廖芝华，张祖飞



纳米比亚奥乔宗蒂约巴地区铁锰矿地质特征

廖芝华1，张祖飞2

（1．成都理工大学，成都，610059；2.四川省地质矿产勘查开发局化探队，德阳，618000）

纳米比亚奥乔宗蒂约巴地区铁锰矿，位于晚元古宙达马拉造山带内陆支带的东部中央南带。铁锰矿体呈层状或似层状产出于达马拉系第二岩性段石英岩地层中，矿石多呈黑色、灰黑色，中—细粒变晶结构，块状、条带状构造。矿石矿物主要有硬锰矿、针铁矿、磁铁矿、少量赤铁矿，脉石矿物主要为石英、斜长石、石膏和少量石榴子石、黑云母、锆石等。对比研究表明纳米比亚奥乔宗蒂约巴地区铁锰矿与奥乔松杜地区锰矿床的成因模式及成矿作用方式相似，铁、锰的沉积作用与海进-海退旋回有关。

铁锰矿；地质特征；成矿模型；奥乔宗蒂约巴

1 成矿地质背景

非洲锰矿储量占世界总储量的54.4%，储量基础为40亿吨，在世界最多；高品位锰矿占全球总量的80%以上（鲍荣华等，2011；董骁方，2012）。其中，南非的北开普省和西北省有著名的大型锰矿田，如Kalahari 锰矿田、Postmasburg 锰矿田及Transvaal锰矿床等。20世纪以来，随着全球锰矿需求量的增加，掀起了一股对锰矿床开发的热潮，南非锰矿床（田）类型和成因的报导和研究成果不断涌现。其中就有大量对Postmasburg 地区锰矿床的研究文献（高仙坪，1988；Nel，1929；Boardman，1940；Boardman， 1964;Truswell et al.，1973；Beukes，1993；Eriksson et al.，1995；Plehwe- leisen et al.，1995），充分显示了该地区锰矿床的重要性。

图1 纳米比亚奥乔宗蒂约巴地区铁锰矿区域地质矿产图

海相沉积型锰矿，一般认为属化学成因，锰物质主要来源于大陆的风化（赵东旭，1990；郑光夏等，1987）。随着物理化学及生物条件的变化，从海岸向盆地深处分别出现软锰矿、水锰矿和碳酸盐矿物相等3个相带。上世纪八十年代以来，诸多学者从不同角度提出了“大塘坡式”锰矿的成因模式：有热水成因（陈多福等，1992），生物成因（刘巽锋，1983；郑光夏等，1987）、海底火山喷发-沉积成因（刘巽锋等，1989）等观点。以上认识与奥乔宗蒂约巴地区锰矿床的特征不尽相符，一是该区不存在软锰矿、水锰矿等矿物相，二是矿体严格受地层层位控制，即矿床形成时间一致。同时，国内外学者曾对纳米比亚奥乔松杜地区锰矿床的成因模式及成矿作用方式进行过研究，认为铁、锰的沉积作用与海进-海退旋回有关（B.Bnhneta et al.，1985）。笔者在研究该类型锰矿床的基础上，结合对区内与锰矿相伴生的沉积记录进行详细的相分析和典型矿床特征综合研究，运用成矿系统理论（翟裕生等，2010）和区域成矿（陈毓川，2007；毛景文等，1999）作用，推断沉积锰矿床古环境位置和形成模式，认为该区锰矿的形成与海进-海退旋回有关，并探索建立了成矿作用与成矿模式。

纳米比亚奥乔宗蒂约巴地区铁锰矿位于晚元古宙达马拉造山带内陆支带的东部中央南带，紧靠奥卡汉贾线性构造北侧，属马切斯特铜多金属成矿带。存在奥乔松杜锰矿床北东侧和南西侧两个矿区。出露地层除第四系、第三系外，主要为达马拉系地层（图1）。区内构造不发育，主要有性质不明的断层和褶皱。岩浆岩活动较强烈而期次少，种类单一，主要为达马拉花岗岩。

图2 测区地层柱状图

达马拉岩系（NDA）：岩性主要为石英岩、含铁石英岩、钙质砾岩，泥晶结晶灰岩、大理岩、石墨片岩、云母片岩，少量含铁条带状、片麻岩（图2）。达马拉岩系第一岩性段（NDA1）：岩性以灰白色泥质结晶灰岩为主，其次是大理岩、钙质砾岩、云母片岩、石墨片岩。地表普遍见褐铁矿化发育。达马拉岩系第二岩性段（NDA2）：岩性以石英岩为主，其次是含铁石英岩，偶见少量条带状片岩、片麻岩、大理岩。该段为该区含矿层，详细特征如下：该段上部为灰白色粗粒石英岩，一般呈正地貌，矿化和蚀变现象少见；中部为含铁石英岩（图3a，b），夹石英岩化条带状片岩、片麻岩，局部石英岩表面及裂隙中见锰膜发育（图3c），普遍黄铁矿化、褐铁矿化发育，局部见磁铁矿化、针铁矿化、赤铁矿、硬锰矿化；下部为细-中粒石英岩，黄铁矿化、褐铁矿化发育。第三系（TWr）: 褐红色、灰色钙质砾岩、砂质砾岩，局部可见黑色条带状铁质浸染；地表见次生的豆状赤铁矿发育（图3d）。第四系（Qel）:残积层，主要成分为浅黄色、红色及灰色砂、砂砾、岩屑等；地表广泛分布，厚度较大，结构松散。

