坦桑尼亞蘇庫(kù)瑪蘭德綠巖帶金礦地質(zhì)特征及找礦思路

姜高珍，李以科，王安建，周朝憲，楊 彪

(1. 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037；2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083)

?

坦桑尼亞蘇庫(kù)瑪蘭德綠巖帶金礦地質(zhì)特征及找礦思路

姜高珍1，2，李以科1，王安建1，周朝憲2，楊 彪2

(1. 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037；2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083)

東非維多利亞湖綠巖帶區(qū)是非洲大陸第三大產(chǎn)金區(qū)，其南部的Sukumaland綠巖帶具有優(yōu)越的金成礦地質(zhì)條件和巨大的金成礦潛力，發(fā)育Geita、Bulyanhulu等一系列世界級(jí)金礦床。該地區(qū)金礦工業(yè)類型以綠巖帶石英脈型和BIF型為主，成礦受構(gòu)造、巖漿巖與地層等條件的嚴(yán)格控制。本文以Sukumaland綠巖帶南部的Kahama地區(qū)為實(shí)驗(yàn)區(qū)，在理清區(qū)域金礦成礦規(guī)律和控礦要素的基礎(chǔ)上，通過(guò)GIS加權(quán)疊加的方法利用有限的地質(zhì)、航磁和遙感數(shù)據(jù)劃分了金成礦有利度。

坦桑尼亞 蘇庫(kù)瑪蘭德綠巖帶 BIF型金礦 OLI 成礦有利度

Jiang Gao-zhen, Li Yi-ke, Wang An-jian, Zhou Chao-xian, Yang Biao. Geological characteristics and prospecting methods for gold deposits in the Sukumaland greenstone belt of Tanzania[J]. Geology and Exploration, 2015， 51(6)：1193-1200.

1 引言

位于坦桑尼亞西北部、肯尼亞?wèn)|南部的維多利亞湖(Lake Victoria)綠巖帶是世界典型的綠巖帶之一，其地質(zhì)特征可與非洲南部的津巴布韋(Zimbabwe)、卡普瓦爾(Kaapvaal)、西澳的伊爾崗(Yilgarn)、北美的蘇必利爾(Superior)等著名綠巖帶地區(qū)相類比。該綠巖帶富含金礦資源，發(fā)育有蓋塔(Geita)、布里楊胡魯(Bulyanhulu)、北馬拉(North Mara)等一系列大型超大型金礦床。近幾年國(guó)際礦業(yè)公司對(duì)維多利亞湖綠巖帶地區(qū)的金礦勘查開(kāi)發(fā)活動(dòng)掀起了熱潮，這使得本區(qū)成為非洲大陸繼南非威特沃特斯蘭德(Witwatersrand)金礦田和加納塔夸(Tarkwa)金礦田之后的第三大產(chǎn)金區(qū)。

坦桑尼亞共和國(guó)境內(nèi)的維多利亞湖綠巖帶可劃分為蘇庫(kù)瑪蘭德(Sukumaland)、欣延加-瑪麗塔(Shinyanga-Malita)、穆索馬-馬拉(Musoma-Mara)、恩澤加(Nzega)、乞力馬費(fèi)扎(Kilimafedha)、伊蘭巴-賽肯克(Iramba-Sekenke)等小型綠巖區(qū)帶(Kuehnetal., 1990;任軍平等, 2013)。其中以南部的蘇庫(kù)瑪蘭德(Sukumaland)區(qū)帶規(guī)模最大，金礦資源也最為富集(圖1a)。本文以蘇庫(kù)瑪蘭德綠巖帶南部的卡哈瑪(Kahama)地區(qū)為例，通過(guò)分析處理區(qū)域地質(zhì)資料及有限的物探、遙感數(shù)據(jù)，對(duì)該地區(qū)金礦找礦方法進(jìn)行嘗試，以期對(duì)維多利亞湖綠巖帶區(qū)的海外資源勘查工作有所指導(dǎo)借鑒。

