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名称 津巴布韦大岩墙南段两翼铬铁矿床特征及成因探讨
发布机构 科技外事处 索引号 2189234/2020-00333
主题分类 国际交流 文号
发布日期 2020-12-30 主题词

津巴布韦大岩墙南段两翼铬铁矿床特征及成因探讨

发布日期:2020-12-30 15:29 信息来源:科技外事处 访问量:? 字体 :[ 大 ][ 中 ][ 小 ]

津巴布韦大岩墙南段两翼铬铁矿床特征及成因探讨

0引言

津巴布韦大岩墙是世界著名的地质奇观。大岩墙北起古鲁韦森特纳里(Guruve-Centenary)一带,南至马萨塞(Masase)附近,整体呈NNE向延伸,斜贯中马绍兰省、西马绍兰省、中部省和南马塔贝来兰省,总长约500km,平均宽度5.8km,大岩墙中蕴藏着丰富的铬铁矿资源,是世界著名的铬铁矿矿集区。

前人在涉及津巴布韦大岩墙的文献中多是围绕着资源现状这一主题展开的,虽有部分论文对大岩墙中具体矿床的铬铁矿成矿规律进行了阐述,但对于大岩墙的铬铁矿成矿作用的研究肖显薄弱,尤其是欠缺深部钻孔地质资料的综合研究成果。2018年,首钢地质勘查院地质研究所承接了准格尔力量煤业集团的津巴布韦铬铁矿勘查项目,对津巴布韦大岩墙南段的20个矿权区开展铬铁矿地质普查工作。地质普查区北起塞巴奎水库(Sebakwe Dam),南至姆贝伦瓦(Mberengwa),断续长约200km,涉及Selukwe次岩浆房、Wedza次岩浆房和Sebakwe次岩浆房的南段。勘查工作在南北方向上涉及范围广,代表性较好;但在东西方向上勘查区多分布于大岩墙的两翼。作者在对勘查钻孔资料进行综合整理基础上,对大岩墙南段两翼铬铁矿成矿特征进行详细梳理,对其铬矿成因加以探讨,最终撰成此文,希望对今后的铬铁矿矿权筛选及地质勘查有所裨益。

1区域地质

津巴布韦位于非洲东南部,主体构造单元为津巴布韦克拉通,在克拉通的周围环绕着马冈迪(Ma-gondi)、赞比西(Zambezi)、莫桑比克(Mozambique)和林波波(Limpopo)等构造活动带。津巴布韦克拉通内主要由太古宙变质岩和花岗岩类构成;元古宙变质岩和花岗岩、显生宙沉积岩和岩浆岩则分布于克拉通周边的诸构造活动带中。太古宇自下而上划分为3个群,即塞巴奎(Sebakwian)群、布拉瓦约(Bulawayan)群和沙姆瓦(Shamvaian)群;元古宇在克拉通周边断续分布,与克拉通变质岩系呈不整合接触,局部为断层接触;显生宇盖层由下而上包括二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系和第四系(更新统和现代)沉积岩。二叠系侏罗系主要为陆相沉积,称卡鲁群;白垩系分布在西部卡拉哈里盆地,岩性为砂岩及碱性火山岩;更新统主要为风成沙以及冲积层沉积。

发育于约25亿年前的津巴布韦大岩墙以狭长的脉状出露,呈南南西北北东向贯穿于位于中部稳定克拉通,大岩墙由北至南可分为穆森盖济(Musengezi)、达文达尔(Darwendale)、塞巴奎(Se-bakwe)、塞卢奎(Selukwe)和韦扎(Wedza)5个次岩浆房。

2大岩墙地质概况

本次铬铁矿勘查工作区均位于津巴布韦大南段,铬铁矿床在成矿地质背景及成矿规律方面均遵循基性超基性岩体铬铁矿的成矿规律,受大岩墙的形成演化过程控制。大岩墙属于岩浆分异成因的层状基性超基性杂岩,也是大岩墙南段内铬铁矿层的围岩及成矿母岩。大岩墙勘查区内最常见的岩石类型为辉石橄榄岩和橄榄辉石岩,其次为橄榄岩、辉石岩,局部地段见有蛇纹岩及辉石岩。造岩矿物主要为橄榄石、辉石、蛇纹石,见少量的铬铁矿颗粒及黏土矿物。矿石主要为铬铁矿化蛇纹岩、铬铁矿蛇纹岩、蛇纹石铬铁矿岩、铬铁矿辉石橄榄岩和铬铁矿岩。各岩性层之间为岩相结晶分异接触岩,接触边界呈渐变式过渡。

