坦桑尼亚盖塔地区Nyankanga金矿床地质特征及成矿模式

张超，白德胜，彭俊，梁永安，黄达

(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)

0 引言

太古代金矿床是世界上最重要的金矿资源之一(Goldfarb et al.，2001)，如西澳的Yilgarn克拉通、加拿大的大不列颠省、印度的Dharwar克拉通、巴西的Quadrilatero Ferrifero及非洲的Kaapvaal、津巴布韦和坦桑尼亚克拉通都发现了重要的金矿产地(崔小军等，2014；王建光等，2017)。除了金矿床位于克拉通内盆地中，与绿岩带密切相关外，太古代金矿床通常与造山型金矿有诸多相似特征，如强烈的构造控矿、与绿片岩相到角闪岩相单元中的剪切带密切相关、硫化物矿石的热液成因及伴生的硅化和碳酸盐岩蚀变、主成矿构造事件是同构造期或构造后期等。太古代金矿床对围岩的选择性不强(Laznicka，2014)，但是大多数特大型金矿床是在火山—沉积岩的绿岩带序列中发现的，如澳大利亚的Kalgoorlie金矿床、加拿大的Timmins金矿床、印度的Kolar金矿田及坦桑尼亚的Bulyanhulu金矿床均赋存在镁铁质变质火山岩单元中(彭俊等，2018)。

太古代条带状铁建造(BIF)也是世界范围内著名的金矿床赋矿岩性单元。坦桑尼亚西北部盖塔矿山是东非地区历史悠久的金矿山，包含六座大型BIF金矿床，分别为Geita Hill、Nyankanga、Lone Cone、Matandani、Kukuluma及Star and Comet，其中Nyanknaga金矿床是资源量最大的一座，该矿床于1995年被Ashanti公司发现，沿北东向近3 km长的矿化剪切带分布，提交金资源量220 t，平均品位5.8×10-6。本文通过对盖塔绿岩带典型金矿床成矿地质特征、控矿因素进行归纳研究，建立成矿模式，以期对该地区寻找同类型矿床提供参考。

1 区域地质

坦桑尼亚克拉通北部包含一系列近EW走向的太古界绿岩带，其被花岗质侵入体和片麻岩分割和环绕。绿岩带地层划分为两个主要单元，即尼安萨(Nyanzian)超群和卡维隆多(Kavirondian)超群(Gabert，1990；赵志强等，2020)。尼安萨超群进一步细分为下尼安萨组和上尼安萨组。下尼安萨组主要为镁铁质火山岩单元(角闪岩、枕状玄武岩及辉长岩等)；上尼安萨组以长英质火山岩、辉长岩为主，夹火山碎屑岩、条带状铁建造及浊积沉积岩互层(Borg and Krogh，1999)。卡维隆多超群不整合上覆于尼安萨超群之上，主要由粗粒砾岩、砂砾和石英岩组成。

图1 坦桑尼亚克拉通北部地质简图(据Goldfarb et al.，2001)

受区域岩浆侵入作用和NW—SE及近SN向构造变形作用影响，坦桑尼亚维多利亚湖绿岩带位于坦桑尼亚克拉通西北部(图1)，形成数个独立的花岗—绿岩地体单元(姜高珍等，2015)。盖塔绿岩带位于维多利亚湖正南方，呈近EW走向，被花岗岩侵入形成一个不连续残余的绿岩序列(图2)，主要岩性为条带状铁建造夹火山碎屑岩，区域构造呈NW、NE及近EW向展布，全岩Sm-Nd测年分析表明成岩年龄为2823 Ma(Manya and Maboko，2003)。

图2 盖塔绿岩带地质图(据Goldfarb et al.，2001)

区域岩浆作用除了绿岩带两侧的花岗岩外，后期的闪长岩脉、煌斑岩脉、辉绿岩脉、粗面安山岩脉侵入横切盖塔绿岩带沉积层序，为成矿作用带来丰富的能量和流体。

2 矿区地质

2.1 矿区地层

Nyankanga金矿区出露地层主要为条带状铁建造，局部夹薄层状变长英质凝灰岩、页岩和粉砂岩。条带状铁建造岩为深灰色的磁铁矿层和纹层状凝灰岩及燧石交替组成，代表着不同的沉积环境和物源特征。磁铁矿层呈细密纹理状，厚0.2～1.5 cm，整个条带状铁建造岩含铁量在18%～25%。受区域岩浆作用和变质作用的影响，条带状铁建造变质程度达到绿片岩相，并发育各种脆性和韧性变形，各种规模的同心褶皱、对称褶皱、剪褶皱发育，与金矿化关系密切。

2.2 矿区构造

矿区内断裂构造和褶皱发育。受区域岩浆侵入作用和区域变形作用影响，区内主要发育NEE、NE、NW向剪切构造带(图3)，多呈平行分布。其中Nyankanga剪切带是区内主控矿构造，长约3 km，宽10～100 m，总体走向NEE-SWW,在中段偏转呈NNW产出，与绿岩带走向基本吻合，倾向NW，倾角32°～45°，剪切带穿切闪长岩和条带状铁建造，带内碎裂岩、角砾岩较发育，裂隙胶结物主要为硅质胶结；在剪切构造带上部与顶板岩层接触处，可见一层碎裂岩带，具有弱糜棱岩化特征，剪切变形特征明显，常见S-C组构特征(图4)；蚀变矿化主要集中在剪切构造中下部的角砾岩带中，顶板附近的碎裂岩带无矿化。

