁的占有率为47.32%，两矿体内矿石中磁性铁对全铁的占有率均小于85%，为弱磁性铁矿石。各矿体矿石TFe平均质量分数均＜50%，为需选铁矿石。据此，区内矿石的工业类型均为需选弱磁性铁矿石。

3.2.4 围岩特征

矿体的顶、底板围岩及夹石均为（石榴石）石英角闪片岩、云母石英片岩。矿体围岩和夹石中有用组分为铁，一般品位TFe: 5%～19%，与铁矿体呈渐变过渡关系（磁铁矿条带的疏密与品位变化目估误差较大），矿体圈定需借助化学分析结果进行界定。

4 矿床成因

矿区铁矿体位于苏拉山－坎格瑞丘陵弧形构造带中部，苏拉山－坎格瑞丘陵弧形构造带总体上近南北－北北东向展布，其地质发展时期主要包括初始的海底含铁建造的沉积成矿和后期改造两大阶段，早太古代海相环境中该地域为形态狭长、近南北向展布的古海盆，其边缘地带为太古代最古老部分组成的稳定的克拉通基底，期间接受了大量的含铁沉积，同时又有海底含铁热液喷流的铁质沉积物和改造作用，形成初始的含铁建造，后期经造山运动，初始含铁建造及围岩经区域变质作用，形成绿岩带，期间受变质热液、混合岩化作用，并伴随基性-超基性岩岩脉的侵入活动，岩（矿）石发生重结晶、重组合及变形，改变了矿物组成和结构构造，含铁建造中铁矿物进一步富集并成矿。

区内北部及外围以北至Tonkolili铁矿的铁质来源中，以海底火山热液和携带大量含铁矿物的喷流物为主导，经受区域变质作用而形成的主要含矿岩系为Tonkolili绿岩建造，所赋存的铁矿相对规模大，同时伴随有金、钛铁矿、铅锌等矿产；区内中部及其南部地域则以原始沉积的含铁建造及其沉积围岩经区域变质作用而富集，形成的含矿岩系为Sonfon绿岩建造，所赋存的铁矿相对规模较小，伴生的其它矿产亦少。赋矿的绿岩带在区域变质过程中，岩石强烈变形，形成复式褶皱和紧闭褶皱，其中的各类面理、线理和层间裂隙、断裂构造，为各类含矿热液活动提供了通道和赋矿空间，在有利部位形成厚薄不均的层状或似层状铁矿体，在褶皱的鞍部往往形成形态不规则的厚大铁矿体，整体上与围岩呈整合接触。晚太古代—元古代后，区内主要经受成矿后期的风化淋滤作用，主要是对原生磁铁矿矿体破坏，部分原地氧化淋滤形成氧化铁矿体，赋存于地表，部分异地搬运沉积胶结形成富铁角砾岩。

综合以上分析认为，区内磁铁矿矿床类型为沉积变质型铁矿床，其成因类型类似于国内的“鞍山式铁矿”。

5 找矿标志

（1）地表矿体露头、磁铁矿片岩转石等为直接找矿标志。

（2）高精度磁测所获得的正负异常交替处是寻找磁铁矿的有利部位。

（3）磁铁矿矿体往往产于云母石英片岩、石英角闪片岩中，因此，（石榴石）云母石英片岩、（石榴石）石英角闪片岩发育地段为寻找磁铁矿矿体的重点区域。

（4）磁铁矿矿体赋矿岩石硅质矿物成分很高，属硅铁建造，在地貌上往往形成高地形，这些高地形处，若氧化转石大量发育，其附近是寻找铁矿体的有利地段。

[1] 塞拉利昂北方省EXPL.34/2010矿权区NHC-3航磁异常铁矿详查报告[R].2014.

[2] 高坪仙.西非克拉通结晶基地构造分区概述[J].国外前寒武地，1992,4.

[3] 沈保丰.中国BIF型铁矿床地质特征和资源远景[J].地质学报,2012.