地 质 找 矿 论 丛 第 卷 第 期 " 年 月! " #$% & '! %"!!!!% ( 苏丹北部拜尤达地区金矿地质特征及找矿远景 李 杰 倪师军 李世勇 张成江 杨立新 成都理工大学核技术与自动化工程学院 成都 *+ 山东省第六地质矿产勘查院 山东威海 + 山东省物探化探勘查院 济南 * 成都理工大学地球科学学院 成都 *+ 摘要 苏丹拜尤达地区位于苏丹北部尼罗河州 区内已圈定 处中型金矿床 处金矿找矿靶区 根据拜尤达地区金矿成矿地质条件及哈佳吉中型金矿床的地质特征 矿石和围岩的微量元素地球化学特征 将金矿床成矿过程分为热液期 表生氧化期和风化沉积期 认为该地区金矿为受区域韧性剪切带控制的中温浅成变质热液矿床 属造山型金矿 成矿物质主要来源于前寒武系变质岩 造山作用引起构造 岩浆活动 区域变质作用造成流体的活化 并萃取围岩中的成矿物质 最终在构造有利部位富集形成金矿床 关键词 哈佳吉金矿 造山型金矿 韧性剪切带 前寒武系 苏丹拜尤达地区中图分类号 11) * 文献标识码 文章编号 ) 引言 区域成矿地质背景 苏丹北部地区成矿地质条件优越 已发现并开发了多处大 中型金矿床 是苏丹重要的金矿密集区 拜尤达地区是中国保利集团获取的金矿勘查区块 由山东省地质六队负责实施地质勘查工作 目前已勘查评价中型金矿床 处 哈佳吉金矿 发现了 处金矿找矿靶区 找矿前景良好 笔者等参加了该地区的金矿勘查工作 并开展了相关研究工作 拜尤达地区以往基础地质资料很少 研究工作薄弱 给找矿带来了很大困难 本文将总结该区金矿地质特征 分析成矿地质条件 探讨金矿床成因和找矿远景 力图能为该区的进一步找矿工作提供一定参考 苏丹拜尤达地区位于红海西侧阿拉伯 努比亚地盾的西南端 西邻撒哈拉克拉通 图 新元古代泛非运动时期 众多古老的小型地块拼接 强烈的 岛弧碰撞和弧后增生形成阿拉伯 努比亚地盾 这一时期形成了大量造山带型金矿床 是非洲重要的成矿期 地层区域地层主要为前寒武系 < - 统 % 统和第四系 图 < - 统主要分布于区域的东北部 主要岩性包括 花岗片麻岩类 绿片岩类 绢云片岩 变粒岩 角闪岩 石英岩类 石英岩 石英绢云片岩 和富钙质岩类 钙质片岩 大理岩 普遍遭受中高级区域 收稿日期 ) 改回日期 责任编辑 王传泰基金项目 国土资源部境外矿产资源风险勘查基金项目 年度 资助 作者简介 李杰 +) 男 博士研究生 地球化学专业 从事金矿地质勘查和地球化学科研工作 通信地址 山东省威海市高新区火炬路 + 号 山东地矿六院科技大厦 层 邮政编码 +,-% "" E! & -
第 卷 第 期 李杰等 苏丹北部拜尤达地区金矿地质特征及找矿远景分析 * 为近, 向 近 向和 向 以, 向者为主 韧性剪切带与褶皱构造相伴出现 发育于褶皱构造集中分布处 具有左行走滑特征 断裂构造按走向可以划分为近 向 向, 向 组 以近 向规模最大 其中 近, 向断裂构造控矿明显 部分断裂叠加在韧性剪切带上 并发生矿化蚀变 且常见有石英脉充填 矿床地质特征 图 苏丹拜尤达地区大地构造位置略图 2 #! B ##!! 9 3 %$&%%!