博茨瓦纳恩夸凯采区铂族元素成矿潜力分析

2016-03-14朱利辉刘兵昌脱世博王海博

甘肃科技 2016年22期

关键词：铂族博茨瓦纳克拉通

朱利辉，刘兵昌，脱世博，王海博

（甘肃省地质调查院，甘肃兰州730000）

博茨瓦纳恩夸凯采区铂族元素成矿潜力分析

朱利辉，刘兵昌，脱世博，王海博

（甘肃省地质调查院，甘肃兰州730000）

铂族金属是现代工业中不可或缺的矿产,具有宝贵的物理化学性质,在国防和高科技等领域具有重要战略意义。美国、欧盟等发达国家都将其作为战略性矿产，同时具有货币储备的功能。但我国的铂族元素矿产资源极匮乏,至今尚未找到稍具规模且有工业意义独立铂族金属矿床。以博茨瓦纳恩夸凯采区的铂族金属矿成矿地质特征为立足点，试图分析其铂族金属矿的成矿潜力，以期抛砖引玉。

恩夸凯采区；铂族;成矿潜力分析

铂族元素（简称PGE）具有宝贵的物理化学性质，是重要的战略物资，同时具有货币储备的功能。除了饿和钌为钢灰色，其余均为银白色，它们都具有熔点高、强度大、电热性稳定、抗电火花蚀耗性高、抗腐蚀性优良、高温抗氧化性能强、催化活性良好的特点[1]，故其在国防、高科技、汽车、环境保护、航空航天以及装饰品等领域中都起着不可替代的作用。因此，PGE一直受到世界各国的密切关注[2]。但我国的铂族元素矿产资源极匮乏,至今尚未找到稍具规模且有工业意义独立铂族金属矿床。以博茨瓦纳恩夸凯采区的铂族金属矿成矿地质特征为立足点，试图分析其铂族金属矿的成矿潜力，以期抛砖引玉。

1 区域地质概况

1.1 地层

研究区地层系统从老到新依次为：克拉伊河群、洛巴策群、德兰土瓦超群、沃特贝格群、杭济群、卡鲁超群以及古新生代地层。按照由老到新叙述之：克拉伊河群（Kraaipan）是区域最老的岩层，其同位素年龄30亿年以上，相当于太古代。由一套深变质的变质火山岩、变质玄武岩、变质沉积岩所组成，构造复杂，并有多期岩浆穿插，详细研究较少，其中有含金石英脉及含金剪切蚀变岩带，部分含有铜铁等矿产。

洛巴策群（Lobatse）不整合方式覆盖于基底太古代深变质岩系之上，同位素年龄为约28亿年，相当于新太古代。主要岩性为片麻状花岗岩、流纹质火山岩、泥岩、砂岩、页岩、霏细岩等。

沃特贝格群（Waterberg）主要为一套弱变质硅质碎屑沉积岩、霏细岩，颜色多以淡红色为主。不整合与莫洛波农场群（Molopofarms complex）之上，与萨格瓦格瓦（Segwagwa）相伴出现。

杭济群（Ghanzi）主要为一套弱变质沉积岩，岩性多见紫色，紫红色弱变质长石石英砂岩、粉砂岩夹灰岩透镜体，含铜、银的灰绿色弱变质长石石英砂岩，粉砂岩。地质年龄为850-1000万年。以不整合方式覆盖于新元古沃特贝格群（Waterberg）之上。

博茨瓦纳晚石炭世到早侏罗世的卡鲁群全部是陆相地层，地质年龄58-230万年，总厚达6000m，直接不整合在前寒武系基底之上[3]。其中上石炭统底部含冰碛岩，下二叠统碎屑岩所夹煤系中产舌羊齿植物群。上二叠统至下三叠统有丰富的爬行类和两栖类动物化石，如水龙兽。上三叠统—下侏罗统下部为砂岩、页岩夹煤系，上部德拉肯斯山组为产状近水平的高原玄武岩。上覆始新统—第四系地层为河、湖相碎屑沉积。

古生代地层：二叠纪沉积岩石：主要由粗粒石英砂岩、含砾砂岩、沙泥岩构成。根据沉积特征，判断为二叠纪河湖相沉积。

新生代地层：在短暂的河道和平原中的第四系冲积层是由粘土、淤泥、沙、砾石组成。

1.2 构造特征

博茨瓦纳位于南非地台的卡拉哈迪台向斜的东南边缘。约80%的面积被卡拉哈迪系(第三纪至现代)沉积物覆盖，只有东部和西北部地区局部出露第三纪以前的基岩。全境可分为津巴布韦克拉通、卡普瓦尔克拉通和卡拉哈迪克拉通三个构造单元，前两者为古老的太古宙克拉通，后者为元古宙克拉通。

