坦桑尼亚乌本迪带内基性–酸性岩类的锆石U-Pb年龄、地球化学特征及地质意义

乌本迪带位于坦桑尼亚西南缘,具有多阶段的构造演化历史。相比其他演化阶段,有关中元古代的岩浆作用研究相对较少,从而制约了乌本迪带中元古代构造演化历史的研究。基于此,笔者选择坦桑尼亚姆贝亚(Mbeya)地区发现的中元古代辉长岩和正长花岗岩进行岩石学、地质年代学和地球化学研究。结果表明,辉长岩和正长花岗岩的锆石结晶年龄分别为(1433±9)Ma和(1428±11)Ma,为中元古代岩浆活动的产物。辉长岩具有高的TiO_(2)含量(最高可达2.6%)和Ti/Y值(最高可达601),轻稀土元素(LREE)富集,(La/Yb)N值为4.85;Eu具轻微正异常,δEu值为1.02;富集大离子亲石元素(LILEs,如Rb、Ba、Sr、K),亏损高场强元素(HFSEs,如Nb、Ta、Zr),其微量元素组成与大陆溢流玄武岩(CFB)类似,推测为富集大陆岩石圈地幔发生低程度部分熔融的产物。正长花岗岩具高的SiO_(2)含量(71.59%~75.08%)和Ga/Al值(Ga/Al×10^(4)值为2.98~3.11),Zr+Nb+Ce+Y远大于350×10^(-6);LREE富集,(La/Yb)N值为22.86~28.51;Eu具明显负异常,δEu值为0.12~0.34,显示A型花岗岩特征,较低的Mg#值(6~10)和Sr/Y值(0.17~0.65),表明其可能为中–下地壳基性岩石部分熔融的产物。辉长岩和正长花岗岩的构造环境研究显示,两者均形成于板内拉张环境,与全球该时期构造演化体制相吻合,为Columbia超大陆裂解事件的岩浆产物。

坦桑尼亚乌本迪活动带西北部元古宙沉积盆地碎屑锆石U-Pb年龄及其地质意义

坦桑尼亚西北部卡拉戈维-安科连活动带和玛拉嘎拉西台地发育一系列元古宙沉积盆地,由于沉积岩性和变质程度相近,地层层序的界定存在争议。本文通过对原划分的卡盖拉超群和玛拉嘎拉西超群乌哈群上部马攸攸组碎屑锆石铀铅年龄的测试,获得了坦桑尼亚西北部基戈马附近中元古代沉积盆地碎屑锆石207Pb/206Pb年龄集中分布于1 276~1 562 Ma、1 735~2 156 Ma和2 505~2 836 Ma三个年龄区间;坦桑尼亚西北部基戈马附近玛拉嘎拉西台地乌哈群上部马攸攸组碎屑锆石207Pb/206Pb年龄集中分布于735~1 400 Ma、1 793~2 094 Ma和2 554~2 934 Ma三个年龄区间;坦桑尼亚西北部卡雷马附近玛拉嘎拉西台地乌哈群上部的马攸攸组两个样品碎屑锆石U-Pb不一致线上交点年龄分别为2 654±29 Ma和2 671±13 Ma。结合已有的地质资料可以推断坦桑尼亚西北部基戈马附近中元古代沉积盆地沉积时代不早于1 400 Ma;坦桑尼亚西北部基戈马附近玛拉嘎拉西台地乌哈群上部马攸攸组沉积时代不早于735 Ma;坦桑尼亚西北部卡雷马附近乌哈群上部的马攸攸组与基戈马附近的马攸攸组碎屑成分来源存在明显差异,建议重新划分。

