坦桑尼亞克拉通太古代綠巖帶造山型金礦床地質(zhì)特征及成因

郭景會(huì),白德勝，張超，彭俊，黃達(dá)，姚明高，陳景偉

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

0 引言

坦桑尼亞克拉通是世界著名的金成礦區(qū)，尤其是克拉通北部環(huán)維多利亞湖周邊的綠巖帶地區(qū)，目前已發(fā)現(xiàn)大型、超大型金礦床多處，其中比較著名的金礦床有布魯楊胡魯金礦床(Buluyanhulu，金資源量375 t)、蓋塔金礦床(Geita，202 t)、北馬拉金礦床(North Mara，64 t)、布茲瓦吉金礦(Buzwagi，115 t)、圖拉瓦卡金礦床(Tulawaka，35 t)和高登普萊德金礦床(Golden Pride，84 t)等[1--4]。在2013年之前，河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院在該區(qū)域也取得了豐碩的找礦成果，在維多利亞湖東部的穆索馬—馬拉(MM)綠巖帶內(nèi)和維多利亞湖南部的蘇庫(kù)瑪蘭德(SU)綠巖帶內(nèi)相繼發(fā)現(xiàn)姆瓦莫拉(Mwamola，34 t)大型金礦床和尼亞斯羅利(Nyasirori，11 t)中型金礦床以及其他一些小型金礦床(點(diǎn))，金儲(chǔ)量達(dá)60 t以上[5--8]。但近十年來(lái)，雖然也發(fā)現(xiàn)有不少小型金礦床(點(diǎn))，但一直沒(méi)有探尋到有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的值得開(kāi)發(fā)的金礦床。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的一些地勘單位把找礦工作重心放在了國(guó)外重要的成礦帶上，尤其是非洲一些礦產(chǎn)豐富的國(guó)家，由于工作程度低，成礦背景良好，成了國(guó)內(nèi)地勘隊(duì)伍的首選之地，比如南非、剛果(金)、坦桑尼亞、埃塞俄比亞、加納和幾內(nèi)亞等。在此背景下，有必要對(duì)目的地的成礦地質(zhì)條件和以往的找礦及研究成果進(jìn)行系統(tǒng)的梳理和總結(jié)，為下一步在該地區(qū)開(kāi)展找礦勘查工作奠定基礎(chǔ)。本文在系統(tǒng)總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，介紹了坦桑尼亞金礦床的成礦地質(zhì)條件及成礦規(guī)律，并通過(guò)典型金礦床的成礦地質(zhì)特征、成礦物質(zhì)來(lái)源和礦床成因等研究，為在坦桑尼亞的找礦工作者下一步的找礦勘查工作提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景

坦桑尼亞克拉通是坦桑尼亞中部大陸巖石圈古老而又穩(wěn)定的一部分，形成年齡超過(guò)30億a?？死ㄖ車植加胁煌挲g和不同等級(jí)變質(zhì)的元古代活動(dòng)帶?；顒?dòng)帶包括烏賓迪活動(dòng)帶(Ubendian)、烏薩加蘭活動(dòng)帶(Usagaran)、卡拉戈維—安科瑞安活動(dòng)帶(Karagwe--Ankolean)和布科班活動(dòng)帶(Bukoban)、莫桑比克活動(dòng)帶。坦桑尼亞克拉通及周邊活動(dòng)帶均是礦產(chǎn)資源賦存的理想場(chǎng)所。孫宏偉等根據(jù)上述構(gòu)造單元、礦床類型，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造旋回和礦床分布的關(guān)系，將坦桑尼亞劃分為6個(gè)成礦帶[9]：①坦桑尼亞克拉通太古宙金成礦帶；②烏賓迪古元古代金--銅--鐵多金屬成礦帶；③基巴拉(又稱卡拉戈維—安科瑞安)中元古代鎳--銅--錫成礦帶；④布科班新元古代銅--鈷成礦帶；⑤莫桑比克新元古代寶石成礦帶；⑥坦桑尼亞中新生代沉積盆地煤--天然氣--磷成礦區(qū)。上述成礦帶，最具著名是坦桑尼亞克拉通金礦成礦帶。

坦桑尼亞克拉通是由幾個(gè)不同的地體組成。組成這些地體的地層單元分別是多多馬超群，年齡>3 Ga，巖性主要為高級(jí)變質(zhì)基性巖和長(zhǎng)英質(zhì)麻粒巖；上覆于多多馬超群的尼安薩超群，年齡2 820～2 700 Ma，巖性主要為基性火山沉積巖；最年輕的為卡維隆多超群，年齡<2 650 Ma，巖性主要為礫巖、砂巖及粉砂巖。多多馬超群分布于克拉通的南部以及北部年代更新的地殼中。尼安薩超群和卡維隆多超群主要分布在克拉通的中北部，有學(xué)者認(rèn)為尼安薩超群是火山弧增生系統(tǒng)或垂直增生和化學(xué)演化的海洋高原，在新太古代與年代更老的克拉通對(duì)接。尼安薩超群和卡維隆多超群共同組成坦桑尼亞太古宙綠巖帶[10--20]。

