马达加斯加共和国ANTANIMBARY-BEMOKOTRA地区金矿床多元统计分析
摘要：马达加斯加岛太古代克拉通内广泛发育片麻岩—绿岩体, 并伴随有多期韧性剪切带变形和花岗岩—闪长岩及基性—超基性岩侵入。在此构造条件下, 有利于原生金矿的形成;长期隆起, 裸露于热带环境, 漫长的风化剥蚀又可形成古砾岩金矿及中新生代残积 (红土型) 与河床砂金。分别对3种矿石类型进行了Au与其他元素的相关分析, 进而探索各类金矿成矿的演化历程。
关键词：马达加斯加金矿多元统计分析
研究区位于马达加斯加Betsboka省的Maevatanana地区, 北起Bemokotra镇, 南到Antanimbary镇 。2.5Ga马达加斯加岛太古代克拉通内广泛发育片麻岩—绿岩体, 并伴随有多期韧性剪切带变形和花岗岩—闪长岩及基性—超基性岩侵入。在此构造条件下, 绿岩体的形成、发展和改造等一系列的演化为该区原生金矿提供了丰富的物源。原生金矿形成以后, 由于长期隆起, 裸露于热带环境, 漫长的风化剥蚀又为古砾岩金矿及中新生代残积 (红土型) 与河床砂金的形成提供了良好的成矿环境。近年来中国对马达加斯加的地质及成矿研究逐渐深入， 本文结合前人研究的基础上, 利用多元统计的方法, 对研究区不同类型的金矿石分别进行元素的相关性研究, 初步推导出该区金矿的演化历程。
1 区域地质特征
马达加斯加岛由前寒武系、晚石炭统—侏罗系、白垩系底层组成 。成矿主要与前寒武系有关, 按照岩性及变质程度可分为太古界深变质岩系、太古界—新元古界混合岩系及中—新元古界浅变质岩系 。其岩系组成为: (1) 深变质岩系:绿岩带 (大于2.5Ga) 、正片麻岩带 (2.5~2.7Ga, 大于3.0Ga) ; (2) 混合岩系:花岗岩、混合岩、紫苏花岗岩等; (3) 浅变质岩系:碳酸盐岩/石英岩、页岩、花岗岩 (0.65~1.0Ga) , 石英岩, 大理岩, 火山岩、花岗岩、斜长岩 (1.0~1.8Ga) 、砂质岩、石墨泥质岩、大理岩、花岗岩 (0.65~0.7Ga) 。
据前任研究表明, 马达加斯加岛可能是早二叠前后才从冈瓦纳古陆分离出来。Collins等将马达加斯加岛中部和北部划分为Antongil地块、Antananariv地块、Itrcmo岩席带、Tsaratanana岩席带、Bemarivo带5个构造单元。本矿区所在的Maevatanana岩席带则是Tsaratanana构造单元的一部分, 位于Antananariv地块的北部 。区域内大规模的岩浆活动是在晚元古代以前, 在多期次构造运动和构造变形中, 伴随着大量花岗岩—闪长岩及基性—超基性岩侵入到太古界变质岩中。Tsaratanana岩席带, 早期侵入体年龄测定为2.75~2.49Ga, 锆石捕虏体年龄为3.26Ga。
区域内金矿类型与非洲大陆金矿类型相似, 主要有: (1) 前寒武纪古砾岩型金矿; (2) 中新生代残积层金矿 (红土型残积层金矿) 和冲积层金矿 (河床砂金) ; (3) 太古代绿岩带中的含金石英脉型原生金矿。
2 矿区地质特征
按照Collins和Windley的工作, Maevatanana地区的地层划归为Meavatanana层序Tsaratanana层, 地层由南至北分为4个岩性段 : (1) 由片麻岩、二云母片岩、石英岩与磁铁矿和片状角岩组成。分布于由花岗闪长岩出露的高山地区; (2) 由片麻岩夹石英岩—磁铁矿层及闪石, 辉石、透闪石, 阳起石、扁豆状辉长岩和正角闪石岩组成。分布于Mandraty裂谷和Bekapirjy裂谷及Maria西部地区; (3) 混合岩系列分布于Ikopa河谷和Mandraty村附近。在片理化的混合岩中夹有片麻岩或云母片岩及矽线石结核; (4) 在Ampotaka-Marokoloy地区, 混合岩中或多或少含有二云母花岗岩及辉石。