根据条带状铁建造岩变形特征，区内褶皱可分为三期变形。第一期变形为褶皱轴平行于层理的等轴褶皱；第二期变形为褶皱轴近垂直于层理的同心褶皱、等斜褶皱；第三期变形为褶皱轴近平行层理的宽缓褶皱。受多期变形作用影响，形成复杂强烈的应变区，伴随大量的各种规模的剪切裂隙、断裂，为成矿流体运移和矿体定位创造了有利条件。

图3 Nyankanga金矿床地质简图(据Borg and Krogh，1999修改)

图4 屯嘎金矿床主要蚀变类型及矿石类型a—含矿剪切构造带；b—剪切构造带顶板糜棱岩带；c—D1等轴褶皱，D2等斜褶皱；d—D3开阔褶皱

2.3 矿区岩浆岩

矿区地层单元被后期不同期次的闪长岩、长石斑岩和石英斑岩脉侵入，其分布受断裂构造影响，走向与区内构造带走向基本一致，呈岩脉、岩墙状产出。闪长岩在矿区分布面积最大，占比约75%，侵入到条带状铁建造岩中，湮没条带状铁建造单元使其局部呈透镜状分布，后期分异的角闪石闪长岩脉呈层状侵入到条带状铁建造中，接触带与条带状铁建造层理近平行；长石斑岩脉宽2～15 m，部分与Nyankanga剪切带平行分布，部分位于剪切带内，在浅部横切剪切带；石英斑岩脉是后期浅成侵入作用的产物，侵入到闪长岩体、条带状铁建造、长石斑岩脉及Nyankanga剪切带中。

3 矿床地质特征

3.1 金矿体特征

矿区发现的金矿体基本位于Nyankanga剪切带下部与条带状铁建造岩接触带附近的角砾岩带中(图5)，长约2.3 km，宽2～40 m，总体走向NEE，倾向NW，倾角20°～30°，中段局部偏转为走向NW，倾向NE，金品位集中在0.5×10-6～8×10-6，最高可达125×10-6。金矿体总体呈脉状分布，沿走向具有分支复合、波状延伸特征，沿倾向具有上陡下缓、上厚下薄特征。剪切构造带内闪长岩角砾岩带和条带状铁建造角砾岩带均有金矿化，但条带状铁建造岩角砾岩带金矿化作用强烈，保留有岩体侵入前的复杂褶皱形态，金品位普遍较高；角砾岩带内发育的白云石—黄铁矿—石英细脉，走向NNW，与角砾岩带大角度陡倾斜交，宽1～30 cm，最宽可达 1 m，其组成的密集脉网区是金矿化最好的部位。

图5 Nyankanga金矿床中部剖面图

3.2 矿石特征

区内矿石类型为含金—黄铁矿蚀变岩型及含金—石英—黄铁矿蚀变岩型，矿石主要结构为裂隙充填结构、半自形—他形粒状结构，构造主要为块状构造、细脉浸染状构造。

矿石中金属矿物主要为黄铁矿、雌黄铁矿、毒砂、自然金等，局部有黄铜矿、方铅矿和闪锌矿，脉石矿物主要为石英、绿泥石、绿帘石、白云石、方解石、黑云母、阳起石等。自然金一般呈他形粒状、片状，粒径多在0.01～0.07 mm之间，主要呈粒间金和裂隙金嵌布。

3.3 热液蚀变特征

矿区内热液蚀变发育，主要沿Nyankanga剪切构造带分布，蚀变宽度一般20～300 m，具有上宽下窄的特点，主要有黄铁矿化、硅化、绿泥石化、碳酸盐岩化、绢云母化等，其中硅化、黄铁矿化与金矿化作用关系密切。蚀变分带特征明显，根据蚀变矿物空间分布特征和组合特征，可分为内带、过渡带和外带。内蚀变带主要矿物组合为石英—方解石—白云石—赤铁矿—黄铁矿—黑云母，是成矿热液蚀变；过渡带主要矿物组合为黑云母—绿泥石—方解石—黄铁矿；外蚀变带主要矿物组合为绿泥石—绿帘石—方解石—阳起石—黄铁矿—磁黄铁矿，在闪长岩体中该组合普遍发育。

4 控矿地质因素

4.1 地层与岩性因素

Nyankanga金矿体主要赋存在剪切构造带中的角砾岩带，并且条带状铁建造角砾岩含金品位通常高于闪长岩角砾岩带，这表明条带状铁建造是一种较为理想的赋金围岩。首先，条带状铁建造易脆性变形，形成大量的断裂和裂隙，为成矿流体运移和沉淀提供空间；其次，条带状铁建造富含铁，为载金硫化物的沉淀提供元素；特别是条带状铁建造中的磁铁矿层是一个有利的地球化学障，黄铁矿交代磁铁矿释放氧，改变流体Eh值，促使含矿流体中金的沉淀。由于闪长岩角砾岩带和条带状铁建造角砾岩带均存在热液矿化蚀变，因此不排除其他有助于含矿硫化物沉淀的因素，例如流体压力变化等。

