坦桑尼亚太古宙绿岩带BIF型金矿地质-地球化学特征——以马黑加金矿床为例

白德胜，杨怀辉，刘正好，李水平，程　华

(河南省地质矿产勘查开发局第二地质矿产调查院，郑州 450001)



坦桑尼亚太古宙绿岩带BIF型金矿地质-地球化学特征
——以马黑加金矿床为例

白德胜，杨怀辉，刘正好，李水平，程华

(河南省地质矿产勘查开发局第二地质矿产调查院，郑州 450001)

摘要：坦桑尼亚马黑加金矿是典型的BIF型金矿，位于坦桑尼亚克拉通的太古宙卡哈马绿岩带，是隐伏的条带状含铁建造型(BIF)金矿床。该矿床受地层、构造双重控制。地层强烈褶皱并发生剪切，含矿岩性为上尼安萨(Nyanzian)群上下段接触带附近的中基性火山岩。其主要化探异常元素组合为Au-As-Sb-Ag-Hg-Pb-Ba，其中Au，As，Sb在含矿的条带状磁铁石英岩中富集明显，是深部寻找金盲矿体的主要指示元素。

关键词：马黑加金矿床；BIF型金矿；矿体特征；地球化学特征；坦桑尼亚

0引言

坦桑尼亚是世界上重要的产金国之一，环维多利亚湖太古宙绿岩带是世界级的金矿带，BIF型金矿是其重要的金矿类型。BIF即条带状含铁硅质沉积建造，产于早前寒武纪，分为较深海洋环境的阿尔果马(Algoma)型和与海底火山热液活动密切相关的苏必利尔(Superior)型2种，是世界上重要的铁矿床类型[1-3]。与BIF伴生的黄金产量约占世界总产量的13%。如产于古元古界碳酸盐相铁建造内的北美最大金矿霍姆斯塔克金矿、产于铁建造中的脉状和层控型巴西莫罗韦洛金矿，津巴布韦约13%的金产自与铁建造有关的层控金矿床，西澳耶尔岗地块15%的金采自铁建造矿床[4]。前人对坦桑尼亚的金矿资源作了许多研究[5-14]。作者曾参与了坦桑尼亚马黑加金矿的找矿勘查工作，本文以马黑加金矿为例，探讨BIF型金矿的控矿条件和地球化学特征，以期能为该类型矿床的勘查提供借鉴。

1区域成矿地质背景

坦桑尼亚克拉通主体为太古宙花岗-绿岩地体。基底岩系的下部为多多马系(群)(Dodoman System)花岗片麻岩和混合岩，中部为尼安兹系(群)(Nyanzian System)基性岩浆岩和长英质火山碎屑岩夹少量燧石条带状含铁岩系(BIF)，上部为卡维隆多系(群)(Kavirondian System)砾岩和石英岩。卡哈马—盖塔地区位于坦桑尼亚维多利亚湖的南部，马黑加金矿赋存于上尼安兹群上段。

坦桑尼亚构造变形较为复杂，卡哈马—盖塔地区为太古宙地体。绿岩大面积分布，走向近EW，东西长约200 km，南北宽约120 km。2条链状绿岩整体呈眼球状、环带状由东向西撒开，西段被元古宇不整合覆盖。构造形态以一系列紧密复杂的褶皱为主，这些褶皱经历了多次叠加改造，形成复式背斜或沿密集剪切面滑动产生的小型横褶皱。

卡哈马—盖塔地区岩浆岩发育(尤其是太古宙岩浆岩)。中太古代前期主要为大规模酸性岩浆侵入，伴随中基性-超基性的火山喷发；中太古代后期到新太古代早期，主要为间歇式酸性火山喷发-深源镁铁质基性火山喷发，形成坦桑尼亚北部大面积的尼安萨超群酸性火山沉积变质岩和尼安兹群酸性-中基性火山岩、变质玄武岩；新太古代晚期表现为大面积的花岗岩侵入。太古代末期的花岗岩和花岗闪长岩侵入到前期形成的岩体中，呈线状和环形分布。太古宙也是金矿的成矿时期。元古宙岩浆活动较弱，以小规模岩浆侵入为主。

