坦桑尼亞尼亞斯羅利金礦構(gòu)造與成礦關(guān)系研究

司建濤, 彭 俊, 梁永安, 祁 東, 曹義甲, 毛金彪

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院,河南 鄭州 450001)

坦桑尼亞尼亞斯羅利金礦構(gòu)造與成礦關(guān)系研究

司建濤, 彭 俊, 梁永安, 祁 東, 曹義甲, 毛金彪

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院,河南 鄭州 450001)

坦桑尼亞尼亞斯羅利金礦為一中型金礦山,其金礦體嚴(yán)格受剪切構(gòu)造帶控制,為呈NE-SW向和NW-SE向展布且平行近等距分布的脈體群。根據(jù)礦石中熱液蝕變的礦物種類、產(chǎn)狀、礦物共生組合及相互穿插關(guān)系,認(rèn)為尼亞斯羅利礦床的形成是多期次、多階段熱液活動的產(chǎn)物。通過研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造和巖漿成礦作用,將本區(qū)構(gòu)造—成礦期次劃分為沉積富集期、構(gòu)造—熱液期、構(gòu)造改造期和表生氧化期,并建立了構(gòu)造期次和成礦期次之間的對應(yīng)關(guān)系。

尼亞斯羅利金礦;構(gòu)造剪切帶;熱液活動;構(gòu)造—成礦期次

坦桑尼亞尼亞斯羅利(Nyasirori)金礦位于坦桑尼亞維多利亞湖東部馬拉綠巖帶東部,筆者自2010年起在該區(qū)域開展礦權(quán)考察和金礦勘查工作,并在2014年底于該區(qū)域提交一中型金礦床——尼亞斯羅利金礦床。自2013年以來,河南省地礦局及貴州省地礦局持續(xù)在坦桑尼亞維多利亞東部區(qū)域開展金礦勘查工作,并取得較好的找礦成果,現(xiàn)以尼亞斯羅利金礦床為例,結(jié)合區(qū)域其它金礦床的成礦特征,探討本區(qū)金礦控礦構(gòu)造及構(gòu)造與成礦關(guān)系,為今后在該區(qū)域開展金礦選區(qū)及地質(zhì)勘查工作提供借鑒意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

坦桑尼亞維多利亞湖東部金礦綠巖帶構(gòu)造格局主要由三組相互交切的剪切構(gòu)造帶組成,分別為NEE-SWW向(走向75°左右)、NE-SW向(走向60°左右)和NW-SE向(走向130°左右)[1-2],延伸超過200 km并切穿馬拉—穆索馬(Mara-Musoma)花崗—綠巖帶,局部發(fā)育近南北向構(gòu)造帶。受此影響,區(qū)內(nèi)次生褶皺、斷裂帶、剪切帶等各種類型和規(guī)模的構(gòu)造相當(dāng)發(fā)育[3],局部巖層受到強(qiáng)烈變形形成等斜褶皺,在緊鄰花崗質(zhì)巖體的鎂鐵質(zhì)—長英質(zhì)綠巖形成雙傾伏向形構(gòu)造,這些強(qiáng)烈的變質(zhì)變形構(gòu)造活動為該區(qū)金礦床的形成、分布提供優(yōu)越的成礦地質(zhì)條件,如區(qū)內(nèi)著名的北馬拉(North Mara)、布罕巴(Buhemba)等大中型金礦床均位于主干剪切構(gòu)造帶附近(圖1)。

圖1 坦桑尼亞維多利亞湖東部區(qū)域構(gòu)造格局[4](有修改)

Fig.1 Tectonic framework of eastern Victorialake,Tanzania(modified)

