非洲中部新元古代Lufilian弧地區(qū)地質(zhì)特征、成礦時(shí)代及構(gòu)造演化歷史

許康康，孫 凱，何勝飛，龔鵬輝，張 航，盧宜冠

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 300170；2.華北地質(zhì)科技創(chuàng)新中心，天津 300170)

Lufilian弧位于非洲中部地區(qū)，從贊比亞西北部經(jīng)剛果(金)加丹加省一直延伸到贊比亞銅帶省內(nèi)，整體為向北凸起的構(gòu)造帶，延伸約700 km，寬約150 km(Key et al.，2001；Katongo et al.，2004；Master et al.，2005；Batumike et al.，2006)。其大地構(gòu)造位置位于太古宙剛果克拉通和卡拉哈里克拉通之間，周邊發(fā)育一系列不同時(shí)代的活動(dòng)帶。其中，Lufilian弧和贊比西帶的分界線為Mwembeshi斷裂帶(MwZ)，該斷裂帶早期被認(rèn)為是大陸尺度的平移斷裂構(gòu)造帶(De Swardt et al.，1964，1965；Unrug，1983;Coward and Daly，1984；Daly，1986，1988)，而后期的研究則表明其可能為泛非板塊匯聚期間的縫合帶(Johnson et al.，2005；Naydenov et al.，2014)。根據(jù)地質(zhì)單元類型、變質(zhì)、變形特征，可以將Lufilian弧分為五個(gè)構(gòu)造帶，從北向南依次為：加丹加前陸盆地、外部褶皺逆沖帶、穹隆區(qū)、復(fù)向斜帶和加丹加高原(De Swardt et al.，1964，1965；Unrug，1983；Porada,1989；Kampunzu et al.，2000)。Lufilian弧內(nèi)賦存有多個(gè)世界級的沉積型銅鈷礦床(Key et al.，2001；Cailteux et al.，2005；DeWaele et al.，2006；Muchez et al.，2008；El Desouky et al.，2009；Hitz Man et al.，2010；Eglinger et al.，2013)及大量鉛-鋅-銅礦床(點(diǎn))和鈾礦化(圖1)(Mendelsohn，1961；Meneghel，1981；Cosi et al.，1992；Kampunzu et al.，2009)，具有非常高的經(jīng)濟(jì)意義。

Lufilian弧內(nèi)礦化作用與構(gòu)造演化密切相關(guān)(Key et al.，2001；Cailteux et al.，2005，2007；Selley et al.，2005；McGowan et al.，2006；Kampunzu et al.，2009；Decrée et al.，2011；Eglinger et al.，2016；Turlin et al.，2016;Sillitoe et al.，2017)。然而，由于該帶地質(zhì)勘查程度較低、信息資料缺乏，且?guī)r漿作用不發(fā)育，導(dǎo)致帶內(nèi)有關(guān)構(gòu)造演化的許多問題存在爭議。而不同時(shí)期地層、巖漿巖和變質(zhì)、變形作用的系統(tǒng)研究，是解決構(gòu)造演化問題的有效途徑和手段。本次通過對Lufilian弧內(nèi)相關(guān)內(nèi)容的系統(tǒng)梳理，并簡要闡述帶內(nèi)的主要礦化類型，系統(tǒng)厘定了其構(gòu)造演化歷史和對成礦的控制作用，為研究前寒武紀(jì)地殼演化和金屬成礦提供了詳實(shí)的地質(zhì)資料。

1 地層

Lufilian弧地層序列主要包括基底和加丹加超群兩部分，基底巖石主要由Lufubu群、Muva超群及相關(guān)的深成花崗巖類組成(Mendelsohn,1961)；加丹加超群不整合覆蓋在古元古代基底之上，根據(jù)區(qū)域上發(fā)育的兩期冰磧巖，將其分為3部分，從底到頂分別為：羅安(Roan)群，恩古巴(Nguba)群和昆德倫古(Kundelungu)群(Cailteux et al.，1994，2007；Batumike et al.，2007)。

1.1 基底

基底巖石主要出露在贊比亞境內(nèi)的穹隆區(qū)，如Kafue背斜核部，Konkola、Luina和Mokambo穹隆等地區(qū)(Rainaud et al.，2005)。Lufubu群是區(qū)域內(nèi)發(fā)育的最老巖石單元，主要由云母片巖、石英巖、片麻巖及少量變質(zhì)碳酸鹽巖、礫巖、雜砂巖和砂巖組成(Mendelsohn,1961)；Muva超群不整合覆蓋在Lufubu群之上，主要為石英巖和片巖，石英巖內(nèi)常發(fā)育交錯(cuò)層理，呈孤立山脊?fàn)罘植肌?/p>

