吳興源，劉曉陽(yáng)，王 杰，任軍平，何勝飛，龔鵬輝，劉 宇

（中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 300170）

0 引言

南非地處非洲大陸最南端，礦產(chǎn)資源豐富，成礦類(lèi)型多樣，其資源總量占非洲的50%，居全球第5位。目前，南非境內(nèi)已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)達(dá)60多種，優(yōu)勢(shì)礦種多。其中，鉑族金屬、金、紅柱石和螢石儲(chǔ)量居世界第一位，分別占世界的88.7%，12.8%，17.8%，37%；錳、鉻、鋯、蛭石儲(chǔ)量居世界第二位，分別占24.1%，37.1%，25%和35.9%；釩和磷酸鹽儲(chǔ)量居世界第三位，分別占23.1%和9.4%；金剛石和鈦金屬儲(chǔ)量居世界第四位，分別占12.1%和9.8%［1］；煤炭、鐵、鉛、鈾、銻與鎳礦等資源儲(chǔ)量也均位于世界前列，但較缺乏石油和天然氣。

南非擁有許多世界級(jí)大型礦床，如威特沃特斯蘭德盆地金－鈾礦床、德蘭士瓦盆地鐵－錳－石棉礦床、布什維爾德雜巖體鉑族元素礦床、帕拉博拉雜巖體銅－磷灰石－蛭石礦床等，均為著名的超大型礦床［1］。作者在研究南非的區(qū)域地質(zhì)背景與相關(guān)礦床成因規(guī)律后，發(fā)現(xiàn)不同礦床與其所處的構(gòu)造背景能大致相聯(lián)系，即不同的構(gòu)造背景對(duì)應(yīng)不同的成礦專(zhuān)屬性。為此，本文提出了南非成礦區(qū)帶的劃分方案，概略介紹了每個(gè)成礦帶內(nèi)的一些典型礦床特征，以期對(duì)下一步的找礦和資源潛力分析提供一定的借鑒。

1 構(gòu)造背景

南非是世界上少數(shù)幾個(gè)保存有完好太古宙克拉通的地區(qū)之一，地質(zhì)演化歷史復(fù)雜，其構(gòu)造單元包括卡普瓦爾太古宙克拉通和一系列元古宙—古生代造山帶，以及一個(gè)代表弧后前陸沉積系統(tǒng)的卡魯盆地。

1.1 卡普瓦爾克拉通

卡普瓦爾克拉通由一系列中－低級(jí)變質(zhì)的太古宙地塊拼貼而成，其形成及演化過(guò)程包括早期陸核形成階段（3 100～3 700Ma）和晚期克拉通化階段（2 600～3 100Ma）［2－4］。該克拉通內(nèi)部以科爾斯伯格磁性線(xiàn)新?tīng)顦?gòu)造（Colesberg manetic Lineament）、塔巴津比—默奇森線(xiàn)性構(gòu)造（Thabazimbi－Murchison Lineament）和Inyoka斷裂為界進(jìn)一步劃分出4個(gè)次一級(jí)地塊：斯威士蘭（Swaziland）地塊、蘭德（Witwatersrand）地塊、彼得斯堡（Pietersburg）地塊和金伯利（Kimberly）地塊［5］（圖1）。

圖1 南非大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭D（據(jù)文獻(xiàn)［5］修改）Fig.1 Geotectonic division of South Africa

1.1.1 斯威士蘭地塊

斯威士蘭地塊代表了卡普瓦爾克拉通的陸核部分，出露有巴伯頓（Barberton）綠巖帶及南非最古老的巖石單元——古老片麻雜巖（Ancient Gneiss Complex）。

古老片麻雜巖（AGC）的主體由古太古代—中太古代的英云閃長(zhǎng)巖－奧長(zhǎng)花崗巖－花崗閃長(zhǎng)巖質(zhì)片麻巖（TTG巖系）構(gòu)成，夾一些角閃巖（變質(zhì)基性火山巖，原巖包括玄武質(zhì)科馬提巖、富鎂／富鐵拉斑玄武巖等）及少量的綠巖帶殘留體，并被大量后期的花崗巖侵入［6－8］。姆普魯茨（Mpuluzi）巖基與皮格斯皮克（Piggs Peak）巖基（侵位時(shí)代約3 100Ma）作為AGC的北部邊界，也被視為與巴伯頓綠巖帶的天然分界線(xiàn)［9］。AGC內(nèi)部最重要的地質(zhì)單元為恩格瓦尼（Ngwane）片麻巖［10］，形成時(shí)代3 200～3 660 Ma，大部分遭受高角閃巖相變質(zhì)，部分達(dá)到麻粒巖相［11－12］。此外，在產(chǎn)自Phophonyane內(nèi)露層（Inlier）或Phophonyane剪切帶的條帶狀英云閃長(zhǎng)－奧長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖（恩格瓦尼片麻巖）中獲得的卡普瓦爾克拉通最古老的鋯石Pb－Pb年齡為3 640～3 660 Ma［13－15］。

