莫桑比克中北部滨海锆钛砂矿成矿地质特征

　　莫桑比克中北部滨海锆钛砂矿成矿地质特征

　　0.引言

　　滨海地带是海水运动强烈的近岸水域，具有较好的水动力条件，易形成具有工业价值的重砂矿体。滨海重砂矿中常赋存锆石、钛铁矿、金红石、锡石、独居石、磷钇矿、磁铁矿、铬铁矿、铌铁矿、砂金、金刚石等矿种，多是稀有元素和贵重金属，用途极为广泛，具有极大的开发利用经济价值，因此受到各沿海国家的重视。全球锆矿主要集中在澳大利亚、南非、肯尼亚及莫桑比克4个国家，储量占全球的84.11%，其中莫桑比克占比2.47%，且以滨海型砂矿为主。全球钛矿（主要为钛铁矿和金红石）主要分布在澳大利亚、中国、印度、南非、肯尼亚、巴西、马达加斯加、挪威、加拿大、莫桑比克等国家，储量占全球的95.81%，其中莫桑比克占比1.59%。莫桑比克位于非洲东南部，东侧为莫桑比克海峡，海岸线长2630km，多为砂质海岸，具有形成大型砂矿的良好物源、地貌和水动力条件，沿海岸线赋存多个世界级规模的滨海重砂矿，具有资源量大、品位高、开采方便、选矿简易等特点，且莫桑比克国家政局总体稳定，因此拥有极大的勘探及投资前景。自2012-2021年，作者先后承担了莫桑比克中北部滨海城市克利马内市3处大型滨海锆钛砂矿的详查工作，取得了较大的找矿成果。

　　本文以以往勘查成果为基础，总结研究莫桑比克中北部滨海砂矿的成矿地质背景、矿体特征、矿石特征及矿床成因，从而揭示滨海砂矿形成规律，为莫桑比克中北部滨海砂矿矿床勘探和开发提供参考。

　　1.区域矿产地质概况

　　莫桑比克自太古宙以来经历了复杂的拉张汇聚拼接造山等构造运动，构造单元包括太古宙津巴布韦克拉通、中元古代莫桑比克糜棱岩带、中元古代赞比西亚活动带、新元古代莫桑比克带、中生代卡鲁断陷盆地、中新生代沉积盆地和东非大裂谷活动带。在太古宙至古元古代，地层单元主要在津巴布韦边界附近，是绿岩带和花岗片麻岩、混合岩杂岩带。中元古代至新元古代，包括两个构造带，中元古代的赞比西亚活动带位于莫桑比克的西北部，而相对年轻的莫桑比克带广泛分布于莫桑比克中部及北部地区，是新元古代东、西冈瓦纳古陆碰撞形成超大陆时的缝合带，带内断裂构造发育、变质活动强烈、花岗质岩浆活动广泛发育，岩石类型以片麻岩类、混合岩类和花岗岩类为主，岩石中普遍含有锆石、钛铁矿、金红石、榍石、磁铁矿、石榴子石、独居石、电气石、绿帘石、磷灰石、锐钛矿等矿物，在适宜的气候条件及漫长的风化剥蚀下，这些矿物质成为了滨海重砂矿床重要的成矿物质来源。中新生代沉积物覆盖了莫桑比克南部以及东部沿海地区，易形成石油、天然气、煤、重砂矿等矿产。

　　莫桑比克锆钛重砂矿以红土型和滨海型钛锆砂矿为主，红土型重砂矿形成于古三角洲环境，为上新统海相沉积砂层，含有较多的泥质，典型矿床为安徽外经建设（集团）有限公司位于莫桑比克东南部的扎省的希布托重砂矿。滨海型钛锆砂矿床主分布于沿莫桑比克海峡的东部沿海一带，目在莫桑比克主要从事锆钛砂矿生产的企业有4家。两家中资企业为济南域潇集团有限公司和海域（莫比克）矿业有限公司，矿权位于莫桑比克中北部沿的克利马内市和安戈榭地区，其2019年的锆钛砂产量分别约60万吨和10万吨；外资企业为肯梅尔源公司和萨凡纳资源公司，其中爱尔兰的肯梅尔资公司生开发的莫马钛锆砂矿2019年产量约100吨，2020年产量为120万吨，2021年产量达155吨，位于莫桑比克北部沿海的楠普拉省莫马地区。总体上，莫桑比克沿海一带滨海型锆钛砂矿资源丰富，特别是中北部沿海一带，分布有多个大型矿床，但目前多数地区仍为勘查空白区，整体勘查程度较低，具有较好的勘探和投资开发前景。

　　2.地貌特征及成矿地质条件

　　2.1地貌特征

　　莫桑比克中北部沿海地带，地形较平坦，地势上部相对略高，东部略低，为海拔高程在0―20m之的滨海地区。地类以荒草地、荒砂地、庄稼地为主，次为红树林区、沼泽及居民区。地貌处于海成砂堤后缘，以起伏砂地、平坦砂地为主，其次有古砂地残丘、干涸泻湖、海潮区等。钛铁矿、锆英石矿体主要赋存于起伏砂地的粉细粒石英砂中，而靠近海岸线的矿体赋存于平坦砂地中，与地貌及第四纪沉积关系密切。

