坦桑尼亞太古宙綠巖帶BIF型金礦地質(zhì)-地球化學特征
——以馬黑加金礦床為例

白德勝，楊懷輝，劉正好，李水平，程　華

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，鄭州 450001)

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坦桑尼亞太古宙綠巖帶BIF型金礦地質(zhì)-地球化學特征
——以馬黑加金礦床為例

白德勝，楊懷輝，劉正好，李水平，程華

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，鄭州 450001)

摘要：坦桑尼亞馬黑加金礦是典型的BIF型金礦，位于坦桑尼亞克拉通的太古宙卡哈馬綠巖帶，是隱伏的條帶狀含鐵建造型(BIF)金礦床。該礦床受地層、構(gòu)造雙重控制。地層強烈褶皺并發(fā)生剪切，含礦巖性為上尼安薩(Nyanzian)群上下段接觸帶附近的中基性火山巖。其主要化探異常元素組合為Au-As-Sb-Ag-Hg-Pb-Ba，其中Au，As，Sb在含礦的條帶狀磁鐵石英巖中富集明顯，是深部尋找金盲礦體的主要指示元素。

關(guān)鍵詞：馬黑加金礦床；BIF型金礦；礦體特征；地球化學特征；坦桑尼亞

0引言

坦桑尼亞是世界上重要的產(chǎn)金國之一，環(huán)維多利亞湖太古宙綠巖帶是世界級的金礦帶，BIF型金礦是其重要的金礦類型。BIF即條帶狀含鐵硅質(zhì)沉積建造，產(chǎn)于早前寒武紀，分為較深海洋環(huán)境的阿爾果馬(Algoma)型和與海底火山熱液活動密切相關(guān)的蘇必利爾(Superior)型2種，是世界上重要的鐵礦床類型[1-3]。與BIF伴生的黃金產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的13%。如產(chǎn)于古元古界碳酸鹽相鐵建造內(nèi)的北美最大金礦霍姆斯塔克金礦、產(chǎn)于鐵建造中的脈狀和層控型巴西莫羅韋洛金礦，津巴布韋約13%的金產(chǎn)自與鐵建造有關(guān)的層控金礦床，西澳耶爾崗地塊15%的金采自鐵建造礦床[4]。前人對坦桑尼亞的金礦資源作了許多研究[5-14]。作者曾參與了坦桑尼亞馬黑加金礦的找礦勘查工作，本文以馬黑加金礦為例，探討B(tài)IF型金礦的控礦條件和地球化學特征，以期能為該類型礦床的勘查提供借鑒。

1區(qū)域成礦地質(zhì)背景

坦桑尼亞克拉通主體為太古宙花崗-綠巖地體。基底巖系的下部為多多馬系(群)(Dodoman System)花崗片麻巖和混合巖，中部為尼安茲系(群)(Nyanzian System)基性巖漿巖和長英質(zhì)火山碎屑巖夾少量燧石條帶狀含鐵巖系(BIF)，上部為卡維隆多系(群)(Kavirondian System)礫巖和石英巖。卡哈馬—蓋塔地區(qū)位于坦桑尼亞維多利亞湖的南部，馬黑加金礦賦存于上尼安茲群上段。

坦桑尼亞構(gòu)造變形較為復(fù)雜，卡哈馬—蓋塔地區(qū)為太古宙地體。綠巖大面積分布，走向近EW，東西長約200 km，南北寬約120 km。2條鏈狀綠巖整體呈眼球狀、環(huán)帶狀由東向西撒開，西段被元古宇不整合覆蓋。構(gòu)造形態(tài)以一系列緊密復(fù)雜的褶皺為主，這些褶皺經(jīng)歷了多次疊加改造，形成復(fù)式背斜或沿密集剪切面滑動產(chǎn)生的小型橫褶皺。

卡哈馬—蓋塔地區(qū)巖漿巖發(fā)育(尤其是太古宙巖漿巖)。中太古代前期主要為大規(guī)模酸性巖漿侵入，伴隨中基性-超基性的火山噴發(fā)；中太古代后期到新太古代早期，主要為間歇式酸性火山噴發(fā)-深源鎂鐵質(zhì)基性火山噴發(fā)，形成坦桑尼亞北部大面積的尼安薩超群酸性火山沉積變質(zhì)巖和尼安茲群酸性-中基性火山巖、變質(zhì)玄武巖；新太古代晚期表現(xiàn)為大面積的花崗巖侵入。太古代末期的花崗巖和花崗閃長巖侵入到前期形成的巖體中，呈線狀和環(huán)形分布。太古宙也是金礦的成礦時期。元古宙巖漿活動較弱，以小規(guī)模巖漿侵入為主。

