趙院冬，吳大天，趙 君，許逢明，王奎良，周永恒

(中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧 沈陽 110034)

馬達加斯加島位于印度洋西海岸，是世界第四大島，具有豐富的自然資源和獨特的地理優(yōu)勢，是“一帶一路”沿線的關(guān)鍵地區(qū)。該島經(jīng)歷太古宙古陸核形成、羅迪尼亞超大陸、岡瓦納超大陸形成、裂解等多期次的構(gòu)造作用，三分之二地區(qū)發(fā)育前寒武紀變質(zhì)巖，并形成了種類齊全的固體礦產(chǎn)資源。在其中北部地區(qū)發(fā)育三條南北向相間分布的太古宙綠巖帶，統(tǒng)稱為Tsaratanana綠巖帶(圖1)，是世界少有的太古代綠巖帶之一，具有重要的基礎(chǔ)地質(zhì)研究價值，且該綠巖帶內(nèi)蘊藏豐富的金、鐵、鉻、鎳礦產(chǎn)，是馬島重要的礦產(chǎn)資源地，對其認識和開發(fā)，對于踐行“一帶一路”倡議具有重要的意義。

1 馬達加斯加Tsaratanana綠巖帶地質(zhì)特征

1.1 整體特征和研究現(xiàn)狀

馬達加斯加Tsaratanana綠巖帶又稱Tsaratanana巖席、雜巖[1-2]，自西向東由Maevatanana帶、Andriamena帶和Beforona帶三條分帶組成(圖1)。該綠巖帶主要組成巖石包括混合巖、麻粒巖、斜長角閃巖、角閃石片麻巖、黑云母片麻巖、磁鐵石英巖、英云閃長質(zhì)片麻巖、紫蘇花崗巖以及皂石巖和滑石片巖等巖石組成。測定的變質(zhì)巖原巖侵位時間主要為2.5 Ga左右，并有大量2.7 Ga殘余鋯石年齡，另外有鋯石補擄晶達3.26 Ga和中太古宙Nd同位素特征的報道[3-5]。三條綠巖帶整體上均呈向斜構(gòu)造，但由于構(gòu)造位置的不同，遭受后期變形變質(zhì)作用的影響存在差異。西部的Maevatanana地區(qū)主要為綠片巖相-角閃巖相，巖層產(chǎn)狀圍繞晚太古宙混合花崗巖變化，中部的Andriamena帶2.7～2.5 Ga發(fā)生超高溫變質(zhì)作用，發(fā)生高角閃巖相-麻粒巖相變質(zhì)作用，形成峰值條件為850 ℃，6～7 kbar，而Beforona帶變質(zhì)程度為角閃巖相。

圖1 馬達加斯加中北部地區(qū)及綠巖帶地質(zhì)簡圖(資料來源：文獻[5]，略修改)

新元古宙成冰期(Cryogenian)，隨著羅迪尼亞大陸的裂解和岡瓦納大陸的逐漸形成，綠巖帶同馬島其他地區(qū)發(fā)生強烈的變質(zhì)變形作用，形成產(chǎn)狀陡立的條帶狀、網(wǎng)狀的強應(yīng)變帶和產(chǎn)狀平緩的塊狀低應(yīng)變帶相間分布[6-7]或形成寬緩的向斜構(gòu)造[8]，并遭受著大面積的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)和長英質(zhì)巖漿侵入[2-3,9-10]。

