坦桑尼亚恩泽加绿岩带玛汀杰金矿地质特征及成因初析

李双喜，刘跃青，杜菊民，孙晨，傅士斌

(1.巢湖市应急管理局，安徽 巢湖 238006；2.江苏省地质工程有限公司，南京 210018；3.江苏省地质矿产局第六地质大队，江苏 连云港 222023)

0 引言

绿岩带金矿为花岗-绿岩带地质构造背景下，在绿岩带形成、演化及改造过程中由不同阶段金成矿作用形成的一系列金矿床的总称。据相关资料统计，绿岩带金矿的资源量约占世界黄金资源量的60%以上，有众多大型、超大型金矿床，如太古宙绿岩带再生形成的著名的南非兰德绿岩带金矿床、加拿大阿比提比绿岩带金矿床及西澳伊尔岗绿岩带金矿床等，储量均在1000 t以上，因此，绿岩带又有“金矿带”之称[1-4]。

坦桑尼亚已探明金储量超过840 t，远景资源量超过1500 t，主要分布在维多利亚湖东面和南面以及坦桑尼亚南部和西南部[5-6]，该地区的金矿带产有多个世界级特大型金矿。已发现的金矿床类型以含金石英脉和构造蚀变岩型为主，热液型金矿在中生代火山岩喷发地区亦有发育，另有与含铁硅质岩系有关的层控型金矿，主要赋存于太古代绿岩带，其次是元古代乌宾迪(Ubendian)岩系，主要包括：①与剪切带有关的石英脉金矿(布岩库鲁(Bulyankulu)、图拉瓦卡(Tulawaka)等)；②与剪切带相关的BIF型金矿(如盖塔(Geita)金矿)[7-15]；③与剪切带相关的花岗岩岩浆岩型金矿(如布兹瓦吉(Buzwagi)金矿)[16-18]；④与剪切带相关的碎屑沉积岩(砂岩、粉砂岩)型金矿(如Golden Pride金普莱德金矿)①[19-23]。

恩泽加绿岩带位于环维多利亚湖南部，分布有Golden Pride、Buzwagi两个超大型金矿，带内玛汀杰金矿成矿区还分布有玛汀杰六村[24]、四村金矿、布晨折格勒村金矿等多处民采小-中型金矿，年产金矿石总量2000～5000 t，采矿设施落后，均为手工或简单机械开采。矿区出露太古宙尼安兹超群绿片岩，变质作用与韧性剪切带发育，花岗类岩浆侵入活动强烈，成矿条件优越。

坦桑尼亚地质调查水平整体较低，可供参考的基础地质资料较少，但由于当地矿业投资优惠政策和较大的找矿潜力，近年来，国内多家企业和单位在坦桑尼亚开展了金矿勘查和开发工作[25-31]。其中江苏省地质工程有限公司在2017—2020年在玛汀杰金成矿区开展了金矿勘查工作②③。本文基于上述勘查工作，对矿区内的多个已有的民采金矿体进行了研究，力图对区内金矿的地质背景、成矿要素和地质特征进行总结，探讨金矿成因。

1 地质背景

1.1 区域地质背景

坦桑尼亚位于非洲坦桑尼亚克拉通核心部位，克拉通形成于2620 Ma—2850 Ma，克拉通经历了多期次的构造-变质-变形事件，并被多个元古宙造山带包围，是非洲大陆早期陆壳演化历史保存最完整的地区之一。玛汀杰矿区位于坦桑尼亚西北部恩泽加绿岩带东部(图1)。区域上地层(表1)包括：①尼安兹超群(Nyanzian Supergroup)。下部绿片岩组主要由变质基性火山岩(拉斑玄武岩)、花岗闪长岩和变辉长岩组成，零星分布安山岩和超基性岩；上部火山岩组主要由铁建造、碎屑状沉积岩及变质火山岩(流纹岩为主)组成，含铁建造呈条带状(BIF)，暗红色-黑色，由含铁成分高的富铁矿物(主要是磁铁矿)和脉石矿物(以石英为主)互层而组成的条带状或条纹状构造的化学沉积岩。②卡维隆迪超群(Kavirongian Supergroup)。不整合在尼安兹超群之上，主要由砾岩、石英岩、粗粒长石砂岩、粉砂岩、页岩、千枚岩和凝灰岩组成。典型的变质矿物组合是基性岩的钠长石绿片岩相+绿帘石+绿泥石+阳起石(±方解石)；区域上变质作用主要为绿片岩相，变质条件的温度下限为400℃左右，上限为510～530℃，压力在0.3～0.8GPa之间。区域断裂构造主要表现为脆性-韧性剪切带，其中玛汀杰剪切带贯穿整个成矿区。恩泽加绿岩带中存在两种类型的花岗岩，第一类为前绿片岩期的片麻岩混合岩花岗岩类，另一类为同-晚绿片岩期的NW-SE走向的斑状碱性钾长花岗岩，后者普遍发育丰富的镁铁质岩捕虏体的伟晶岩脉[32]。

