苏丹东北部哈维特金矿地质特征及控矿构造研究

张龙升,张志强，林芳梅，于建华，付海中，陈泽锋，季根源，徐国志

(1.华北地质勘查局综合普查大队，河北廊坊 065201；2.河北华勘地质勘查有限公司，河北廊坊，065201；3.天津华北地质勘查局，天津 300170；4.中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京 100037；5.自然资源实物地质资料中心，河北廊坊 065201；6.河北地质大学，河北石家庄 050031)

0 引言

阿拉伯-努比亚地盾位于非洲东北部，不仅是冈瓦纳成矿域的重要组成部分(Kröner et al.,1990；Stern,1994)，同时也是非洲重要的金矿产地。900～550 Ma先后发生了Rodinia超大陆的裂解、Mozambique洋的形成、生长和闭合，东、西冈瓦纳大陆拼合等一系列的增生、碰撞造山运动，形成东非造山带；期间，在东非造山带的北缘，由一系列的内海岛弧、洋岛和微小陆块的拼贴、增生形成阿拉伯-努比亚地盾(Vail,1983,1985;Kröner,1985;Stern,1994,2002;Abdelsalam and Stern,1996;Abdelsalam et al.,2003;Abdelsalam,2010;Johnson et al.,2011;Fritz et al.,2013；魏浩等，2015；Bierlein et al.,2016；Johnson et al.,2017;雷义均等，2019)。多阶段的构造、岩浆、变质和沉积作用，特别是前寒武纪的构造、岩浆活动，为该区金矿床的形成提供了十分有利的地质条件，并发育大量的火山成因块状硫化物(VMS型)铜金矿床和造山型金矿床(Johnson et al.,2017；雷义均等，2019)。

苏丹位于非洲东北部，是非洲主产金国之一。苏丹东北部作为阿拉伯-努比亚地盾的一部分，不仅是人类最早进行岩金开采活动的地区之一(胡建勇等，2011)，同时也是该国当前金矿资源的主要产地。该地区除在20世纪80～90年代开展了遥感构造解译、分散流调查和1∶100万地质填图外，长期以来，受苏丹动荡政治形势、落后经济、恶劣自然条件、物资匮乏等因素影响，一直缺乏系统的金矿勘查工作。近年来，为了寻求经济发展，苏丹政府决定大力开发矿业资源，特别是黄金开采。在此前提下，中国、俄罗斯、加拿大、法国、沙特阿拉伯等跨国矿业公司纷纷进入该区域开展金矿勘查。当前，苏丹东北部设置有金矿探矿区块20余处，已有的勘查成果数据显示，该地区控制+推断金金属量已超过250吨(其中包括Hassai～118 t Au①;Qbgbih～66 t Au,Johnson et al.,2017;Galat Sufar +Wadi Doum～40 t Au②)，显示出巨大的金矿找矿潜力。但遗憾的是，虽然勘查工作取得一定进展，但关于苏丹东北部的基础地质研究工作极少，区内地层、构造、岩浆岩及变质作用特征缺乏系统的认识和总结，各地质要素与金成矿的关系至今模糊不清(Johnson et al.,2017)，关键控矿因素与金矿化富集规律的认识不足，这严重制约了该区域金矿勘查工作的有效开展。

哈维特金矿床位于苏丹东北部红海州Block16区块中南部(图1)，是近年来新发现的一个金矿床。尽管该矿区目前正处于地质勘查阶段，但截止到2019年12月，工程控制+推断资源量已达到中型金矿规模，显示具有良好的找矿前景。本文以地质勘查工作成果为基础，对哈维特矿区地质特征进行了介绍，初步探讨了该金矿的矿床类型；同时对矿区构造进行研究，重点分析了成矿构造对金成矿的控制作用，为进一步扩大矿区找矿成果和认识苏丹东北部金成矿作用提供依据。