1.風(fēng)化層;2.條帶狀鐵建造;3.花崗質(zhì)巖石;4.鎂鐵質(zhì)侵入巖;5.綠巖;6.布科班沉積物;7.金礦床;8.金礦點(diǎn);9.逆斷層;10.剪切帶;11.巖層分界線;12.研究區(qū)位置。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層較為簡單(圖2),主要為太古宙尼安薩系(Nyanzian System)綠巖地層,巖性主要為變安山質(zhì)凝灰?guī)r、變長英質(zhì)凝灰?guī)r及變安山質(zhì)熔巖,所有地層巖石均有一定程度的變質(zhì),變質(zhì)級別為綠片巖相。由于礦體僅受構(gòu)造破碎帶控制,對賦存巖層無選擇性。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造以韌—脆性剪切斷裂構(gòu)造為主,褶皺不發(fā)育,地層呈向南傾斜的單斜產(chǎn)出,地層傾角65°～80°之間。礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造多成組成群產(chǎn)出,控制著主要金礦體的空間分布。規(guī)模較大的斷裂構(gòu)造主要有近東西向、北西向、北東向和南北向四組,其中北東向斷裂帶是礦區(qū)內(nèi)的主要控礦、含礦斷裂構(gòu)造。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖較發(fā)育,出露的巖漿巖主要為黑云母花崗巖、輝長巖和輝綠巖。

黑云母花崗巖:主要分布在金礦床西南部,出露面積約2 km2,其余均為隱伏,是馬拉—穆索馬花崗—綠巖帶的一部分。其巖性特征為灰白色—淺紅色,具有半自形粒狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,主要礦物成分為斜長石、正長石、石英、黑云母、普通角閃石等。斜長石含量約60%,呈半自形粒狀,粒度1～2 mm,屬中長石,發(fā)育鈉長石雙晶,局部受到應(yīng)力影響雙晶條紋有彎曲現(xiàn)象。正長石含量約10%,粒度0.5～1 mm,呈半自形粒狀、短柱狀。石英含量約15%,呈他形粒狀,粒度0.4～0.5 mm,顆粒表面裂紋發(fā)育。黑云母含量約8%,呈褐色細(xì)粒鱗片狀。普通角閃石含量約4%,呈短柱狀,發(fā)生高嶺石化,僅見少量殘余。其它副礦物主要為綠泥石、綠簾石、磷灰石等。

輝長巖:與上述黑云母花崗巖體伴生,應(yīng)為同造山期火山活動時(shí)幔源物質(zhì)侵入形成。其巖性特征為灰綠色,輝長結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,主要礦物成分為斜長石、輝石,斜長石與輝石自形程度相近,均為半自形粒狀結(jié)構(gòu)。次要礦物為橄欖石、黑云母、綠簾石、蛇紋石等,副礦物為磷灰石、磁鐵礦等。斜長石粒度2～3 mm,具鈉長石雙晶、卡鈉連晶,發(fā)育環(huán)帶構(gòu)造,斜長石屬更長石—中長石,發(fā)生絹云母化和綠簾石化。普通輝石粒度2～4 mm,短柱狀,局部蝕變成蛇紋石,與輝石界線呈不規(guī)則狀、港灣狀。

輝綠巖:主要沿礦權(quán)區(qū)內(nèi)斷裂帶侵入,與大型斷裂構(gòu)造帶走向一致,呈線狀、串珠狀分布,大部分為后造山期幔源物質(zhì)侵入形成。其巖性特征為灰綠色,輝綠結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,主要礦物成分為斜長石、普通輝石、普通角閃石等,輝石顆粒較大,框架中包裹半自形長條狀斜長石晶體。次要礦物為綠泥石、綠簾石、方解石等,均為蝕變礦物。斜長石含量約55%,粒度0.3～0.5 mm,發(fā)育卡式雙晶,屬中長石,發(fā)生方解石化、絹云母化及綠簾石化。普通輝石含量約25%,呈柱狀,粒度0.5～1.5 mm,部分蝕變成普通角閃石和綠泥石。

2.4 礦床特征

該金礦床為一中型構(gòu)造蝕變巖型金礦床[2,5],共發(fā)現(xiàn)金礦脈12 條,其中規(guī)模大、質(zhì)量好的數(shù)條金礦脈主要集中分布在礦區(qū)中部(圖2)。金礦體主要分布于剪切構(gòu)造破碎帶中,其空間展布嚴(yán)格受剪切構(gòu)造破碎帶控制,且整個破碎帶的金礦化是不均勻的。