图1 坦桑尼亚恩泽加绿岩带区域地质简图(据文献②③改编)Fig.1 Regional geological map of Nzega greenstone belt, Tanzaniaa.坦桑尼亚西北部大地构造简图；b.区域地质简图1.新生界；2.卡维隆迪超群(未细分)；3.卡维隆迪超群砂岩、砾岩；4.尼安兹超群(未细分)；5.尼安兹超群条带状铁建造；6.尼安兹超群酸性火山熔岩和凝灰岩；7.尼安兹超群基性火山岩；8.尼安兹超群银色片岩；9.未细分的花岗岩；10.微晶花岗岩；11.民采金矿；12.玛汀杰金矿成矿区；13.断层；14.韧性剪切带

表1 坦桑尼亚西北部太古宙地层简表Table 1 Archean column in Northwest Tanzania

1.2 矿区地质特征

玛汀杰金成矿区出露地层主要为太古宙尼安兹超群下段(图2)，岩性以(绢云)绿泥片岩为主(图3a，图3b)，局部为石英片岩。矿区钻孔或露头见构造角砾岩，具有脆性断裂特征(图4a，图4b)，普遍发育石英细脉或网脉，脉体多呈透镜状或条带状。韧性剪切构造发育，钻孔见糜棱岩、糜棱岩化绿片岩，发育明显的S-C组构、旋转斑晶(图4c，图4f)、不同尺度面上的不对称褶皱等明显的韧性剪切形变特征。区内岩石蚀变强烈，主要为硅化、碳酸盐化、绿泥石化等。局部见岩体出露，岩性包括细粒花岗岩(γι)、(石英)闪长岩(δ)、石英斑岩(λοπ)(图3c，图3d)、辉绿岩(ν)(图3g，图3h)等，岩体出露面积较小，普遍为0.1 km2，多以脉状或岩株状产出。

2 矿体地质特征

2.1 矿体特征

(1)玛汀杰四村(Matinje No.4)金矿

位于玛汀杰四村，开采历史达30年，规模最大的矿井深约110 m(图5a、图6a)。矿体呈脉状，由2～3条宽度0.2～0.6 m的石英脉组成，含金石英脉由地表至井底较为连贯，有分支复合、收缩膨胀的现象，至底部，脉体复合为1条，宽度约0.46 m；矿体走向为251°，倾角较陡，约70～90°，略向南倾，矿体沿走向长200～300 m(见图2)；围岩为尼安兹超群绿片岩；矿体由走向251°的断裂构造控制。矿石种类包括石英脉型和蚀变岩型；石英脉型金矿石w(Au)=24.7×10-6～100×10-6，蚀变岩型金矿石w(Au)=0.62×10-6～1.62×10-6。

图2 玛汀杰金矿区地质简图Fig.2 Geological sketch of Martinjie Au ore area1.第四系；2.新近系；3.太古宙尼安兹超群上段；4.太古宙尼安兹超群下段；5.花岗细晶岩；6.石英斑岩；7.金矿(化)体；8.断层；9.推断断层；10.糜棱岩带；11.产状；12.剖面及编号

图3 矿区地层及典型岩石特征Fig.3 Strata and the typical rock characteristics of Martinjie Au ore areaa.绿泥片岩露头；b.ZK002-b2绿片岩显微特征：由长柱状绿泥石、片状绢云母和他形石英以及斜长石组成；c.D018石英斑岩；d.TC14b2石英斑岩显微特征：由表明具有裂纹的石英斑晶和隐晶质矿物基质组成；e.D216细粒辉绿岩；f.D216b1辉绿岩显微特征：由斜长石和辉石矿物组成的辉绿结构Qtz.石英；Pl.斜长石；Px.辉石