在区内, 仅在北部边缘见有石英闪长岩。侵入地层为前寒武变质岩系, 其中岩体的西北部, 部分被现代冲积物覆盖。岩体矿物组分主要为斜长石、石英及铁镁矿物等。区内变质岩主要为混合岩、片麻岩、片岩及石英岩、磁铁矿和云母片岩等。太古界地层, 由于区域变质、热变质、动力变质等多种变质作用的叠加改造, 全部成为深变质岩系。元古界地层, 主要是在区域变质作用下, 形成浅变质岩系, 但在不同的地区不同程度受热液 (岩浆) 作用, 动力作用及在岩体的接触带, 呈现出由深—浅的复杂变质类型。在广义上, 把前寒武变质岩系统称为绿岩体或绿岩带, 最近有的学者定义为镁铁质片麻岩和片岩组合, 建立于太古代和元古代镁铁质片麻岩带和片岩带。
该岩带与金矿化关系密切, 岩系中含金石英脉发育。含金石英脉的流体包裹体研究表明成矿流体为含CO2的低盐度水溶液, 并含有微量的CH4、H2S、N2, 成矿流体中气液包裹体的均一温度约为250℃, 压力约为130MPa。
3 金与其他元素的相关关系
为了突出其他元素与Au的相关性, 选用具有矿化显示并有实验分析数据的样品进行多元统计分析, 考虑到多重总体的叠加会影响Au与其他元素的相关性计算, 因此, 我们选用不同类别样品分别进行讨论。
3.1 原生石英脉
原生石英脉中的元素在0.7~1相似水平下的组合为Au-S、Mg-K-Al-Zn、Na-Ca;在0.5~1相似水平下的组合有Au-S-Ag、Na-Ca、Mn-Cu、Mg-K-AlZn 。谱系图中由群距离D<20的范围内可分为2组:Au-S-Ag-Mn-Cu-Fe-Pb和Na-Ca-Mg-K-Al-Zn。其中, Au、S、Ag具有较高的相关系数 (RAuS=0.893, RAu-Ag=0.534) , 因此, f S对Au的迁移和沉淀具有控制作用;Au与Fe、Mn、Pb负相关, 这可能说明原生含金石英脉金的沉淀主要是由深部碱性化境下的还原反应造成。结合前人的流体包裹体研究表明, 深部还原性的成矿流体在向上运移至开放环境中, 压力的突然释放造成二次沸腾, 金的沉淀。
3.2 残积层
与原生石英脉中的元素相比, 残积层中各元素的相似系数较低, 在0.5~1相似水平下的组合有ZnMg-K、Pb-Mn、Cu-Fe、Na-Ca 。谱系图中群距离D<20的元素组合与原生石英脉中的元素组合相似, 同为2组:Au-S-Pb-Mn-Cu-Fe-Ag和Zn-Mg-K-Al。Au与其他元素的相关系数较低, 与Pb、S最高 (RAu-Pb=0.195, RAu-S=0.159) , 与Mn、Fe负相关;第二组的元素组合 (Zn-Mg-K-Al) 则可能为风化作用下的带出组分。因此, 残积层中的元素组合与原生含金石英脉的元素组合既相似但也有不同。相似性可能说明了残积层中的金继承于原生含金石英脉的特征;不同则可能是经过后期的风化改造所致。
3.3 冲积层
冲积层中的元素在0.7~1相似水平下的组合为Na-Ca、Mg-K-Zn;在0.5~1相似水平下的组合为Na-Ca、Mg-K-Zn-Al、Mn-Pb 。谱系图中群距离D<20的元素组合为Na-Ca-Cu、K-Mg-Zn-AlAu、Pb-Mn-Ag-Fe。Au与其他元素的相关系数较低, 与K最高 (R=0.134) , Au与K协同相关可能同伊利石的吸附作用有关。Au与Fe、Mn的负相关性对比原生石英脉和残积层中的Fe、Mn元素较小, 且与同一组合中的Mg、Al、Zn正相关, 则可能说明此时由还原反应生成金的程度降低, 被表生矿物吸附的程度增高。
4 结论
(1) 对于原生石英脉型金矿, 成矿流体主要为含CO2的还原性流体, f S对Au的迁移和沉淀具有控制作用, Au与Fe、Mn、Pb负相关, 说明原生含金石英脉金的沉淀是由深部碱性环境下, 深部成矿流体上涌至开放空间, 压力突然释放, 造成二次沸腾, 在还原反应作用下造成。
(2) 对于残积型 (红土型) 金矿, 其Au元素既继承于原生含金石英脉的特征, 又经过后期的风化改造。
(3) 对于冲积型金矿, 由还原反应生成金的程度降低, 被表生矿物吸附的程度增高。特别与伊利石的表面吸附有关。