% 变质作用 金的含量较地壳丰度值高 被视为金成矿 的原始矿源之一 % 统主要分布于区域的中部 呈大透镜状 带状分布 主要由角闪片麻岩类 黑云角闪片麻岩 少量花岗片麻岩 和角闪岩类 含石榴角闪岩和含石榴角闪片麻岩 组成 其中含石榴角闪片麻岩与金矿成矿的关系密切 第四系主要为全新统松散堆积物 分布在山前坡地 河流两侧一级阶地 河床及河漫滩 是形成砂金矿的有利场所 岩浆岩区域岩浆岩主要为新元古代花岗岩 花岗斑岩 少量新元古代变质中基性侵入岩 花岗岩类分布广泛 规模较大 平面形态呈环状 圆状 图 主要花岗岩体有东北部的 % % 花岗岩 西南部的 (!" - 环状花岗岩和西部的 < %"%# 杂岩体 侵入岩的形成时代为 )*** '% 新生代岩浆喷发形成的玄武岩主要分布于区域东部 分布相对集中 酸性喷出岩则广布于区域南部和西北部 区内脉岩主要为变质中 基性岩脉 分布于区域中部和中南部 规模不大 零星可见花岗闪长斑岩 斜长伟晶岩 辉长岩 花岗细晶岩等 构造区域构造类型有韧性剪切带 褶皱和断裂 褶皱构造发育于变质基底中 按褶皱轴走向大致可分 拜尤达地区金矿化均发育于变质基底内的构造蚀变带内 蚀变带走向与变质地层走向一致 大多为近, 向和 向 矿体主要产于构造蚀变带内不同岩性层之间及断裂叠加部位 以哈佳吉金矿床为例 剖析矿床地质特征 矿体特征 哈佳吉金矿床由 个矿体组成 分别产出于 条矿化蚀变带中 蚀变带走向呈近, 向 局部 向 矿体走向与蚀变带一致 倾向 *+ 倾角 * 矿体形态大多呈透镜状 条带状 少量为脉状 沿走向呈舒缓波状延伸 沿倾向厚度变化较大 具分支复合现象 图 图 目前主矿体最大控制斜深 - 据统计 矿体长度 - 平均 )- 变化系数 * ; 矿体厚度 )) *- 多为 - 平均 * - 变化系数 *; 金品位 * 平均 ) 变化系数 +; 矿石结构构造 矿石结构构造较为复杂 矿石构造有脉状 浸染状 斑杂状 团块状 雪花状 眼球状 网脉状 角砾状 矿石结构以半自形 他形不规则粒状结构 碎裂结构为主 其次有粒状鳞片变晶结构 碎斑结构 填隙结构 包含结构 假象结构 糜棱结构等 长英质矿物呈拉长状 显示韧性变形特征 矿石矿物组成 矿石中矿物成分复杂 主要金属矿物有黄铁矿 磁黄铁矿 钛铁矿 闪锌矿 黄铜矿 毒砂 方铅矿 银金矿 斑铜矿 非金属矿物有石英 绢云母 白云母 长石 碳酸盐 绿泥石 绿帘石 锆石等 表生矿物主要有褐铁矿 纤铁矿 孔雀石 辉铜矿 高岭石等 图 *% 从矿物组成上看 金矿化与石英 黄铁矿 多金属硫化物组合密切相关
地!质!找!矿!论!丛!$%!#$! 年 图 "! 苏丹拜尤达地区区域地质简图 &底图据苏丹地质局( $CA#"山东地质六队修测(!#$#' P!!:35 *+7 453 * 4 *5 ; 7 4E7W* QZ760877 3 7 5> $> `0-E0,统花岗片麻 岩"!> `0-E0,统 绿 片 岩" &> `0-E0,统 石 英 岩" (> `0-E0,统 钙 硅 酸 盐 岩" B>M/0<7 J 统黑云斜长角闪片麻岩" %> M/0<7 J 统含石榴角闪片麻岩" "> M/0<7 J 统斜长角闪 岩" A>新 元 古 代 花 岗 岩" C>新元古代花岗斑岩" $#>新元古代变质中基性侵入岩" $$>新生代玄武岩" $!>新生代酸性喷出岩" $&>韧性剪 切带" $(>断层" $B>金矿床&点' 金矿物以 银 金 矿 和 金 银 矿 为 主(自 然 金 少 量% 赋存状态 以 裂 隙 金 为 主(晶 隙 金 次 之(包 体 金 少 量 自然类型% &图 B/'%银金矿多数单独沿 黄 铁 矿*石 英 的 裂 隙 或 "# 1! 