加纳上东部省某金矿床地质特征及矿床成因探讨

宦长明　丁海红

摘要：加纳上东部省某金矿床位于加纳著名的Bolo-Nangodi金成矿带的东北部，为产在早元古代著名的比里姆（Birimian）群绿岩带（Greenstone Belt）中的阿山提型（Ashanti Type）的造山构造变质—热液型金矿床，矿体赋存在石英脉破碎带和蚀变形成的绢/白云母化片麻岩中，全区已发现5个金矿体，其中Ⅳ-1矿体规模最大，Ⅱ-1矿体次之，其余相对较小。矿区矿体具有厚度大、品位高，品位变化均匀的特征，且矿体埋深较浅，易开采。

关键词：地质特征；矿床特征；变质一热液型金矿床

某金矿床位于加纳上东部省，位于加纳著名的Bolo-Nangodi金成矿带的东北部，该区分布着众多的金矿床，国内不少地质工作者（李鹏等，2015；张忠良等，2016）均对此区金矿床展开了研究。该金矿床为产在早元古代著名的比里姆（Bkimian）群绿岩带（Greenstone Belt）中的阿山提型（Ashanti Type）的造山构造变质热液型金矿床（Orogenic Gold Deposit）。该矿床资源储量规模中型，品位较高的金矿资源埋藏较浅，开采成本较低，经济效益可观。

1.区域地质背景

大地构造上加纳位于西非几内亚地盾东部，是西非克拉通的重要组成部分。西非克拉通由太古代岩石构成基底，其东部主要为古元古代比里姆（Birimian）超群岩石，在伊本（Ebumean）造山期褶皱变形，遭受花岗岩体侵入，且经历了绿片岩相区域变质作用。

1.1地层

区域上出露地层单元为：古元古界、新元古界、显生界。地层从老至新分述为：

（1）古元古界：比里姆（Birimian）超群、塔克瓦（Tark-waian）群。

比里姆群（Birimian）是加纳主要的含金地层，为一套含金的变质火山岩、变质沉积岩，基本控制了金矿的出露范围，后期受区域应力作用发生构造蚀变，蚀变为一套绿片岩相。

塔克瓦（Tarkwaian）群为一套陆相碎屑岩，下部以复碎屑砾岩为主，内部含石英岩、砂岩和千枚岩夹层。其上发育一套厚度较薄的含金砾岩层。再向上逐渐过渡为厚层砂岩，含石英岩和千枚岩夹层砂岩。

（2）新元古界：沃尔特（Vohman）超群，該超群又分为三个超群：

朋布阿卡（Bombouaka）超群主要为成熟砂岩，中上部为硅质和富黏土地层。

奥蒂（Oti）超群，奥蒂沉积岩包括冰碛岩、砂岩、碳酸盐岩和细粒碎石沉积岩。

塔马利（Tamale）超群以基底沉积岩为特征，还含有冰碛岩。

（3）显生界：为从古生界到第四系的沉积地层。沉积物为黏土、砂岩、页岩和少量灰岩。

1.2构造

该区处于Bde-nangodi构造带东南侧，区域内主构造以Bole-nangodi断裂为主，走向为北东向，倾向北西，倾角60°～80°，长度大于200km，该断裂向南一直追索到Bole区，并与Bole北西向断层相连。断裂具强烈压碎作用和糜棱岩化；其次为晚期切穿北东向断裂的次级构造一南北向和北西向构造，倾向偏西，倾角为45°～80°。三组断裂均对金矿化有控制作用。

1.3岩浆岩

区域岩浆岩十分发育，出露面积广泛，整体呈北东一南西向展布。为古元古界的塔姆纳安（Tamnean）和伊本（Ebumcan）侵入岩，岩性为角闪石（黑云母）花岗岩一花岗闪长岩类。

2.矿区地质

2.1地层

区内出露地层主要为古元古界的表壳岩，即比里姆（Birimian）超群和塔克瓦（Tarkwaian）群地层，主要为片麻岩、黄铁矿化绢（白）云母化片麻岩、斜长角闪岩、角闪片岩、石英脉及绿泥石化云母片岩等。其中，黄铁矿化绢（白）云母化片麻岩、石英脉为主要的含矿围岩。

2.2构造

本区构造较简单，地层整体表现为南西一北东、倾向北310°～322°、倾角30°～50°的单斜构造；断层以北东向断裂为主，走向为北东向，倾向北西，倾角30°～50°。岩石裂隙以张性裂隙为主，断层角砾主要呈棱角状，局部角砾棱角被磨圆，铁质胶结，可判断为张扭性断裂。这是本区最主要的控矿构造，区内主要矿体均赋存于该带内及其附近。