對于該綠巖帶的認識，隨著對馬島區(qū)域地質(zhì)特征的了解程度不斷加深而逐漸清晰。首先Besairie(1964～1971年)將其歸于前寒武紀角閃質(zhì)混合變質(zhì)雜巖上段——Vohibory系。Hottin等稱其為“Series calco-ferromagnesiennes(鈣-磁鐵巖系)”。直到1997年Rambeloson才首次用“綠巖帶”這一詞定義其巖石組成特征，而Ashwall等[11]因為構(gòu)造背景研究程度低而將其稱之為“鎂鐵質(zhì)片麻巖和片巖帶”。De Wit[12]在綜述馬島地質(zhì)演化和地理環(huán)境時接受“綠巖帶”的稱謂，并認為馬達加斯加綠巖帶是研究太古宙綠巖帶中地殼環(huán)境的獨特地區(qū)。Collins[1]系統(tǒng)總結(jié)了三條帶的特征，將其歸并為一個構(gòu)造單元，用“Tsaratanana sheet”一詞作為三條帶的統(tǒng)稱，并提出該單元與底部Antananarivo塊體不同源，是外來地體，在泛非期通過巨型逆沖推覆或滑脫構(gòu)造就位到Antananarivo塊體之上，源區(qū)可能為東非地區(qū)。Tucker等[2]稱三條帶為Tsaratanana雜巖，認為它同Antananarivo同源，共同構(gòu)成晚太古宙花崗巖-綠巖體，并且是印度達瓦爾克拉通的一部分。此外多位學(xué)者從形成時代、變質(zhì)變形作用、后期巖漿作用、構(gòu)造演化等方面進行了研究[3,6-7,9,13-14]。

1.2 分帶地質(zhì)組成特征

1.2.1 Maevatanana綠巖帶

Maevatanana綠巖帶主要由混合巖、黑云角閃片麻巖、斜長角閃巖、富磁鐵礦石英巖以及皂石巖、云母片巖組成。按照巖石組合特征分為上、中、下三個亞群，其中下群巖石為條帶-條紋狀混合巖、眼球狀混合巖，中部亞群為鎂鐵質(zhì)片麻巖(包括黑云角閃片麻巖、角閃片麻巖和黑云母片麻巖)、斜長角閃巖和少量富磁鐵礦石英巖，上部亞群為黑云斜長片麻巖、富磁鐵石英巖、皂石巖、滑石片巖、綠泥石片巖和斜長角閃巖等，上部亞群中發(fā)育大量偉晶巖脈、石英脈，石英脈穿切或平行片麻巖層理產(chǎn)出。

1.2.2 Andriamena綠巖帶

Andriamena綠巖帶呈不整合接觸疊加在Antananarivo塊體之上，其西部發(fā)育糜楞巖化帶，而在東部發(fā)育穹窿-盆地構(gòu)造。主要巖石單元是長英質(zhì)片麻巖(角閃黑云斜長片麻巖、黑云斜長片麻巖、黑云二長片麻巖)、變粒巖、斜長角閃巖、麻粒巖(富鎂麻粒巖、含堇青石-直閃石麻粒巖)、混合巖(包括條帶狀混合巖、混合花崗巖、變泥質(zhì)混合巖等)、富磁鐵礦石英巖，后期構(gòu)造改造作用強烈。

Andriamena帶內(nèi)變質(zhì)巖分為三個組，按照上下關(guān)系依次為Andriamena下段，主要由混合巖、角閃輝石斜長變粒巖和輝石變粒巖等組成，其原巖為形成于島弧環(huán)境的拉斑玄武巖；中段由混合巖、斜長角閃巖、黑云母斜長片麻巖組成，其原巖為島弧陸緣和同碰撞造山環(huán)境的基性火山巖和中酸性火山巖；上段主要由黑云母片麻巖、矽線石石榴石片麻巖、含堇青石-石榴石麻粒巖和磁鐵石英巖組成，代表了火山-沉積環(huán)境形成的一套陸緣碎屑巖系。

1.2.3 Beforona綠巖帶

Beforona綠巖帶是三條綠巖帶中最東側(cè)的一條，也是最為狹長的一條，南北長500多千米，寬70多千米，主要包括混合巖、麻粒巖、各類片麻巖、磁鐵石英巖和大理巖，其地質(zhì)組成與Andriamena相似，但整體變質(zhì)程度相對低。