4.2 构造因素

构造变形因素不仅是岩浆、成矿流体的运移通道和驱动力，还为成矿元素的富集、沉淀提供场所(高太忠等，1999；刘军和朱谷昌，2012；张传昱等，2015)。区域性NW向断裂和NEE向断裂是深部含矿热液和岩浆流体运移通道，是区内控岩和导矿构造。区内NEE向的Nyankanga剪切带是主要容矿构造，其下部的角砾岩带叠加早期褶皱变形形成的裂隙区是成矿流体运移的主要通道，受压力、Eh值变化等影响，成矿流体在此沉淀、定位，形成金矿体。

4.3 岩浆岩因素

区内岩浆活动强烈，Nyankanga金矿床本身就是一个复杂的侵入体成矿系统，剪切构造带通过闪长岩体和绿岩地层单元均广泛发育金矿化作用。多期次的浅成侵入体(石英斑岩和长石斑岩)为成矿活动带来丰富的流体来源，并且提供热驱动(赵晓霞等，2013)，特别是控矿构造带附近长石斑岩脉、石英斑岩脉的侵入作用进一步促进了构造带裂隙的发育，为金矿体的形成提供了多重积极因素。

5 成矿模式

关于盖塔地区金矿床成矿时代问题，前人做了大量的研究工作。通过对矿化的条带状铁建造岩进行铅同位素测试，其年龄大约为2721 Ma(Walraven et al.，1994；郭鸿军等，2009；龚鹏辉等，2015)；通过对穿切金矿脉的煌斑岩脉中锆石U-Pb测年，其年龄为(2644±3) Ma(Borg and Krogh，1999；Kabete et al.，2012),而煌斑岩脉侵入作用在金矿化形成之后，其测年数据代表了金矿化作用形成的最晚年龄。因此，坦桑尼亚盖塔地区金矿床成矿年龄为2644～2721 Ma，为新太古代时期。

通过对Nyankanga金矿床区域成矿地质条件、矿床特征及控矿因素研究，该矿床类型为与剪切构造带密切相关的破碎带蚀变岩型金矿床，其成矿机制如下(表1)。

首先，区内岩浆活动强烈，盖塔绿岩带南北两侧的花岗岩侵入挤压作用及绿岩带内闪长岩体的侵入使绿岩带内条带状铁建造单元产生强烈的变形、变质作用，产生各种规模的同斜褶皱、同心褶皱、剪褶皱等，伴生大量的剪切裂隙、断裂；伴随着岩体侵入挤压作用和区域变质变形作用的加强，产生了大量平行分布的NEE、NE、NW向剪切构造带，其中Nyankanga剪切构造带规模最大，穿切了条带状铁建造单元和闪长岩体，使构造带内发育碎裂岩化、角砾岩化；随着深部岩浆的上侵和演化，各期次浅成侵入体侵入到闪长岩体和绿岩带地层单元中，深部的含矿流体沿断裂通道向上运移，随着温度、压力、Eh值等物理化学环境变化(郑翻身等，2005；杨泽强，2006)，在有利空间富集沉淀，特别是成矿流体在构造带条带状铁建造角砾岩中遇到了有利的地球化学障——磁铁矿层，磁铁矿被交代成黄铁矿释放氧，导致成矿流体的Eh值急剧升高，促使金和黄铁矿一起沉淀，形成浸染状硫化物矿石，这也解释了同一剪切构造带内浅部的条带状铁建造角砾岩中的金矿石品位远高于闪长岩角砾岩中的金矿石品位。

表1 Nyankanga金矿床成矿要素特征表

图5 Nyankanga金矿床成矿模式示意图

6 结论

(1)Nyankanga金矿床是坦桑尼亚盖塔绿岩带规模最大的一座金矿床，作为一个复杂的侵入体—绿岩成矿系统，与岩浆活动有密切的时空联系。

(2)金矿体基本位于Nyankanga剪切带下部的角砾岩带中，构造带内闪长岩角砾岩带和条带状铁建造角砾岩带均有金矿化，但条带状铁建造岩角砾岩带金矿化作用强烈，金品位更高；矿石类型为含金—黄铁矿蚀变岩型及含金—石英—黄铁矿—蚀变岩型。

(3)条带状铁建造单元是一个理想的赋金围岩；穿切条带状铁建造单元和闪长岩体的剪切构造带控制着本区金矿体的空间分布；不同期次的岩浆侵入活动与成矿作用关系密切，为金矿床的形态提供了成矿流体、成矿物质和热能，为金矿体的形成提供了多重有利条件。

(4)本次研究建立的与侵入体密切相关的成矿模式可推广至坦桑尼亚维多利亚湖绿岩带同类型金矿(化)点，对寻找同类型矿床提供借鉴思路。