坦桑尼亚尼亚斯罗利金矿构造与成矿关系研究

司建涛, 彭 俊, 梁永安, 祁 东, 曹义甲, 毛金彪

(河南省地质矿产勘查开发局 第二地质矿产调查院,河南 郑州 450001)

坦桑尼亚尼亚斯罗利金矿构造与成矿关系研究

司建涛, 彭 俊, 梁永安, 祁 东, 曹义甲, 毛金彪

(河南省地质矿产勘查开发局 第二地质矿产调查院,河南 郑州 450001)

坦桑尼亚尼亚斯罗利金矿为一中型金矿山,其金矿体严格受剪切构造带控制,为呈NE-SW向和NW-SE向展布且平行近等距分布的脉体群。根据矿石中热液蚀变的矿物种类、产状、矿物共生组合及相互穿插关系,认为尼亚斯罗利矿床的形成是多期次、多阶段热液活动的产物。通过研究区内构造和岩浆成矿作用,将本区构造—成矿期次划分为沉积富集期、构造—热液期、构造改造期和表生氧化期,并建立了构造期次和成矿期次之间的对应关系。

尼亚斯罗利金矿;构造剪切带;热液活动;构造—成矿期次

坦桑尼亚尼亚斯罗利(Nyasirori)金矿位于坦桑尼亚维多利亚湖东部马拉绿岩带东部,笔者自2010年起在该区域开展矿权考察和金矿勘查工作,并在2014年底于该区域提交一中型金矿床——尼亚斯罗利金矿床。自2013年以来,河南省地矿局及贵州省地矿局持续在坦桑尼亚维多利亚东部区域开展金矿勘查工作,并取得较好的找矿成果,现以尼亚斯罗利金矿床为例,结合区域其它金矿床的成矿特征,探讨本区金矿控矿构造及构造与成矿关系,为今后在该区域开展金矿选区及地质勘查工作提供借鉴意义。

1 区域地质背景

坦桑尼亚维多利亚湖东部金矿绿岩带构造格局主要由三组相互交切的剪切构造带组成,分别为NEE-SWW向(走向75°左右)、NE-SW向(走向60°左右)和NW-SE向(走向130°左右)[1-2],延伸超过200 km并切穿马拉—穆索马(Mara-Musoma)花岗—绿岩带,局部发育近南北向构造带。受此影响,区内次生褶皱、断裂带、剪切带等各种类型和规模的构造相当发育[3],局部岩层受到强烈变形形成等斜褶皱,在紧邻花岗质岩体的镁铁质—长英质绿岩形成双倾伏向形构造,这些强烈的变质变形构造活动为该区金矿床的形成、分布提供优越的成矿地质条件,如区内著名的北马拉(North Mara)、布罕巴(Buhemba)等大中型金矿床均位于主干剪切构造带附近(图1)。

图1 坦桑尼亚维多利亚湖东部区域构造格局[4](有修改)

Fig.1 Tectonic framework of eastern Victorialake,Tanzania(modified)

1.风化层;2.条带状铁建造;3.花岗质岩石;4.镁铁质侵入岩;5.绿岩;6.布科班沉积物;7.金矿床;8.金矿点;9.逆断层;10.剪切带;11.岩层分界线;12.研究区位置。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区内出露地层较为简单(图2),主要为太古宙尼安萨系(Nyanzian System)绿岩地层,岩性主要为变安山质凝灰岩、变长英质凝灰岩及变安山质熔岩,所有地层岩石均有一定程度的变质,变质级别为绿片岩相。由于矿体仅受构造破碎带控制,对赋存岩层无选择性。

2.2 构造

矿区内构造以韧—脆性剪切断裂构造为主,褶皱不发育,地层呈向南倾斜的单斜产出,地层倾角65°～80°之间。矿区内断裂构造多成组成群产出,控制着主要金矿体的空间分布。规模较大的断裂构造主要有近东西向、北西向、北东向和南北向四组,其中北东向断裂带是矿区内的主要控矿、含矿断裂构造。

