马达加斯加Tsaratanana绿岩带地质组成和主要矿产特征

赵院冬，吴大天，赵 君，许逢明，王奎良，周永恒

(中国地质调查局沈阳地质调查中心，辽宁 沈阳 110034)

马达加斯加岛位于印度洋西海岸，是世界第四大岛，具有丰富的自然资源和独特的地理优势，是“一带一路”沿线的关键地区。该岛经历太古宙古陆核形成、罗迪尼亚超大陆、冈瓦纳超大陆形成、裂解等多期次的构造作用，三分之二地区发育前寒武纪变质岩，并形成了种类齐全的固体矿产资源。在其中北部地区发育三条南北向相间分布的太古宙绿岩带，统称为Tsaratanana绿岩带(图1)，是世界少有的太古代绿岩带之一，具有重要的基础地质研究价值，且该绿岩带内蕴藏丰富的金、铁、铬、镍矿产，是马岛重要的矿产资源地，对其认识和开发，对于践行“一带一路”倡议具有重要的意义。

1 马达加斯加Tsaratanana绿岩带地质特征

1.1 整体特征和研究现状

马达加斯加Tsaratanana绿岩带又称Tsaratanana岩席、杂岩[1-2]，自西向东由Maevatanana带、Andriamena带和Beforona带三条分带组成(图1)。该绿岩带主要组成岩石包括混合岩、麻粒岩、斜长角闪岩、角闪石片麻岩、黑云母片麻岩、磁铁石英岩、英云闪长质片麻岩、紫苏花岗岩以及皂石岩和滑石片岩等岩石组成。测定的变质岩原岩侵位时间主要为2.5 Ga左右，并有大量2.7 Ga残余锆石年龄，另外有锆石补掳晶达3.26 Ga和中太古宙Nd同位素特征的报道[3-5]。三条绿岩带整体上均呈向斜构造，但由于构造位置的不同，遭受后期变形变质作用的影响存在差异。西部的Maevatanana地区主要为绿片岩相-角闪岩相，岩层产状围绕晚太古宙混合花岗岩变化，中部的Andriamena带2.7～2.5 Ga发生超高温变质作用，发生高角闪岩相-麻粒岩相变质作用，形成峰值条件为850 ℃，6～7 kbar，而Beforona带变质程度为角闪岩相。

图1 马达加斯加中北部地区及绿岩带地质简图(资料来源：文献[5]，略修改)

新元古宙成冰期(Cryogenian)，随着罗迪尼亚大陆的裂解和冈瓦纳大陆的逐渐形成，绿岩带同马岛其他地区发生强烈的变质变形作用，形成产状陡立的条带状、网状的强应变带和产状平缓的块状低应变带相间分布[6-7]或形成宽缓的向斜构造[8]，并遭受着大面积的镁铁质-超镁铁质和长英质岩浆侵入[2-3,9-10]。

对于该绿岩带的认识，随着对马岛区域地质特征的了解程度不断加深而逐渐清晰。首先Besairie(1964～1971年)将其归于前寒武纪角闪质混合变质杂岩上段——Vohibory系。Hottin等称其为“Series calco-ferromagnesiennes(钙-磁铁岩系)”。直到1997年Rambeloson才首次用“绿岩带”这一词定义其岩石组成特征，而Ashwall等[11]因为构造背景研究程度低而将其称之为“镁铁质片麻岩和片岩带”。De Wit[12]在综述马岛地质演化和地理环境时接受“绿岩带”的称谓，并认为马达加斯加绿岩带是研究太古宙绿岩带中地壳环境的独特地区。Collins[1]系统总结了三条带的特征，将其归并为一个构造单元，用“Tsaratanana sheet”一词作为三条带的统称，并提出该单元与底部Antananarivo块体不同源，是外来地体，在泛非期通过巨型逆冲推覆或滑脱构造就位到Antananarivo块体之上，源区可能为东非地区。Tucker等[2]称三条带为Tsaratanana杂岩，认为它同Antananarivo同源，共同构成晚太古宙花岗岩-绿岩体，并且是印度达瓦尔克拉通的一部分。此外多位学者从形成时代、变质变形作用、后期岩浆作用、构造演化等方面进行了研究[3,6-7,9,13-14]。

