坦桑尼亚Nzega绿岩带Golden Pride金矿床研究进展

任军平，王 杰，刘晓阳，贺福清，何胜飞

（天津地质矿产研究所，天津300170）

1 概述

坦桑尼亚金矿资源丰富，金是坦桑尼亚的主要矿产品。过去十年金产量增长迅速，1996年金产量仅为318 kg，1999年4.8吨，2005年最高已经达到52.3吨，2007年产量为40.1吨，2008年产量为35.5吨，2010年产量为35.6吨，2011年产量为40.4吨。坦桑尼亚金产量的绝大部分产于维多利亚湖（Lake Victoria）南岸地区，其余产量则来自于中部和西南部。主要金矿床包括盖塔（Geita）、布里杨胡鲁（Bulyanhulu）和Golden Pride等金矿床（图1）。

Golden Pride金矿床位于坦桑尼亚首都达累斯萨拉姆西北750 km，维多利亚湖南200 km。该金矿床是由澳大利亚的Resolute公司1997年11月开始建设，是坦桑尼亚第一个现代化金矿，设计年产黄金180 000盎司，是一个露天开采的矿山，经过12个月的建设才完工。金矿床2000至2012年资源量如表1，从2000年至2012年9月已经生产金超过2.09百万盎司。

2 区域地质背景

2.1 地层

坦桑尼亚太古宙克拉通主要由花岗质岩石和火山—沉积岩层序组成，主要地层单元包括尼安兹超群（Nyanzian）和卡维龙迪超群（Kavirondian)。

尼安兹超群由变质火山岩、沉积岩和花岗岩组成的典型绿岩带组成，绿岩带宽达30 km，长达几百千米，从坦桑尼亚中部向北延伸进入肯尼亚西南部。绿岩带内的岩石组成相当一致，底部原岩为一套镁铁质火山岩系，上覆含碳和铁硫化物的沉积岩、凝灰岩、条带状铁建造（BⅠF）和燧石岩，最上部为长英质火山岩。金矿化赋存于条带状铁建造或长英质凝灰岩中。变质作用一般仅达绿片岩相，许多组构得以保留。绿岩带呈透镜状分布并且被后期花岗岩类岩石包围，构成典型的花岗-绿岩地体[1-2]。

卡维龙迪超群不整合覆盖于尼安兹超群之上，由砾岩、石英岩、泥板岩和火成碎屑沉积岩组成，已被后期的花岗岩侵入。

2.2 绿岩带

太古宙绿岩带是由以镁铁质火山岩为主的变火山-沉积岩系组成，呈带状到不规则状的向形构造，分布在花岗岩类或片麻岩内，可能属于火山-沉积盆地的残留体[3]。绿岩带型金矿床是指产在绿岩带地质构造背景下，在绿岩带形成、发展和改造的演化过程中，不同阶段形成的一系列金矿床的总称[4-5]。

坦桑尼亚约90%的黄金产自太古宙坦桑尼亚克拉通绿岩带中，绿岩带分布如图1。维多利亚湖南岸地区的绿岩带是坦桑尼亚最大的金矿带，其中Golden Pride金矿床位于Nzega-Sekenke地体[6]的Nzega绿岩带中（图2），Nzega绿岩带特征如下：

Nzega绿岩带是维多利亚湖南岸地区绿岩带最南端的Nzega-Sekenke地体的一部分，是一条东西走向的绿岩带，其西端和东端出露较宽而中部出露窄。出露地层包括上尼安兹层序和下尼安兹层序火山岩和沉积岩[2，7]。该带中也出现一些含钻石的金伯利岩管，在其东部，流纹质至英安质变质火山岩和变质火山沉积岩中出现镁铁质岩石。在Nzega绿岩带中最重要的东西走向剪切体系长约150 km，一般称为Bulangamirwa剪切带，也称为Golden Pride剪切带。

图1 坦桑尼亚太古宙绿岩带金矿分布图①根据2004年在第20界非洲地质学术研讨会上发表的坦桑尼亚1/200万地质矿产图修改Fig.1 Archean greenstone belt and gold deposits distribution map in Tanzania

表1 Golden Pride金矿床2000-2012年资源量Table1 Golden Pride gold deposit 2000-2012 ore reserves