卡哈馬—蓋塔地區(qū)是目前坦桑尼亞最活躍的找金區(qū)之一[14-15]。區(qū)域分布著布魯楊葫蘆、蓋塔、戈登瑞奇、伯克里夫等大型、特大型金礦，金礦類型以BIF型、石英脈型為主，找礦潛力巨大(圖1)

2礦床地質(zhì)特征

馬黑加金礦位于坦桑尼亞維多利亞湖南部太古宙花崗-綠巖地體中的卡哈馬綠巖帶的東北端，礦區(qū)地表大多被沼澤型黑土和第四系松散殘坡積物覆蓋。地層主要為上尼安茲群，分為上段、下段，巖性自上而下分為變中酸-中基性火山沉積巖和變酸性火山沉積巖2個巖性段，金礦體主要產(chǎn)于上尼安茲群上段與下段接觸帶附近的條帶狀含鐵建造巖層中。賦礦的磁鐵石英巖和金礦石的磁化率(342×10-3～1 477×10-3SI)與圍巖差異明顯，并具低阻高極化物性特征[6]。礦區(qū)金背景值較高，一般為20×10-9～50×10-9。金礦化帶長>4 000 m，礦體規(guī)模大。

2.1礦化帶分布特征

馬黑加金礦區(qū)分布3條較大的金礦化帶，從西到東編號為M1，M2和M3(圖2)。其中M1礦化帶南段地表有出露，M2，M3礦化帶地表被沼澤黑土覆蓋。

M1礦化帶位于礦區(qū)西部，南北縱貫整個礦區(qū)。北部走向NNW-近SN向，南部走向漸變?yōu)镹NE向。礦區(qū)內(nèi)礦脈長約4 000 m。礦化帶傾向240°～320°，總體傾向約278°，傾角67°～87°，傾斜方向上礦化帶傾角變化不大，總體略有上陡下緩的趨勢(圖2，圖3)。

M2礦化帶在M1礦化帶東側(cè)約600 m處，與M1礦化帶平行展布，礦區(qū)范圍礦化帶長度約4 000 m?？傮w傾向W，與M1礦化帶基本一致，傾角50°～84°，整體上比M1礦化帶略陡，但在傾斜方向上相對較穩(wěn)定(圖2，圖3)。

圖3　M1，M2金礦體示意圖Fig.3　Sketch of gold orebody M1, M21.第四系；2.尼安茲群上段；3.尼安茲群下段；4.礦體及編號；5.鉆孔

M3礦化帶平行分布于M1礦化帶東側(cè)約1 500 m處，M2，M3礦化帶均為物探異常發(fā)現(xiàn)的隱伏礦化帶。

2.2礦體特征

M1-I金礦體：位于M1礦化帶中段，礦體長1 120 m，最大延深500 m。礦體形態(tài)簡單，呈不規(guī)則的層狀、似層狀。礦體走向近SN，平均傾向278°，傾角60°～75°。礦體平均厚2.68 m，最厚22.87 m，變化較穩(wěn)定。w(Au)=1×10-6～44.58×10-6，平均4.16×10-6，有用組分變化較均勻。伴生有益組分MFe平均10.77%，以磁鐵礦為主；平均w(Ag)=2.10×10-6。伴生有害組分As平均w(As)=2 812.08×10-6，主要賦存于毒砂中。平均w(S)=1.70%，主要賦存于黃鐵礦、毒砂、黃銅礦、磁黃鐵礦等硫化礦物中。M1-I金礦體規(guī)模大，單礦體資源量>10 t。因探礦權(quán)邊界限制未能控制礦體的北部邊界。

M2-I金礦體：位于背斜東翼，斷續(xù)延長>2 000 m。礦體被沼澤黑土覆蓋，礦體總體傾向278°，傾角50°～84°。礦體特征與M1-I金礦體相似，但M2-I礦體的As含量相對較高。

