巴布亞新幾內(nèi)亞構(gòu)造演化與找礦潛力＊

王天剛，姚仲友，黃 賓，朱意萍，趙曉丹

（南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，江蘇 南京 210016）

1 概述

圖1 巴布亞新幾內(nèi)亞大地構(gòu)造位置［8］Fig．1 Tectonic position of Papua New Guinea

巴布亞新幾內(nèi)亞在大地構(gòu)造位置上位于歐亞板塊、印度－澳大利亞板塊和太平洋板塊的結(jié)合部位（圖1），除以上三大板塊外，巴布亞新幾內(nèi)亞區(qū)內(nèi)還有南、北俾斯麥海板塊、所羅門海板塊、加洛林板塊等微板塊，板塊間的匯聚、碰撞、俯沖和拆離、擴(kuò)張等地質(zhì)作用，形成了研究區(qū)復(fù)雜的溝－弧－盆體系［1］。該區(qū)域是現(xiàn)今地殼運(yùn)動(dòng)最活躍、各類地質(zhì)作用最強(qiáng)烈的地區(qū)之一，區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育斑巖型銅金礦床及與其有關(guān)的淺成低溫?zé)嵋航鸬V［2－7］，具有良好的找礦前景［8］。

2 巴布亞新幾內(nèi)亞構(gòu)造單元

巴布亞新幾內(nèi)亞地質(zhì)構(gòu)造格架如圖2所示。由圖2可知，巴布亞新幾內(nèi)亞在地質(zhì)構(gòu)造上分為南部的弗萊地臺(tái)、中部的新幾內(nèi)亞造山帶和北部的新幾內(nèi)亞群島地體（美拉尼西亞弧）3個(gè)區(qū)片［1，9－11］，其中新幾內(nèi)亞造山帶包括西部造山帶和東部造山帶兩部分。

2．1 弗萊地臺(tái)

弗萊地臺(tái)位于新幾內(nèi)亞島西南部，與澳大利亞大陸相連接，北部以巴布亞逆沖斷層與巴布亞新幾內(nèi)亞造山帶為界（圖2）。弗萊地臺(tái)基底為澳大利亞克拉通一部分［12］，其上部蓋層沉積主要為一套巨厚的、近于水平且大部分未變形的三疊紀(jì)至第三紀(jì)濱海相和大陸架相的海相沉積巖，它們被第四紀(jì)磨拉石堆積覆蓋，后者來自北面上升的中央山脈，向南顆粒逐漸變細(xì)［1］。該地臺(tái)總體上未受區(qū)域內(nèi)新生代造山活動(dòng)影響，但在地臺(tái)北部發(fā)生了較明顯的變質(zhì)變形作用。

弗萊地臺(tái)中北部被第四紀(jì)火山碎屑巖、火山泥流堆積物和改造過的沖積物覆蓋，這些沖積物來自于火山及伴生的寄生火山錐（Mt Murray，Mt Sisa和Mt Bosavi）。

2．2 新幾內(nèi)亞造山帶

新幾內(nèi)亞造山帶位于新幾內(nèi)亞島中部，南部為弗萊地臺(tái)，北部以拉穆－馬克漢姆斷層與美拉尼西亞島弧為界（圖2）。該造山帶是一個(gè)復(fù)雜地體，主要形成于中新生代，由多個(gè)規(guī)模較小的地體經(jīng)弧陸碰撞拼貼形成［10］，分為西部造山帶和東部造山帶兩部分。主要出露巖石為經(jīng)歷褶皺逆沖變形的變質(zhì)沉積巖、島弧巖漿噴出巖、侵入巖以及仰沖的陸殼［13］。

2．2．1 西部造山帶

西部造山帶位于新幾內(nèi)亞島中部中央山脈南北兩側(cè)，主要由南部的巴布亞褶皺帶與北部的新幾內(nèi)亞逆沖褶皺帶組成，二者以新幾內(nèi)亞逆沖斷層為界。