　　2.2地质条件

　　莫桑比克中北部滨海地区地质条件较简单，基底岩石为前寒武系的浅色中粒花岗片麻岩，上部被第四系松散沉积物覆盖，第四系厚度超过50m。经过多处锆钛砂矿床的勘查成果，将第四系滨海相主要沉积物岩性及含矿性变化特征总结如下：

　　l)粉细砂层(Qd)：属海相冲积砂层，地貌上多为起伏砂地、平坦砂地，大面积分布，出露地表，为主要含矿层。矿层揭穿厚度在1.8―12m之间，局部厚度大于13m。矿物成分以浅灰白色灰白色粉细粒石英砂为主，含少量黏土质（含量占比小于8%，地表含量稍高），砂粒多呈次圆状，少量呈次棱角状。重矿物主要有钛铁矿、锆英石、金红石、磁铁矿、独居石等，含量分布不均。在远离海岸线的砂层中重矿物含量一般较低，多小于2%；而中东部沿海带状砂体中重矿物含量较多，大于9%，但变化大，局部富集时可超过30%。该层底部普遍可见少量云母碎片（约1%），深部含矿性一般较差。

　　2)黏土质粉细砂层(Q3)：区域上大面积分布于远离海岸带的外围区域，属河漫滩冲积物。颜色呈灰黄色灰褐色，矿物成分以石英细砂、粉砂为主，少量中砂，并且普遍含一定量的黏土质成分（最高含量占比达25%）。该层含矿性一般较差，重矿物含量一般小于3%。

　　3)淤泥质黏土层(Qst)：多分布在近海岸线与海相通的河流发育地带，为河流与海相混合成因，其形成是河流和海水共同作用的结果。颜色呈灰褐色―深灰色，成分以黏土质矿物为主，含少量石英粉细砂

　　(1%―15%)，黏性较高，透水性较差，手捻搓时稍有砂感。它是大多数矿体的底板围岩，含矿性较差，但在冲沟口的海潮区有灰色粉细砂质黏土层（砂质成分稍高），局部含矿。

　　3.矿体特征

　　本文以莫桑比克中北部某大型锆钛砂矿区主矿体为例研究矿体特征。该主矿体由176个钻孔控制，呈似层状―层状产于第四系灰白色―浅灰色粉细砂层中。矿体平面上大致呈南北长、东西短的NNE向条带状展布，延展连续性较好，形态较规则，分支复合较少。矿体纵向长约11860m，横向宽为100―2500m。矿体厚1.33―13.00m，平均厚6.83m，厚度变化系数为35.12%，属厚度变化小的矿体（<50%)。矿体裸露地表，顶板高程在0.250―18.841m之间，相对高差18.591m;矿体底板高程在-7.750―8.841m之间。矿体钛铁矿平均品位为18.97kg/m3，品位变化系数为141.32%;锆英石平均品位为1.78kg/m3，品位变化系数为144.92%;金红石平均品位为1.96kg/m3；独居石平均品位为164.33g/m3。

　　矿体在横向上，即沿倾向，大部分矿石品位较连续，横向变化较稳定，但存在矿石品位高值点的突变，体现出富矿带特征，条带状分布特征明显。沿倾向矿体厚度总体上中部较厚，西部和东部略薄，厚度曲线有起伏跳跃变化，但总体变化不大。另外，钛铁矿、锆英石、金红石、独居石各重矿物含量曲线起伏形态相似，说明各重矿物含量变化呈正相关关系，共生成矿。

　　经资源量估算，该主矿体含矿石量27725.0万吨。含矿物量：钛铁矿339.2万吨，锆英石32.O万吨，金红石35.0万吨，独居石2.9万吨，资源丰富，具有广阔的开发前景与经济效益。

　　4.矿石特征

　　4.1矿物组成

　　莫桑比克中北部滨海砂矿原矿砂中主要矿物成分为石英，占矿物总量的90%以上。根据重砂全分析的重矿物检测结果，矿石矿物主要为钛铁矿（平均占淘洗后矿物总量的61.368%），其次为锆英石（平均占淘洗后矿物总量的3.451%）和金红石（平均占淘洗后矿物总量的2.746%）；其他矿物有独居石、榍石、钍石、磁铁矿、褐铁矿、锐钛矿、白钛石、红柱石、绿帘石、石榴石、蓝晶石、电气石、辉石、尖晶石、磷灰石等。

　　4.2矿石矿物粒度特征

　　根据综合勘查成果，莫桑比克中北部滨海砂矿原矿砂粒度以0.01―0.25mm粒级为主，占原砂总量的95.22%。其中0.01―0.1mm粒级占25.31%，0.1―0.15mm粒级占42.68%，0.15―0.25mm级占28.14%。其他粒级的矿砂仅占4.78%。说原矿砂以细粒砂为主，粉砂次之。