礦石以原生礦為主。原生礦以自形-半自形粒狀、他形粒狀及碎裂結(jié)構(gòu)為主，條帶狀、塊狀、浸染狀、細脈狀、脈狀穿插構(gòu)造。主要金屬礦物為自然金、黃鐵礦、毒砂、磁黃鐵礦、磁鐵礦、黃銅礦；脈石礦物有石英、長石、絹云母、綠泥石、碳酸鹽礦物。氧化礦石多見交代殘余結(jié)構(gòu)，蜂窩狀和塊狀構(gòu)造為主，以褐鐵礦、赤鐵礦、高嶺石、石膏和黏土礦物常見。

2.3賦礦圍巖與控礦構(gòu)造

(1)賦礦圍巖。

賦礦地層為上尼安茲群粒度較細的變質(zhì)火山-沉積巖系，大致分為上、下2段。①上段：從上到下為淺色細粒變酸性凝灰?guī)r夾變凝灰質(zhì)砂巖組成的“酸性巖層”；灰綠色細粒變中性凝灰?guī)r夾變酸性凝灰?guī)r組成的“中性巖層”；灰綠-灰黑色細粒變基性凝灰?guī)r、灰黑色條帶狀磁鐵石英巖、少量淺灰色細粒變中、酸性凝灰?guī)r組成的“基性巖層”。整體表現(xiàn)為“酸性-基性”的漸變過渡、凝灰質(zhì)成分顆粒細→粗→細的韻律式排布。底部磁鐵石英巖逐漸增多，這種條帶狀含鐵建造為主要的含礦巖層；②下段：以中酸性的長英質(zhì)火山碎屑巖為主，基本由灰白色變中酸性凝灰?guī)r、絹云母千枚(片)巖和變凝灰質(zhì)砂巖構(gòu)成。上、下段巖性之間為破碎剪切帶，巖性變化表現(xiàn)出突變特征。

金礦體主要賦存于上尼安茲群上段巖性底部的變中酸性-中基性火山沉積巖的條帶狀含鐵建造巖層中，金礦化廣泛發(fā)育于其中的磁鐵石英巖、條帶狀含磁鐵綠泥千枚巖和變凝灰?guī)r中，以上、下段接觸部位的層間碎裂巖中礦化最發(fā)育。

(2)控礦構(gòu)造。

主要控礦構(gòu)造為受倒轉(zhuǎn)背斜控制的上尼安茲群上、下段界面附近的層間滑動剪切破碎帶。褶皺包括構(gòu)造變形期形成的復(fù)式背斜及與后期剪切作用有關(guān)的小型橫褶皺，后者為沿密集剪切面滑動產(chǎn)生的褶皺緊閉，背斜軸面走向近SN，向S傾伏，軸面產(chǎn)狀向W傾。發(fā)育在褶皺層間的剪切破碎帶是主要的控礦構(gòu)造，如磁鐵石英巖條帶中的皺紋狀構(gòu)造；燧石條帶角礫拉伸形成的石香腸構(gòu)造；交錯脈狀構(gòu)造，脈狀穿插構(gòu)造，網(wǎng)脈狀構(gòu)造等。疊加的橫褶皺切過早期的縱向等斜褶皺，軸部地段礦化較強。M1，M2礦化帶分別位于背斜兩翼，產(chǎn)狀W傾，金礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀嚴格受層間破碎剪切帶控制，呈層狀、似層狀產(chǎn)出(圖3)，構(gòu)造控礦特征明顯。從礦體產(chǎn)出部位及賦礦圍巖看，馬黑加金礦既不是單純的構(gòu)造控礦，也不是地層(巖性)控礦，而是同時受層間破碎剪切帶及條帶狀含鐵建造巖層控制，顯示明顯的巖性-構(gòu)造雙重控礦特征。

3地球化學特征

3.1礦區(qū)土壤地球化學特征

區(qū)內(nèi)共采集土壤樣品約500個，分析了16種元素。

(1)元素地球化學特征。由樣品分析結(jié)果(表1)可知，勘查區(qū)土壤中分析元素含量的分異性不強，除Au，As，Sb為弱分異分布外，其他元素均為不均勻或均勻分布。在各元素的富集與貧乏特征方面，As為極強富集，Au為強富集，W及Sb為富集，其他元素Ag，Pb，Bi為正常分布，Sn，Co，Ni，Mn，Cu，Zn，Ba，Hg均為貧乏特征。說明該區(qū)為Au，As，W，Sb富集區(qū)，成礦的可能性較大，而其他元素成礦的可能性相對較小。Au，As異常與礦化帶位置比較吻合(圖4)。

