塞拉利昂北方省SOKOYA铁矿地质特征及成因

董少波　马林霄

(中色地科矿产勘查股份有限公司)



塞拉利昂北方省SOKOYA铁矿地质特征及成因

董少波马林霄

(中色地科矿产勘查股份有限公司)

摘要SOKOYA铁矿位于塞拉利昂中部苏拉山—坎格瑞山绿岩带内，北侧紧邻全球最大磁铁矿山——唐克里里铁矿，成矿条件良好。在详细分析矿区地质特征及矿床地质特征的基础上，得出以下结论：①该矿床由原地矿体和次生堆积矿体组成，原地矿体呈陡倾单斜形态产出于围岩中，控制矿体长2 000 m、最大延深1 075 m；次生堆积矿体呈面状分布于矿区北部山顶附近，与下部原地矿体呈角度不整合接触，矿体产状受地形影响较大。②矿石品位分布均匀，有害元素含量低，自然类型可分为原生矿、混合矿和氧化矿，工业类型为需选弱磁性铁矿石和炼铁用铁矿石。基于上述结论，对矿床成因进行了探讨，初步认为SOKOYA矿床为沉积变质型铁矿床。

关键词地质特征成矿条件原地矿体次生堆积矿体矿床成因沉积变质型铁矿床

SOKOYA铁矿地处苏拉山—坎格瑞山成矿带中部，行政区划属塞拉利昂共和国北方省唐克里里行政区Kafe Simira酋长领地，地理坐标：西经11°41′39.6″～11°43′20.6″，北纬8°54′30.3″～8°56′51.4″，面积约14 km2。苏拉山—坎格瑞山地区新太古代早期绿岩带含铁岩系广泛发育，其中发育有超大型、大型和中型铁矿床数处[1-2]，为塞拉利昂重要的铁矿成矿区(带)[3]。SOKOYA铁矿床为由中色地科矿产勘查股份有限公司2013年通过验证NHC-6航磁异常时发现的，其北侧紧邻全球最大磁铁矿山——唐克里里铁矿[2]，具备良好的成矿条件。为进一步指导区内找矿工作，对区内矿床地质特征及成因进行详细分析。

1区域地质背景

苏拉山—坎格瑞山地区大地构造隶属西非克拉通西南缘，西与洛克里德斯造山带相邻，为塞拉利昂五大成矿区(带)之一，主要产出金、铁、镍、钼、铬铁矿、毒砂、砂金等金属矿产及滑石、石棉等非金属矿产[3]。区内出露地层主要为中太古代结晶基底、新太古代早期绿岩带和第四系盖层。结晶基底主要由片麻岩、混合花岗岩和糜棱岩组成。绿岩带整体呈向西弯曲的弧形展布[4]，走向自南向北由NNW向NE转变，与中太古代结晶基底呈不整合接触，根据岩石组合特征，可将其自下而上划分为：①超基性变质岩建造，包括蛇纹岩、透闪石、绿泥石及滑石片岩、橄榄石透闪石片岩等，主要分布于苏拉山东南部MASUMBIRI-MASATI一带及苏拉山西部KPONKPONTO一带，整体呈NE向的岩墙状分布，该层为区内金矿床的赋矿层位[4]；②基性变质岩建造，几乎全部为角闪岩，具有大小不一的气孔状构造和杏仁状构造，在成分上属橄榄玄武岩，该层广泛分布于绿岩带两侧，呈NE向展布，分布较广；③沉积碎屑变质岩建造，最为常见的是硬砂岩、浊积岩，另有少量铬云母石英岩、砾岩，燧石及条带状铁质岩，沉积岩成分复杂，内夹有砾岩及花岗岩碎屑，该层主要分布于绿岩带核部，呈NE—NNE向条带状展布，为区内铁矿床的赋矿层位。

区内发育NE，NNE向褶皱和NE，NNE，EW向断裂等两大主要构造体系，区域构造应力以挤压为主。其中NE，NNE向褶皱基本控制着矿体的空间形态展布，而EW向断裂则对矿体在走向上的连续性起破坏作用。区内岩浆活动具多期次、多阶段活动的特点，主要集中发生在太古宙时期，广泛而强烈，后经区域变质作用形成花岗岩结晶基底及绿岩带，后期侵入的花岗岩和花岗闪长岩多分布于结晶基底与绿岩带的接触带上，对铁矿床(体)的形态起破坏作用。