2 蘇庫(kù)瑪蘭德綠巖帶區(qū)域地質(zhì)特征

蘇庫(kù)瑪蘭德綠巖帶區(qū)位于維多利亞湖南部，橫跨坦桑尼亞共和國(guó)姆萬(wàn)扎和欣延加兩市。該區(qū)屬于晚太古宙尼安茲(Nyanzian)超群，由一系列近東西向的綠巖條帶及圍繞其周圍的花崗巖類侵入體組成(圖1b)。根據(jù)巖石地球化學(xué)及礦物學(xué)等方面的差異，綠巖帶地層在空間上可劃分為內(nèi)外兩帶，其中內(nèi)帶由富鎂鐵質(zhì)的輝長(zhǎng)巖、枕狀玄武巖及富鐵質(zhì)次火山巖和火山碎屑巖組成，代表了尼安茲超群地層底部；而地層上部分布在外側(cè)弧帶，巖性為條帶鐵建造(BIF)、火山碎屑巖、凝灰?guī)r及碳質(zhì)頁(yè)巖(Manyaetal., 2003, 2008)。綠巖沉積之后的巖漿造山活動(dòng)(2.72～2.53Ga)引起花崗巖類的大規(guī)模侵入，其中分布范圍較廣、影響比較大的有同造山期的花崗閃長(zhǎng)巖與花崗巖、造山活動(dòng)晚期的富鉀花崗巖及造山期后的堿性花崗巖、正長(zhǎng)巖等(Bonifaceetal., 2012;Kabeteetal., 2012b)。不易風(fēng)化的含BIF綠巖帶仍呈條帶狀或島弧狀“漂”在稍晚形成的花崗巖“海”中，二者構(gòu)成典型的花崗巖-綠巖構(gòu)造序列。除第四系的風(fēng)化沉積覆蓋外，本區(qū)鮮見(jiàn)太古宙以后的地層巖體，構(gòu)造變形活動(dòng)也較弱，區(qū)域變質(zhì)多為綠片巖相，僅在局部地區(qū)可達(dá)角閃巖相。

圖1 研究區(qū)所在地區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig. 1 Regional geological sketch map of the study areaa-坦桑尼亞維多利亞湖綠巖帶分布；綠巖帶: SGB-Sukumaland;NZGB-Nzega;SMGB-Shinyanga-Malita;MMGB-Musoma-Mara;KMGB-Kilimafedha;ISGB-Iramba-Sekenke;b-蘇庫(kù)瑪蘭德綠巖帶區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖;1-湖泊水系；2-第四系沉積物；3-元古界Bukoban群粉砂巖、頁(yè)巖；4-太古宙花崗巖；5-太古宙Nyanzian群綠巖帶(內(nèi))；6-太古宙Nyanzian群綠巖帶(外)；金礦床：①-Bulyanhulu;②-Geita;③-Nyanzaga;④-Buzwagi;⑤-Buckreef;⑥-Golden Ridge;⑦-Byakafura;⑧-Rwamagaza;⑨-Tulawaka;⑩a-distribution of the Lake Victoria greenstone belt in Tanzania;greenstone belt: SGB-Sukumaland;NZGB-Nzega;SMGB-Shinyanga-Malita;MMGB-Musoma-Mara;KMGB-Kilimafedha;ISGB-Iramba-Sekenke;b-regional geology map of the Sukumaland greenstone belt;1-lake drainage;2-Quaternary sediment;3-Proterozoic Bukoban group siltstone and shale;4-Archean granite;5-Archean Nyanzian group greenstone belt (inner);6-Archean Nyanzian group greenstone belt (outer);gold deposits: ①-Bulyanhulu;②-Geita;③-Nyanzaga;④-Buzwagi;⑤-Buckreef;⑥-Golden Ridge;⑦-Byakafura;⑧-Rwamagaza;⑨-Tulawaka;⑩-Matabe; -Kigosi

3 蘇庫(kù)瑪蘭德綠巖帶金礦床

太古宙克拉通地層是世界金礦的重要賦礦層位，而蘇庫(kù)瑪蘭德地區(qū)的太古宙花崗-綠巖序列中也發(fā)育了蓋塔、布里楊胡魯?shù)纫幌盗写笮徒鸬V床。這主要得益于本區(qū)優(yōu)越的巖石地層學(xué)條件和構(gòu)造成礦環(huán)境：(1)綠巖沉積建造呈近平行弧狀與花崗巖體交替分布，二者巖性差異大，接觸面積廣，增加了規(guī)模性成礦的可能性；(2)北東向高傾角深大斷裂破壞了克拉通基底，釋放出其中的成礦物質(zhì)，并為熱液系統(tǒng)營(yíng)造了空間環(huán)境；(3)規(guī)模分布的BIF沉積建造和富鐵質(zhì)花崗閃長(zhǎng)巖類一方面提供了充足的含金熱液流體，另一方面可憑借其滲透性強(qiáng)、熱通量大的特點(diǎn)，保證熱液系統(tǒng)的充分反應(yīng)；(4)綠巖沉積序列上部巨厚的低滲透性火山沉積蓋層能夠阻礙成礦物質(zhì)與能量的散失，使礦產(chǎn)得以長(zhǎng)期富集保存(Kabeteetal., 2012a;Mshiuetal., 2015)。