1.2 分带地质组成特征

1.2.1 Maevatanana绿岩带

Maevatanana绿岩带主要由混合岩、黑云角闪片麻岩、斜长角闪岩、富磁铁矿石英岩以及皂石岩、云母片岩组成。按照岩石组合特征分为上、中、下三个亚群，其中下群岩石为条带-条纹状混合岩、眼球状混合岩，中部亚群为镁铁质片麻岩(包括黑云角闪片麻岩、角闪片麻岩和黑云母片麻岩)、斜长角闪岩和少量富磁铁矿石英岩，上部亚群为黑云斜长片麻岩、富磁铁石英岩、皂石岩、滑石片岩、绿泥石片岩和斜长角闪岩等，上部亚群中发育大量伟晶岩脉、石英脉，石英脉穿切或平行片麻岩层理产出。

1.2.2 Andriamena绿岩带

Andriamena绿岩带呈不整合接触叠加在Antananarivo块体之上，其西部发育糜楞岩化带，而在东部发育穹窿-盆地构造。主要岩石单元是长英质片麻岩(角闪黑云斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、黑云二长片麻岩)、变粒岩、斜长角闪岩、麻粒岩(富镁麻粒岩、含堇青石-直闪石麻粒岩)、混合岩(包括条带状混合岩、混合花岗岩、变泥质混合岩等)、富磁铁矿石英岩，后期构造改造作用强烈。

Andriamena带内变质岩分为三个组，按照上下关系依次为Andriamena下段，主要由混合岩、角闪辉石斜长变粒岩和辉石变粒岩等组成，其原岩为形成于岛弧环境的拉斑玄武岩；中段由混合岩、斜长角闪岩、黑云母斜长片麻岩组成，其原岩为岛弧陆缘和同碰撞造山环境的基性火山岩和中酸性火山岩；上段主要由黑云母片麻岩、矽线石石榴石片麻岩、含堇青石-石榴石麻粒岩和磁铁石英岩组成，代表了火山-沉积环境形成的一套陆缘碎屑岩系。

1.2.3 Beforona绿岩带

Beforona绿岩带是三条绿岩带中最东侧的一条，也是最为狭长的一条，南北长500多千米，宽70多千米，主要包括混合岩、麻粒岩、各类片麻岩、磁铁石英岩和大理岩，其地质组成与Andriamena相似，但整体变质程度相对低。

2 绿岩带主要矿产资源

Tsaratanana绿岩带是马岛重要矿产资源产地，其中Maevatanana地区是重要的产金区，Andriamena和Beforona地区是金、铬铁矿及镍金属集中产地，与绿岩带变质岩系有关的矿床有金矿(原生)和BIF铁矿，而铬铁矿、镍(钴)、钒钛磁铁矿等与晚元古界镁铁质-超镁铁质侵入岩有关。

2.1 金矿

自1845年Jean Laborde在塔纳纳里佛西北部的河谷中发现了马达加斯加第一个金矿，经历了一个半多世纪，马达加斯加已经发现了几百个可供开采的岩金、砂金矿床，特别是绿岩带内，当地人用“遍地是黄金”来形容金矿之多。但由于历史原因，马国目前金矿开采仍处于手工开采阶段，没有一个现代金矿矿山，因此典型矿床资料不多，关于马国金矿研究的文献和资料较少，目前仅有Rambeloson[15]和Nawaratne等[16]对该国金矿进行了简单的总结，Andrianjakavah等[17]对位于Maevatanana绿岩带内的与磁铁石英岩有关的含金石英脉特征进行了研究。国内团队在Maveatanana发现大型石英脉型金矿，并开展典型矿床和成矿规律研究[18-19]。