围岩蚀变 金矿床围岩蚀 变 较 为 普 遍(主 要 蚀 变 有 绢 云 母 晶隙分布(少 数 与 黄 铜 矿*方 铅 矿 等 金 属 硫 化 物 共 化*绿泥石化*硅化*碳酸盐化*高岭土化(另 外(黄铁 生(沿黄铁矿*石英裂隙分布%金银矿主要沿方 铅矿 矿*黄铜矿*方铅矿等矿化较发育%围岩蚀变 具有多 裂隙及边部分布(其次沿方铅矿与石英晶隙分 布(少 期*多阶段的特征(在多种蚀变叠加部位蚀变 程度增 数沿闪锌矿晶隙及石英与黄铁矿晶隙分布%金 矿物 强(矿化亦强(金品位增高% 粒径最大 #> &AEE(最小 #> ###( EE(以 #> #% EE 级居 多(即 以 中 粒 金 为 主(但 最 大 达 到 了 巨 粒 金(最 "# 5! 成矿期次 金矿床的形成 和 演 化 主 要 经 历 了 & 个 时 期!热 小的呈微细粒% 液期*表生氧化期*风化沉积期%岩金矿床主 要形成 按矿物成分将矿石自然类型划分为次生氧化物 K 褐铁矿型和原 生 硫 化 物 型"根 据 原 始 矿 物 组 合 可 分为金 K 黄铁矿 K 石英脉型*金 K 多金属硫化 物型" 根据矿石的组构特征(可以将矿石分为块状*脉 状等 于热液期(在表生氧化期发生次生富集(沉积 期则主 要形成砂金矿床%!> B> $! 热液期 热液期是哈佳吉金矿床原生金矿的主要成矿
第 卷 第 期 李杰等 苏丹北部拜尤达地区金矿地质特征及找矿远景分析 主要为银金矿 晶粒细小 由于遭受到后期热液叠加改造 该阶段黄铁矿多数已被氧化成纤铁矿 褐铁矿 但仍有少量残留 可见黄铁矿的假象及碎裂结构等 晚成矿阶段 金 多金属硫化物阶段 形成含金多金属硫化物 主要有黄铁矿 闪锌矿 方铅矿 黄铜矿等 的石英脉 在早期金矿化的基础上 金矿物进一步富集 粒度变大 主要为金银矿 局部形成巨粒自然金 为哈佳吉金矿床的主要成矿阶段 成矿阶段形成的石英与金矿化前阶段石英明显不同 晶形呈半自形 他形粒状 粒度细小 图 哈佳吉金矿区地质图 2 #! " # %"! -%9 37%#%# %# "&&!9 粗粒含石榴变粒岩 变粒岩 硅质岩 绿片岩 * 蚀变碎裂岩带及编号 金矿体及编号 ) -- 常与金属矿物共生 呈细脉状沿早期石英裂隙充填 分布较早期石英少 * 表生氧化期原生含金硫化物 石英脉由于构造作用而暴露于地表 在物理 化学 生物以及机械等作用下 硫元素等活化迁移 最终氧化形成铁的氧化物 如纤铁矿 褐铁矿 残留原地表面 金则保存其间 从而使金富集成褐铁矿化金矿石 是金的次生富集期 据钻孔揭露 地表向下至 - 以浅主要为氧化矿石 * 风化沉积期氧化矿石进一步风化剥蚀 部分解离出来的金矿物或含金碎屑在重力 风力 流水等营力作用下被搬运到低洼处或河漫滩 与砂砾石一同沉淀形成砂金矿堆积 矿床稀土元素地球化学特征 图 哈佳吉金矿床 号勘探线剖面图 2 #!-% 9 3 "! 3"!% 7%#%# %# "&&!9 变粒岩 蚀变碎裂岩带 片岩 金矿体及编号 * 钻孔及编号期 根据矿石组构 矿物组成及矿物共生关系 确定热液期成矿过程分为 个阶段 金矿化前阶段 主要形成铁的氧化物和石英 石英粒度粗大 为 -- 多呈他形粒状 晶体有裂纹 波状消光明显 因含有较多土状物而显得表面较脏 早成矿阶段 金 黄铁矿阶段 形成含金硫化物 主要为黄铁矿 次为黄铜矿 的石英脉 金矿物 对哈佳吉金矿床不同类型矿石和围岩的稀土元素组成进行了分析测试和特征参数计算 表 统计分析结果表明 矿石与围岩的稀土元素含量 稀土元素特征参数及稀土配分型式 图 图 总体相似 尤其是含石榴黑云斜长变粒岩 围岩 和黄铁矿化硅化变粒岩质碎裂岩 矿石 稀土含量相当 表明了矿石和围岩的继承演化关系 轻重稀土分馏较明显 稀土配分曲线呈右倾斜线 轻稀土富集 重稀土曲线平缓 但矿石的轻重稀土比值?,,7,,: 较围岩?,,7,,: ** +* 低 显示二者在分馏程度上的差异 围岩稀土配分曲线向右倾斜的程度
