坦桑尼亚穆索马-马拉绿岩带塔拉尼金矿床地质特征及找矿潜力分析

郭景会，张明礼，沈芳

(河南省地质矿产勘查开发局第二地质矿产调查院，郑州 450001)

0 引言

坦桑尼亚克拉通太古代绿岩带是著名的金成矿区域，2014年统计坦桑尼亚的金储量为1500 t，资源量2300 t，金资源量和产量均居非洲前列[1]。其中，坦桑尼亚90%的金矿床分布在环维多利亚湖太古代绿岩带内。坦桑尼亚绿岩带分为6个次级绿岩带(图1)，分别为：穆索马-马拉(MM)绿岩带、乞力马费扎(KF)绿岩带、恩泽加(NZ)绿岩带、伊兰姆巴-赛肯克(IS)绿岩带、欣延嘎-马利塔(SM)绿岩带和苏库玛兰德(SU)绿岩带[2]。其中穆索马-马拉(MM)绿岩带位于维多利亚湖的东部，其它绿岩带均位于维多利亚湖的南部或东南部。穆索马-马拉(MM)绿岩带是发现金矿床多的第二个绿岩带(苏库玛兰德绿岩带发现的金矿最多)。其中，最著名的有布亨巴(Buhemba)金矿、北马拉(North Mara)金矿、基巴卡里金矿等数十个大中型金矿床[3]。该区绝大多数金矿床是20世纪中叶发现的，经过半个多世纪的开采，资源已逐渐枯竭。在21世纪初，在该地区又掀起一股勘查热潮，发现了一些具有经济开采价值的金矿床(点)，如尼亚斯罗利(Nyasirori)金矿以及本文介绍的塔拉尼(Tarani)金矿。尼亚斯罗利(Nyasirori)金矿已经有很多的报道[3-6]，塔拉尼(Tarani)金矿的报道很少(2017年王建光等曾简单介绍过该矿床[6])。本文在资料收集、野外调查及综合研究的基础上，简要介绍该金矿的地质特征，并初步探讨了矿床类型、成因及下一步找矿方向。

1 区域及矿区地质概况

1.1 区域地质概况

图1 坦桑尼亚绿岩带分布图(据文献[29,36]，修改)Fig.1 Map showing greenstone belt distribution in Tanzania1.绿片岩；2.花岗岩；3.湖泊；4.省、市；5.绿岩带代号；6.金矿床及编号；7.塔拉尼金矿床SU.苏库玛兰德绿岩带；IS.伊拉姆巴-塞肯克绿岩带；KF.乞力马费扎绿岩带；MM.穆索马-马拉绿岩带；NZ.恩泽加绿岩带；SM.欣延嘎-玛利塔绿岩带①盖塔金矿；②布鲁杨胡鲁金矿；③图拉瓦卡金矿；④姆瓦莫拉金矿；⑤布兹瓦吉金矿；⑥高登普莱德金矿；⑦北马拉金矿；⑧尼亚斯罗利金矿

坦桑尼亚克拉通分为3个岩石单元：多多马超群(Dodoma)，尼安萨超群(Nyanzian)，卡维隆多超群(Kavirondian)。多多马超群是太古代最老地层，由花岗质岩石、混合岩和片岩组成；岩石成岩年龄大于3 Ga。尼安萨超群上覆于多多马超群之上，是由变质火山岩、沉积岩和花岗岩组成的典型绿岩带组合，绿岩带被花岗岩所包围，下部为镁铁质火山岩，中部为长英质火山岩，上部由沉积和火成碎屑岩组成；绿岩带已变形，在许多地方都保存有向形构造，变质程度达绿片岩相，且在花岗岩侵入体附近可达角闪岩相；岩石的成岩年龄为2700 Ma—2820 Ma。卡维隆多超群不整合上覆在尼安萨超群之上，主要由砾岩、岩屑砂岩、泥质岩和少量长英质火山岩组成。岩石成岩年龄小于2650 Ma[7-12]。