航磁异常为区内铁矿存在的重要标志之一，该区位于磁南半球，且在磁赤道附近，地磁倾角 -7.72°，以水平磁化作用为主，实测磁异常形态主要表现为以负磁异常为主体的异常特征，正磁异常可能多为伴生异常。据区域航磁资料，航磁异常呈串珠状沿苏拉山脉走向展布，宏观上与区内绿岩带分布走向较一致，单个异常形似椭圆，长轴方向多为NE向。航磁异常面积越大、强度越高对应的含铁岩系的规模则越大，该特征已在区内地质勘探实践中被证实。

2矿区地质特征

SOKOYA铁矿北距唐克里里铁矿南端约1.5 km，南距GPAFAYA铁矿约6 km。矿区地表分布大面积第四系沉积物盖层，北部花岗岩-花岗闪长岩脉及近EW向断层对矿床的空间分布有一定的影响。

2.1地质特征

矿区出露的地层主要为新太古代早期基性变质岩、沉积碎屑变质岩及第四系盖层。根据地表调查及钻探工程揭露，沉积碎屑变质岩主要为长英浅粒岩、长英变粒岩、黑云母石英片岩、条带状(含石榴子石)磁铁石英片岩，属高绿片岩相-角闪岩相中深变质岩；基性变质岩主要为角闪石英片岩、角闪斜长片麻岩、斜长角闪岩等，属角闪岩相-麻粒岩相中深变质岩；第四系盖层分布于沟谷及山前冲洪积扇，主要为洪冲积物、铁帽、残坡积碎石黏土等。矿区整体处于大型向斜右翼内，构造迹线为近SN向，在矿区内出露的地层表现为陡倾斜单斜地层，局部见岩层受压反转和褶曲现象。矿区断裂构造可分为：①近SN—NNE向断裂(F2、F3、F5)，主要分布于矿体东西两侧，属压扭性断裂，对矿体基本无影响；②近EW向断裂(F1、F4)，均为平移断层，形成时间较晚，对矿体具有破坏作用，其中F1断层位于矿体南部，地表被河流和第四系覆盖，推测为右行平移断层，断层两侧磁异常及矿体具明显错位现象；F4断层位于矿区北部，地貌显示为沟谷，为左行平移断层，将SOKOYA铁矿床与唐克里里矿床南部矿段错开。矿区岩浆岩基本不发育，地表未发现岩体露头，仅在矿区北部钻孔中见花岗岩-花岗闪长岩脉沿层间裂隙或破碎带充填，内含黑云母石英片岩捕掳体，推测受其侵入影响，矿体在矿区北部分枝现象明显。

2.2磁异常特征

根据矿区及邻区标本磁参数测定结果，变质砂砾岩和风化氧化铁几乎无磁性，黑云母斜长石英片岩、斜长角闪岩、云母石英片岩、花岗岩、混合花岗岩显示弱磁性，块状氧化铁、片麻岩和黄铁矿化硅化斜长角闪片岩显示中等磁性，铁帽和条带状磁铁石英岩的磁性最强，可基本认为矿区内的磁异常是由磁铁石英岩或铁帽引起的。通过1∶2 000地面高精度磁法剖面测量工作，详细圈定了SOKOYA矿区磁异常，高磁异常△T为-10 377.18～10 187.59 nT，异常规模较大，正负异常中心明显。正负磁异常形态呈椭圆状，NNE走向，近平行排列，推测受地表次生堆积铁矿影响，在矿区北侧负磁异常走向转为近EW向，并切割正磁异常区。由矿区高磁剖面图(图1)可知，矿区正磁异常为对原地矿体地表露头或浅部矿体的反映，预示矿体出露地表或埋藏较浅；负磁异常为对深部原地矿体的反映。