) 地 质 找 矿 论 丛 年 比矿石更为明显 表明在矿化蚀变过程中稀土元素均一化的程度增高 矿石的负铕异常不明显,: ) 围岩则有中等程度的负铕异常,: * + 稀土配分曲线呈现不同程度的浅 字形 矿石和围岩的铈异常均不明显 矿石和围岩的,! 值均显示出体系处 在一种相对还原的环境 但从围岩到矿石呈现出还原性降低的趋势 这可能是在成矿阶段有氧化性流体加入 打破了体系原有的地球化学平衡 使得体系 * ) 还原性减弱 金得以聚集成矿 + 笔者对哈佳吉金矿床微量元素组成作了 型和 5 型聚类分析研究 发现 可能主要直接来源于地壳 即前寒武系的变质岩系 图 # 哈佳吉金矿矿石显微照片 2 # ' # %9 3! 7%#%# %# "&&!9 &% % 早期石英裂隙中有晚期石英 含铁矿物和少量白云母充填 正交 自然金呈不规则状三角形或不规则状梯形残留于褐铁矿之中 反光 表 哈佳吉金矿床矿石 围岩稀土元素组成及特征参数 6% "!,,! % &! % %! 9% %-!! 3!% & $ 7%#%# %# "&&!9 &% 样号岩性?%! 1 & -, & 6 C$ 7, 4<)?- * + *) * * * *+ * )* + * )+ + * * 4< 1$ * + + * ) * ) * * * 4<*+ +) + + * * * + 4<) 1$ * ) )* + *) ) * ) * + 4<?- + ) * +) * * ++ ) 4<*) 1$ * * ) * + * ) * * + ) * + 4<* # + ) )+ * + * ++ * 4< # + * ) ) * * + 4< *+ * * ) * + * + ) 4<+ # * ** * ) + + 4<++ + * ++ * * ) + 样号 岩性 6- D? D,,?,, 7,,?7?% D,! 4<)?- ) ) + ) + )) * +) * ) 4< 1$ * * * + + ++ + ++ 4<*+ ** * ** + * )+ ) * + + 4<) 1$ * ) ) + ) ) + 4<?- *+ * ++ * +* * + + 4<*) 1$ )* + * ) + + 4<* # * +* +* + * + + 4< # * * * ++ * +* * ) + + 4< + * ) )* * + 4<+ # ) )* * + * + + ) + 4<++ * * * ) * * + 注 含碳质黑云石英片岩 # 含石榴黑云斜长变粒岩?- 褐铁矿化硅化变粒岩质碎裂岩 1$ 黄铁矿化硅化变粒岩质碎裂岩 变粒岩质碎裂岩 表中数据由成都理工大学地球化学实验室用 1' 测试 量的单位
第 卷 第 期 李杰等 苏丹北部拜尤达地区金矿地质特征及找矿远景分析 + 图 哈佳吉金矿矿石稀土元素球粒陨石标准化分布型式 2 # &! -%"!&,,9%! 3!! 7%#%# %# "&&!9 图 哈佳吉金矿围岩稀土元素球粒陨石标准化分布型式图 2 # &! -%"!&,,9%! 