(2)布晨折格勒村(Buchenzhgla)民采金矿

位于布晨折格勒村庄，开采历史达34年，竖井最深70 m。金矿体为产于绿片岩中的矿化石英脉，主要见3条，其中2个矿体为近东西走向，1个为近南北向，产状陡立；矿脉长130～300 m；单个矿体由多条宽度10～20 cm的石英细脉组成；矿体埋深于地下2～70 m；围岩为尼安兹超群绿片岩；矿石w(Au)=0.19×10-6～13.15×10-6，w(Ag)=8.38×10-6。

(3)玛汀杰二村、三村(Matinje No.2，No.3)金矿化体

二村、三村金矿化体(图2，图5b)均为当地手工小规模开采的矿井。矿体为含金石英脉，矿体埋深为地下2～32 m，单条石英脉宽度约为0.2 m；脉体走向东西向或北东向，产状较为陡立；石英脉局部破碎重新胶结成构造角砾岩型矿石；矿体沿走向长度100～200 m；围岩为绿泥片岩、紫红色凝灰岩等。矿石w(Au)=0.13×10-6～3.04×10-6。

2.2 矿石特征

本区金矿石类型主要为含金石英脉，此外为构造角砾岩、蚀变岩，其特征如下：

(1)石英脉。多呈乳白色，或灰白色夹棕褐色，粒状结构，块状构造，局部见孔隙，孔隙中夹有铁质、黏土、电气石等矿物，局部见团块状黄铁矿化、褐铁矿、黄铜矿、自然金(图6b)等。多呈细脉产出，细脉宽度5～50 cm，呈树枝状或网脉状。脉群宽度0.1～20 m。石英脉矿石镜下显微结构为半自形粒状，稀疏浸染状构造(图6c，图6d)。

(2)构造角砾岩。见于二村、三村民采金矿。矿石(图6e，图6f)呈黄褐色、黄白色，角砾状结构，块状构造。主要由角砾(10%～50%)、碎基(45%～90%)组成，角砾由石英岩、千枚状黏土质板岩、铁质方解蚀变岩等组成，呈棱角状，大小为2～12 mm；碎基由石英岩、铁质石英岩、单晶石英等组成。岩内可见被碳酸盐矿物、石英、少量次生黑云母充填的裂隙。

(3)蚀变岩。见于玛汀杰四村金矿、布晨折格勒村金矿，主要分布于石英脉主矿体的外围，可能为矿体的蚀变围岩(图6g，图6h)。蚀变岩呈灰绿色，交代结构，块状构造，或弱片理构造，主要由绢云母(约55%)、绿泥石(约15%)、硅质(约30%)组成。

2.3 矿石质量和矿石成分

玛汀杰四村金矿石英脉型金矿石w(Au)=24.7×10-6～100×10-6，为本区金品位最高的矿体；布晨折格勒村金矿石英脉型金矿石w(Au)=0.56×10-6～13.15×10-6。玛汀杰二村金矿与三村金矿的石英脉型金矿石w(Au)=1.25×10-6～3.04×10-6。构造角砾岩型金矿石w(Au)=0.15×10-6×10-6～2.91×10-6。蚀变岩型金矿石w(Au)=0.62×10-6～1.62×10-6。石英脉矿(化)石的w(Ag)=2.53×10-6～59.26×10-6，w(As)=2×10-6～1206.23×10-6，w(Sb)=0.07×10-6～112.35×10-6，w(Bi)=0.04×10-6～0.24×10-6，w(Cd)=0.22×10-6～0.56×10-6，w(Pb)、w(Zn)、w(Cu)均小于0.01×10-6。Ag可作为伴生矿综合回收利用。As异常可以作为地球化学找矿标志(表3)。根据矿石元素相关分析(7件样品，表4)，矿石中Au与Ag、Cu呈正相关关系，相关系数大于0.5，Ag与Cu、As之间，Cu与Pb之间，Pb与As之间，Bi与Cd之间的相关系数也大于0.5，其它元素之间的相关系数较低，小于0.5，相关性并不十分明显。