2.3 岩浆岩

矿区内岩浆岩较发育,出露的岩浆岩主要为黑云母花岗岩、辉长岩和辉绿岩。

黑云母花岗岩:主要分布在金矿床西南部,出露面积约2 km2,其余均为隐伏,是马拉—穆索马花岗—绿岩带的一部分。其岩性特征为灰白色—浅红色,具有半自形粒状结构,块状构造,主要矿物成分为斜长石、正长石、石英、黑云母、普通角闪石等。斜长石含量约60%,呈半自形粒状,粒度1～2 mm,属中长石,发育钠长石双晶,局部受到应力影响双晶条纹有弯曲现象。正长石含量约10%,粒度0.5～1 mm,呈半自形粒状、短柱状。石英含量约15%,呈他形粒状,粒度0.4～0.5 mm,颗粒表面裂纹发育。黑云母含量约8%,呈褐色细粒鳞片状。普通角闪石含量约4%,呈短柱状,发生高岭石化,仅见少量残余。其它副矿物主要为绿泥石、绿帘石、磷灰石等。

辉长岩:与上述黑云母花岗岩体伴生,应为同造山期火山活动时幔源物质侵入形成。其岩性特征为灰绿色,辉长结构,块状构造,主要矿物成分为斜长石、辉石,斜长石与辉石自形程度相近,均为半自形粒状结构。次要矿物为橄榄石、黑云母、绿帘石、蛇纹石等,副矿物为磷灰石、磁铁矿等。斜长石粒度2～3 mm,具钠长石双晶、卡钠连晶,发育环带构造,斜长石属更长石—中长石,发生绢云母化和绿帘石化。普通辉石粒度2～4 mm,短柱状,局部蚀变成蛇纹石,与辉石界线呈不规则状、港湾状。

辉绿岩:主要沿矿权区内断裂带侵入,与大型断裂构造带走向一致,呈线状、串珠状分布,大部分为后造山期幔源物质侵入形成。其岩性特征为灰绿色,辉绿结构,块状构造,主要矿物成分为斜长石、普通辉石、普通角闪石等,辉石颗粒较大,框架中包裹半自形长条状斜长石晶体。次要矿物为绿泥石、绿帘石、方解石等,均为蚀变矿物。斜长石含量约55%,粒度0.3～0.5 mm,发育卡式双晶,属中长石,发生方解石化、绢云母化及绿帘石化。普通辉石含量约25%,呈柱状,粒度0.5～1.5 mm,部分蚀变成普通角闪石和绿泥石。

2.4 矿床特征

该金矿床为一中型构造蚀变岩型金矿床[2,5],共发现金矿脉12 条,其中规模大、质量好的数条金矿脉主要集中分布在矿区中部(图2)。金矿体主要分布于剪切构造破碎带中,其空间展布严格受剪切构造破碎带控制,且整个破碎带的金矿化是不均匀的。

图2 尼亚斯罗利金矿床构造与矿体关系图

Fig.2 Relationship of structures and ore bodies of Nyasirori gold deposit

1.第四系残坡积物;2.变质凝灰岩;3.变质基性岩;4.断层及编号;5.金矿化蚀变带及编号;6.产状;7.等高线。

3 成矿期次划分与构造分期的关系

坦桑尼亚维多利亚湖东部绿岩带成矿物质来源与成矿流体、后造山期花岗岩侵入作用有关,根据U-Pb测年显示其金成矿时代为(2 445±3)Ma[6]。H.Sibson 和E.M.Cameron等人认为金矿形成于脆—韧性转换带位置[7-9]。李德威基于对含金剪切带的研究,认为大多数含金剪切带是由韧性剪切带经抬升叠加脆性变形的结果[10]。

3.1 成矿期次的划分

该区矿化蚀变特征主要以黄铁矿化、褐铁矿化、绢云母化及硅化为主,次为绿泥石化、碳酸盐化[2]。根据矿石中热液蚀变的矿物种类、产状、矿物共生组合及相互穿插关系,认为尼亚斯罗利矿床是多期次、多阶段热液活动的产物。

崔小军等人将该金矿床的形成分为两个阶段:韧性剪切带形成期和韧—脆性剪切带形成期。笔者根据区域含矿性及周边矿点调查认为:该区域在脆性变形阶段仍经历一期较为重要的成矿过程,因后期一些南北向展布的剪切带石英脉中采样仍有矿化显示。本文将成矿期次分为成矿期前、成矿期、成矿期后和表生氧化期四期。

