苑文达，牛文学

(中冶一局城市安全与地下空间研究院有限公司，北京 101100)

0 前 言

加蓬国锰矿资源丰富，已探明蒙贝利为重要锰矿床，蒙贝利锰矿区位于加蓬国恩杰里市北部约22 km处，前人对蒙贝利锰矿床的地质特征、尾矿库以及锰矿加工工艺等进行了详细的探索，为该地区锰矿勘查提供了一定借鉴依据[1-5]。

门都曼锰矿区位于恩杰里市东偏北部38 km，地理坐标为北纬0°07′135″，南纬0°14′17″，东经10°45′100″～11°12′00″。勘探表明门都曼锰矿资源前景较好，矿体内蕴经济的资源量(332+333)154.768万t，但目前该地区锰矿地质勘探程度极低。本次工作在借鉴蒙贝利锰矿区特征的基础上，开展野外地质露头与探槽调查，并采集样品，观察分析普通薄片和光片，测试矿物化学成分和矿石参数等，通过分析矿区地层、矿石特征、围岩和矿床成因等，综合探讨矿床地质特征，以期为加蓬国门都曼地区锰矿资源勘探开发提供一定地质依据。

1 矿区地质特征

1.1 矿区概况

加蓬国门都曼地区位于非洲板块中西部地区的恩杰里地块内奥果韦复式向斜西部，门都曼山北西走向，最高海拔360 m，最低海拔80 m，相对高差280 m，地势较陡峭。门都曼山北侧及东侧较陡，局部坡角可达70(°)以上，一般坡角在10(°)～50(°)之间，地形向南呈阶梯状。门都曼地区为门都曼河的发源地，山上溪流众多，均流入门都曼河及其支流，门都曼河呈北西向从门都曼山东侧向南汇入奥果韦河。

1.2 地层

门都曼矿区出露的主要为奥果韦群Pox组部份地层。岩性从下往上主要有中细粒变质砂岩、含炭质石英片岩、含铁锰质(粉)砂岩、褐铁矿化绢英岩、阳起片岩、块状或条带状锰矿等。在矿区内岩石受风化、水蚀作用而疏松泥化，难以见到较坚硬原岩，但仍保留原岩组构。

中细粒变质砂岩：灰白色，粒状变晶结构，变余层状构造，主要矿物为石英、斜长石，少量绢云母、方解石等。石英呈不规则粒状，粒径一般在0.2～0.5 mm，约占80%以上，略具定向排列特征；另可见少量斜长石，约占10%左右，绢云母约占5%，胶结物主要为硅质、泥质成份。

含炭石英片岩：灰—灰黑色，鳞片粒状变晶结构，斑状变晶结构，片状构造，矿物具定向排列。主要矿物成份为石英(50%～80%)、绢云母(10%～30%)及斜长石、白云母、石墨、炭质等。

铁锰质(粉)砂岩：浅褐—黑褐色，细粒状变晶结构，变余层状构造，主要矿物为石英、斜长石，少量绢云母、方解石等。石英呈不规则粒状，粒径一般在0.2 mm以下，约占80%左右；斜长石，约占10%左右，绢云母约占5%；铁锰质成分约按大致层位分布于岩石中，ω(Mn)约占5%～10%。

褐铁矿化绢英岩：岩石具显微粒状鳞片变晶结构，块状构造。原岩可能为中酸性浅成岩，经中低温气水热液的交代作用，矿物成分蚀变为绢云母和石英，形成绢英岩。长石完全为绢云母细小鳞片状集合体和石英所取代，而形成长石板状晶形的假象，局部见少量残留。石英(Q)含量为30%～35%，不规则粒状，晶粒粒径0.1～0.8 mm，部分晶粒具不均匀的波状消光，稀散见于岩石中。绢(白)云母(Srt)含量为55%～60%，细小鳞片状集合体，部分粒径较大，形成白云母(Ms)，片径0.25～1.2 mm，岩石中主要的热液蚀变产物，常呈长石假象(见图1a)。

阳起片岩：岩石具显微片状变晶结构，片状构造。阳起石(Act)含量为75%～80%，纤维状、柱状，晶粒粒径0.03～0.35 mm，定向分布于岩石中构成片状构造。绢云母含量为5%～10%，细小鳞片状，定向、稀散分布于岩石中(见图1b)。