现有调查表明，Tsaratanana绿岩带原生金矿类型为石英脉型金矿，次生金矿主要为冲积型-残积型砂金矿。

2.1.1 原生金矿

原生金矿类型为石英脉型金矿，含矿围岩主要有镁铁质片麻岩和条带磁铁石英岩，因此有人将原生金矿分为与镁铁质片麻岩有关的和与条带状含铁建造有关的两种类型[17]。金富集在石英颗粒或包裹在石英、长石、黑云母矿物内，主要的还是富集在与片麻岩层理相平行的石英脉内(图2(a)和图2(b))。含金石英脉一般较薄，富含有硫化物，硫化物主要为黄铁矿、方铅矿和黄铜矿，受铁氧化物影响一般呈灰白色或灰黄色，脉体越薄，金矿化越强。硫化物氧化分解使石英脉发生铁染，成为直接的找矿标志(图2(c))。矿石矿物组合为石英+方铅矿+黄铁矿±金±褐铁矿±次生赤铁矿。含金石英脉主要以薄脉、细脉及网脉产出，在富铁石英岩建造含金石英脉一般穿切BIF地层，同岩层平行的脉体较为少见，而产在镁铁质片麻岩内的石英脉体产状正与此相反。

流体包裹体结构和显微测温学研究结果表明不同来源的低盐度(NaCl含量～3.6wt.%)H2O-CO2流体，流体包裹体被捕获的条件:温度220～380 ℃，平均温度250 ℃，压力1～2 kbar，属中低温热液矿床[17]。

Tsaratanana绿岩带内石英脉型金矿特征是脉体形成受构造控制和成矿流体来源于变质作用。流体的高CO2含量和低盐度特征，以及在流体包裹体内少量的CH4和N2，表明含金流体来源于区域变质作用。绿岩带内大量的基性和超基性岩体很可能向热液流体提供金的来源，BIF流变学特征和高Fe含量可能是金成矿的首要原因。

根据现有研究，本区绿岩带中石英脉型金矿主要成矿时代为新元古宙[18-20]。

该类型金矿在Maevatanana绿岩带发育，但当地没有工业开采矿山，基本处于人工加工淘选状态(图2(d))。

2.1.2 冲积型-残积型砂金矿

马达加斯加地处低纬度地区，炎热的气候和充沛的降水使大量原生金矿受强烈的风化、剥蚀、搬运至河流中，在现代河流、古河床底部和沉积间断面上几乎都有大量残积-冲积型砂金矿产出，因此砂金资源丰富，开发潜力巨大。目前对砂金矿的开采同样以人工为主，缺少机械化淘选(图2(e)和图2(f))。

对Andriamena绿岩带内砂金矿调查发现，该类型砂金矿体均在冲洪积层中，且多位于现代河床两侧。主谷中的砂金偏下部富集，尤其基岩表面含金较多，但未形成稳定的含金层位。河床相砂砾石层中普遍含金，漫滩相沉积物亚黏土层含金较少。砂金矿体呈层状、似层状，沿现代河床与古河床分布。

砂金粒度变化较大，对Andriamena地区的调查表明一般在0.3～0.1 mm。砂金按外形形态，可分为片状金、板状金、粒状金、复杂状金、柱棒状金等。伴生矿物组合：重砂矿物组合主要为磁铁矿、钛铁矿、绿帘石、褐铁矿、石榴石、角闪石、电气石、黑云母、绢云母、金红石、板钛矿、长石、石英等。

图2 绿岩带金矿

2.2 条带状含铁建造(BIF)铁矿

根据有关的统计，世界上70%的铁矿资源分布在前寒武纪绿岩带内，以BIF型铁矿为主，在马达加斯加Tsaratanana绿岩带内，发育有大量的磁铁石英岩，其中大部分磁铁矿含量达30%以上，TFe 30%～50%，矿层稳定，延长可达十几千米，铁资源量及其丰富。马达加斯加绿岩带含铁建造为阿尔戈马型，主要代表是位于西部的Soalala铁矿。