蘇庫(kù)瑪蘭德綠巖帶地區(qū)的金礦以剪切帶石英脈型和BIF型最為發(fā)育。其中石英脈型金礦具有品位高、蝕變作用強(qiáng)、規(guī)模差異大等特點(diǎn)，主要分布于蘇庫(kù)瑪蘭德綠巖帶內(nèi)帶，典型礦床如布里楊胡魯、巴克里夫(Buckreef)、圖拉瓦卡(Tulawaka)等金礦；BIF型金礦分布在綠巖帶外側(cè)的BIF沉積建造及凝灰?guī)r中，包括蓋塔、金嶺(Golden Ridge)等金礦(Walravenetal., 1994;Kuehnetal., 1990)。布里楊胡魯與蓋塔是本地區(qū)發(fā)育的兩個(gè)世界級(jí)超大型金礦床，前者金資源儲(chǔ)量接近400t，并伴生大量的銀銅資源，礦床賦存在高傾角石英脈與鐵質(zhì)、鐵鎂質(zhì)圍巖接觸部位的泥化帶中；而蓋塔金礦則是典型的以BIF為賦礦圍巖的脈狀、浸染狀金礦，其金資源儲(chǔ)量可達(dá)570t(Sanislavetal., 2015)?？傮w來(lái)看，本區(qū)金礦床具有兩方面成礦特征：(1)成礦受地層巖性與構(gòu)造的嚴(yán)格控制，礦床主要發(fā)育在綠巖序列的超鎂鐵質(zhì)火成巖和BIF中，其中尼安茲超群底部的富鐵質(zhì)巖層是最有利的賦礦層位，而次級(jí)斷裂和褶皺的控礦作用明顯；(2)礦床多為后生成礦，其中拉斑玄武巖、科馬提巖等鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)基底提供了主要的礦源層，而后期的花崗巖類侵入為金的活化再富集提供了流體、能量與空間條件。

4 研究區(qū)找礦實(shí)驗(yàn)

4.1 實(shí)驗(yàn)區(qū)概況

找礦實(shí)驗(yàn)區(qū)位于坦桑尼亞欣延加市(Shinyanga)西部的卡哈瑪?shù)貐^(qū)，圖幅面積約500km2。地質(zhì)上，實(shí)驗(yàn)區(qū)整體屬于蘇庫(kù)瑪蘭德綠巖帶東南部的內(nèi)外帶交匯區(qū)，成規(guī)模出露的綠巖帶共有三處，其中西北部綠巖帶主要由鎂鐵質(zhì)火山碎屑沉積組成，而南部和東部綠巖帶含BIF建造。綠巖帶外側(cè)大面積侵入有花崗巖類，多含角閃石、黑云母等暗色礦物。區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)復(fù)雜，NE向與NW向兩組斷裂交錯(cuò)共生，并伴有多處剪切褶皺。除少量燧石質(zhì)、耐風(fēng)化的綠巖帶地體形成的低山外，該區(qū)多被薄層第四系風(fēng)化沉積物所覆蓋。目前實(shí)驗(yàn)區(qū)共勘查發(fā)現(xiàn)了三處中小型金礦床：那卡夫如(Nyakafuru)、朱比列(Jubliee)和米亞比(Miyabi)，另有幾處金異常點(diǎn)(圖2)。

4.2 航磁數(shù)據(jù)特征與處理

研究區(qū)內(nèi)花崗巖類地體與綠巖地層之間存在明顯的磁性差異，小比例尺航磁異常圖對(duì)區(qū)內(nèi)巖性與構(gòu)造具有很好的揭示能力(劉煥然, 2011;李水平等, 2013)。從航磁平面圖可以看出，綠巖帶區(qū)因富含玄武巖類、BIF及其它鎂鐵質(zhì)成分而呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的鋸齒狀磁異常跳躍場(chǎng)，明顯區(qū)別于花崗巖平靜的磁場(chǎng)背景。其中西北部的綠巖帶由于不含BIF整體表現(xiàn)為低緩的高值異常，而其他綠巖帶的磁異常則強(qiáng)度很大，且正負(fù)異常多對(duì)稱共生，串珠狀展布。另外斷裂、破碎帶及剪切帶等構(gòu)造在航磁平面圖中也顯示出清晰的線性形跡。

由于實(shí)驗(yàn)所采用航磁異常平面圖為紙質(zhì)掃描版，不適于開(kāi)展定量化磁異常處理與反演。研究通過(guò)ENVI軟件對(duì)航磁異常平面圖開(kāi)展了快速傅立葉變換(FFT)，將其轉(zhuǎn)換至頻率域并完成高通與低通濾波處理。該處理能夠定性地實(shí)現(xiàn)航磁數(shù)據(jù)的向上或向下延拓，分離出特定大小與深度的地質(zhì)體引起的磁異常信息。其中低通濾波對(duì)應(yīng)向下延拓，它能提取區(qū)域磁場(chǎng)背景信息，進(jìn)而揭示地下隱伏宏觀地質(zhì)體(圖3a)；而高通濾波對(duì)應(yīng)向上延拓，提取出航磁異常變化梯度較大地區(qū)，進(jìn)而揭露出磁性異常地質(zhì)體或斷裂構(gòu)造等信息。航磁處理結(jié)果顯示，研究區(qū)內(nèi)的金礦床及金礦點(diǎn)均分布于航磁梯度變化高值區(qū)(圖4a)。

