南非西北省马瑞卡纳矿段462号农场铬铁矿成矿特征浅析

南非西北省马瑞卡纳矿段 462号农场铬铁矿成矿特征浅析

李连支 胡雅菲 罗恒 孙芳 华二

中国冶金地质总局中南局，武汉 430080

摘要：该区位于布什维尔德杂岩体基性超基性岩带内，西布什维尔德杂岩体马瑞卡纳（Marikana）矿段，布什维尔德杂岩体临界带从区内通过，区内铬铁矿层数量多、厚度稳定，延伸巨大，预计该区铬铁矿资源储量规模可达到大型甚至超大型。

关键词：布什维尔德杂岩体；马瑞卡纳矿段；铬铁矿；成矿特征

一、区域地质概况

南非自然资源丰富，现已探明储量并开采的矿产有70余种。黄金、铂族金属、锰、铬、钒的储量居世界第一位，蛭石、锆、钛、萤石居第二位，磷酸盐、锑居第四位，铀、铅居第五位，煤、锌居第八位，铁矿石居第九位，铜居第十四位。

（一）区域构造特征

该区位于南非布什维尔德铬铁矿田内，处于布什维尔德杂岩体的基性岩带上。布什维尔德层状杂岩体位于南非卡尔瓦尔克拉通内部，于元古代（同位素年龄22亿年）侵位于厚度达11km的德兰士瓦岩序中。根据区域地质特征和岩石、矿物同位素年龄资料，德兰士瓦盆地在晚太古代—早元古代期间（20-26亿年）经历了上升运动并伴生有大量热流活动，引起布什维尔德杂岩体的侵入。杂岩体的北枝岩体与围岩呈超覆接触。

布什维尔德杂岩体侵位期间，由于底部的下陷和上升褶皱作用形成局部盆地，这对随后形成的临界带及其铬铁矿层的演化有重要影响。侵位后的脆性变形作用引起杂岩体中一系列北西向大断层的发育，如布列特兹（Brits）地堑。

（二）布什维尔德层状杂岩体特征

布什维尔德杂岩体是世界上最大的层状杂岩体，东西长463.5km，南北宽246km，面积达67000km²。岩体由一序列拉长的盆状岩体构成，在平面上呈三个弧形带状出露（见图1），即：东部带杂岩（Steelport一带）、西部带杂岩（Rustenberg一带）、远西部带杂岩（Groot Marico）和北部波希特斯勒斯杂岩（Potgietersrus）。

岩体主要围岩为德兰士瓦超群石英岩、硅质粘土岩、白云岩。

杂岩体由三大岩石单元构成：即拉苏普（Rashoop）花斑岩岩系、吕斯滕堡(Rustenberg)层状岩系、莱博瓦（Lebowa）花岗岩岩系，它们之间彼此基本整合，基性岩系位于底部，其上覆盖有花斑岩系和花岗岩系。吕斯滕堡(Rustenberg)层状岩系由基性-超基性岩组成，赋有铬铁矿、铂族元素和钒钛磁铁矿等工业矿床，厚7-9km。

图1 布什维尔德杂岩体平面地质简图

（三）镁铁质-超镁铁质岩系的层系及岩石系列特征

层状岩系由多层状镁铁质和超镁铁质岩石组成。自上而下可以划分为：上部带、主岩带、临界带、下部带和边缘带（见图2）。

上部带：由闪长岩、辉长岩、橄长岩、斜长岩组成，厚度1500-2000m。其中有多达二十几层磁铁矿层，主磁铁岩层出现在底部附近，是上岩带与主岩带划分的良好标志层。

主岩带：由辉长岩、斜长岩、苏长岩和辉石岩组成，厚度大于2500m。

临界带：由苏长岩、斜长岩、古铜辉石岩、方辉橄榄岩组成。厚度1000-1500m。该带是铬铁矿、铂族元素富集带。上部有梅林斯基（Merensky）铂矿富集层位，下部有UG、MG、LG三组铬铁岩层，其中有经济意义的铬铁矿有14层。

下部带：由辉石岩、斜辉橄榄岩、纯橄岩组成。

边缘带：由细粒的辉长岩、苏长岩、辉石岩和橄榄岩组成，厚度100-200m。

图2 布什维尔德东部带杂岩体吕斯滕堡岩系柱状图

二、矿区地质及矿化特征

（一）矿区地质

矿区处于布什维尔德西杂岩体基性-超基性岩带上，区内出露主要为吕斯滕堡(Rustenberg)层状岩系中的临界带中上部岩石单元，从南到北依次为边缘苏长岩—辉石岩（赋存有铬铁矿层）—苏长岩夹有斜长岩（赋存有铬铁矿层）—斜长岩（赋存有梅林斯基矿层）—辉长岩。该岩系呈层状，倾向北，倾角较缓，一般10-14度。

布什维尔德杂岩体吕斯滕堡层状镁铁质-超镁铁质岩系中共有14层铬铁矿层，其中下组铬铁岩层有7层铬铁矿，中组有5层，上组有2层，这些厚度稳定延伸巨大的矿层蕴藏着世界70%以上的铬铁矿资源量，已经探明储量9.13亿吨，推断资源量60亿吨以上。

杂岩体中所有矿层均赋存临界带内,分为上、中、下三组铬铁岩层，上组铬铁岩层位于上临界带，下组铬铁岩层位于下临界带，中组铬铁岩层位于上下临界带之间的边界上。根据铬铁岩层的层位变化，可把含矿层状杂岩体分为14个不同矿段，其中东部带5个，西部带7个，另外远西部杂岩体和北部杂岩体各1个。

