坦桑尼亞北部維多利亞湖地區(qū)構(gòu)造特征及金礦成礦時(shí)代討論

祁 東， 張冬霞， 柴麗潔， 司建濤， 沈 芳， 黃 達(dá)

(1.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，河南 鄭州 450001； 2.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 測繪地理信息院，河南 鄭州 450006)

坦桑尼亞北部維多利亞湖地區(qū)主要為新太古代花崗—綠巖地體，是坦桑尼亞克拉通的重要組成部分[1]。坦桑尼亞維多利亞湖的超地體中已發(fā)現(xiàn)數(shù)個(gè)世界級的金礦床，是世界上非常有名的金礦成礦區(qū)[2]。本文從超地體的角度梳理了坦桑尼亞維多利亞湖地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造格局，通過對坦桑尼亞克拉通構(gòu)造特征的分析，總結(jié)并探討坦桑尼亞克拉通變形期次與該地區(qū)金礦的成礦時(shí)代，旨在加強(qiáng)區(qū)域含礦構(gòu)造的研究，為維多利亞湖綠巖帶找礦突破提供依據(jù)。

1 維多利亞湖地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造格局

維多利亞湖地區(qū)是坦桑尼亞克拉通的重要組成部分，其由綠巖豐富、金礦床(點(diǎn))眾多的維多利亞湖東(East Lake Victoria)超地體和尼安扎湖(Lake Nyanza)超地體組成，這兩個(gè)超地體被金礦貧瘠的姆萬扎—埃亞西湖(Mwanza-Lake Eyasi)超地體隔開[3]。綠巖發(fā)育的超地體為花崗質(zhì)綠巖地體，形成年齡大約為2 600～2 850 Ma，主要由表殼巖石和同造山期花崗巖組成。姆萬扎—埃亞西湖超地體由角閃巖相—麻粒巖相的火成巖和花崗質(zhì)片麻巖組成，被許多造山后的花崗質(zhì)深成巖體侵入(圖1)。

圖1 坦桑尼亞區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造簡圖(據(jù)參考文獻(xiàn)[3]，有修改)Fig.1 Regional geological structure of Tanzania1.地質(zhì)沉積帶；2.太古代—古元古代烏本迪帶；3.花崗巖類；4.混合巖；5.鎂鐵質(zhì)片麻巖、混合片麻巖、片巖；6.長英質(zhì)—鎂鐵質(zhì)麻粒巖、斜長巖；7.綠巖帶；8.大型金礦床；9.中型金礦床；10.小型金礦床；11.金礦點(diǎn)；12.推覆構(gòu)造；13.斷層或剪切帶；14.超地體邊界。

1.1 維多利亞湖東超地體

維多利亞湖東超地體(ELVST)由四個(gè)地體組成，從北到南依次為北馬拉地體(NMT)、瑪拉—莫布拉瑪?shù)伢w(MMT)、穆索馬—基里馬費(fèi)達(dá)地體(MKT)和馬蘇—塞倫蓋蒂地體(MST)。這些地體大部分被太古代卡維隆迪(Kavirondian)超群的碎屑變質(zhì)沉積巖、新元古代布科班(Bukoban)超群的板狀硅質(zhì)碎屑沉積巖以及新近紀(jì)河湖相沖積沉積物所覆蓋。

北馬拉地體呈近EW向至NEE向展布，北部以花崗巖為界，南部以烏廷巴魯—伊蘇里亞斷裂為界[4]。該地體由莫里—塔里姆綠巖帶和米戈里綠巖帶組成，共同構(gòu)成穆索馬—瑪拉綠巖帶的一部分，并被北馬拉帶的花崗質(zhì)片麻巖所分隔。米戈里綠巖帶中的綠巖主要是鈣堿性長英質(zhì)火山巖，含少量玄武巖，這些巖石從維多利亞湖向東延伸，零星出露并逐漸變薄。在瑪拉—莫布拉瑪?shù)伢w的近EW向至NW向區(qū)域剪切構(gòu)造中，發(fā)現(xiàn)有鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)巖脈零星出露，其走向與區(qū)域剪切構(gòu)造一致，變質(zhì)程度為綠片巖相—角閃巖相。在穆索馬—基里馬費(fèi)達(dá)地體和馬蘇—塞倫蓋蒂地體中，復(fù)雜變形的安山巖、長英質(zhì)火山巖、磁性火山沉積巖以及花崗片麻巖被后期不同時(shí)期的花崗質(zhì)巖石所侵入。隨著維多利亞湖東超地體南部的變形加劇，發(fā)育等斜褶皺，超地體中的超鎂鐵質(zhì)—長英質(zhì)綠巖向北將花崗巖體擠壓成穹窿狀。