Lufubu片巖多為變質(zhì)火山巖來源(Rainaud et al.，2005)，前人測得不同地區(qū)Lufubu群內(nèi)變質(zhì)火山巖的U-Pb鋯石年齡分別為1980±7 Ma、1968±9 Ma、1964±12 Ma和1874±8 Ma；相關(guān)的深成花崗巖體U-Pb鋯石年齡包括：Mulungushi眼球狀片麻巖為1976±5 Ma，Mufulira粉紅色花崗巖為1994±7 Ma，年齡多為古元古代時(shí)期。Muva超群底部變質(zhì)火山巖單元的SHRIMP U-Pb鋯石年齡為1879±13 Ma和1856±4 Ma(De Waele et al.，2006)，同樣為古元古代時(shí)期。

由于早期學(xué)者認(rèn)為Lufubu片巖為變質(zhì)沉積巖類型(Jackson，1932)，導(dǎo)致相關(guān)的地球化學(xué)數(shù)據(jù)較少。最新研究表明，Lufubu群變質(zhì)火山巖多為安山巖/流紋質(zhì)安山巖-英安巖/粗安巖/堿性玄武巖，構(gòu)造環(huán)境判別圖解上位于火山弧花崗巖的區(qū)域內(nèi)，代表了一個(gè)長期存在的鈣堿性火山弧序列(Rainaud et al.，2005)，區(qū)域重力資料和航磁圖也顯示基底組分在區(qū)域上具有一定的連續(xù)性(Eberle et al.，1996)。據(jù)此推測新元古代的Lufilian弧基底成因與古元古代的Ubendian帶類似，為全球Columbia超大陸聚合期間形成的弧巖漿帶。

1.2 加丹加超群

1.2.1 羅安群

羅安群是帶內(nèi)最重要的含礦巖系，厚度800～2000 m。在贊比亞境內(nèi)分為下羅安群、上羅安群和Mwashya亞群，其中下羅安群又可細(xì)分為Mindola亞群和Kitwe亞群，上羅安群則包括Kirilabombwe亞群(Eglinger et al.，2013)。三個(gè)亞群橫向上可與剛果(金)境內(nèi)的R.A.T，Mines和Dipeta亞群地層序列相對比(表1)，巖性從底部到頂部的變化為：硅質(zhì)碎屑巖單元-碳酸鹽巖和硅質(zhì)碎屑單元-碳酸鹽巖單元(圖2)，沉積環(huán)境的變化為：大陸沖積和風(fēng)成來源的干旱、半干旱氧化沉積環(huán)境-鹽沼或?yàn)a湖沉積環(huán)境-碳酸鹽巖臺地陸棚沉積環(huán)境(Cosi et al.，1992；Cailteux，1994；Key et al.，2001；Kampunzu et al.，2009)。最上部的Mwashya亞群巖性通常為碳酸鹽巖和黑色頁巖(Cailteux et al.，1994，2007)，代表了原始大洋裂谷盆地沉積環(huán)境(Kampunzu et al.，1991)。

表1 Lufilian弧地區(qū)加丹加超群巖石地層學(xué)特征(據(jù)Kampunzu et al., 2009; Eglinger et al., 2013; Mambwe et al., 2017修改)

羅安群巖性和沉積環(huán)境的變化反映了海水逐漸變深的海侵沉積過程，代表了裂谷逐漸張開，由大陸裂谷向原始大洋裂谷演化的過程，可能與Rodinia超大陸的裂解有關(guān)。

1.2.2 恩古巴群

恩古巴群包含兩個(gè)亞群：Muombe亞群，巖性以碳酸鹽巖為主，夾少量硅質(zhì)碎屑巖；Bunkeya亞群，巖性以硅質(zhì)碎屑巖為主，夾少量碳酸鹽巖(圖2)(Batumike et al.，2007)。

恩古巴群最底部的標(biāo)志層為Mwale組冰磧混雜巖，又稱“大礫巖”(Edwards，1984；Eyles，1993；Crowell，1999)，與下伏Mwashya亞群為侵蝕接觸關(guān)系(Cailteux,1994;Cailteux et al.，2007)。大礫巖之上為三組帽碳酸鹽巖，標(biāo)志著冰期后以風(fēng)化物質(zhì)流入為主的沉積特征(Young，2002)。從北向南，恩古巴群碎屑粒度逐漸減小而沉積厚度逐漸增加，Kakontwe組碳酸鹽巖在南部出露較好而北部缺失，表明盆地開口朝南(Batumike et al.，2007)。恩古巴群地層早期沉積以碳酸鹽巖為主，且局部發(fā)育條帶狀鐵建造，表明為淺海沉積環(huán)境(Kampunzu et al.，1991，1993)。晚期沉積以陸源碎屑沉積為主，標(biāo)志著盆地可能開始遭受擠壓抬升作用(De Waele et al.，2008)。

恩古巴群巖性和沉積環(huán)境的變化反映了在沉積作用晚期，隨著Lufilian造山作用的開始，盆地開始閉合，海水變淺，可能與Gondwana超大陸的匯聚作用有關(guān)。