2.1构造特征

大岩墙的走向为NNE向,为一墙状铁镁超铁镁质侵入体,不同部位的大岩墙宽度有所变化,并被近EW向、NWW向断裂切割,发生右行错动或拖曳变形,因此导致大岩墙内局部岩矿层发生变形、错断、压碎,产状发生变动。

根据统计,岩体内发育2组共轭优势破裂面:F1F2,倾角分别为85°90°10°20°,实际测量F1倾向为270°290°F2倾向为210°230°

F1的破裂面波状弯曲,局部呈锯齿状,裂隙中可见断层角砾,角砾呈棱角状,无磨圆,张性裂隙,且倾角近直立,为一张性正断层;F2破裂面的倾角较小,断裂面呈波状,并且在部分钻孔岩心的F2断层内见碳酸盐脉填充和断层角砾,断面呈现正断层特征。对共轭的F1F2进行应力场的分析发现,本区在F1F2断裂产出时,压应力σ1方向为NW-SE向,张应力σ3EW向,中间应力σ2方向与大岩墙走向一致。

断裂特征及构造应力场的分析与大岩墙宏观构造特征相符合:NW-SE向压应力σ1导致大岩墙内部产生NW向或近EW向的右行走滑断层,同类断裂在米莫萨(Mimosa)、塞巴奎水库(Sebak-weDam)及古鲁韦(Guruve)地区均有发育。此外,一系列正断层的发育佐证了“岩浆房后期空虚坍塌,底盘下拗,导致整个岩墙呈中间低洼、两边稍高的宽缓向斜”的论证,从而进一步导致东西两侧岩矿层呈缓倾斜层状相向倾斜,呈对称的向形形态。

2.2蚀变类型

岩石的蚀变类型以蛇纹石化、碳酸盐化为主。蚀变从成因上可分为2类,一类为岩石后期的自变质所致,另一类为中低温热液对基性超基性岩进行交代所致。

岩石自变质成因的蛇纹石化和碳酸盐化在岩体内发育广泛,且在岩石裂隙发育的部位较为强烈,岩石内部蛇纹石化相对较弱;蛇纹石的类型以纤维状蛇纹石为主,蛇纹石化首先沿矿物的裂隙呈网状产出,网格的核部为橄榄石、单斜辉石、斜方辉石的残晶,蛇纹石化蚀变晚期转为碳酸盐化。

根据蛇纹石细脉和互相穿插关系,本区的蛇纹石化具有多阶段的特点。中低温热液成因的蛇纹石化、碳酸盐化蚀变多呈脉状或不规则状沿裂隙分布,部分碳酸盐化蚀变沿矿物边缘进行交代,在矿物晶粒周围形成环带,镜下岩石呈蜂窝状结构。

2.3矿化特征

基性超基性岩中的矿化以铬铁矿为主,局部裂隙中发育细脉状黄铁矿。

根据野外及显微镜下观察,岩石中常见呈金属光泽的不透明矿物,为半自形粒状铬铁矿,矿物大小为50200μm,局部铬铁矿矿物颗粒含量较多,肉眼可以分辨出来。除铬铁矿化外,在部分矿体底板与矿体的过渡部位见有黄铁矿富集带,黄铁矿的颗粒较小,多沿微裂隙充填或沿先成矿物的晶体边缘呈环带状产出。

3矿床地质特征

3.1岩矿石成分、结构构造

大岩墙勘查区内最常见的岩石类型为辉石橄榄岩、橄榄辉石岩及辉石岩,其次为橄榄岩,局部见有蛇纹岩。造岩矿物主要为橄榄石、辉石、蛇纹石,见少量的铬铁矿颗粒及黏土矿物。勘查区矿石属于原生矿石,矿石自然类型以铬铁矿辉石橄榄岩、铬铁矿蛇纹岩、蛇纹石铬铁矿岩为主,局部铬铁矿富集程度高.为铬铁矿岩。矿石中矿石矿物为铬尖晶石,脉石矿物为蛇纹石、橄榄石、辉石及少量的碳酸盐矿物、黏土矿物。各岩性层之间为岩相结晶分异接触,接触边界呈渐变式过渡。