图1　SOKOYA铁矿区叠加地面磁测剖面

3矿床地质特征

3.1矿体特征

通过2013—2014年的详查工作，确定SOKOYA铁矿床由原地矿体和次生堆积矿体组成，原地矿体受晚期岩浆热液和构造活动的影响在矿区北侧分枝现象明显，次生堆积矿体呈面状分布于矿区北部山顶附近。原地矿体主要赋存于条带状磁铁石英岩内，整体呈层状、似层状，近NNE向展布，倾向NWW，倾角55°～87°，基本与围岩(云母石英片岩、黑云长英变粒岩、长英浅粒岩)整合接触。矿体夹石含量较少，具有一定的分枝复合、膨胀收缩现象，在南端逐渐尖灭，北段则呈多条近平行的分枝。据现有的工程控制程度，原地矿体延长约2 000 m、最大延深1 075 m，厚4.09～194.12 m，厚度较稳定，厚度变化系数59.51%。受风化和氧化淋滤作用影响，矿体露头多为条带状赤褐铁石英岩(氧化矿)，向深部逐渐过渡为条带状磁赤铁石英岩(混合矿)和条带状磁铁石英岩(原生矿)。次生堆积矿体呈面状分布于矿区北部山顶附近，与下部原地矿体呈角度不整合接触，矿体产状受地形影响较大，呈似层状、透镜状向NW缓倾，倾角16°～26°，矿体厚13.39～49.79 m，厚度较稳定，厚度变化系数54.13%，矿石类型多为角砾状或条带状赤褐铁矿石。

3.2矿石特征3.2.1矿石类型

(1)条带状磁铁石英岩。为原生矿，为该区最主要的矿石类型，约占矿床总矿石量的93%。矿石呈深灰色，多具粒状变晶结构、鳞片状变晶结构、交代溶蚀结构，构造以纹层状、条带状、浸染状-块状为主，主要成分为石英、磁铁矿、角闪石、云母、褐铁矿及少量石榴子石等，磁铁矿多呈不规则粒状，有少量八面体及菱形十二面体晶形切片，晶粒粒径主要为0.05～0.3 mm，呈纹层状、条带浸染状分布，常见黄铁矿化、黄铜矿化和绿泥石化，岩石具强磁性。

(2)条带状磁赤铁石英岩。为混合矿，矿石特征与原生矿相似，矿石内氧化矿物(多为赤铁矿、褐铁矿)比例增多，与原生矿无明显界限，一般呈渐变过渡关系。

(3)条带状赤褐铁矿石和角砾状赤褐铁矿石。为氧化矿，矿石呈褐黄色，多具交代溶蚀结构、交代残余结构、交代变晶结构并伴有粒状变晶结构和鳞片状变晶结构，构造以条带状、角砾状、蜂窝状、浸染状-块状为主，主要成分为石英、磁铁矿、角闪石、褐铁矿、赤铁矿等，褐铁矿主要呈不规则粒状嵌布于脉石矿物中，部分呈脉状产出，偶尔可见褐铁矿与磁铁矿、赤铁矿共生，褐铁矿的嵌布粒度0.015～0.15 mm，赤铁矿主要由磁铁矿氧化而来，部分仍保留原磁铁矿的晶形，嵌布粒度0.01～0.075 mm。

3.2.2矿石组分

矿区2 451件样品分析结果显示：矿石TFe品位变化基本服从正态分布，且多集中于25%～40%，最高65.48%(氧化矿石)。其中，原生矿石和混合矿石的TFe品位一般为25%～40%，平均31.93%，TFe品位分布均匀，品位变化系数16.57%；氧化矿石TFe品位一般为45%～60%，平均52.15%，TFe品位分布均匀，品位变化系数19.46%。

矿区258件样品物相分析结果显示：原生矿石和混合矿石样品平均品位TFe 32.14%、mFe 20.65%、oFe 7.49%、SiFe 2.82%、cFe 0.85%、sFe 0.13%，氧化矿石平均品位TFe 50.02%、mFe 7.30%、oFe 38.53%、SiFe 3.12%、cFe 0.08%、sFe 0.79%，表明该矿床为贫铁矿床。

受地表氧化淋滤的影响，矿床上部氧化矿石品位较富，oFe对TFe占有率达77.03%，mFe和cFe含量低，SiFe和sFe含量较高；随着标高的降低，混合矿和原生矿的mFe含量增加，oFe含量逐渐降低，说明矿床深部氧化作用较弱。

矿区元素组合分析结果表明：氧化矿石中的S、P、SiO2等有害组分含量分别为0.025%～0.070%、0.15%～0.16%、6.57%～9.85%，对铁矿石质量影响不大，且均符合炼铁用铁矿石现行规范标准，工业类型属炼铁用矿石；由于原生矿石和混合矿石中的SiFe、cFe、sFe三者含量之和大于3%，则mFe/(TFe-SiFe-sFe-cFe)为72.87%，小于85%，工业类型应属弱磁性需选矿石。