卡哈马—盖塔地区是目前坦桑尼亚最活跃的找金区之一[14-15]。区域分布着布鲁杨葫芦、盖塔、戈登瑞奇、伯克里夫等大型、特大型金矿，金矿类型以BIF型、石英脉型为主，找矿潜力巨大(图1)

2矿床地质特征

马黑加金矿位于坦桑尼亚维多利亚湖南部太古宙花岗-绿岩地体中的卡哈马绿岩带的东北端，矿区地表大多被沼泽型黑土和第四系松散残坡积物覆盖。地层主要为上尼安兹群，分为上段、下段，岩性自上而下分为变中酸-中基性火山沉积岩和变酸性火山沉积岩2个岩性段，金矿体主要产于上尼安兹群上段与下段接触带附近的条带状含铁建造岩层中。赋矿的磁铁石英岩和金矿石的磁化率(342×10-3～1 477×10-3SI)与围岩差异明显，并具低阻高极化物性特征[6]。矿区金背景值较高，一般为20×10-9～50×10-9。金矿化带长>4 000 m，矿体规模大。

2.1矿化带分布特征

马黑加金矿区分布3条较大的金矿化带，从西到东编号为M1，M2和M3(图2)。其中M1矿化带南段地表有出露，M2，M3矿化带地表被沼泽黑土覆盖。

M1矿化带位于矿区西部，南北纵贯整个矿区。北部走向NNW-近SN向，南部走向渐变为NNE向。矿区内矿脉长约4 000 m。矿化带倾向240°～320°，总体倾向约278°，倾角67°～87°，倾斜方向上矿化带倾角变化不大，总体略有上陡下缓的趋势(图2，图3)。

M2矿化带在M1矿化带东侧约600 m处，与M1矿化带平行展布，矿区范围矿化带长度约4 000 m。总体倾向W，与M1矿化带基本一致，倾角50°～84°，整体上比M1矿化带略陡，但在倾斜方向上相对较稳定(图2，图3)。

图3　M1，M2金矿体示意图Fig.3　Sketch of gold orebody M1, M21.第四系；2.尼安兹群上段；3.尼安兹群下段；4.矿体及编号；5.钻孔

M3矿化带平行分布于M1矿化带东侧约1 500 m处，M2，M3矿化带均为物探异常发现的隐伏矿化带。

2.2矿体特征

M1-I金矿体：位于M1矿化带中段，矿体长1 120 m，最大延深500 m。矿体形态简单，呈不规则的层状、似层状。矿体走向近SN，平均倾向278°，倾角60°～75°。矿体平均厚2.68 m，最厚22.87 m，变化较稳定。w(Au)=1×10-6～44.58×10-6，平均4.16×10-6，有用组分变化较均匀。伴生有益组分MFe平均10.77%，以磁铁矿为主；平均w(Ag)=2.10×10-6。伴生有害组分As平均w(As)=2 812.08×10-6，主要赋存于毒砂中。平均w(S)=1.70%，主要赋存于黄铁矿、毒砂、黄铜矿、磁黄铁矿等硫化矿物中。M1-I金矿体规模大，单矿体资源量>10 t。因探矿权边界限制未能控制矿体的北部边界。

M2-I金矿体：位于背斜东翼，断续延长>2 000 m。矿体被沼泽黑土覆盖，矿体总体倾向278°，倾角50°～84°。矿体特征与M1-I金矿体相似，但M2-I矿体的As含量相对较高。

矿石以原生矿为主。原生矿以自形-半自形粒状、他形粒状及碎裂结构为主，条带状、块状、浸染状、细脉状、脉状穿插构造。主要金属矿物为自然金、黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿；脉石矿物有石英、长石、绢云母、绿泥石、碳酸盐矿物。氧化矿石多见交代残余结构，蜂窝状和块状构造为主，以褐铁矿、赤铁矿、高岭石、石膏和黏土矿物常见。