岩石结构为中细结构,矿物粒度一般为15mm,橄榄石粒度多为35mm,辉石粒度多为13mm;此外矿物多为自形一半自形结构,镜下常见粒间二面角接触关系,接触角为120°左右。铬铁矿的粒度以0.10.5mm为主,少量为0.51mm,属于微粒细粒;铬尖晶石结晶早于脉石矿物或二者同时结晶,铬铁矿晶体多为自形晶半自形晶,判断铬尖晶石结晶结束时间相对较早,因此认为铬铁矿床成因类型为早期岩浆矿床。

矿石构造主要以稀疏中等浸染状构造为主;当铬尖晶石富集时,矿石则呈稠密浸染状构造或致密块状构造;局部可见辉石和橄榄石由底到顶呈线状定向排列,构成“岩浆流动构造”,反映出岩浆由深部向浅部侵入就位的特点;由不同构造的矿层呈“互层”状或岩层与矿层呈交替产出,形成“结晶分异层理构造”,并据此得到矿体“层理”的倾角为10°20°;近矿围岩经蛇纹石化后,常出现斑杂状构造,具斑杂状构造的岩性层可以作为铬铁矿体的指示性岩层。

矿石的成分、结构构造表明:当铬尖晶石含量高时,自形程度较差,粒径较大,矿石呈稠密浸染状块状构造;当铬尖晶石含量低时,自形程度较好,粒径较小,矿石呈稀疏中等浸染状构造。

3.2岩矿石地球化学特征

(1)围岩地球化学特征。勘查区铬铁矿矿体的围岩主要为辉石岩、辉橄岩、橄辉岩和蛇纹石化辉橄岩。

(2)矿石地球化学特征。从大岩墙南段铬铁矿体主要指值统计可见,矿石的品位较低,ω(Cr203)=5%30%,为待选的贫铬铁矿石。矿石的伴生组分统计表明,有益伴生组分为AuPtPdCoNiCu。其中AuCoNiCu的品位低于原生矿床的边界品位;但铂族元素Pt+Pd的样长加权平均含量高于原生伴生矿床的品位(0.03×10-6),但不满足独立圈矿的指标要求;矿石中的有害组分为Si02PSCa0Al203Mg0,其中Ca0Al203的含量较低,其他组份应根据铬矿石最终工业用途来确定具体的指标;大岩墙南段铬铁矿石的工业类型属于低磷、低钙、低铝、高硫、高硅、高镁的铬铁矿石。

3.3矿体特征

3.3.1基性超基性岩的韵律结构

在大岩墙南段的基性超基性岩中,铬铁矿层、辉石橄榄岩和辉石岩(或橄榄辉石岩)在垂向上往往构成韵律性结构,辉石岩和辉石橄榄岩分别构成铬铁矿层的顶板和底板围岩。由于蛇纹石化蚀变的缘故,底板靠近矿层的围岩中多出现斑杂状构造,形成蛇纹石化斑杂状辉橄岩;顶板近矿围岩出现蛇纹石岩。各岩性层之间为岩相结晶分异接触岩,接触边界呈渐变式过渡。

3.3.2铬铁矿层的分布特征

大岩墙南部两翼的最大勘查深度为550m,主体深度为150300m,钻孔工程间距200400m。根据各个勘查区的钻孔见矿深度进行统计制图,可以大致看出大岩墙南段铬铁矿体的空间赋存特征。

塞巴奎(Sebakwe)次岩浆房的南段在自地表向下150m的勘查深度范围内共见到2个铬铁矿层。南部岩浆房的塞卢奎(Selukwe)和韦扎(Wedza)次岩浆房在钻孔探查的550m深度内共见到7个铬铁矿层,这些矿层主要产于自地表向下300m的深度范围内。对矿层的赋存标高对比发现,各个矿层间垂直间距为3050m。存在随着深度的增加,矿层间距增大的趋势。这一间距也是基性超基性岩韵律结构单元的厚度。

铬铁矿体的层状特征明显,但矿层在走向上不连续,呈现断续及尖灭再现的特点。矿层的厚度一般为0.251.0m,局部出现瘤球状膨大团块,厚度可达3.585.02m

在塞卢奎(Selukwe)和韦扎(Wedza)2个次岩浆房范围内,偏南部的矿层质量优于北部。南部兹维沙瓦内米莫萨姆贝伦瓜(Zvishavane-Mimosa-Mberengwa)一带7铬铁矿层均有发育;而北部的舒鲁圭兹维沙瓦内(Shurugui-Zvishavane)-带深部仅发育有2个铬铁矿层,100550m的深度范围内未见矿层发育,虽然是1个矿区的单个钻孔所见,代表性较差,但是至少说明铬矿层是不太连续的。

