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  地质通报  2019, Vol. 38 Issue (1): 56-61  
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肖丙建, 赵秀芳, 王庆军, 杨道荣, 冯爱平, 赵红娟, 庞成涛, 康丛轩, 汤志帅. 津巴布韦奇拉色卡矿区金刚石古砂矿地质特征及成因[J]. 地质通报, 2019, 38(1): 56-61.
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Xiao B J, Zhao X F, Wang Q J, Yang D R, Feng A P, Zhao H J, Pang C T, Kang C X, Tang Z S. An analysis of geological characteristics and genesis of ancient diamond placer ore in Cherokee mining area of Zimbabwe[J]. Geological Bulletin of China, 2019, 38(1): 56-61.
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基金项目

安徽省外经建设(集团)有限公司项目《2010年津巴布韦马尼卡兰省A矿区第Ⅰ矿段详查》和中国地质调查局项目《华北与杨子地区金刚石矿产调查》(编号:DD20160059)

作者简介

肖丙建(1970-), 男, 研究员, 从事地质矿产勘查工作。E-mail:qiyuanxbj@126.com

文章历史

收稿日期: 2018-04-20
修订日期: 2018-06-20
津巴布韦奇拉色卡矿区金刚石古砂矿地质特征及成因
肖丙建1 , 赵秀芳1 , 王庆军1 , 杨道荣1 , 冯爱平1 , 赵红娟1 , 庞成涛2 , 康丛轩3 , 汤志帅1     
1. 山东省第七地质矿产勘查院, 山东 临沂 276006;
2. 临沂市国土资源局, 山东 临沂 276006;
3. 中国地质调查局南京地质调查中心, 江苏 南京 210016
摘要: 通过对津巴布韦奇拉色卡矿区金刚石古砂矿的地质特征、矿层特征、赋矿规律等的研究,建立了该区矿床勘查模型。研究表明,该区构造上处于太古宙津巴布韦克拉通东部边缘,西部紧邻林波波造山带、莫桑比克造山带,而林波波带为重要的金刚石产地,该区处于金刚石古砂矿成矿的有利位置;矿层赋存于中元古代乌肯多群砂砾岩组沉积岩中。该区金刚石古砂矿为沉积型金刚石古砂矿类型,属滨海环境沉积建造。在中元古代,原生矿中的金刚石被风化剥蚀出来,经流水的搬运,在滨海地区沉积,固结形成金刚石古砂矿床。津巴布韦奇拉色卡矿区金刚石古砂矿的发现及研究对指导中国境内寻找金刚石古砂矿具有重要的意义。
关键词: 地质特征    成因    金刚石古砂矿    津巴布韦奇拉色卡矿区    
An analysis of geological characteristics and genesis of ancient diamond placer ore in Cherokee mining area of Zimbabwe
XIAO Bingjian1, ZHAO Xiufang1, WANG Qingjun1, YANG Daorong1, FENG Aiping1, ZHAO Hongjuan1, PANG Chengtao2, KANG Congxuan3, TANG Zhishuai1     
1. The 7th Institute of Geology & Mineral Exploration of Shangdong Province, Linyi 276006, Shandong, China;
2. Shangdong Linyi Bureau of Land and Resources, Linyi 276006, Shandong, China;
3. Nanjing Center, China Geological Survey, Nanjing 210016, Jiangsu, China
Abstract: The authors studied geological characteristics, seam features and regularity of Cherokee ancient diamond placer ore of Cherokee mining area in Zimbabwe and then established the exploration model of the ore deposits in this area. It is shown that the re-gion is structurally located at the eastern edge of the Archean craton in Zimbabwe, neighboring the Limpopo orogenic belt and the Mozambican orogenic belt in the west, and the Limpopo belt is an important diamond producing area. The area is in a favorable posi-tion for the mineralization of ancient diamond sand ore. The ore deposits occur in sand conglomerate of Proterozoic Ukendo Group, which belongs to sedimentary rocks. The diamond ore in this area is of sedimentary origin and belongs to the coastal environment structure.In the Middle Proterozoic period, the diamond in original mineral was stripped away by the weathering and carried by wind or water, then it deposited in the coastal area. The discovery and study of Cherokee ancient diamond placer ore in Zimbabwe have important guiding significance for finding more ancient diamond placer ores in China.
Key words: geological characteristics    genesis    ancient diamond placer ores    Cherokee mine, Zimbabwe    

金刚石是稀有、贵重的矿物资源,因其硬度、光学、电学等物理性能,在冶金、钻探、机械、光学仪器等领域被广泛应用,也是新能源、新材料、信息技术、空间技术等新兴产业的重要战略资源。

