加納上東部省某金礦床地質特征及礦床成因探討

宦長明　丁海紅

摘要：加納上東部省某金礦床位于加納著名的Bolo-Nangodi金成礦帶的東北部，為產在早元古代著名的比里姆（Birimian）群綠巖帶（Greenstone Belt）中的阿山提型（Ashanti Type）的造山構造變質—熱液型金礦床，礦體賦存在石英脈破碎帶和蝕變形成的絹/白云母化片麻巖中，全區已發現5個金礦體，其中Ⅳ-1礦體規模最大，Ⅱ-1礦體次之，其余相對較小。礦區礦體具有厚度大、品位高，品位變化均勻的特征，且礦體埋深較淺，易開采。

關鍵詞：地質特征；礦床特征；變質一熱液型金礦床

某金礦床位于加納上東部省，位于加納著名的Bolo-Nangodi金成礦帶的東北部，該區分布著眾多的金礦床，國內不少地質工作者（李鵬等，2015；張忠良等，2016）均對此區金礦床展開了研究。該金礦床為產在早元古代著名的比里姆（Bkimian）群綠巖帶（Greenstone Belt）中的阿山提型（Ashanti Type）的造山構造變質熱液型金礦床（Orogenic Gold Deposit）。該礦床資源儲量規模中型，品位較高的金礦資源埋藏較淺，開采成本較低，經濟效益可觀。

1.區域地質背景

大地構造上加納位于西非幾內亞地盾東部，是西非克拉通的重要組成部分。西非克拉通由太古代巖石構成基底，其東部主要為古元古代比里姆（Birimian）超群巖石，在伊本（Ebumean）造山期褶皺變形，遭受花崗巖體侵入，且經歷了綠片巖相區域變質作用。

1.1地層

區域上出露地層單元為：古元古界、新元古界、顯生界。地層從老至新分述為：

（1）古元古界：比里姆（Birimian）超群、塔克瓦（Tark-waian）群。

比里姆群（Birimian）是加納主要的含金地層，為一套含金的變質火山巖、變質沉積巖，基本控制了金礦的出露范圍，后期受區域應力作用發生構造蝕變，蝕變為一套綠片巖相。

塔克瓦（Tarkwaian）群為一套陸相碎屑巖，下部以復碎屑礫巖為主，內部含石英巖、砂巖和千枚巖夾層。其上發育一套厚度較薄的含金礫巖層。再向上逐漸過渡為厚層砂巖，含石英巖和千枚巖夾層砂巖。

（2）新元古界：沃爾特（Vohman）超群，該超群又分為三個超群：

朋布阿卡（Bombouaka）超群主要為成熟砂巖，中上部為硅質和富黏土地層。

奧蒂（Oti）超群，奧蒂沉積巖包括冰磧巖、砂巖、碳酸鹽巖和細粒碎石沉積巖。

塔馬利（Tamale）超群以基底沉積巖為特征，還含有冰磧巖。

（3）顯生界：為從古生界到第四系的沉積地層。沉積物為黏土、砂巖、頁巖和少量灰巖。

1.2構造

該區處于Bde-nangodi構造帶東南側，區域內主構造以Bole-nangodi斷裂為主，走向為北東向，傾向北西，傾角60°～80°，長度大于200km，該斷裂向南一直追索到Bole區，并與Bole北西向斷層相連。斷裂具強烈壓碎作用和糜棱巖化；其次為晚期切穿北東向斷裂的次級構造一南北向和北西向構造，傾向偏西，傾角為45°～80°。三組斷裂均對金礦化有控制作用。

1.3巖漿巖

區域巖漿巖十分發育，出露面積廣泛，整體呈北東一南西向展布。為古元古界的塔姆納安（Tamnean）和伊本（Ebumcan）侵入巖，巖性為角閃石（黑云母）花崗巖一花崗閃長巖類。

2.礦區地質

2.1地層

區內出露地層主要為古元古界的表殼巖，即比里姆（Birimian）超群和塔克瓦（Tarkwaian）群地層，主要為片麻巖、黃鐵礦化絹（白）云母化片麻巖、斜長角閃巖、角閃片巖、石英脈及綠泥石化云母片巖等。其中，黃鐵礦化絹（白）云母化片麻巖、石英脈為主要的含礦圍巖。

2.2構造

本區構造較簡單，地層整體表現為南西一北東、傾向北310°～322°、傾角30°～50°的單斜構造；斷層以北東向斷裂為主，走向為北東向，傾向北西，傾角30°～50°。巖石裂隙以張性裂隙為主，斷層角礫主要呈棱角狀，局部角礫棱角被磨圓，鐵質膠結，可判斷為張扭性斷裂。這是本區最主要的控礦構造，區內主要礦體均賦存于該帶內及其附近。