圖2 實(shí)驗(yàn)區(qū)原始數(shù)據(jù)資料Fig. 2 Primary data of the experimental areaa-地質(zhì)簡(jiǎn)圖;1-金礦床;2-綠巖地層;3-花崗巖;4-黑云母花崗巖;5-未分類花崗巖;6-含磁鐵花崗巖;7-英云閃長(zhǎng)巖;8-云母 片麻巖;b-航磁平面圖;c-真彩色遙感影像a-geological sketch map;1-gold deposit;2-greenstone formation;3-granite;4-biotite granite;5-unclassified granite;6-magnetite granite;7-tonalite;8-biotite gneiss;b-aeromagnetic map;c-natural color remote sensing image

圖3 航磁數(shù)據(jù)快速傅里葉變換結(jié)果Fig. 3 FFT results of the aeromagnetic dataa-低通濾波處理結(jié)果;b-已知礦床在高通濾波結(jié)果的異常環(huán)帶a-low-pass filter processing result;b-anomalous haloes around known deposits in the high pass filter result

4.3 遙感數(shù)據(jù)特征與處理

遙感地質(zhì)研究采用了最新的Landsat8陸地衛(wèi)星OLI數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)繼承并完善了TM、ETM+等經(jīng)典陸地衛(wèi)星數(shù)據(jù)在波段設(shè)置、信號(hào)精度等方面的優(yōu)勢(shì)，可用于進(jìn)行遙感地質(zhì)構(gòu)造解譯、巖性及蝕變信息提取等(姜高珍等, 2013)。為減弱植被覆蓋、土壤濕度對(duì)遙感地質(zhì)分析的影響，實(shí)驗(yàn)選用一景正值坦桑尼亞旱季無(wú)云條件下的OLI影像，并通過(guò)ENVI遙感軟件的FLAASH等相關(guān)模塊完成了大氣校正、幾何校正等預(yù)處理操作，以提取地表地物反射率、實(shí)現(xiàn)圖件之間的地理位置配準(zhǔn)。

相較于其他地層巖體，綠巖帶沉積變質(zhì)地層更加富含鐵鎂質(zhì)礦物，因而研究過(guò)程中可利用OLI遙感多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行鐵氧化物相對(duì)豐度特征提取，以獲取地表綠巖地層信息。數(shù)據(jù)處理采用了主成分分析(PCA)法，該方法能夠有效消除多光譜遙感影像波段之間的相關(guān)性，提取出地表真實(shí)獨(dú)立的特征礦物信息(Sabins, 1999;Cróstaetal., 2003;Liuetal., 2011)。根據(jù)磁鐵礦、赤鐵礦等常見(jiàn)鐵氧化物的光譜響應(yīng)特征，實(shí)驗(yàn)選取OLI數(shù)據(jù)的第2、4、5、6波段進(jìn)行主成分變換。在變換得到的分量結(jié)果中，第一主成分PC1為各波段反射率的加權(quán)和，它反映了各巖性地物的總體反射率強(qiáng)度；第二主成分PC2則表征可見(jiàn)光波段與短波紅外波段的反射率差異；而PC3和PC4往往能夠指示地表巖石礦物信息(張玉君等, 2003)。由于鐵氧化物在紅藍(lán)兩波段的反射率差異明顯，因此在PC3和PC4中，第2(藍(lán))、4(紅)波段對(duì)應(yīng)系數(shù)絕對(duì)值較大且符號(hào)相反的主成分(或其負(fù)數(shù))即為鐵氧化物信息主成分，本實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)為第四主成分PC4(表1)。在真彩色遙感影像中，富鐵鎂質(zhì)成分的綠巖帶地層顯示出特征的淡紅色(圖3c)，而在鐵氧化物豐度圖中，綠巖地層則表現(xiàn)出突出的高值特征(圖4b)，明顯區(qū)別于其他巖性地物。

4.4 成礦有利度評(píng)價(jià)