研究区所处的穆索马-马拉(MM)绿岩带是构成坦桑尼亚克拉通新太古代花岗岩-绿岩带地体的一部分。该绿岩带最古老的岩石被称为前尼安萨超群(多多马超群)的各种花岗岩有关的混合片麻岩和角闪岩，其次是尼安萨超群的长英质-基性火山岩、同造山期-造山期后侵入体以及卡维隆多超群的变质火山岩和碎屑变质沉积岩。卡维隆多超群变质沉积岩来源于尼安萨系的变质火山岩和各种侵入体的碎屑[13]。带内测得的最古老的岩石高镁安山岩的年龄为2676 Ma±12 Ma，其次是英安岩和富钠安山岩的年龄为2660 Ma以及卡维隆多超群中的英安岩的年龄2667 Ma±8 Ma，最年轻的造山期后花岗岩的年龄为2649 Ma±36 Ma[14-16]。造山期后花岗岩和Kibasuka流纹岩T亏损地幔模型年龄为2.8 Ga—4.0 Ga，这与它们起源于较老的新生源的部分熔融相对应[17]。以往学者对该绿岩带中的各种岩石的地球化学研究表明，相关岩石的形成具有新太古代的会聚边缘背景[14-16,18-19]。与其它绿岩带不同，其它绿岩带内TTG比富钾花岗岩更丰富，穆索马-马拉(MM)绿岩带中富钾花岗岩更丰富[16]。

1.2 矿区地质

图2 塔拉尼(Tarani)金矿床地质简图(据文献[6]，修改)Fig.2 Geological sketch of Tarani Au deposit1.绢云绿泥千枚岩；2.第四系；3.地质界线；4.剪切带；5.金矿脉；6.产状；7.激电中梯剖面(短导线)；8.激电测深断面

塔拉尼金矿区绝大部分为第四系覆盖，仅小部分基岩出露，岩性主要为太古代尼安萨系绿泥千枚岩，原岩为一套含铁镁质的火山-沉积建造，后期经区域变质作用，变质相达到绿片岩相。矿区北部侵入有太古代黑云母花岗岩、辉绿岩。矿区内构造以近东西和北西向韧-脆性剪切带(F1、F2)为主，含矿石英脉均赋存于这些剪切带中。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

塔拉尼金矿区内共发现M1和M2两条含金石英脉体，分布在矿区的南部，赋存于剪切带F1和F2中(图2)，严格受剪切带控制(图3)。其中，M1含金石英脉体赋存于近东西向的F1剪切带中，整体呈不规则脉状，地表延伸长约800 m，钻孔控制斜深平均约85 m，脉体平均厚度2.10 m，矿体总体走向为95°，倾向175°～180°，平均倾向178°，倾角70°～84°，平均倾角78°，往深部有逐渐变陡的趋势；围岩为绢云绿泥千枚岩，围岩几乎不含矿。M2含金石英脉赋存于北西向的F2剪切带中，该含金脉体仅有地表工程控制，控制长度约600 m，呈不规则脉状，矿化不均，厚度变化较大，平均厚度约1.44 m。总体走向293°，倾向南西，近乎直立；围岩为含石英细脉绢云绿泥千枚岩，局部含金品位较高。

2.2 矿石类型

塔拉尼金矿矿石类型为石英脉型，据石英脉矿石结构和构造又可分为块状石英脉型金矿石(图4a)和网脉状石英脉型金矿石(图4b)。其中，块状石英脉型金矿石整体赋存于剪切带内，它是一条完整且厚大的石英脉体，表面呈乳白色、烟灰色，局部蜂窝状孔洞中发育褐铁矿化，该类矿石在M1和M2石英脉体中均有分布；网脉状石英脉金矿石，主要赋存于剪切带两侧的围岩中，细小石英脉呈网状侵入到围岩中，围岩为绢英绿泥千枚岩，呈乳白色，细小石英脉表面呈红褐色，矿石品位跟石英细脉的数量呈正比，该类矿石主要分布在M2石英脉体中。

该金矿矿石金属矿物主要为自然金(图4c、4d)、黄铁矿、褐铁矿、黄铜矿、蓝辉铜矿、磁黄铁矿以及少量的方铅矿等，非金属矿物主要为石英、绢云母、绿泥石、方解石及钠长石等。矿石结构主要为晶粒结构、包含结构、交代结构和碎裂结构，构造主要为浸染状构造、脉状构造和块状构造。

