南非Postmasburg锰矿田Bishop、Paling矿区矿石Fe、Mn相关性

李建峰 常洪伦 郝云阳 张 杰

(华北有色工程勘察院有限公司)

南非是世界五大矿产资源国之一。北开普省的Postmasburg锰矿田和Kalahari锰矿田是目前该国主要的锰矿产区［1-4］。本研究依托Postmasburg锰矿田Bishop矿区和Paling矿区的锰矿普查工作，对该2个矿区锰矿石的Fe、Mn相关性进行分析，以便了解该矿田的矿石类型及分布特征，为区内地质找矿工作提供参考。

1 区域地质概况

Postmasburg锰矿田位于南非北开普省东北部，SN向长55 km，EW向宽约30 km。根据矿田内矿体的分布和产出特征，可识别出东矿带、西矿带和混合带等3条矿带。东、西2个矿带分布于Maremane穹窿的两翼，从南部的Postmasburg一直延伸至北部的Sishen，其中:东矿带成矿较早，以含硅型的氧化锰矿石为主要类型，矿物成分为褐锰矿和石英;西矿带形成较晚，以产出含铁的氧化锰矿石而闻名，主要矿物成分为褐锰矿和方铁锰矿;混合带则位于东、西2条矿带的交汇处，成矿期介于二者之间，矿石类型亦兼具二者特征。Bishop、Paling矿区即位于西矿带的中—南部。

2 矿区地质特征

Bishop、Paling矿区的矿体属于同一成矿类型，二者在地层、构造、成矿条件、矿体特征方面大致一致。

2.1 地 层

矿区出露地层主要为前寒武系元古代Transvaal超群，为一套浅海相沉积地层。根据在Bishop、Paling两处矿权区的施工结果，并结合地层出露情况和前人研究成果，将矿区内的地层划分为:①Paling页岩单元，红褐色、紫红色页岩，夹黄绿色泥质粉砂岩、细砂岩薄层，厚度大于3 m;②石英岩、Gamagara页岩单元，紫红色、肉红色、白色中—粗粒石英岩夹有黄绿色、紫红色页岩，厚10～15 m;③泥质粉砂岩单元，灰白色、浅绿色、浅灰绿色泥质粉砂岩，夹斑点状含铁石英粉砂岩、红褐色含铁锰黏土岩、斑点状绿帘绢云母板岩的薄层或透镜体，厚8～12 m;④铁质细砂岩/铁质砾岩单元，红棕色、红褐色铁质细砂岩，含红褐色泥质粉砂岩夹层或透镜体，厚1.5～3 m;或为红棕色—黑褐色铁质砾岩，含红褐色碎屑状硅质铁锰矿石角砾或球粒状铁质细砂砾屑，厚2～4 m;⑤铁锰矿体单元，钢灰色、黑色锰矿石，主要金属矿物为方铁锰矿、褐锰矿和硬锰矿，厚3～15 m;⑥白云岩单元，灰黄色、浅黄绿色藻白云岩和灰色、浅灰绿色、灰黑色富锰白云岩，厚度大于20 m。

2.2 构 造

2个矿区同处于Postmasburg背斜西翼，构造较简单，总体呈倾向W的单斜构造，倾角较缓，为15°～35°。区内断层不发育，在Bishop矿区北部、Paling矿区中—南部见有规模不大的褶皱存在，表现为轴向近SN的两向一背复式褶皱，西侧向斜呈宽缓状，背斜及东侧向斜两翼均有矿体出露;另外，也见千枚岩化粉砂岩区的鞘状褶皱，规模较小。矿区地处白云岩地台之上，地下岩溶系统发育。部分区域由于溶蚀作用较强，矿体就地坍塌，形成大小、形态各异的矿块。

2.3 变质作用

区内主要为区域变质作用，变质程度较浅。砂岩往往变质为石英岩，页岩变质为板岩等，岩石发育鳞片变晶结构，云母、石英等矿物呈定向排列。矿质沉积之后，在长期的变质过程中，发生了重结晶作用，进而形成了微结核，出现了方铁锰矿、褐锰矿和赤铁矿等矿物微晶，有利于矿区内富锰矿石的形成。