鑒于研究區(qū)內(nèi)的勘查數(shù)據(jù)資料極為有限，成礦有利度評(píng)價(jià)研究采用了“信息圖層權(quán)重疊加”的方法，通過(guò)ArcGIS平臺(tái)完成綜合分析。評(píng)價(jià)所用的信息圖層包括航磁異常(圖4a)、遙感提取的鐵氧化物豐度(圖4b)和地質(zhì)構(gòu)造(圖4c)三類，而對(duì)應(yīng)權(quán)重系數(shù)主要依據(jù)已知礦床礦點(diǎn)信息以及對(duì)區(qū)域地質(zhì)成礦的認(rèn)識(shí)來(lái)確定。其中地質(zhì)構(gòu)造要素涉及斷裂、褶皺、剪切帶、巖漿巖與綠巖地層接觸帶等線性信息，通過(guò)ArcGIS相關(guān)空間分析模塊完成緩沖區(qū)分析、密度統(tǒng)計(jì)與網(wǎng)格化等處理，構(gòu)建地質(zhì)構(gòu)造類信息豐度圖層，并將其密度分割為0至7八個(gè)等級(jí)。其中0級(jí)表示像元中心周邊2km緩沖距離內(nèi)不含上述幾類地質(zhì)信息，而1級(jí)表示含一個(gè)構(gòu)造或接觸信息，依次類推。另外，進(jìn)一步在ENVI軟件中對(duì)航磁信息圖層和鐵氧化物豐度信息圖層進(jìn)行了直方圖匹配與歸一化處理，并將其裁切、格網(wǎng)化至與地質(zhì)構(gòu)造類信息圖層相同大小，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比與圖層運(yùn)算。

經(jīng)柵格化與歸一化處理后，各信息圖層的像元值則代表了金礦化的有利程度。統(tǒng)計(jì)已知礦床與礦化點(diǎn)在各信息圖層中的歸一化值(表2)可發(fā)現(xiàn)，多數(shù)像元值均接近于1，均值也大于0.5，這表明航磁信息、鐵氧化物含量和地質(zhì)構(gòu)造豐度與金礦化存在一定的正相關(guān)關(guān)系，而其均值大小可用以衡量各信息圖層對(duì)金成礦指示作用的權(quán)重。最終的金礦成礦有利度可依據(jù)各信息圖層的加權(quán)和進(jìn)行評(píng)估(如下公式)。

圖4 地質(zhì)、航磁與遙感數(shù)據(jù)處理結(jié)果Fig.4 Processing results of geological, aeromagnetic and remote sensing dataa-航磁數(shù)據(jù)高通濾波結(jié)果；b-鐵氧化物豐度遙感提取結(jié)果；c-地質(zhì)構(gòu)造等要素密度；d-成礦有利度分級(jí)結(jié)果a-high-pass filtering of aeromagnetic data;b-abundance of iron oxides extracted from OLI image;c-density map of geological and tectonic elements;d-graded metallogenetic favorability

P=W1*X1+W2*X2+W3*X3

式中X與W分別代表證據(jù)圖層與權(quán)重大小。然后在ArcMap中對(duì)加權(quán)求和結(jié)果圖進(jìn)行直方圖均衡化與分級(jí)處理，即得到金成礦有利度分級(jí)結(jié)果(圖4d)。從圖中可以看出，多數(shù)金礦床和金礦化點(diǎn)與成礦有利度圖的空間吻合度較高。在12個(gè)已知礦點(diǎn)中，5處位于成礦有利度最高的地區(qū)，其中包括BIF型金礦Jubliee與Miyabi，這表明該處理結(jié)果對(duì)金成礦潛力具有一定的指示意義。

5 討論

5.1 處理效果評(píng)價(jià)與分析

通過(guò)與已知礦化點(diǎn)的對(duì)比驗(yàn)證可見(jiàn)，地質(zhì)信息圖層加權(quán)求和的方法能夠?qū)崿F(xiàn)金成礦有利度的簡(jiǎn)單定量化評(píng)價(jià)。該方法較適用于勘查資料匱乏地區(qū)的資源潛力分析與靶區(qū)凝練工作，其應(yīng)用效果主要與地區(qū)內(nèi)的巖性構(gòu)造特征以及對(duì)應(yīng)勘查數(shù)據(jù)處理方法有關(guān)。綠巖帶地區(qū)的金礦化無(wú)論是常見(jiàn)的韌性剪切帶石英脈型還是BIF型，都與綠巖地層、斷裂構(gòu)造以及侵入巖三者的關(guān)系密切。研究區(qū)內(nèi)基巖裸露程度較高，地表受人類社會(huì)活動(dòng)改造不明顯，較適合采用遙感手段提取地表的巖石礦物信息；而小比例尺航磁數(shù)據(jù)對(duì)綠巖帶地區(qū)的宏觀地質(zhì)體、構(gòu)造及其他地質(zhì)景觀同樣具有很好的揭示效果。通過(guò)加權(quán)疊加能夠?qū)Ω黝愋畔⑦M(jìn)行定量化綜合，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)綠巖帶地區(qū)的金礦化有利度評(píng)估。但上述方法中，權(quán)重系數(shù)設(shè)置、地質(zhì)構(gòu)造等要素密度圖生成、處理結(jié)果分級(jí)等步驟均有人為經(jīng)驗(yàn)的參與，而且各信息圖層之間不是嚴(yán)格獨(dú)立的，因此該方法應(yīng)用的前提是需要對(duì)研究區(qū)內(nèi)區(qū)域地質(zhì)與金礦控礦要素等有清晰的認(rèn)識(shí)理解。