图3 尼亚斯罗利金矿床矿石特征

Fig.3 Photos showing ore stone characteristics of the Nyasirori gold deposit

a.黄铁矿(Py)呈半自形粒状结构,浸染状构造;b.黄铁矿(Py)被毒砂(Ar)交代;c.黄铁矿(Py)、毒砂(Ar)呈脉状构造;d.在石英脉中黄铁矿呈细脉状产出。

3.2 构造期次的划分

剪切带型金矿是一种重要的金矿床类型,深层次韧性剪切变形是金元素活化迁移过程之一,导致含金动力变质热液形成中浅层次的韧脆性剪切变形区是金元素聚集成矿部位;韧性剪切带的不同变形层次及其断层岩类型制约着金矿化类型[11]。以往的研究成果表明,金成矿带受区域韧性剪切带控制,金矿床展布受次级剪切带的控制[12-14]。

根据剪切带中岩石的变形特征,将该区的构造变形期次分为沉积富集期、沉积—变形期、韧性变形期、韧脆性变形期、脆性变形期和抬升改造期等六期。

3.3 构造—成矿期次的对应关系

通过研究区内构造和岩浆成矿作用的分析研究,将本区构造—成矿模式划分为沉积富集期、构造—岩浆热液期、脆性构造改造期和抬升—表生氧化期四期,其中构造—岩浆热液期又分为韧性—热液期、韧脆性—热液期、脆性—热液期三期。

3.3.1 沉积富集期(成矿期前)

来自地球深部和地层中的成矿物质初始富集,富铁层在成岩和变质期转变为针铁矿及次生赤铁矿和磁铁矿[12],富硅质层在同期转变为燧石和重结晶细—中粒石英。沉积—变质期,很难独立成矿,仅为后期成矿提供成矿物质及成矿物质再富集作用[13,15]。

3.3.2 韧性变形—岩浆热液期(成矿期)

区域上近南北向挤压应力使得NEE-SWW向变形带内原岩在富碱质热液作用下,斜长石等矿物被交代为鳞片状集合体的绢云母,并呈一定的定向排列,形成片理化蚀变岩。

该期以石英+绢云母+黄铁矿矿物组合为主要标志,为区内主要成矿阶段,成矿热液交代变形带内岩性形成石英、绢云母等蚀变矿物集合体,黄铁矿沿着变形带内片理化带分布,形成浸染状、团块状或细脉状黄铁矿(图3-a),该阶段为主要的金矿化作用阶段,自然金伴随黄铁矿和石英等矿物沉淀。

3.3.3 韧脆性变形—岩浆热液期(成矿期)

持续受区域近南北向挤压应力作用及地表隆升,逐步形成了NEE-SWW和NE-SW向剪切带,由走向75°～90°的一系列近平行的压扭性剪切带组成,断层面具有明显的波状弯曲,断裂倾向南南东,倾角60°～85°,宽度2～20 m。断裂带内片理化碎裂蚀变岩、角砾岩发育,具有一定的韧性剪切特征,表现为岩石和矿物具有定向拉长排列,石英脉宽2～10 cm不等,主要沿断裂带倾向与蚀变岩相间分布。

该期以形成毒砂+黄铁矿矿物组合为主要标志,为区内重要的成矿阶段,区域花岗岩和基性岩脉侵入所带来的含金流体在前期成矿作用的基础上叠加富集,毒砂沿构造蚀变岩的裂隙和片理化带分布,呈浸染状、脉状产出,部分毒砂交代早期黄铁矿,形成交代残余结构(图3-b、c)。根据矿石品位特征,往往富集毒砂的矿石金品位较高。

3.3.4 脆性变形—岩浆热液期(成矿期)

伴随区域应力作用,新一期次的花岗岩和基性岩脉侵入所带来的含矿热液沿NW-SE向剪切带运移并于带内赋存,其形成期次晚于NEE-SWW向和NE-SW向剪切带,其性质为右旋走滑断层。错断NEE-SWW向剪切的两组NW-SE向剪切带走向125°,倾向相反,东部倾向北东,倾角50°～85°;西部倾向南西,倾角40°～60°。宽度1～5 m,带内构造角砾岩、碎裂岩较发育,带中央为石英脉充填,石英脉宽20～50 cm,呈灰白色,隐晶质结构。