2 綠巖帶主要礦產(chǎn)資源

Tsaratanana綠巖帶是馬島重要礦產(chǎn)資源產(chǎn)地，其中Maevatanana地區(qū)是重要的產(chǎn)金區(qū)，Andriamena和Beforona地區(qū)是金、鉻鐵礦及鎳金屬集中產(chǎn)地，與綠巖帶變質(zhì)巖系有關(guān)的礦床有金礦(原生)和BIF鐵礦，而鉻鐵礦、鎳(鈷)、釩鈦磁鐵礦等與晚元古界鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)侵入巖有關(guān)。

2.1 金礦

自1845年Jean Laborde在塔納納里佛西北部的河谷中發(fā)現(xiàn)了馬達加斯加第一個金礦，經(jīng)歷了一個半多世紀，馬達加斯加已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾百個可供開采的巖金、砂金礦床，特別是綠巖帶內(nèi)，當?shù)厝擞谩氨榈厥屈S金”來形容金礦之多。但由于歷史原因，馬國目前金礦開采仍處于手工開采階段，沒有一個現(xiàn)代金礦礦山，因此典型礦床資料不多，關(guān)于馬國金礦研究的文獻和資料較少，目前僅有Rambeloson[15]和Nawaratne等[16]對該國金礦進行了簡單的總結(jié)，Andrianjakavah等[17]對位于Maevatanana綠巖帶內(nèi)的與磁鐵石英巖有關(guān)的含金石英脈特征進行了研究。國內(nèi)團隊在Maveatanana發(fā)現(xiàn)大型石英脈型金礦，并開展典型礦床和成礦規(guī)律研究[18-19]。

現(xiàn)有調(diào)查表明，Tsaratanana綠巖帶原生金礦類型為石英脈型金礦，次生金礦主要為沖積型-殘積型砂金礦。

2.1.1 原生金礦

原生金礦類型為石英脈型金礦，含礦圍巖主要有鎂鐵質(zhì)片麻巖和條帶磁鐵石英巖，因此有人將原生金礦分為與鎂鐵質(zhì)片麻巖有關(guān)的和與條帶狀含鐵建造有關(guān)的兩種類型[17]。金富集在石英顆?；虬谑ⅰ㈤L石、黑云母礦物內(nèi)，主要的還是富集在與片麻巖層理相平行的石英脈內(nèi)(圖2(a)和圖2(b))。含金石英脈一般較薄，富含有硫化物，硫化物主要為黃鐵礦、方鉛礦和黃銅礦，受鐵氧化物影響一般呈灰白色或灰黃色，脈體越薄，金礦化越強。硫化物氧化分解使石英脈發(fā)生鐵染，成為直接的找礦標志(圖2(c))。礦石礦物組合為石英+方鉛礦+黃鐵礦±金±褐鐵礦±次生赤鐵礦。含金石英脈主要以薄脈、細脈及網(wǎng)脈產(chǎn)出，在富鐵石英巖建造含金石英脈一般穿切BIF地層，同巖層平行的脈體較為少見，而產(chǎn)在鎂鐵質(zhì)片麻巖內(nèi)的石英脈體產(chǎn)狀正與此相反。

流體包裹體結(jié)構(gòu)和顯微測溫學(xué)研究結(jié)果表明不同來源的低鹽度(NaCl含量～3.6wt.%)H2O-CO2流體，流體包裹體被捕獲的條件:溫度220～380 ℃，平均溫度250 ℃，壓力1～2 kbar，屬中低溫?zé)嵋旱V床[17]。

Tsaratanana綠巖帶內(nèi)石英脈型金礦特征是脈體形成受構(gòu)造控制和成礦流體來源于變質(zhì)作用。流體的高CO2含量和低鹽度特征，以及在流體包裹體內(nèi)少量的CH4和N2，表明含金流體來源于區(qū)域變質(zhì)作用。綠巖帶內(nèi)大量的基性和超基性巖體很可能向熱液流體提供金的來源，BIF流變學(xué)特征和高Fe含量可能是金成礦的首要原因。