2.3巖漿巖

本區巖漿巖發育，出露面積廣，呈北東一南西向展布。主要為花崗閃長巖（γδ），呈巖基、巖株、巖脈狀產出，地表出露于礦區西部。本區金礦化與花崗閃長巖關系密切。

2.4圍巖蝕變

礦區圍巖蝕變主要類型有硅化、鉀化、綠泥石化、絹/白云母化、碳酸鹽化等。初步認為，鉀長石化、硅化、黃鐵礦化是主成礦期的礦化蝕變，碳酸鹽化是主成礦期后的產物。

3.礦床地質特征

3.1礦床特征

3.1.1礦體賦存部位

礦體賦存于絹/白云母化片麻巖和石英脈破碎帶中。

3.1.2礦體特征

根據礦體賦存部位，結合規模大小和類型，自北西向南東方向大致可圈為五個礦體，編號分別為Ⅴ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅰ、Ⅳ，其中Ⅳ號礦體為主礦體，Ⅱ礦體次之，其余較小。

（1）Ⅳ號礦體

Ⅳ號礦體分布在區內中東部，西部較集中，東部較分散，支脈較多，埋深呈西高東低趨勢，埋深自地表至地下400m。按賦存部位不同Ⅳ號礦體又分Ⅳ-1～Ⅳ-16共16個礦體，其中Ⅳ-1為主礦體，其余規模較小。

Ⅳ-1礦體

礦體主要賦存在絹/白云母化片麻巖和石英脈破碎帶中，頂底板均為片麻巖。礦體埋深自地表至地表以下380m，絕對標高-75m～+22lm，礦體南高北低，南部部分礦體直接出露于地表，北部向深部延伸。礦體較連續，走向大致為NE20°，傾向北西340°，傾角20°～45°。平面上礦體出露寬度從數米至34m不等，呈脈狀、透鏡狀、棒槌狀。剖面上，呈透鏡狀-似層狀。礦體走向延伸長約680m，傾向延伸80m～350m。鉆孔中礦體厚度2.28m～38.81m不等。Ⅳ-1號礦體是該區已發現礦體中規模最大的主礦體，已有工程揭露工業品級的（332+333）金礦石量1930105.19t，金屬量9210.23kg，平均品位4.77g/t，占該品級金屬總量的61.94%。

（2）Ⅱ號礦體

Ⅱ號礦體按賦存部位不同分為Ⅱ-1～Ⅱ12共12個礦體，Ⅱ-1礦體為礦區主礦體。

Ⅱ-1礦體

礦體賦存在石英脈破碎帶中，頂底板為片麻巖。埋深自地表至地下580m，絕對標高+217m～-280m。平面上呈脈狀，兩端尖滅。剖面上呈似層狀、脈狀。礦體連續性較好，走向總體呈近東西向，傾向北西340°，傾角22°～58°。走向長約400m，傾向延伸變化較大，從100m至600m不等。礦體厚度0.92m～11.51m，平均厚度約4.39m。已有工程揭露工業品級的（332+333）金礦石量486955.19t，金屬量2189.63kg，平均品位4.50g/t，占該品級金屬總量的14.73%。

（3）I號礦體

分布在礦區西南部，細分為Ⅰ-1～Ⅰ-5共5個近平行小礦化體（脈），地表出露長度150m～200m不等，賦存于絹/白云母化片麻巖中。礦體Ⅰ-1、Ⅰ-5頂底板為片麻巖；礦體Ⅰ-2、Ⅰ-4頂板為花崗閃長巖，底板為片麻巖；礦體Ⅰ-3頂板為片麻巖，底板為花崗閃長巖。礦體埋深自地表至地下44.57m。已有工程揭露Ⅰ號礦體工業品級的（333）金礦石量21555.77t，金屬量45.65kg，平均品位2.12/t，占該品級金屬總量的0.31%。

（4）Ⅲ號礦體

礦體位于礦區北部，由多條近平行分布的小礦脈組成。根據已施工的探槽揭露，礦體走向西南-東北向，傾向290°，傾角45°～55°，地表出露50m～220m，寬約130m，單礦脈寬度介于1m～20m。已有工程揭露的低品位（333）金礦石量82691.26t，金屬量81.45kg，平均品位0.99g/t，占該品級金屬總量的8.13%。礦體品位較低，均為低品位礦體。

（5）V號礦體

礦體位于礦區西北部，由Ⅴ-1～Ⅴ-3共3個近似南北走向小礦脈組成。因項目現場客觀原因，勘查階段Ⅴ號礦體沒有施工探槽和鉆孔，礦體形態、延深及規模，待詳查進一步探明。