圖2 尼亞斯羅利金礦床構(gòu)造與礦體關(guān)系圖

Fig.2 Relationship of structures and ore bodies of Nyasirori gold deposit

1.第四系殘坡積物;2.變質(zhì)凝灰?guī)r;3.變質(zhì)基性巖;4.斷層及編號;5.金礦化蝕變帶及編號;6.產(chǎn)狀;7.等高線。

3 成礦期次劃分與構(gòu)造分期的關(guān)系

坦桑尼亞維多利亞湖東部綠巖帶成礦物質(zhì)來源與成礦流體、后造山期花崗巖侵入作用有關(guān),根據(jù)U-Pb測年顯示其金成礦時(shí)代為(2 445±3)Ma[6]。H.Sibson 和E.M.Cameron等人認(rèn)為金礦形成于脆—韌性轉(zhuǎn)換帶位置[7-9]。李德威基于對含金剪切帶的研究,認(rèn)為大多數(shù)含金剪切帶是由韌性剪切帶經(jīng)抬升疊加脆性變形的結(jié)果[10]。

3.1 成礦期次的劃分

該區(qū)礦化蝕變特征主要以黃鐵礦化、褐鐵礦化、絹云母化及硅化為主,次為綠泥石化、碳酸鹽化[2]。根據(jù)礦石中熱液蝕變的礦物種類、產(chǎn)狀、礦物共生組合及相互穿插關(guān)系,認(rèn)為尼亞斯羅利礦床是多期次、多階段熱液活動的產(chǎn)物。

崔小軍等人將該金礦床的形成分為兩個階段:韌性剪切帶形成期和韌—脆性剪切帶形成期。筆者根據(jù)區(qū)域含礦性及周邊礦點(diǎn)調(diào)查認(rèn)為:該區(qū)域在脆性變形階段仍經(jīng)歷一期較為重要的成礦過程,因后期一些南北向展布的剪切帶石英脈中采樣仍有礦化顯示。本文將成礦期次分為成礦期前、成礦期、成礦期后和表生氧化期四期。

圖3 尼亞斯羅利金礦床礦石特征

Fig.3 Photos showing ore stone characteristics of the Nyasirori gold deposit

a.黃鐵礦(Py)呈半自形粒狀結(jié)構(gòu),浸染狀構(gòu)造;b.黃鐵礦(Py)被毒砂(Ar)交代;c.黃鐵礦(Py)、毒砂(Ar)呈脈狀構(gòu)造;d.在石英脈中黃鐵礦呈細(xì)脈狀產(chǎn)出。

3.2 構(gòu)造期次的劃分

剪切帶型金礦是一種重要的金礦床類型,深層次韌性剪切變形是金元素活化遷移過程之一,導(dǎo)致含金動力變質(zhì)熱液形成中淺層次的韌脆性剪切變形區(qū)是金元素聚集成礦部位;韌性剪切帶的不同變形層次及其斷層巖類型制約著金礦化類型[11]。以往的研究成果表明,金成礦帶受區(qū)域韌性剪切帶控制,金礦床展布受次級剪切帶的控制[12-14]。

根據(jù)剪切帶中巖石的變形特征,將該區(qū)的構(gòu)造變形期次分為沉積富集期、沉積—變形期、韌性變形期、韌脆性變形期、脆性變形期和抬升改造期等六期。

3.3 構(gòu)造—成礦期次的對應(yīng)關(guān)系

通過研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造和巖漿成礦作用的分析研究,將本區(qū)構(gòu)造—成礦模式劃分為沉積富集期、構(gòu)造—巖漿熱液期、脆性構(gòu)造改造期和抬升—表生氧化期四期,其中構(gòu)造—巖漿熱液期又分為韌性—熱液期、韌脆性—熱液期、脆性—熱液期三期。

3.3.1 沉積富集期(成礦期前)