坦桑尼亚乌本迪造山带的演化、金成矿作用研究进展及中国—坦桑尼亚造山型金矿床的异同

坦桑尼亚克拉通西—西南边缘的乌本迪带一直被视为是一个形成于古元古代的造山带,主要由一系列高级变质、变形的地体组成。该造山带中产出2个大型金矿区,即卢帕金矿田与姆潘达矿区,它们是坦桑尼亚境内仅次于维多利亚湖金矿集区的最重要黄金产地,而且卢帕金矿田内众多矿床(点)很可能属于造山型金矿。近年来,以乌本迪带新元古代榴辉岩的发现为标志,不同研究者相继在乌本迪带的区域构造演化和金成矿作用研究等方面陆续取得了一系列新突破,这表明乌本迪带的实际地质情况远比传统观点认为的更加复杂。本文全面回顾了乌本迪带的内部构造单元划分、地球动力学演化和金矿床成矿作用等研究概况,尤其是系统地总结了前人对乌本迪带在造山作用过程以及金矿成因方面所取得的认识,从而形成了本文最新的研究进展。最后,本文还将乌本迪带的金矿与我国胶东及小秦岭地区的造山型金矿进行了对比研究,并分析了二者之间的异同点,以期为乌本迪造山带下一步基础地质研究及找矿实践提供一些线索或启示。

坦桑尼亚西南部乌本迪带的构造演化特征

乌本迪带主要位于坦桑尼亚西南部,由8个地体构成,不同地体具有不同的构造特征、岩浆作用和变质作用年龄。乌本迪带不是单一构造-热事件的产物,而是经过不同阶段的俯冲造山作用和盆地内沉积作用形成。本文通过综合整理不同时期乌本迪带内地质事件和构造地质背景资料,将乌本迪带的演化分为9个阶段,分别为新太古代阶段(2740～2640Ma)、新太古代-古元古代沉积阶段(2640～2050Ma)、古元古代乌萨加蓝阶段(2050～1930Ma)和乌本迪阶段(1930～1800Ma)、古-中元古代沉积阶段(1800～1400Ma)、中元古代的基博拉阶段(1400～1080Ma)、中-新元古代伊鲁米德阶段(1080～850Ma)以及新元古代-寒武纪早泛非作用伸展阶段(850～600Ma)和晚泛非作用阶段(600～500Ma),其中形成于乌萨加蓝阶段的弧后洋盆之后可能继续扩张,在乌本迪阶段又发生俯冲造山作用。乌本迪带内金矿田的形成与构造演化密切相关,早期阶段形成的"导矿"和"容矿"构造在后期演化中又不同程度的再活化,形成多期次的矿化作用。

坦桑尼亚乌本迪带内花岗岩类的LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄及地质意义

乌本迪带位于坦桑尼亚西南部,由8个地质单元构成,早期被认为是一条古元古代活动带,而后期研究发现该带经历了多阶段的构造岩浆活动,为一条复杂的活动带。本次通过对地质调查期间在乌本迪带采集的花岗岩类进行LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年,得到不同地质体内花岗岩类的年龄分别为2 549±20 Ma、2 662±33 Ma及2 744±11 Ma,为新太古宙时期的岩浆作用。所有岩体年龄都位于太古宙坦桑尼亚克拉通地壳生长的主要阶段范围内,暗示乌本迪带早期可能为坦桑尼亚克拉通的一部分。根据上述研究成果,综合区域地质背景,认为乌本迪带自古元古代以来的构造演化是在太古宙地壳基础上进行的,为坦桑尼亚克拉通大陆边缘遭受不同阶段的俯冲作用和伸展作用的结果。