1）津巴布韦克拉通位于博茨瓦纳东部，主要由

古太古代的超基性岩、基性岩、酸性变火山岩，以及绿片岩相和早期角闪石相的沉积变质岩、花岗岩组成。

2）卡普瓦尔(Kaapvaal)克拉通位于东南部，出露新太古代片麻岩、超基性岩、火山岩和花岗杂岩等岩石，绝对年龄约24亿年，为稳定的结晶地盾。卡普瓦尔克拉通是保存最好的太古宙克拉通盆地，其中的岩石只受到轻微变形和程度很低的变质作用，原始的结构和构造被很好的保存在沉积岩中。卡普瓦尔克拉通代表最早的地壳形成物，有著名的巴伯顿绿岩带，包含有38亿年前的混合片麻岩杂岩体和34～31亿年前火山沉积成因的绿片岩层。本克拉通大约在30亿年前稳定下来，达到完全硬结，并维持和保存了含有缓倾斜，大部分为未变质沉积物的陆缘盆地，边界不清，而北边和林波波活动带为渐变或断层接触关系。

3）卡拉哈迪克拉通，又称年轻的克拉通(台向斜)区，它保留着未变质的元古宙和显生宙的沉积岩和火山岩，其范围包括博茨瓦纳南部和中部广大地区。由林波波活动带、元古宙地台盖层、达马腊活动带和卡鲁群盖层组成。

大部分内生金属矿床都受一定规模的剪切带控制，产于深大断裂之间或旁侧，矿体多产在韧-脆过渡带。此带是地壳上部物化条件的转换带，特别有利于成矿流体的自由对流和沉淀成矿。

矿权区南部有韦尔达-卡格尔剪切带，朱瓦能-马科蓬剪切带，两剪切带在矿权区交汇并延伸。剪切带呈北东走向，宽约20km，区域可见长度200km，以动力变质岩为主，碎裂程度高。构造作用释放的能量为成矿作用提供能源，各种流体运移和汇集的驱动力，同时为含矿流体提供运移的通道和储存的场所，成矿条件有利。剪切带中有重要的成矿远景区。

1.3 变质作用

变质作用主要表现在绿片岩（M1）及其上覆角闪岩-麻粒岩相（M2）和下伏角闪岩（M3）和绿片岩相（M4、M5），热中心随着地质时期从西向东转移，硫化物矿床与金矿化作用很可能是与（M3、M4）角闪岩相变质作用有关。更早时期的硫化物、金矿化，则主要与受限于剪切带的M5绿片岩相有关。

2 地球物理特征

1）布格重力异常：研究区内布格重力异常全为负值,在-130～-99之间。重力异常总的趋势是北高南低,东西基本位于同一等值线上,南北变化幅值大于东西变化幅值,异常等值线基本平行排列,连续性好，局部异常封闭。高带、低带相间排列,并沿区域构造线作线状分布。矿权区位于布格重力异常梯度带上，是成矿有利位置。

2）航磁异常：区域航磁ΔT等值线与莫洛波农场群层状橄榄岩、斜方辉橄岩、辉长岩及橙玄玻质岩等基性，超基性岩对应，整体呈带状，是1:50万所圈定的3号远景成矿区，矿床类型为接触带及矽卡岩型铜镍矿、铂族金属矿；沉积型铂族金属矿；超铁镁质铬铁矿。矿权区中西部还有北西向串珠状小异常，矿权区区位于接触带，是成矿有利位置。

3 成矿背景分析

矿权区位于卡普瓦尔(Kaapvaal)克拉通上，该克拉通经过多次碰撞、拉伸，这些重要的改造演化形成了博茨瓦纳丰富的金属和能源。加之矿权区的成矿地质条件与博茨瓦纳重要的马齐塔马(Matsitama) CU矿床类似，也受岩体和剪切带的影响。其附近出露有太古代和元古代地层、MolopoFarm岩体，这些地层和岩体中含有丰富的矿产资源，其中太古代一元古代地层中有中温热液型Au矿和磁铁矿 (条带状含铁石英岩建造)；MolopoFarm岩体主要为镁铁质岩和超镁铁质岩，其中发育的主要矿产为cu、Ni、Au、铬铁矿和铂族元素。并在研究区圈出多个远景成矿区。

研究区周边有三个重要的成矿远景区：3号、4号、5号。其中3号、4号远景区为接触带及矽卡岩型铜镍矿、铂族金属矿；沉积型铂族金属矿；超铁镁质铬铁矿。5号远景区为卡卡哈盆地铜、金；铁镁质岩石中镍-铜、铂族。因此，博茨瓦纳恩夸凯采区具有良好的成矿背景。