象牙海岸Issia地区铌钽砂矿的研究.pdf
卷( V o l u m e ) 3 2 , 期( N u m b e r ) 2 , 总( S U M) 1 1 7 页( P a g e s )1 9 5~ 2 1 1 , 2 0 0 8 , 5 ( Ma y ,2 0 0 8 ) 大 地 构 造 与 成 矿 学 G e o t e c t o n i c ae t Me t a l l o g e n i a 收稿日期2 0 0 7- 0 7- 0 6 ; 改回日期2 0 0 7- 0 9- 1 0 第一作者联系地址D r .B e n j a m i nAA l l o u ,1 3 1 0 ,R o u t eS a i n t P h i l i p p eD u b u i s s o n ,Q u e b e c ,C a n a d a ,J 9 P4 N 7 .P h o n en u m b e r 0 0 1 0 8 1 9 7 3 84 1 2 9 E m a i l a d d r e s s B e n j a m i n . a l l o u @u q a c . c a C O L U MB I T E T A N T A L I T ED I S T R I B U T I O NA N DP L A C E R F O R MA T I O NI NH U MI DT R O P I C A LA R E A S A NE X A MP L E F R O M T H EI S S I AC O L U MB I T E T A N T A L I T ED I S T R I C T , C E N T R A LWE S T E R NI V O R YC O A S T B e n j a mi nAA L L OU 1,Hu a n z h a n gL U1 ,2,J a y a n t aGU HA1a n dJ a c q u e s C A R I GN A N1 ( 1 .C e n t r e d ′ t u d e s s u r l e s R e s s o u r c e s Mi n r a l e s ,U n i v e r s i t d uQ u b e cC h i c o u t i m i ,5 5 5B dd el ′ U n i v e r s i t ,C h i c o u t i m i ,Q u b e c ,C a n a d a ,G 7 H2 B 1 ; 2 .G u a n g z h o uI n s t i t u t e o f G e o c h e m i s t r y ,C h i n e s e A c a d e m yo f S c i e n c e s ,G u a n g z h o u5 1 0 6 4 0 ,G u a n g d o n g ,C h i n a ) A b s t r a c t T h eE t i e n n e Me g u h ea n dB e m a d i m i n e sa r et h em a j o r c o l u m b i t e t a n t a l i t ed e p o s i t so f t h eI s s i ad i s t r i c t , C e n t r a l We s t e r nI v o r yC o a s t .T h e ya r ed i f f e r e n t i ng e o m o r p h o l o g y ,s t y l eo f m i n e r a l i z a t i o na n dg e o l o g i c a l e v o l u t i o n . T h eE t i e n n e Me g u h ed e p o s i t ,l o c a t e do nal a r g ei n t e r f l u v e ,i s a ne l u v i a l d e p o s i t r e s u l t i n gf r o mk a o l i n i z a t i o nw h i c h p r o d u c e das i g n i f i c a n t v o l u m er e d u c t i o na n dt h es u b s e q u e n t c o n c e n t r a t i o no f c h e m i c a l l ys t a b l em i n e r a l s ,s u c ha s q u a r t z ,a n dn i o b i u m t a n t a l u ma n db e r y l l i u mb e a r i n gm i n e r a l s .T h eB e m a d i d e p o s i t i s a ni d e a l p l a c e r r e s u l t i n gf r o m r i v e rt r a n s p o r t w h i c hc a u s e df r a g m e n t a t i o n ,r o u n d i n g ,a n df i n a l l ya c c u m u l a t i o no fd e n s em i n e r a l sa l o n gn a t u r a l t r a p s .C o n c e r n i n gt h ef o r m a t i o na n dd i s t r i b u t i o no f t h es u p e r g e n em i n e r a l i z a t i o n ,i t i s s h o w nt h a t t h es u r f i c i a l n a t u r a l p r o c e s s e s w i t h i nh u m i dt r o p i c a l e n v i r o n m e n t sg e n e r a t en e i t h e rm i n e r a l g r o w t hn o r c h e m i c a l c h a n g e si nc o l u m b i t e t a n t a l i t em i n e r a l s .U n d e r t h e s ec o n d i t i o n s ,t h ec o l u m b i t e t a n t a l i t eg r a i n sd oh o w e v e rb e c o m em o r ea n dm o r e r o u n d e da n dt h e i r s i z ed