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    幾內(nèi)亞Siguiri金礦床地質(zhì)特征與控礦因素

    2021-09-06 02:58:46劉高杰張志軍
    黃金 2021年7期
    關(guān)鍵詞:碳酸鹽硫化物黃鐵礦

    劉高杰 張志軍

    摘要:Siguiri金礦床位于幾內(nèi)亞?wèn)|北部,處在區(qū)域性北西西向和近南北向斷裂交匯部位。在成礦地質(zhì)背景和礦床地質(zhì)特征研究的基礎(chǔ)上,分析了控礦因素。礦體呈脈狀、板狀賦存在淺變質(zhì)的Birimian巖系內(nèi),圍巖蝕變主要有硅化、碳酸鹽化、綠泥石化和鈉長(zhǎng)石化等,其中硅化、碳酸鹽化與金礦化關(guān)系密切。金礦化主要產(chǎn)在Fatoya組粗粒碎屑巖中,巖漿活動(dòng)可能為成礦提供了熱源和部分物源,Eburnean造山運(yùn)動(dòng)晚期擠壓-伸展轉(zhuǎn)換時(shí)期形成的次級(jí)斷裂控制了礦體的展布,斷裂是最重要的控礦因素。

    關(guān)鍵詞:西非克拉通;綠巖帶;Eburnean造山運(yùn)動(dòng);Siguiri金礦床;幾內(nèi)亞

    中圖分類號(hào):TD11 P618.51文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A開(kāi)放科學(xué)(資源服務(wù))標(biāo)識(shí)碼(OSID):

    文章編號(hào):1001-1277(2021)07-0032-05doi:10.11792/hj20210706

    幾內(nèi)亞共和國(guó)(簡(jiǎn)稱“幾內(nèi)亞”)位于非洲西部,礦產(chǎn)資源豐富,素有地質(zhì)奇跡之稱,優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)為鋁土礦、鐵礦、金礦和金剛石礦等[1]。Siguiri金礦床位于幾內(nèi)亞?wèn)|北部的Siguiri盆地北部,地理坐標(biāo):N11°34′、W9°23′,南距幾內(nèi)亞第二大城市康康市約135 km。礦區(qū)2004—2019年累計(jì)產(chǎn)金約153 t,目前保有金資源量達(dá)177 t,金平均品位0.95 g/t。本文在分析區(qū)域地質(zhì)背景的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)闡述Siguiri金礦床的地質(zhì)特征,分析控礦因素,旨在為Siguiri盆地金礦勘查找礦工作提供有益參考。

    1 區(qū)域地質(zhì)背景

    西非克拉通北為Reguibat地盾,南為Man-Leo(又稱Kénéma-Man)地盾[2-3],中間為Taoudeni盆地(見(jiàn)圖1)。Siguiri盆地橫跨幾內(nèi)亞?wèn)|北部和馬里南部,面積約40 000 km2,處在Taoudeni盆地和Man-Leo地盾之間[4],主要出露古元古代Birimian巖系(2 040~2 250 Ma)沉積巖和少量火山巖、火山碎屑巖[5],變質(zhì)程度以綠片巖相為主。晚期(約2 075 Ma)酸性巖漿侵入活動(dòng)與綠片巖相變質(zhì)作用相伴[4]。

    區(qū)域上經(jīng)歷了Eburnean造山運(yùn)動(dòng)的4期變形事件:南北向擠壓作用(D1)→北東東向擠壓作用(D2)→擠壓-伸展轉(zhuǎn)換作用(D3)→北西向擠壓作用(D4)。早期(2 158~2 250 Ma)南北向擠壓作用形成軸向近東西的平臥褶皺;隨后(2 100~2 158 Ma)北東東向擠壓作用形成軸向?yàn)楸北蔽飨虻慕绷Ⅰ薨櫍B加在早期褶皺之上;接著(1 980~2 100 Ma)擠壓-伸展轉(zhuǎn)換作用最為復(fù)雜,早期擠壓作用形成南北向逆斷裂、東西向正斷裂、北東向右行平移斷裂(剪切帶)和北西西向左行平移斷裂,后期北北西向伸展作用在早期斷裂(帶)附近形成大量與金礦化關(guān)系密切的石英-碳酸鹽-硫化物脈;晚期(<1 980 Ma)北西向擠壓作用形成區(qū)域性近直立北北東向透入性、塑性劈理,疊加在早期構(gòu)造之上[5]。