图1 矿区岩石显微特征

块状或条带状锰矿：为本区重要含矿岩石，褐—黑褐色，他形粒状结构、胶状结构，块状—条带状构造；矿石矿物以软锰矿、硬锰矿、褐锰矿物、褐铁矿为主；其中锰矿物含量达80%以上；脉石矿物以石英、长石为主，少量鳞片状白云母及粘土矿物，脉石矿物含量在5%左右。

1.3 构造特征

区域构造主要由奥果韦复式向斜和恩杰里复式背斜组成，之间为一北北东向的深大断裂构造。门都曼矿区主要位于奥果韦复式向斜北西翼，门都曼矿区除局部小的褶皱外未见到明显的断裂构造[6-7]。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

Ⅰ号矿体：顺地形坡度而下，呈单斜层状产出，矿体以大的透镜状为主，在走向特别是倾向上呈舒缓波状，矿体总体走向100(°)，倾向南西，倾角10(°)～80(°)，但以30(°)～60(°)为主。矿体较陡局部达70(°)～80(°)。控制最大长度约1 800 m，真厚度1.11～15.96 m，平均4.40 m，矿体厚度变化系数81.68%，属中等。

Ⅱ号矿体为第四系残堆积锰矿层：主要在矿区南段零散分布，该层矿体随地形变化而不定，无固定产出特征；其主要成分为风化残积的砂质，其中含有直径1～20 mm的锰质结核及锰矿砾石，厚度1～6.5 m，平均4.13 m，矿体厚度变化系数53.04%，属简单至中等[8]。

2.2 矿石质量

2.2.1 矿石矿物

矿石矿物以软锰矿、硬锰矿、褐锰矿、硅酸锰矿、赤褐铁矿为主，脉石矿物主要为石英、长石及泥质，少量鳞片状白云母及粘土矿物(见图2)。

图2 矿石矿物偏光显微镜下特征

2.2.2 矿石结构与构造

Ⅰ号矿体矿石结构主要为他形粒状结构，金属矿物多以他形粒状集合体出现；脉石矿物石英、长石呈他形—半自形粒状，粒径均小于0.1 mm，磷片状自生粘土矿物少见。品位高的矿石为块状—胶状构造，矿物单体和集合体杂乱镶嵌在一起形成；品位相对低的矿石构造以条带状、薄层状为主，矿石发育形态多变的流失孔(见图3)。第四系堆积型锰矿(Ⅱ)：矿石具豆粒状结构、鲕粒状结构、角砾状与次角砾状结构，块状构造。

图3 矿石他形粒状结构反光显微镜下特征(光片)

2.2.3 矿石化学成分

Ⅰ号矿体根据物相分析(见表1)和组合分析(见表2)测试结果:矿石化学成分较简单，主要化学成分为硅、铁、锰和氧，少量的铝、镁、钙，微量的金、银、铜、铅、锌、镍、硫等。铁矿物磁性铁含量在0.095%左右，硅酸铁含量在0.35%左右，碳酸铁含量在0.43%左右，硫化铁含量在0.084%左右，赤褐铁含量在22.35%左右，铁矿物主要以赤褐铁为主。锰矿物碳酸锰含量在0.22%，硅酸锰含量在0.45%左右，氧化锰含量在16.93%左右，锰矿物主要以氧化锰为主。

表1 矿石物相分析测试结果

表2 矿石组合分析测试结果

第四系堆积型锰矿(Ⅱ)：根据组合分析和物相分析测试结果，矿石化学成分与氧化淋滤沉积型锰矿大致一样；铁矿物磁性铁含量在0.19%左右,硅酸铁含量在0.35%左右，碳酸铁含量在0.38%左右，硫化铁含量在0.20%左右，赤褐铁含量在17.88%左右，铁矿物主要以赤褐铁为主，比氧化淋滤沉积型锰矿含铁量有所降低。锰矿物碳酸锰含量在0.16左右，硅酸锰含量在0.35%左右，氧化锰含量在12.95%左右；与Ⅰ号矿体相比，金属矿物以赤褐铁矿物为主，锰矿物中硅酸锰及氧化锰有所下降。

