司建濤, 彭 俊, 梁永安, 祁 東, 曹義甲, 毛金彪

(河南省地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 第二地質礦產(chǎn)調查院,河南 鄭州 450001)

坦桑尼亞尼亞斯羅利金礦構造與成礦關系研究

司建濤, 彭 俊, 梁永安, 祁 東, 曹義甲, 毛金彪

(河南省地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 第二地質礦產(chǎn)調查院,河南 鄭州 450001)

坦桑尼亞尼亞斯羅利金礦為一中型金礦山,其金礦體嚴格受剪切構造帶控制,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系,認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)內構造和巖漿成礦作用,將本區(qū)構造—成礦期次劃分為沉積富集期、構造—熱液期、構造改造期和表生氧化期,并建立了構造期次和成礦期次之間的對應關系。

尼亞斯羅利金礦;構造剪切帶;熱液活動;構造—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,結合區(qū)域其它金礦床的成礦特征,探討本區(qū)金礦控礦構造及構造與成礦關系,為今后在該區(qū)域開展金礦選區(qū)及地質勘查工作提供借鑒意義。

1 區(qū)域地質背景

坦桑尼亞維多利亞湖東部金礦綠巖帶構造格局主要由三組相互交切的剪切構造帶組成,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)育近南北向構造帶。受此影響,區(qū)內次生褶皺、斷裂帶、剪切帶等各種類型和規(guī)模的構造相當發(fā)育[3],局部巖層受到強烈變形形成等斜褶皺,在緊鄰花崗質巖體的鎂鐵質—長英質綠巖形成雙傾伏向形構造,這些強烈的變質變形構造活動為該區(qū)金礦床的形成、分布提供優(yōu)越的成礦地質條件,如區(qū)內著名的北馬拉(North Mara)、布罕巴(Buhemba)等大中型金礦床均位于主干剪切構造帶附近(圖1)。

圖1 坦桑尼亞維多利亞湖東部區(qū)域構造格局[4](有修改)

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

1.風化層;2.條帶狀鐵建造;3.花崗質巖石;4.鎂鐵質侵入巖;5.綠巖;6.布科班沉積物;7.金礦床;8.金礦點;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)地質特征

2.1 地層

礦區(qū)內出露地層較為簡單(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凝灰?guī)r、變長英質凝灰?guī)r及變安山質熔巖,所有地層巖石均有一定程度的變質,變質級別為綠片巖相。由于礦體僅受構造破碎帶控制,對賦存巖層無選擇性。

2.2 構造

礦區(qū)內構造以韌—脆性剪切斷裂構造為主,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)內斷裂構造多成組成群產(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)內的主要控礦、含礦斷裂構造。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內巖漿巖較發(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,具有半自形粒狀結構,塊狀構造,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,應為同造山期火山活動時幔源物質侵入形成。其巖性特征為灰綠色,輝長結構,塊狀構造,主要礦物成分為斜長石、輝石,斜長石與輝石自形程度相近,均為半自形粒狀結構。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:主要沿礦權區(qū)內斷裂帶侵入,與大型斷裂構造帶走向一致,呈線狀、串珠狀分布,大部分為后造山期幔源物質侵入形成。其巖性特征為灰綠色,輝綠結構,塊狀構造,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造破碎帶中,其空間展布嚴格受剪切構造破碎帶控制,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造與礦體關系圖

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

1.第四系殘坡積物;2.變質凝灰?guī)r;3.變質基性巖;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 成礦期次劃分與構造分期的關系

坦桑尼亞維多利亞湖東部綠巖帶成礦物質來源與成礦流體、后造山期花崗巖侵入作用有關,根據(jù)U-Pb測年顯示其金成礦時代為(2 445±3)Ma[6]。H.Sibson 和E.M.Cameron等人認為金礦形成于脆—韌性轉換帶位置[7-9]。李德威基于對含金剪切帶的研究,認為大多數(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系,認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調查認為: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)呈半自形粒狀結構,浸染狀構造;b.黃鐵礦(Py)被毒砂(Ar)交代;c.黃鐵礦(Py)、毒砂(Ar)呈脈狀構造;d.在石英脈中黃鐵礦呈細脈狀產(chǎn)出。

3.2 構造期次的劃分

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,導致含金動力變質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 構造—成礦期次的對應關系

通過研究區(qū)內構造和巖漿成礦作用的分析研究,將本區(qū)構造—成礦模式劃分為沉積富集期、構造—巖漿熱液期、脆性構造改造期和抬升—表生氧化期四期,其中構造—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初始富集,富鐵層在成巖和變質期轉變?yōu)獒樿F礦及次生赤鐵礦和磁鐵礦[12],富硅質層在同期轉變?yōu)殪菔椭亟Y晶細—中粒石英。沉積—變質期,很難獨立成礦,僅為后期成礦提供成礦物質及成礦物質再富集作用[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力使得NEE-SWW向變形帶內原巖在富堿質熱液作用下,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志,為區(qū)內主要成礦階段,成礦熱液交代變形帶內巖性形成石英、絹云母等蝕變礦物集合體,黃鐵礦沿著變形帶內片理化帶分布,形成浸染狀、團塊狀或細脈狀黃鐵礦(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,主要沿斷裂帶傾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志,為區(qū)內重要的成礦階段,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上疊加富集,毒砂沿構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,形成交代殘余結構(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向剪切帶運移并于帶內賦存,其形成期次晚于NEE-SWW向和NE-SW向剪切帶,其性質為右旋走滑斷層。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,帶內構造角礫巖、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,隱晶質結構。

該期以形成石英+黃鐵礦礦物組合為主要標志,為區(qū)內次要成礦階段,主要表現(xiàn)為構造蝕變帶受另一期張扭性應力作用影響,形成眾多張裂隙,由白色微細粒石英充填,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、細脈狀與石英細脈密切共生(圖3-d)。

3.3.5 脆性構造改造期(成礦期后)

該期構造主要表現(xiàn)為南北向張性斷裂,并切穿前期NE-SW和NW-SE向剪切帶。其構造性質為張性斷裂構造,寬度1～3 m,帶內構造巖主要為構造角礫巖、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)域內伸展應力作用,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)展布更為復雜。

4 結論

根據(jù)區(qū)域地質特征及尼亞斯羅利金礦床特征,初步認為:

(1) 尼亞斯羅利金礦床構造復雜,且經(jīng)歷了多期變形,通過野外和室內鏡下觀察研究、巖心編錄和采樣分析等手段,劃分出構造期次為六期,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,其中成礦期又細分為:韌性變形期、韌脆性變形期和脆性變形期。

(3) 將構造期次和成礦期次開展對比研究,認為本區(qū)構造—成礦模式劃分為沉積富集期、構造—巖漿熱液期、脆性構造改造期和抬升—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造與成礦的對應關系的研究,為進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,構造地質專業(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