2 坦桑尼亞克拉通太古宙綠巖帶劃分

坦桑尼亞太古宙綠巖帶主要位于克拉通的北中部，總體呈環(huán)維多利亞湖分布。不同的學(xué)者根據(jù)綠巖帶的分布范圍和趨勢(shì)有不同的劃分結(jié)果，但是總體來(lái)說(shuō)，大同小異。Kuehn et al.把坦桑尼亞太古宙綠巖帶劃分為8個(gè)不同的次級(jí)綠巖帶區(qū)[11]，分別為穆索馬—馬拉(MM)綠巖帶、乞力馬費(fèi)扎(KF)綠巖帶、蓋塔(Geita)綠巖帶、馬巴萊(Mabale)綠巖帶、盧瓦馬加扎(Rwamagaza)綠巖帶、卡哈馬(Kahama)綠巖帶、恩澤加(NZ)綠巖帶和伊蘭巴—賽肯克(IS)綠巖帶。Borg et al.把坦桑尼亞太古宙綠巖帶劃分為6個(gè)不同的次級(jí)綠巖帶區(qū)[12--13]，分別為克(IS)綠巖帶、欣延嘎—馬利塔(SM)綠巖帶和蘇庫(kù)瑪蘭德(SU)綠巖帶。兩人劃分的不同之處在于：Borg把Kuehn劃分的蓋塔(Geita)綠巖帶、馬巴萊(Mabale)綠巖帶、盧瓦馬加扎(Rwamagaza)綠巖帶和卡哈馬(Kahama)綠巖帶4個(gè)綠巖帶合并劃為1個(gè)綠巖帶(蘇庫(kù)瑪蘭德(SU)綠巖帶)，同時(shí)又增加了一個(gè)新的綠巖帶(欣延嘎—馬利塔(SM)綠巖帶)。其中穆索馬—馬拉(MM)綠巖帶和乞力馬費(fèi)扎(KF)綠巖帶位于維多利亞湖東部，其余的綠巖帶都位于維多利亞湖的南部(圖1)。

坦桑尼亞發(fā)現(xiàn)的大型、超大型金礦床絕大多數(shù)賦存在上述綠巖帶中的蘇庫(kù)瑪蘭德(SU)綠巖帶、穆索馬—馬拉(MM)綠巖帶和恩澤加(NZ)3個(gè)綠巖帶中，上述3個(gè)綠巖帶是本文重點(diǎn)介紹的對(duì)象，對(duì)這些主要綠巖帶以及賦存在這些綠巖帶中的典型金礦床的研究顯得至關(guān)重要。另外3個(gè)綠巖帶，乞力馬費(fèi)扎(KF)綠巖帶、欣延嘎—馬利塔(SM)綠巖帶和伊蘭巴—賽肯克(IS)綠巖帶中僅發(fā)現(xiàn)有小型金礦床(點(diǎn))，本次就不再詳細(xì)介紹。筆者將根據(jù)前人的研究成果及在坦桑尼亞積累的工作成果，系統(tǒng)介紹上述3個(gè)重要綠巖帶及典型金礦床的地質(zhì)特征，希望能給以后在該區(qū)域從事金礦床勘查的地質(zhì)工作者提供幫助。

1.綠片巖;2.花崗巖;3.湖泊;4.省、市;5.綠巖帶代號(hào);6.金礦床及編號(hào);SU.蘇庫(kù)瑪蘭德綠巖帶;IS.伊拉姆巴—塞肯可綠巖帶;KF.乞力馬扎綠巖帶;MM.穆索馬—馬拉綠巖帶;NZ.恩澤加綠巖帶;SM.欣延嘎—瑪麗塔綠巖帶;①蓋塔金礦;②布魯楊胡魯金礦;③圖拉瓦卡金礦;④姆瓦莫拉金礦;⑤布茲瓦吉金礦;⑥高登普萊德金礦;⑦北馬拉金礦;⑧尼亞斯羅利金礦。圖1 坦桑尼亞綠巖帶分布圖[3,5]Fig.1 Distribution of greenstone belt in Tanzania

3 綠巖帶及典型礦床特征

3.1 穆索馬—馬拉(MM)綠巖帶及典型金礦床特征

3.1.1 穆索馬—馬拉(MM)綠巖帶地質(zhì)特征

穆索馬—馬拉(MM)綠巖帶位于坦桑尼亞?wèn)|北部，維多利亞湖東部，是構(gòu)成坦桑尼亞克拉通新太古代花崗巖--綠巖帶地體的一部分。整體呈北東--南西走向，長(zhǎng)約200 km，寬約50 km。是由高鎂安山巖(HMA)及上覆含埃達(dá)克巖成分的長(zhǎng)英質(zhì)火山巖組成，巖石的形成年齡2 775～2 676 Ma[21--23]。TTG巖石單元中罕見(jiàn)的葉狀花崗質(zhì)巖石和片麻巖的侵位時(shí)間與埃達(dá)克巖的形成為同一時(shí)代，年齡為2 668 Ma?；鹕綆r地層層序與上覆的卡維隆多超群地層具有明顯的不整合面。卡維隆多超群地層主要由礫巖、砂巖和砂礫巖組成，并夾雜有薄層的變質(zhì)火山巖，這些薄層變質(zhì)火山巖也含有埃達(dá)克巖成分?？ňS隆多超群地層中的火山巖的鋯石U--Pb同位素年齡為2 667 Ma。該綠巖帶內(nèi)的巖漿作用在2 649 Ma造山活動(dòng)后富鉀花崗巖的侵入結(jié)束[21]。與其他綠巖帶中的TTG巖套中的花崗巖相比，鉀含量更豐富[22]。高鎂安山巖與埃達(dá)克巖的母巖漿與地幔橄欖巖部分熔融形成的母巖漿一致，地幔橄欖巖被大陸弧上方的板狀水流體熔融，隨著板塊進(jìn)一步下降到地幔中，俯沖大洋地殼的部分熔融發(fā)生在石榴石穩(wěn)定場(chǎng)中，產(chǎn)生了一種在HREE中耗盡的熔體。板源熔體滲入地幔楔，與地幔橄欖巖發(fā)生反應(yīng)，形成埃達(dá)克巖套巖石的母巖漿。隨后，兩個(gè)巖套的母巖漿上升，并被形成大陸弧基底的古老長(zhǎng)英質(zhì)地殼污染。輝石和角閃石的分離結(jié)晶導(dǎo)致巖石中Mg、CaO、Cr和Ni含量的變化。埃達(dá)克巖套與當(dāng)?shù)貋?lái)源的碎屑沉積巖的組合表明，該綠巖帶最新的火山事件發(fā)生在大陸弧后盆地。火山巖和深成巖在相對(duì)較短的時(shí)間間隔內(nèi)快速侵位的最佳解釋是山脊頂部的俯沖導(dǎo)致異常的高熱量輸入到俯沖帶，在距離板塊--地殼界面幾十公里的范圍內(nèi)以及山脊俯沖后30 Ma的時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生快速弧巖漿作用[22]。