2.4 蚀变与矿化

硅化是本区最普遍的蚀变类型，蚀变范围主要沿韧性剪切带、构造破碎带或侵入岩体的外围分布。经蚀变的围岩硬度明显变大，裂隙中见密集分布的硅化细脉，含有成矿物质的热液充填裂隙后可形成含金石英脉。绢云母化主要发生在近矿围岩绿片岩中，经蚀变的片岩颜色呈灰黄色，绢云母含量增高，可达90%。绢云母呈鳞片状，片径0.01～0.1 mm不等，使岩石显示似千枚状构造、似板状构造(图7b)。碳酸岩化在区内较为普遍，主要发生在近矿围岩的裂隙中或构造角砾岩的基质中。碳酸盐矿物主要为方解石，少数为白云石。碳酸盐矿物也构成构造角砾岩矿石基质的主要成分，或与硅质一同充填在岩石裂隙中(图7c)。绿泥石化广泛发育，绿泥石呈鳞片状，片径<0.1 mm，集合体呈线纹状、条带状定向排列。高岭土化多见于酸性侵入岩岩体(主要是石英斑岩)的内部及外围，岩石经高岭土化后呈灰白色，硬度变小。

图4 矿区脆—韧性构造特征Fig.4 Characteristics of brittle-ductile structure of mining areaa.TC4021解释构造破碎带；b.TC4021构造破碎带中构造角砾岩，由石英脉角砾与由黏土、碳酸盐矿物、褐铁矿等组成的基质组成；c-d.ZK002-b2、K002-b5糜棱结构：旋转的长英质矿物斑晶和由绿泥石、绢云母和微晶石英组成的细粒基质；e-f.ZK001-b5、ZK001-b8糜棱结构：旋转的斜长石矿物及矿物周围扭转的线状构造

图5 矿体典型地质剖面简图Fig.5 Typical geological section of ore bodya.玛汀杰四村金矿；b.玛汀杰三村金矿

图6 民采矿井及典型矿石与围岩特征Fig.6 Characteristics of typical Au ore and wall rock from the local people’s mining worksa.玛汀杰四村民采金矿井；b.石英脉中的自然金；c.SJ21-b2石英脉矿石手标本；d.SJ21-G1：隐晶集合体状褐铁矿与零星分布的微粒黄铁矿；e.SJ21-b2构造角砾岩矿石；f.SJ21-b2镜下特征：由粒状镶嵌分布的石英角砾与基质组成；g.石英脉矿石与蚀变岩矿石接触；h.SJ1-b1蚀变岩镜下特征：由鳞片状绢云母、绿泥石和粒状或隐晶质硅质组成Qtz.石英；Srt.绢云母；Py.黄铁矿

表2 玛汀杰金矿成矿区矿(化)体形态、规模、围岩等特征Table 2 Characteristics of morphology, size of ore(mineralized) bodies in Martinjie Au ore area and characteristics of the wall rock

表3 矿石及围岩地球化学分析结果Table 3 Geochemical analysis of ore and wall rock

表4 元素相关性分析Table 4 Correlation analysis of elements

图7 矿石围岩蚀变特征Fig.7 Characteristics of wall rock alterationa.玛汀杰二村金矿矿体围岩绢云片岩ZK2002-b1手标本；b.ZK2002-b1镜下特征：绢云母呈鳞片状，后期具褐铁矿化，含量约90%；c.ZK2021-b2镜下特征：变余长石假象斑晶具黏土化、绢云母化、硅化、褐铁矿化，另见被碳酸盐矿物、硅质充填的裂隙；d.含浸染状黄铁矿的蚀变岩矿石(四村金矿)；e.SJ31-H1石英脉矿石孔隙构造，孔隙中充填有褐铁矿、黏土矿物等；f.SJ25-H1构造角砾岩矿石具褐铁矿化、黏土化、碳酸岩化Srt.绢云母；Py.黄铁矿；Cal.碳酸盐化