圖2 巴布亞新幾內(nèi)亞構(gòu)造單元［8］Fig．2 Tectonic units of Papua New Guinea

巴布亞褶皺帶位于中央山脈南麓，為一長(zhǎng)條狀SE走向地體，主要出露巨厚的上三疊世－第三紀(jì)末期經(jīng)歷褶皺化并發(fā)育逆沖斷層的海相沉積巖。帶內(nèi)西部出露與Maramuni弧有關(guān)的晚中新世至更新世侵入體。新幾內(nèi)亞逆沖褶皺帶位于中央山脈的北麓，為前陸逆沖褶皺帶，北部以Ramu－Marckham 斷裂帶，Bewani－Toricelli地體和Finisterri地體為界，東部為Aure變形帶。該逆沖褶皺帶可分為兩個(gè)亞帶，北帶巖石為中級(jí)變質(zhì)沉積巖，Sepik弧巖漿事件侵入巖（30～22Ma，漸新世末到中新世初［14］）；南帶巖石主要為低級(jí)區(qū)域變質(zhì)沉積巖，Maramuni弧巖漿侵入巖（16～10Ma侵位，早中新世末延續(xù)到晚中新世初，最近被認(rèn)為可延至上新世）［1］。這兩個(gè)帶沿中央山脈山麓EW 向低角度網(wǎng)狀交織斷裂系為分界，但具體界限仍不清楚。該逆沖褶皺帶北部邊界局部被巨厚的上新世沉積巖覆蓋，向東擴(kuò)展到拉穆（Ramu）河中游，并覆蓋了原本向西延伸的拉穆－馬克漢姆（Ramu－Marckham）斷裂帶以及斷裂帶下方高級(jí)變質(zhì)巖。

2．2．2 東部造山帶

東部造山帶位于巴布亞半島上，主要由南部的東部褶皺帶和北部的歐文斯坦利逆沖褶皺帶組成，兩者以Bogoro 逆沖斷層為界，此外巴布亞群島、Aure變形帶也屬于該帶［15］。東部褶皺帶是巴布亞南海岸由褶皺沉積巖組成的地帶。帶內(nèi)地層主要為白堊紀(jì)海相沉積巖，包括淺海沙質(zhì)灰?guī)r，深水灰?guī)r，碧玉巖和沉積于大陸裂谷環(huán)境的陸源濁積巖，這些巖石在漸新世至中新世中晚期強(qiáng)烈褶皺變質(zhì)。區(qū)內(nèi)島弧火山作用不強(qiáng)烈，僅出露少量中新世凝灰?guī)r和上新世安山質(zhì)集塊巖。

歐文斯坦利逆沖褶皺帶是大陸板塊與海洋板塊碰撞產(chǎn)生的部分增生楔，由歐文斯坦利變質(zhì)雜巖和上覆巴布亞超基性巖帶組成，兩者以歐文斯坦利斷層為界。歐文斯坦利變質(zhì)雜巖為一套白堊紀(jì)厚層陸源細(xì)粒海相沉積物，主要巖石類型為板巖、砂泥質(zhì)和少量含凝灰質(zhì)的千枚巖、大理巖，礫巖和細(xì)碧巖；巴布亞超基性巖帶出露于Owen Stanley斷裂系的上盤，沿巴布亞半島北海岸在巴布亞群島出露，巖性主要為橄欖巖。區(qū)內(nèi)巖漿巖有上新世的英云閃長(zhǎng)巖侵入及中上新世的火山巖，主要出露于巴布亞超基性巖帶內(nèi)。此外帶內(nèi)也分布與Maramuni巖漿弧有關(guān)的侵入巖，如14．5～12Ma的Morobe花崗閃長(zhǎng)巖體。

巴布亞群島地體是巴布亞半島向東的延伸，包括D′Entrecasteaux 群島，Louisiade群島，Woodlark島等。這些島沿著所羅門海兩個(gè)NEE 伸展的高地分布，基底為古老的變質(zhì)巖，地表見珊瑚礁，巖漿活動(dòng)和成礦作用發(fā)生在上新世和更新世。