3.3.3矿层产状

经地表地质调查实际测量,基性超基性岩韵律层的产状为120°138°12°25°,基于铬铁矿结晶分异成矿理论,矿层产状与其他岩性层大体一致;此外直孔钻探的岩心面可测到矿层的倾角,为10°20°。而对于深部矿层产状的确定主要是通过对同一矿体的不同钻探揭露深度数据构造产状等高线(图9),由此求得矿体的产状数据。大岩墙南段铬铁矿层的产状可分为2类:西翼矿层的产状为105°152°10°25°,东翼矿层的产状为285°13°。东、西两翼矿层呈缓倾斜的层状体相向倾斜,呈对称的岩盆状,进一步佐证了岩浆房后期空虚坍塌的论点。

4矿床成因

4.1岩浆结晶分异成矿

津巴布韦大岩墙为钙碱性超钾质的铁质基性超基性岩浆,上侵就位后,在结晶分异作用下形成了岩墙两翼的铬铁矿层。

从岩性韵律层的组合变化关系和结晶分异形成的条带状构造可以清楚地看到,岩浆结晶分异的顺序为辉石橄榄岩铬铁矿辉石岩。层状的铬铁矿体赋存于辉石橄榄岩和辉石岩两个岩相之间,三者共同构成了大岩墙的岩性韵律结构:底部为橄榄岩系,中部为铬铁矿层,顶部为辉石岩系;铬铁矿层上下盘中常出现蛇纹岩化蚀变,或形成蛇纹岩。

由于原始岩浆成分或结晶环境的差异,不同部位的铬尖晶石结晶数量出现明显差异,因此造成铬铁矿层矿石品位的不稳定,且形成矿层的不连续、尖灭再现的分布特征。

铬铁矿石大致分为铬铁矿辉橄岩、辉橄铬铁矿岩;矿石矿物为铬铁矿,脉石矿物与辉橄岩的矿物成分一致,且围岩中亦有浸染状铬铁矿化;此外各岩性层之间为岩浆结晶分异而成的渐变过渡式接触关系。这些特征反映出铬铁矿是在岩浆结晶分异的过程中成矿,说明基性超基性岩浆为铬铁矿的成矿母岩,铬铁矿床属于与基性超基性岩浆结晶分异有关的内生铬铁矿床,这也是目前所知内生铬矿的唯一矿床类型。

矿石内铬尖晶石呈现自形半自形结构特征,说明铬尖晶石结晶时间早于脉石矿物或者二者同时开始结晶,但是铬尖晶石较早完成结晶,因此应属于早期岩浆结晶分异矿床的范畴。

4.2晚期改造成矿

岩浆房后期空虚坍塌,底盘下拗,导致整个岩墙呈中间低洼,两边稍高的宽缓向斜,岩墙两翼形成大量正断层,导致大岩墙两翼铬铁矿层向轴部相向倾斜,其倾角为10°25°,此外发育大量碳酸盐脉,并在局部形成黄铁矿化脉。

后期在NW-SE向构造应力作用下,形成对大岩墙的切割,形成一系列断距不一的NW向或近EW向的断裂,一方面破坏矿层的连续性,此外对局部铬铁矿层产状产生较大的扰动。

成矿后期普遍发生蛇纹石化及碳酸盐化蚀变,局部蚀变作用强烈,形成斑杂状构造的顶、底板围岩及蛇纹石岩,为指示铬铁矿层的特征性岩层。

5结语

津巴布韦大岩墙南段两翼铬铁矿床属典型的深成岩浆结晶分异矿床,大岩墙中不同部位的铬铁矿层赋存状态不一,深部的铬铁矿层并非都是稳定地延伸。因此,在铬矿勘查区的筛选中要根据实际情况确定矿体可能出现的部位。由于后期走滑断裂活动导致铬铁矿层的位置和产状出现差异,在勘查工作中需要引起注意。此外,矿石中Pt+Pd含量较高,可考虑综合开发利用。