表1 研究區(qū)遙感主成分分析特征向量Table1 Principal component analysis eigenvectors of OLI image in study area

表2 已知礦點(diǎn)在各圖層中的歸一化值Table 2 Normalized values of mineral occurrences in each layer

注:①此處均值計(jì)算剔除了最大值與最小值。

5.2 航磁數(shù)據(jù)傅里葉變換

能夠用于成礦有利度評(píng)價(jià)研究。而針對(duì)非洲地區(qū)航磁等勘查數(shù)據(jù)老舊不全的問(wèn)題，可通過(guò)傅里葉變換與頻率域?yàn)V波處理實(shí)現(xiàn)航磁數(shù)據(jù)的延拓解析與異常信息提取。在對(duì)航磁異常平面圖進(jìn)行高通濾波處理時(shí)發(fā)現(xiàn)，已知礦床及礦點(diǎn)附近有弧形或環(huán)帶狀的航磁異常暈(圖3b)，其形態(tài)特征及明顯程度與濾波器的設(shè)置半徑有關(guān)。筆者將其理解為構(gòu)造(或侵入)活動(dòng)引起的圍巖物質(zhì)與能量的均勻漸變，這種變化能夠體現(xiàn)在航磁等勘查數(shù)據(jù)中，并通過(guò)高通濾波形成有規(guī)律變化的環(huán)帶或弧帶。異常暈現(xiàn)象在物化探數(shù)據(jù)中較為常見(jiàn)，并可以作為一種特殊的找礦指示標(biāo)志，但它仍缺乏理化機(jī)制上的理論推導(dǎo)解釋。

5.3 BIF型金礦

維多利亞湖綠巖帶中獨(dú)特地發(fā)育有BIF型金礦，該型金礦是一種產(chǎn)出在鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)火山活動(dòng)環(huán)境中，以綠巖帶條帶鐵建造、火山碎屑巖、凝灰?guī)r及相關(guān)沉積序列為賦礦圍巖的層控型金礦，典型礦床有蓋塔金礦、美國(guó)的霍姆斯特克(Homestake)金礦等(Robertetal., 1997;Poulsenetal., 2000)。礦床學(xué)領(lǐng)域就BIF型金礦礦床成因及成礦模型問(wèn)題產(chǎn)生過(guò)火山噴流沉積成因、火山噴流沉積-改造模式、火山沉積-變質(zhì)模式、后生變質(zhì)流體成礦等爭(zhēng)議。但主流認(rèn)識(shí)依舊是初期沉積礦源層加后期活化富集成礦，如霍姆斯特克金礦的成礦模式為：首先，含金富鐵容礦巖石沉積形成金的預(yù)富集；然后，上覆碎屑(和火山巖)物質(zhì)沉積構(gòu)成封閉圈層；最后是強(qiáng)烈的構(gòu)造變質(zhì)變形活動(dòng)促使金元素活化運(yùn)移與成礦(沈保豐等, 1988;Caddeyetal., 1992;李碧樂(lè)等, 2007)。

BIF型金礦受巖性地層與構(gòu)造活動(dòng)的雙重控制，其中裂谷期綠巖帶中的硫化物相、碳酸鹽相和氧化物相的條帶鐵建造礦化最好，而中小尺度剪切破碎帶、交錯(cuò)褶皺等變形構(gòu)造對(duì)成礦最為有利。蘇庫(kù)瑪蘭德綠巖帶的外帶區(qū)常見(jiàn)BIF建造地層與緊密褶皺斷裂，具有較好的BIF型金礦成礦潛力。在缺乏中大比例尺化探數(shù)據(jù)的情況下，尋找該類金礦應(yīng)重視對(duì)磁法數(shù)據(jù)、構(gòu)造數(shù)據(jù)及遙感數(shù)據(jù)的分析處理(楊東潮等, 2013)。

6 結(jié)論

非洲大陸的金礦資源豐富，而且金礦床多與太古-古元古的克拉通地體密切相關(guān)(劉軍等, 2012)。東非維多利亞湖南側(cè)的蘇庫(kù)瑪蘭德綠巖帶地區(qū)具有優(yōu)越的金成礦地質(zhì)條件和成礦潛力，發(fā)育了大量剪切帶石英脈型和BIF型金礦床。該地區(qū)金礦嚴(yán)格受地層與構(gòu)造條件控制，找礦工作應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注綠巖地層與侵入巖體的接觸部位以及中小尺度的高傾角斷裂、交錯(cuò)斷裂、剪切帶等。