Aure變形帶是由走向南北近水平的緊密褶皺和平行斷層組成，西部和東部邊界分別為Aure和Sunshine斷層。區(qū)內(nèi)巖石主要為早中新世至第四紀(jì)沉積巖。該變形帶被認(rèn)為是漸新世中期到中新世中期巴布亞盆地的分支，發(fā)生褶返因而褶皺強(qiáng)度從下到上逐漸減弱。

2．3 美拉尼西亞火山弧和洋殼

該帶由位于巴布亞新幾內(nèi)亞造山帶北側(cè)的BewaniToricelli地體和Finisterri地體，及其北部的新幾內(nèi)亞群島火山島弧帶等一系列被肢解的島弧組成。

Bewani－Toricelli地體的基底為中生代變質(zhì)巖，山脈以分布始新世海底火山巖和晚更新世島弧火山巖為主，F(xiàn)inisterri 地體位于Adelbert－Finisterre－Sarawaget山脈，巖石以始新世和漸新世的燧石質(zhì)泥巖和火山沉積巖為主，向上過渡為厚層的弧后或弧外裂谷有關(guān)的火山巖，其上被厚層生物碎屑灰?guī)r覆蓋。這些火山巖包括Huon超群的海相和陸相火山熔巖及集塊巖，Huon 超群含有Finisterre火山巖。Finisterre火山巖與來陸相沉積巖楔及深海沉積巖形成互層，是同源巖漿的基性和超基性侵入巖。

新幾內(nèi)亞群島火山島弧中巖石主要為始新世至更新世海底玄武巖，安山巖以及伴生的沉積巖，向上過渡為上新世含礫巖的沉積巖，并伴有斷裂活動(dòng)。新不列顛島是典型代表，由晚始新世玄武質(zhì)—安山質(zhì)熔巖、角礫巖和沉積巖構(gòu)成基底地層，被漸新世島弧火山巖以及30～22 Ma的同源巖漿侵入巖覆蓋。中新世火山活動(dòng)的缺失，表現(xiàn)為廣泛分布的喀斯特地貌，局部為厚層灰?guī)r。

3 巴布亞新幾內(nèi)亞構(gòu)造演化史

古生代至中生代，巴布亞新幾內(nèi)亞處于活動(dòng)大陸邊緣和島弧環(huán)境。沿大陸邊緣發(fā)生大洋板塊對(duì)大陸及島弧的俯沖和增生。近海因洋內(nèi)俯沖產(chǎn)生島弧并發(fā)生弧陸碰撞，大陸邊緣不斷發(fā)生裂解并導(dǎo)致裂谷化，繼而產(chǎn)生新的島弧。新幾內(nèi)亞造山帶的形成主要以洋殼俯沖運(yùn)動(dòng)和弧陸碰撞事件為動(dòng)力［9－11，16－19］（圖3）。

古新世時(shí)期（66～55 Ma）：澳大利亞克拉通北部邊緣經(jīng)歷了廣泛的裂谷化，伴隨著珊瑚海海盆的打開，在珊瑚海北西部形成了多個(gè)小型海盆。東巴布亞復(fù)合地體由東巴布亞火山弧與歐文斯坦利地體的碰撞而形成。此時(shí)一些規(guī)模較小的地體開始拼貼到克拉通上。

始新世時(shí)期（55～34 Ma）：印澳板塊向北迅速移動(dòng)導(dǎo)致珊瑚海停止打開，Uyaknji小海盆也隨之關(guān)閉。此時(shí)在洋殼內(nèi)部發(fā)育一條北傾的俯沖帶，形成Sepik弧，一系列規(guī)模較小的地體已經(jīng)完全拼貼到克拉通上。