來自地球深部和地層中的成礦物質(zhì)初始富集,富鐵層在成巖和變質(zhì)期轉(zhuǎn)變?yōu)獒樿F礦及次生赤鐵礦和磁鐵礦[12],富硅質(zhì)層在同期轉(zhuǎn)變?yōu)殪菔椭亟Y(jié)晶細(xì)—中粒石英。沉積—變質(zhì)期,很難獨(dú)立成礦,僅為后期成礦提供成礦物質(zhì)及成礦物質(zhì)再富集作用[13,15]。

3.3.2 韌性變形—巖漿熱液期(成礦期)

區(qū)域上近南北向擠壓應(yīng)力使得NEE-SWW向變形帶內(nèi)原巖在富堿質(zhì)熱液作用下,斜長石等礦物被交代為鱗片狀集合體的絹云母,并呈一定的定向排列,形成片理化蝕變巖。

該期以石英+絹云母+黃鐵礦礦物組合為主要標(biāo)志,為區(qū)內(nèi)主要成礦階段,成礦熱液交代變形帶內(nèi)巖性形成石英、絹云母等蝕變礦物集合體,黃鐵礦沿著變形帶內(nèi)片理化帶分布,形成浸染狀、團(tuán)塊狀或細(xì)脈狀黃鐵礦(圖3-a),該階段為主要的金礦化作用階段,自然金伴隨黃鐵礦和石英等礦物沉淀。

3.3.3 韌脆性變形—巖漿熱液期(成礦期)

持續(xù)受區(qū)域近南北向擠壓應(yīng)力作用及地表隆升,逐步形成了NEE-SWW和NE-SW向剪切帶,由走向75°～90°的一系列近平行的壓扭性剪切帶組成,斷層面具有明顯的波狀彎曲,斷裂傾向南南東,傾角60°～85°,寬度2～20 m。斷裂帶內(nèi)片理化碎裂蝕變巖、角礫巖發(fā)育,具有一定的韌性剪切特征,表現(xiàn)為巖石和礦物具有定向拉長排列,石英脈寬2～10 cm不等,主要沿?cái)嗔褞A向與蝕變巖相間分布。

該期以形成毒砂+黃鐵礦礦物組合為主要標(biāo)志,為區(qū)內(nèi)重要的成礦階段,區(qū)域花崗巖和基性巖脈侵入所帶來的含金流體在前期成礦作用的基礎(chǔ)上疊加富集,毒砂沿構(gòu)造蝕變巖的裂隙和片理化帶分布,呈浸染狀、脈狀產(chǎn)出,部分毒砂交代早期黃鐵礦,形成交代殘余結(jié)構(gòu)(圖3-b、c)。根據(jù)礦石品位特征,往往富集毒砂的礦石金品位較高。

3.3.4 脆性變形—巖漿熱液期(成礦期)

伴隨區(qū)域應(yīng)力作用,新一期次的花崗巖和基性巖脈侵入所帶來的含礦熱液沿NW-SE向剪切帶運(yùn)移并于帶內(nèi)賦存,其形成期次晚于NEE-SWW向和NE-SW向剪切帶,其性質(zhì)為右旋走滑斷層。錯斷NEE-SWW向剪切的兩組NW-SE向剪切帶走向125°,傾向相反,東部傾向北東,傾角50°～85°;西部傾向南西,傾角40°～60°。寬度1～5 m,帶內(nèi)構(gòu)造角礫巖、碎裂巖較發(fā)育,帶中央為石英脈充填,石英脈寬20～50 cm,呈灰白色,隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。

該期以形成石英+黃鐵礦礦物組合為主要標(biāo)志,為區(qū)內(nèi)次要成礦階段,主要表現(xiàn)為構(gòu)造蝕變帶受另一期張扭性應(yīng)力作用影響,形成眾多張裂隙,由白色微細(xì)粒石英充填,形成石英脈,穿切主成礦階段所生成礦物集合體。黃鐵礦呈星散狀、細(xì)脈狀與石英細(xì)脈密切共生(圖3-d)。

3.3.5 脆性構(gòu)造改造期(成礦期后)