1.2.3 昆德倫古群

昆德倫古群分為三個(gè)亞群，從底到頂分別為：Gombela亞群，主要由粉砂巖-頁巖-碳酸鹽巖單元組成；Ngule亞群，為一組泥巖、粉砂巖和砂巖序列；Biano亞群，為礫巖、長石砂巖和砂巖組成的砂質(zhì)單元(圖2)(Kampunzu et al.，2009)。

圖2 Lufilian弧內(nèi)不同構(gòu)造帶內(nèi)地層序列(據(jù)劉國平等，2018修改)

昆德倫古群最底部的標(biāo)志層為Kyandamu組冰期混雜巖，又稱“小礫巖”(Cahen and Lepersonne，1967；Eyles and Januszczak，2004)，不整合覆蓋在恩古巴群之上，上覆Lusele組帽碳酸鹽巖(Saylor et al.，1995；Gorjan et al.，2003)，小礫巖內(nèi)含有盆地內(nèi)碎屑組分(Batumike et al.，2002；Kampunzu et al.，2003；John et al.，2004)，表明該時(shí)期盆地已發(fā)生隆起變形。從北向南，小礫巖的基質(zhì)和碎屑粒度減小，Kanianga組沉積厚度增加，同樣表明了盆地的南部朝向(Batumike et al.,2007)。Gombela亞群頂部的Lubudi組以互層的粉紅色鮞?；?guī)r-砂質(zhì)碳酸鹽巖為主。Ngule亞群內(nèi)發(fā)育層內(nèi)角礫、交錯(cuò)層理、波痕、波狀層理及無水硬石膏層、紋層和瘤狀物假晶，表明為淺水沉積類型(Kampunzu and Cailteux，1999)。Sampwe組和Biano亞群為近水平的未變質(zhì)巖石，發(fā)育于Lufilian弧的北部地區(qū)(Bellière，1965)，為構(gòu)造后沉積的近水平地層。

昆德倫古群巖性和沉積環(huán)境的變化顯示了該群為同構(gòu)造和構(gòu)造后沉積作用類型，該群巖石主要發(fā)育在北部的外部褶皺逆沖帶，表明該時(shí)期以南部盆地抬升為主。

1.2.4 沉積作用年齡

由于盆地內(nèi)巖漿作用相對不發(fā)育，導(dǎo)致加丹加超群不同序列內(nèi)地質(zhì)年齡數(shù)據(jù)較少，且已知的年齡多為碎屑鋯石年齡，少數(shù)為火山巖層或基性侵入體年齡。

基底內(nèi)最晚期侵入的恩昌加花崗巖U-Pb鋯石年齡為883±10 Ma，與底部碎屑鋯石的最小年齡(～880 Ma)一致(圖3a)，代表了羅安群沉積的年齡下限(Armstrong et al.，2005)。Mwashya亞群黑色頁巖內(nèi)發(fā)育的基性火山巖U-Pb鋯石年齡為765±5 Ma(Kampunzu et al.，2000；Key et al.，2001)，代表了羅安群沉積的年齡上限。

恩古巴群底部大礫巖內(nèi)斑狀熔巖的U-Pb鋯石年齡為735±5 Ma(Key et al.，2001)，據(jù)此推測該群開始沉積的時(shí)代位于765～735 Ma之間，與全球Sturtian冰期事件時(shí)間一致(Batumike et al.，2007)。恩古巴群缺乏上限年齡限制。

昆德倫古群底部發(fā)育的“小礫巖”被認(rèn)為與全球 Marinoan冰期有關(guān)(Germs，1995；Bodiselitsch et al.，2005；Condon et al.，2005)，該事件年齡為635.5±1.2 Ma(Hoffmann et al.，2004)，代表了昆德倫古群開始沉積的時(shí)間。頂部Biano亞群粉砂巖內(nèi)碎屑白云母的40Ar/39Ar最小年齡為573±5 Ma(Master et al.，2005)(圖3d)，暗示昆德倫古群沉積上限年齡要小于該時(shí)期。

圖3 加丹加超群不同層位的碎屑鋯石年齡分布直方圖(據(jù) Master et al.，2005；Liu et al.，2019修改)

通過對不同地層序列內(nèi)地質(zhì)年齡的梳理可知，加丹加超群沉積的時(shí)代為880～573 Ma左右。由于年齡數(shù)據(jù)較少，導(dǎo)致不同構(gòu)造帶內(nèi)地層序列對比、與俯沖作用開始階段響應(yīng)的恩古巴群上部沉積年齡等問題亟待研究。