黄铁矿化主要以细脉状、浸染状分布于近矿围岩绿片岩或糜棱岩中，含量可达2%～5%，多与石英脉、硅化蚀变岩相伴生，具有典型的硅化-硫化物蚀变特征。黄铁矿呈半自形粒状，粒径部分为0.005～0.2 mm，部分为0.2～1.3 mm(图7d)。后期经地表风化，多变为褐铁矿，呈隐晶状，部分集合体似交代矿物假象，局部含量较高，呈脉状、网脉状分布(图7e，图7f)。含金石英脉中局部可见黄铜矿化，呈它形粒状，粒径为0.04～0.08 mm，后期氧化后可变为孔雀石。

3 矿床成因和成矿规律探讨

玛汀杰金矿的赋矿地层为太古代尼安兹超群，多由变基性的火山碎屑岩、基性-中酸性侵入岩经区域变质形成，可为含金岩系提供原始矿源物质和成矿变质流体[33-34]。近年来的U-Pb测年显示太古宙尼安兹超群恩泽加绿岩带金成矿时代2445 Ma±3 Ma[35]，认为成矿物质来源、成矿流体与后造山期花岗岩侵入作用有关[34]。由玛汀杰金矿区侵入岩特征来看，侵入岩体主要以岩株、岩脉等形态产出，岩性主要为规模较小的基性至中酸性脉岩，金矿体普遍产于岩体外围、与绿岩带接触一侧或绿岩带本身的构造系统中。前人研究表明区域上中酸性侵入岩在石榴角闪岩相的条件下，是由板块衍生的流体交代地幔部分熔融形成的岩浆，这些侵入体普遍经历了与金矿化有关的韧性剪切变形，并被含金的石英-(磁)黄铁矿组成的矿脉横切，表明侵入体的形成早于金矿化事件，侵入体中富含的富氧流体与变质火山-沉积岩中的还原流体相互作用，导致了金的沉淀[32]。

玛汀杰剪切带在区域上控制着整个成矿区，区内岩石普遍发生糜棱岩化，矿物或矿物集合体发生碎裂、旋转和重结晶，并具面理化。带内的脆性断裂构造控制了局部金矿体的产出。金以分散状或浸染状富铁硫化物形式产于石英脉中，形成的矿体形态呈板状、脉状、不规则状和透镜状，厚度可达0.1～0.6 m，沿走向或倾向延伸几十米或几百米[36-37]，断裂内的构造角砾岩也可发生矿化作用形成矿体。因此脆-韧性剪切构造系统对玛汀杰金矿有构造控矿作用，这一特征与坦桑尼亚环维多利亚湖的多个金矿特征相似[20-25]。

玛汀杰矿区矿体围岩普遍发育绿泥绿帘石化和硅化、绢云母化、黄铁矿化构成的“黄铁绢英云化”，体现了中、低温热液蚀变特征。金矿化发生的变质条件为中等或稍高级的绿片相(约450℃～550℃)[37]。综上，玛汀杰地区金矿为典型的产自绿岩带韧性剪切带的石英脉型金矿，矿床成因为热液成因。

4 结语

(1)玛汀杰金矿为产自绿岩带韧性剪切带的石英脉型金矿，赋矿层位为太古代尼安兹超群绿片岩，矿体由北西向和东西向两组构造控制，矿石种类包括石英脉、蚀变岩和构造角砾岩。矿石w(Au)=0.62×10-6～3.04×10-6，部分w(Au)>100×10-6。

(2)矿体上下盘围岩为绿泥片岩、绢云绿泥片岩、蚀变岩、构造角砾岩。矿石普遍发育硅化、绢云母化、黄铁矿化构成的“黄铁绢英云化”蚀变。

(3)金矿体由脆-韧性剪切系统控制。区域上玛汀杰剪切带控制了整个矿区，带内的脆性断裂构造控制了局部金矿体的产出，断裂(裂隙)被石英、构造角砾岩等充填，且均可发生金矿化。

注释：

① Geological characterization of the igneous intrusions and wall-rock alteration associated with gold mineralization at Golden pride deposit,Nzega district[D].Kwelwa Shimba.2010.University of Dar es Salaam.

② 坦桑尼亚恩泽加地区玛汀杰金矿预查报告[R].2020.江苏省地质工程有限公司.

③ 坦桑尼亚恩泽加地区玛汀杰金矿普查报告[R].2021.江苏省地质工程有限公司.

④ Explanatory Notes for the Minerogenic Map of Tanzania [R].2015,Geological Survey of Tanzania(GST).