坦桑尼亚西南部乌本迪带内Nsamya镁铁-超镁铁质杂岩体的锆石U-Pb年龄、地球化学特征及构造意义

在坦桑尼亚西南部的乌本迪带内首次发现了阿拉斯加型(岛弧型)镁铁-超镁铁环状杂岩体,对约束区域构造演化历史具有重要的意义。Nsamya杂岩体主要岩性为单辉橄榄岩和辉长岩,单辉橄榄岩位于杂岩体的中部,而辉长岩主要位于北部边缘,表现出环状岩体特征。锆石U-Pb年龄表明杂岩体的形成年龄介于1874~1944Ma之间,为古元古代晚期。岩石地球化学显示,杂岩体具有低SiO_(2),高MgO、FeOT、Cr和Ni含量,富集LREE和Ba、Pb、U等大离子亲石元素,不同程度的亏损HREE和Nb、Ta、Zr、Hf和Ti等高场强元素特征,为具有岛弧构造背景的阿拉斯加型岩体。综合区域地质背景资料,认为其形成于古元古代乌本迪造山作用晚期的岛弧盆地闭合阶段,玄武质岩浆来源于受俯冲流体交代的岩石圈地幔,并在上升过程中遭受下地壳基底的混染作用。

坦桑尼亚Mpanda地区Sangu碳酸岩地质及地球化学特征

Mpanda地区Sangu碳酸岩位于坦桑尼亚克拉通西南缘的Ubendian造山带上,侵入于古元古界Ubende群斜长角闪岩和中元古界Ifume群砂砾岩之间,呈层状、似层状或岩墙状产出。由于研究程度较低,Sangu碳酸岩的地球化学特征和成因机制尚不明确,通过电感耦合等离子体质谱分析和便携式XRF分析仪检测获得碳酸岩的稀土元素含量和土壤地球化学含量,分析结果显示稀土元素呈现为轻稀土富集的右倾分布型式,轻、重稀土分异明显且无Eu异常,土壤地球化学Sr、Th含量高于全区岩石,而Rb含量相对较低,综合地质特征,发现Sangu碳酸岩以白云方解石碳酸岩和白云石碳酸岩为主,其次为铁碳酸岩,具有完整的演化过程,在晚阶段具备稀土矿成矿条件。地质及地球化学特征研究表明Sangu碳酸岩可能由地幔橄榄岩部分熔融形成碳酸质熔体,沿古断裂上侵形成,上升过程中使稀土、稀有、铜、金和铁等元素发生富集,形成稀土和金属矿床。

坦桑尼亚乌本迪造山带Kipili英安岩-流纹岩的年代学、地球化学特征及岩石成因

Kate-Kipili火山-侵入岩组合位于乌本迪带西缘与班韦乌卢地块的结合部位,通常被认为代表了造山后阶段的岩浆活动记录。本文对Kipili火山岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年的结果显示,3件样品的207Pb/206Pb年龄加权平均值分别为1887.0±8.6Ma、1885.4±8.0Ma和1869.0±8.0Ma,指示其形成于古元古代晚期。全岩地球化学分析表明,Kipili英安岩-流纹岩样品总体表现为高硅、高碱和低钛、低铁、低镁和低磷的特征,属于偏铝质—弱过铝质、高钾钙碱性系列岩石;所有样品均富集轻稀土元素及Rb、Th和K等大离子亲石元素,具中等的负Eu异常,亏损Nb、Ta、P和Ti等高场强元素,Ba、Sr含量变化较大。本文样品具有高的分异指数(DI=94~98)、低的铝饱和指数(A/CNK=0.82~1.10)和刚玉分子数(<1.0%),其斑晶通常仅见黑云母(绿泥石化)、石英和长石,而未出现白云母、石榴子石等富铝矿物,暗示它们属于高分异I型长英质岩石。Kipili火山岩的锆石εHf(t)值变化范围大(-5.42~+2.16)、全岩εNd(t)值为较小的负值(-1.83~+0.11)并具有高的锆饱和温度,Hf-Nd二阶段模式年龄均为古元古代早期—新太古代,表明本文英安岩-流纹岩是古老的下地壳物质遭受幔源基性岩浆底侵发生部分熔融并与之混合后的母岩浆经历高程度分离结晶作用形成的。结合区域上已有的资料,本文认为Kipili火山岩很可能形成于乌本迪造山作用同碰撞到后碰撞过渡阶段的伸展背景。