本文是在对20个矿权进行勘查基础上完成的,以点带面地阐述了大岩墙南段两翼铬铁矿的成矿特征并对其成因进行了探讨,具有一定的参考价值。

摘自:《地质找矿论丛》2020年第3

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津巴布韦大岩墙南段两翼铬铁矿床特征及成因探讨

科技外事处 2020-12-30

津巴布韦大岩墙南段两翼铬铁矿床特征及成因探讨

0引言

津巴布韦大岩墙是世界著名的地质奇观。大岩墙北起古鲁韦森特纳里(Guruve-Centenary)一带,南至马萨塞(Masase)附近,整体呈NNE向延伸,斜贯中马绍兰省、西马绍兰省、中部省和南马塔贝来兰省,总长约500km,平均宽度5.8km,大岩墙中蕴藏着丰富的铬铁矿资源,是世界著名的铬铁矿矿集区。

前人在涉及津巴布韦大岩墙的文献中多是围绕着资源现状这一主题展开的,虽有部分论文对大岩墙中具体矿床的铬铁矿成矿规律进行了阐述,但对于大岩墙的铬铁矿成矿作用的研究肖显薄弱,尤其是欠缺深部钻孔地质资料的综合研究成果。2018年,首钢地质勘查院地质研究所承接了准格尔力量煤业集团的津巴布韦铬铁矿勘查项目,对津巴布韦大岩墙南段的20个矿权区开展铬铁矿地质普查工作。地质普查区北起塞巴奎水库(Sebakwe Dam),南至姆贝伦瓦(Mberengwa),断续长约200km,涉及Selukwe次岩浆房、Wedza次岩浆房和Sebakwe次岩浆房的南段。勘查工作在南北方向上涉及范围广,代表性较好;但在东西方向上勘查区多分布于大岩墙的两翼。作者在对勘查钻孔资料进行综合整理基础上,对大岩墙南段两翼铬铁矿成矿特征进行详细梳理,对其铬矿成因加以探讨,最终撰成此文,希望对今后的铬铁矿矿权筛选及地质勘查有所裨益。

1区域地质

津巴布韦位于非洲东南部,主体构造单元为津巴布韦克拉通,在克拉通的周围环绕着马冈迪(Ma-gondi)、赞比西(Zambezi)、莫桑比克(Mozambique)和林波波(Limpopo)等构造活动带。津巴布韦克拉通内主要由太古宙变质岩和花岗岩类构成;元古宙变质岩和花岗岩、显生宙沉积岩和岩浆岩则分布于克拉通周边的诸构造活动带中。太古宇自下而上划分为3个群,即塞巴奎(Sebakwian)群、布拉瓦约(Bulawayan)群和沙姆瓦(Shamvaian)群;元古宇在克拉通周边断续分布,与克拉通变质岩系呈不整合接触,局部为断层接触;显生宇盖层由下而上包括二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系和第四系(更新统和现代)沉积岩。二叠系侏罗系主要为陆相沉积,称卡鲁群;白垩系分布在西部卡拉哈里盆地,岩性为砂岩及碱性火山岩;更新统主要为风成沙以及冲积层沉积。

发育于约25亿年前的津巴布韦大岩墙以狭长的脉状出露,呈南南西北北东向贯穿于位于中部稳定克拉通,大岩墙由北至南可分为穆森盖济(Musengezi)、达文达尔(Darwendale)、塞巴奎(Se-bakwe)、塞卢奎(Selukwe)和韦扎(Wedza)5个次岩浆房。

2大岩墙地质概况

本次铬铁矿勘查工作区均位于津巴布韦大南段,铬铁矿床在成矿地质背景及成矿规律方面均遵循基性超基性岩体铬铁矿的成矿规律,受大岩墙的形成演化过程控制。大岩墙属于岩浆分异成因的层状基性超基性杂岩,也是大岩墙南段内铬铁矿层的围岩及成矿母岩。大岩墙勘查区内最常见的岩石类型为辉石橄榄岩和橄榄辉石岩,其次为橄榄岩、辉石岩,局部地段见有蛇纹岩及辉石岩。造岩矿物主要为橄榄石、辉石、蛇纹石,见少量的铬铁矿颗粒及黏土矿物。矿石主要为铬铁矿化蛇纹岩、铬铁矿蛇纹岩、蛇纹石铬铁矿岩、铬铁矿辉石橄榄岩和铬铁矿岩。各岩性层之间为岩相结晶分异接触岩,接触边界呈渐变式过渡。