1 区域地质背景

哈维特金矿床大地构造位置位于阿拉伯-努比亚地盾(Arabian-Nubian Shield)之Gabgaba地块内部(图1、2)。Gabgaba地块是阿拉伯-努比亚地盾最西边缘的地块之一，形成于新元古代，其西边缘为Keraf弧陆缝合带，东与Gebeit地块之间发育Hamisana剪切带，北为Allaqi-Heiani弧弧缝合带(Abdelsalam and Stern,1996；Abdelsalam,2010;Johnson et al.,2011;Fritz et al.,2013)。其中，Keraf缝合带不仅是阿拉伯-努比亚地盾与Nile克拉通之间弧陆缝合带的重要组成部分(Almond and Ahmed,1987)，同时亦是近南北向左行走滑的剪切带，形成时间为700～610 Ma(Abdelsalam and Stern,1996)；Hamisana剪切带为北东走向右行走滑的剪切带，形成时间为660～610 Ma(Abdelsalam and Stern,1996)。

图1 阿拉伯-努比亚地盾大地构造单元分布图(据Abdelsalam,2010;Shang et al.,2010;Johnson et al.,2011修改)Fig.1 Tectonic map of the Arabian-Nubian Shield showing the locations and extents of terranes(modified from Abdelsalam, 2010;Shang et al.,2010;Johnson et al.,2011)1-弧弧缝合带；2-弧陆缝合带；3-后碰撞挤压地带；4-后碰撞走滑断裂；5-16区块位置；6-哈维特金矿床1-arc-arc sutures;2-arc-continent sutures;3-post-acrretionary shortening zones;4-post-acrretionary strike-slip faults;5-block 16;6-Haweit gold deposit

苏丹东北部出露的地层主要为新元古界安山质火山岩(图2)，局部出露少量流纹岩、灰岩、杂砂岩，和第四系砂土层。区域构造极为发育，主要表现为一系列的缝合带、剪切带及近南北向的褶皱-冲断带(Abdelsalam and Stern,1996；魏浩等，2015)。区域内岩浆活动强烈，除出露大面积的中性火山岩和缝合带附近发育的蛇绿岩(Abdelsalam and Stern,1996)外，还广泛分布有大面积的花岗岩体(图2)，以及少量的闪长玢岩、闪长岩等脉岩。近年来，该区域金矿勘查取得显著成果，先后发现了Hassai、Tanashieb VMS型铜金矿床和Gebeit、Galat Sufar③、Qbgbih、Hamisana等多个造山型金矿床(任小安等，1998；胡建勇等，2011；Johnson et al.,2011,2017;雷义均等，2019)。这些矿床多产于缝合带或剪切带附近，显示金成矿作用与区域构造、岩浆活动关系密切。

图2 苏丹东北部区域地质简图(据Abdelsalam and Stern,1996;注释③修改)Fig.2 Regional geological sketch map of the northeastern Sudan(modified from Abdelsalam and Stern,1996;Note ③)1-海相沉积岩;2-安山质火山岩；3-花岗岩；4-闪长岩；5-缝合带；6-剪切带；7-金矿床(①-Galat Sufar金矿床;②-Qbgbih金矿床;③-哈维特金矿床;④-Hamisana金矿床;⑤-Gebeit金矿床;⑥-Hassai铜金矿床)1-marine sediments;2-andesitic volcanic rocks;3-granite;4-diorite;5-suture;6-shear zone;7-gold deposit (①-Galat Sufar gold deposit;②-Qbgbih gold deposit;③-Haweit gold deposit;④-Hamisana gold deposit;⑤-Gebeit gold deposit;⑥-Hassai copper-gold deposit)