e c r e a s e sg r a d u a l l yw i t h o u t a n yc h e m i c a l c h a n g e s .T h u s ,u n d e ra t m o s p h e r i cc o n d i t i o n si n t h eh u m i dt r o p i c a l a r e a s ,e v e ni f t h ec h e m i c a l p r o p e r t i e so ft h i sm i n e r a la r ep r e s e r v e d ,t h ep h y s i c a lp r o p e r t i e s c h a n g eg r a d u a l l yf r o mt h ee l u v i a l z o n e s t ot h ea l l u v i a l z o n e s . Ke y w o r d s g e o m o r p h o l o g y ; p l a c e r ; c o l u m b i t e t a n t a l i t e ; I s s i ad i s t r i c t ; I v o r yC o a s t 象牙海岸 I s s i a 地区铌钽砂矿的研究 摘 要 在西非的象牙海岸 I s s i a 地区分布着许多铌钽矿床, 包括原生矿和砂矿。原生矿产在分带很好的伟晶岩中。 这个地区发育着许多花岗岩和花岗伟晶岩。伟晶岩可分为 ( 1 ) 分异不好的伟晶岩, 无矿化; ( 2 ) 含 B e伟晶岩, 分 带较好, 见绿柱石; ( 3 ) 含 B e N b T a 的伟晶岩, 分带很好, 是矿体; ( 4 ) B e N b T a L i 伟晶岩, 分带很好, 是矿体。除了 1 0多个原生矿外, 还有许多砂矿。砂矿有两种类型 一种近原生矿的坡积砂矿, 另一种是经河流冲刷搬运后的冲积 砂矿。我们选择了 E t i e n n e Me g u h e砂矿作为近原生矿的坡积砂矿的代表, B e m a d i 矿作为河流冲积型的砂矿的代 1 9 6 第 3 2卷 表, 对这两种类型的砂矿的风化、 搬运、 沉积机理进行了比较研究。研究发现不同的搬运距离和搬运模式对铌钽砂 矿的主要矿物 铌钽铁矿的化学性质没有什么影响, 而其物理形态则发生了变化。坡积型砂矿的铌钽铁矿常与 石英、 长石等矿物连生, 其颗粒大小与原生的 N b T a伟晶岩中的铌钽铁矿一致; 经河流冲积而形成的砂矿中, 铌钽 铁矿颗粒变小、 轮廓变得圆滑, 几乎无连生矿物, 但矿体集中, 常在河流的冲积扇中分布, 易开采。 关键词 铌钽砂矿; 坡积砂矿; 冲积砂矿; 象牙海岸 中图分类号 P 6 1 8 . 7 ;P 6 1 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 1 5 5 2 ( 2 0 0 8 ) 0 2 0 1 9 5 1 7 1 I n t r o d u c t i o n T h ec o l u m b i t e t a n t a l i t em i n e r a l i z a t i o nu n d e r s t u d y o r i g i n a t e df r o m t h es u p e r g e n ed i s a g g r e g a t i o n o ft h e p e g m a t i t e s l o c a t e di nt h e I s s i a d i s t r i c t ,C e n t r a l We s t e r n I v o r yC o a s t ( F i g s . 1a n d2 ) .T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n t h em i n e r a l i z a t i o na n dt h ep e g m a t i t e si ss u g g e s t e db y t h e l a r g e s i z e o fc o l u m b i t e t a n t a l i t e m i n e r a l s , t h e a s s o c i a t i o n o f c o l u m b i t e t a n t a l i t e w i t h p e g m a t i t e m i n e r a l s ,a n dt h eh i g hc o n c e n t r a t i o no f c o l u m b i t e t a n t a l i t ei nt h eg r a v e la b o v ea n da r o u n dt h em i n e r a l i z e d p e g m a t i t e s ( A l l o u , 2 0 0 5 ) . T h e p e g m a t i t e s o f t h e a r e ah a v e b e e nc l a s s i f i e di n t of o u rt y p e s ( 1 )B a r r e np e g m a t i t e s , ( 2 )B ep e g m a t i t e s ,( 3 )B e N b T az o n e dp e g m a t i t e s , a n d( 4 )B e N b T a L i z o n e dp e g m a t i t e s .T h e yh a v ea z o n a l d i s t r i b u t i o na r o u n dt h eI s s i ag r a n i t ei na g r e e m e n t w i t ht h ez o n a l m o d e l o f T r u e m a na n dˇC e r n ( 1 9 8 2 ) . T h i ss p a t i a lz o n a t i o ni su n d e r l i n e db yt h ei n c r e a s eo f t h ea l b i t i z a t i o na n dt h ei n t e r n a l z o n a t i o no f p e g m a t i t e s w i t hi n c r e a s i n gd i s t a n c ef r o mt h eI s s i ag r a n i t e .D e s p i t e t h eh i g he c o n o m i cs i g n i f i c a n c eo fc o l u m b i