4矿床成因

SOKOYA铁矿床赋矿地层为新太古代早期绿岩带沉积碎屑变质岩建造内的磁铁石英岩，原岩为一套硬砂质、浊积岩及凝灰质沉积岩组合，矿床形态产状受NNE向大型复式向斜构造控制，在矿区西侧仍具较大的找矿空间。矿床的形成主要经历海底含铁建造初始形成阶段、区域变质富集成矿阶段(主成矿期)和后期氧化淋滤阶段。新太古代早期绿岩带形成的初始阶段大量的Fe和Si从地幔深处随同超基性—基性火山岩一并喷出到海水中，与水体中的O结合，形成磁铁矿和石英，慢慢沉入海底形成原始铁硅质化学沉积岩。铁硅质沉积岩经区域变质作用，岩石发生重结晶、重组合及变形，形成与海相火山作用关系密切的BIF型铁矿，相当于阿尔戈马型铁矿(鞍山式铁矿)。主成矿期后，经原地氧化淋滤作用和异地搬运胶结沉积作用，在原生矿露头附近形成了现有的氧化富铁矿床[5-6]。为此，初步认为SOKOYA矿床为赋存于绿岩带中的与海相火山岩活动有关的沉积变质型铁矿床，即鞍山式铁矿床[7]。

5结语

在对SOKOYA铁矿矿区地质特征及矿床地质特征分析的基础上，详细讨论了矿床成因，对于区内找矿勘探及资源开发利用有一定的借鉴价值。

参考文献

[1]杨建岭，吕建刚，张冲，等.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[J].吉林地质，2015，34(1)：79-84.

[2]宋国明.塞拉利昂矿业投资环境[J].国土资源情报，2012，(3)：8-14.

[3]李玉嵩，张岩，张涛，等.塞拉利昂区域成矿特征与找矿远景分析[J].中国矿业，2014，23(2)：75-78.

[4]马林霄，董少波，周朝宪，等.塞拉利昂Yirisen金矿地质特征及成因浅析[J].矿产勘查，2015(3)：311-317.

[5]洪秀伟，庞宏伟，刘学文，等.辽宁本溪大台沟铁矿地质特征[J].中国地质，2010，37(5)：1426-1433.

[6]沈保丰.中国BIF型铁矿床地质特征和资源远景[J].地质学报，2012，86(9)：1376-1395.

[7]徐如磊，时培哲.塞拉利昂南方省济米铁矿地质特征及成因[J].现代矿业，2015(3)：97-99.

Geological Characteristics and Genesis of the SOKOYA Iron Mine in the North Provine of Sierra Leone

Dong ShaoboMa Linxiao

(Sinotech Minerals Exploration Co.,Ltd.)

AbstractThe SOKOYA iron mine is located in the Sula Mountains-Kangari Hills greenstone belt, its north side is close to Tonkolili iron deposit which is the largest iron deposit in the world, so the metallogennic condition is very favorable in the mining area. Based on analyzing the geological characteristics of the mining area and the ore-body, the following conclusions are obtained:①the SOKOYA iron deposit is composed of in-situ ore-body and secondary accumulation ore-body, the in-situ ore-body occurs in the wall rock with a steep dipping pattern, the ore-body extends for 2 000 m, the maximum deep extension is 1 075 m; the secondary accumulation ore-body is distributed with planar shape near the top of the mountain which is located in the northern area of the mining area, and it is angle unconformity contact with the lower in-situ ore-body,the occurrence of the ore-body in the mining area is affected by terrain to a large extent；②the ore grade distribution is uniform, the ore harmful elements contents are low, the ore natural types can be divided into original ore, mixed ore and oxidized ore, the industrial types can be divided into the weak magnetic iron ore that is need to be chose and the iron ore can be used to ironmaking. Based on the above conclusions, the genesis of the SOKOYA iron deposit is discussed,the results show that the SOKOYA iron deposit is a sedimentary metamorphic iron deposit.

KeywordsGeological characteristics, Ore-forming conditions, In-situ ore-body, Secondary accumulation ore-body, Deposit genesis, Sedimentary metamorphic type iron deposits

(收稿日期2015-08-12)

董少波(1970—)，男，高级工程师，100012 北京市朝阳区安外北苑五号院四区北地大厦。