Soalala铁矿位于马达加斯加岛西北部马任家地区的Ambohipaky地区，是Maevatanana带向西延伸部分。主要由Kizombivavy、Kizombilahy和Malainolo三个矿体组成，矿体一般呈透镜状夹于前寒武纪变质岩系中，断续延伸几十千米，矿体宽100 m，矿体主要为条带状磁铁斜长片麻岩、磁铁石英岩，主要由磁铁矿、长石、石英、角闪石组成，还有少量的石榴石、黑云母和磷灰石，磁铁矿和脉石矿物呈条带状相间分布。矿石品位TFe为35%左右。远景资源量8亿t。

中国地质调查局沈阳地质调查中心在对Andriamena和Beforona两条带调查时，发现了多处该类型矿床，其中在Beforona带中北部的阿巴通德拉扎卡地区发现一处大型富锰沉积变质铁矿，铁矿石远景资源量1.8亿t[21]。在Andriamena中部发现一处沉积变质铁矿，主矿体沿走向断续出露6.5 km，矿体出露宽一般5～20 m，全铁品位30%～40%，最高可达42.38%。

2.3 与晚元古界侵入岩有关的铬、铁、镍矿床

从820 Ma开始马达加斯加古陆处于活动陆缘构造环境，形成了大面积的岩浆岩侵入阶段，其中在成冰期(Cryogenian，820～750 Ma)在北部绿岩带也遭受大规模的镁铁质-超镁铁质岩浆岩的侵入[2-3,9-10]，并形成了铬铁矿、铜镍硫化物矿床和钒钛磁铁矿矿床。

2.3.1 铬铁矿

马达加斯加是世界上重要的铬铁矿产地之一，长期以来我国是其主要的铬铁矿进口国。根据现有资料预测，马国铬铁矿矿石总储量1 500万t左右。马达加斯加铬铁矿产区主要位于Andriamena绿岩带内，赋矿岩体为新元古宙镁铁质-超镁铁质杂岩，已有三处矿区进行开采，分别为Bemanevika矿区、Ankazotaolana矿区和Ambatomint矿区，目前前两个矿区已经闭坑，只有第三个矿区正在开采。

马达加斯加铬铁矿成因类型为阿尔卑斯型豆荚状铬铁矿。矿体形态类型大致分两种：一种为层状、似层状铬铁矿，矿体产在岩体内部，规模较大且与母岩界线清晰，矿体一般厚2～100 m，长100～200 m；还有一种靠近构造带或卷入构造带中，由于受强烈挤压作用和矿体就位方式共同影响，矿体一般呈豆荚状、透镜状、囊状、呈岩脉(或岩墙)，且断续分布，特别是在强应变带内，形成断续条带状(图3)。

图3 Bemanevika铬铁矿矿体剖面图

铬铁矿矿石呈半自形等粒结构、稠密浸染状，致密块状构造，矿石品位Cr2O3含量25%～55%，Cr/Fe≥2.2。Kraoma公司对该矿入选品位要求≥39%，Cr/Fe≥2。

马达加斯加政府对本区铬铁矿的勘查工作最早开始于1921年，先后进行地表填图、磁测、重测和钻探等工作，然而勘探程度浅，最大钻探深度仅340 m，对于更深位置的超镁铁质岩体和矿体变化情况一直未有更多验证工作。到20世纪80年代，查明Bemanevika矿区矿石资源量344万t，Ankazotaolana矿区矿石资源量450万t，其他矿区矿石资源量60多万吨。