(2)土壤中元素異常的找礦效果。根據(jù)測區(qū)內(nèi)單元素異常分布及組合特征，以自行封閉的主要成礦元素的異常為主，把在空間分布上基本一致，或主要部分相互重合的多個單元素異常圈定為一個綜合異常。以異常面積(Aa)、異常平均襯度(Ac)、規(guī)格化面金屬量之和(∑NAP)作為依據(jù)，采用上述3個參數(shù)的正規(guī)化數(shù)據(jù)之和對綜合異常進行綜合定量排序，1-甲1綜合異常和2-乙1綜合異常與M1，M2礦化帶吻合較好，呈不規(guī)則的條帶狀，異常區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)金礦體；6-丙異常也發(fā)現(xiàn)了金礦化帶。Au，As，Sb，Ag，Pb，Ba等元素異常也與礦化帶大致相符，這些元素的異常在找礦工作中具有重要的參考價值。

圖4　As，Au元素異常與礦化帶的對應(yīng)關(guān)系及土壤地球化學綜合異常略圖Fig.4　Sketch of the relation between As, Au element anomalies and mineralization zones and soil geochemical comprehensive anomaly1.異常內(nèi)帶；2.異常中帶；3.異常外帶；4.綜合異常范圍；5.綜合異常編號；6.金礦化帶及編號

特征參數(shù)AuAgSnAsSbMnBiCoNi平均值X8.320.061.5520.920.60577.800.1513.3725.47離差S06.270.010.3412.700.38265.960.044.4111.44變化系數(shù)Cv0.750.160.220.610.630.460.270.330.45克拉克值Xk4.30.072.501.70.51000.00.171858.00濃集克拉克值1.930.840.6212.311.200.580.900.740.44特征參數(shù)CuZnBaWPbCd全HgHgSHg※平均值X19.5535.53405.542.0814.850.05610.678.461.90離差S04.6210.60174.901.003.670.0235.104.200.65變化系數(shù)Cv0.240.300.430.480.250.4130.480.500.34克拉克值Xk4783.006501.30160.13838383濃集克拉克值0.420.430.621.600.930.430.130.100.02

3.2巖石地球化學特征

在M1礦化帶鉆孔中開展巖石化探測量，分析了Au，Ag，Cu，Pb，Zn，As，Sb，Bi，W，Mo，B，Cr，Hg，Sn共14種元素。

(1)元素分布特征。礦床地質(zhì)體中各元素分布特征(表2)受成礦作用控制明顯，從地層圍巖到控礦構(gòu)造帶，呈規(guī)律性遞增富集。根據(jù)礦體中的巖石樣品結(jié)果分析，Au是本礦床中的主要成礦元素，其濃集克拉克值最大，為高度濃集元素；As的濃集克拉克值100～1 000，屬強濃集元素；Sb的濃集克拉克值10～100，為中等濃集元素；W，Pb，B，Ag，Zn等元素的濃集克拉克值1～10，屬弱濃集元素。其余分析元素則呈相對正?；蜇毞Ψ植迹吹V石中各元素的濃集克拉克值大小排列，獲得元素濃集序列：Au-As-Sb-W-Pb-B-Ag-Zn-Sn-Mo-Bi-Cu-Cr-Hg。

元素的分異性比土壤強，Au，As，Pb為強分異，Zn，Sb為分異，更利于成礦。

對于各地層單元來講，Au，As在條帶狀磁鐵石英巖中顯示為強富集特征，Sb顯示為中等富集特征，故可確定本礦區(qū)的成礦有利層位為條帶狀磁鐵石英巖。

圖5　礦化帶中元素R型聚類譜系圖Fig.5　Hierarchical tree of R-type cluster analysis of elements in the mineralization zones

(2)元素的R型聚類分析。從鉆孔中的巖石樣品篩選出與BIF(條帶狀磁鐵石英巖)有關(guān)的樣品，對元素的相關(guān)性進行R型聚類分析(表3，圖5)。從表3可見，區(qū)內(nèi)Au與As，Sb具有顯著的相關(guān)性，其次為Ag，Zn，Pb等。As，Sb對尋找金礦具有較好的

表3　礦化帶巖石樣品R型聚類結(jié)果

圖6　ZK034鉆孔中Au，As，Sb元素隨深度變化曲線圖Fig.6　Curve showing variation of Au, As, Sb with varied depth of drill hole ZK034