摘要：马达加斯加岛太古代克拉通内广泛发育片麻岩—绿岩体, 并伴随有多期韧性剪切带变形和花岗岩—闪长岩及基性—超基性岩侵入。在此构造条件下, 有利于原生金矿的形成;长期隆起, 裸露于热带环境, 漫长的风化剥蚀又可形成古砾岩金矿及中新生代残积 (红土型) 与河床砂金。分别对3种矿石类型进行了Au与其他元素的相关分析, 进而探索各类金矿成矿的演化历程。
关键词：马达加斯加金矿多元统计分析
研究区位于马达加斯加Betsboka省的Maevatanana地区, 北起Bemokotra镇, 南到Antanimbary镇 。2.5Ga马达加斯加岛太古代克拉通内广泛发育片麻岩—绿岩体, 并伴随有多期韧性剪切带变形和花岗岩—闪长岩及基性—超基性岩侵入。在此构造条件下, 绿岩体的形成、发展和改造等一系列的演化为该区原生金矿提供了丰富的物源。原生金矿形成以后, 由于长期隆起, 裸露于热带环境, 漫长的风化剥蚀又为古砾岩金矿及中新生代残积 (红土型) 与河床砂金的形成提供了良好的成矿环境。近年来中国对马达加斯加的地质及成矿研究逐渐深入， 本文结合前人研究的基础上, 利用多元统计的方法, 对研究区不同类型的金矿石分别进行元素的相关性研究, 初步推导出该区金矿的演化历程。
1 区域地质特征
马达加斯加岛由前寒武系、晚石炭统—侏罗系、白垩系底层组成 。成矿主要与前寒武系有关, 按照岩性及变质程度可分为太古界深变质岩系、太古界—新元古界混合岩系及中—新元古界浅变质岩系 。其岩系组成为: (1) 深变质岩系:绿岩带 (大于2.5Ga) 、正片麻岩带 (2.5~2.7Ga, 大于3.0Ga) ; (2) 混合岩系:花岗岩、混合岩、紫苏花岗岩等; (3) 浅变质岩系:碳酸盐岩/石英岩、页岩、花岗岩 (0.65~1.0Ga) , 石英岩, 大理岩, 火山岩、花岗岩、斜长岩 (1.0~1.8Ga) 、砂质岩、石墨泥质岩、大理岩、花岗岩 (0.65~0.7Ga) 。
据前任研究表明, 马达加斯加岛可能是早二叠前后才从冈瓦纳古陆分离出来。Collins等将马达加斯加岛中部和北部划分为Antongil地块、Antananariv地块、Itrcmo岩席带、Tsaratanana岩席带、Bemarivo带5个构造单元。本矿区所在的Maevatanana岩席带则是Tsaratanana构造单元的一部分, 位于Antananariv地块的北部 。区域内大规模的岩浆活动是在晚元古代以前, 在多期次构造运动和构造变形中, 伴随着大量花岗岩—闪长岩及基性—超基性岩侵入到太古界变质岩中。Tsaratanana岩席带, 早期侵入体年龄测定为2.75~2.49Ga, 锆石捕虏体年龄为3.26Ga。
区域内金矿类型与非洲大陆金矿类型相似, 主要有: (1) 前寒武纪古砾岩型金矿; (2) 中新生代残积层金矿 (红土型残积层金矿) 和冲积层金矿 (河床砂金) ; (3) 太古代绿岩带中的含金石英脉型原生金矿。
2 矿区地质特征
按照Collins和Windley的工作, Maevatanana地区的地层划归为Meavatanana层序Tsaratanana层, 地层由南至北分为4个岩性段 : (1) 由片麻岩、二云母片岩、石英岩与磁铁矿和片状角岩组成。分布于由花岗闪长岩出露的高山地区; (2) 由片麻岩夹石英岩—磁铁矿层及闪石, 辉石、透闪石, 阳起石、扁豆状辉长岩和正角闪石岩组成。分布于Mandraty裂谷和Bekapirjy裂谷及Maria西部地区; (3) 混合岩系列分布于Ikopa河谷和Mandraty村附近。在片理化的混合岩中夹有片麻岩或云母片岩及矽线石结核; (4) 在Ampotaka-Marokoloy地区, 混合岩中或多或少含有二云母花岗岩及辉石。