该期以形成石英+黄铁矿矿物组合为主要标志,为区内次要成矿阶段,主要表现为构造蚀变带受另一期张扭性应力作用影响,形成众多张裂隙,由白色微细粒石英充填,形成石英脉,穿切主成矿阶段所生成矿物集合体。黄铁矿呈星散状、细脉状与石英细脉密切共生(图3-d)。

3.3.5 脆性构造改造期(成矿期后)

该期构造主要表现为南北向张性断裂,并切穿前期NE-SW和NW-SE向剪切带。其构造性质为张性断裂构造,宽度1～3 m,带内构造岩主要为构造角砾岩、碎裂岩、石英脉;石英脉宽度20～50 cm,呈灰白色,多位于构造带中部。金属矿化主要为褐铁矿化、黄铁矿化,金矿化作用微弱。

该阶段主要生成低温石英和碳酸盐矿物,主要表现为沿裂隙中发育的灰白—灰黄色石英—方解石脉,偶见细粒黄铁矿伴生发育。

3.3.6 抬升—表生氧化期

基于区域内伸展应力作用,早期形成的金矿床被抬升,并接近地表,因此由于氧化作用的影响,发生褐铁矿化;受地表水表生作用影响,硅铝矿物次生变化为高岭石、多水高岭石等,黄铁矿等金属硫化物变为蜂窝状褐铁矿,地表可能因氧化淋滤造成金的流失而贫化。伴生的张性断裂也叠加于矿体之上,因此其形态展布更为复杂。

4 结论

根据区域地质特征及尼亚斯罗利金矿床特征,初步认为:

(1) 尼亚斯罗利金矿床构造复杂,且经历了多期变形,通过野外和室内镜下观察研究、岩心编录和采样分析等手段,划分出构造期次为六期,分别为:沉积—变形期、韧性变形期、韧脆性变形期、脆性变形期、后期构造改造期和抬升期等。

(2) 尼亚斯罗利金矿床矿物共生和组合方式多变,通过研究其矿物种类、产状、矿物共生组合及相互穿插关系,将成矿期次划分为:成矿期前、成矿期、成矿期后和表生氧化期四期,其中成矿期又细分为:韧性变形期、韧脆性变形期和脆性变形期。

(3) 将构造期次和成矿期次开展对比研究,认为本区构造—成矿模式划分为沉积富集期、构造—岩浆热液期、脆性构造改造期和抬升—表生氧化期四期。

综上所述,对坦桑尼亚维多利亚湖东部尼亚斯罗利金矿床构造与成矿的对应关系的研究,为进一步开展矿床成矿特征和区域成矿特征研究提供了一定的依据。

致谢:感谢审稿专家和期刊编辑对本文提出的宝贵修改意见!

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(责任编辑：于继红)

Relationships Between Structure and Mineralization in NyasiroriGold Deposit of Tanzania

SI Jiantao, PENG Jun, LIANG Yongan, QI Dong, CAO Yijia, MAO Jinbiao

(No.2InstituteofGeological﹠MineralResourcesSurveyofHenan,Zhengzhou,Henan450001)

The Nyasirori Gold Deposit of Tanzania is a middle endogenetic deposit,the ore bodies are strictly controlled by the shear zone,show parallelly and isometric in NE-SW and NW-SE’s direction.For the kinds of altered minerals,mineral assemblage and interpenetration,the Nyasirori Gold Deposit is of a multi-period’s hydrothermal activities.On the base of structure and mineralization study,the authors establish a correspondence relationship between the times of structure and mineralization periods.

Nysirori gold deposit; shear zone; hydrothermal activities; times of structure and mineralization periods

2016-06-22;改回日期:2016-08-10

司建涛(1981-),男,工程师,硕士,构造地质专业,从事非洲金矿勘查工作。E-mail:sijiantao@163.com

P618.51

A

1671-1211(2017)01-0023-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.01.005

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20161208.1424.036.html 数字出版日期:2016-12-08 14:24