3.1.2 典型金礦床—尼亞斯羅利(Nyasirori)金礦床

尼亞斯羅利金礦床是河南省地質(zhì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院于2013年發(fā)現(xiàn)的一處中型金礦床，金資源約11 t[8]。金礦位于穆索馬—馬拉綠巖帶的中部。礦區(qū)出露地層為尼安薩超群鎂鐵質(zhì)變質(zhì)凝灰?guī)r、基性火山巖，局部有后造山期花崗巖和基性巖脈侵入。在礦區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)金礦脈12條[6--7]。礦體賦存在變安山質(zhì)凝灰?guī)r和變長(zhǎng)英質(zhì)凝灰?guī)r中，礦體空間展布及產(chǎn)狀明顯受NE、EW及NW向三組斷裂或剪切帶控制，礦體整體產(chǎn)狀較陡，傾角65°～80°，主要礦脈厚度0.85～3.16 m，金礦石品位1.75～32.47 g/t。礦脈沿走向、傾向呈舒緩波狀，具膨大及收縮現(xiàn)象，其產(chǎn)狀與剪切破碎帶產(chǎn)狀基本一致(圖2)。礦石類型為黃鐵絹英蝕變巖型和含金石英脈型，礦石礦物主要為黃鐵礦、褐鐵礦和自然金等。礦化蝕變類型主要以黃鐵礦化、褐鐵礦化、絹云母化及硅化為主，次為綠泥石化、碳酸鹽化(圖3)。礦化蝕變階段分為三個(gè)：早期脈石礦物生成階段、中期黃鐵礦--硅化階段、晚期石英--碳酸鹽化階段。

1.第四系;2.變質(zhì)凝灰?guī)r;3.地質(zhì)界線;4.礦體及編號(hào);5.構(gòu)造蝕變帶及編號(hào);6.勘探線及編號(hào);7.礦體產(chǎn)狀;8.鉆孔編號(hào)。圖2 尼亞斯羅利(Nyasirori)金礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖[6,7,24]Fig.2 Geological map of Nyasirori gold deposit

對(duì)于尼亞斯羅利(Nyasirori)金礦床的成因，不同的學(xué)者從不同的角度發(fā)表過(guò)不同的論述。崔小軍等根據(jù)礦體賦存的構(gòu)造類型及礦石類型，認(rèn)為該金礦床的形成通?？煞譃閮蓚€(gè)階段：第一階段韌性剪切帶形成期，形成強(qiáng)烈的擠壓片理化和大量的剪切裂隙，成礦流體在構(gòu)造動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)下，從深部沿?cái)嗔焉仙劣蛇@些片理化帶和剪切裂隙網(wǎng)絡(luò)組成的低溫低壓擴(kuò)容帶時(shí)，由于物理化學(xué)環(huán)境的突然改變，使成礦流體中的金元素迅速沉淀、富集，形成含金黃鐵絹英蝕變巖；第二階段為韌--脆性剪切帶形成期，由于巖石的脆性變形程度進(jìn)一步增強(qiáng)，剪切帶中形成一系列的張裂隙，為含金硅質(zhì)流體充填，形成含金石英脈[6]。王建光等在上述礦床成因的基礎(chǔ)上豐富了該礦床的成礦模式，認(rèn)為金礦床的形成與鎂鐵質(zhì)火山--沉積巖、韌--脆性剪切帶及巖漿巖活動(dòng)有密切關(guān)系，近東西向韌--脆性剪切帶是區(qū)內(nèi)最主要的控礦構(gòu)造[24]。

a.黃鐵礦化蝕變巖;b.含金石英脈;c.脈狀黃鐵礦(Py)和毒砂(Ar);d.顆粒狀自然金;e.黃鐵礦包裹金;f.石英包裹金。圖3 尼亞斯羅利(Nyasirori)金礦床主要蝕變類型及礦石類型[24]Fig.3 Photos showing alteration and ore types of Nyasirori gold deposit