t e t a n t a l i t e p l a c e r d e p o s i t s c o m p a r e dt op r i m a r yd e p o s i t si nh u m i d t r o p i c a l a r e a s ( N i g e r i a ,C e n t r a l A f r i c a ,B r a z i l ,G u y a n a ,I v o r yC o a s t ,G h a n a ,N o r t hA u s t r a l i a ,e t c . ) ,l i m i t e dr e s e a r c hh a s b e e nc o n d u c t e do nt h e i r e n v i r o n m e n t a l h i s t o r y( V a r l a m o f f ,1 9 7 2 ;B R G M,1 9 8 0 ) .P l a c e r s o u r c er e l a t i o n s h i p s a r en o t e s p e c i a l l yw e l l d o c u m e n t e d m a i n l yb e c a u s em o s t p l a c e rd e p o s i t sa r eo f s m a l l s i z e a n dm i n e sa r es h o r t l i v e d( Mi n t e r a n dC r a w ,1 9 9 9 ) . N u m e r o u s s t u d i e sh a v eh o w e v e r e x a m i n e dp r o c e s s e so f g o l dp l a c e rf o r m a t i o n( K n i g h te t a l . ,1 9 9 9 ;Mi n t e r , 1 9 9 9 ; Y o u n g s o n a n d C r a w ,1 9 9 9 , B o a d ie ta l . , 1 9 9 1 ) ,a n ds o m eh a v ec o n c e n t r a t e do nd i a m o n d( J a c o be t a l . ,1 9 9 9 ;Me r e n s k y ,1 9 0 9 ;S p a g g i a r i e t a l . , F i g . 1 S i mp l i f i e dg e o l o g i c a l ma po f I v o r yC o a s t 第 2期B e n j a m i nAA L L O Ue t a l . 象牙海岸 I s s i a 地区铌钽砂矿的研究1 9 7 F i g . 2 Ge o l o g i c a l ma po f t h es t u d ya r e aa n dl o c a t i o no f t h ec o l u mb i t e t a n t a l i t ed e p o s i t s 1 9 9 9 ;Wa g n e r , 1 9 1 0 ;D eWi t , 1 9 9 9 )a n dt i n( P a t y k K a r a ,1 9 9 9 )p l a c e r s .I nt h e s es i t u a t i o n sm o s to ft h e d e p o s i t s s t u d i e da r eg e n e r a l l yf a r f r o mt h e i r s o u r c ea n d m a yh a v eb e e ns u b j e c t e dt om e t a m o r p h i co v e r p r i n t i n g ( e . g . ,S o u t h e r nN e wZ e a l a n dA l p s ,Wi t w a t e r s r a n da n T a r k w a;C r a we t a l . ,1 9 9 9 ;Mi n t e r ,1 9 9 9 ;F r i m m e l e t a l . ,2 0 0 5 ,B o a d i e t a l . ,1 9 9 1 ) .I t t h e nb e c o m e s d i f f i c u l t t op r e d i c t p l a c e r s o u r c er e l a t i o n s h i p sb e c a u s e t h ee v i d e n c e sw e r ed e s t r o y e db ye r o s i o no rm e t a m o r p h i s m ,a n dr e l a t i o n s h i p sb e t w e e ns o u r c e sa n do c c u r r e n c eb e c o m es p e c u l a t i v e . T h eE t i e n n e Me g u h ea n d B e m a d im i n e sw h i c h h a v eb e e nc h o s e na st e s t a r e a sa r et h em a j o rd e t r i t a l c o l u m b i t e t a n t a l i t e d e p o s i t s o f t h e I s s i a d i s t r i c t ,C e n t r a l We s t e r nI v o r yC o a s t ( F i g . 