莫桑比克太特省安格尼亚区石墨矿地质特征及找矿标志

陈 超, 李太升, 王 茹

(湖北省地质局 第八地质大队,湖北 襄阳 441000)

1 区域地质背景

莫桑比克境内2/3为前寒武纪地层覆盖。

前寒武纪地区可分成三大构造单元:①太古代和早中元古代地层出露在邻近津巴布韦边界,是津巴布韦绿岩带、津巴布韦花岗片麻岩克拉通地盾和巴鲁花岗岩类、片麻岩类和混合岩杂岩的延伸部分;②前寒武纪地层,可细分为两个带,一为依鲁米德带,另一为莫桑比克带。中元古代(1 800～950 Ma)的依鲁米德带位于莫桑比克的西北部。年轻的莫桑比克带(1 100～850 Ma)广泛分布在全国各地;③泛非构造带(800～410 Ma),以卡丹(Katanguian)造山运动的岩石为代表,并有花岗岩和伟晶岩侵入。

显生宙地层代表石炭纪—晚侏罗世时期的裂谷作用,伴有沉积岩和广泛的火成岩活动。

莫桑比克的石墨矿主要产在基底变质岩中,主要分布在Cabo Delgado省的Ancuabe地区以及太特(Tete)省的安格尼亚(Angónia)区,二者的地层均产于中元古代早莫桑比克期。前者为Chiure超群,主要岩性为斜长角闪片麻岩,同期含石墨;后者主要岩性为高级片麻岩和石墨片麻岩。石墨均为大鳞片晶质石墨,均产于片麻岩中。

安格尼亚石墨矿区位于莫桑比克北部,行政区划隶属太特省安格尼亚区(图1)。

图1 安格尼亚石墨矿区域地质图Fig.1 The regional geological map of graphite mine in Angónia 1.第四系;2.白垩系;3.变质沉积岩;4.混合岩、混合片麻岩和同构造的花岗类岩石;5.淡色片麻岩、长英质麻粒岩、高级片麻岩和铁镁质麻粒岩;6.太古代绿岩和太古代及元古代石英岩/BIF;7.异地糜棱岩;8.断裂带的糜棱岩化区;9.卡罗流纹岩;10.卡罗玄武岩;11.元古代酸性侵入体;12.环形岩脉;13.元古代基性—超基性岩套;14.元古代紫苏花岗闪长岩和紫苏花岗闪长质片麻岩;15.元古代变质花岗岩侵入体;16.元古代正长石、二长石和文长二长岩;17.矿区位置。

大地构造位置属于南部非洲赞比亚构造省东南部,NW、SN向有两组断裂,几乎没有褶皱构造,岩浆岩不发育,只对矿区东北部的矿层有影响。

石墨矿产于中元古界安格尼亚群,岩性为石墨黑云角闪斜长(二长)片麻岩、石墨斜长(二长)片麻岩、含石榴子石黑云角闪斜长片麻岩,为单斜地层,倾向均为北东向。

2 矿床地质特征

2.1 矿层特征

安格尼亚石墨矿初步认为属中大型矿床,从区域上看,矿区位于一个北西向的含矿带,分为4个含矿层,赋存34个石墨矿体。矿体均产于中元古界安格尼亚群,矿层地表形态及特征见图2。

图2 安格尼亚石墨矿矿体分布图Fig.2 The distributed map of graphite mine in Angónia1.条带状黑云角闪斜长片麻岩,石墨斜长片麻岩,黑云角闪斜长片麻岩;2.地质界线;3.石墨矿体位置及编号;4.推测石墨矿体及矿化体;5.普查区范围。

矿体产状与地层基本一致,总体走向320°～340°,倾向NE,倾角30°～60°,矿体多为层状,部分为透镜状,厚度3～18 m,延走向长几十米至1 050 m,斜深40～120 m。四个矿体主要特征见表1。

Ⅰ号矿体:延伸不够长,呈中间厚两边薄的透镜状矿体。

Ⅱ-1号矿体:品位高,夹层较少,延伸不够长的透镜状矿体。

Ⅱ-2号矿体:夹层较少,单层厚度大,石墨鳞片大且品位高,地表和深部产状变化较大的厚大透镜状矿体。

Ⅲ-1号矿体:地表延伸短,品位变化大且夹层较多。

Ⅲ-2号矿体:夹层多,厚度变化大且品位变化大透镜状矿体。

Ⅳ号矿体:延伸长,石墨鳞片大且品位高,矿体厚度大,夹层较多的厚大透镜状矿体。

该区成矿背景良好,有望达到大型以上矿床。地表及深部见矿情况特征为:石墨鳞片0.05～0.8 cm,见矿层数1-11层,厚度2～30 m,地表延深几百米至1 km,见矿斜深6～125 m,石墨品位3%～20%、石墨大致顺片麻理分布。