1.下组铬铁岩层：共发育七个主要铬铁岩层，即LG1—LG7（如Ruighoek矿段），以两个斜辉橄榄岩为标志层，LG1、LG2位于下部橄榄岩层之下，LG3位于两个标志层之间，LG4产于上部斜辉橄榄岩之内，LG5-LG7三层位于上部斜辉橄榄岩之上，铬铁岩层近矿围岩除LG4为斜辉橄榄岩，其他为辉石岩。LG6最重要，厚度最大，一般0.8m，有的地段厚至1-2.5m，本次研究区马瑞卡纳矿段下矿层只发育三层厚10-20cm的铬铁岩层。

2.中组铬铁岩层：马瑞卡纳（Mariaka）矿段被作为中组铬铁岩层标准剖面，该区发育4个铬铁岩层（MG1-MG4），产于垂直厚度50余米的辉石岩—苏长岩—斜长岩—辉长、苏长岩岩层内，位于下临界带和上临界带边界附近。MG1顶板围岩和MG2的底板围岩均为辉石岩，MG2的顶板围岩为斜长岩，MG3的顶板围岩为苏长岩，在MG4a和MG4b之间总是发育辉石岩并在MG4b的顶板常有一层厚1.5m的辉石岩，向上逐渐过渡为苏长岩。中组铬铁岩层除MG3为单层外，其余都是组合层，MG1、MG2都有一层厚1m以上的主矿层，MG4有两层较厚的主矿层。中组铬铁矿层在南部⑤⑥⑦⑧⑨矿段，特别是本区马瑞卡纳矿段，铬铁岩层发育最完全，矿层厚度大。

3.上组铬铁岩层：通常发育UG1和UG2两层。吕斯滕堡（Rustenburg）矿段可以作为标准剖面。UG1底板围岩是斜长岩，顶板是辉石岩；辉石岩向上过渡到苏长岩，成为UG2的底板，其顶板为辉石岩。上组铬铁岩层在东部带非常发育，厚度较大。

铬铁矿层厚度不大，一般在1米左右，但矿层稳定、延伸巨大。矿石主要成分：

下组铬铁矿：Cr₂O₃ 47.65%、MgO 10.4%、FeO 26.81%；中组铬铁矿：Cr₂O₃ 44.88%、MgO 8.8%、FeO 28.27%；上组铬铁矿：Cr₂O₃ 43.13%、MgO 8.1%、FeO 30.1%。其中UG-2铬铁矿层，是重要的铂族金属含矿层，其贵金属(铂族金属和金)平均品位为7克／吨，主要产品为铂族金属，铬铁矿只能作为副产品回收。该区西侧466农场的辉长岩相中零星分布有镁铁橄榄岩、纯橄岩或其他的基性-超基性岩筒。

区内未见明显的断层。

（二）矿化特征

本区位于杂岩体西部带的马瑞卡纳（Maricana）矿段，区内主要发育铂族元素矿化和铬铁矿化。

1.铂矿化

梅林斯基矿层（Merensky矿层）从本区南部通过，该矿层是布什维尔德铂、铬矿田中铂族元素富集的重要层位(占总资源量30%)，含1～3个铬铁矿薄层，硫化物平均含量为l～3%，该矿层主要赋存在古铜辉石和橄榄石堆晶岩上下盘，矿层厚0.5m至数米之间，平均0.8m。目前已探明矿石量7.1亿吨,平均品位6.64克/吨，铂金属量4688吨(指布什维尔德整个矿田)。

本次工作区下部存在UG-2含铂铬铁岩矿层，该类型的铂矿储量占布什维尔德全部经济资源量的58%。矿层由0.6～1m厚的铬铁岩层和上覆的1～3层铬铁矿所构成，含硫化物0.5～1.5%。探明矿石量13.4亿吨,平均品位5.87克/吨，铂金属7866吨(指布什维尔德整个矿田)。

在布什维尔德杂岩体中有16个铂生产矿山，均在开采梅林斯基层和UG-2铬铁矿层，本区西北侧Norman东铂金公司正在开采铂矿层。

2. 铬铁矿层

上组铬铁矿层和下铬铁矿层的露头线分布在本区南侧附近，矿层倾向北，倾角10-14度。未见中组铬铁矿露头。但区内及周边的萨曼柯公司、矿区南侧均开采中组铬铁矿层，从矿山开采的实际情况看，区内及周边中组铬铁矿层发育。

三、找矿潜力分析

该区位于布什维尔德杂岩体基性超基性岩带内，处于西布什维尔德杂岩体马瑞卡纳（Marikana）矿段，布什维尔德杂岩体临界带从区内通过。南非地质科学委员会（GS）的资料显示，区内铬铁矿层数量多、厚度稳定，延伸巨大，以往工作揭示该矿段铬铁矿主要矿层有6层之多，在50m范围内，铬铁矿层累计厚度在10m以上，其中主要矿层有UG1、UG2、MG4A、MG4、MG3、MG2A、MG1，单层厚一般在1-2.23m。根据区内矿层倾角一般12-14度推算，本区上组铬铁矿埋深小于300m、中组铬铁矿埋深小于600m的面积大约有3 km²。如果这个范围存在UG1、MG1、MG3、MG4A、MG4B铬铁矿层，那么该区有望探获铬铁矿资源6000万吨（3000000×5×4=6000万吨）以上；如果只存在MG1矿层，那么该区有望探获铬铁矿资源1200万吨（3000000×1×4=1200万吨）以上。因此，预计该区铬铁矿资源储量规模可达到大型甚至超大型。

作者简介：李连支（1984.10），女，籍贯山西吕梁，现供职于中国冶金地质总局中南局，工程师职称，硕士学位，从事地质矿产勘查与找矿综合研究工作。

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