津巴布韦是非洲中南部的一个国家,中南部非洲是世界上金刚石资源最丰富的地区之一[1-3]。近年来,在津巴布韦东部边界的马朗奇地区发现了金刚石矿[4-5],而津巴布韦奇拉色卡地区在马朗奇地区范围内,处于金刚石古砂矿成矿的有利位置,因此奇拉色卡地区具有极大的金刚石找矿潜力。2010— 2014年,山东省第七地质矿产勘查院在津巴布韦奇拉色卡地区开展了金刚石古砂矿的勘查工作。笔者对津巴布韦奇拉色卡矿区金刚石古砂矿的地质特征和矿床成因及找矿意义进行了研究,希望对今后中国境内的金刚石古砂矿找矿具有启发和指导意义。

1 地质特征 1.1 区域地质特征

奇拉色卡矿区位于津巴布韦东部,构造上处于太古宙津巴布韦克拉通东部边缘[6],西部紧邻林波波造山带、莫桑比克造山带(图 1)。该造山带是克拉通活动碰撞的产物。特殊的大地构造位置及演化历史使得林波波带成为重要的金刚石产地,其中较著名的有津巴布韦的River Ranch矿床、Murowa和Sese矿床,以及南非的Ventia矿床[7]。由于受北北西向和北北东向基底断裂制约,发育一系列断陷、凸起。断陷在南北方向上以横向隆起带形式各段错开[8],形成次级盆地。

图 1 研究区大地构造位置图 Fig.1 Geotectonic location of the study area

区域内发育地层(图 2)由老至新为中元古代、三叠纪及第四纪地层,其他时代地层缺失。中元古代地层主要为乌肯多群,自下而上主要为砂砾岩组、灰岩组、泥页岩组、石英砂岩组及玄武岩组。三叠纪地层为卡鲁群,与下伏乌肯多群呈角度不整合接触。第四纪地层为全新世及更新世地层,全新世地层主要分布于东部的澳支河河床及近滩附近;更新世地层主要分布于该河的一级阶地。

图 2 津巴布韦奇拉色卡矿区区域地质图 Fig.2 Regional geological map of Cherokee mining area in Zimbabwe Q—第四系;Tmp—卡鲁群砂岩组;Pt2mb—乌肯多群玄武岩组;Pt2mm—乌肯多群石英砂岩组;Pt2mc—乌肯多群页岩组;Pt2ml—乌肯多群灰岩组;Pt2ma—乌肯多群砂砾岩组;Dm—燕山早期粗玄岩;Df—燕山晚期辉绿岩;Arγ—太古代花岗岩;1—地质界线;2—角度不整合地质界线;3—断层产状及编号;4—奇拉色卡矿区位置

区域内构造以断裂构造为主,按方向可分为北北东向、北北西向和北东东向3组断裂,其中北北西向与北北东向的断裂构成较小的断陷盆地,对古砂矿的保存有利。

区域内岩浆岩较发育,主要为太古宙花岗岩,燕山期的粗玄岩及细粒辉绿岩,分布面积较广。

1.2 矿区地质特征

矿区内出露地层自下而上为中元古代前寒武纪乌肯多群砂砾岩组、灰岩组、泥页岩组、石英砂岩组及玄武岩组。砂砾岩组岩性为灰黄色、灰白色薄层砂砾岩,厚度0.2~1.1m,平均厚0.66m;灰岩组岩性为灰白色、青灰色灰岩、泥灰岩,厚0~15.6m,上覆地层与该层呈整合接触;泥页岩组岩性为黄绿色泥质或粉砂质页岩、泥岩,厚度约30m;石英砂岩组为白色-灰白色石英砂岩、长石石英砂岩,厚度约621m;玄武岩组为黑色、暗绿色玄武岩,厚度178m,与下伏地层呈整合接触关系。三叠纪卡鲁群砂岩组岩性为肉红色长石石英砂岩,厚度203m,与下伏地层呈平行不整合接触关系;第四纪地层为残坡积层、冲积层褐黄色含碎石砂质粘土,粉砂质粘土、灰白色含粒砂层。其中乌肯多群砂砾岩组为矿区赋矿层位。矿床产状与地层产状一致,平行产出。矿层倾向较平缓,矿层产出受地层层位和断层控制。

区内构造以断层为主,按走向分为北北西、北北东走向2组。北北西向断层F1在矿区西部出露,出露长度约0.8km,走向335°~355°,倾向西,倾角为80°~85°,断裂带宽2.0~5.0m,断裂带内充填构造花岗质角砾岩,为张性正断层,东盘岩性大部分为花岗岩,局部为灰岩、泥灰岩,西盘岩性大部分为灰岩泥页岩,局部为花岗岩,东西两盘相对位移约200m。北北东向断层F2在矿区东部出露,出露长度约为0.45km,向北延伸出矿区,向南为隐伏断裂。走向35°,断面倾向东,倾角85°左右,断裂带宽0.5~3.0m,带内充填构造角砾岩及碎裂岩,钙质、泥质胶结,局部充填有石英脉。南东盘岩性主要为泥页岩,北西盘岩性北部主要为花岗岩。该断裂南东盘下降,北西盘上升,为逆断层,两盘相对错动约60m,该断裂对本区矿层影响较小。