2 ) .T h e ya r ec h a r a c t e r i z e d b yt h el a c ko f m e t a m o r p h i s m a n dt h en e a r n e s st ot h e p e g m a t i t e sw h i c ha r ep r e s u m e dt ob et h e i rp r i m a r y s o u r c e .S ot h i sa r e ao f f e r sa ne x c e l l e n t o p p o r t u n i t yf o r s t u d y i n gp l a c e rd e p o s i t sf r o m t h e i rp r i m a r ys o u r c et o t h e i r c u r r e n t e m p l a c e m e n t . I nt h i ss t u d yt h em a i ng e o m o r p h o l o g i cp r o c e s s e s t h a t c o n t r o l t h es u p e r g e n ec o n c e n t r a t i o no f c o l u m b i t e t a n t a l i t em i n e r a l si nt r o p i c a le n v i r o n m e n t sh a v eb e e n d e s c r i b e d .T h i s w i l l b ea c h i e v e df i r s t b yp r e s e n t i n gt h e l i t h o l o g i ca n dg e o m o r p h o l o g i cc h a r a c t e r i s t i c so f t h ea l t e r a t i o np r o f i l eo f s e l e c t e ds i t e sa n db ye x a m i n i n gt h e m i n e r a l i z a t i o nc h a r a c t e r i s t i c sa n ds p e c i f i cp r o p e r t i e so f t h ec o l u m b i t e t a n t a l i t eg r a i n s i nr e l a t i o nt ot h eg e o m o r p h o l o g i cp r o c e s s e s .I na d d i t i o n ,t h et w oa p p r o a c h e s h a v eb e e nc o m b i n e di no r d e rt oh a v eac o m p l e t ev i e w o f t h ef o r m a t i o na n dt h ed i s t r i b u t i o no f t h es u p e r g e n e m i n e r a l i z a t i o n . 2 G e o l o g i c a l s e t t i n g T h eI s s i ac o l u m b i t e t a n t a l i t em i n i n ga r e ai sd o m i n a t e db yg r a n i t e s e m p l a c e di n t om e t a s e d i m e n t a r yr o c k s ( F i g . 2 ) a f f e c t e db yt h eE b u r n e a no r o g e n y( 2 5 0 0 1 8 0 0Ma )( T a g i n i , 1 9 7 1 ;A h i m o n , 1 9 9 0 ) .T h eg r a n i t e s c o m p r i s e ( 1 )t h eL o b og r a n i t e ;( 2 )a no r i e n t e d t w om i c ag r a n i t e ;( 3 )t h eB i t a p i ag r a n i t e ;( 4 )a no r i e n t e dm u s c o v i t eg r a n i t e ;a n d( 5 )t h eI s s i ag r a n i t e ,a n o n o r i e n t e dp o r p h y r i t i cm u s c o v i t eg r a n i t e .T h em e t a s e d i m e n t a r yr o c k si n c l u d es h a l e s ,p h y l l i t e sa n db i o t i t e s c h i s t s( A l l o ue ta l . ,2 0 0 3 ;A l l o u ,2 0 0 5 ) .T h el i t h o l o g yo ft h es u b s t r a t u m i nt h em i n e r a l i z e da r e a si s m a i n l yc o m p o s e do fb i o t i t es c h i s ta n dq u a r t z i t ei n t e r s e c t e db ya ni m p o r t a n t p e g m a t i t en e t w o r k . T h ed e p o s i t si n c l u d e1 2m i n e r a l i z e da r e a sw h i c h a r ed i v i d e di n t ot w op r i n c i p a l t y p e s b a s e do nt h e i r g e o 1 9 8 第 3 2卷 m o r p h o l o g i c a l e m p l a c e m e n t .T h e s e m i n e r a l i z a t i o nt y p e s a r ee i t h e r l o c a t e do nt h ei n t e r f l u v e s o r a l o n gt h er i v e r s . T h ei n t e r f l u v ed e p o s i t s a r et h o s eo f E t i e n n e1( C E 1 ) , E t i e n n e2( C E 2 )a n dMe g u h e( A L 1 )i nt h ew e s t e r n p a r t o f I s s i a ,a n dt h ed e p o s i t s a l o n gr i v e r s a r et h o s eo f r i v e r s 1 ,4 ,5 ,1 0a n d1 1 ,a l s oi nt h ew e s t e r np a r t o f I s s i a ,a n dt h o s eo f S e z o 1 ,S e z o 2 ,S e z o 3a n dS e z o 4 , i nt h ee a s t e r np a r t ( F i g . 