指示作用，這與土壤中元素的地球化學特征有一定的相似性。

(3)元素垂直變化特征。從ZK034各元素含量隨深度變化曲線(圖6)可以看出，元素含量隨深度起伏變化，與巖性有明顯的相關(guān)性，呈由淺向深逐漸升高的趨勢，說明在深部金礦化有增強趨勢。As，Sb與Au的變化規(guī)律基本相同，其密切相關(guān)性又一次得到證實。金相對高值主要集中在900～950 m 標高段，埋深150～200 m。

(4)元素地球化學異常的找礦效果。采用合理的異常下限，繪制了各元素的地球化學異常圖。第00勘探線Au，As，Sb元素異常圖與BIF礦化帶(或金礦體)的吻合情況很好(圖7)。金異常區(qū)在剖面上表現(xiàn)出不連續(xù)性，受地層因素影響較大。這一特征證明了Au，As，Sb元素在這一地區(qū)尋找金礦的重要指示作用，也說明這一地區(qū)金礦化嚴格受地層控制。

綜上所述，本區(qū)土壤地球化學測量所圈定的異常靶區(qū)與工程控制的礦體范圍相吻合，說明土壤地球化學測量在本區(qū)金礦勘查中切實有效，土壤測量的結(jié)果對巖石原生暈有較好的繼承性。

4結(jié)論

圖7　第00勘探線Au，As，Sb巖石地球化學異常圖Fig.7　Diagram of primary Au, As, Sb geochemical

(1)地層(巖性)、構(gòu)造雙重控礦。馬黑加金礦屬典型的太古界綠巖帶含鐵建造型(BIF型)金礦，金礦體受巖性(BIF和凝灰?guī)r)和構(gòu)造的雙重控制。礦床產(chǎn)于復(fù)背斜的兩翼，礦體賦存于磁鐵石英巖與偏酸性凝灰?guī)r接觸帶的磁鐵石英巖一側(cè)，層控特征顯著。同時，磁鐵石英巖與偏酸性凝灰?guī)r接觸帶為層間剪切破碎帶，破碎帶內(nèi)的磁鐵石英巖發(fā)育小褶皺，為金的成礦提供了有利條件。

(2)礦床地球化學特征明顯。馬黑加金礦區(qū)元素在巖石中的富集與分異程度較強。巖石中Au，As，Sb元素呈顯著富集，Au，As的分異程度較強，而Sb較弱，因此Au，As富集成礦的可能性較大；As，Sb與Au的相關(guān)性較好，對找金有指示作用。從元素的垂直分帶特征來看，Au元素在地表以下150～200 m強富集，前緣元素As，Sb在地表及淺部有較強的異常顯示，推測金在深部有成礦的可能性。金的成礦作用與As，Sb密切相關(guān)，可作為本區(qū)金礦勘查的重要指示元素。

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Geological and geochemical characteristics of BIF type gold deposit in Tanzanian archean greenstone belt：A case of Maheiga gold deposit

BAI Desheng, YANG Huaihui, LIU Zhenghao, LI Shuiping, CHENG Hua

(No.2InstituteofGeological&MineralResourcesSurveyofHenan,Zhengzhou450001,China,)

Abstract：Maheiga gold deposit in Tanzania is a typical BIF type gold deposit located in a concealed BIF in the Archaean Kahama greenstone belt of the Tanzania Craton. It is controlled by both strata and structure. The formation is strongly folded and sheared. Intermediate-basic volcanics at contact between the upper and lower member of Nyanzian group is the host. Au，As，Sb，Ag，Hg，Pb is the geochemical anomly element combination and Au, As, Sb are enriched in BIF thus are the indicators for prospecting blind gold ore bodies to depth.

Key Words：Maheiga gold deposit; BIF type gold deposit; ore body characteristics; geochemical characteristics; Tanzania

收稿日期：2015-01-06；責任編輯：趙慶

基金項目：國外礦產(chǎn)資源風險勘查專項資金項目(編號：2010-188，W-2012-1-17，W-2012-1-18)資助。

作者簡介：白德勝(1968—)，男，高級工程師，主要從事國內(nèi)外礦產(chǎn)勘查工作。

通信地址：鄭州市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)蓮花街56號1715室。郵政編碼：450001；E-mail:hndzlsp@126.com

doi：10. 6053/j. issn.1001-1412. 2016. 01. 008

中圖分類號：P613；P618.31

文獻標識碼：A