3.2礦石質量

3.2.1礦石礦物成分及其特征

礦石為金礦石。此外有黃鐵礦、黃銅礦，及少量磁鐵礦、赤鐵礦等金屬礦物。

金：裂隙金及包裹金。裂隙金呈細脈狀、樹枝狀、不規則細脈狀嵌布于石英、黃鐵礦等礦物碎裂后的微裂隙、洞穴或解理內；包裹金呈包裹體狀、乳滴狀發育在黃鐵礦、黃銅礦內。

黃鐵礦：淺黃色，半自形一自形，粒徑0.2mm～0.5mm，呈顆粒狀、星散狀、細脈狀分布。

黃銅礦：銅黃色，他形不規則粒狀，粒徑一般小于0.2mm，呈細脈狀、浸染狀分布。

磁鐵礦：灰黑色，半自形粒狀，粒徑小于0.2mm，呈顆粒狀、稀疏浸染狀分布。

赤鐵礦：紅褐色，片狀，粒徑小于0.2mm，與磁鐵礦伴生，交代磁鐵礦。

脈石礦物為斜長石、石英、絹/白云母、角閃石、黑云母、碳酸鹽、綠泥石等。

3.2.2礦石結構

主要為自形一半自形粒狀結構，另可見它形粒狀結構、壓碎結構、交代熔蝕結構等。

自形一半自形粒狀結構：主要為黃鐵礦，黃鐵礦晶型為立方體，粒徑一般0.2mm～0.5mm，呈星散狀（圖1A）、顆粒狀、浸染狀分布（圖1B）在礦石中。

它形粒狀結構：主要為黃銅礦，呈大小不等的它形粒狀，細脈狀、不規則狀或沿黑云母分布于礦石中（圖1C），粒徑以0.05mm～0.3mm為主，為熱液期產物。

壓碎結構：主要指黃鐵礦在構造應力作用下被擠壓破碎，外形不規則的棱角狀碎屑，碎屑的邊緣常呈鋸齒狀，具裂隙、扭曲變形及波狀消光等現象（圖1D）。

交代熔蝕結構：主要表現為黃鐵礦偶見被黃銅礦呈穿孔狀交代（圖1E）。

包含結構：主要為少數黃銅礦被赤鐵礦包裹（圖1F）。

3.2.3礦石構造

礦石構造主要為浸染狀、細脈狀、網脈狀構造，次為粒狀、團塊狀構造等。

浸染狀構造：各類型礦石中均可見，硅化、鉀化蝕變巖礦石中更為發育。黃鐵礦、黃銅礦呈浸染狀分布在礦石中（圖2A）。有的單晶大小不一浸染在脈石中，呈不規則浸染狀構造礦石，該礦石構造為主要類型構造。

粒狀構造：黃鐵礦呈顆粒狀、星散狀分布在脈石礦物中（圖2B）。

細脈狀、網脈狀構造：礦體分支部位和硅化、鉀化蝕變巖型礦體厚大部位，以黃鐵礦為主的金屬礦物，沿密集節理或微裂隙充填，形成細脈狀構造（圖2C）。晚期含金石英脈、碳酸鹽巖及黃鐵礦細脈充填于蝕變圍巖或早期石英脈裂隙內（圖2D），呈網脈狀及脈狀構造。

團塊狀構造：黃鐵礦、黃銅礦等金屬硫化物和赤鐵礦等金屬氧化物，呈大小不一的團塊分布在礦石中，構成團塊狀構造。

3.2.4成礦階段劃分

據礦體構造、礦石組構及礦物組合特征等，分為四個成礦階段：Ⅰ硅化-鉀長石化階段；Ⅱ黃鐵礦-石英階段；Ⅲ硫化物-石英階段；Ⅳ碳酸鹽階段，其中Ⅱ、Ⅲ為金的主要礦化階段。

3.2.5礦石化學成分

礦石中主要有用元素為金；伴生組分有銀、銅等，含量低；主要有害元素為砷，含量低。

Ⅳ-1主礦體Au單個樣品的品位最高232g/t，最低0.02g/t，礦體平均3.99g/t，品位變化系數117.46%，品位變化較均勻。

Ⅱ-1礦體Au單個樣品的品位最高69.5g/t，最低0.03g/t，礦體平均4.24g/t，品位變化系數114.69%，品位變化較均勻。

3.3礦石類型

3.3.1礦石的自然類型

主要有用元素為金，礦物結構構造簡單，未見其他次生氧化礦物，判斷礦石為原生礦石。

依據礦物共生組合及脈石礦物種類，將礦石劃分為石英型、鉀長石-石英型和蝕變巖型。

3.3.2礦石的工業類型

據含礦巖石巖性特征，該礦床屬含金石英脈型礦床。礦石類型為少硫化物片麻巖型金礦石，據成礦地質特征該礦床大部分為石英硅化鉀化蝕變巖型，少部分為石英網脈及復脈帶型。

3.4礦體（層）圍巖

Ⅰ號礦體賦存于絹/白云母化片麻巖中，其中礦體Ⅰ-1、Ⅰ-5頂底板為片麻巖；礦體Ⅰ-2、Ⅰ-4頂板為花崗閃長巖，底板為片麻巖；礦體Ⅰ-3頂板為片麻巖，底板為花崗閃長巖。

