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【地质概况】斐济群岛的成矿地质背景_矿床类型及成矿期划分  

2015-02-01 20:40:47|  分类: 矿业经济 |  标签: |举报 |字号 订阅

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【地质概况】斐济群岛的成矿地质背景

_矿床类型及成矿期划分

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摘要:斐济群岛具有厚而年轻的硅镁质地壳,其成矿作用与构造演化有着密切的联系。斐济群岛的地层主要由新生代海底碎屑型火山岩及相关沉积岩组成。碳酸盐岩和在中—晚中新世一次重要的构造运动中侵入的辉长岩—英云闪长岩质的深成岩也很发育。斐济群岛的矿床类型包括各种块状硫化物型矿床、斑岩型铜金矿、夕卡岩型铜多金属矿、浅成低温热液型金矿、沉积型锰矿、残积矿床、砂矿床等。斐济群岛的成矿期有4 个不同的阶段(时期),这些阶段(时期)与构造运动紧密相关,反映了纵贯斐济群岛的各种矿化类型的空间和时间分布特征。

成矿地质背景、矿床类型和成矿期的划分都是现代矿床学研究的重要组成部分。本文将着重阐述斐济群岛的成矿地质背景、矿床类型和成矿期的划分问题。斐济群岛共和国位于大洋洲东部,主要由维提岛和瓦努阿岛2 个岛屿组成,是美拉尼西亚岛链的一部分。其在大地构造上属于西太平洋边缘的汤加—科马德拜克—瓦努阿图火山岛弧的一部分,是太平洋板块与印澳板块汇聚板块边缘相互作用的产物。区内出露的最古老的岩石时代为始新世,自始新世至今区域经历了复杂的构造运动史,发育了独具特色的新生代与汇聚板块边缘有关的矿化。

斐济群岛的矿产资源非常丰富,矿床类型多样,数量较多,但是矿业产值仅占其国民生产总值的1.4%。目前仅有2 个金矿,还有少量铜矿、银矿和铝土矿在勘探中,大量矿产资源还未被开发利用。因此,对该国的地质矿产特征进行总结研究,对在斐济群岛地区进行矿产资源勘查开发具有重要意义。


1 成矿地质背景

1.1 区域地质特征斐济群岛由2个主要岛屿,即维提岛、瓦努阿岛及近300 个小岛组成(图1)。维提岛与瓦努阿岛的地层有显著的差别。

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维提岛出露的最古老的地层是Yavuna 群(图1),主要分布在维提岛和部分小岛上,是一套从晚始新世—早渐新世的火山岩和同时代的沉积物[2-4]。Yavuna 群的岩石主要为枕状玄武岩夹粗粒火山碎屑岩、少量英安质凝灰岩和角砾岩、灰岩。Yavuna群发育绿片岩相的变质作用,被Yavuna 岩基、小型辉长岩株和辉绿岩脉侵入。Wainimala 群出露在维提岛南部,地层由枕状玄武岩夹薄层状半深海沉积物和酸性凝灰岩组成,与Yavuna 群大致相似,时代为早渐新世,发育有低级绿片岩相变质作用。此外,Wainimala群也出露在维提岛西南和东北部,地层岩性为泥岩、砂岩、珊瑚礁灰岩夹玄武岩和安山岩,地层变质程度相对较低[3-7]。在早中新世时期,在维提岛东南部发育了Savura 群,地层由英安质—玄武质火山岩组成;到了晚中新世时期,在维提岛东南部发育了Medrausucu群,地层由钙碱性的火山岩、火山碎屑岩组成,地层中可见破火山口。地层内还分布有在小型的走滑拉分盆地中沉积,下部基底地层受到风化剥蚀形成沉积物,它们是Nadi、Tu?va、Navosa、Cuvu 和Ra 群。从早中新世到晚中新世时期形成的地层均不整合的覆盖在Wainimala 群与Yavuna 群之上。在上新世时期,维提岛北部发育一套橄榄玄粗质到高钾钙碱性的火山岩,并形成了多个喷发中心(如Tavua、Rakiraki、Vuda),是Koroima?vua 和Ba 群,岩性为熔岩、火山角砾岩、火山碎屑岩,沉积环境为海相和陆相,火山活动向东逐渐呈现出了拉斑玄武质或钙碱性特征。