1.2.5 碎屑物質(zhì)來源

通過對碎屑鋯石的年齡及形態(tài)學(xué)研究，可以大致判斷碎屑沉積物的來源。研究表明，羅安群碎屑物質(zhì)主要來源于古元古代基底(1800～2100 Ma，Rainaud et al.，2003，2005)，少量來源于太古宙卡塞-剛果克拉通(2500～2800 Ma，Key et al.，2001)、中-新元古代基巴拉帶(900 ～1400 Ma，Tack et al.，2010)和伊魯米德帶(950～1650 Ma，Tembo et al.，2002)(圖3a，b)。羅安群底部礫巖內(nèi)發(fā)育有恩昌加花崗巖卵石成分(Binda，1972；Fleischer et al.，1976)，為碎屑物質(zhì)的基底來源提供了直接證據(jù)。恩古巴群和昆德倫古群碎屑鋯石年齡分布與羅安群具有一定的相似性(圖3c，d)，表明三者具有相似的來源和/或?yàn)樵缙谒樾嘉镔|(zhì)的再沉積作用。另外，昆德倫古群碎屑白云母的40Ar/39Ar年齡為1478～573 Ma(Wendorff，2003)，表明至少部分碎屑物質(zhì)來源于盆地內(nèi)組分(Master et al.，2005；Batumike et al.，2006)。

另外，砂巖內(nèi)不活動(dòng)元素(Th，Sc，Zr，Ti)在再分配過程中具有較強(qiáng)的抗性，通常可以定量地從來源區(qū)轉(zhuǎn)移到沉積物內(nèi)，因此可以用來判別物質(zhì)來源(McLennan et al.，1993)。在Th/Sc-Zr/Sc圖解上(圖4)，恩古巴群砂巖主要位于古元古代TTG和新元古代長英質(zhì)火山巖附近(Batumike et al.，2006)，表明了基底來源特性。昆德倫古群則位于與恩古巴群相似或更偏長英質(zhì)(Th/Sc和Zr/Sc比值更高)的范圍內(nèi)，表明兩者具有相似的來源和/或?yàn)樵缙谒樾嘉镔|(zhì)的再沉積作用，與碎屑鋯石年齡結(jié)果一致。

圖4 恩古巴群和昆德倫古群Zr/Sc-Th/Sc圖解(據(jù)Batumike et al.，2006修改)

可見，加丹加超群碎屑沉積物主要來源于古元古代基底組分，Lufilian弧造山作用期間，由于盆地遭受抬升剝蝕，導(dǎo)致昆德倫古群碎屑沉積物內(nèi)含有盆地內(nèi)碎屑成分，而造山后沉積的地層主要早期地層的再剝蝕沉積作用。

2 巖漿巖

古元古代俯沖造山作用之后，Lufilian弧經(jīng)歷了長期的穩(wěn)定剝蝕作用(Garlick，1961；Fernandez-Alonso et al.，2012)。中元古代晚期，Lufilian弧南部贊比西帶內(nèi)發(fā)育有Munali山花崗巖(～1090 Ma，Katongo et al.，2004)、Mpande片麻巖(～1100 Ma，Hanson et al.，1988)及相關(guān)的變質(zhì)基性巖類，地球化學(xué)研究認(rèn)為形成于大陸匯聚背景，與伊魯米德造山作用有關(guān)(Katongo et al.，2004)。Lufilian弧內(nèi)未發(fā)現(xiàn)中元古代巖漿作用，至新元古代，巖漿作用才開始相對大規(guī)模的發(fā)育，從早到晚發(fā)育有：恩昌加花崗巖、基性巖體及Hook巖基。

2.1 恩昌加花崗巖

恩昌加花崗巖侵入到古元古代基底巖石內(nèi)，上覆加丹加超群，其U-Pb鋯石年齡為883±10 Ma(Armstrong et al.，2005)。Lufilian弧南部贊比西帶內(nèi)發(fā)育有相同時(shí)期的巖漿作用，如Lusaka花崗巖(865 Ma,Barr et al.，1978)、Kafue流紋巖(879 Ma，Wilson et al.，1993)和Ngoma片麻巖(820 Ma，Hanson et al.，1988)。

地球化學(xué)數(shù)據(jù)顯示該時(shí)期花崗巖類和長英質(zhì)變質(zhì)火山巖位于流紋巖到英安巖范圍內(nèi)(Winchester and Floyd，1977)，具有高鉀鈣堿性、偏鋁質(zhì)性質(zhì)。高Na2O+K2O、Ga/Al、Zr、Y、Nb含量和低CaO、MgO組分特征，與A型花崗巖類似(Katongo et al.，2004)。在Zr-Ga/Al巖石判別圖解上(Whalen et al.，1987)，大多數(shù)花崗巖位于A型花崗巖區(qū)域(圖5a)；在Nb-Y和Ta-Yb構(gòu)造環(huán)境判別圖解上(圖5c，d)，位于板內(nèi)花崗巖區(qū)域(Pearce et al.，1984)；在Nb-Y-Ga構(gòu)造環(huán)境判別圖解上，大部分巖體則位于A2區(qū)域(圖5b)(Eby，1992)。

圖5 花崗巖類及相關(guān)巖石的微量元素判別圖解(據(jù)Katongo et al.，2004；Milani et al.，2015修改)