　　原矿砂精淘后，进行锆英石、钛铁矿毛精矿粒度分析。结果表明：锆英石、钛铁矿毛精矿粒度主要为0.12―0.096mm（112―160目），分布率占总量的53.42%，其次为0.150―0.12mm(100―112目)，占总量的23.59%，上述两个粒级(100―160目)分布率共计76.75%。这说明主要矿物的粒度大小近，粒度范围较窄，主要集中在0.096―0.15mm级，为磁、重法分选的最佳粒度，且适宜于船采―水输送的采矿方法。

　　4.3矿石化学成分

　　根据选矿试验，粗精矿矿石中主要化学成分为Ti02、Fe0、Fe203、ZrO2和SiO2，其中平均ω(Ti02)=35.80%，平均ω(ZrO2)＝7.01%，稀土氧化物总量为1.45%。另外，经单矿物化学分析，钛铁矿含ω(Ti02)＝50.90%，锆英石含(Zr，Hf)O2质量分数为65.84%，金红石含ω(Ti02)＝90.41%，独居石含REO为60.70%。

　　4.4矿石结构构造

　　矿石为含钛铁矿、锆英石、金红石、独居石的粉细粒石英砂，主要为细粒、松散结构，似层状层状构造。由第四系滨海相沉积的粉、细粒石英砂组成，沉积韵律特征较明显，一般上部矿层石英砂稍细，下部非矿层石英砂稍粗，且含有较多的云母碎片（白云为主，黑云母次之）。

　　4.5矿石类型

　　根据矿石矿物组合特征，矿石的工业类型为钛铁矿―锆英石―金红石―石英砂矿类型。矿砂中钛铁矿、锆英石、金红石等有用矿物以单矿物颗粒的状态散布在矿石中，天然解离性较好，颗粒均匀且含泥少，不需要破碎筛分工序，属于易分选型矿石。

　　5.矿床成因

　　莫桑比克中北部滨海型砂矿形成于第四纪全新世晚期，属于滨海相机械沉积型矿床，其形成受成矿物质来源、气候和水动力、海岸地貌、构造运动与海岸变迁等多种因素共同影响，其中物源和水动力条件是其主要影响因素。

　　1)物源：莫桑比克中北部为新元古代莫桑比克带分布区，变质活动强烈、花岗质岩浆活动广泛发育，基底岩石为花岗片麻岩及花岗岩类，岩石中含钛铁矿、锆英石、金红石、独居石、榍石、磁铁矿、石榴子石、电气石等副矿物，在有利的气候条件下，经过长期的风化剥蚀，为滨海砂矿的形成提供了良好的物质基础。

　　2)气候与水动力条件：莫桑比克中北部地处热带，属热带草原气候，全年分为两季，旱季平均气温20℃，雨季29.4℃，在这种干湿交替的环境下，有利于成矿母岩的风化剥蚀。另外，莫桑比克中北部地形西高东低，且拥有赞比西河、卢里奥河等流域，支流众多，水系发育，这些河流与海相通，易于携带经风化破碎的碎屑物质进入滨海地带。同时，滨海地区的水动力极为活跃，主要作用有波浪、潮汐、沿岸流等，这也是滨海砂矿形成的重要因素。海洋的波浪携带泥砂向岸运动，在长期冲刷―沉淀的反复作用下，轻矿物被带走，重矿物滞留。经过漫长的地质演化，导致海岸带变迁，经历了一系列海侵和海退，在机械分异作用下，重矿物伴随着波浪在不同时期的砂堤、浅滩、砂坡等部位富集成矿，形成带状重砂矿体。

　　总体上，莫桑比克中北部滨海重砂矿床的形成可大致分为三个阶段：一是重矿物原生赋存阶段，即重矿物赋存于前寒武系地质体中；二是重矿物运移阶段，重矿物在外部动力条件作用下，经过长期的风化剥蚀从母岩中分离出来，被搬运至滨海地带；三是富集成矿阶段，即重矿物在滨海有利的地貌部位经机械分选富集成矿。

　　6.结论

　　(1)莫桑比克中北部滨海砂矿赋存于第四系灰白色粉细砂层中，地貌上多为起伏砂地和平坦砂地，矿体沿海岸线呈条带状分布，延展连续性较好，形态较规则。沿倾向矿石品位较连续，矿体厚度总体上变化不大，各重矿物在矿体中的含量（品位）变化呈正相关关系。

　　(2)滨海砂矿中重矿物主要为钛铁矿，其次为锆英石、金红石、独居石，多以单矿物颗粒的状态散布在矿石中，天然解离性较好，属易分选型矿石。原矿砂粒度0.01―0.20mm，以细粒砂为主，粉砂次之；重矿物主要集中在0.096―0.15mm粒级，为磁、重法分选的最佳粒度。

　　(3)矿床类型属于滨海相机械沉积型矿床，其形成受成矿物质来源、气候和水动力、海岸地貌、构造运动与海岸变迁等多种因素影响，主要经历三个阶段，即重矿物原生赋存阶段、运移阶段和富集成矿阶段。

　　(4)莫桑比克中北部沿海地区具有优越的滨海锆钛砂矿成矿地质条件，资源禀赋好，整体勘查程度较低．且莫桑比克国家政局总体稳定，具有较好的勘探和投资开发前景。

　　摘自《矿产与地质》2023年2期