瓦努阿岛地层主要为晚中新世—早上新世形成的Macuadrove 超群,该群由Udu 群、Natewa 群、Nararo 群和MonkeyFace 群组成。Udu 群含有熔岩、火山角砾岩和凝灰岩,它的上部多为浮岩,是海底喷发的产物,岩性为拉斑质的安山岩—流纹岩;Natewa 群在岛上分布最为广泛,多为海相中基性拉斑质火山岩和火山碎屑岩,夹有少量英安岩和流纹岩;在瓦努阿岛中部,可见少量Nararo 群火山岩发育,岩性为安山岩;Monkey Face 群主要分布在岛的西南侧。区内最年轻的火山岩是瓦努阿岛上从上新世至今的Bua 群碱性火山岩[8],为陆相的碱性橄榄玄粗岩,从上新世至今的火山活动在维提岛、瓦努阿岛及外围的岛链区也有发育。

斐济群岛的岩浆侵入活动十分强烈,主要的岩浆活动可分为2 期:中新世时期和上新世时期。在中新世时期形成的科洛岩体,侵入到维提岛基底的Wainimala群与Yavuna 群之中,主要岩性为石英闪长岩、辉长岩、奥长花岗岩、闪长岩等;而在上新世时期,在Bua 群的破火山口内及外围的岛链发育了Taveuni 侵入岩体。

斐济群岛主要发育有3 条断裂带,分别为NE 向断裂带(HunterKandavu 断裂带)、NW 向断裂带(维特亚兹和新赫布里底海沟)和EW 向断裂带(当特尔卡斯托群岛断裂带)。NE 向断裂带主要分布在瓦努阿岛西南部的Taveuni 岛链上;NW 向断裂带位于维提岛与瓦努阿岛之间的Momaviti 岛链上,一直延伸到瓦努阿岛上,并控制了Seatura 火山的形态。NE 与NW 向断裂均控制了区域的火山活动。东西向断裂带位于群岛北部,是斐济群岛的北部边界,也是太平洋板块的南部边界。

1.2 构造演化

斐济群岛是太平洋板块与印度—澳大利亚板块之间的复杂边界体系的组成部分。斐济群岛的构造演化可分为4 个时期。

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(1)晚始新世—早中新世(35~12Ma),太平洋板块与扩展的外美拉尼西亚岛弧体系的斐济组成部分维蒂亚兹弧(其曾与所罗门岛、新赫布里底群岛、斐济和汤加岛弧合并过)一起由东向西俯冲,这个俯冲带的残余作为维蒂亚兹海沟的一部分保存下来,而在始新世—渐新世时期,此古岛弧体系的核心形成汤加、斐济(维提岛)和瓦努阿图的地质基底(图2-A)。

(2)晚中新世时期(12~7Ma),活动的太平洋板块俯冲到印澳板块之下形成了维蒂亚兹海沟,并形成了一系列岛弧火山岩。俯冲的同时在斐济群岛引发了科洛造山运动,形成了大规模的断裂,并有同期的科洛岩体侵入(图2-B)。

(3)上新世时期(7~3Ma),由于翁通— 爪哇(Ontong-Java)海台的存在,使得俯冲在所罗门群岛和美拉尼西亚岛链处停止,随后俯冲方向发生变化,并在瓦努阿图弧的西部形成一条新的海沟(瓦努阿图海沟),这也使得维蒂亚兹海沟成为一个不活跃的残留海沟,这个过程使得斐济群岛处于伸展环境下,岩浆活动也由拉斑玄武岩和钙—碱性安山岩向碱性的橄榄玄粗质岩浆过渡,随后不久在斐济西部形成了北斐济盆地,并使得斐济群岛与瓦努阿图岛弧分离(图2-C)。

(4)上新世至今(3~0Ma),汤加海沟之西发生裂谷化,形成劳盆地,并将汤加洋脊与劳洋脊分开。随着北斐济盆地继续张开,斐济群岛移动到了远离活跃板块边界的地方,导致岛弧火山活动的终止和板块内碱性火山活动的开始。这个时期主要是由火山活动和沉积过程2个部分组成(图2-D)。

这个时期最大的火山活动是形成了瓦努阿岛上的Seatura 火山,维提岛东北的科罗岛和塔韦乌尼岛也同时形成。在这一时期斐济岛上所有的火山活动都是碱性板块内型的。

当时,大多数碎屑岩单元是保存在浅海至三角洲的沉淀物中,沉积结束于主要岛屿的海岸上。在维提岛东南部的沉积序列之间存在一个重叠度,沉积贯穿了第3 期末和第4 期初。


2 主要矿床类型及其特征

区内主要矿床类型为块状硫化物型铜铅锌矿、斑岩型铜金矿、夕卡岩型铁铜锌矿、浅成低温热液型金矿、沉积型锰矿、残积铝土矿、残积金矿、铁砂及金砂矿。以下分别进行描述。

2.1 块状硫化物型铜(铅)锌金矿床

与火山岩有关的块状硫化物型矿化在斐济群岛十分发育,并主要分布在两大岛屿上。其中一个矿床(Nukudamu)正在开采中(图1)。斐济群岛块状硫化物型矿床多赋存在中新世—上新世的流纹岩、英安岩、安山岩、玄武岩及相应的以火山碎屑岩等为主的海相火山岩地层中,主岩为晚中新世—早上新世的Udu 群,主要成矿时代为早上新世。