图3 纳米比亚奥乔宗蒂约巴地区铁锰矿野外照片

图4 纳米比亚奥乔宗蒂约巴地区铁锰矿矿石照片

2 矿床地质特征

测区内发现锰矿体1条（Mn-1），呈层状或似层状产出于达马拉系第二岩性段石英岩地层中。围岩为石英岩，含矿岩石主要为石英岩、石英片麻岩，受层位和岩性控制。施工有TC01、TC03、TC06三条探槽控制，控制矿体长度440m，推测长度达1 140m，厚6.49～8.96m，平均7.73m。矿体产状135°∠52°。矿化较均匀，品位变化不大，以锰矿为主，单工程平均品位：Mn26.82%～28.73%、平均27.62%，TFe12.62%～13.39%，平均12.94%。因地表覆盖太厚，矿体在地表仅有零星露头（图4a，b）。据目前观察的情况，锰矿体的围岩为灰色粗粒石英岩，赋矿岩石为细粒含铁石英岩夹石英片麻岩，矿体与围岩的界线较清楚。

矿石多呈黑色、灰黑色，中—细粒变晶结构、风化残余结构，块状、条带状构造，地表风化后呈皮壳状构造。矿石矿物主要有硬锰矿、针铁矿、磁铁矿、少量赤铁矿，脉石矿物主要为石英、斜长石、石膏和少量石榴子石、黑云母、锆石（图4c，d）。黑色致密块状矿石品位较富，TFe品位一般15%～20%，Mn品位一般>40%；条带状矿石品位较低，TFe品位一般5%～15%，Mn品位一般15%～20%。矿石类型：按矿石中氧化程度分，主要为氧化锰矿石；按矿石结构构造分类型有致密块状矿石（图4e）、条带状矿石（图4f）、皮壳状矿石；工业类型：按工业用途划分类型，为冶金用中磷高锰矿石，P/Mn比值0.003～0.006，Mn/Fe比值1～3。

3 讨论及结论

上世纪80年代，国内外学者曾对奥乔松杜地区锰矿床的成因模式及成矿作用方式进行过研究，认为该区铁、锰的沉积作用与海进-海退旋回有关；胡奥斯组（达马拉系第二岩性段）含矿层的沉积层序代表一个完整的海侵旋回，锰矿层既可出现在海进层序中（下矿层），也可出现在海退层序中（上矿层）（图5），锰、铁沉积是分异沉淀的结果。沉积的铁、锰矿后期受岩浆和洋壳演化产生的热液的改造，同时受上覆沉积物的压溶淋虑作用叠加，形成沉积变质型锰矿床。矿床的成矿物资来源于与洋壳演化有关的热液活动和上覆沉积物发生的压溶淋滤作用有关。区域上锰矿床的含矿建造为含铁锰石英岩建造。锰矿体赋存在达马拉系胡奥斯组（石英岩段）中，与含铁条带状片岩呈互层状产出，严格受层位和岩性控制。

图5 奥乔宗蒂约巴地区锰矿床的成因模式图(据B.Bnhneta修改,1985）

锰矿床的成因模式和成矿作用是：①区域上沉积锰矿是在陆架浅水环境中同条带状含铁层一起沉积，含矿岩段在前达马拉基底不整合面之上的成熟度极高的石英岩层中，晚元古宙的石英岩代表前达马拉基底岩层之上的一次海进；②锰矿与霍马斯海的洋壳扩张所引起的一次主海进有关，洋壳扩张开始截断了大量陆源物质供给，形成外陆架深水环境。霍马斯海开始截断了主要的陆源供给．含Mn的溶液估计来自这个伴生盆地较深的部位，演化中的拉斑玄武质洋壳和与之相伴的热液活动为含锰溶液提供了来源（图5）。③铁与锰的分离是在火山口附近通过含铁贱金属硫化物和含黄铁矿页岩的沉淀而实现的，可能存在侧向迁移，发生了富含Mn和Fe的海水上升。这两种金属在海进和海退作用期间，在外陆架的氧化还原界面附近发生分异沉淀（图5）；④冰期—间冰期的长短和由此而引起的海平面升降幅度是控制进入深水环境中陆源物质量多少的主要因素，影响氧化还原界面位置和沉积层序中Mn和Fe含量的变化。