3.2 蘇庫(kù)瑪蘭德(SU)綠巖帶及典型金礦床特征

3.2.1 蘇庫(kù)瑪蘭德(SU)綠巖帶特征

Borg et al.將Kuehn et al.劃分的蓋塔(Geita)綠巖帶、馬巴萊(Mabale)綠巖帶、盧瓦馬加扎(Rwamagaza)綠巖帶和卡哈馬(Kahama)綠巖帶[11]合并為一個(gè)綠巖帶，即為蘇庫(kù)瑪蘭德(SU)綠巖帶[13]。蘇庫(kù)瑪蘭德(SU)綠巖帶是規(guī)模最大的綠巖帶。蘇庫(kù)瑪蘭德(SU)綠巖帶整體呈橢圓形，東西長(zhǎng)約200 km，南北寬約150 km。由尼安薩超群的基性--長(zhǎng)英質(zhì)火山巖、條帶狀鐵建造(BIF)、變質(zhì)花崗巖和卡維隆多超群的碎屑變質(zhì)沉積物組成[13,15]?；宰冑|(zhì)火山巖的成分主要為玄武巖，局部具有枕狀結(jié)構(gòu)，位于地層的最底部。長(zhǎng)英質(zhì)變質(zhì)火山巖成分主要為流紋巖和熔巖，位于基性變質(zhì)火山巖的上部?；瘜W(xué)變質(zhì)沉積物(如BIF的氧化物和硫化物)以?shī)A層的形式出現(xiàn)，主要位于變質(zhì)流紋巖和熔巖上部?？ňS隆多超群的碎屑變質(zhì)沉積物不整合地覆蓋在地層最頂部，主要由礫巖、砂礫巖和碎屑石英巖組成。礫巖成分成熟，主要來(lái)自下伏BIF地層中的卵石。基性沿墻和巖床貫穿整個(gè)太古代地層層序，這些沿墻獨(dú)有的風(fēng)化特征在蓋塔金礦床露頭中很容易被發(fā)現(xiàn)。在蓋塔附近的航磁圖上很容易識(shí)別出兩個(gè)方向的沿墻群，一個(gè)呈南北走向，另一個(gè)呈北東--南西走向。這些沿墻群分布廣泛，標(biāo)志著在該地區(qū)的伸展地殼應(yīng)力區(qū)內(nèi)發(fā)生過(guò)兩期重要的巖漿活動(dòng)[24--25]。

蘇庫(kù)瑪蘭德(SU)綠巖帶內(nèi)最古老的巖石變玄武巖，測(cè)得的年齡為(2 823±44)Ma[26]。最近報(bào)道的蘇庫(kù)瑪蘭德(SU)綠巖帶內(nèi)富鉀后造山型花崗巖的207Pb/206Pb同位素年齡范圍在2 660～2 620 Ma[27]。與蓋塔礦床中BIF互層的粗面安山巖測(cè)得的年齡為(2 699±9)Ma，這個(gè)年齡是該區(qū)域限定綠巖序列最年輕的年齡。據(jù)報(bào)道坦桑尼亞太古代克拉通卡維隆多超群中變質(zhì)沉積物的最年輕年齡為2 475 Ma。所以蘇庫(kù)瑪(SU)綠巖帶太古代變質(zhì)沉積物的年齡介于2 680～2 475 Ma之間[24,28]。

根據(jù)航磁調(diào)查結(jié)果顯示，該綠巖帶內(nèi)存在大量走向不同的線性構(gòu)造。其中N--S和WSW--ENE走向的構(gòu)造系統(tǒng)侵入不同時(shí)期的巖漿巖脈。根據(jù)Borg et al.的研究成果[12]，在該地區(qū)發(fā)生過(guò)兩個(gè)主要的變形事件D1和D2。D1導(dǎo)致等傾褶皺的形成，D2形成了顯著的褶皺。這些事件都經(jīng)歷過(guò)區(qū)域性南北擠壓，尤其是在蓋塔金礦床中發(fā)現(xiàn)的褶皺最為明顯[24]。

3.2.2 典型金礦床特征—蓋塔(Geita)金礦床

蘇庫(kù)瑪蘭德(SU)綠巖帶是迄今為止坦桑尼亞綠巖帶發(fā)現(xiàn)金礦床數(shù)量和金產(chǎn)量最大的綠巖帶。其中著名的有布魯楊胡魯(Bulyanhulu)金礦、蓋塔(Geita)金礦、圖拉瓦卡(Tulawaka)金礦和姆瓦莫拉(Mwamola，通常也稱Maheiga)金礦等大型、超大型金礦床。筆者將介紹世界級(jí)的蓋塔金礦床，為該綠巖帶內(nèi)的典型代表。

蓋塔金礦床賦存于閃長(zhǎng)巖侵入的以BIF為主的復(fù)雜變形火山碎屑沉積巖中。金礦化在空間上與走向北東、向北西中等傾斜的蓋塔山(Geita Hill)剪切帶有關(guān)，該剪切帶由一系列不同方向的次級(jí)剪切帶組成[2](圖4)。蓋塔金礦主礦體以穿切或侵入方式呈帶狀產(chǎn)于由閃長(zhǎng)巖體侵入的條帶狀鐵建造中(BIF)，并與上覆受剪切的長(zhǎng)英質(zhì)凝灰?guī)r有關(guān)。其他礦體呈板狀、塊狀或者浸染狀產(chǎn)于條帶狀鐵建造(BIF)與長(zhǎng)英質(zhì)凝灰?guī)r的接觸帶上。礦化蝕變類型主要有黑云母化、綠泥石化、陽(yáng)起石化、鉀長(zhǎng)石化、磁鐵礦化、毒砂化、黃鐵礦化和硅化。其中與礦化最密切的是硅化、毒砂化和黃鐵礦化，一般離礦化帶不超過(guò)1 m。與石英脈共生的蝕變類型組合通常是石英、黑云母、鉀長(zhǎng)石、黃鐵礦。金與次生黃鐵礦密切相關(guān)，以游離金和金--碲化物(針蹄金銀礦、蹄金礦和葉蹄礦)形式存在。金主要以包裹體和不可見(jiàn)金的形式存在于黃鐵礦中，也以包裹體形式存在于黑云母中，沿石英晶體變界分布(圖5)。礦石平均品位3.0 g/t，金儲(chǔ)量202 t。