2 矿区地质特征

哈维特金矿区出露地层主要为新元古界(Pt3)浅变质的安山岩、安山质火山碎屑岩(图3，图4a、b)，以及沿干枯河床及沙化盆地分布的第四系(Q)风成砂和季节性河流冲积物。矿区内一条脆-韧性剪切带构造贯穿全区，总体走向NW325°，宽度5～7 km，长约数十千米(图3)。该剪切带内，安山岩、安山质火山碎屑岩经变质作用形成低绿片岩相的强片理化带(图4c)，并发育NW、NNW、NNE、NE、NEE向断裂构造。其中，NW、NE和NEE向断裂是矿区最主要的含矿构造。区内岩浆活动较强烈，侵入岩主要为变质英云闪长岩(γδο)、黑云母二长花岗岩(γ)和中酸性脉岩。变质英云闪长岩产于矿区东南部，大面积出露，受NW向脆-韧性剪切带影响明显(图4d)，岩石呈灰白色，具变余半自形粒状结构，千枚状、块状构造，主要矿物为斜长石(55%)、石英(30%)、黑云母(10%)、角闪石(5%)，其中斜长石、石英显微变形明显，斜长石、角闪石、黑云母遭受强烈的绢云母化、绿泥石化，片柱状矿物定向排列特征显著。黑云母二长花岗岩体(γ)产于矿区西南部，呈岩株状，球形风化严重，形成类似“土豆状”山体(图4e)，岩石呈灰白-浅肉红色，风化呈灰色，具中细粒花岗结构、块状构造，主要成分为石英(20%)、斜长石(35%)、钾长石(40%)、黑云母(5%)，未见有矿物定向排列的特征。中酸性脉岩，主要包括花岗岩脉、闪长岩脉、闪长玢岩脉、石英脉等，规模较小，多沿成矿期后NNE、NNW向断裂产出，对部分金矿体截切作用明显(图4f)。

图3 哈维特金矿床矿区地质图Fig.3 Geological map of the Haweit gold deposit1-第四系；2-变质安山质火山角砾岩；3-变质安山岩；4-片岩；5-黑云母二长花岗岩；6-变质英云闪长岩；7-金矿体；8-石英脉；9-闪 长岩、闪长玢岩脉1-Quaternary;2-meta-andesitic volcanic breccia;3-meta-andesite;4-schist；5-biotite monzogranite;6-metatonalite;7-gold orebodies; 8-quartz veins;9-dioritic dykes

图4 哈维特金矿床典型地质照片Fig.4 Representative photos showing geological characteristics in the Haweit gold deposita-变质安山岩；b-变质安山质火山角砾岩；c-安山质火山岩经变质作用形成的片岩；d-片理化的变英云闪长岩；e-球形风化的黑云母二长花岗岩体；f-截切NE向金矿体的NNE向闪长玢岩脉；g-含金强碳酸盐化强黄铁矿化绢英岩；h-含金强硅化强碳酸盐化强黄铁矿化碎裂岩；i-地表强硅化强碳酸盐化褐铁矿化金矿体；j-NW向产出的2号金矿体；k-NE向金矿体中发育的两组节理石英细脉a-meta-andesite;b-meta-andesitic volcanic breccia;c-schist derived from the metamorphism of andesitic volcanic rocks;d-foliation meta-tonalite;e-spherical weathering biotite monzogranite;f-NE-trending gold orebody cut by NNE-trending dioritic dyke;g-auriferous sericite-quartzite with strongl carbonation and pyrites;h-auriferous cataclasite with strong silicification,carbonation,and pyrites;i-gold orebody associated with strong silicification,carbonation,and limonization in the field;j-No.2 gold orebody controlled by NW-trending structure；k-two groups of quartz veinlets developed in NE-trending gold orebody

矿区目前已发现金矿(化)体45条，工程控制金矿体7条。金矿(化)体，呈脉状，均产于脆-韧性剪切带内，总体表现为含金硅化碳酸盐化黄铁矿化绢英岩或碎裂岩(图4g、h)，地表多为强硅化碳酸盐化褐铁矿化蚀变岩(图4i)，依走向可分为NW、NE、NEE向三组(图3)。NW向矿(化)体，以1、2、3号矿体为代表，走向NW325°，倾向北东或南西，倾角48°～85°，局部可见分枝复合、膨胀收缩的现象，走向长度约274～1154 m，厚度1.33～3.37 m，品位Au 2.50 ～3.20 g/t。NE向矿(化)体，以7、8、33号矿体为代表，总体走向为NE40°，倾向以北西为主，倾角61°～89°，膨胀收缩的特征明显，控制长度约150～500 m，厚度0.89～5.55 m，品位Au 1.90～3.41 g/t。NEE向矿(化)体，以9号矿体为代表，走向58°～85°，总体倾向北，偶见反倾向南，倾角80°～89°，具膨胀收缩、尖灭再现的特点，控制长度约1150 m，厚度0.37～16.31 m，品位Au 1.01～4.79 g/t。围岩蚀变主要有硅化、褐铁矿化、高岭土化、碳酸盐化、绿泥石化、绢云母化、黄铁矿化。其中，硅化、黄铁矿化、碳酸盐化、绢云母化为近矿围岩蚀变，与金矿化关系密切。