3! $ 7%#%# %# "&&!9 矿床成因初探 * 找矿远景分析 拜尤达地区处在阿拉伯 努比亚地盾区 在泛非运动期多个地体不断拼贴增生形成了造山带 造山作用持续时间长达 '% 成矿时间范围也较大 矿床主要受控于脆性 韧性变形的转折带 产于韧剪带中的二级或更次级的断裂中 上述研究表明 拜尤达地区金矿是变质地体中受构造控制的脉状后生金矿床 形成于中地壳的绿片岩相地体中 属 中温热液矿床 符合造山型金矿特征 矿床的形成过程可能是 泛非造山运动造成拜尤达地区古老基底岩系发生强烈韧性变形作用 伴随大规模岩浆活动 区域变质和流体活化 流体萃取围岩中的成矿物质生成含微细粒金的磁黄铁矿 形成最初的 矿源层 或 矿源体 为成矿的预富集期 随着韧性变形向脆性变形转变 剪切作用形成各种脆性裂隙 热液作用进一步改造早期的 矿源层 或 矿源体 使磁黄铁矿分解 形成黄铁矿 毒砂 石英等金的载体矿物 并使金进一步富集 粒度变大 沿裂隙充填 持续的剪切作用使矿物遭受压碎作用形成碎裂岩 随着脆性变形的持续 形成大量张性裂隙并叠加在前期形成的含金蚀变带上 发生原位重新活化 矿物组合更为复杂 形成含金的多金属硫化 * 物 金的粒度变得更大 矿床最终定位 造山型金矿是世界上重要的金矿床类型 往往形成数量多 规模大的金矿床 苏丹北部地区也不例外 集中了许多金矿床 我们的工作表明 拜尤达地区同样具有有利的成矿地质条件和非常好的找矿前景 已初步评价的哈佳吉中型金矿床 号 号 号主矿体的深部和走向延伸方向还没有封闭 尚有较大的找矿空间 继续开展工程探查将会大幅度增加矿床资源量 新发现的阿布哈拉格 < %"%# 哈佳吉北区 7%#%## % 北西哈佳吉 7%#%## % 麦兹德若博 '!#!& 德福 3 哈马拉 7%- % 新哈马拉!B 7%- % 处找矿靶区找矿线索明确 其中 阿布哈拉格矿区探槽中最高金品位 :* ) 麦兹德若博矿区发现大小矿体 个 矿体平均品位 : ) + + 哈佳吉北区已发现 条矿化蚀变带 探槽中金品位最高 : 钻孔中金品位最高 * 除哈马拉和新哈马拉地区外 其他 * 处找矿靶区与哈佳吉金矿位于同一条近, 向韧性剪切带中 成矿地质条件完全一致 矿化蚀变带断续相接 构成了一条, 向金成矿带 显示了良好的找矿前景
地 质 找 矿 论 丛 年 参考文献 结论 哈佳吉金矿床主要产于前寒武系 < - 统 % 统变质岩中 受近, 向韧性剪切带和脆性断裂控制 矿体主要为透镜状 条带状和脉状 矿石主要为褐铁矿型 表生的含铁氧化物型 和硫化物型 原生的多金属硫化物 石英脉型 具脉状 浸染状 斑杂状 团块状 雪花状 眼球状 网脉状等构造 半自形 他形不规则粒状结构 碎裂结构 碎斑结构 假象结构 糜棱结构等 主要有用矿物为银金矿 金银矿 少量自然金 褐铁矿 纤铁矿 等 次为黄铁矿 黄铜矿 方铅矿等 脉石矿物主要为石英 其次为绢云母 白云母 绿泥石等 哈佳吉金矿床的形成至少经历了 个矿化期 即热液期 表生氧化期和风化沉积期 热液期可以分为金矿化前阶段 早成矿阶段 金 黄铁矿阶段 和晚成矿阶段 金 多金属硫化物阶段 原生金矿主要形成于热液期 富集于氧化期 风化沉积期形成砂金矿床 哈佳吉金矿床的稀土元素地球化学研究结果表明 矿床的成矿物质主要来源于前寒武系 矿石与地层围岩有明显的继承演化关系 哈佳吉金矿的矿床成因初步判定为与韧性剪切带有关的中温浅成变质热液型金矿床 属造山型金矿 * 哈佳吉金矿床深部及外围矿点的矿化情况较好 找矿潜力较大 致谢 感谢山东省地矿局宋明春研究员的审阅和悉心指导 % & #! 6! %"!9 3 "&1 9! # " %$&%C!! < % -!!% % &'! %",A9" % C!9% -! 