2.3赋矿围岩与控矿构造

(1)赋矿围岩。

赋矿地层为上尼安兹群粒度较细的变质火山-沉积岩系，大致分为上、下2段。①上段：从上到下为浅色细粒变酸性凝灰岩夹变凝灰质砂岩组成的“酸性岩层”；灰绿色细粒变中性凝灰岩夹变酸性凝灰岩组成的“中性岩层”；灰绿-灰黑色细粒变基性凝灰岩、灰黑色条带状磁铁石英岩、少量浅灰色细粒变中、酸性凝灰岩组成的“基性岩层”。整体表现为“酸性-基性”的渐变过渡、凝灰质成分颗粒细→粗→细的韵律式排布。底部磁铁石英岩逐渐增多，这种条带状含铁建造为主要的含矿岩层；②下段：以中酸性的长英质火山碎屑岩为主，基本由灰白色变中酸性凝灰岩、绢云母千枚(片)岩和变凝灰质砂岩构成。上、下段岩性之间为破碎剪切带，岩性变化表现出突变特征。

金矿体主要赋存于上尼安兹群上段岩性底部的变中酸性-中基性火山沉积岩的条带状含铁建造岩层中，金矿化广泛发育于其中的磁铁石英岩、条带状含磁铁绿泥千枚岩和变凝灰岩中，以上、下段接触部位的层间碎裂岩中矿化最发育。

(2)控矿构造。

主要控矿构造为受倒转背斜控制的上尼安兹群上、下段界面附近的层间滑动剪切破碎带。褶皱包括构造变形期形成的复式背斜及与后期剪切作用有关的小型横褶皱，后者为沿密集剪切面滑动产生的褶皱紧闭，背斜轴面走向近SN，向S倾伏，轴面产状向W倾。发育在褶皱层间的剪切破碎带是主要的控矿构造，如磁铁石英岩条带中的皱纹状构造；燧石条带角砾拉伸形成的石香肠构造；交错脉状构造，脉状穿插构造，网脉状构造等。叠加的横褶皱切过早期的纵向等斜褶皱，轴部地段矿化较强。M1，M2矿化带分别位于背斜两翼，产状W倾，金矿体的形态、产状严格受层间破碎剪切带控制，呈层状、似层状产出(图3)，构造控矿特征明显。从矿体产出部位及赋矿围岩看，马黑加金矿既不是单纯的构造控矿，也不是地层(岩性)控矿，而是同时受层间破碎剪切带及条带状含铁建造岩层控制，显示明显的岩性-构造双重控矿特征。

3地球化学特征

3.1矿区土壤地球化学特征

区内共采集土壤样品约500个，分析了16种元素。

(1)元素地球化学特征。由样品分析结果(表1)可知，勘查区土壤中分析元素含量的分异性不强，除Au，As，Sb为弱分异分布外，其他元素均为不均匀或均匀分布。在各元素的富集与贫乏特征方面，As为极强富集，Au为强富集，W及Sb为富集，其他元素Ag，Pb，Bi为正常分布，Sn，Co，Ni，Mn，Cu，Zn，Ba，Hg均为贫乏特征。说明该区为Au，As，W，Sb富集区，成矿的可能性较大，而其他元素成矿的可能性相对较小。Au，As异常与矿化带位置比较吻合(图4)。

(2)土壤中元素异常的找矿效果。根据测区内单元素异常分布及组合特征，以自行封闭的主要成矿元素的异常为主，把在空间分布上基本一致，或主要部分相互重合的多个单元素异常圈定为一个综合异常。以异常面积(Aa)、异常平均衬度(Ac)、规格化面金属量之和(∑NAP)作为依据，采用上述3个参数的正规化数据之和对综合异常进行综合定量排序，1-甲1综合异常和2-乙1综合异常与M1，M2矿化带吻合较好，呈不规则的条带状，异常区内已发现金矿体；6-丙异常也发现了金矿化带。Au，As，Sb，Ag，Pb，Ba等元素异常也与矿化带大致相符，这些元素的异常在找矿工作中具有重要的参考价值。

图4　As，Au元素异常与矿化带的对应关系及土壤地球化学综合异常略图Fig.4　Sketch of the relation between As, Au element anomalies and mineralization zones and soil geochemical comprehensive anomaly1.异常内带；2.异常中带；3.异常外带；4.综合异常范围；5.综合异常编号；6.金矿化带及编号