1.條帶狀鐵建造(BIF);2.斜長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖;3.煌斑巖(第1期);4.煌斑巖(第2期);5.礦體;6.剪切帶;7.推斷剪切帶;8.地質(zhì)剖面。圖4 蓋塔金礦床地質(zhì)及剖面簡(jiǎn)圖[2]Fig.4 Geology and profile of Geita gold deposit

龔鵬輝等綜合前人研究成果認(rèn)為蓋塔金礦床的成礦時(shí)代為2 680～2 644 Ma[29]。Kwelwa et al.通過(guò)對(duì)同處于該綠巖帶內(nèi)的庫(kù)庫(kù)魯瑪(Kukuluma)和馬坦達(dá)尼(Matandani)金礦床構(gòu)造史的研究，認(rèn)為金礦床的成礦時(shí)代應(yīng)在長(zhǎng)英質(zhì)巖脈侵入之前，即2 650 Ma之前[20]。蓋塔金礦賦礦雜巖體中侵入不同期次的閃長(zhǎng)巖脈和煌斑巖巖脈。在蓋塔金礦及其附近的尼延坎嘎金礦中測(cè)得的閃長(zhǎng)巖脈年齡分別為(2 698±14)Ma[30]和(2 699±9)Ma[14]，根據(jù)礦脈與閃長(zhǎng)巖脈的穿插關(guān)系，可以發(fā)現(xiàn)礦化作用發(fā)生在閃長(zhǎng)巖脈侵入之后，所以(2 699±9)Ma代表了蓋塔金礦化年齡的上限。測(cè)得侵入BIF地層和閃長(zhǎng)巖脈的煌斑巖(第2期)的年齡為(2 644±3)Ma[14]，根據(jù)煌斑巖脈(第2期)和礦脈的穿插關(guān)系，認(rèn)為成礦作用應(yīng)該晚于(2 644±3)Ma[2,31]。這與區(qū)域內(nèi)晚構(gòu)造期高鉀花崗巖的侵位時(shí)間2 660～2 620 Ma一致[27]。綜合以上論述，蓋塔金礦床的成礦時(shí)代約為(2 699±9)Ma～2 620 Ma之間。

a.燧石中黃鐵礦裂隙中含少量黑云母和鉀長(zhǎng)石;b.含金碲化物或游離金的黃鐵礦;c.黃鐵礦--黑云母礦石中沿石英裂隙中的自然金(亮斑);d.石英--黑云母接觸面中的顆粒金;e.石英脈中與閃鋅礦、黃銅礦、方鉛礦有關(guān)的金;f.富含金包裹體的黃鐵礦和無(wú)包裹體金的黃鐵礦。圖5 蓋塔(Geita)金礦床成礦期的蝕變類型[2]Fig.5 Photomicrographs showing syn-mineralisation alteration at Geita deposit

關(guān)于蓋塔金礦床的成因，目前，主要有兩種不同的觀點(diǎn)：①Tyler認(rèn)為礦床的成因與花崗巖的侵入作用有關(guān)，花崗巖是成礦熱液的補(bǔ)給源和金的來(lái)源，同時(shí)發(fā)生的區(qū)域變質(zhì)作用也對(duì)成礦熱液的形成與運(yùn)移產(chǎn)生了一定的影響；②Van Straaten根據(jù)Naylor對(duì)蓋塔金礦床及周圍的花崗巖體填圖結(jié)果，提出了后成因模式，包括少量的后期再活化作用，認(rèn)為成礦流體來(lái)源于淺成侵入體或變質(zhì)流體。隨著研究的不斷深入，越來(lái)越多的學(xué)者的觀點(diǎn)更傾向于后生成因模式[11,25,32--35]。上升流體穿過(guò)可能為金源的鎂鐵質(zhì)火山巖，流體和圍巖相互作用形成Eh值較低、富硫的含金流體，金在這種流體中以二硫化物絡(luò)合物的形式被搬運(yùn)，在鎂鐵質(zhì)及上覆的長(zhǎng)英質(zhì)火山巖的膨脹帶內(nèi)(如斷裂、裂隙、剪切帶)，黃鐵礦和金從上升的流體中沉淀、成礦。通過(guò)黃鐵礦共生作用的詳細(xì)研究表明，之前認(rèn)為可能為金源的鎂鐵質(zhì)火山巖在礦床成因中不太可能起重要作用[3]。