    Man-Leo地盾內(nèi)Fe-Mn-Au多金屬成礦區(qū)[6]是舉世聞名的金礦集中區(qū)之一,已發(fā)現(xiàn)超過(guò)25個(gè)金礦床的金資源量大于100 t[7],已開(kāi)采和保有金資源量合計(jì)超過(guò)10 000 t,主要分布在加納(4 318 t)、布基納法索(1 898 t)、馬里(1 890 t)、幾內(nèi)亞(612 t)、科特迪瓦(432 t)和塞內(nèi)加爾(416 t)等國(guó)[2]。Siguiri金礦床處在該成礦區(qū)的北西部,鄰區(qū)分布有多個(gè)大型—超大型金礦床,著名的有Sadiola金礦床(700 t)、Loulo金礦床(389 t)、Morila金礦床(270 t)、Syama金礦床(218 t)、Fekola金礦床(221 t)、Gounkoto金礦床(143 t)、Lefa金礦床(135 t)和Kalana金礦床(109 t)等。

    2 礦區(qū)地質(zhì)特征

    2.1 地 層

    礦區(qū)地表被第四系紅土覆蓋,零星出露Birimian巖系碎屑沉積巖夾火山碎屑沉積巖,自下而上劃分為Balato組、Fatoya組和Kintinian組(見(jiàn)圖2),總厚度>1 000 m。其中,Balato組主要為深灰色粉砂巖和含石墨黑色頁(yè)巖,夾灰色雜砂巖,厚度約200 m,未見(jiàn)底。Fatoya組以灰色雜砂巖、砂巖、粉砂巖、泥巖、頁(yè)巖等為主,上部細(xì)粒巖層中見(jiàn)有大量黃鐵礦,頁(yè)巖中偶見(jiàn)石墨,與Balato組可能為不整合接觸,厚度約400 m。Kintinian組主要為礫巖、硅質(zhì)巖、灰?guī)r、凝灰?guī)r、細(xì)粒綠片巖和厚層頁(yè)巖、泥巖,以暗綠色頁(yè)巖為特征,礫巖分布在底部,灰?guī)r、凝灰?guī)r呈厘米級(jí)夾層,整合或不整合地覆蓋在Fatoya組之上,厚度>400 m。

    2.2 構(gòu) 造

    礦區(qū)處在北西向-南北向-北北東向弧型構(gòu)造轉(zhuǎn)折部位,斷裂非常發(fā)育,主要形成于區(qū)域上的擠壓-伸展轉(zhuǎn)換作用早期,其中北東向右行平移斷裂和北西向左行平移斷裂規(guī)模較大,長(zhǎng)達(dá)數(shù)千米至數(shù)十千米;近東西向正斷裂和近南北向逆斷裂規(guī)模相對(duì)較小,延伸一般在5 km以內(nèi)。擠壓-伸展轉(zhuǎn)換作用晚期形成的裂隙多分布在早期不同方向斷裂附近,走向以近南北向和北東向?yàn)橹?,傾角近直立,被石英-碳酸鹽-硫化物脈充填。

    褶皺亦較發(fā)育,南北向擠壓作用形成的層間緊閉褶皺規(guī)模一般較小,北東東向擠壓作用形成的寬緩褶皺規(guī)模相對(duì)較大,疊加在早期褶皺之上。礦區(qū)東部發(fā)育軸跡走向北西向-南北向-北北東向的寬緩背斜,延伸>30 km,核部為Balato組,翼部為Fatoya組。礦區(qū)中部一系列平行展布的復(fù)式背、向斜規(guī)模相對(duì)較小,軸跡走向北北東向。