矿床主要的硫化物有黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿和少量的硫砷铜矿、砷黝铜矿、斑铜矿、铜蓝,脉石矿物主要为石英、石膏和重晶石。铅锌硫化物集中于顶部,而铜的硫化物则在底部。铜蓝赋存于表生富集的成熟的铁帽带上。围岩蚀变主要表现为硅化和泥化(高岭石和蒙脱石)。

2.2 浅成低温热液型金矿床

斐济群岛上的浅成低温热液型金矿床十分发育,主要矿床为帝王金矿和Mt Kasi 金矿,此外还有很多小的矿床和成矿远景区。主要矿化类型包括低硫型(帝王金矿——即瓦特拉图金矿)和高硫型(Mt Kasi)(图1)。

帝王金矿的矿化发育在维提岛北部的M-Bua群火山岩内的破火山口中,成矿时代为上新世。矿床的矿石矿物为碲化物、毒砂、黄铁矿、贱金属硫化物和少量自然金,脉石矿物为石英和方解石。矿化形式为石英—方解石脉,在矿脉周围发育青磐岩化蚀变,Mt Kasi 矿床位于维提岛中南部,矿化发生在中新世—上新世的Natewa 群火山岩中,矿化形式为石英—重晶石脉,矿脉周围发育青磐岩化、硅化和黄铁矿化蚀变。矿石矿物以碲化物、铜铅锌的硫化物和自然金为主。

2.3 斑岩型铜金矿床

斐济群岛上的斑岩型矿床与浅成低温热液型矿床有密切的联系,目前可能因为地表剥蚀程度较低,导致该类矿床发现较少[1]。在斐济已发现的储量最大的斑岩型矿床是维提岛东南部的纳莫西矿床,但未开采。该类矿床在斐济群岛特别是在维提岛西部的图瓦卢地区具有巨大的潜力。在斐济,斑岩型矿床成矿时代通常都小于6.5Ma,这个时代与

西太平洋其它地区的大规模斑岩型铜金矿床的成矿时代相似(图1)。

2.4 夕卡岩型铁铜锌矿床

因为有大量的侵入体(科洛深成岩组合)和风化火山中心的存在,在斐济群岛发现有很多夕卡岩型矿床(图1)。这些矿床大多数具有典型的铜—铁(锌)矿化。铁—铜夕卡岩矿化一般存在于普通的岛弧环境中[14],且以含铜为主,以英云闪长岩为主岩的情况并不多见。

许多块状铁矿在维提岛上有发现,这种铁矿被认为是岩浆热液交代成因,其成矿环境与夕卡

岩相关[1]。应该注意的是,所有这些矿床都是由原来的原生矿床变成了现在的砂矿。

2.5 沉积型锰矿

斐济群岛最大的锰矿赋存在Wainimala 组内,主要分布在维提岛的西部。这些矿床主要成矿时期是火山活动末期的浅海型热液活动频繁的时候。一些更年轻的锰矿床赋存在维提岛东部和瓦努阿岛上的晚中新世—上新世的火山岩中。在斐济的沿海岛屿中,在含有劳组岩石的岛屿[1]和斐济群岛的南部均发现残余的锰矿(图1)。

2.6 残积铝土、残积金矿床、铁砂和金砂矿床

在斐济群岛上的大多数铝土矿,一般都是以三水铝矿结核的形式含在红土型粘土中的。在岛上的潮湿地区和干旱地区均发现铝土矿,但是并没有作为一个主要的矿种出现。大多数铝土矿在以玄武岩或者安山岩为基岩的岩石中形成。

在斐济群岛许多不同地区出现的砂矿和残积金矿(图1)。由岩屑形成的金矿在塔武阿岛(Nasivi),巴河、雷瓦河三角洲等地区[1]均有发现。少量研究暗示这些聚集的矿床也许没有开采的经济价值,最近在塔武阿岛[15]的工作也许会更好地帮助圈定这些资源。Mt Kasi 包含唯一在开采的残积层金矿,预测残积层金大概占整个矿床储量的30%~60%。

小岛表面的砂矿化作用规模相对较小。时间较短的水系和陆地上较小的贮存地区限制了砂矿床的规模。严格的环境监控,确保了对这些脆弱地区环境的保护,铝土矿仍然是低成本金属采矿的潜在资源。

在Sigatoka 沙丘地区的Sigatoka 河的入口处发现了最著名的铁砂矿床。对磁性矿物储量的估计显现出低的经济价值,并且在含铁矿物中没有发现重要的金。已经在巴河三角洲地区对铁砂资源进行调查。


