南非 Postmasburg 锰矿田Kapstewel矿区地质特征及控矿因素分析

韦 访，陈 耀，周荣幸，杨 凯

(1.广西壮族自治区地质调查院，广西 南宁 530023；2.广西大锰锰业集团公司，广西 南宁 530031)

南非锰矿资源丰富，主要集中于 Kalahari—Postmasburg 锰矿成矿带上，该成矿带位于南非北开普省西北部,分为北部 Kalahari 锰矿田及南部 Postmasburg 锰矿田[1]。Postmasburg 锰矿田北起塞申(Sishen)，南抵Postmasburg，南北长约55 km，东西宽约510 km，由东矿带、西矿带及两矿带交会处的混合带组成。依托 Postmasburg 锰矿田Kapstewel 矿区的详细调查工作，对该矿区的地质特征进行分析，以便了解Postmasburg 锰矿田东矿带的矿石类型及分布特征，同时对矿区主要控矿因素进行了阐述，为区内地质找矿工作提供参考。

1 区域地质背景

Postmasburg 锰矿田区域地层主要有元古界Transvaal超群Ghaap群Campbellrand亚群的Lime Acres组、Asbesheuwels亚群的Asbestos Hills组、Postmasburg群Voelwater亚群的Makganyene组和Ongeluk组、Gamagara组、Olifantshoek群的Mapedi组和第四系的Kalahari组等。地层总体倾向西，倾角10(°)～20(°)不等。区内褶皱主要为轴向呈南北走向的“Maremane穹窿”，Maremane穹窿东西两翼不对称、东翼倾斜较缓，西侧较陡，为纵断层所切，背斜轴略呈凸面向东的弧形，凹面向西。Postmasburg 锰矿田区域地质见图1[2]。

图1 Postmasburg 锰矿田区域地质

根据矿体的分布和产出特征，可将Postmasburg 锰矿田分为东、西和混合带3个矿带[3-4]。3个成矿带的矿化自西向东呈现渐变规律：西矿带以含铁型锰矿为主，东矿带以富 Wolhaarkop 燧石角砾岩的多层氧化锰矿石为主，混合带则兼具东、西2个矿带的特征。Postmasburg锰矿田位置及矿带分布见图2[5]。

图2 Postmasburg锰矿田位置及矿带分布

2 矿区地质特征

2.1 地层

Kapstewel矿区位于东矿带的中—南部，作者根据在Kapstewel矿区的详细调查结合前人研究成果，将矿区内的地层自上而下划分为8个岩性单元:①紫红色、褐黄色中薄层夹厚层状(泥质)砂岩夹硅质岩、页岩、薄层状赤铁矿，厚度5～15 m；②Ⅰ铁矿层：钢灰色、灰黑色铁矿层，主要由薄层铁质硅质岩—石英岩互层夹赤铁矿层与铁质角砾岩组成，厚度10～40 m；③紫红色、褐红色、斑杂色含铁锰含砾中薄层状细粒石英砂岩，厚度3～5 m；④Ⅱ锰矿层：灰黑色、钢灰色中厚—厚层状、似层状、块状锰矿夹角砾状锰矿层，厚度5～10 m；⑤灰黑色、斑杂色、褐红色，中厚层—块状细粒含锰角砾石英砂岩。该层发育透镜状、似层状不连续锰矿体，锰矿体厚0.3～1 m不等，长0.5～2 m不等，厚10～20 m；⑥Ⅰ锰矿层：灰黑色、钢灰色中厚—厚层状角砾状锰矿层夹块状锰矿层，厚3～5 m；⑦含锰角砾岩：紫红色、褐红色中—薄层状中细粒含锰角砾岩，该层锰含量较低，一般<8%，总体上自下而上锰含量有所增加，锰矿物多呈胶结物分布。该层厚度变化较大，一般0.5～2 m；⑧灰黄色、青灰色中厚层中—细晶纹层状藻白云岩。Postmasburg锰矿田Kapstewel、Bishop、Paling矿区岩性序列见图3。

图3 Postmasburg锰矿田Kapstewel、Bishop、Paling矿区岩性序列

综上所述可知Kapstewel矿区尽管亦大致遵循“由页岩—粉砂岩—细砂岩—砾岩等一套碎屑岩组合构成了矿体的顶板”[6]地层序列，但相较与西矿带Bishop、Paling矿区存在以下几点差异：①Kapstewel矿区白云岩组之上存在与成矿密切的含锰角砾岩岩性段；②东矿带Kapstewel矿区自下而上发育2层富锰矿层，铁锰混合层发育不连续，上部发育厚大铁矿层，西矿带Bishop、Paling 矿区仅发育铁锰混合矿层。说明Kapstewel矿区较早接受锰矿沉积，沉积时间较长，铁锰沉积分异较充分[7]。

2.2 构造

矿区构造较简单，可分为上下构造层，不同构造层构造形式有所不同。下构造层(Lime Acres组)总体为一倾向东的单斜构造，倾角平缓，在平原区岩层近于水平，在山岭地段倾角略变陡，为5(°)～10(°)。上构造层(Asbestos Hills组)总体上为倾向南东的单斜构造，仅局部发育规模较小的小型褶皱及断层，局部因下伏岩溶坍塌而使地层产状混乱。下构造层白云岩顶部与上覆地层接触面古岩溶构造发育是锰矿赋存的重要场所。