針對(duì)研究區(qū)化探及大比例尺地質(zhì)勘查資料匱乏的情況，本文在摸清區(qū)域成礦特征與規(guī)律的基礎(chǔ)上，合理地利用了已有的遙感數(shù)據(jù)與航磁數(shù)據(jù)，從中挖掘出對(duì)金礦成礦有利的地層巖性與構(gòu)造信息，并通過(guò)權(quán)重疊加運(yùn)算對(duì)多種找礦信息進(jìn)行綜合，提取出研究區(qū)的金成礦有利度。該處理思路操作簡(jiǎn)便，易于實(shí)現(xiàn)，尤其適用于綠巖帶等古老地層區(qū)的金礦成礦潛力評(píng)估和靶區(qū)優(yōu)選，能夠?qū)Ψ侵?、南美等地的海外找礦勘查工作具有一定指導(dǎo)借鑒意義。

Boniface N,Mruma A H.2012.Structural analysis,metamorphism,and geochemistry of the Archean granitoids greenstones of the Sukumaland Greenstone Belt around Geita Hills,Northern Tanzania[J].Natural Science,4(8):526-535

Caddey S W,Bachman R L,Campbell T J,Reid R R,Otto R P.1992.The Homestake gold mine,an early proterozoic iron-formation-hosted gold deposit,Lawrence County,South Dakota[J].U.S.Geological Survey Bulletin,1857:J1-J67

Crósta A P,De Souza Filho C R,Azevedo F,Brodie C.2003.Targeting key alteration minerals in epithermal deposits in Patagonia,Argentina,using ASTER imagery and principal component analysis[J].International Journal of Remote Sensing,24(21):4233-4240

Jiang Gao-zhen,Han Bing,Gao Ying-bo,Yang Chong-jun.2013.Review of 40year earth observation with Landsat series and prospects of LDCM(Landsat-8)[J].Journal of Remote Sensing,17(5):1033-1039(in Chinese with English abstract)

Kabete J M,Groves D I,McNaughton N J,Mruma A H.2012a.A new tectonic and temporal framework for the Tanzanian Shield:Implications for gold metallogeny and undiscovered endowment[J].Ore Geology Reviews,48:88-124

Kabete J M,McNaughton N J,Groves D I,Mruma A H.2012b.Reconnaissance SHRIMP U-Pb zircon geochronology of the Tanzania Craton:Evidence for Neoarchean granitoid-greenstone belts in the Central Tanzania Region and the Southern East African Orogen[J].Precambrian Research,216-219:232-266

Kuehn S,Ogola J,Sango P.1990.Regional setting and nature of gold mineralization in Tanzania and Southwest Kenya[J].Precambrian Research,46:71-82

Li Bi-le,Huo Liang,Li Yong-sheng.2007.Several problems involved in the study of banded iron formations (BIFs)[J].Acta Minalogica Sinica,27(6):205-210(in Chinese with English abstract)

Li Shui-ping,Yang Dong-chao,Cheng Hua,Zhang Ai-ling,Xie Yan-jun.2013.Statistic features on magnetic susceptibility parameters of banded iron formation in Tanzania and their significance[J].Geology and Prospecting,49(4):784-790(in Chinese with English abstract)

Liu Huan-ran.2011.Analysis of aeromagnetic anomalies characteristics in North Tanzania[J].Resources Environment & Engineering[J],25(2):156-159(in Chinese with English abstract)

Liu L,Zhuang D,Zhou J,Qiu D.2011.Alteration mineral mapping using masking and Crosta technique for mineral exploration in mid-vegetated areas:a case study in Areletuobie,Xinjiang (China)[J].International Journal of Remote Sensing,32(7):1931-1944

Manya S,Maboko M A H.2003.Dating basaltic volcanism in the Neoarchaean Sukumaland Greenstone Belt of the Tanzania Craton using the Sm-Nd method:Implications for the geological evolution of the Tanzania Cration[J].Precambrian Research,121:35-45

Manya S,Maboko M A H.2008.Geochemistry of the Neoarchaean mafic volcanic rocks of the Geita area,NW Tanzania:Implications for stratigraphical relationships in the Sukumaland greenstone belt[J].Journal of African Earth Sciences,52(4-5):152-160

Mshiu E E,Gl??er C,Borg G.2015.Identification of hydrothermal paleofluid pathways,the pathfinders in the exploration of mineral deposits:A case study from the Sukumaland Greenstone Belt,Lake Victoria Gold Field,Tanzania[J].Advances in Space Research,55(4):1117-1133

Poulsen K H,Robert F,Dubé B.2000.Geological classification of canadian gold deposits[M].Ottawa:Geological Survey of Canada:18-30

Ren Jun-ping,Wang Jie,Liu Xiao-yang,He Fu-qing,He Sheng-fei.2013.New progress on the Golden Pride gold deposit research of Nzega greenstone belt in Tanzania[J].Geological Survey and Research,36(1):47-53 (in Chinese with English abstract)

Robert F,Poulsen K H,Dubé B.1997.Gold Deposits and Their Geological Classification[A].In Gubins A G (eds).Proceedings of Exploration 97:Fourth Decennial International Conference on Mineral Exploration[C].Toronto:Prospectors and Developers Associaton:209-220