矿石中金属矿物主要为黄铁矿，偶见方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、自然金，自然金多以裂隙金、包体金形式赋存于黄铁矿中；非金属矿物有石英、方解石、铁白云石、绿泥石、绢云母等。矿石具自形-它形粒状结构、交代结构、碎裂结构；构造主要有细脉浸染状、细脉状、团块状、角砾状及网脉状构造。

3 脆-韧性剪切带的构造特征

3.1 片理构造

哈维特金矿区脆-韧性剪切带大体呈NW325°展布，带内广泛发育片理化带(S面理)。片理走向NW340°～NE30°，总体走向NNE10°，倾向西，倾角多为60°～85°(图4c、d)，与韧性剪切带主剪切面(C面理)大致呈45°夹角，指示该剪切带的运动学具有左行运动的性质(图3)。

3.2 断裂构造

NW向断裂沿脆-韧性剪切带主剪切面(C面理)方向分布，是矿区最主要的断裂构造。该组断裂规模较大，长度多为几百至上千米，密集产出，走向稳定，倾向SW或NE，倾角48°～85°，是该区金矿(化)体最主要的赋矿构造(图4j)。在平面上，1、2、3号金矿体及其它平行矿(化)体呈现出左行左列的特点(图3)。

NE向断裂，亦是矿区重要的容矿构造。该组断裂规模一般，但宽度变化较大，总体走向NE40°，倾向多为NW，倾角60°～89°，其控制的金矿(化)体在空间上呈雁列式展布，矿(化)体间距100～800 m。8、33号金矿体的野外地质调查发现，NE向断裂构造控制的矿体内部发育2组石英细脉(图4k)。一组石英细脉，走向NW340°，宽几毫米至几厘米；另一组石英细脉，与矿体总体走向一致，走向NE40°，宽几毫米至十几厘米，较前者规模略大。二者总体呈相互截切的关系，但局部可见NE向石英细脉对NW向石英细脉的截切，并显示明显的右行特征(图4k)。这两组石英细脉之间的夹角大致为60°，指示二者应为一对共轭的节理脉。矿区NE向断裂实质为一系列右行左列的断裂构造，为NW向左行脆-韧性剪切带内发育的次级剪切构造，属P′型剪裂。NE向矿体中发育的NW和NE向两组石英细脉，分别代表了P型和P′型剪切面。

NEE向断裂，为矿区的含矿构造之一。该断裂规模较大，但不甚发育，走向NEE58°～85°，倾向北，局部反倾向南，倾角80°～89°，应为高角度里德尔剪切(R′型剪切面)作用下形成的次级构造。

NNW向断裂，规模较小，长几十至一百多米，宽度0.2～10 m，走向NNW340°～355°，倾向多为NEE，少量为SWW，倾角51°～85°，多充填发育闪长岩脉、闪长玢岩脉和花岗岩脉，对NE、NEE向金矿(化)体具有明显的截切作用，属于成矿后断裂构造。

NNE向断裂，规模较小，长几十至200 m，宽度0.5～5 m，走向NNE10°，倾向西或东，倾角55°～85°，多充填发育石英脉、闪长玢岩脉，对NE、NEE向金矿体进行截切，亦属于成矿后断裂构造。

4 讨论

4.1 矿床成因类型

哈维特金矿床位于东非造山带北缘阿拉伯-努比亚地盾的Gabgaba地块，新元古代时期先后经历了一系列的弧弧拼贴、弧陆碰撞的造山运动，总体处于挤压、走滑剪切的构造环境中。区内金矿体呈脉状，产于新元古代安山质火山岩、英云闪长岩经低变质作用形成的低绿片岩相的片理化带中，总体表现为含金硅化碳酸盐化黄铁矿化绢英岩或碎裂岩，严格受NW向脆-韧性剪切带内断裂构造控制。与金矿密切相关的蚀变主要有黄铁矿化、硅化、碳酸盐化、绢云母化，矿石中金属硫化物含量<5%，黄铁矿是最主要的硫化物(Adam et al.,2020)，碳酸盐矿物含量多介于5%～25%。这些特征与典型造山型金矿床的特征(Groves et al.,1998;Goldfarb et al.,2005;Goldfarb and Groves,2015)相一致，表明哈维特金矿床应为一造山型金矿床。