3 &% * 杨立新 鲍中义 李杰 等 苏丹拜尤达地区哈佳吉矿区金矿普查报告 威海 山东省第六地质大队 C! %-9D?! $! (?!"! &!!%9! %"% 3! &%-"!!&!%7 ", &% ' *)2 * 胡建勇 杨伦 李辉 等 苏丹东北部金矿成矿特征及成矿远景浅析 ( 地质与勘探 *** * 刘英俊 曹励明 元素地球化学导论 ' 北京 地质出版社 +)) 王中刚 于学元 赵振华 等 稀土元素地球化学 ' 北京 科学出版社 +)+ 韩吟文 马振东 等 地球化学 ' 北京 地质出版社 )+* ) 李杰 杨立新 李世勇 等 苏丹哈佳吉金矿床稀土元素地球化学特征 ( 地质调查与研究 *+ + 李杰 倪师军 张成江 等 苏丹哈佳吉金矿床成矿物质来源的微量元素地球化学特征 ( 广东微量元素科学 ) )* 陈衍景 造山型矿床 成矿模式及找矿潜力 ( 中国地质 )+ 郭俊华 毛世东 陈衍景 等 甘肃文县阳山金矿田地质特征及控矿地质因素分析 ( 大地构造与成矿学 + * 宋明春 崔书学 周明岭 等 山东省焦家矿区深部超大型金矿床及其对 焦家式 金矿的启示 ( 地质学报 ) ++*) 王义天 毛景文 李晓峰 等 与剪切带相关的金成矿作用 ( 地学前缘 +!-% ''% %A ' 3! -! %" % -!!%!!! %#!- &!" 3-! %" #!! ( '! %" - C!9 %++*+ * 陈柏林 与韧性剪切带有关的不同金矿化类型地质地球化学特征对比研究 ( 地质地球化学 ) +$+/*/$&& 0&)+0)&( +8,*/0)/(,/)+()*/6$/* +,/) (@ - 0+(/0) - ( ;7+ ; -( ; /($ 1 +($ ($ 8( &! 3" - # #'!% -3 "!" "! &'!- + "),"% #'!%&'!- *+&'" ' '$!% - " 0, #,( ) %," " " (' -! )" # 9 "' "+(' -!&'" $ '%,"#, -$ #' ", %0, #'," " (' -! )" # " *&'" &! '(#" #,&'!- + "),"% #'!%&'!- *+&'"
第 卷 第 期 李杰等 苏丹北部拜尤达地区金矿地质特征及找矿远景分析 )0&)6! %$&%%!% " %!& "! =! %! &% B!-!& -!&# "& &!9 % &!=!!A9" % % #! %!" %!&!! "$ 6 9%9! -% "$&!%"B!#! " # %" & 3# "&&!9 %$&%%!%% &!#!!- %" % %! 3!% &B%" 37%#%# % # "&&!9 6!!3 - #9! & = &!&! $&! -%"9! #!!B!%! #!& -! % $ %#! 6!% &! %!# "&&!9 %$&%%!% 3 -!& $-!!9! -%"-! % - 9 3" &% & "!& $& "!!%!% & "% 3!& #! $9!# "&&!9 6!1! -! %- 9 99"$! -%! %" 8 #!! %!! -%#-% -!# %"-! % - 9 - - "! $&! -%"3" &B!A %!!"!-! 3 -! $ % &&!9!&!!"!-! % 3%= % "!! 9%! %+ 2/0 7%#%# %# "&&!9 #! $9!# "&&!9 & "!!%!1! %- % %$&% %!% 3 &%