2 ) . T h eC E 1 ,C E 2a n dA L 1d e p o s i t sa r ec o m b i n e d i n t oas i n g l em i n ec a l l e d" E t i e n n e Me g u h em i n e "b e c a u s eo f t h e i r p r o x i m i t y a n dt h e i r s i m i l a r g e o m o r p h o l o g i c a l e m p l a c e m e n t .F o r t h es a m er e a s o n s ,t h ed e p o s i t s o f r i v e r s1 ,4a n d5h a v eb e e ng r o u p e di n t oas i n g l e a n dl a r g ed e p o s i t c a l l e d" B e m a d i m i n e " .T h eE t i e n n e Me g u h ea n dB e m a d i m i n e s ,t h e r e f o r er e p r e s e n t r e s p e c t i v e l ym i n e r a l i z a t i o nc o n c e n t r a t e do nt h e i n t e r f l u v e s a n d m i n e r a l i z a t i o nc o n c e n t r a t e di nt h er i v e r s .O nt h eo t h e r h a n dt h e s ed e p o s i t s d i f f e r f r o mo n ea n o t h e r i ng e o m o r p h o l o g y ,s t y l eo fm i n e r a l i z a t i o na n dg e o l o g i c a le v o l u t i o n . 3 M e t h o d o l o g y P r o c e s s e so f p l a c e r f o r m a t i o nc a nb ee x a m i n e da t t w om a i nl e v e l s ( C r a we t a l . ,1 9 9 9 ) ( 1 )t h ed e t a i l s o fs e d i m e n t o l o g i c a lc o n c e n t r a t i o no fh e a v ym i n e r a l s ; a n d( 2 )t h en a t u r ea n de v o l u t i o no f t h eg e o m o r p h o l o g i cs y s t e m i nw h i c ht h es e d i m e n t o l o g i c a l p r o c e s s e so c c u r .A c c o r d i n gt ot h ea u t h o r s ,t h ef o r m e r a p p r o a c ha l l o w st h eu n d e r s t a n d i n go ft h eg e o m e t r yo fi n d i v i d u a l p l a c e r d e p o s i t sw h e r e a st h el a t t e rp r o v i d e si n f o r m a t i o n o nt h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e np l a c e r s a n dt h e i r s o u r c e s , a n dh e n c eo nt h es c a l ea n dd i s p e r s a l d i r e c t i o no f h e a v y m i n e r a l s .T h et e r m i n o l o g yu s e di nt h i ss t u d yi sf r o m F o l k( 1 9 8 0 ) ,a n dt h et e r m g r a v e l g r o u p sa l l t h ed e t r i t a l r o c k s o f t h er u d i t e c l a s s ( g r a i ns i z e i s g r e a t e r t h a n 2 m m ) . T h ew e a t h e r i n gp r o f i l ec o v e r i n gt h es e l e c t e ds i t e s g e n e r a l l yi n c l u d e sg r a v e l a t t h eb a s ea n daf i n ef i l l a t t h et o p .F o rab e t t e ru n d e r s t a n d i n go f t h ed i s t r i b u t i o n o f t h em i n e r a l i z a t i o ni nt h ed i f f e r e n t l a y e r s ,t h eg r a v e l i s d i v i d e d ,i n t ol o w e r g r a v e l ( L 4 )c o r r e s p o n d i n gt ot h e s a p r o l i t e ,i n t e r m e d i a t eg r a v e l( L 3 2 ) a n da nu p p e r g r a v e l ( L 3 1 ) .T h ef i l l i s d i v i d e di n t ol o w e r ( L 2 )a n d F i g . 3 Hy d r o g r a p h i cma po f t h eE t i e n n e me g u h emi n e u p p e r( L 1 )f i l l s .I nc o n t r a s tt ot h eE t i e n n e Me g u h e d e p o s i tw h e r e t h e d i s t i n c t i o n o ft h e u p p e rg r a v e l ( L 3 1 )a n dt h ei n t e r m e d i a t eg r a v e l ( L 3 2 )i se s t a b l i s h e d ,t h e s et w ol a y e r s a r eo f t e ng r o u p e di n t oas i n g l e