2.3 构造

坦桑尼亚境内的绿岩带主要位于坦桑尼亚太古宙克拉通内，克拉通受到东部新元古代莫桑比克活动带，南部古元古代乌本迪（Ubendian）活动带，西部中元古代基巴拉（Kibaran）活动带，西北部Kibalian活动带的影响。

Golden Pride矿床位于一近东西走向、产状陡倾的脆性-韧性剪切带中，剪切带矿化延伸超过14km，其主要以Golden Pride剪切带和大尺度的紧闭至等斜褶皱出现。Golden Pride剪切带总体形成5～20 m宽的一系列剪切构造，走向近100°且产状向南陡倾，上盘剪切带一般是一个几米宽的剪切带，其相关的剪切构造具独特的强烈绿泥石化蚀变和弱矿化，且具强烈香肠构造的石英-黄铁矿-磁黄铁矿脉。其它构造包括一套北西西-南东东走向的连接Golden Pride剪切带的交叉构造。出现的大尺度的紧闭至等斜褶皱在富云母岩石中演化完好且轴向平面特征明显。在极少的情况下，紧闭褶皱中可观察到明显的沉积粒级层理[8]。

图2 Golden Pride金矿床区域地质图[8]Fig.2 Geological map of the Golden Pride gold deposit

2.4 侵入岩

Golden Pride金矿床主要赋存于变质沉积岩石组合中，其已经被含煌斑岩的基性岩墙侵入，也有英安质斑岩。这些斑岩的石英和斜长石斑晶含量和大小有变化，可达聚晶斜长石-黑云母斑岩。斑岩的一般特征是具有中至高的Sr/Y比率，表明是来源于深部地壳熔融[9]。间断的、窄的(几十厘米厚)、强烈叶片状的、碳酸盐蚀变的、杏仁状的和含铬云母的岩墙空间上是与Golden Pride剪切带密切相关。源于岩墙的全岩地球化学分析样品显示高的Nb，Ti，P，Ce，Th和Cr值，岩相学调查显示有大量斜长石斑晶和早期镁铁质斑晶的出现(一般被绿泥石替代，但是原处可辨认出如黑云母，橄榄石和磷灰石)。通过研究可见这些镁铁质侵入体可能类似于煌斑岩。强烈的和相关粗颗粒的碳酸盐蚀变说明源于这些镁铁质侵入体产生的原始岩浆是富碳酸盐物质的[8]。

图3 Golden Pride金矿床矿体剖面示意图[8]Fig.3 Schematic cross-section of the mine stratigraphic sequence at the Golden Pride gold deposit

2.5 变质作用

Nzega绿岩带的变质的级别主要是绿片岩相，几乎所有岩石类型已经经过低绿片岩相变质作用。更强烈的变质作用出现于该带南部边缘存在，那里的镁铁质火山岩变质为角闪岩相且沉积岩显示大量的红柱石斑状变晶。

3 矿床地质特征

3.1 矿体分布形态

Golden Pride金矿床矿层主要包括一系列强烈叶片状，低至中绿片岩相的岩石单元。该层被Golden Pride剪切带切过，矿床的上下盘均为沉积地层。在相关Golden Pride剪切带和结构元素的封闭空间中，各种各样的侵入体横切矿层。此外，BⅠF单元出现在上盘和下盘沉积地层中。该金矿床的典型矿层剖面如图3。

Golden Pride金矿床构造控矿特征明显，其中扩张带沿着南西西-北东东走向构造和近东西走向的Golden Pride剪切带交叉，靠近上盘可能是有利于金矿富集的位置。在矿区中沿着Golden Pride剪切带有一条长3 km的金矿化带呈豆荚状分布。氧化剖面深度是30～40 m，应用一个典型的0.5 g/t品位做为矿化界线其宽度是从20 m至95 m。在主矿坑西部地表以下100 m深处，切过矿体剖面暴露出的矿化，水平宽度超出65 m，金品位达2.6 g/t[8]。

3.2 矿石特征

Golden Pride矿床中有两种主要的矿石类型：绿泥石化矿石和硅石矿。两种矿石类型中母岩的硫化作用呈无规律的出现，在矿带边缘的浸染硫化物(主要黄铁矿)可达几米厚。两种矿石类型特征如下[8]:

(1)绿泥石化矿石

绿泥石化矿石主要是与Golden Pride剪切带上盘以及上盘周围的粉砂岩和细砂岩互层有关，其中有含磁黄铁矿和黄铁矿的绿泥石-黑云母-石英-方解石剪切脉的出现。磁黄铁矿形成细粒纤细的叠加叶理和石英脉的包块。在绿泥石化矿石中大于10 g/t的金品位是与沿着剪切构造、无规律的石英-绿泥石剪切脉和较高的硫化物含量的毒砂有关。可见金和少量黄铜矿在绿泥石化矿石中也能够观察到。

(2)硅石矿

硅石矿是由于原岩发生强烈硅化作用，而且主要发育在粗粒砂岩以及在上盘至Golden Pride剪切带中，一般周围可见少量的侵入岩。硅化作用强度变化在20%和80%之间，一般呈烟灰色，可见重结晶的石英夹少量磁黄铁矿，毒砂和少量可见金。硅石矿包括：a在黑色重结晶的石英中角砾岩化石英脉；b在强烈的硅化带中块状的脉，剪切脉和角砾岩化石英脉；c晚期无规律的方解石(±磁黄铁矿)脉。

3.3 矿物共生组合

图4 Golden Pride金矿床矿物共生序列[8]Fig.4 Ore paragenetic sequence in the Golden Pride gold deposit

VosⅠMA等(2009)选择Golden Pride金矿床中44件光薄片经过矿相学鉴定和扫描电镜(SEM)，以及野外的岩芯观察工作，建立了该矿的主要矿物共生组合（图4）。在Golden Pride金矿床中主要的硫化矿物以丰富程度排序有磁黄铁矿，毒砂，黄铁矿，黄铜矿，闪锌矿和方铅矿。扫描电镜研究进一步揭露了出现相对少量低Fe(约6%)闪锌矿和方铅矿，金和微量辉砷镍矿，红锑镍矿，硫锑铁矿，钴锑硫镍矿，辉碲铋矿，锑硫镍矿，银金矿以及其它未确定的铋碲化物，金-铋-锑硫化物和银-铋-碲锑化物。在一些矿化光片鉴定中也见形成于次要阶段的磁铁矿，钛铁矿，白钨矿和金红石[8]。

通过扫描电镜工作可见毒砂具有十分明显的分带特征。在造山型金矿床中，它显示类似的化学分带形式是与毒砂的蚀变有关系，同时富集在金和其它方向带的边缘元素中[10]。然而，在Golden Pride金矿床中大量毒砂颗粒的扫描电镜分析显示出分带性，其可能与As和替代的Fe中晶格缺陷有关，而不是金的富集[8]。

3.4 蚀变特征

在Golden Pride矿床的变质沉积岩中蚀变集合体基本上可划分为两组:①邻近蚀变集合体一般在Golden Pride剪切带上盘强烈变形区域；②远端的蚀变集合体主要出现在少量变形矿层中。蚀变的两个类型主要是出现绢云母和绿泥石夹少量黑云母，硬绿泥石和磁黄铁矿。明显的差异是在绿泥石蚀变方面，在Golden Pride剪切带附近明显的标志是富铁绿泥石，相比较富镁绿泥石更远离Golden Pride剪切带[11]。矿床中的斑岩经历热液的蚀变，结果形成绢云母化岩石和钠长辉绿岩。然而，注意到出现的白钛石，其可能是被少量主要岩浆的富Ti黑云母和/或Fe-Ti氧化物替换。在某些情况下，斑岩中可见钠长石-赤铁矿蚀变。

图5 Golden Pride金矿床铁硫化物阶段的δ34S(‰)值分布图[8]Fig.5 Distribution of δ34S(‰)values of iron sulphide phases from the Golden Pride gold deposit

4 矿床成因

4.1 流体包裹体特征

VosⅠMA等(2009)研究了矿床中流体包裹体特征。在石英脉中流体包裹体的显微镜观察出现了至少两种状态的包裹体即液态+气态包裹体。最重要的包裹体共同特征是有液相＞气相比率(FL+V)，然而一个包裹体的小面积有大量气泡，其几乎完全地充满消极性水晶状包裹体(V富)。后期包裹体可能代表了高压富气相(可能是CO2和/或CH4)包裹体[8]。