    2.3 巖漿巖

    礦區(qū)內(nèi)見(jiàn)有二長(zhǎng)花崗巖和輝綠巖小巖株,北部見(jiàn)東西向展布的Malea二長(zhǎng)花崗巖體(結(jié)晶年齡2 089 Ma±12 Ma,黑云母年齡2 075 Ma)侵入到Fatoya組中,北西部的Saraya一帶見(jiàn)火山角礫巖(2 092 Ma±5 Ma)呈角度不整合覆蓋在Kintinian組上[8-9]。沿北東東向斷裂發(fā)育花崗閃長(zhǎng)巖脈。礦區(qū)中部見(jiàn)形成于中生代、走向近東西的輝綠巖墻。

    此外,礦區(qū)內(nèi)變質(zhì)作用弱,巖石中見(jiàn)有大量綠泥石和黑云母,表明變質(zhì)作用級(jí)別為綠片巖相。

    3 礦床地質(zhì)特征

    礦區(qū)共包括4個(gè)區(qū)塊、14個(gè)礦段,且以1號(hào)區(qū)塊中部的Bidini礦段和Kami礦段(見(jiàn)圖2、圖3)規(guī)模最大,單個(gè)礦段金資源量均在31 t以上。根據(jù)礦體產(chǎn)出特征可分為原生金礦體和次生金礦體,原生金礦體產(chǎn)在Birimian巖系碎屑沉積巖中,以石英(-碳酸鹽-硫化物)脈型為主,是礦區(qū)礦體的主要類型;次生金礦體則產(chǎn)在原生金礦體旁側(cè)或附近的鐵質(zhì)紅土和殘坡積、沖積物中,是民采的主要對(duì)象,經(jīng)簡(jiǎn)單破碎后可直接淘洗出自然金。

    3.1 礦體特征

    礦區(qū)3個(gè)地層單元中均見(jiàn)有金礦化,尤以位于中部的Fatoya組為主(見(jiàn)圖3、圖4)。礦體呈板狀、脈狀產(chǎn)在斷裂內(nèi)或其旁側(cè),Bidini采坑南北向長(zhǎng)約

    1 050 m,東西向最寬約650 m,Kami采坑規(guī)模約1 100 m×700 m,鉆探控制最大深度超過(guò)400 m,厚度數(shù)米至數(shù)十米。礦體主要由一系列含金石英(-碳酸鹽-硫化物)脈(群)組成,含金石英脈間的距離通常為十余厘米至數(shù)米,發(fā)育程度不一。根據(jù)產(chǎn)狀和交切關(guān)系,石英(-碳酸鹽-硫化物)脈可以劃分為陡立(通常>60°)“S”形石英脈、緩傾(<30°)石英脈、層間石英脈和雁行狀石英脈4類,前2類石英脈規(guī)模最大、金品位最高。單條石英脈規(guī)模大小不一,寬多為數(shù)厘米至十余厘米,長(zhǎng)為數(shù)米至十余米不等,金品位與石英脈的發(fā)育程度及石英脈中黃鐵礦、毒砂含量呈正比。浸染狀礦化見(jiàn)于Kintinian組底部的礫巖中,浸染狀含金黃鐵礦內(nèi)部常呈溶蝕狀或碎裂狀,裂隙內(nèi)充填黃銅礦和方鉛礦等。

    3.2 礦石特征

    根據(jù)礦石氧化程度的不同,分為氧化帶、過(guò)渡帶和還原帶。氧化帶一般分布于地表下100 m以內(nèi)(見(jiàn)圖4),斷裂發(fā)育地段氧化帶深度明顯增加,最深可達(dá)210 m,巖石受風(fēng)化作用松散破碎,硫化物已氧化為褐鐵礦。氧化礦石是目前的主要開(kāi)采對(duì)象。氧化帶底部為過(guò)渡帶,風(fēng)化程度相對(duì)較弱,厚度(5~30 m)變化大,平均厚度約15 m。還原帶位于過(guò)渡帶之下,巖石堅(jiān)硬,硫化物未氧化。