图3 塔拉尼(Tarani)金矿M1、M2含金石英脉野外特征Fig.3 Field photos of Au-bearing quartz vein M1 and M2 of Tarani Au deposit

图4 塔拉尼(Tarani)金矿床矿石野外及室内镜下特征Fig.4 Field and microscopic photos of ore from Tarani Au deposita.块状石英脉矿石；b.网脉状石英脉矿石；c.含金黄铁矿；d.含金辉铜矿Au.自然金；Lm.褐铁矿；Qz.石英；Py.黄铁矿；Dg.蓝辉铜矿；Zqc.绢云绿泥千枚岩

2.3 矿化蚀变组合特征及阶段划分

金矿化分布在剪切带中不规则的石英脉及围岩中，在剪切带中石英脉与围岩的接触部位矿化蚀变强烈。矿化蚀变的主要类型包括硅化、硫化、绢云母化、绿泥石化、钠长石化和碳酸盐化等。与金矿化关系最密切的是硅化、硫化物化和钠长石化。硫化物化又包括黄铁矿化、磁黄铁矿化、褐铁矿化和毒砂化等。

根据矿化共生组合和脉体穿插关系，将热液成矿作用划分为三个阶段(表1)：早期阶段(S1)，该阶段主要矿物组合为石英-绢云母-硫化物-金-绿泥石，该阶段由少量的硫化物生成，为金早期成矿阶段；中期阶段(S2)，该阶段矿物组合为石英网脉-金-硫化物，该阶段石英脉呈烟灰色，生成大量的硫化物，是金沉淀的主要阶段；晚期阶段(S3)，该阶段矿物组合为少量的石英-碳酸盐矿物，石英脉呈乳白色，为热液成矿期后阶段。

3 矿床控矿因素

3.1 地层、岩性与成矿

坦桑尼亚太古代基底地层为多多马超群，主要分布于坦桑尼亚克拉通南部，在穆索马-马拉绿岩带内的北马拉地区曾有学者报道过[20]，称前尼安萨超群，目前还没有报道过具有商业价值的金矿床。顶部地层为卡维隆多超群，仅在该群的底部和中部发现有极少数碎岩屑型金矿床，而且这些金矿床可能来自于尼安萨超群或是内生的金矿床。中部地层尼安萨超群赋存了坦桑尼亚绝大部分金矿床。该区尼安萨超群又分上、下两部分。上部以火山碎屑岩和杂砂岩、BIF为主，下部以安山岩和长英质火山岩为主(图5)。迄今为止，该区发现的金矿床几乎都产于尼安萨超群地层中，比如前人报告过的北马拉地区Gokona金矿和Nyabigena金矿产于尼安萨超群中的斑状安山岩中[13]，布蒂亚玛地区的Buhemba金矿产于尼安萨超群中的镁铁质火山岩中，Nyasirori金矿产于尼安萨超群中的镁铁质变质凝灰岩中[3-6]，以及本文介绍的Tarani金矿产于尼安萨超群绢云绿泥千枚岩中。该区许多金矿床与镁铁质火山岩共生，但有些矿床是产在长英质火山岩、条带状铁建造中，个别产在侵入到尼安萨超群地层中的花岗岩中，比如，北马拉地区的Nyabirama金矿产于奥长花岗岩、花岗岩和闪长岩(TTG)中[13]。

表1 塔拉尼(Tarani)金矿床成矿阶段、矿物生成顺序表Table 1 Mineral paragenetic sequence of the ore-forming stages of the Au deposit

综上，该区虽然大多数金矿床产于尼安萨超群地层中，但是金矿床对地层中岩性却没有选择性，尼安萨超群地层中所有岩性中均有可能成矿，还包括侵入到地层中的花岗岩。这些赋矿岩石形成于地幔橄榄岩的含水部分熔融，类似经典岛弧岩石的演化，原生熔体在挤压或侵位于大陆地壳之前，经历了部分结晶[13]。尼安萨超群和侵入到尼安萨地层中的花岗岩均有可能是金矿的来源[21-22]。