該超地體中已發(fā)現(xiàn)的主要金礦床有北馬拉(North Mara)金礦、布亨巴(Buhemba)金礦、尼亞斯羅利(Nyasirori)金礦等。

1.2 姆萬扎—埃亞西湖超地體

姆萬扎—埃亞西湖超地體(MLEST)與其它超地體不同，由西向東依次為姆萬扎—馬古地體(MGT)、馬利塔—恩戈羅恩戈羅地體(MNT)和伊達(dá)—海頓地體(IHT)。

該超地體西部由角閃巖相—麻粒巖相的變質(zhì)巖和大量同造山期花崗巖以及晚造山期鉀長花崗巖組成，東部以泛非構(gòu)造熱事件疊加為主。姆萬扎—馬古地體位于該超地體的西北部，出露巖石以花崗巖為主；馬利塔—恩戈羅恩戈羅地體位于該超地體的中部，主要出露角閃巖相—麻粒巖相變質(zhì)巖；伊達(dá)—海頓地體位于其東南部，出露巖石以綠片巖相—角閃巖相的變質(zhì)巖為主。其中，伊達(dá)—海頓地體被晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的NW向剪切節(jié)理、NE向韌—脆性構(gòu)造以及輝綠巖侵入體所覆蓋。

1.3 尼安扎湖超地體

尼安扎湖超地體(LNST)由西向東依次為蘇庫馬蘭德地體(SKT)、卡哈馬—姆瓦杜伊地體(KMT)、恩澤加—塞肯克地體(NST)和辛吉達(dá)—瑪雅地體(SMT)。

蘇庫馬蘭德地體由厚而復(fù)雜的褶皺和斷裂帶組成，上覆由沉積巖、層狀輝長巖和輝綠巖床組成的布科班超群[5]。卡哈馬—姆瓦杜伊地體被遷移的沉積物和黑土覆蓋，在地表幾乎沒有綠巖出露，其東部邊界與恩澤加—塞肯克地體呈斷層接觸。該地體中的花崗巖類多呈NE向或近SN向分布，而鉀長花崗巖類呈NW向展布，二者顯示的構(gòu)造趨勢不同，后者可能沿著分離大陸地殼的縫合線侵入[6-7]。恩澤加—塞肯克地體主要包括以硅質(zhì)碎屑巖為主的恩澤加綠巖成礦帶和以鎂鐵質(zhì)火山巖為主的伊拉姆巴—塞肯克成礦帶，這兩條成礦帶被NE向的韌—脆性剪切帶和巖脈分開[8]。該地體絕大部分地區(qū)被河湖相的沖積沉積物所覆蓋。與其它地體不同，辛吉達(dá)—瑪雅地體明顯發(fā)育花崗片麻巖，具有相對較薄的角閃巖相綠巖帶。綠巖主要為角閃片巖、斑狀安山巖、輝綠巖和流紋巖，呈NW向分布。

該超地體中已發(fā)現(xiàn)的主要金礦床有蓋塔(Geita)金礦、布魯揚(yáng)葫蘆(Bulyanhulu)金礦、圖拉瓦卡(Tulawaka)金礦、馬嘿嘎(Maheiga)金礦、高登普萊德(Golden Pride)金礦等。