Sabins F F.1999.Remote sensing for mineral exploration[J].Ore Geology Reviews,14:157-183

Sanislav I V,Kolling S L,Brayshaw M,Cook Y A,Dirks P H G M,Blenkinsop T G,Mturi M I,Ruhega R.2015.The geology of the giant Nyankanga gold deposit,Geita Greenstone Belt,Tanzania[J].Ore Geology Reviews,69:1-16

Walraven F,Pave J,Borg G.1994.Implications of Pb-isotopic compositions at the Geita gold deposit,Sukumaland Greenstone Belt,Tanzania[J].Journal of African Earth Sciences,18(2):111-121

Yang Dong-chao,Bai De-sheng,Cao Qiong.2013.The BIF gold mine exploration criteria in greenstone belt of archaean,Tazania:taking Maheiga gold mine for example[J].Gold Science & technology,21(4):1-8(in Chinese with English abstract)

Zhang Yu-jun,Zeng Zhao-ming,Chen Wei.2003.The methods for extraction of alteration anomalies from the ETM+ (TM) data and their application:method selection and technological flow chart[J].Remote sensing for land & resources,56:44-49(in Chinese with English abstract)

[附中文參考文獻(xiàn)]

姜高珍,韓 冰,高應(yīng)波,楊崇俊.2013.Landsat系列衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)40年回顧及LDCM(Landsat8)前瞻[J].遙感學(xué)報(bào),17(5):1040-1048

李碧樂(lè),霍 亮,李永勝.2007.條帶狀鐵建造(BIFs)研究的幾個(gè)問(wèn)題[J].礦物學(xué)報(bào),27(6):205-210

李水平,楊東朝,程華,張愛(ài)玲,謝彥軍.2013.坦桑尼亞條帶狀含鐵建造磁化率參數(shù)統(tǒng)計(jì)特征及其應(yīng)用[J].地質(zhì)與勘探,49(4):784-790

劉 軍,朱谷昌.2012.坦桑尼亞漢德尼金礦床地質(zhì)特征與找礦方向分析[J].地質(zhì)與勘探,48(1):177-184

劉煥然.2011.坦桑尼亞北部地區(qū)航磁異常特征分析[J].資源環(huán)境與工程,25(2):156-159

任軍平,王 杰,劉曉陽(yáng),賀福清,何勝飛.2013.坦桑尼亞Nzega 綠巖帶Golden Pride 金礦床研究進(jìn)展[J].地質(zhì)調(diào)查與研究,36(1):47-53

沈保豐,李上森,駱 輝.1988.前寒武紀(jì)條帶狀鐵建造(BIF)中金的成礦作用[J].國(guó)外前寒武紀(jì)地質(zhì),1:1-34

楊東潮,白德勝,曹 瓊.2013.坦桑尼亞太古宙綠巖帶中BIF型金礦床的勘查標(biāo)志——以Maheiga金礦床為例[J].黃金科學(xué)與技術(shù),21(4):1-8

張玉君,曾朝銘,陳 薇.2003.ETM+(TM)蝕變遙感異常提取方法研究與應(yīng)用——方法選擇和技術(shù)流程[J].國(guó)土資源遙感,56:44-49

Geological Characteristics and Prospecting Methods for Gold Deposits in the Sukumaland Greenstone Belt of Tanzania

JIANG Gao-zhen1,2,LI Yi-ke1,WANG An-jian1,ZHOU Chao-xian2,YANG Biao2

(1.InstituteofMineralResources,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100037;2.SchoolofEarthSciencesandResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083)

The Sukumaland greenstone belt is located in the south of the Lake Victoria greenstone belt,where is the third large gold producing area of the African continent.It possesses favorable gold metallogenic conditions and great metallogenic potential,and a serious of world-class gold deposits like Geita and Bulyanhulu.These gold deposits are mainly of the greenstone-hosted quartz-carbonate vein type and iron-formation-hosted vein type,where the gold mineralization is strongly controlled by tectonics,magmatite as well as strata.This paper selects somewhere in Kahama,the southern Sukumaland greenstone belt as an experimental area.After dissecting regional mineralizing regularity and ore-controlling factors,this paper utilizes the weighted superposition method to integrate limited geological,aeromagnetic and remote sensing data,and grades the favorability of gold mineralization.

Tanzania,Sukumaland greenstone belt,BIF-hosted gold ore,OLI,metallogenic favorability

2015-03-03；

2015-07-16；[責(zé)任編輯]郝情情。

國(guó)家地質(zhì)大調(diào)查項(xiàng)目(編號(hào)：1212011220870和12120114077201)資助。

姜高珍(1988年-)，男，在讀博士研究生，主要從事地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)處理與成礦預(yù)測(cè)研究工作。E-mail：jianggz12@hotmail.com。

P624

A

0495-5331(2015)06-1193-8