3.2 构造控矿

坦桑尼亚太古代绿岩带经历了复杂的变形和侵入历史。变形主要涉及到早期的韧性剪切和褶皱。韧性剪切带和褶皱变形之后，又发育脆-韧性剪切带与断层。在此期间有大量的岩体侵入以及大量的长英质岩浆活动，包括绿岩带内长英质斑岩岩脉的侵入，以及现在形成绿岩带边缘的大型花岗岩体的侵位[23]。对于受剪切带和断裂控制的造山型金矿，脆-韧性的衔接部位、断裂弯曲转折端、里德尔剪切派生裂隙以及不同构造要素之间的交汇部位，此外，还有各种侵入体与其它岩性之间的接触部位为金矿化提供了最佳场所[24]。迄今为止，坦桑尼亚太古代绿岩带中发现的金矿，全部与断裂构造带有关，尤其是韧性剪切带，本矿区也不例外。矿区内，发育两组脆-韧性剪切带，一组为近EW向，另一组为NWW向，其中主要含矿剪切带F1和F2相交。另外，北西西向剪切带派生的裂隙也十分发育，这些剪切带及其派生的细小裂隙为含矿石英脉的聚集提供了有利场所，并严格控制着金矿脉总体空间分布特征。其中F1剪切带控制着M1金矿脉的空间分布特征，F2剪切带控制着M2金矿脉的空间分布特征。矿脉整体呈脉状、透镜状产出。空间上具有膨大缩小、分支复合、尖灭再现等现象，矿体近乎直立，局部具有向南和南西延伸的趋势。

图5 穆索马-马拉(MM)绿岩带综合地层柱状图(据Kwelwa S D，等，2018)Fig.5 Integrated column of Musoma-Mara greenstone belt

4 矿床类型划分及成因模式初探

4.1 矿床类型划分

对于坦桑尼亚太古代绿岩带内的金矿床类型划分，目前还没有统一的认识。不同的学者从不同的角度对自己报道的金矿床有不同的划分方法。国内外一些专家学者主要划分的类型有绿岩带型、含铁建造型(BIF型)、构造蚀变岩型、造山型、剪切带型等[4,25-28]。鉴于本矿床目前研究程度较低，根据现有的研究资料，笔者采用Manya S等根据金矿化类型的分类方法，坦桑尼亚太古代金矿床划分为：剪切带石英脉型金矿床、与剪切带有关的BIF型金矿床(层控型金矿床)、与剪切带有关的岩浆岩作用的金矿床、与剪切带有关的碎屑沉积岩(砂岩、粉砂岩)型金矿床[29]。根据上述分类方法，结合本矿床的地质特征，可以把塔拉尼(Tarani)金矿床归为剪切带石英脉型金矿床。

4.2 矿床成因模式探讨

目前大量的研究成果认为，坦桑尼亚太古代绿岩带金矿床具有以下相似的成矿地质背景及特征：①金矿床均赋存于太古代尼安萨超群花岗-绿岩地体内；②赋矿围岩均发生过多期次强烈变形；③矿体都受剪切带控制；④具有碳酸盐化-硅化-硫化物-绢云母等相似蚀变组合特征。鉴于此，塔拉尼(Tarani)金矿床的成因模式，可以类比坦桑尼亚太古代绿岩带内其它同类型金矿床的矿床成因模式。传统成矿理论认为，石英脉金矿床是岩浆期后热液和变质热液共同作用的产物，在成因上将石英脉型金矿床归为变质热液型和岩浆热液型，成矿物质主要来自围岩，有些学者认为坦桑尼亚太古代绿岩带金矿床成矿物质来源于后造山期花岗岩[10]。相反，一些学者认为成矿流体来源于浅成侵入体或变质流体，上升流体穿过可能为金源的镁铁质火山岩及其它赋矿围岩，流体与围岩相互作用形成Eh值较低、富硫的含金流体，金在这种流体中以二硫化物络合物的形式被搬运，在镁铁质火山岩及其它赋矿围岩的膨胀(如断裂、裂隙、剪切带)带内，黄铁矿和金从上升的流体中沉淀、成矿[30-31]。随着金矿床同位素及流体包裹体测试资料的积累，表明石英脉型金矿床成矿介质既有岩浆热液，也有变质热液，有的还有大气降水的加入，说明石英脉金矿床的形成是多期次复成因的。