Ⅱ號礦體賦存在絹/白云母化片麻巖和石英脈破碎帶中，其中礦體Ⅱ-5、Ⅱ-8頂底板為花崗閃長巖，其他礦體頂底板均為片麻巖。

Ⅲ號礦體未施工鉆探工程，根據地表探槽工程揭露推測礦體賦存在絹/白云母化片麻巖中，礦體頂、底板均為片麻巖。

Ⅳ號礦體賦存在絹/白云母化片麻巖和石英脈破碎帶中，礦體頂底板均為片麻巖。

當賦礦巖石為石英脈破碎帶時與圍巖界線較清晰，肉眼基本能區分。當賦礦巖石為絹/白云母化片麻巖時，與圍巖界不易區分，二者往往呈逐漸過渡關系。

4.礦床成因探討及找礦標志

4.1礦床成因探討

與河北東坪典型熱液石英脈蝕變巖型金礦床（表1）（薛建平等，2010；陳喜財等，2014）和加納區域金礦成因類型的金地質礦床資料的地質特征、礦石成分、礦物共生組合、結構構造、圍巖蝕變等方面對比，此礦床應屬于變質一熱液型金礦床。為產在早元古代著名的比里姆（Birimian）群綠巖帶（Greenstone Belt）中的阿山提型（Ashanti Type）的造山構造變質-熱液型金礦床（Orogenic Gold Deposit）。

4.2主要控礦因素與成礦條件

（1）地層上，礦體產于古元古代的比里姆（Birimian）超群和塔克瓦（Tarkwaian）群地層，該地層均已遭受了區域變質作用，且變質程度較高，顯示出較為明顯的層位控礦特征。

（2）構造上，礦體分布在北東一南西走向斷裂破碎帶中，為礦質運移和聚集的良好場所。

（3）蝕變上，含金石英脈展布在鉀長石化、綠泥石化及硅化蝕變帶中，礦化強度與蝕變作用成正相關，蝕變越強，多種蝕變作用疊加礦化越好，單一蝕變作用，金礦化一般不好。

（4）巖漿活動上，礦區最古老巖石屬于古元古代Birimi-an群，與Birimian群巖石一同發生褶皺的是Cape Coast型花崗巖類，晚期構造Dixcove花崗巖類巖石呈一系列巖株和巖基產出在整個區域內。區域上巖漿活動頻繁，構造變動復雜，為成礦熱液形成提供了充足的熱能。

4.3找礦標志

（1）地球化學標志：區內分布數個大小不一的金異常，是尋找金礦床的重要標志。

（2）民采坑、采硐、采場是區內找金最為直接的找礦標志。

（3）巖性標志：絹/白云母化片麻巖、石英脈是主要的賦礦層位，是找金的地層標志。

（4）熱液活動和圍巖蝕變標志：含多金屬硫化物的石英脈、金屬硫化物細脈、顆粒狀黃鐵礦化、黃銅礦化、絹云母化、綠泥石化等是找金的熱液活動和圍巖蝕變標志。

5.礦床成礦基本規律與遠景

5.1成礦規律

礦區位于加納bole-Nangodi含金成礦構造帶東北端，最古老的巖石屬于古元古代Birimian群，巖石發生了強烈褶皺，與Birimian群巖石一同發生褶皺的是同構造Cape Coast型花崗巖類，晚期構造Dixcove花崗巖類巖石呈一系列巖株和巖基產出在整個區域內。區域上巖漿活動頻繁，構造變動復雜，為成礦熱液的形成提供了充足的熱能。區內北東一南西走向的斷裂破碎帶，成為礦質運移和聚集的良好場所。礦區一帶區域變質、動力變質及熱液變質作用疊加出現，為金的富集提供了有利條件。

礦體賦存部位主要有兩個：一是石英脈破碎帶；二是蝕變形成的絹/白云母化片麻巖中。

5.2礦床遠景評價

該區域內，Ⅲ號礦體在地表走向上連續性較好，推測向地下深處也有一定的延伸，礦體的形態、延深及規模情況，有待進一步探明。Ⅴ號礦體處，地表采樣顯示有較好的品位，經過進一步勘查有可能發現新的工業礦體。。