有關(guān)該時(shí)期花崗巖類的成因環(huán)境主要有兩種觀點(diǎn)：大陸裂谷環(huán)境(Porada and Berhorst，2000)和造山帶伸展垮塌環(huán)境(Kampunzu，2000；許康康等，2019)。由于Lufilian弧內(nèi)不存在新元古代時(shí)期的弧巖漿作用，因而該時(shí)期花崗巖與造山帶無關(guān)，而是大陸裂谷時(shí)期的產(chǎn)物，其大陸弧性質(zhì)可能與古元古代基底弧巖漿源區(qū)有關(guān)(Katongo et al.，2004)。

2.2 基性巖體

基性巖墻群、層狀侵入體及雙峰式火山巖套通常被認(rèn)為是大陸裂谷帶的主要火成巖組合(Tacket al.，2010；鄭榮國等，2016；汪曉偉等，2015；黃樹峰，2019)。Lufilian弧不同構(gòu)造帶內(nèi)發(fā)育有大量的變質(zhì)輝長巖和變質(zhì)輝綠巖，且侵入到不同的地質(zhì)單元內(nèi)(Tembo et al.，1999；Kampunzu et al.，2000)。贊比亞西部Mwashya亞群內(nèi)基性火山巖U-Pb鋯石年齡為765±5 Ma(Kampunzu et al.，2000；Porada and Berhorst，2000；Key et al.，2001)，輝長巖體年齡為745±7.8 Ma和753±8.6 Ma(Barron et al.，2003)。其他地區(qū)基性巖體年齡數(shù)據(jù)較少，穹隆區(qū)基性巖與流紋巖在空間上密切相關(guān)，推測為大陸拉斑巖省雙峰式巖漿組合，為裂谷早階段產(chǎn)物(Bellieni et al.，1986)。

地球化學(xué)數(shù)據(jù)顯示不同構(gòu)造帶內(nèi)基性巖體為亞堿性到堿性巖體(Winchester and Floyd，1977)。在Zr-Y-Ti構(gòu)造環(huán)境判別圖解上，穹隆區(qū)和外部褶皺逆沖帶內(nèi)基性巖體位于板內(nèi)玄武巖區(qū)域，而加丹加前陸盆地內(nèi)基性巖體則位于MORB與弧玄武巖交界處(圖6a)。由于玄武巖類的不相容元素組分變化與裂谷不同階段地殼伸展程度密切相關(guān)(Kampunzu et al.，1991)，在Zr/Y-Zr/Nb圖解上(圖6b)，從穹隆區(qū)-外部褶皺逆沖帶-加丹加前陸盆地，基性巖體具有前裂谷-原始大洋裂谷-紅海型大洋裂谷的演化趨勢(Kampunzu et al.，2000)，反映了裂谷不斷張開的過程。

圖6 Lufilian弧內(nèi)基性巖體Ti-Zr-Y(a)和Zr/Y-Zr/Nb(b)圖解(據(jù)Kampunzu et al.，2000修改)

2.3 Hook巖基

該巖基早期被認(rèn)為是基底的組成部分，為泛非期MwZ的左旋運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致基底再活化的產(chǎn)物(De Swardt et al.，1965；Unrug，1983)，而后期的年代學(xué)研究則表明為同構(gòu)造階段就位的巖漿作用(Hanson et al.，1993；Milani et al.，2015)。另外，巖基內(nèi)還發(fā)育有大量分散出露、小規(guī)模的輝長巖和輝長巖-閃長巖體，與花崗巖類一起構(gòu)成雙峰式巖漿組合(Milani et al.，2015)。

不同時(shí)代侵入的花崗巖類U-Pb鋯石年齡包括：細(xì)粒-中?；◢弾r和巨晶花崗巖的年齡分別為559±18 Ma和566±5 Ma，流紋質(zhì)巖脈的年齡為538±1.5 Ma，未變形巨晶花崗巖的年齡為533±3 Ma(Hanson et al.，1993)；6個(gè)同構(gòu)造花崗巖類的年齡分別為533±3 Ma、549±2 Ma、541±3 Ma、549±2 Ma、551±11 Ma和545±11 Ma(Naydenov et al.，2014)；3個(gè)同構(gòu)造基性巖體和1個(gè)同構(gòu)造石英二長巖的年齡分別為567±3 Ma、519±35 Ma、536±4 Ma和544±2 Ma(Milani et al.，2015)。通過與區(qū)域變質(zhì)和變形事件的年齡對比可知，Hook巖基為同構(gòu)造階段的巖漿作用產(chǎn)物。

地球化學(xué)數(shù)據(jù)顯示花崗巖類具有低Ca和Al含量，高FeO/(FeO+MgO)、(Na2O+K2O)/Al2O3、Ti/Mg和K2O/Na2O比值，為A型花崗巖(Lenharo et al.，2002)。在Zr-Ga/Al圖解上位于A型花崗巖區(qū)域(圖5a)(Whalen et al.，1987)；在Nb-Y和Ta-Yb構(gòu)造環(huán)境判別圖解上位于“板內(nèi)花崗巖”區(qū)域(圖5c，d)；在Nb-Y-Ga圖解上則位于A2區(qū)域(圖5b)(Eby，1992)，其大陸弧性質(zhì)可能與古元古代基底弧巖漿源區(qū)有關(guān)，高的Pb、Th和U含量也與穹隆區(qū)基底片麻巖特征一致，暗示其可能來源于基底的部分熔融(Milani et al.，2015)。