3.3 恩澤加(NZ)綠巖帶及典型金礦床特征

3.3.1 恩澤加(NZ)綠巖帶特征

恩澤加(NZ)綠巖帶是一條走向近東--西的綠巖帶，整體呈兩頭寬，中間窄。東西長(zhǎng)約120 km，南北寬10～30 km。地層包括尼安薩超群的火山巖和沉積巖，厚層的基性變質(zhì)火山巖序列分布在綠巖帶的兩端。綠巖帶東部，發(fā)現(xiàn)有流紋質(zhì)--英安質(zhì)變質(zhì)火山巖和變質(zhì)火山沉積巖與基性巖相伴生[4]。綠巖帶內(nèi)其他部分以綠片巖相為特征，細(xì)--中粒硅質(zhì)碎屑巖與條帶狀鐵建造(BIF)互層。從相鄰庫(kù)庫(kù)魯瑪綠巖帶內(nèi)的流紋質(zhì)碎屑巖中測(cè)得的鋯石U--Pb同位素年齡為(2 780±3)Ma，該年齡可以代表恩澤加綠巖帶東部的流紋質(zhì)火山巖的成巖年齡[14]。從綠巖帶內(nèi)高登普萊德金礦床中的與BIF互層的變質(zhì)砂巖中獲得的鋯石U--Pb同位素年齡為(2 716±11)Ma?？ňS隆多超群的角礫巖和砂巖不整合覆蓋于尼安薩超群之上，綠巖帶內(nèi)的沉積巖獲得的鋯石U--Pb同位素年齡為2 680～2 650 Ma[30]，說(shuō)明卡維隆多超群的成巖年齡<2 650 Ma。

綠巖帶內(nèi)存在一條中部近東西走向、西段轉(zhuǎn)向西北、東段轉(zhuǎn)向南東的剪切帶(Bulangamirwa剪切帶)，長(zhǎng)近150 km，位于綠巖帶的中部(圖6)。因其靠近綠巖帶中部的高登普萊登金礦床，因此該剪切帶也稱為高登普萊登剪切帶(GPSZ)。綠巖帶內(nèi)發(fā)育兩期褶皺，早期帶狀平行的等斜褶皺和晚期的斜臥褶皺。綠巖帶內(nèi)大部分巖石的變質(zhì)程度為綠片巖相，在南部邊緣一帶，基性火山巖的變質(zhì)程度達(dá)到角閃巖相，并且沉積巖中發(fā)現(xiàn)有較大的紅柱石斑晶[4]。帶內(nèi)也出現(xiàn)一些含鉆石的金鉑利巖管。

1.尼安薩超群;2.卡維隆多超群;3.同造山/基底花崗巖;4.后造山花崗巖;5.地質(zhì)界線;6.構(gòu)造/剪切帶;7.金礦(點(diǎn));8.金伯利巖管;9.村鎮(zhèn);10.道路。圖6 高登普萊德(Golden Pride)金礦床區(qū)域地質(zhì)圖[4,33]Fig.6 Regional geological map of Golden Pride gold deposit

3.3.2 典型礦床特征—高登普萊德(Golden Pride)金礦床

恩澤加(NZ)綠巖帶內(nèi)，最著名的金礦床為高登普萊德金礦床，礦體賦存于近東西向高登普萊德剪切帶中。礦體上下盤均為變形強(qiáng)烈的變質(zhì)沉積巖。在剪切帶內(nèi)侵入長(zhǎng)石質(zhì)(英安班巖)、中性(花崗閃長(zhǎng)巖)、基性巖(煌斑巖)。此外，條帶狀鐵建造(BIF)也出現(xiàn)在上下盤沉積地層中(圖7)。其中在南西西--北東東向構(gòu)造與近東西向的高登普萊德剪切帶交叉部位靠近上盤的位置是金礦有利富集的位置。與礦化作用有關(guān)的熱液蝕變主要是絹云母化和綠泥石化。主要礦石類型可分為綠泥石型和硅石型兩種，其位于主剪切帶上盤的膨脹部位和構(gòu)造交匯處。兩種礦石類型中的硫化物礦物均包括磁黃鐵礦、毒砂、黃鐵礦和次閃鋅礦、方鉛礦、硫酸鹽以及鎳--鈷--鉍硫化物。金和碲化物在共生序列的后期，與磁黃鐵礦沉積的次生相有關(guān)。含礦石英脈中包裹體至少有兩種，即液態(tài)+氣態(tài)包裹體，硫同位素δ34S范圍為(-6～7)×10-3[4]，反映了高等普萊德金礦床的成礦流體至少有兩種不同的來(lái)源，除了變質(zhì)火山碎屑沉積巖和巖漿巖來(lái)源之外，或者由巖漿巖的變質(zhì)再活化、或者附近其他水體(圖8)?；郧秩霂r引起的氧化還原作用和高登普萊德剪切帶上盤地層中的構(gòu)造，是控制該礦床金礦化的主要因素[4]。高登普萊德金礦床的形成劃分為三個(gè)階段：①在起初的洋殼中產(chǎn)生島弧；②北側(cè)陸塊碰撞島弧形成逆沖剪切帶，同時(shí)形成礦化帶的雛形；③南北兩個(gè)陸塊的最終拼合，地幔巖漿上涌，深部含礦熱液向上運(yùn)移在剪切帶中靠近上盤位置形成礦體[36]。

1.BIF;2.英安斑巖;3.剪切帶;4.主礦體;5.基性(煌斑巖)巖墻;6.花崗閃長(zhǎng)巖。圖7 高登普萊德金礦床礦體剖面示意圖[4,36]Fig.7 Schematic cross-section of mine at Golden Pride gold deposit