2.1构造特征

大岩墙的走向为NNE向,为一墙状铁镁超铁镁质侵入体,不同部位的大岩墙宽度有所变化,并被近EW向、NWW向断裂切割,发生右行错动或拖曳变形,因此导致大岩墙内局部岩矿层发生变形、错断、压碎,产状发生变动。

根据统计,岩体内发育2组共轭优势破裂面:F1F2,倾角分别为85°90°10°20°,实际测量F1倾向为270°290°F2倾向为210°230°

F1的破裂面波状弯曲,局部呈锯齿状,裂隙中可见断层角砾,角砾呈棱角状,无磨圆,张性裂隙,且倾角近直立,为一张性正断层;F2破裂面的倾角较小,断裂面呈波状,并且在部分钻孔岩心的F2断层内见碳酸盐脉填充和断层角砾,断面呈现正断层特征。对共轭的F1F2进行应力场的分析发现,本区在F1F2断裂产出时,压应力σ1方向为NW-SE向,张应力σ3EW向,中间应力σ2方向与大岩墙走向一致。

断裂特征及构造应力场的分析与大岩墙宏观构造特征相符合:NW-SE向压应力σ1导致大岩墙内部产生NW向或近EW向的右行走滑断层,同类断裂在米莫萨(Mimosa)、塞巴奎水库(Sebak-weDam)及古鲁韦(Guruve)地区均有发育。此外,一系列正断层的发育佐证了“岩浆房后期空虚坍塌,底盘下拗,导致整个岩墙呈中间低洼、两边稍高的宽缓向斜”的论证,从而进一步导致东西两侧岩矿层呈缓倾斜层状相向倾斜,呈对称的向形形态。

2.2蚀变类型

岩石的蚀变类型以蛇纹石化、碳酸盐化为主。蚀变从成因上可分为2类,一类为岩石后期的自变质所致,另一类为中低温热液对基性超基性岩进行交代所致。

岩石自变质成因的蛇纹石化和碳酸盐化在岩体内发育广泛,且在岩石裂隙发育的部位较为强烈,岩石内部蛇纹石化相对较弱;蛇纹石的类型以纤维状蛇纹石为主,蛇纹石化首先沿矿物的裂隙呈网状产出,网格的核部为橄榄石、单斜辉石、斜方辉石的残晶,蛇纹石化蚀变晚期转为碳酸盐化。

根据蛇纹石细脉和互相穿插关系,本区的蛇纹石化具有多阶段的特点。中低温热液成因的蛇纹石化、碳酸盐化蚀变多呈脉状或不规则状沿裂隙分布,部分碳酸盐化蚀变沿矿物边缘进行交代,在矿物晶粒周围形成环带,镜下岩石呈蜂窝状结构。

2.3矿化特征

基性超基性岩中的矿化以铬铁矿为主,局部裂隙中发育细脉状黄铁矿。

根据野外及显微镜下观察,岩石中常见呈金属光泽的不透明矿物,为半自形粒状铬铁矿,矿物大小为50200μm,局部铬铁矿矿物颗粒含量较多,肉眼可以分辨出来。除铬铁矿化外,在部分矿体底板与矿体的过渡部位见有黄铁矿富集带,黄铁矿的颗粒较小,多沿微裂隙充填或沿先成矿物的晶体边缘呈环带状产出。

3矿床地质特征

3.1岩矿石成分、结构构造

大岩墙勘查区内最常见的岩石类型为辉石橄榄岩、橄榄辉石岩及辉石岩,其次为橄榄岩,局部见有蛇纹岩。造岩矿物主要为橄榄石、辉石、蛇纹石,见少量的铬铁矿颗粒及黏土矿物。勘查区矿石属于原生矿石,矿石自然类型以铬铁矿辉石橄榄岩、铬铁矿蛇纹岩、蛇纹石铬铁矿岩为主,局部铬铁矿富集程度高.为铬铁矿岩。矿石中矿石矿物为铬尖晶石,脉石矿物为蛇纹石、橄榄石、辉石及少量的碳酸盐矿物、黏土矿物。各岩性层之间为岩相结晶分异接触,接触边界呈渐变式过渡。