与阿拉伯-努比亚地盾内典型造山型金矿床相比(表1)，苏丹东北部哈维特、Galat Sufar、Qbgbih三个金矿床具有较为相似的地质特征，矿床均严格受剪切带控制，金矿体主要以石英脉、石英碳酸盐脉等形式产于新元古界低绿片岩相的片理化带内，围岩蚀变、矿物组合特征基本一致，反映出造山型金矿床地质特征在苏丹东北部具有高度一致性；而埃及Sukari、厄立特里亚Koka金矿床，尽管赋矿围岩主要为片理化的花岗岩类，矿物组合和围岩蚀变与苏丹东北部存在一些差异，但矿床受剪切带控制的本质特性没有改变。因此，哈维特金矿床与区域内其它造山型金矿床一样，其形成与构造、岩浆活动、变质作用关系密切，剪切带特征是控制和揭示金矿体产出的关键因素。

表1 阿拉伯-努比亚地盾典型造山型金矿地质特征一览表Table 1 Geological characteristics of typical orogenic gold deposits in the Arabian-Nubian Shield

4.2 成矿构造应力场分析

依据Fritz et al.(2013)对东非造山带形成过程的系统研究，阿拉伯-努比亚地盾在漫长的构造演化过程中，先后经历海底扩张-洋盆形成(850～750 Ma)、洋壳俯冲-岛弧形成(800～650 Ma)、闭合与碰撞造山(750～550 Ma)和后造山(550 Ma～古近纪)四个阶段(雷义均等，2019)。其中，750～550 Ma，弧弧拼合、弧陆碰撞、及东、西冈瓦纳大陆碰撞过程中，在阿拉伯-努比亚地盾形成了一系列走向近南北的收缩区(Abdelsalam,1994;Johnson et al.,2011;Fritz et al.,2013)和大量NW向左行走滑断裂带(Agar,1986;Alene and Barker,1993)、以及少量的NE向右行走滑断裂带(Abdelsalam,1994;Abdelsalam and Stern,1996)，这些特征指示哈维特金矿床所处的Gabgaba地块在阿拉伯-努比亚地盾形成过程中处于近东西向的挤压应力环境。

哈维特矿区内构造主要表现为一NW走向的左行脆-韧性剪切带。它不仅严格控制着矿区NNE10°片理化带的分布，同时控制了不同金矿(化)体的产出。剪切带内的NW、NE、NEE向断裂均属于脆-韧性剪切带内发育的次级构造，而NE向矿体内发育的NW和NE向的共轭节理脉则属于三级构造。这些特征表明哈维特金矿区NW向脆-韧性剪切带及其发育的次级构造主要是在近东西向挤压应力作用下产生。但考虑到矿区NNE、NNW向发育的中酸性脉岩以及矿区西南部未变质的黑云母二长花岗岩体的侵入，暗示矿区可能在后碰撞或后造山阶段存在成矿期后由挤压剪切向伸展拉张应力环境的转变。

4.3 成矿构造演化

根据矿区金成矿作用与不同构造之间的相互关系，哈维特金矿区的构造演化可大致分为三个阶段：

第一阶段，挤压变形阶段。区域碰撞造山运动中，矿区受近EW向挤压作用形成NW向脆-韧性剪切带。剪切带形成初期，安山岩、安山质火山碎屑岩、英云闪长岩受挤压作用优先形成NNE10°走向展布的低绿片岩相的片理化带；随后，伴随挤压作用的持续进行，在主剪切面C方向上形成一系列NW向左行左列的断裂，在压力剪切面P′方向形成一系列NE向右行左列的断裂，在高角度里德尔剪切面R′方向形成NEE向右行断裂。

第二阶段，后挤压作用阶段。伴随近EW向挤压作用的减弱，含矿流体沿前期形成的NW、NE、NEE向断裂构造充填、交代，形成金矿(化)体。期间NE向断裂带内形成NW340°和NE40°方向的共轭节理，并存在NE向的右行剪切作用。特别是在NW、NE、NEE向构造近于交汇的部位，金矿化作用较强。