4.2 硫同位素特征

VosⅠMA等(2009)利用常规分析和激光烧蚀分析，对29件样品进行硫同位素分析，建立δ34S分布直方图（图5）。毒砂的δ34S值(激光烧蚀和常规分析)范围区间1.8至6.1‰，磁黄铁矿的分析结果展示一个宽的δ34S值区间，7个磁黄铁矿样品的激光烧蚀值区间为-1.9至3.5‰，10个常规分析覆盖一个较宽范围-5.8至2.6‰。大多数显示正δ34S值的磁黄铁矿样品与同期金磁黄铁矿有关，然而含较高负δ34S值的这些样品与前期金磁黄铁矿有关。在一晚期阶段脉中的黄铁矿有一个非常高的-12.4‰δ34S值，且在砂岩中一个块状的黄铁矿脉的分析也产生一个相对的-3.3‰δ34S的高值[8]。

一些世界级的(≥30t Au)以镁铁质为主的金矿床特征具有一个相对宽的δ34S黄铁矿（-10至10‰）区间[12]。然而，在Golden Pride金矿床中，含金硫化物δ34S组成区间是类似于源于其它太古宙造山型金矿床的δ34S组成，如Yilgarn克拉通的东部金矿田[13，14]和中国华北克拉通的五台山地区金矿[15]。

4.3 铅同位素年代学特征

Chamberlain和Tosdal(2007)的地球年代学研究已说明坦桑尼亚绿岩带的地质历史比以前提出的更加复杂。它暗示由表壳岩层序组成的尼安兹超群，在不同时期其演变为不同独立的盆地或弧，随后在碰撞时期合并，一个较好的尼安兹超群地层划分可能反应这些特征[16]。Borg和Krogh(1999)从邻近的绿岩带的流纹质火成碎屑沉积岩中得到一个2780±3 Ma的U-Pb年龄[17]，其可能与Nzega绿岩带东端的流纹质火山岩有关。在Golden Pride矿床中，一个2716±11 Ma的U-Pb年龄来源于一个变质砂岩夹BⅠF单元。在Nzega绿岩带中，这些沉积岩的出现一般是与大型剪切系统相关且源于这些岩石的锆石U-Pb资料暗示主要的源岩年龄2650至2680 Ma[16]，说明卡维龙迪超群演化小于2650 Ma。

图6 Golden Pride金矿床与中国金矿床成矿年代对比图对比[19]（据李俊建，1998修改）Fig.6 Comparison of metallogenic epoch between the Golden Pride and China’s gold deposits

对于金矿化的时代，前人认为许多造山型金矿床中的煌斑岩状的岩墙可能与金矿化时代类似[17，18]。Kerrich和Wyman(1994)研究了加拿大Superior Province大量矿床中煌斑岩和金矿化属于同时代，并且空间关系上可能暗示其已具有沿着超岩石圈的特征[18]。Chamberlain和Tosdal(2007)从Golden Pride矿床的斑岩样品中获得一组斑岩的锆石U-Pb年龄为2680±15 Ma，因此其认为该矿床的成矿时间约2680 Ma[16]。Golden Pride金矿床矿化年龄与李俊建（1998）提出的中国金矿床的成矿时间[19]比较，其绿岩带型金矿化的时代稍早于中国绿岩带型金矿床时间（图6）。

4.4 矿床成因

Golden Pride金矿床地质特征包括:①强烈的变形母岩；②总体上硫化物含量低；③大量石英-碳酸盐脉；④在绿片岩相岩石中有一个碳酸盐-硫化物-绿泥石-绢云母蚀变集合体；⑤空间上存在大尺度挤压构造[8]。该地质特征可与华北克拉通的五台山-恒山和北缘绿岩带型金矿特征[20，21]对比，因此，Golden Pride金矿床能被划分为一个造山型金矿床[22]。另一方面相对高的金银品位和复杂的矿物共生组合说明该矿床是一个非典型的太古宙造山型金矿床并且其可能是受到后期还原岩浆热液的体系影响[23]。

4.5 成矿阶段划分

综上所述，Golden Pride金矿床可能经历了以下三个连续的矿化或再活化演化阶段：1）在起初的洋壳中产生岛弧；2）北侧陆块碰撞岛弧形成逆冲剪切带，同时形成矿化带的雏形；3）南北两个陆块的最终拼合，地幔岩浆上涌，深部含矿热液向上运移在剪切带中靠近上盘位置形成矿体。

5 结论

(1）Golden Pride金矿床可能属于太古宙造山型金矿床；

(2）Golden Pride金矿床构造控矿特征明显，同时可能经历了后期的热液叠加作用；

(3）Golden Pride金矿床的成矿时代大约是2680 Ma。

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