2.2 矿石特征

2.2.1 矿石类型

安格尼亚石墨矿为大鳞片晶质石墨矿,以片麻状及大鳞片矿石为主,主要矿石类型为石墨黑云角闪斜长(二长)片麻岩、石墨斜长(二长)片麻岩,次要矿石类型为含石墨石榴子石黑云角闪斜长片麻岩,矿石为鳞片柱粒状变晶结构。矿物成分:斜长石45%,石英20%～25%,角闪石25%～30%,石墨4%～8%,黑云母、褐铁矿少量,锆石、磷灰石、榍石微量。金属矿物以磁黄铁矿为主,次为黄铜矿,部分矿石岩矿鉴定如图3。其中,各矿物特征分述如下。

表1 矿体主要特征Table 1 The main features of orebody

斜长石:粒径0.1～7.0 mm,聚片双晶发育,定向排列。

钾长石:呈他形粒状,粒径0.1～2.0 mm,普遍含钠长石条纹,被矽线石交代。

石英:呈他形粒状和单晶条带状,粒径0.1～7.0 mm,具波状消光,定向排列。

黑云母:呈片状,粒径0.1～3.0 mm,红褐色,多色性吸收性显著,部分氧化褪色,定向排列。

石榴子石:呈他形粒状,粒径0.1～8.0 mm,淡粉红色,正高突起,裂隙发育,均质性。

2.2.2 矿石化学成分

经莫桑比克石墨矿实验室选矿试验研究得出的矿石化学成分,其结果见表2。

由表2可知,矿石中的主要脉石矿物为石英、云母等硅酸盐矿物,金属硫化物较少,另外还含有一定量的铁氧化物。其中,石墨矿中固定碳含量一般为3%～15%,最高为18.57%。

图3 岩矿鉴定Fig.3 The identification of rock ore

分析项目固定CSiO2Al2O3TFe2O3K2ONa2O含量/%5.1054.6515.9411.301.800.74分析项目CaOMgOTiO2MnOSP含量/%0.910.801.500.150.120.12

2.2.3 石墨特征

石墨赋存状态差异不大,在黑云角闪斜长片麻岩和斜长片麻岩矿石中,石墨多呈大鳞片状顺片麻理分布,石墨晶体平直,少数发生弯曲。

石墨精矿综合指标:产率5.18%,品位91.50%,回收率92.75%,该石墨矿区可选性较好,有很好的开发前景。

选矿试验结果显示:该石墨矿石墨结晶较好,且易单体解离,属于易选矿石。

3 矿床成因及找矿标志

3.1 矿床成因探讨

据研究,含有相当数量的有机物质泥沙质沉积岩,只有在变质作用过程中,岩石中的有机物质遭受一系列的分解反应,才能导致石墨的产生。关于炭质来源,陈衍景等[1]认为是有机成因和无机成因并存,且不同的岩石类型成因不同:片岩、片麻岩中石墨主要为有机成因,大理岩、混合岩化岩石中石墨为有机和无机的混合成因。安格尼亚石墨矿的矿石类型为石墨黑云角闪斜长片麻岩和石墨斜长片麻岩,炭质来源于原岩沉积的有机质,原岩沉积的生物腐殖质在区域变质作用过程中,气化溢出,再结晶成鳞片状石墨,即有机碳成矿[2-6]。

颜玲亚等[7]指出含炭质粘土岩沉积建造经受区域变质作用的改造,在强烈的热力和定向压力下使富炭质粘土岩沉积建造产生分解形成石墨,达到片麻岩相—麻粒岩相,重结晶和片理化使鳞片状石墨产生并富集,形成工业矿体。

总之,安格尼亚石墨矿的形成,主要是区域变质作用的结果,在还原环境中原岩有机碳以重结晶方式结晶而成鳞片状晶质碳,形成石墨矿床。

3.2 找矿标志

(1) 安格尼亚群是赋存石墨矿的主要层位,黑云角闪斜长(二长)片麻岩、斜长(二长)片麻岩是石墨矿层赋存的主要场所,因此,深部以黑云角闪斜长(二长)片麻岩为主、地表以斜长(二长)片麻岩为主可作为石墨矿的直接找矿标志。

(2) 石墨是良导体,激电异常往往与石墨地层相吻合,异常强度在一定程度上反映石墨含量的多少,因此激电异常特征是寻找晶质石墨矿的间接标志[8]。

4 结论

安格尼亚石墨矿为区域变质岩型矿床,矿层稳定,属大鳞片晶质石墨矿,石墨矿可选性好,极有开发利用价值。该矿的发现对东南部非洲特别是莫桑比克寻找晶质大鳞片石墨矿极具指导意义。