2.3岩浆岩

本区岩浆岩发育，出露面积广，呈北东一南西向展布。主要为花岗闪长岩（γδ），呈岩基、岩株、岩脉状产出，地表出露于矿区西部。本区金矿化与花岗闪长岩关系密切。

2.4围岩蚀变

矿区围岩蚀变主要类型有硅化、钾化、绿泥石化、绢/白云母化、碳酸盐化等。初步认为，钾长石化、硅化、黄铁矿化是主成矿期的矿化蚀变，碳酸盐化是主成矿期后的产物。

3.矿床地质特征

3.1矿床特征

3.1.1矿体赋存部位

矿体赋存于绢/白云母化片麻岩和石英脉破碎带中。

3.1.2矿体特征

根据矿体赋存部位，结合规模大小和类型，自北西向南东方向大致可圈为五个矿体，编号分别为Ⅴ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅰ、Ⅳ，其中Ⅳ号矿体为主矿体，Ⅱ矿体次之，其余较小。

（1）Ⅳ号矿体

Ⅳ号矿体分布在区内中东部，西部较集中，东部较分散，支脉较多，埋深呈西高东低趋势，埋深自地表至地下400m。按赋存部位不同Ⅳ号矿体又分Ⅳ-1～Ⅳ-16共16个矿体，其中Ⅳ-1为主矿体，其余规模较小。

Ⅳ-1矿体

矿体主要赋存在绢/白云母化片麻岩和石英脉破碎带中，顶底板均为片麻岩。矿体埋深自地表至地表以下380m，绝对标高-75m～+22lm，矿体南高北低，南部部分矿体直接出露于地表，北部向深部延伸。矿体较连续，走向大致为NE20°，倾向北西340°，倾角20°～45°。平面上矿体出露宽度从数米至34m不等，呈脉状、透镜状、棒槌状。剖面上，呈透镜状-似层状。矿体走向延伸长约680m，倾向延伸80m～350m。钻孔中矿体厚度2.28m～38.81m不等。Ⅳ-1号矿体是该区已发现矿体中规模最大的主矿体，已有工程揭露工业品级的（332+333）金矿石量1930105.19t，金属量9210.23kg，平均品位4.77g/t，占该品级金属总量的61.94%。

（2）Ⅱ号矿体

Ⅱ号矿体按赋存部位不同分为Ⅱ-1～Ⅱ12共12个矿体，Ⅱ-1矿体为矿区主矿体。

Ⅱ-1矿体

矿体赋存在石英脉破碎带中，顶底板为片麻岩。埋深自地表至地下580m，绝对标高+217m～-280m。平面上呈脉状，两端尖灭。剖面上呈似层状、脉状。矿体连续性较好，走向总体呈近东西向，倾向北西340°，倾角22°～58°。走向长约400m，倾向延伸变化较大，从100m至600m不等。矿体厚度0.92m～11.51m，平均厚度约4.39m。已有工程揭露工业品级的（332+333）金矿石量486955.19t，金属量2189.63kg，平均品位4.50g/t，占该品级金属总量的14.73%。

（3）I号矿体

分布在矿区西南部，细分为Ⅰ-1～Ⅰ-5共5个近平行小矿化体（脉），地表出露长度150m～200m不等，赋存于绢/白云母化片麻岩中。矿体Ⅰ-1、Ⅰ-5顶底板为片麻岩；矿体Ⅰ-2、Ⅰ-4顶板为花岗闪长岩，底板为片麻岩；矿体Ⅰ-3顶板为片麻岩，底板为花岗闪长岩。矿体埋深自地表至地下44.57m。已有工程揭露Ⅰ号矿体工业品级的（333）金矿石量21555.77t，金属量45.65kg，平均品位2.12/t，占该品级金属总量的0.31%。

（4）Ⅲ号矿体

矿体位于矿区北部，由多条近平行分布的小矿脉组成。根据已施工的探槽揭露，矿体走向西南-东北向，倾向290°，倾角45°～55°，地表出露50m～220m，宽约130m，单矿脉宽度介于1m～20m。已有工程揭露的低品位（333）金矿石量82691.26t，金属量81.45kg，平均品位0.99g/t，占该品级金属总量的8.13%。矿体品位较低，均为低品位矿体。

（5）V号矿体

矿体位于矿区西北部，由Ⅴ-1～Ⅴ-3共3个近似南北走向小矿脉组成。因项目现场客观原因，勘查阶段Ⅴ号矿体没有施工探槽和钻孔，矿体形态、延深及规模，待详查进一步探明。