地質(zhì)年齡數(shù)據(jù)表明Hook巖基為同構(gòu)造階段產(chǎn)物，而A型花崗巖通常形成于伸展作用背景(王樹慶等，2019)，因此推測該巖基形成于同構(gòu)造階段的伸展時(shí)期，可能與板塊的折返作用有關(guān)(Milani et al.，2015)，區(qū)域上可能與莫桑比克洋閉合期間近東西向的遠(yuǎn)場擠壓應(yīng)力有關(guān)。另外，巖基內(nèi)發(fā)育的小規(guī)模基性巖體通常具有洋島玄武巖性質(zhì)(John et al.，2004)，可能為伸展階段地幔局部熔融的產(chǎn)物，且為基底部分熔融的熱源。

通過對巖漿作用的研究可知，新元古代Lufilian弧在880 Ma開始發(fā)生裂谷作用，由于缺乏弧巖漿作用，導(dǎo)致無法通過巖漿事件確定俯沖作用開始年齡。而弧巖漿作用不發(fā)育的原因可能是由于俯沖洋殼較小，導(dǎo)致俯沖板片在到達(dá)弧巖漿形成最小深度(～70km)之前已發(fā)生陸-陸碰撞作用(Kampunzu et al.，1991)。另外，在同構(gòu)造期的擠壓階段，發(fā)生了多期幕式伸展事件，形成了Hook巖基，據(jù)此可以推測贊比亞境內(nèi)含銅的希富瑪碳酸巖體(529～537 Ma，邊千韜等，2017)為相同伸展階段的巖漿作用，而不是構(gòu)造后產(chǎn)物。

3 變質(zhì)變形作用

關(guān)于Lufilian弧造山作用時(shí)期俯沖方向的問題一直存有爭議，一種觀點(diǎn)認(rèn)為卡拉哈里克拉通向北俯沖到剛果克拉通之下(John et al.2004；Rainaud et al.，2005；Naydenov et al.，2014)；而另一種觀點(diǎn)則與之相反，認(rèn)為剛果克拉通向南俯沖到卡拉哈里克拉通之下(Porada and Berhorst，2000；Eglinger et al.，2016；Turlin et al.，2016；Saintilan et al.，2018)。

持第一種觀點(diǎn)的主要證據(jù)包括：外部褶皺逆沖帶發(fā)育葡萄石-綠纖石到低綠片巖相變質(zhì)作用(Eglinger et al.，2013)，穹隆區(qū)發(fā)育上綠片巖相-上角閃巖相變質(zhì)作用(Cosi et al.，1992；John et al.，2004)，而穹隆區(qū)南部MwZ附近發(fā)育有榴輝巖相變質(zhì)作用(圖1)(John et al.，2004；Johnson et al.，2007)，區(qū)域變質(zhì)分帶特征與向北俯沖的構(gòu)造格架相呼應(yīng)?；谠摳_模型，Kampunzu and Cailteax(1999)將構(gòu)造變形事件分為三期：D1、D2和D3，其中D1期變形以向北的褶皺和擠壓構(gòu)造為主，與卡拉哈里克拉通洋殼的北向俯沖有關(guān)；D2變形事件以走滑構(gòu)造為主，該時(shí)期卡拉哈里克拉通地殼向北發(fā)生單側(cè)擠壓，導(dǎo)致Lufilian弧內(nèi)地塊發(fā)生順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，形成向北凸起的構(gòu)造特征，類似于現(xiàn)代的喜馬拉雅型碰撞系統(tǒng)(Peltzer et al.，1982；黃文婷等，2013；王二七等，2018)；D3變形事件以橫貫早期構(gòu)造的褶皺作用為主，有關(guān)該時(shí)期的動(dòng)力學(xué)機(jī)制尚不明確。持第二種觀點(diǎn)的主要依據(jù)包括：所有同構(gòu)造期花崗質(zhì)侵入體位于加丹加高原地區(qū)；外部褶皺逆沖帶和穹隆區(qū)低角度逆沖推覆體的運(yùn)移方向?yàn)楸睎|向，與向南俯沖的動(dòng)力學(xué)機(jī)制吻合。