根據(jù)現(xiàn)有研究，本區(qū)綠巖帶中石英脈型金礦主要成礦時代為新元古宙[18-20]。

該類型金礦在Maevatanana綠巖帶發(fā)育，但當?shù)貨]有工業(yè)開采礦山，基本處于人工加工淘選狀態(tài)(圖2(d))。

2.1.2 沖積型-殘積型砂金礦

馬達加斯加地處低緯度地區(qū)，炎熱的氣候和充沛的降水使大量原生金礦受強烈的風(fēng)化、剝蝕、搬運至河流中，在現(xiàn)代河流、古河床底部和沉積間斷面上幾乎都有大量殘積-沖積型砂金礦產(chǎn)出，因此砂金資源豐富，開發(fā)潛力巨大。目前對砂金礦的開采同樣以人工為主，缺少機械化淘選(圖2(e)和圖2(f))。

對Andriamena綠巖帶內(nèi)砂金礦調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該類型砂金礦體均在沖洪積層中，且多位于現(xiàn)代河床兩側(cè)。主谷中的砂金偏下部富集，尤其基巖表面含金較多，但未形成穩(wěn)定的含金層位。河床相砂礫石層中普遍含金，漫灘相沉積物亞黏土層含金較少。砂金礦體呈層狀、似層狀，沿現(xiàn)代河床與古河床分布。

砂金粒度變化較大，對Andriamena地區(qū)的調(diào)查表明一般在0.3～0.1 mm。砂金按外形形態(tài)，可分為片狀金、板狀金、粒狀金、復(fù)雜狀金、柱棒狀金等。伴生礦物組合：重砂礦物組合主要為磁鐵礦、鈦鐵礦、綠簾石、褐鐵礦、石榴石、角閃石、電氣石、黑云母、絹云母、金紅石、板鈦礦、長石、石英等。

圖2 綠巖帶金礦

2.2 條帶狀含鐵建造(BIF)鐵礦

根據(jù)有關(guān)的統(tǒng)計，世界上70%的鐵礦資源分布在前寒武紀綠巖帶內(nèi)，以BIF型鐵礦為主，在馬達加斯加Tsaratanana綠巖帶內(nèi)，發(fā)育有大量的磁鐵石英巖，其中大部分磁鐵礦含量達30%以上，TFe 30%～50%，礦層穩(wěn)定，延長可達十幾千米，鐵資源量及其豐富。馬達加斯加綠巖帶含鐵建造為阿爾戈馬型，主要代表是位于西部的Soalala鐵礦。

Soalala鐵礦位于馬達加斯加島西北部馬任家地區(qū)的Ambohipaky地區(qū)，是Maevatanana帶向西延伸部分。主要由Kizombivavy、Kizombilahy和Malainolo三個礦體組成，礦體一般呈透鏡狀夾于前寒武紀變質(zhì)巖系中，斷續(xù)延伸幾十千米，礦體寬100 m，礦體主要為條帶狀磁鐵斜長片麻巖、磁鐵石英巖，主要由磁鐵礦、長石、石英、角閃石組成，還有少量的石榴石、黑云母和磷灰石，磁鐵礦和脈石礦物呈條帶狀相間分布。礦石品位TFe為35%左右。遠景資源量8億t。

中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心在對Andriamena和Beforona兩條帶調(diào)查時，發(fā)現(xiàn)了多處該類型礦床，其中在Beforona帶中北部的阿巴通德拉扎卡地區(qū)發(fā)現(xiàn)一處大型富錳沉積變質(zhì)鐵礦，鐵礦石遠景資源量1.8億t[21]。在Andriamena中部發(fā)現(xiàn)一處沉積變質(zhì)鐵礦，主礦體沿走向斷續(xù)出露6.5 km，礦體出露寬一般5～20 m，全鐵品位30%～40%，最高可達42.38%。