断层为成矿后构造,对矿层造成错动,影响了矿层的连续性,对矿层起到破坏作用。

区内岩浆岩为太古宙花岗岩,构成结晶基底,分布面积较大,为矿层的底板。

1.3 矿层特征

金刚石古砂矿矿层赋存在中元古代乌肯多群砂砾岩组中,为滨海相沉积型矿床。

本区共圈定1个矿层,矿层厚度由8个探槽、7个浅井及25个钻孔控制,品位由15个选矿大样控制(图 3)。

图 3 津巴布韦奇拉色卡矿区金刚石古砂矿矿矿层平面图 Fig.3 Plan view of the ancient diamond placer ore bed in the Cherokee mining area of Zimbabwe 1—勘探编号;2—见矿钻孔及编号;3—未见矿钻孔及编号;4—见矿浅井及编号;5—探槽位置及编号;6—断层;7—角度不整合界线

矿层呈层状,上覆灰岩,矿层倾向146°,倾角3°~ 7°,埋藏较浅(图 4),一般小于50m,厚0.40~1.10m。矿层走向上控制长度1732m,倾向上控制宽度40~ 270m,赋存标高+508~+606m。矿层真厚度0.40~ 1.10m,平均真厚度0.66m,厚度变化系数23%,属于稳定类型。矿层品位7.88~47.16ct/m3,平均品位26.31ct/m3,品位变化系数为36%,属于稳定类型。

图 4 第01线勘探线地质剖面 Fig.4 Geological section along No.1 exploration line 1—中元古代乌肯多群灰岩段;2—乌肯多砂砾岩段;3—太古宙花岗岩;4—钻孔剖面位置及编号;5—探槽位置及编号;6—浅井位置及编号;7—选矿大样位置及编号;8—灰岩;9—泥灰岩;10—花岗岩;11—矿层
2 矿床成因

矿层赋存于中元古代乌肯多群砂砾岩组沉积岩中,属滨海环境沉积建造[9]。矿床类型为沉积型金刚石古砂矿,该类型矿床赋存于太古宙花岗岩与前寒武纪石灰岩层之间的角度不整合面上,因此,金刚石古砂矿分布区的底砾岩是形成该类型砂矿的有利层位。中国山东、湖南、贵州等地的前寒武系地层中含有金刚石古砂矿[10-22]。由于古元古代—中元古代非洲开始了海相沉积,在海进的过程中,陆地局部含有金刚石原生矿的地段,经风化或河流冲洪积搬运后,在滨海地区沉积下来,并被后来沉积的灰岩覆盖,固结形成金刚石古砂矿床,经后期陆地抬升风化剥离后形成现在的地貌(图 5)。因此,奇拉色卡矿床为固结砂砾岩型和河流冲洪积砂砾层型金刚石砂矿床,河流冲洪积砂砾层型金刚石砂矿床是本区固结砂砾岩型金刚石矿体经过风化剥蚀、冲积沉积形成的现代河流砂砾层型矿床,两者之间具有承接关系。

图 5 金刚石古砂矿矿床成矿模式 Fig.5 Mineralization pattern of ancient diamond placer ores 1—推测地质界线;2—实际地质界线;3—砂砾岩;4—灰岩;5—花岗岩;6—金伯利角砾岩;7—金刚石;8—矿层
3 找矿意义

奇拉色卡矿区金刚石古砂矿主要控矿因素有以下3个方面:①地层:中元古代乌肯多群砂砾岩组是金刚石赋矿层位;②大地构造环境:地壳拉张减薄,地幔物质上涌,地壳横向增生,原始沉积盆地处于海侵时期,利于金刚石建造沉积;③构造:后期的断裂构造破坏矿层的连续性。

综合各种找矿标志建立奇拉色卡矿区金刚石古砂矿床勘查模型见表 1

表 1 奇拉色卡矿区金刚石古砂矿床勘查模型 Table 1 A list of exploration models of ancient diamond placer ores in the Cherokee mining area
4 结论

(1)奇拉色卡矿区大地构造上处于太古宙津巴布韦克拉通东部边缘,西部紧邻林波波造山带、莫桑比克造山带,其中林波波带为重要的金刚石产地。奇拉色卡矿区处于金刚石古砂矿成矿的有利位置。

(2)矿层赋存于中元古代乌肯多群砂砾岩组沉积岩中,属滨海环境沉积建造,矿床类型为沉积型金刚石古砂矿。

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