2.3 变质作用

矿区内主要为区域变质作用，变质程度较浅。石英砂岩中可见石英重结晶和变余结构。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，出现了褐锰矿、方铁锰矿和赤铁矿等矿物微晶，有利于矿区内富锰矿石的形成。

2.4 矿层(体)特征

Kapstewel矿区自下而上可分为锰矿层2层(编号Ⅰ～Ⅱ层)，铁矿层1层，锰矿层以Ⅱ矿层规模较大，Ⅰ矿层次之。南非Postmasburg锰矿田Kapstewel矿区地质见图4。

1 Lime Acres组白云岩；2 含锰角砾岩；3 Ⅰ锰矿层；4 含锰含砾石英砂岩；5 Ⅱ锰矿层；6 含铁锰含砾石英砂岩；7 Ⅰ铁矿层；8 砂岩夹硅质岩、页岩

1)Ⅰ矿层：分布于Asbestos Hills组下部，矿层底板为角砾岩，顶板为灰黄色含锰含砾石英砂岩。矿体厚一般3～5 m，最厚约8.0 m，最薄处约2.0 m，平均4.0 m。Mn品位一般15%～25%，最高可达30%以上，平均20%；Fe含量较低，一般低于10%，为3%～17%。

2)Ⅱ矿层：分布于Asbestos Hills组中部，剖面上位于Ⅰ矿层上方20～50 m。

3)Ⅰ铁矿层：剖面上分布于Ⅱ锰矿层上部约20 m处，Ⅰ铁矿层底板主要为紫红色、斑杂色含铁锰含砾石英砂岩，局部为不连续铁锰混合层。顶板为紫红色、褐黄色中薄层夹厚层状(泥质)砂岩夹硅质岩、页岩、薄层状赤铁矿。矿层与上伏石英砂岩呈渐变过渡关系。矿层厚度较稳定，一般10～40 m，最厚达50 m，平均20 m。Fe品位一般35%～55%，最高可达60%以上，平均45%。

2.5 矿石特征

Kapstewel矿区原生矿石可分为氧化锰矿石和氧化铁矿石。氧化锰矿石呈层状、似层状、透镜状、角砾状、块状，矿石以锰矿石为主，少部分为铁锰矿石。锰矿石矿物主要有褐锰矿、方铁锰矿、黑锰矿、硬锰矿及软锰矿，铁矿石矿物主要为赤铁矿，含黏土矿物。

1)褐锰矿：黑、灰黑、棕黑至钢灰色，半金属光泽，晶体呈双锥状，通常呈粒状、隐晶质块状集合体。晶形不发育，一般小于0.01 mm，常与黑锰矿共生形成纹层状构造。纹层以褐锰矿为主，局部可见黄白色方铁锰矿晶粒，粒径约为0.002 mm。

2)方铁锰矿：黑色、黄白色，金属光泽，晶形为立方体或八面体，晶体常呈半自形粒状，集合体呈粒状产出。个别晶形发育较好，粒径大于1 mm，常被黑锰矿交代，呈残留的细纹状或细纹带状定向分布。

3)黑锰矿：棕黑色，半金属光泽，晶形不发育，常呈隐晶质结构。多为粒状集合体，中间可见其他矿物颗粒，有时见不规则双晶，交代方铁锰矿，或被硬锰矿交代。

4)硬锰矿：黑色，隐晶—微晶结构，半金属光泽，常为角砾状构造。集合体形状不规则，与方铁锰矿、黑锰矿等连生。

5)软锰矿：灰黑色，金属光泽。含量较少，多发育于晶洞中，呈柱状晶簇，部分发育锥面，大小不等，多数小于1.5 mm，在晶洞边部呈针状、纤维状交代方铁锰矿。常见于锰染风化泥岩中，晶形不发育，易染手。

6)赤铁矿：红褐色，鳞片状结构，风化后常呈土状。偶见双锥状巨晶，晶面纵纹发育，解理较为明显，裂隙内可见少量软锰矿和黏土矿物。

3 控矿因素分析

Postmasburg矿田成矿规律与控矿因素，前人曾做过不少研究，并建立了多种成矿模式，但大都基于西矿带的矿区地质特征而总结提炼，对东矿带的成矿规律与控矿因素研究较少。通过东矿带Kapstewel矿区地质特征的研究总结矿区的控矿因素主要有以下几点。

1)下构造层Lime Acres组白云岩受剥蚀发育的溶洞、溶沟为本区原生沉积锰矿、铁矿提供了容矿控造[3-4]。

2)区域构造Maremane隆起控制了Postmasburg矿田东、西矿带和混合带矿床的分布，也控制了Kapstewel矿区矿体形态的近南北向延伸、发育。

3)区域上多次的海侵—海退控制了多层锰矿与铁矿的沉积与形成。

4)Asbestos Hills组的铁质建造为Kapstewel矿区提供了铁、锰质成矿物质来源，同时后期石英砂岩、硅质岩、泥质粉砂岩的沉积对成矿后矿床的保存提供了保护作用。

4 结 语

Kapstewel矿区位于Postmasburg矿田东矿带上，属受变质沉积矿床锰矿床，矿区地层、构造相对简单。矿区发育2层锰矿与1层铁矿层，控矿因素主要为：①白云岩基底容矿；②Maremane隆起控制矿体展布；③海侵—海退制约铁锰矿沉积形成厚度与层数；④铁质建造提供了矿区物质来源，后期成岩为矿床保存提供保护作用。