特征参数AuAgSnAsSbMnBiCoNi平均值X8.320.061.5520.920.60577.800.1513.3725.47离差S06.270.010.3412.700.38265.960.044.4111.44变化系数Cv0.750.160.220.610.630.460.270.330.45克拉克值Xk4.30.072.501.70.51000.00.171858.00浓集克拉克值1.930.840.6212.311.200.580.900.740.44特征参数CuZnBaWPbCd全HgHgSHg※平均值X19.5535.53405.542.0814.850.05610.678.461.90离差S04.6210.60174.901.003.670.0235.104.200.65变化系数Cv0.240.300.430.480.250.4130.480.500.34克拉克值Xk4783.006501.30160.13838383浓集克拉克值0.420.430.621.600.930.430.130.100.02

3.2岩石地球化学特征

在M1矿化带钻孔中开展岩石化探测量，分析了Au，Ag，Cu，Pb，Zn，As，Sb，Bi，W，Mo，B，Cr，Hg，Sn共14种元素。

(1)元素分布特征。矿床地质体中各元素分布特征(表2)受成矿作用控制明显，从地层围岩到控矿构造带，呈规律性递增富集。根据矿体中的岩石样品结果分析，Au是本矿床中的主要成矿元素，其浓集克拉克值最大，为高度浓集元素；As的浓集克拉克值100～1 000，属强浓集元素；Sb的浓集克拉克值10～100，为中等浓集元素；W，Pb，B，Ag，Zn等元素的浓集克拉克值1～10，属弱浓集元素。其余分析元素则呈相对正常或贫乏分布，按矿石中各元素的浓集克拉克值大小排列，获得元素浓集序列：Au-As-Sb-W-Pb-B-Ag-Zn-Sn-Mo-Bi-Cu-Cr-Hg。

元素的分异性比土壤强，Au，As，Pb为强分异，Zn，Sb为分异，更利于成矿。

对于各地层单元来讲，Au，As在条带状磁铁石英岩中显示为强富集特征，Sb显示为中等富集特征，故可确定本矿区的成矿有利层位为条带状磁铁石英岩。

图5　矿化带中元素R型聚类谱系图Fig.5　Hierarchical tree of R-type cluster analysis of elements in the mineralization zones

(2)元素的R型聚类分析。从钻孔中的岩石样品筛选出与BIF(条带状磁铁石英岩)有关的样品，对元素的相关性进行R型聚类分析(表3，图5)。从表3可见，区内Au与As，Sb具有显著的相关性，其次为Ag，Zn，Pb等。As，Sb对寻找金矿具有较好的

表3　矿化带岩石样品R型聚类结果

图6　ZK034钻孔中Au，As，Sb元素随深度变化曲线图Fig.6　Curve showing variation of Au, As, Sb with varied depth of drill hole ZK034

指示作用，这与土壤中元素的地球化学特征有一定的相似性。

(3)元素垂直变化特征。从ZK034各元素含量随深度变化曲线(图6)可以看出，元素含量随深度起伏变化，与岩性有明显的相关性，呈由浅向深逐渐升高的趋势，说明在深部金矿化有增强趋势。As，Sb与Au的变化规律基本相同，其密切相关性又一次得到证实。金相对高值主要集中在900～950 m 标高段，埋深150～200 m。

(4)元素地球化学异常的找矿效果。采用合理的异常下限，绘制了各元素的地球化学异常图。第00勘探线Au，As，Sb元素异常图与BIF矿化带(或金矿体)的吻合情况很好(图7)。金异常区在剖面上表现出不连续性，受地层因素影响较大。这一特征证明了Au，As，Sb元素在这一地区寻找金矿的重要指示作用，也说明这一地区金矿化严格受地层控制。

综上所述，本区土壤地球化学测量所圈定的异常靶区与工程控制的矿体范围相吻合，说明土壤地球化学测量在本区金矿勘查中切实有效，土壤测量的结果对岩石原生晕有较好的继承性。

4结论

图7　第00勘探线Au，As，Sb岩石地球化学异常图Fig.7　Diagram of primary Au, As, Sb geochemical

(1)地层(岩性)、构造双重控矿。马黑加金矿属典型的太古界绿岩带含铁建造型(BIF型)金矿，金矿体受岩性(BIF和凝灰岩)和构造的双重控制。矿床产于复背斜的两翼，矿体赋存于磁铁石英岩与偏酸性凝灰岩接触带的磁铁石英岩一侧，层控特征显著。同时，磁铁石英岩与偏酸性凝灰岩接触带为层间剪切破碎带，破碎带内的磁铁石英岩发育小褶皱，为金的成矿提供了有利条件。