由于缺乏與造山作用相關(guān)的弧巖漿作用，因而板塊俯沖方向無法確定。然而，最新的年代學(xué)數(shù)據(jù)仍給出了許多關(guān)鍵地質(zhì)事件的年齡范圍，如榴輝巖相巖石的Sm-Nd等時(shí)線年齡為595±10 Ma，Lu-Hf年齡為607±14 Ma到659±14 Ma(John et al.，2004)，表明洋殼開始俯沖的時(shí)代最早為660 Ma左右。穹隆區(qū)白片巖內(nèi)同變質(zhì)獨(dú)居石顆粒的U-Th-Pb年齡為550～530 Ma(Eglinger et al.，2014)，該中溫-高壓變質(zhì)事件被認(rèn)為是陸-陸碰撞的結(jié)果(John et al.，2004)。高溫變質(zhì)疊加作用的時(shí)間為530～520 Ma(John et al.，2004；Rainaud et al.，2005)，且520 Ma為Hook巖基最晚期年齡。黑云母和白云母的Rb-Sr、K-Ar年齡則表明520～470 Ma為構(gòu)造后巖石冷卻階段(Porada and Berhorst，2000；John et al.，2004；Rainaud et al.，2005)。

4 成礦作用

Lufilian弧內(nèi)發(fā)育大量的銅鈷、鈾、鉛鋅礦化作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該帶擁有超過2億噸銅礦資源和全球50%以上的可采鈷資源(Cailteux et al.，2005；Selley et al.，2005)，各種規(guī)模的鈾和鉛鋅礦床(點(diǎn))超過50個(gè)(Kampunzu et al.，2009；Eglinger et al.，2013)，資源潛力巨大(表2)。

贊比亞境內(nèi)已知的銅鈷礦床有Konkola、Nchanga、Lumwana和Nkana等礦床，主要賦存于下羅安群硅質(zhì)碎屑巖中(Bernau et al.，2013；Nowecki，2014)；剛果(金)境內(nèi)的礦床有Tenke、Deziwa、Kamoto和Luiswishi等，主要賦存于下羅安群碳酸鹽巖中(Selley et al.，2005；Muchez et al.，2015)。另外，在恩古巴群和昆德倫古群中也發(fā)育有少量礦床，如Lufukwe礦床(Desouky et al.，2008)。年代學(xué)研究表明銅礦化作用分為三個(gè)階段：(1)成巖早-中期階段銅礦化(Selley et al.，2005；Muchez et al.，2015；Turlin et al.，2016)；(2)同變質(zhì)階段銅礦化和/或活化(Barra et al.，2004；Selley et al.，2005；Nowecki，2014)；(3)變形后期銅礦化和/或活化(Torrealday et al.，2000；Turlin et al.，2016)(表2)?？梢姡琇ufilian弧內(nèi)銅礦化作用具有多期、多階段的特征，三個(gè)階段的礦化年齡也與同生沉積+后期改造的成礦模型相吻合。

表2 Lufilian弧構(gòu)造演化與銅、鈾和鉛鋅成礦時(shí)代關(guān)系(據(jù)劉國平等，2018)

穹隆區(qū)已知的鈾礦床(點(diǎn))有Musoshi、Nkana、Kawanga、Malundwe和Mitukuluku等，主要分布于羅安群與基底接觸部位的藍(lán)晶石云母片巖內(nèi)；外部褶皺逆沖帶已知的礦床(點(diǎn))有Shinkolobwe、Swambo和Kalongwe等，主要分布于綠泥質(zhì)-白云質(zhì)頁巖內(nèi)(Eglinger et al.，2013)。鈾氧化物的U-Pb年齡為652.3±7.3 Ma(Shinkolobwe，Swambo和Kalongwe礦床)和530.1±5.9 Ma(Musoshi和Nkana礦床)(Decrée et al.，2011；Eglinger et al.，2013)?？梢姡櫟V化具有兩個(gè)階段的特征，研究表明早期礦化可能與成巖晚期羅安群高鹽度鹵水循環(huán)作用有關(guān)，而后期礦化則與造山期變質(zhì)流體循環(huán)有關(guān)(Eglinger et al.，2013)。

穹隆區(qū)已知的鉛鋅礦床(點(diǎn))主要有Kabwe、Bob和Lukusashi等；外部褶皺逆沖帶主要有Kipushi、Kengere和Lombe等。兩個(gè)地區(qū)的賦礦圍巖相似，主要為恩古巴群碳酸鹽巖，受斷裂構(gòu)造控制明顯(Kampunzu et al.，2009)。Kabwe和Kipushi礦床內(nèi)方鉛礦的Pb同位素模式年齡為680±13 Ma(Muchez and Corbella，2012)和451±6 Ma(Cahen，1974)、Kansanshi礦床內(nèi)鉛鋅礦化Re-Os年齡為502±1.2 Ma(Torrealday et al.，2000)?？梢姡U鋅礦化同樣具有兩個(gè)階段，其成因可能與鈾礦化具有一定的相似性，與同成巖期流體和造山后變質(zhì)流體循環(huán)有關(guān)。

5 構(gòu)造演化與成礦作用

通過系統(tǒng)梳理，可以將Lufilian弧的構(gòu)造演化歷史和對成礦的控制作用分為以下幾個(gè)階段，現(xiàn)詳細(xì)闡述如下：

古元古代時(shí)期，約2.0～1.9 Ga，在全球Columbia超大陸匯聚背景下，Lufilian弧地區(qū)發(fā)育大規(guī)模的弧巖漿作用，后期又沉積有Muva超群等變質(zhì)沉積巖，兩者構(gòu)成了Lufilian弧基底巖石。