4 金礦床類型及成因探討

4.1 金礦床類型劃分

對(duì)于坦桑尼亞太古代綠巖帶金礦床類型的劃分，有不少學(xué)者對(duì)其進(jìn)行過(guò)報(bào)道。主要有以下幾種劃分類型：綠巖帶型金礦、熱液型、含鐵建造型(BIF型)、構(gòu)造蝕變巖型、造山型和剪切帶型等[4,7,29,37--38]?？傊?，劃分的依據(jù)不同，名稱不統(tǒng)一。Shukrani根據(jù)金礦化類型總結(jié)為4種[4]：①剪切帶石英脈型金礦床(布魯楊胡魯金礦、圖拉瓦卡金礦)，該類型礦床主要賦存于變質(zhì)火山巖和火山沉積巖中；②與剪切帶有關(guān)的BIF型金礦床(比如蓋塔金礦床)，該類型的金礦床可以歸為層控型金礦床；③與剪切帶有關(guān)的巖漿巖作用的金礦床(比如，尼亞比拉馬—北馬拉、布茲瓦吉金礦)；④與剪切帶有關(guān)的碎屑沉積巖(砂巖、粉砂巖)型金礦床(比如，高登普萊德金礦床、尼延澤嘎金礦床)。盡管劃分的類型叫法不統(tǒng)一，但總體來(lái)說(shuō)這些金礦床表現(xiàn)出很多相似性。譬如，從Shukrani et al.總結(jié)的4種金礦化類型中[4]，可以看出坦桑尼亞太古代綠巖帶中的金礦床都與剪切帶有關(guān)；各種巖石類型中都有可能成礦，盡管也有學(xué)者認(rèn)為有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的金礦床通常分布在綠巖帶和花崗巖的接觸帶附近；與金礦化有關(guān)的礦物蝕變類型普遍存在碳酸鹽化和絹云母化，其他蝕變類型也包括硅化、綠泥石化、硫化物化、鉀長(zhǎng)石化、陽(yáng)起石化、電氣石化和葉臘石化等，其中硫化物化金礦石普遍含有黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、毒砂、方鉛礦、閃鋅礦、磁鐵礦、鈦鐵礦、金紅石和赤鐵礦等礦物。

a.金賦存于它形磁黃鐵礦三聯(lián)點(diǎn)間隙中，含少量的自形毒砂;b.旋轉(zhuǎn)斷裂中含毒砂、磁鐵礦金礦石，自然金(未見(jiàn))、方鉛礦以及閃鋅礦賦存于毒砂的擴(kuò)張裂隙內(nèi);c.自然金以包裹體的形式包含在毒砂中，與黃銅礦(cp)、閃鋅礦(sp)和方鉛礦(ga)共生;d.自然金穿切毒砂與之共生;e.鉍--銻--金--硫固溶體穿切黃鐵礦;f.脈石英中豐富的流體包裹體。圖8 高登普萊德金礦床礦石及包裹體類型[4]Fig.8 Ore and inclusion types of Golden Pride gold deposit

為更好地理解礦床成因和指導(dǎo)區(qū)域性找礦，本文采用Kerrich et al.按照數(shù)百噸到上千噸產(chǎn)量成礦省的特征[39]，將金礦床劃分為：造山型金礦床、卡林型--類卡林型金礦床、低溫?zé)嵋盒徒?-銀礦床、斑巖型銅金礦床、鐵氧化物型銅金礦床、富金VHMS型和SEDEX型礦床等6類的分類方法，這種分類方法能將金礦床成因類型與地球動(dòng)力學(xué)背景有效地結(jié)合起來(lái)[39--40]。坦桑尼亞太古代綠巖帶內(nèi)的金礦床到底屬于上述哪種礦床類型呢？早期學(xué)者認(rèn)為布魯楊胡魯金礦的金與所謂的“黃鐵礦帶”有空間聯(lián)系，具有VMS礦床的許多特征(如黃鐵礦中有大量同期火成硫化物，重晶石包裹體)，因此認(rèn)為礦床類型是VMS型金礦床。其后的研究表明，金礦化為構(gòu)造控制，晚于VMS事件，礦物共生顯示金與早期的同火山期黃鐵礦不是同期產(chǎn)物，而是與后期的黃銅礦共生[41]。廣泛的流體包裹體和硫、碳、氧同位素研究證實(shí)布魯楊胡魯是典型的造山型金礦，而且銅與金的強(qiáng)相關(guān)性是布魯楊胡魯金礦區(qū)別于大多數(shù)其他太古代造山型金礦床的特征[42]。Vos et al.通過(guò)對(duì)恩澤加(NZ)綠巖帶內(nèi)的高登普萊德金礦床的研究[4]，并基于以下地質(zhì)特征：①賦礦巖石經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈變形；②硫化物含量總體偏低；③發(fā)育有大量的石英--碳酸鹽脈；④綠片巖相巖石中碳酸鹽--硫化物--綠泥石--絹云母蝕變組合特征；⑤與大規(guī)模擠壓構(gòu)造的空間組合特征；⑥含金硫化物的δ34S成分范圍與其他地方太古代造山型金礦床(比如：Yilgarn克拉通東部)中的δ34S成分相似；認(rèn)為高登普萊德金礦床可歸類為造山型金礦床。復(fù)雜的礦石共生以及相對(duì)較高的銀含量可能是高登普萊德金礦床區(qū)別于其他太古代造山型金礦床的特征[4]。最近也有學(xué)者提出了與前人不同的觀點(diǎn)，認(rèn)為蓋塔綠巖帶的所有金礦床缺乏與地殼規(guī)模剪切帶的密切聯(lián)系；其與侵入雜巖和火山巖有關(guān)，這些雜巖和火山巖形成于海洋高原而不是俯沖環(huán)境，并在伸展期構(gòu)造晚期階段形成，其不具有典型造山型金礦床的特征[20]。坦桑尼亞太古代綠巖帶內(nèi)的金礦床到底是不是造山型金礦床呢？造山型金礦床是指與大洋板塊俯沖和陸塊拼貼有關(guān)、產(chǎn)在匯聚板塊邊界變質(zhì)地體內(nèi)部或者邊緣受韌--脆性斷裂構(gòu)造控制的，成礦流體以低鹽度H2O--CO2--CH4為主要特征的，成礦深度(2～20 km)和溫度(200～650℃)及其相應(yīng)的蝕變礦化組合有較大變化的一系列金礦床。不同地域的太古代造山型金礦床具有很多相似的特征，比如金礦都與綠巖帶內(nèi)切割火山--沉積地層的斷裂系統(tǒng)有關(guān)，這些斷裂系統(tǒng)為地殼深部礦化流體上涌提供了通道，上涌的礦化流體通常是含水的碳酸鹽流體，含5～20 mol%的二氧化碳，源于變質(zhì)脫揮發(fā)分反應(yīng)；蝕變都以石英--碳酸鹽化為主，礦石以黃鐵礦--毒砂為主的低硫化物組成；金礦床通常發(fā)生在綠片巖相區(qū)域。盡管眾多學(xué)者通過(guò)對(duì)世界級(jí)金礦床的研究，認(rèn)為造山型金礦床的成礦作用涉及到多個(gè)階段，但都未給出充足的證據(jù)。但另外一些學(xué)者卻提出截然不同的觀點(diǎn)，他們認(rèn)為所有的造山型金礦，包括太古代金礦床，都是在單一的晚期構(gòu)造階段和與俯沖相關(guān)的構(gòu)造背景下地殼增生碰撞造山帶中形成的[43]。