漸新世時(shí)期（34～23．8 Ma）：Sepik弧在晚始新世至中晚漸新世增生到澳大利亞克拉通之上并與之發(fā)生碰撞，碰撞導(dǎo)致地層隆升和白堊紀(jì)海相沉積巖發(fā)生變質(zhì)，并使島弧火山作用終止，在東部的巴布亞復(fù)合地體已經(jīng)增生到克拉通上。隨著碰撞的進(jìn)行，漸新世末期在克拉通和增生地體的北緣發(fā)育一條向南傾的俯沖帶，在巴布亞造山帶內(nèi)形成了Maramuni大陸巖漿弧。始新世末期，在澳大利亞克拉通北方較遠(yuǎn)處西南傾的俯沖帶（Kilinailau海溝）開始活動(dòng)，此時(shí)開始形成新幾內(nèi)亞群島。

圖3 新幾內(nèi)亞島構(gòu)造演化過程圖［8］Fig．3 Tectonic evolution process of New Guinea island

中新世時(shí)期（23．8～5．5 Ma）：在幾內(nèi)亞島上早中新世Finisterre弧與克拉通碰撞，在碰撞過程中發(fā)育Ramu－Markham 前陸盆地。在漸新世到中中新世，由于受Ontong Java臺(tái)地影響，Kilinailau 俯沖帶逐步關(guān)閉，新幾內(nèi)亞群島的安山質(zhì)火山作用在晚中新世停止活動(dòng)。所羅門海南西的Trobriand海溝發(fā)展了南東傾向的俯沖帶，與Maramuni弧以北的海溝走向延伸部位接近，該海溝在中新世中期衰減，而向北的俯沖帶沿著新不列顛海溝誕生。此時(shí)，向北傾的新不列顛海溝和澳大利亞克拉通邊緣的Trobriand海溝兩者不斷消減所羅門海亞板塊。

上新世時(shí)期：俾斯麥火山弧與克拉通碰撞引發(fā)了新幾內(nèi)亞造山帶內(nèi)部大規(guī)模巖漿侵入活動(dòng)以，在Finisterre地體和澳大利亞克拉通前陸（巴布亞褶皺帶）發(fā)育逆沖斷層。在新幾內(nèi)亞群島，沿新不列顛海溝發(fā)生的俯沖仍在繼續(xù)，引發(fā)了上新世巖漿作用活動(dòng)。

上新世至今：與俾斯麥火山弧碰撞繼續(xù)造成垂直造山帶的地殼縮短，產(chǎn)生Finisterre山脈、巴布亞褶皺帶活動(dòng)逆斷層以及兩者間轉(zhuǎn)換擠壓斷層。沿所羅門群島之下的新不列顛海溝和相鄰的北－東傾圣克里斯托瓦爾海溝俯沖仍在進(jìn)行，俯沖造成了上新世大量的巖漿活動(dòng)。從3．5 Ma至今，位于新不列顛以北的馬努斯（Manus）盆地受盆地東部的海底擴(kuò)張作用和發(fā)育于相關(guān)轉(zhuǎn)換斷層上的右行走滑位移影響，盆地東部打開。在美拉尼西亞最外圍的利希爾島鏈與該俯沖并無直接關(guān)系，而是由俯沖的所羅門海亞板塊在弧后形成的張性裂隙，巖漿沿著裂隙噴出形成了島鏈，Kilinailau海溝此時(shí)已經(jīng)停止活動(dòng)，其深斷裂對(duì)于該島鏈的形成起定位作用。

4 巴布亞新幾內(nèi)亞礦產(chǎn)分布

從巴布亞新幾內(nèi)亞區(qū)域地層和構(gòu)造演化特征可知，巴布亞新幾內(nèi)亞造山帶自白堊紀(jì)以來一直處于大陸邊緣環(huán)境，各個(gè)構(gòu)造單元中具有大陸邊緣特色的成礦作用。