2.2.4 矿石品位

本次工作共取基本分析样213件，其中氧化淋滤沉积型锰矿参加资源量估算的样品共83件，最高品位为Mn 40.74%、Fe 10.99%、SiO210.14%、 P 0.16%，83件样品的算数平均品位Mn 20.06%、Fe 15.25%、 SiO236.98%、P 0.27%。其中锰品位<15%有23件，占27.71%；15%～20%有27件，占32.53%；20%～25%有17件，占20.48%；25%～30%有6件，占7.23%；30%～35%有5件，占6.02%；35%～40%有5件，占6.02%。统计表明矿石品位以Mn 10%～25%为主，占总样品数的80.72%。

第四系堆积型锰矿体参加资源量估算的样品共18件，最高品位为Mn 21.02%、Fe 17.03%、SiO233.99%、P 0.25%，18件样品的算数平均品位Mn 12.94%、Fe 19.36%、SiO238.55%、P 0.28%。统计表明矿石品位以Mn 10%～20%为主，占总样品数的77.78%。

Ⅰ号矿体品位在走向和倾向上有一定变化，一般随矿体延深品位增加，个别线上随矿体延深品位减少，无一定规律可循，品位在10.85%～37.78%左右，整体品位变化系数30.06，属均匀型，品位变化曲线为尖峰、多锋型。Ⅱ号矿体为几个单工程控制的小透镜体，品位变化不大[9-10]。

2.2.5 矿石类型

门都曼矿区矿石按工业类型划分：Ⅰ号矿体ω(P)/ω(Mn)为0.037～0.0135>0.006，ω(Mn)/ω(Fe)为1.07～1.315，在1～3之间，则Ⅰ号矿体为高磷高铁锰矿石，Ⅱ号矿体则为高磷铁锰矿石(见表3)。

表3 矿石参数特征

2.3 矿体围岩

矿体顶板围岩主要为第四系，由腐植土及砂岩风化残积物组成，遍布全区，其厚度随地形变化而不定。门都曼矿区中北部第四系厚度一般为1～3 m左右，往南方向地形趋缓，第四系厚度增大，一般在5～10 m，局部厚可达到25 m左右；内里含有锰质结核及锰质砾石，本次工作以锰质成分大于10%者圈为第四系堆积型锰矿。

矿体底板围岩主要为浅黄褐色—灰白色中细粒变质砂岩，基本上在全区矿体底板均可见到，以层状、舒缓波状产出，与矿体产状相同。根据矿体底板控制样分析结看，统计锰含量在0.24%～7.56%间；受风化及水蚀作用，固结较弱，稍加扰动即成砂状。

3 矿床成因

矿体主要赋存于奥果韦群Pox组顶部，矿体岩性成份多为锰铁质层与砂质成份互层，上覆第四系，局部出露地表。经同位素分析，原岩最小地质年龄为2 200 Ma。矿源层为含锰铁质的砂岩，矿床产在长期处在氧化带范围，在漫长的地质年代中经过变质作用及热带雨淋的风化水蚀作用，锰元素逐渐富集，在一些工程中可以看到锰矿体与底板含锰铁质的砂岩呈渐变过渡关系。矿石中含由少量碳酸锰矿物，为原生沉积碳酸锰或原生沉积的氧化锰经过后期次生氧化富集而成。锰质层的厚薄、埋藏的深浅、氧化淋滤作用的强弱都直接决定着矿体的形成及矿石质量的好坏，由于含锰岩层产状平缓，且大面积暴露在氧化带内，经过热带雨淋气候长时间的风化、淋滤及次生富集作用成矿，形成堆积型锰矿床。

4 结 论

1)加蓬国门都曼锰矿赋矿地层为奥果韦群Pox组上段层系，Ⅰ号矿体呈单斜层，Ⅱ号矿体为第四系残堆积锰矿层。矿石矿物以软锰矿、硬锰矿、褐锰矿、硅酸锰矿、赤褐铁矿为主，Ⅰ号矿体矿石结构主要为他形粒状结构，块状结构；Ⅱ号矿体矿石具豆粒状结构、鲕粒状结构、角砾状与次角砾状结构，块状构造。Ⅰ号矿体为高磷高铁锰矿石，Ⅱ号矿体则为高磷铁锰矿石。

2)门都曼锰矿床含锰岩层产状平缓，大面积暴露在氧化带内，经过热带雨淋气候长时间的风化、淋滤及次生富集作用成矿。