2 坦桑尼亞克拉通構(gòu)造特征

在坦桑尼亞克拉通形成早期(3 600～3 200 Ma)，雜巖體的垂直侵入構(gòu)造占主導(dǎo)地位。區(qū)域褶皺作用形成了推覆體，隨后發(fā)生了變質(zhì)作用，深成侵入體侵位于褶皺的變質(zhì)沉積巖和變質(zhì)火山巖中。這些早期地質(zhì)事件之后，綠巖帶以相對低級的綠片巖殘留體孤立地存在于變質(zhì)程度較高的片麻巖中。進(jìn)一步的塑性及其后的脆性構(gòu)造—熱事件在時(shí)間上，與最后一期花崗巖系形成年代大致相當(dāng)。這些后期事件形成了開放褶皺、韌—脆性斷裂，在局部形成重要的蓄水層。晚期的退變質(zhì)作用產(chǎn)生含水礦物相，使圍巖更易發(fā)生風(fēng)化作用。

事實(shí)上，坦桑尼亞克拉通太古宙巖石受巖石圈長期演化的影響。硅鋁層存在于溫度較高、活動(dòng)性強(qiáng)的地殼中，使較老的綠巖帶呈羽狀排列。另外，現(xiàn)代巖石圈板塊的特征是走向滑動(dòng)剪切和橫切斷層延伸長度超過100 km，它們的存在指示了相鄰地殼單元/巖石圈不同部分之間水平方向的相對運(yùn)動(dòng)。因此，坦桑尼亞克拉通太古宙巖區(qū)的早期綠巖帶要比主剪切帶老，其形成于穩(wěn)定的大陸地塊形成之前。

坦桑尼亞克拉通太古宙綠巖帶早期變形事件形成了開闊、緊閉的等斜褶皺，褶皺軸線近水平，在抗風(fēng)化的條帶狀鐵建造(BIF)中保存良好，成為鯨魚背狀背斜的核部。例如，蘇庫馬蘭德(Sukumaland)綠巖帶中可見第二期褶皺，褶皺具有擠壓特征，軸面近直立，形態(tài)包括S型、Z型、撓曲和膝折。兩期褶皺疊加形成復(fù)雜的干涉樣式，在坦桑尼亞克拉通其它綠巖帶中也很常見。

3 坦桑尼亞克拉通變形期次

根據(jù)地球物理資料顯示，坦桑尼亞克拉通維多利亞湖地區(qū)下伏基巖由分布著EW向線性、等斜、直立褶皺的交替地殼塊組成，其中具有強(qiáng)磁性的巖石單元與維多利亞湖地區(qū)綠巖帶相吻合，更確切地說這些綠巖帶是含有磁鐵石英巖的巖帶；而弱磁性的片麻巖明顯地與呈NW走向、具高磁性、同生和晚期構(gòu)造花崗巖帶相分離。在維多利亞湖南部，交替的強(qiáng)磁異常線性帶表現(xiàn)為成群侵入的線性、NW走向、具強(qiáng)磁性的鉀長花崗巖帶。

通過對坦桑尼亞克拉通線性構(gòu)造的解譯(圖2)，可以看出坦桑尼亞克拉通下伏基巖的構(gòu)造呈網(wǎng)狀交叉，表明坦桑尼亞克拉通經(jīng)歷了多次大規(guī)模構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，其大致可劃分為四次漸進(jìn)變形事件。

圖2 坦桑尼亞克拉通變形期次線性構(gòu)造解譯圖(據(jù)參考文獻(xiàn)[3]，有修改)Fig.2 Interpretation map of deformation sublinear structure of Tanzania Craton1.超地體邊界；2.推覆構(gòu)造；3.D2變形事件；4.D3變形事件；5.D4變形事件；6.金礦床(點(diǎn))。

變形事件D1涉及到大量具有不同巖石組合的巖漿巖(如火山弧、弧后鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)巖石和花崗巖類)的早期堆積。隨著該期變形的持續(xù)，地殼上巖石與大陸地殼開始擠壓(如卡哈馬—姆瓦杜伊地體中的綠巖)并形成一系列褶皺，局部出現(xiàn)逆沖或抬升，形成了大致SN走向的線性構(gòu)造帶。

變形事件D2是一個(gè)非常重要的短期事件，主要受S-N向應(yīng)力場作用，使早期受擠壓的沉積巖重新發(fā)生褶皺，形成近EW向的平臥褶皺、拖曳褶皺以及保存在條帶狀鐵建造中的水平褶皺。例如，在蘇庫馬蘭德地體中，這一事件直接導(dǎo)致了外來綠巖帶的延長。隨著應(yīng)力的進(jìn)一步加劇，擠壓作用導(dǎo)致原地花崗質(zhì)片麻巖地殼發(fā)生破裂，產(chǎn)生了近SN向的斷裂，一些斷裂后來被重新活化，使大量鎂鐵質(zhì)巖脈侵入。