表2 塔拉尼(Tarani)金矿区岩矿石电性参数统计表Table 2 Statistics of electrical parameters of rocks and ores of the Tarani Au deposit

图6 塔拉尼(Tarani)金矿区激电中梯剖面图Fig.6 Profile of IP medium gradient of the Tarani Au deposit

5 找矿潜力分析

图7 塔拉尼(Tarani)金矿床01线激电测深剖面图Fig.7 IP sounding profile of line 01 of the Tarani Au deposit

物探方法在坦桑尼亚隐伏地区寻找金矿过程中起到了很好的找矿效果。近年来，通过高精度磁法、微磁测量、激发极化法、电阻率法等方法在坦桑尼亚绿岩带内发现了一批大(中)型金矿床，比如，姆瓦莫拉(Mwamola，34 t)、尼亚斯罗利(Nyasirori，11 t)等。李水平等众多专家学者对上述物探方法在坦桑尼亚金矿床勘查中的应用做了大量的报道[32-40]。在塔拉尼(Tarani)金矿区布置了7条激电中梯剖面和1条激电测深剖面(见图2)。从矿区内采坑及钻孔中岩石典型测量结果(表2)来看，无论是矿化岩石还是石英脉与围岩相比都表现出“低阻高极化”特征。从激电中梯剖面图(图6)上的视电阻率曲线中也可以看出，每条剖面的中间部位，都存在着两个高阻(ρs：300～500 Ω·m)的峰区，其两者之间为相对低阻(ρs：100～150 Ω·m)凹区，即表现出明显的“两高夹一低”特征，该位置与地表含金石英脉M1位置吻合。据此可以推测含金石英脉M1往东西两侧延伸方向及其它地区激电中梯剖面具有“低阻高极化”、“两高夹一低”特征的区域，是矿区的重点找矿方向。

从01线激电测深剖面图(图7)中可以看出，含金石英脉对应的视电阻率是由低阻向高阻转换的梯度带上，往深部梯度带继续延伸，推测含金石英矿体往深部有继续延伸的可能性，具有很大的找矿潜力。视极化率显示微弱的高极化特征，但高极化异常带不够连续，推测是石英脉矿化不均匀造成的，但总体上往深部是延续的。所以，结合激电中梯剖面和激电测深测量结果，推测在M1金矿脉的两侧延伸方向上和深部具有很大的找矿潜力。

6 结语

(1)坦桑尼亚塔拉尼金矿床位于坦桑尼亚克拉通东北部的穆索马-马拉绿岩带内，矿体受近东西向和北西的韧性剪切带控制，呈脉状产于太古宙含铁镁质的火山-沉积建造中。围岩为尼安萨超群绿泥千枚岩。矿石类型主要为石英脉型，矿石构造以细脉状、块状和蜂窝状为主，矿石矿物为自然金。矿化蚀变的主要类型包括：硅化、硫化、绢云母化、绿泥石化、钠长石化和碳酸盐化等，成矿阶段分为早期(S1)、中期(S2)和晚期(S3)三个阶段。

(2)矿床类型为剪切带石英脉型金矿床。金矿严格受地层和构造控制，认为尼安萨超群铁镁质火山-沉积建造和侵入到尼安萨超群地层中的花岗岩体为该金矿提供了主要物质来源，另外还有大气降水的加入；近东西向和北西的韧性剪切构造带为含金热液的运移和金的富集提供了运输通道和赋存空间，新太古带和古元古代的构造—岩浆活动为含金热液的运移提供了热动力。

(3)矿区内近东西向和北西向韧性剪切带中变形强烈的地段，为本矿区的找矿有利地段。激电中梯和测深资料显示，在M1金矿脉两侧延伸方向和深部具有巨大的找矿潜力。