新元古代時(shí)期，約880 Ma，Lufilian弧內(nèi)開始了早期的陸內(nèi)裂谷作用，東非裂谷西部分支地區(qū)同樣發(fā)育有代表伸展環(huán)境的堿性和碳酸巖巖漿作用，年齡約為820～740 Ma(Kampunzu et al.，1997)，該時(shí)期裂谷內(nèi)開始沉積有羅安群地層。約765 Ma,裂谷作用演化至原始大洋裂谷階段，羅安群沉積結(jié)束并開始恩古巴群沉積作用。該時(shí)期在成巖流體作用下，形成以一系列的同沉積銅鈷、鈾和鉛鋅礦化作用。約660 Ma，開始了最早期的板塊俯沖作用，Lufilian弧遭受到近南北向擠壓作用，恩古巴群晚期以碎屑巖為主的地層開始沉積，隨后又開始沉積有昆德倫古群地層。約550 Ma，卡拉哈里克拉通和剛果克拉通開始發(fā)生陸-陸碰撞作用，至530 Ma，陸-陸碰撞作用達(dá)到高峰階段，穹隆區(qū)發(fā)育有中溫-高壓相巖石類型，后期的高溫變質(zhì)疊加作用一直持續(xù)到約520 Ma。俯沖擠壓作用期間，由于可能受到莫桑比克洋閉合階段近東西向遠(yuǎn)場擠壓應(yīng)力的影響，俯沖板塊發(fā)生多期次的折返作用，地幔巖漿上涌并加熱基底巖石，形成Hook巖基。該時(shí)期受到變質(zhì)流體循環(huán)作用的影響，早期發(fā)育的銅鈷、鈾和鉛鋅礦化再次運(yùn)移富集，在有利部分形成礦體。

約520 Ma之后，Lufilian弧演化至造山后階段，變質(zhì)巖石發(fā)生冷卻抬升，形成的變質(zhì)流體進(jìn)一步改造前期礦化，形成裂隙脈型銅鈷、鉛鋅礦體。

6 存在問題及未來展望

Lufilian弧作為中部非洲一條重要的新元古代活動(dòng)帶和成礦帶，整體研究程度較低，許多地質(zhì)問題亟待解決，本次主要梳理出以下3點(diǎn)：

(1)由于帶內(nèi)巖漿作用相對不發(fā)育，加丹加超群不同地層序列內(nèi)缺乏同位素年代學(xué)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致不同構(gòu)造帶內(nèi)層與層之間缺乏對比研究，與俯沖作用開始階段響應(yīng)的恩古巴群上部沉積年齡無法確定。

(2)同樣由于弧巖漿作用不發(fā)育，且?guī)?nèi)未發(fā)現(xiàn)與俯沖相關(guān)的蛇綠巖套、榴輝巖等，導(dǎo)致有關(guān)俯沖時(shí)代和俯沖方向的確定存在爭議性。

(3)目前流行的銅鈷成礦模型為同生沉積+后期熱液改造，但有關(guān)銅、鈷物質(zhì)來源的問題尚不明確，一種觀點(diǎn)認(rèn)為來源于下伏基底，另一種則認(rèn)為與基性侵入體有關(guān)，但都缺乏直觀的證據(jù)。

7 結(jié)論

通過對Lufilian弧內(nèi)地層、巖漿巖和變質(zhì)、變形事件的系統(tǒng)整理分析，可以初步得出以下結(jié)論：

(1)加丹加超群開始沉積的時(shí)間約為880 Ma。根據(jù)區(qū)域上發(fā)育的兩期冰磧巖，可以將其劃分為羅安群、恩古巴群和昆德倫古群。其碎屑物質(zhì)主要來源于古元古代基底，而同構(gòu)造和構(gòu)造后期的碎屑物質(zhì)還有盆地內(nèi)碎屑組分。

(2)恩昌加花崗巖和基性巖體代表了裂谷不同階段的巖漿作用，而Hook巖基則與同構(gòu)造階段俯沖板塊的幕式折返作用有關(guān)。變質(zhì)等級從外部褶皺逆沖帶到穹隆區(qū)由葡萄石-綠纖石相變化為角閃巖相，主體變形構(gòu)造主要與近東西向的擠壓有關(guān)。

(3)Lufilian弧內(nèi)發(fā)育有大規(guī)模的銅鈷、鈾和鉛鋅成礦作用，且成礦具有多期次，礦床具有同沉積+后期熱液改造成因特征。

(4)Lufilian弧構(gòu)造演化歷史主要包括：2.0～1.9 Ga的古元古代基底形成階段、約880 Ma開始的裂谷作用階段、660～550 Ma的洋殼俯沖階段、550～520 Ma的陸-陸碰撞階段和約520 Ma開始的造山后階段，與全球Columbia超大陸、Rodinia超大陸和Gondwana超大陸的匯聚/裂解時(shí)間相吻合。