該期構(gòu)造主要表現(xiàn)為南北向張性斷裂,并切穿前期NE-SW和NW-SE向剪切帶。其構(gòu)造性質(zhì)為張性斷裂構(gòu)造,寬度1～3 m,帶內(nèi)構(gòu)造巖主要為構(gòu)造角礫巖、碎裂巖、石英脈;石英脈寬度20～50 cm,呈灰白色,多位于構(gòu)造帶中部。金屬礦化主要為褐鐵礦化、黃鐵礦化,金礦化作用微弱。

該階段主要生成低溫石英和碳酸鹽礦物,主要表現(xiàn)為沿裂隙中發(fā)育的灰白—灰黃色石英—方解石脈,偶見細(xì)粒黃鐵礦伴生發(fā)育。

3.3.6 抬升—表生氧化期

基于區(qū)域內(nèi)伸展應(yīng)力作用,早期形成的金礦床被抬升,并接近地表,因此由于氧化作用的影響,發(fā)生褐鐵礦化;受地表水表生作用影響,硅鋁礦物次生變化為高嶺石、多水高嶺石等,黃鐵礦等金屬硫化物變?yōu)榉涓C狀褐鐵礦,地表可能因氧化淋濾造成金的流失而貧化。伴生的張性斷裂也疊加于礦體之上,因此其形態(tài)展布更為復(fù)雜。

4 結(jié)論

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)特征及尼亞斯羅利金礦床特征,初步認(rèn)為:

(1) 尼亞斯羅利金礦床構(gòu)造復(fù)雜,且經(jīng)歷了多期變形,通過野外和室內(nèi)鏡下觀察研究、巖心編錄和采樣分析等手段,劃分出構(gòu)造期次為六期,分別為:沉積—變形期、韌性變形期、韌脆性變形期、脆性變形期、后期構(gòu)造改造期和抬升期等。

(2) 尼亞斯羅利金礦床礦物共生和組合方式多變,通過研究其礦物種類、產(chǎn)狀、礦物共生組合及相互穿插關(guān)系,將成礦期次劃分為:成礦期前、成礦期、成礦期后和表生氧化期四期,其中成礦期又細(xì)分為:韌性變形期、韌脆性變形期和脆性變形期。

(3) 將構(gòu)造期次和成礦期次開展對比研究,認(rèn)為本區(qū)構(gòu)造—成礦模式劃分為沉積富集期、構(gòu)造—巖漿熱液期、脆性構(gòu)造改造期和抬升—表生氧化期四期。

綜上所述,對坦桑尼亞維多利亞湖東部尼亞斯羅利金礦床構(gòu)造與成礦的對應(yīng)關(guān)系的研究,為進(jìn)一步開展礦床成礦特征和區(qū)域成礦特征研究提供了一定的依據(jù)。

致謝:感謝審稿專家和期刊編輯對本文提出的寶貴修改意見!

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(責(zé)任編輯：于繼紅)

Relationships Between Structure and Mineralization in NyasiroriGold Deposit of Tanzania

SI Jiantao, PENG Jun, LIANG Yongan, QI Dong, CAO Yijia, MAO Jinbiao

(No.2InstituteofGeological﹠MineralResourcesSurveyofHenan,Zhengzhou,Henan450001)

The Nyasirori Gold Deposit of Tanzania is a middle endogenetic deposit,the ore bodies are strictly controlled by the shear zone,show parallelly and isometric in NE-SW and NW-SE’s direction.For the kinds of altered minerals,mineral assemblage and interpenetration,the Nyasirori Gold Deposit is of a multi-period’s hydrothermal activities.On the base of structure and mineralization study,the authors establish a correspondence relationship between the times of structure and mineralization periods.

Nysirori gold deposit; shear zone; hydrothermal activities; times of structure and mineralization periods

2016-06-22;改回日期:2016-08-10

司建濤(1981-),男,工程師,碩士,構(gòu)造地質(zhì)專業(yè),從事非洲金礦勘查工作。E-mail:sijiantao@163.com

P618.51

A

1671-1211(2017)01-0023-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.01.005

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20161208.1424.036.html 數(shù)字出版日期:2016-12-08 14:24