    礦石中金屬礦物主要為黃鐵礦、毒砂、黃銅礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦、菱鐵礦和自然金等,毒砂、黃鐵礦和黃銅礦是主要的載金礦物,金多以自然金形式分布在礦物顆粒間或裂隙中,石英脈中常見(jiàn)明金;脈石礦物主要有石英、長(zhǎng)石、綠泥石、黑云母、絹云母、鈉長(zhǎng)石和鐵白云石等。

    礦石構(gòu)造以脈狀、網(wǎng)脈狀和浸染狀為主,見(jiàn)有斑點(diǎn)狀、角礫狀、雁行狀、皮殼狀和蜂窩狀構(gòu)造等。石英-碳酸鹽-硫化物脈和碳酸鹽-硫化物脈呈脈狀充填在裂隙中,或石英脈穿插在碳酸鹽脈中而呈網(wǎng)脈狀。黃鐵礦常呈斑點(diǎn)狀、浸染狀分布。角礫狀礦石發(fā)育在斷裂內(nèi)。

    礦石結(jié)構(gòu)主要為自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)、他形粒狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、假象結(jié)構(gòu)、共生結(jié)構(gòu)和壓碎結(jié)構(gòu)等。

    3.3 圍巖蝕變

    圍巖蝕變主要為硅化、碳酸鹽化、綠泥石化、鈉長(zhǎng)石化、絹云母化和鉀化,金成礦作用與硅化、碳酸鹽化關(guān)系最為密切,石英-碳酸鹽-硫化物脈發(fā)育地段金礦化最好。蝕變帶通常位于礦脈邊部數(shù)米至十余米范圍內(nèi),菱鐵礦-鐵白云石蝕變暈最寬可達(dá)100 m[8],蝕變分帶不明顯。金品位與蝕變強(qiáng)度和規(guī)模呈正比。

    3.4 成礦階段

    根據(jù)礦物組合和礦物生成順序,可劃分為石英-鐵白云石階段、碳酸鹽-金-多金屬硫化物階段、石英-碳酸鹽-金-毒砂階段和鐵白云石-綠泥石階段。

    1)石英-鐵白云石階段:形成平行層理脈和雁行脈,脈內(nèi)有石英、鐵白云石和少量鈉長(zhǎng)石、絹云母、微量黃鐵礦,蝕變礦化較弱。

    2)碳酸鹽-金-多金屬硫化物階段:形成角礫狀碳酸鹽-黃鐵礦(-鈉長(zhǎng)石)脈,常含有少量絹云母、石英、綠泥石和微量獨(dú)居石、毒砂、磁黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦,在其邊部形成碳酸鹽-黃鐵礦蝕變暈,蝕變礦化逐漸增強(qiáng)。

    3)石英-碳酸鹽-金-毒砂階段:形成石英-鐵白云石-毒砂脈產(chǎn)在寬10~15 m、近直立的斷裂中,脈內(nèi)見(jiàn)有鈉長(zhǎng)石、黃銅礦及少量絹云母和碳酸鹽。在礫巖中發(fā)育浸染狀黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、赤鐵礦,伴有絹云母化和碳酸鹽化蝕變。本階段是金析出的主要階段,脈狀和浸染狀礦石中均具有金礦化,在石英脈中常見(jiàn)明金。