當(dāng)區(qū)域最大主應(yīng)力方向轉(zhuǎn)變?yōu)镹E-SW向之后，變形事件D3重新激活較老的構(gòu)造，形成NE向斷裂。隨后，白云石碳酸巖、長英質(zhì)巖脈以及石英脈均沿NE向斷裂侵入。

距今時(shí)間最近的變形事件D4主要受NW-SE向擠壓應(yīng)力作用，形成了NW向的脆—韌性剪切帶和網(wǎng)狀剪切節(jié)理，包括維多利亞湖地區(qū)和坦桑尼亞中部地區(qū)之間的超地體邊界。該邊界的緩沖帶以成群的呈NW走向分布的鉀長花崗巖為標(biāo)志，這些花崗巖在該變形事件之后侵入而成。事實(shí)上，蘇庫馬蘭德地體中蓋塔地區(qū)的逆沖構(gòu)造，以及卡哈馬—姆瓦杜伊地體厚層陸殼部分上存在的相對較薄的綠巖帶，都進(jìn)一步表明NW-SE向擠壓作用是變形事件D4的一部分。

4 金礦成礦時(shí)代討論

Borg和Krogh[9]認(rèn)為，在(2 644±3) Ma(鋯石U-Pb年齡)的變形和含金煌斑巖脈侵位后不久，蓋塔地區(qū)就沉積形成了金礦。隨后Chamberlain和Tosdal[10]在蘇庫瑪蘭德地體中從類似巖體中得出了(2 686±13) Ma的鋯石U-Pb年齡，與蘇庫馬蘭德地體(2 698±12) Ma和(2 666±3) Ma的變形峰值年齡相一致(表1)，同時(shí)也說明了該時(shí)間段的變形有利于金的形成和富集。

表1 坦桑尼亞維多利亞湖地區(qū)尼安扎湖超地體金礦同位素年齡統(tǒng)計(jì)表Table 1 Isotopic age of gold deposits in Lake Nyanza superterrane,Lake Victoria area,Tanzania

從圖3中也可以看出，維多利亞湖地區(qū)蘇庫馬蘭德地體和瑪拉—莫布拉瑪?shù)伢w中金礦形成時(shí)間與全球金成礦活動(dòng)時(shí)間基本一致，為2 700～2 650 Ma。另外，高登普萊德(Golden Pride)金礦床的形成時(shí)間約2 680 Ma，這與該時(shí)間段也基本吻合。以上表明了維多利亞湖地區(qū)金礦形成的主要時(shí)間段集中在2 700～2 650 Ma，為新太古代。

圖3 坦桑尼亞維多利亞湖地區(qū)金礦化事件的相對時(shí)間分布圖Fig.3 Relative time of gold mineralization in Lake Victoria,Tanzania1.長英質(zhì)(花崗質(zhì))巖漿作用；2.變形事件；3.研究區(qū)金礦化；4.全球金成礦活動(dòng)。

5 結(jié)論

(1) 坦桑尼亞北部維多利亞湖地區(qū)是坦桑尼亞克拉通的重要組成部分，其由綠巖豐富、金礦床(點(diǎn))眾多的維多利亞湖東超地體和尼安扎湖超地體組成，這兩個(gè)超地體被金礦貧瘠的姆萬扎—埃亞西湖超地體隔開。

(2) 坦桑尼亞克拉通大致經(jīng)歷了四次漸進(jìn)變形事件，其中變形事件D3形成了NE向斷裂并被長英質(zhì)巖脈、石英脈等充填；變形事件D4形成了NW向脆—韌性剪切帶和網(wǎng)狀剪切節(jié)理。這兩次變形事件對金的形成和富集較為有利。

(3) 維多利亞湖地區(qū)金礦的成礦年齡與地體的變形峰值年齡基本一致，也與全球金成礦活動(dòng)時(shí)間相吻合，為2 700～2 650 Ma。