3 成矿期的划分

根据斐济群岛区域构造演化和成矿的关系,可以将斐济群岛的成矿时代分为4 期[16]。

(1)晚始新世—早中新世岛弧早期成矿期(35~12Ma),这个时期主要以形成Wainimala 群的原始低钾拉斑玄武质火山岩系和后来演化成的低—中钾钙碱性岩为特征。Wainimala 群火山岩主要出露于亚萨瓦岛和马马努萨岛。这一时期的矿化限于Wain?imala 群火山岩的大部分地区。

沉积型锰矿主要赋存在Wainimala 组内,其形成与伴随浅海火山作用的热液活动有关。维提岛西南部的锰矿化赋存于火山岩及伴生的沉积岩中,特别是见于Sigatoka 和Nadi 盆地。重要的块状硫化物矿点见于维提岛南部和东南部的Coloi-Suva、Wainileka 和Wainivesi 矿区。

(2)晚中新世岛弧成熟成矿期(12~7Ma)该时期以深成岩,即主要由低钾拉班玄武岩质辉长岩、云英闪长岩和奥长花岗岩组成的科洛深成岩套占优势。矿化广泛发育。

许多含贱金属和贵金属的脉系(vein systems)紧邻且很可能与科洛深成岩有关,特别是在维提岛西南部的Momi 和Kubuna 地区。

黄铁矿和少量贱金属化广泛分布在Wainima?la—科洛火山—深成岩带上。与各类深成岩伴生的规模小但品位高的夕卡岩矿化广布于深成岩带。

(3)上新世岛弧初始裂谷化成矿期(7~3Ma)这一时期开始是拉斑玄武岩—钙碱性岩石的喷发,尤其是在维提岛的东南部,这一现象尤为明显,随后是瓦努阿岛上各种各样的火山活动的广泛发展。这一时期较晚的时候,在5.5~3.0Ma 时,在维提岛北部,有橄榄玄粗质火山岩的广泛喷发(即Ba和科洛imavua 火山岩群)。矿化作用与各种各样的火山侵入中心有密切的关系。

这一时期是斐济最重要的成矿期,在维提岛形成了大量与碱性岩(橄榄玄粗岩)有关的浅成低温热液型金矿,其中包括著名的Vatukoula 帝王金矿床、Tu?vatu、Rakiraki 等矿床,它们构成维提岛北部的“黄金走廊”(Gold corridor);在瓦努阿岛上形成了许多与拉班玄武岩质火山作用有关的浅成低温热液型金矿,其中包括较著名的Mt Kasi 金矿床、Koroinasolo、Waimotu、Dakaniba和Savudrodro金矿床。

主要的斑岩型矿床与Namosi 安山岩伴生,产于Namosi、Waivaka、Waisoi 和Wainibama。与斑岩型矿床伴生的还有夕卡岩和外围的浅成低温热液脉系。

此外,在瓦努阿岛东南部的Udu 火山岩群中还有块状硫化物型矿床。

(4)上新世至今的完全裂谷化成矿期(3~0Ma)这一时期火山作用具有大洋岛弧玄武岩喷出特征,见于瓦努阿岛西南部和劳岛的部分地区。高钾钙碱性安山岩喷出于坎达武岛,那里可见与高钾安山岩伴生的浅成低温热液型矿床。该期主要发育了剥蚀面上的地表残余的铝土矿矿床,例如Drasa(Lau?toka)和Wainunu(Bua);砂矿型矿床,例如Waimanu砂金矿、Sigatoka沙丘和Ba三角洲磁铁矿砂。


4 结论

综上所述,可以得出以下结论。

(1)斐济群岛构造演化分为4 期。其中,前2期为岛弧时期,成矿地质背景为太平洋板块与维蒂亚兹弧一起俯冲,俯冲至印澳板块之下形成了维蒂

亚兹海沟,一系列岛弧火山岩伴随了科洛岩体的侵入作用;后2 期为裂谷化时期,成矿地质背景为维提岛和瓦努阿岛上的火山作用和沉积作用的活动,成矿作用与这两个作用密切相关。

(2)斐济群岛的主要矿床类型为块状硫化物型多金属矿、斑岩型铜金矿、夕卡岩型铜多金属矿、浅成低温热液型金矿、沉积型锰矿等。

(3)根据斐济群岛区域构造演化与成矿作用的关系,把斐济群岛的成矿时代划分为4 期,即晚始新世—早中新世岛弧早期成矿期、晚中新世岛弧成熟成矿期、上新世岛弧初始裂谷化成矿期和上新世至今的完全裂谷化成矿期。


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