3.2矿石质量

3.2.1矿石矿物成分及其特征

矿石为金矿石。此外有黄铁矿、黄铜矿，及少量磁铁矿、赤铁矿等金属矿物。

金：裂隙金及包裹金。裂隙金呈细脉状、树枝状、不规则细脉状嵌布于石英、黄铁矿等矿物碎裂后的微裂隙、洞穴或解理内；包裹金呈包裹体状、乳滴状发育在黄铁矿、黄铜矿内。

黄铁矿：浅黄色，半自形一自形，粒径0.2mm～0.5mm，呈颗粒状、星散状、细脉状分布。

黄铜矿：铜黄色，他形不规则粒状，粒径一般小于0.2mm，呈细脉状、浸染状分布。

磁铁矿：灰黑色，半自形粒状，粒径小于0.2mm，呈颗粒状、稀疏浸染状分布。

赤铁矿：红褐色，片状，粒径小于0.2mm，与磁铁矿伴生，交代磁铁矿。

脉石矿物为斜长石、石英、绢/白云母、角闪石、黑云母、碳酸盐、绿泥石等。

3.2.2矿石结构

主要为自形一半自形粒状结构，另可见它形粒状结构、压碎结构、交代熔蚀结构等。

自形一半自形粒状结构：主要为黄铁矿，黄铁矿晶型为立方体，粒径一般0.2mm～0.5mm，呈星散状（图1A）、颗粒状、浸染状分布（图1B）在矿石中。

它形粒状结构：主要为黄铜矿，呈大小不等的它形粒状，细脉状、不规则状或沿黑云母分布于矿石中（图1C），粒径以0.05mm～0.3mm为主，为热液期产物。

压碎结构：主要指黄铁矿在构造应力作用下被挤压破碎，外形不规则的棱角状碎屑，碎屑的边缘常呈锯齿状，具裂隙、扭曲变形及波状消光等现象（图1D）。

交代熔蚀结构：主要表现为黄铁矿偶见被黄铜矿呈穿孔状交代（图1E）。

包含结构：主要为少数黄铜矿被赤铁矿包裹（图1F）。

3.2.3矿石构造

矿石构造主要为浸染状、细脉状、网脉状构造，次为粒状、团块状构造等。

浸染状构造：各类型矿石中均可见，硅化、钾化蚀变岩矿石中更为发育。黄铁矿、黄铜矿呈浸染状分布在矿石中（图2A）。有的单晶大小不一浸染在脉石中，呈不规则浸染状构造矿石，该矿石构造为主要类型构造。

粒狀构造：黄铁矿呈颗粒状、星散状分布在脉石矿物中（图2B）。

细脉状、网脉状构造：矿体分支部位和硅化、钾化蚀变岩型矿体厚大部位，以黄铁矿为主的金属矿物，沿密集节理或微裂隙充填，形成细脉状构造（图2C）。晚期含金石英脉、碳酸盐岩及黄铁矿细脉充填于蚀变围岩或早期石英脉裂隙内（图2D），呈网脉状及脉状构造。

团块状构造：黄铁矿、黄铜矿等金属硫化物和赤铁矿等金属氧化物，呈大小不一的团块分布在矿石中，构成团块状构造。

3.2.4成矿阶段划分

据矿体构造、矿石组构及矿物组合特征等，分为四个成矿阶段：Ⅰ硅化-钾长石化阶段；Ⅱ黄铁矿-石英阶段；Ⅲ硫化物-石英阶段；Ⅳ碳酸盐阶段，其中Ⅱ、Ⅲ为金的主要矿化阶段。

3.2.5矿石化学成分

矿石中主要有用元素为金；伴生组分有银、铜等，含量低；主要有害元素为砷，含量低。

Ⅳ-1主矿体Au单个样品的品位最高232g/t，最低0.02g/t，矿体平均3.99g/t，品位变化系数117.46%，品位变化较均匀。

Ⅱ-1矿体Au单个样品的品位最高69.5g/t，最低0.03g/t，矿体平均4.24g/t，品位变化系数114.69%，品位变化较均匀。

3.3矿石类型

3.3.1矿石的自然类型

主要有用元素为金，矿物结构构造简单，未见其他次生氧化矿物，判断矿石为原生矿石。

依据矿物共生组合及脉石矿物种类，将矿石划分为石英型、钾长石-石英型和蚀变岩型。

3.3.2矿石的工业类型

据含矿岩石岩性特征，该矿床属含金石英脉型矿床。矿石类型为少硫化物片麻岩型金矿石，据成矿地质特征该矿床大部分为石英硅化钾化蚀变岩型，少部分为石英网脉及复脉带型。

3.4矿体（层）围岩

Ⅰ号矿体赋存于绢/白云母化片麻岩中，其中矿体Ⅰ-1、Ⅰ-5顶底板为片麻岩；矿体Ⅰ-2、Ⅰ-4顶板为花岗闪长岩，底板为片麻岩；矿体Ⅰ-3顶板为片麻岩，底板为花岗闪长岩。