(2)矿床地球化学特征明显。马黑加金矿区元素在岩石中的富集与分异程度较强。岩石中Au，As，Sb元素呈显著富集，Au，As的分异程度较强，而Sb较弱，因此Au，As富集成矿的可能性较大；As，Sb与Au的相关性较好，对找金有指示作用。从元素的垂直分带特征来看，Au元素在地表以下150～200 m强富集，前缘元素As，Sb在地表及浅部有较强的异常显示，推测金在深部有成矿的可能性。金的成矿作用与As，Sb密切相关，可作为本区金矿勘查的重要指示元素。

参考文献：

[1]李延河，侯可军，万德芳，等. Algoma型和Superior型硅铁建造地球化学对比研究[J]. 岩石学报，2012，28(11)： 3513-3519.

[2]王铁军，商木元. 澳大利亚西部铁矿成因探讨[J]. 地质找矿论丛，2011，26(4)：440-445.

[3]王长乐，代堰锫，刘利，等. BIF的形成时代及其研究方法[J]. 矿物学报，2011(S1)：454-456.

[4]沈保丰，李上森，骆辉. 前寒武纪条带状铁建造(BIF)中金的成矿作用[J]. 国外前寒武纪地质，1988(1)：1-34.

[5]Borg G，吴礼道. 坦桑尼亚盖塔和朱比利里夫太古代条带状铁建造中金矿床的成因探讨[J]. 国外火山地质，1992(1)：32-43.

[6]张同中，白德胜，庞绪成. 坦桑尼亚金矿勘查中的地球物理综合找矿研究[J]. 河南理工大学学报：自然科学版， 2010，29(1)：45-50.

[7]郭鸿军，林晓辉，刘焕然，等. 坦桑尼亚西部基戈马—姆藩达地区前寒武纪地质特征及锆石测年新资料[J]. 地质找矿论丛，2009，24(3)：260-266.

[8]刘军，朱谷昌. 坦桑尼亚汉德尼金矿床地质特征与找矿方向分析[J]. 地质与勘探，2012(1)：177-184.

[9]Kuehn S，李上森. 坦桑尼亚和肯尼亚西南部金矿化特征和构造背景[J]. 国外前寒武纪地质，1992(1)：66-72.

[10]李水平. 低磁纬度地区ΔT异常处理解释方法在坦桑尼亚某地区金矿预查中的应用[J]. 物探与化探，2009，33(6)：657-659.

[11]李柱云，张贞翔，何英，等. 坦桑尼亚地质矿产资源特征与矿业开发前景[J]. 中国国土资源经济，2012，25(10)：42-44.

[12]白德胜，王建光，杨东潮，等. 坦桑尼亚Mwamola地区Maheiga金矿详查报告[R]. 河南省地矿局，2012：12.

[13]杨东潮，白德胜，曹琼. 坦桑尼亚太古宙绿岩带中BIF型金矿床的勘查标志：以Maheiga金矿床为例[J]. 黄金科学技术，2013，21(4)：1-8.

[14]Maier W D, Barnes S J, Bandyayera D, et al. Early Kibaran rift-relatedmafic-ultramaficmagmatism inwestern Tanzania and Burund:i Petrogenesis and ore potential of the Kapalagulu and Musongati layered intrusions [J]. Lithos, 2008, 101(1/2)：24-53.

[15]Ministry of energy and minerals united republic of Tanzania. Opportunities for mineral resource development [Z]. 2005.

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；责任编辑：赵庆

基金项目：国外矿产资源风险勘查专项资金项目(编号：2010-188，W-2012-1-17，W-2012-1-18)资助。

作者简介：白德胜(1968—)，男，高级工程师，主要从事国内外矿产勘查工作。

通信地址：郑州市高新技术开发区莲花街56号1715室。邮政编码：450001；E-mail:hndzlsp@126.com

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

中图分类号：P613；P618.31

文献标识码：A