2.3.2 钒钛磁铁矿

以前马达加斯加并没有将与岩浆型钒钛磁铁矿作为一种资源进行评价。但随着调查不断深入逐渐认识到，该类型矿床规模巨大、分布较广，其中蕴含的铁、钛、钒等金属资源具有巨大的经济价值，因此越来越受到重视。中国地质调查局沈阳地质调查中心在2006～2008年通过调查评价工作，在Beforona绿岩带北部阿巴通德拉扎卡地区发现一处具有超大型远景的钒钛磁铁矿[21]。该矿含矿岩体为含橄榄石辉石辉长岩，矿石结构主要有海绵陨铁结构、半自形粒状结构，矿石构造主要有块状构造、浸染状构造、条带状构造。矿石矿物主要由磁铁矿、钛磁铁矿、钛铁矿、少量钛铁晶石和黄铁矿。属岩浆结晶分凝性铁矿床。矿床规模大、有用组分含量高，特征与我国攀枝花钒钛磁铁矿相似。现有工作将该矿划分2个矿带，6个矿段，其中1号主矿体长2 800 m，宽12～27 m。矿石中的Fe、Ti、V主要赋存于磁铁矿、钛铁矿中，TFe平均品位为29.37%，TiO2平均品位为13.63%，V平均品位为0.16%。目前工作估算的推断铁内蕴经济资源量(333)为1.6亿t，伴生钛金属量1 000万t，钒金属量46万t；矿区远景资源量(334)8亿t(含333)；伴生钛金属量6 000万t；伴生钒金属量230万t[21-22]。

2.3.3 红土型镍矿

马达加斯加绿岩带内镍矿资源丰富，主要分为红土型镍(钴)矿和铜镍硫化物型镍矿，以红土型镍矿为主。铜镍硫化物型镍矿多为矿点，规模有限。

红土型镍矿典型矿床是位于Beforona绿岩带南部的Ambatovy镍(钴)矿。Ambatovy镍钴矿位于首都塔纳那利佛与东部港口城市塔玛塔夫之间的Moramanga城北部，含矿原岩为镁铁质-超镁铁质杂岩体，包括正长岩、辉长岩、辉石岩和橄榄岩(图4)。蛇纹石化橄榄岩、辉石岩经蚀变产生了矿床内的含镍红土，再经过地表氧化、淋滤、次生富集可形成规模较大的红土型镍钴矿床。矿区地表红土层矿体厚度5～40 m，金属镍见于整个红土层内，镍含量变化在0.5%～2.5%，有时达到3%，甚至3.5%。已探明该矿镍金属工业储量140余万吨，平均品位镍1.04%,伴生钴0.06%。目前，该矿由加拿大、韩国、日本公司联合开发，每年生产金属镍60 000 t，钴5 600 t。该矿除镍钴外，还发育铁质风化壳，厚1～2 m，Fe含量46%、Ti含量1.37%，矿石量接近4 000万t。

Beforona绿岩带内其他红土型镍矿点主要位于Alaotra湖地区的Bemainty矿和镍城(Nickelville)矿，其中Bemainty镍矿镍品位为1.3%，保有储量21 000 t(金属镍)，镍城(Nickelville)矿床镍金属储量6 300 t(矿石的镍品位为1.3%)。此外在Andilamena、Antsevabe、Mandritsara西部等地区均发现有蛇纹石化的超基性岩透镜体，具有进一步的找矿潜力[23]。

图4 Ambatovy镍钴矿矿区地质简图

3 结 语

本文初步介绍了出露于马达加斯加中北部地区的Tsaratanana绿岩带成矿地质背景和主要矿产资源特征。该绿岩带形成于晚太古宙，包括Maevatanana带、Andriamena带和Beforona带三条绿岩带，主要由角闪岩相-麻粒岩相富镁铁质-长英质变质岩组成，同Antananarivo块体构成“花岗-绿岩建造”，在晚元古宙遭受大规模的岩浆侵入作用。绿岩带内发育丰富的矿产资源，主要由与太古宙变质地层有关的石英脉型金矿、BIF铁矿和与晚元古界镁铁质-超镁铁质侵入岩有关的铬铁矿、钒钛磁铁矿和红土型镍(钴)矿以及残积型-冲积型砂金矿。虽然资源种类丰富，但目前工业开采矿床较少，具有较大的开发潜力。

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