[1] 鲍荣华，于艳蕊. 南非矿产资源及其开发利用[J]. 国土资源情报, 2011年（11）:20-25．

[2] 董骁方. 南非矿产资源开发与利用[J]. 现代矿业，2012（7）:1-6．

[3] 高仙坪. 南非卡拉哈里锰矿田早元古代 Hotazel 组游离石英氧化锰矿石建造的物理化学环境[J]. 地质调查与研究, 1988（1）:118．

[4] 赵东旭. 震旦纪大塘坡期锰矿的内碎屑结构和重力流沉积[J]. 地质科学, 1990. 2:149-158.

[5] 郑光夏, 刘巽锋. 贵州震旦纪沉积锰矿床的藻类成矿作用及其成岩序列[J]. 贵州地质, 1987(3): 339-350.

[6] 陈多福, 陈先沛. 贵州省松桃热水沉积锰矿的地质地球化学特征[J]. 沉积学报, 1992, 12( 1）:169-179.

[7] B.Bnhneta et al. 刘曼华译.纳米比亚奥乔松杜地区与达马拉期大洋张开相关的晚元古宙外陆架锰矿床和铁矿床.成矿规律与矿产预测[Z].1985, 618.320.5:12-18.

[8] 刘巽锋. 贵州震旦纪锰矿沉积相特征及其成因探讨[J]. 沉积学报, 19831( 4）: 106-116.

[9] 翟裕生, 邓军, 彭润民, 王建平. 成矿系统论[M]. 北京: 地质出版社, 2010, 313.

[10] 陈毓川. 中国成矿体系与区域成矿评价[M]. 北京: 地质出版社, 2007.

[11] 毛景文, 华仁民, 李晓波. 浅议大规模成矿作用与大型矿集区[J]. 矿床地质, 1999，18( 4）：291-299

[12] Beukes N J. A review manganese deposits associated with the Early Proterozoic Transvaal Supergroup in Northern Cape Province。South Africa. In: 16th Colloquium on African Geology，Ezulwini，Swaziland （abstract），1993，5．

[13] Boardman L G. The geology of the manganese deposits on Aucampsrust. Postmasburg Trans. The Geological Society of South Africa， 19403:27-36．

[14] Boardman L G. Further geological data on the Postmasburg and Kuruman Manganese Ore Deposit. Northern Cape Province． In the geology of some ore deposits of Southern Africa， Johannesburg:The Geological Society of South Africa. 1964, 2:415-440．

[15] Eriksson P G. Hattingh P J, Altermann W. An overview of the geology of the Transvaal Sequence and Bushveld Complex, South Africa Mineralium Deposita. 199530:98-111．

[16] Nel C J， Beukes N J， De Villiers J P Ｒ. The Mamatwan Manganese Mine of the Kalahari Manganese Field． In:Anhaeusser C Ｒ， Maske S． eds． ， Johannesburg:The Geological Society of South Africa， 1986, 963-978．

[17] Plehwe- leisen E V， Klemm D D．． Geology and ore genesis of the manganese ore deposits of the Postmasburg manganese- field， South Africa． Mineralium Depoista，1995, 30:257-267．

[18]Truswell J F， Eriksson K A．． Stromatolitic associations and their palaeoenvironmental significance:a reappraisal of a lower Proterozoic locality from the northern Cape Province， South Africa． Sedimentary Geology， 1973, 10:1-23．

Geological Features of the Otjozondjupa Fe-Mn Deposit, Namibia

LIAO Zhi-hua ZHANG Zu-fei

(1-Chengdu University of Technology, Chengdu, 610059; 2-Geochemical Exploration Team, SBGEEMR, Deyang, Sichuan 618000)

The Otjozondjupa Fe-Mn deposit in Namibia lies in central southern zone of inland branch tape of the Late Proterozoic Damara Orogen. The Fe-Mn orebodies occur in stratified and stratoid form in quartzite of the Second Member of the Damara System. Black or grayish black ores have medium- and fine-grained metacrystal texture and massive and banded structures. Main ore minerals are goethite, magnetite, hematite and psilomelane. Vein minerals are quartz, plagioclase, gypsum and a small amount of garnet, biotite, and zircon. The study indicates that Fe-Mn sedimentation was related to transgression-regressive cycles.

Fe-Mn deposit; geological feature; Otjozondjupa, Namibia

P618.31、32

A

1006-0995（2017）02-0214-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.02.009

2016-07-13

廖芝华（1983-），男，贵州人，工程师，长期从事地质调查与矿产勘查开发工作