3 矿石特征及Fe、Mn相关性

矿区内矿体主要分为原生锰矿、次生锰矿和堆积型锰矿等3类，其中原生锰矿占主体地位。本研究仅对原生锰矿石特征进行阐述并对其Fe、Mn相关性进行分析。

3.1 原生矿石特征

Bishop、Paling锰矿区原生锰矿体为氧化锰矿石，原始状态为层状，矿石以铁锰矿石为主。锰矿石颜色呈钢灰色、褐黑色，风化面见褐红色;矿石结构以细粒变晶结构、半自形粒状结构、它形粒状结构、隐晶质结构等为主，致密块状、层状、纹层状构造、角砾状构造，矿石表面可见葡萄状构造，偶见晶洞，硬度大。矿石矿物主要由方铁锰矿、褐锰矿、黑锰矿、黑镁铁锰矿、软锰矿及硬锰矿组成，伴生矿物有赤铁矿等，属原生方铁锰矿-褐锰矿矿石。

3.2 Fe、Mn 含量特征

2个矿区元素含量测定结果见表1。由表1可知:矿石中Fe、Mn含量关系较密切，二者具有较强的相关性。

3.3 Fe、Mn 含量相关性

Bishop矿区矿石w(Mn)16.27% ～50.65%，主要集中在30% ～40%，平均33.76%，其中有相当一部分矿石w(Mn)大于40%形成富锰矿石，所占比例约 20%;矿石 w(Fe)10.41% ～37.98%，平均19.00%，一般主要集中在10% ～25%，构成含铁锰矿石(图1、图2)。

图1 Bishop矿区 Fe、Mn含量线性回归分析

表1 样品元素含量 %

图2 Bishop矿区Fe、Mn含量关系

Paling矿区矿石w(Mn)15.37% ～42.79%，平均25.56%，一般主要集中于10% ～40%，大于40%所占比例较小;w(Fe)9.43% ～48.12%，平均29.36%，一般主要集中于10% ～50%(图3、图4)，部分矿石锰铁含量相当高构成高铁锰矿石，甚至部分矿石的铁品位接近50%。

图3 Paling矿区 Fe、Mn含量线性回归分析

图4 Paling矿区Fe、Mn含量关系

由图1～图4可知:2个矿区的矿石中Fe、Mn含量呈极强的负相关性，Fe、Mn含量之和平均约55%。综上所述:2个矿区矿石的Fe、Mn含量较稳定，负相关性较强，随着Fe、Mn含量的变化具有含锰铁矿石和富锰矿石2个矿石类型方向。Bishop矿区的矿石质量优于Paling矿区，但该2个矿区的矿石总体质量较好，有用组分含量均较高，多为优质氧化矿石。

3.4 矿石成因及找矿方向

古元古代海平面上升期，区内出现浅海海盆沉积环境，各种Fe、Mn质源以不同的方式向海盆中运移并逐渐富集，形成富含Fe、Mn胶体的水体。随着元古代大气中O含量的升高，含Fe、Mn的胶体因受氧化而开始沉积。由于Fe、Mn沉积性质的差异，胶体出现了沉积分异(重力分异)，富Mn胶体多集中于盆、坑的底部和中部，Fe质胶体则主要富集于较浅的外缘产生了铁锰建造中部富锰而侧部富铁的现象。经工程验证，2个矿区的铁锰建造层位特征与该模式相符，可认为铁锰建造层位赋存区含铁锰矿石的下部是富锰矿石的主要发育部位。

4 结语

在对Bishop、Paling矿区矿床地质特征分析的基础上，对矿区内矿石的Fe、Mn含量特征及其相关性进行了深入探讨，对于区内找矿工作有一定的参考价值。

［1］ 严旺生，高海亮.世界锰矿资源及锰矿业发展［J］.中国锰业，2009，27(3):6-11.

［2］ 董晓方.南非矿产资源开发与利用［J］.现代矿业，2012(7):1-6.

［3］ 常洪伦，孔繁辉，宋晓东，等.南非Postmasburg地区锰矿床地质特征及成因分析［J］.地质论评，2014，60(3):580-590.

［4］ 常洪伦，杜 俊，马成兵.南非Postmasburg锰矿田锰土地质特征及成因［J］.现代矿业，2014(1):70-72.