在区内, 仅在北部边缘见有石英闪长岩。侵入地层为前寒武变质岩系, 其中岩体的西北部, 部分被现代冲积物覆盖。岩体矿物组分主要为斜长石、石英及铁镁矿物等。区内变质岩主要为混合岩、片麻岩、片岩及石英岩、磁铁矿和云母片岩等。太古界地层, 由于区域变质、热变质、动力变质等多种变质作用的叠加改造, 全部成为深变质岩系。元古界地层, 主要是在区域变质作用下, 形成浅变质岩系, 但在不同的地区不同程度受热液 (岩浆) 作用, 动力作用及在岩体的接触带, 呈现出由深—浅的复杂变质类型。在广义上, 把前寒武变质岩系统称为绿岩体或绿岩带, 最近有的学者定义为镁铁质片麻岩和片岩组合, 建立于太古代和元古代镁铁质片麻岩带和片岩带。
该岩带与金矿化关系密切, 岩系中含金石英脉发育。含金石英脉的流体包裹体研究表明成矿流体为含CO2的低盐度水溶液, 并含有微量的CH4、H2S、N2, 成矿流体中气液包裹体的均一温度约为250℃, 压力约为130MPa。
3 金与其他元素的相关关系
为了突出其他元素与Au的相关性, 选用具有矿化显示并有实验分析数据的样品进行多元统计分析, 考虑到多重总体的叠加会影响Au与其他元素的相关性计算, 因此, 我们选用不同类别样品分别进行讨论。
3.1 原生石英脉
原生石英脉中的元素在0.7~1相似水平下的组合为Au-S、Mg-K-Al-Zn、Na-Ca;在0.5~1相似水平下的组合有Au-S-Ag、Na-Ca、Mn-Cu、Mg-K-AlZn 。谱系图中由群距离D<20的范围内可分为2组:Au-S-Ag-Mn-Cu-Fe-Pb和Na-Ca-Mg-K-Al-Zn。其中, Au、S、Ag具有较高的相关系数 (RAuS=0.893, RAu-Ag=0.534) , 因此, f S对Au的迁移和沉淀具有控制作用;Au与Fe、Mn、Pb负相关, 这可能说明原生含金石英脉金的沉淀主要是由深部碱性化境下的还原反应造成。结合前人的流体包裹体研究表明, 深部还原性的成矿流体在向上运移至开放环境中, 压力的突然释放造成二次沸腾, 金的沉淀。
3.2 残积层
与原生石英脉中的元素相比, 残积层中各元素的相似系数较低, 在0.5~1相似水平下的组合有ZnMg-K、Pb-Mn、Cu-Fe、Na-Ca 。谱系图中群距离D<20的元素组合与原生石英脉中的元素组合相似, 同为2组:Au-S-Pb-Mn-Cu-Fe-Ag和Zn-Mg-K-Al。Au与其他元素的相关系数较低, 与Pb、S最高 (RAu-Pb=0.195, RAu-S=0.159) , 与Mn、Fe负相关;第二组的元素组合 (Zn-Mg-K-Al) 则可能为风化作用下的带出组分。因此, 残积层中的元素组合与原生含金石英脉的元素组合既相似但也有不同。相似性可能说明了残积层中的金继承于原生含金石英脉的特征;不同则可能是经过后期的风化改造所致。
3.3 冲积层
冲积层中的元素在0.7~1相似水平下的组合为Na-Ca、Mg-K-Zn;在0.5~1相似水平下的组合为Na-Ca、Mg-K-Zn-Al、Mn-Pb 。谱系图中群距离D<20的元素组合为Na-Ca-Cu、K-Mg-Zn-AlAu、Pb-Mn-Ag-Fe。Au与其他元素的相关系数较低, 与K最高 (R=0.134) , Au与K协同相关可能同伊利石的吸附作用有关。Au与Fe、Mn的负相关性对比原生石英脉和残积层中的Fe、Mn元素较小, 且与同一组合中的Mg、Al、Zn正相关, 则可能说明此时由还原反应生成金的程度降低, 被表生矿物吸附的程度增高。
4 结论
(1) 对于原生石英脉型金矿, 成矿流体主要为含CO2的还原性流体, f S对Au的迁移和沉淀具有控制作用, Au与Fe、Mn、Pb负相关, 说明原生含金石英脉金的沉淀是由深部碱性环境下, 深部成矿流体上涌至开放空间, 压力突然释放, 造成二次沸腾, 在还原反应作用下造成。
(2) 对于残积型 (红土型) 金矿, 其Au元素既继承于原生含金石英脉的特征, 又经过后期的风化改造。
(3) 对于冲积型金矿, 由还原反应生成金的程度降低, 被表生矿物吸附的程度增高。特别与伊利石的表面吸附有关。