岩石结构为中细结构,矿物粒度一般为15mm,橄榄石粒度多为35mm,辉石粒度多为13mm;此外矿物多为自形一半自形结构,镜下常见粒间二面角接触关系,接触角为120°左右。铬铁矿的粒度以0.10.5mm为主,少量为0.51mm,属于微粒细粒;铬尖晶石结晶早于脉石矿物或二者同时结晶,铬铁矿晶体多为自形晶半自形晶,判断铬尖晶石结晶结束时间相对较早,因此认为铬铁矿床成因类型为早期岩浆矿床。

矿石构造主要以稀疏中等浸染状构造为主;当铬尖晶石富集时,矿石则呈稠密浸染状构造或致密块状构造;局部可见辉石和橄榄石由底到顶呈线状定向排列,构成“岩浆流动构造”,反映出岩浆由深部向浅部侵入就位的特点;由不同构造的矿层呈“互层”状或岩层与矿层呈交替产出,形成“结晶分异层理构造”,并据此得到矿体“层理”的倾角为10°20°;近矿围岩经蛇纹石化后,常出现斑杂状构造,具斑杂状构造的岩性层可以作为铬铁矿体的指示性岩层。

矿石的成分、结构构造表明:当铬尖晶石含量高时,自形程度较差,粒径较大,矿石呈稠密浸染状块状构造;当铬尖晶石含量低时,自形程度较好,粒径较小,矿石呈稀疏中等浸染状构造。

3.2岩矿石地球化学特征

(1)围岩地球化学特征。勘查区铬铁矿矿体的围岩主要为辉石岩、辉橄岩、橄辉岩和蛇纹石化辉橄岩。

(2)矿石地球化学特征。从大岩墙南段铬铁矿体主要指值统计可见,矿石的品位较低,ω(Cr203)=5%30%,为待选的贫铬铁矿石。矿石的伴生组分统计表明,有益伴生组分为AuPtPdCoNiCu。其中AuCoNiCu的品位低于原生矿床的边界品位;但铂族元素Pt+Pd的样长加权平均含量高于原生伴生矿床的品位(0.03×10-6),但不满足独立圈矿的指标要求;矿石中的有害组分为Si02PSCa0Al203Mg0,其中Ca0Al203的含量较低,其他组份应根据铬矿石最终工业用途来确定具体的指标;大岩墙南段铬铁矿石的工业类型属于低磷、低钙、低铝、高硫、高硅、高镁的铬铁矿石。

3.3矿体特征

3.3.1基性超基性岩的韵律结构

在大岩墙南段的基性超基性岩中,铬铁矿层、辉石橄榄岩和辉石岩(或橄榄辉石岩)在垂向上往往构成韵律性结构,辉石岩和辉石橄榄岩分别构成铬铁矿层的顶板和底板围岩。由于蛇纹石化蚀变的缘故,底板靠近矿层的围岩中多出现斑杂状构造,形成蛇纹石化斑杂状辉橄岩;顶板近矿围岩出现蛇纹石岩。各岩性层之间为岩相结晶分异接触岩,接触边界呈渐变式过渡。

3.3.2铬铁矿层的分布特征

大岩墙南部两翼的最大勘查深度为550m,主体深度为150300m,钻孔工程间距200400m。根据各个勘查区的钻孔见矿深度进行统计制图,可以大致看出大岩墙南段铬铁矿体的空间赋存特征。

塞巴奎(Sebakwe)次岩浆房的南段在自地表向下150m的勘查深度范围内共见到2个铬铁矿层。南部岩浆房的塞卢奎(Selukwe)和韦扎(Wedza)次岩浆房在钻孔探查的550m深度内共见到7个铬铁矿层,这些矿层主要产于自地表向下300m的深度范围内。对矿层的赋存标高对比发现,各个矿层间垂直间距为3050m。存在随着深度的增加,矿层间距增大的趋势。这一间距也是基性超基性岩韵律结构单元的厚度。

铬铁矿体的层状特征明显,但矿层在走向上不连续,呈现断续及尖灭再现的特点。矿层的厚度一般为0.251.0m,局部出现瘤球状膨大团块,厚度可达3.585.02m

在塞卢奎(Selukwe)和韦扎(Wedza)2个次岩浆房范围内,偏南部的矿层质量优于北部。南部兹维沙瓦内米莫萨姆贝伦瓜(Zvishavane-Mimosa-Mberengwa)一带7铬铁矿层均有发育;而北部的舒鲁圭兹维沙瓦内(Shurugui-Zvishavane)-带深部仅发育有2个铬铁矿层,100550m的深度范围内未见矿层发育,虽然是1个矿区的单个钻孔所见,代表性较差,但是至少说明铬矿层是不太连续的。