綜合上述前人的研究成果及對(duì)坦桑尼亞太古代綠巖帶內(nèi)典型金礦床地質(zhì)特征與典型造山型的對(duì)比(表1)總結(jié)，筆者更傾向于造山型金礦類型這一論斷。

表1 坦桑尼亞太古代綠巖帶內(nèi)金礦床與典型造山型金礦床特征對(duì)比表Table 1 Comparison of geological characteristics between Tanzania Greenstone deposits and typical orogenic deposits

4.2 造山型金礦床成因模式

目前，造山型金礦床的成因模式主要由以下兩種觀點(diǎn)：①大陸地殼變質(zhì)流體成因模式，認(rèn)為造山型金礦形成于造山作用同變質(zhì)階段，并隨巖石圈演化礦床的物質(zhì)來(lái)源發(fā)生變化；②幔源流體模式，其認(rèn)為流體起源于俯沖洋殼脫水或富集地幔再活化，不同時(shí)代和地區(qū)的成礦流體具有一致性；盡管該模式不符合傳統(tǒng)的平衡條件下的相變?cè)恚腔卺Ｔ戳黧w的存在及其淺部運(yùn)移的大量觀測(cè)，初步認(rèn)為成礦流體是在超臨界和非平衡條件下完成了金屬的?！鷼みw移[40]。盡管越來(lái)越多的實(shí)例證實(shí)造山型金礦主要形成于峰期變質(zhì)的退變質(zhì)階段或者與區(qū)域變質(zhì)沒(méi)有任何關(guān)系，變質(zhì)流體成因模式受到了強(qiáng)烈質(zhì)疑。但從目前坦桑尼亞克拉通太古代綠巖帶內(nèi)的大量金礦床的研究進(jìn)展來(lái)看，更支持大陸地殼變質(zhì)流體成因模式。

5 結(jié)論

(1)坦桑尼亞克拉通北部太古代綠巖帶是尋找大型、超大型金礦床的目標(biāo)區(qū)域。尤其是蘇庫(kù)瑪蘭德(SU)綠巖帶、穆索馬—馬拉(MM)綠巖帶、恩澤加(NZ)綠巖帶是重點(diǎn)找礦區(qū)域。除了乞力馬費(fèi)扎(KF)綠巖帶受限于塞倫蓋蒂國(guó)家公園，找礦工作無(wú)法繼續(xù)深入外，欣延嘎—瑪麗塔(SM)綠巖帶和伊蘭巴—塞肯克(IS)綠巖帶兩個(gè)綠巖帶需要加強(qiáng)綜合研究和找礦力度。

(2)金礦床可以賦存于所有巖石類型中，綠巖巖石及其周圍花崗巖接觸帶附近是重點(diǎn)找礦方向。

(3)坦桑尼亞克拉通太古代綠巖帶中的所有金礦床都受構(gòu)造控制，包括斷裂、剪切帶和斷層等，構(gòu)造變形強(qiáng)烈的部位是最佳成礦的部位。北西--南東向和北東--南西向是主要成礦構(gòu)造方向。

(4)綠巖帶內(nèi)金礦床類型劃分方法及種類繁多，為了更好的理解礦床成因和指導(dǎo)區(qū)域性找礦，把坦桑尼亞克拉通太古代綠巖帶內(nèi)的金礦床歸為造山型金礦床。

(5)坦桑尼亞克拉通太古代綠巖帶內(nèi)的金礦床的成因模式主要有大陸地殼變質(zhì)流體成因模式和幔源流體模式兩種。通過(guò)典型金礦床實(shí)例的剖析，更支持大陸地殼變質(zhì)流體成因模式。

致謝：感謝河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院工程師衛(wèi)建征、祁東在成文、成圖過(guò)程中給予的指導(dǎo)和幫助！