2.3 與晚元古界侵入巖有關(guān)的鉻、鐵、鎳礦床

從820 Ma開始馬達加斯加古陸處于活動陸緣構(gòu)造環(huán)境，形成了大面積的巖漿巖侵入階段，其中在成冰期(Cryogenian，820～750 Ma)在北部綠巖帶也遭受大規(guī)模的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖漿巖的侵入[2-3,9-10]，并形成了鉻鐵礦、銅鎳硫化物礦床和釩鈦磁鐵礦礦床。

2.3.1 鉻鐵礦

馬達加斯加是世界上重要的鉻鐵礦產(chǎn)地之一，長期以來我國是其主要的鉻鐵礦進口國。根據(jù)現(xiàn)有資料預(yù)測，馬國鉻鐵礦礦石總儲量1 500萬t左右。馬達加斯加鉻鐵礦產(chǎn)區(qū)主要位于Andriamena綠巖帶內(nèi)，賦礦巖體為新元古宙鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)雜巖，已有三處礦區(qū)進行開采，分別為Bemanevika礦區(qū)、Ankazotaolana礦區(qū)和Ambatomint礦區(qū)，目前前兩個礦區(qū)已經(jīng)閉坑，只有第三個礦區(qū)正在開采。

馬達加斯加鉻鐵礦成因類型為阿爾卑斯型豆莢狀鉻鐵礦。礦體形態(tài)類型大致分兩種：一種為層狀、似層狀鉻鐵礦，礦體產(chǎn)在巖體內(nèi)部，規(guī)模較大且與母巖界線清晰，礦體一般厚2～100 m，長100～200 m；還有一種靠近構(gòu)造帶或卷入構(gòu)造帶中，由于受強烈擠壓作用和礦體就位方式共同影響，礦體一般呈豆莢狀、透鏡狀、囊狀、呈巖脈(或巖墻)，且斷續(xù)分布，特別是在強應(yīng)變帶內(nèi)，形成斷續(xù)條帶狀(圖3)。

圖3 Bemanevika鉻鐵礦礦體剖面圖

鉻鐵礦礦石呈半自形等粒結(jié)構(gòu)、稠密浸染狀，致密塊狀構(gòu)造，礦石品位Cr2O3含量25%～55%，Cr/Fe≥2.2。Kraoma公司對該礦入選品位要求≥39%，Cr/Fe≥2。

馬達加斯加政府對本區(qū)鉻鐵礦的勘查工作最早開始于1921年，先后進行地表填圖、磁測、重測和鉆探等工作，然而勘探程度淺，最大鉆探深度僅340 m，對于更深位置的超鎂鐵質(zhì)巖體和礦體變化情況一直未有更多驗證工作。到20世紀80年代，查明Bemanevika礦區(qū)礦石資源量344萬t，Ankazotaolana礦區(qū)礦石資源量450萬t，其他礦區(qū)礦石資源量60多萬噸。

2.3.2 釩鈦磁鐵礦

以前馬達加斯加并沒有將與巖漿型釩鈦磁鐵礦作為一種資源進行評價。但隨著調(diào)查不斷深入逐漸認識到，該類型礦床規(guī)模巨大、分布較廣，其中蘊含的鐵、鈦、釩等金屬資源具有巨大的經(jīng)濟價值，因此越來越受到重視。中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心在2006～2008年通過調(diào)查評價工作，在Beforona綠巖帶北部阿巴通德拉扎卡地區(qū)發(fā)現(xiàn)一處具有超大型遠景的釩鈦磁鐵礦[21]。該礦含礦巖體為含橄欖石輝石輝長巖，礦石結(jié)構(gòu)主要有海綿隕鐵結(jié)構(gòu)、半自形粒狀結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造。礦石礦物主要由磁鐵礦、鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、少量鈦鐵晶石和黃鐵礦。屬巖漿結(jié)晶分凝性鐵礦床。礦床規(guī)模大、有用組分含量高，特征與我國攀枝花釩鈦磁鐵礦相似?，F(xiàn)有工作將該礦劃分2個礦帶，6個礦段，其中1號主礦體長2 800 m，寬12～27 m。礦石中的Fe、Ti、V主要賦存于磁鐵礦、鈦鐵礦中，TFe平均品位為29.37%，TiO2平均品位為13.63%，V平均品位為0.16%。目前工作估算的推斷鐵內(nèi)蘊經(jīng)濟資源量(333)為1.6億t，伴生鈦金屬量1 000萬t，釩金屬量46萬t；礦區(qū)遠景資源量(334)8億t(含333)；伴生鈦金屬量6 000萬t；伴生釩金屬量230萬t[21-22]。