Ⅱ号矿体赋存在绢/白云母化片麻岩和石英脉破碎带中，其中矿体Ⅱ-5、Ⅱ-8顶底板为花岗闪长岩，其他矿体顶底板均为片麻岩。

Ⅲ号矿体未施工钻探工程，根据地表探槽工程揭露推测矿体赋存在绢/白云母化片麻岩中，矿体顶、底板均为片麻岩。

Ⅳ号矿体赋存在绢/白云母化片麻岩和石英脉破碎带中，矿体顶底板均为片麻岩。

当赋矿岩石为石英脉破碎带时与围岩界线较清晰，肉眼基本能区分。当赋矿岩石为绢/白云母化片麻岩时，与围岩界不易区分，二者往往呈逐渐过渡关系。

4.矿床成因探讨及找矿标志

4.1矿床成因探讨

与河北东坪典型热液石英脉蚀变岩型金矿床（表1）（薛建平等，2010；陈喜财等，2014）和加纳区域金矿成因类型的金地质矿床资料的地质特征、矿石成分、矿物共生组合、结构构造、围岩蚀变等方面对比，此矿床应属于变质一热液型金矿床。为产在早元古代著名的比里姆（Birimian）群绿岩带（Greenstone Belt）中的阿山提型（Ashanti Type）的造山构造变质-热液型金矿床（Orogenic Gold Deposit）。

4.2主要控矿因素与成矿条件

（1）地层上，矿体产于古元古代的比里姆（Birimian）超群和塔克瓦（Tarkwaian）群地层，该地层均已遭受了区域变质作用，且变质程度较高，显示出较为明显的层位控矿特征。

（2）构造上，矿体分布在北东一南西走向断裂破碎带中，为矿质运移和聚集的良好场所。

（3）蚀变上，含金石英脉展布在钾长石化、绿泥石化及硅化蚀变带中，矿化强度与蚀变作用成正相关，蚀变越强，多种蚀变作用叠加矿化越好，单一蚀变作用，金矿化一般不好。

（4）岩浆活动上，矿区最古老岩石属于古元古代Birimi-an群，与Birimian群岩石一同发生褶皱的是Cape Coast型花岗岩类，晚期构造Dixcove花岗岩类岩石呈一系列岩株和岩基产出在整个区域内。区域上岩浆活动频繁，构造变动复杂，为成矿热液形成提供了充足的热能。

4.3找矿标志

（1）地球化学标志：区内分布数个大小不一的金异常，是寻找金矿床的重要标志。

（2）民采坑、采硐、采场是区内找金最为直接的找矿标志。

（3）岩性标志：绢/白云母化片麻岩、石英脉是主要的赋矿层位，是找金的地层标志。

（4）热液活动和围岩蚀变标志：含多金属硫化物的石英脉、金属硫化物細脉、颗粒状黄铁矿化、黄铜矿化、绢云母化、绿泥石化等是找金的热液活动和围岩蚀变标志。

5.矿床成矿基本规律与远景

5.1成矿规律

矿区位于加纳bole-Nangodi含金成矿构造带东北端，最古老的岩石属于古元古代Birimian群，岩石发生了强烈褶皱，与Birimian群岩石一同发生褶皱的是同构造Cape Coast型花岗岩类，晚期构造Dixcove花岗岩类岩石呈一系列岩株和岩基产出在整个区域内。区域上岩浆活动频繁，构造变动复杂，为成矿热液的形成提供了充足的热能。区内北东一南西走向的断裂破碎带，成为矿质运移和聚集的良好场所。矿区一带区域变质、动力变质及热液变质作用叠加出现，为金的富集提供了有利条件。

矿体赋存部位主要有两个：一是石英脉破碎带；二是蚀变形成的绢/白云母化片麻岩中。

5.2矿床远景评价

该区域内，Ⅲ号矿体在地表走向上连续性较好，推测向地下深处也有一定的延伸，矿体的形态、延深及规模情况，有待进一步探明。Ⅴ号矿体处，地表采样显示有较好的品位，经过进一步勘查有可能发现新的工业矿体。。