3.3.3矿层产状

经地表地质调查实际测量,基性超基性岩韵律层的产状为120°138°12°25°,基于铬铁矿结晶分异成矿理论,矿层产状与其他岩性层大体一致;此外直孔钻探的岩心面可测到矿层的倾角,为10°20°。而对于深部矿层产状的确定主要是通过对同一矿体的不同钻探揭露深度数据构造产状等高线(图9),由此求得矿体的产状数据。大岩墙南段铬铁矿层的产状可分为2类:西翼矿层的产状为105°152°10°25°,东翼矿层的产状为285°13°。东、西两翼矿层呈缓倾斜的层状体相向倾斜,呈对称的岩盆状,进一步佐证了岩浆房后期空虚坍塌的论点。

4矿床成因

4.1岩浆结晶分异成矿

津巴布韦大岩墙为钙碱性超钾质的铁质基性超基性岩浆,上侵就位后,在结晶分异作用下形成了岩墙两翼的铬铁矿层。

从岩性韵律层的组合变化关系和结晶分异形成的条带状构造可以清楚地看到,岩浆结晶分异的顺序为辉石橄榄岩铬铁矿辉石岩。层状的铬铁矿体赋存于辉石橄榄岩和辉石岩两个岩相之间,三者共同构成了大岩墙的岩性韵律结构:底部为橄榄岩系,中部为铬铁矿层,顶部为辉石岩系;铬铁矿层上下盘中常出现蛇纹岩化蚀变,或形成蛇纹岩。

由于原始岩浆成分或结晶环境的差异,不同部位的铬尖晶石结晶数量出现明显差异,因此造成铬铁矿层矿石品位的不稳定,且形成矿层的不连续、尖灭再现的分布特征。

铬铁矿石大致分为铬铁矿辉橄岩、辉橄铬铁矿岩;矿石矿物为铬铁矿,脉石矿物与辉橄岩的矿物成分一致,且围岩中亦有浸染状铬铁矿化;此外各岩性层之间为岩浆结晶分异而成的渐变过渡式接触关系。这些特征反映出铬铁矿是在岩浆结晶分异的过程中成矿,说明基性超基性岩浆为铬铁矿的成矿母岩,铬铁矿床属于与基性超基性岩浆结晶分异有关的内生铬铁矿床,这也是目前所知内生铬矿的唯一矿床类型。

矿石内铬尖晶石呈现自形半自形结构特征,说明铬尖晶石结晶时间早于脉石矿物或者二者同时开始结晶,但是铬尖晶石较早完成结晶,因此应属于早期岩浆结晶分异矿床的范畴。

4.2晚期改造成矿

岩浆房后期空虚坍塌,底盘下拗,导致整个岩墙呈中间低洼,两边稍高的宽缓向斜,岩墙两翼形成大量正断层,导致大岩墙两翼铬铁矿层向轴部相向倾斜,其倾角为10°25°,此外发育大量碳酸盐脉,并在局部形成黄铁矿化脉。

后期在NW-SE向构造应力作用下,形成对大岩墙的切割,形成一系列断距不一的NW向或近EW向的断裂,一方面破坏矿层的连续性,此外对局部铬铁矿层产状产生较大的扰动。

成矿后期普遍发生蛇纹石化及碳酸盐化蚀变,局部蚀变作用强烈,形成斑杂状构造的顶、底板围岩及蛇纹石岩,为指示铬铁矿层的特征性岩层。

5结语

津巴布韦大岩墙南段两翼铬铁矿床属典型的深成岩浆结晶分异矿床,大岩墙中不同部位的铬铁矿层赋存状态不一,深部的铬铁矿层并非都是稳定地延伸。因此,在铬矿勘查区的筛选中要根据实际情况确定矿体可能出现的部位。由于后期走滑断裂活动导致铬铁矿层的位置和产状出现差异,在勘查工作中需要引起注意。此外,矿石中Pt+Pd含量较高,可考虑综合开发利用。

本文是在对20个矿权进行勘查基础上完成的,以点带面地阐述了大岩墙南段两翼铬铁矿的成矿特征并对其成因进行了探讨,具有一定的参考价值。

摘自:《地质找矿论丛》2020年第3