2.3.3 紅土型鎳礦

馬達加斯加綠巖帶內(nèi)鎳礦資源豐富，主要分為紅土型鎳(鈷)礦和銅鎳硫化物型鎳礦，以紅土型鎳礦為主。銅鎳硫化物型鎳礦多為礦點，規(guī)模有限。

紅土型鎳礦典型礦床是位于Beforona綠巖帶南部的Ambatovy鎳(鈷)礦。Ambatovy鎳鈷礦位于首都塔納那利佛與東部港口城市塔瑪塔夫之間的Moramanga城北部，含礦原巖為鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)雜巖體，包括正長巖、輝長巖、輝石巖和橄欖巖(圖4)。蛇紋石化橄欖巖、輝石巖經(jīng)蝕變產(chǎn)生了礦床內(nèi)的含鎳紅土，再經(jīng)過地表氧化、淋濾、次生富集可形成規(guī)模較大的紅土型鎳鈷礦床。礦區(qū)地表紅土層礦體厚度5～40 m，金屬鎳見于整個紅土層內(nèi)，鎳含量變化在0.5%～2.5%，有時達到3%，甚至3.5%。已探明該礦鎳金屬工業(yè)儲量140余萬噸，平均品位鎳1.04%,伴生鈷0.06%。目前，該礦由加拿大、韓國、日本公司聯(lián)合開發(fā)，每年生產(chǎn)金屬鎳60 000 t，鈷5 600 t。該礦除鎳鈷外，還發(fā)育鐵質(zhì)風(fēng)化殼，厚1～2 m，F(xiàn)e含量46%、Ti含量1.37%，礦石量接近4 000萬t。

Beforona綠巖帶內(nèi)其他紅土型鎳礦點主要位于Alaotra湖地區(qū)的Bemainty礦和鎳城(Nickelville)礦，其中Bemainty鎳礦鎳品位為1.3%，保有儲量21 000 t(金屬鎳)，鎳城(Nickelville)礦床鎳金屬儲量6 300 t(礦石的鎳品位為1.3%)。此外在Andilamena、Antsevabe、Mandritsara西部等地區(qū)均發(fā)現(xiàn)有蛇紋石化的超基性巖透鏡體，具有進一步的找礦潛力[23]。

圖4 Ambatovy鎳鈷礦礦區(qū)地質(zhì)簡圖

3 結(jié) 語

本文初步介紹了出露于馬達加斯加中北部地區(qū)的Tsaratanana綠巖帶成礦地質(zhì)背景和主要礦產(chǎn)資源特征。該綠巖帶形成于晚太古宙，包括Maevatanana帶、Andriamena帶和Beforona帶三條綠巖帶，主要由角閃巖相-麻粒巖相富鎂鐵質(zhì)-長英質(zhì)變質(zhì)巖組成，同Antananarivo塊體構(gòu)成“花崗-綠巖建造”，在晚元古宙遭受大規(guī)模的巖漿侵入作用。綠巖帶內(nèi)發(fā)育豐富的礦產(chǎn)資源，主要由與太古宙變質(zhì)地層有關(guān)的石英脈型金礦、BIF鐵礦和與晚元古界鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)侵入巖有關(guān)的鉻鐵礦、釩鈦磁鐵礦和紅土型鎳(鈷)礦以及殘積型-沖積型砂金礦。雖然資源種類豐富，但目前工業(yè)開采礦床較少，具有較大的開發(fā)潛力。

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