    4)鐵白云石-綠泥石階段:見(jiàn)有浸染狀鐵白云石化和綠泥石化,金礦化弱。

    4 控礦因素

    4.1 地層(巖性)控礦

    Birimian巖系火山—碎屑沉積巖在西非克拉通分布廣泛,是著名的金賦礦層位,在科特迪瓦、加納、馬里和幾內(nèi)亞等國(guó)產(chǎn)有多個(gè)大型—超大型金礦床。在Siguiri盆地,金礦床主要賦存在低綠片巖相的上Birimian巖系中部Fatoya組淺變質(zhì)的碎屑沉積巖中。礦區(qū)內(nèi)Birimian巖系3組地層中均見(jiàn)有金礦化,F(xiàn)atoya組是最主要的賦礦層位,金礦化主要呈脈狀發(fā)育于砂巖、雜砂巖等粗粒碎屑巖中,粉砂巖、泥巖、頁(yè)巖等細(xì)粒碎屑巖中礦化相對(duì)少見(jiàn),表明金礦化與特定的巖性有關(guān)。浸染狀礦化主要見(jiàn)于Kintinian組底部的礫巖中,受層位控制明顯。Eburnean造山運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷了4期擠壓、伸展變形事件,砂巖、雜砂巖、礫巖等強(qiáng)巖層在強(qiáng)烈的變形過(guò)程中容易破裂而形成大量裂隙,有利于含礦流體運(yùn)移,并為礦質(zhì)沉淀提供空間。Birimian巖系富有機(jī)質(zhì)的細(xì)碎屑巖中金含量可高出背景值2~10倍[8],可能為成礦提供了一定的物源。地層層位和巖性對(duì)成礦的控制作用非常明顯。

    4.2 構(gòu)造控礦

    不同級(jí)別的斷裂控制了礦田、礦床、礦化帶的分布和延伸。Sassandra剪切帶是Siguiri盆地南部邊界斷裂,在科特迪瓦呈南北向,延伸至幾內(nèi)亞后呈東西向,總體呈弧形展布,具有長(zhǎng)期、多期活動(dòng)的特點(diǎn),控制了Yaoure、Kalana、Siguiri等金礦田的分布,是本區(qū)的導(dǎo)礦構(gòu)造。礦區(qū)處在區(qū)域性北西西向和近南北向斷裂交匯部位,主要礦段均沿區(qū)域性斷裂(剪切帶)展布,Bidini礦段和Kami礦段總體分布在12 km×3 km的區(qū)域內(nèi)。礦體主要受Eburnean造山運(yùn)動(dòng)晚期擠壓-伸展轉(zhuǎn)換時(shí)期形成的次級(jí)斷裂(剪切帶)控制,包括近直立的南北向逆斷裂、東西向正斷裂、北東向右行平移斷裂(剪切帶)和北西西向左行平移斷裂等,含金石英脈(群)直接產(chǎn)在次級(jí)斷裂(剪切帶)和旁側(cè)的羽狀斷裂、雁行斷裂、層間斷裂等構(gòu)造擴(kuò)容區(qū)內(nèi),受斷裂控制明顯,不同方向的斷裂交匯部位常形成厚大礦體。沿構(gòu)造破碎帶發(fā)育的近直立含金石英脈(群)密集發(fā)育地段可形成10~15 m寬的富礦段,金品位最高可達(dá)117 g/t[4]。后期形成的正斷裂常錯(cuò)斷先期形成的礦體,斷距一般在5 m以內(nèi)??傊煌?jí)別的斷裂不但為含礦熱液運(yùn)移提供了通道,還為礦質(zhì)沉淀富集提供了空間。