新幾內(nèi)亞造山帶內(nèi)礦產(chǎn)資源極為豐富，也是勘探程度較高的地區(qū)。西部造山帶中主要發(fā)育與巖漿弧有關(guān)的礦化及與蛇綠巖有關(guān)的礦化。其中與巖漿弧有關(guān)的礦化主要分為三期：一期為與Sepik巖漿?。?0～22 Ma）有關(guān)的礦化，該期礦化表現(xiàn)為中小型的金礦化；一期為較新的與Maramuni巖漿?。?7～10 Ma）有關(guān)的礦化，該期礦化與中性侵入體有關(guān)，表現(xiàn)為斑巖型和淺成低溫?zé)嵋盒偷V化，主要礦床有：Frieda River［18］、Yandera［5］等；最后一期為與后期巖漿活動(dòng)有關(guān)，表現(xiàn)為斑巖－矽卡巖－淺成低溫?zé)嵋盒偷V化，主要礦床有Porgera、OkTedi等。區(qū)內(nèi)與蛇綠巖有關(guān)的礦化多發(fā)生在中央山脈北部仰沖的上地幔和洋底火山巖中，發(fā)育Ni礦化，主要的礦床為拉穆紅土型Ni－Co礦。東部造山帶中的東部褶皺帶發(fā)育少量海底塊狀硫化物型礦化，礦化發(fā)生在硅質(zhì)碳酸鹽質(zhì)巖中。在莫爾茲比港附近發(fā)育錳礦化，歐文斯坦利逆沖帶的變質(zhì)雜巖帶中金礦化發(fā)育，礦化發(fā)生在侵入巖與變質(zhì)沉積巖的接觸部位或火山通道中，形成淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床，主要礦床有Morobe金礦［21］、Tolukuma金礦［22］，而巴布亞超基性巖帶中主要發(fā)育與始新世英云閃長(zhǎng)巖有關(guān)的金礦化，該帶內(nèi)也發(fā)育與超基性巖有關(guān)的紅土型Ni－Co礦；巴布亞群島主要發(fā)育淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V，以及沖積型和殘積型金礦，礦化多與侵入巖體或者火山巖有關(guān)。

新幾內(nèi)亞群島內(nèi)主要發(fā)育與侵入巖及火山巖有關(guān)的斑巖型和淺成低溫?zé)嵋盒豌~金礦床，在某些礦床內(nèi)，兩種成礦作用相伴生形成規(guī)模較大的金礦床，例如利希爾島的Ladolam 金礦［7］。在馬努斯島南部的馬努斯海盆中，發(fā)育與火山巖有關(guān)的塊狀硫化物型Cu－Pb－Zn多金屬礦床［23－25］。

5 結(jié)論

（1）巴布亞新新幾內(nèi)亞位于太平洋板塊、歐亞板塊和印度澳大利亞板塊交接部位，構(gòu)造位置獨(dú)特，根據(jù)其區(qū)域地質(zhì)特征可分為三個(gè)不同的構(gòu)造單元：弗萊地臺(tái)、新幾內(nèi)亞造山帶、美拉尼西亞島弧。

（2）巴布亞新幾內(nèi)亞自晚白堊世以來經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造演化過程，形成了一系列溝－?。梵w系，特別是在新幾內(nèi)亞造山帶內(nèi)部發(fā)育了多期巖漿活動(dòng)，形成了三期與巖漿活動(dòng)有關(guān)的斑巖－矽卡巖－淺成低溫?zé)嵋盒豌~金成礦作用，此外，由于洋殼拼貼作用及后期的風(fēng)化淋濾作用在造山帶內(nèi)還形成了紅土型鎳鈷礦化。

（3）巴布亞新幾內(nèi)亞的銅金礦床分布比較集中，主要產(chǎn)出于碰撞造山帶和島弧上，其次產(chǎn)出于現(xiàn)代海底擴(kuò)張中心。所以，在俯沖與火山島?。◣r漿?。┬纬伞⒒￡懪鲎才c造山、俯沖陸殼折返－巖漿侵入－礦化、弧后盆地海底擴(kuò)張和島鏈高鉀巖漿作用等多種地質(zhì)作用具有較好的銅金、鎳找礦前景。

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