第三阶段，伸展作用阶段。在近EW向挤压应力向伸展应力转变过程中，形成NNW、NNE向断裂构造。这两组断裂多被闪长玢岩、闪长岩、花岗岩、石英脉等脉岩侵入，并对NE、NEE向矿体进行截切，属于明显的成矿期后构造。

可以看出，哈维特矿区金成矿作用主要形成于后挤压阶段，NW向脆-韧性剪切带对矿区金矿体的控制主要表现为NW向、NE向、NEE向金矿(化)体的产出与分布。

4.4 找矿远景与找矿方向分析

造山型金矿床是全球金矿勘查的重要类型，其资源量在全球金资源量占比已达到30%以上(Weatherley and Henley,2013)，因而找矿潜力巨大。目前，哈维特矿区内已发现金矿(化)体45条，但仅对1、2、3、7、8、9、33号矿体开展了系统的槽探、钻探工程控制，勘查工作取得一定成果，但矿区地质勘查工作程度总体较低。

2019年，我们在勘查工作过程中对矿区另外10条NW向和8条NE向金矿(化)体进行了地表地质调查和刻槽取样。其中，NW向矿(化)体，长300～1500 m，宽2～30 m，倾向北东或南西，倾角52°～86°，取样分析结果显示Au品位为0.01～6.89 g/t；NE向矿(化)体，长100～500 m，宽1～10 m，倾向北西或南东，倾角60°～80°，样品分析结果显示Au品位为0.59～10.79 g/t，显示出哈维特矿区具有很好的金矿资源潜力。

因此，基于对矿区NW向脆-韧性剪切带构造特征的认识，及剪切带内各级断裂构造对金矿体的控制特点，接下来的勘查工作应重点针对NW、NE向断裂控制的金矿(化)体展开，力求进一步扩大该矿区的找矿成果。

5 结论

(1)哈维特金矿床是苏丹东北部近年来新发现的一个金矿床，成因类型为造山型金矿床。金矿(化)体呈脉状，严格受NW向脆-韧性剪切带控制，产于低绿片岩相的片理化带内，主要以含金硅化碳酸盐化黄铁矿化绢英岩或碎裂岩的形式产出。

(2)矿区NW向脆-韧性剪切带具左行特征，其内广泛发育NW、NE、NEE、NNW、NNE向断裂构造。其中，NW向左行左列断裂、NE向右行左列断裂和NEE向右行断裂是本区最主要的含矿构造，而NNW、NNE向断裂多为成矿期后的断裂构造。

(3)矿区脆-韧性剪切带构造形成过程中，先后经历了挤压变形、后挤压和伸展作用三个阶段。金成矿作用主要形成于后挤压作用阶段。

(4)哈维特金矿床目前已发现45条金矿(化)体，但仅对其中7条金矿体开展了工程控制，显示矿区地质勘查工作程度较低，建议接下来的勘查找矿工作应重点针对NW、NE向断裂控制的金矿(化)体展开，力争进一步扩大找矿成果。

[注 释]

①Bosc R,Tamlyn N,Kachrillo J J.2012.The Hassai Mine project VMS resources update Red Sea State,Sudan[R].NI 43-101 Technical Report prepared for La Mancha Resources Inc.,1-227.

②Duckworth G,Johonson N J,Labuschagne P,Hallewell M,Nicholas C,Reardon C.2017.Revised preliminary economic assessment NI 43-101 technical report Block 14 gold project,Republic of the Sudan[R].Prepared for Orca Gold Inc.,1-186.

③Abanyin E,Salam B A,Ackah E,Applah M,Mohamedy M,Mills S,Stuart H.2015.The discovery and geology of the Galat Sufar south deposit,Republic of the Sudan[R].Orca Gold Inc.,115-130.

④Nabil H.2014.Exploration activities in Sudan[R].

⑤Dean C,David L,David G.2010.Technical report on the Koka gold project,Eritrea[R].Perth:AMC Consultans Pty Ltd,1-111.

[附中文参考文献]

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