    4.3 巖漿巖控礦

    西非地區(qū)存在2期金礦化事件:第一期金礦化事件(2 190~2 125 Ma)分布在褶皺變形和石香腸構(gòu)造的石英脈中,金礦化呈浸染狀產(chǎn)出,金品位一般為1~3 g/t;第二期金礦化事件(2 000~2 120 Ma)產(chǎn)在脆性、脆-韌性變形帶中,與中酸性巖漿活動(dòng)有關(guān),金品位可達(dá)60 g/t[3],局部>100 g/t。地球化學(xué)分析結(jié)果表明,Kosise礦段蝕變巖石和礦石中富集Au、Ag、As、Bi(Sb)、Co、Mo、Te和W等中高溫元素[4],處在同一成礦帶的Massawa金礦床流體包裹體均一溫度150 ℃~315 ℃、硫同位素值0~4.1 ‰、氧同位素值5.5 ‰~10.9 ‰[10],Loulo金礦床成礦溫度270 ℃~340 ℃、流體包裹體富CO 2和N 2、氧同位素值8.8 ‰~10.7 ‰[11],說(shuō)明本區(qū)金成礦溫度為中高溫,硫具有深源的特征,氧同位素值落在巖漿水區(qū)域,顯示出地幔流體的特征。Eburnean造山運(yùn)動(dòng)晚期擠壓-伸展轉(zhuǎn)換時(shí)期(1 980~2 100 Ma),中酸性巖漿侵入活動(dòng)(2 075~2 089 Ma)在區(qū)域內(nèi)較為廣泛,與巖漿活動(dòng)同期的綠片巖相變質(zhì)作用過(guò)程中形成的富CO 2含礦熱液沿區(qū)域性斷裂上移,在淺部由于壓力、溫度驟減使得流體中的成礦物質(zhì)在有利的構(gòu)造部位發(fā)生沉淀形成含金石英脈[12]。金成礦時(shí)間與巖漿活動(dòng)時(shí)間在誤差范圍內(nèi)基本一致,成礦溫度為中高溫,硫源為深源硫,流體具有幔源特征,巖漿活動(dòng)可能為成礦提供了熱源和部分物源。

    綜上,Siguiri金礦床的形成與地層(巖性)、斷裂和巖漿巖關(guān)系密切,其中斷裂是最重要的控礦因素,地層(巖性)和巖漿巖次之。

    5 結(jié) 論

    1)Siguiri金礦床位于西非克拉通Siguiri盆地北部,礦體主要產(chǎn)在Birimian巖系Fatoya組粗粒碎屑巖中,受多組斷裂控制,以發(fā)育在砂巖中的脈狀礦化為主,礫巖中的浸染礦化次之,硅化、碳酸鹽化與成礦關(guān)系最為密切。

    2)根據(jù)礦物組合和生成順序,Siguiri金礦床成礦可劃分為4個(gè)階段:石英-鐵白云石階段、碳酸鹽-金-多金屬硫化物階段、石英-碳酸鹽-金-毒砂階段和鐵白云石-綠泥石階段。其中,石英-碳酸鹽-金-毒砂階段是金析出的主要階段。

    3)Siguiri金礦床控礦因素有地層(巖性)、構(gòu)造和巖漿巖因素,賦礦巖石以砂巖、雜砂巖、礫巖等粗碎屑巖為主,斷裂是最重要的控礦因素,南北向、近東西向、北東向-北東東向和北西西向斷裂(剪切帶)及其次級(jí)構(gòu)造控制了礦體的展布。Eburnean造山運(yùn)動(dòng)晚期的中酸性巖漿活動(dòng)可能為成礦提供了熱源和部分物源。

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    Geological characteristics and ore-controlling factors in Siguiri Gold Deposit,Guinea

    Liu Gaojie1,Zhang Zhijun2

    (1.Tianjin North China Geological Exploration General Institute;

    2.Tianjin Huakan Minerals Investment Co.,Ltd.)

    Abstract:Siguiri Gold Deposit is located in northeast of Guinea,and at the intersection of regional NWW and near SN fault structures.Based on the research of geological background and deposit geology characteristics,ore-controlling factors are analyzed.The orebodies,which occur as vein and tabular shapes,are hosted in the weakly metamorphosed Paleoproterozoic Birimian series.Wall rock alterations are mainly composed of silicification,carbonation,chloritization,albitization and so on,in which silicification and carbonation are closely associated with gold mineralization.Gold mineralization is mainly found in coarse-grained clastic rocks of Fatoya Formation.Magmatism may provide both heat and part of the material sources for ore-forming.Orebodies are controlled by secondary faults formed during the compression-extension transition period of the late Eburnean Orogeny.Fault is the most important ore-controlling factor.

    Keywords:West African Craton;greenstone belt;Eburnean Orogeny;Siguiri Gold Deposit;Guinea

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