巴伯頓綠巖帶（BGB）主要由綠片巖相變質(zhì)（局部達(dá)角閃巖相）的火山－沉積地層組成，內(nèi)部以Inyoka斷層為界，分為南北2部分。該區(qū)因發(fā)現(xiàn)科馬提巖而聞名，得到地質(zhì)界的持續(xù)關(guān)注［16－18］。巴伯頓綠巖帶的形成時(shí)代為3 200～3 530Ma，從下到上可分為3個(gè)群：昂弗瓦特（Onverwacht）群、無(wú)花果樹(shù)（Fig Tree）群和摩德斯（Moodies）群［19］。

1.1.2 蘭德地塊

因蘭德盆地中盛產(chǎn)礫巖型金礦而馳名世界，地塊的大部分區(qū)域被中太古代—古元古代的變質(zhì)火山－沉積地層所覆蓋。老的基底物質(zhì)只在局部出露，約翰內(nèi)斯堡（Johannesburg）穹窿和弗里德堡（Vredefort）穹窿是為數(shù)不多的太古宙花崗片麻巖露頭。

（1）約翰內(nèi)斯堡穹窿。出露面積約700km2，主體為T(mén)TG系列片麻巖與少量的太古宙綠巖殘留體。太古宙綠巖帶物質(zhì)包括一些具有科馬提巖、高鎂玄武巖及拉斑玄武巖親緣性的超鎂鐵－鎂鐵質(zhì)火山巖及相應(yīng)的侵入巖，它們被后期TTG巖石侵入并經(jīng)歷變質(zhì)、破裂、混合巖化等過(guò)程［20－22］。最老的TTG系列巖石是古太古代奧長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖（約3 340Ma）［23］，但主體還是較年輕的花崗巖類(lèi)，包括中?；◢弾r（3 120Ma）與似斑狀花崗巖（3 110 Ma）［23］。

（2）弗里德堡穹窿。位于約翰內(nèi)斯堡東南約120km處，由于存在假玄武玻璃質(zhì)角礫巖（pseudotachylitic breccias）與弗里德堡脈巖（Vredefort Granophyre）、超高壓變質(zhì)石英礦物（柯石英、斯石英）等沖擊變質(zhì)的證據(jù)，多數(shù)研究者認(rèn)為其形成過(guò)程與隕石撞擊作用（2 020Ma）有關(guān)［24－25］。通常把它分成兩個(gè)部分，包括直徑為40～45km的核部（core）及寬度為20km 的環(huán)形外帶（collar）［26］。其中，核部由太古宙花崗片麻巖（＞3 100Ma）組成，外環(huán)則由一些近直立甚至倒轉(zhuǎn)的中太古代—早元古代（2 250～3 070Ma）變質(zhì)火山－沉積地層構(gòu)成［25］。另外，在其東南方位殘留太古宙綠巖帶物質(zhì)（Greenlands Greenstone Complex），與巴伯頓綠巖帶的特征極其相似，且形成時(shí)代也相近（3 300Ma）［27］。

1.1.3 彼得斯堡地塊

彼得斯堡地塊以穆奇森（Murchison）綠巖帶為界與蘭德地塊相分隔，其內(nèi)部則出露2條綠巖帶：彼得斯堡（Pietersburg）綠巖帶和吉亞尼（Giyani）綠巖帶，以及一些太古宙的花崗巖－花崗片麻巖（如Makoppa穹窿）。穆奇森綠巖帶是NEE走向的太古宙變質(zhì)火山－沉積地層，長(zhǎng)約140km，寬10～15km，與塔巴津比—默奇森線(xiàn)性構(gòu)造呈平行展布［28］。Vearncombe等將該綠巖帶劃分為4個(gè)單元：Rubbervale組、Murchison單元、Silwana角閃巖和La France組［29］。其中，Rubbervale組主要由片巖（含石英碎斑）和少量酸性火山巖、凝灰?guī)r及火山角礫巖組成，它們的噴發(fā)年齡約2 970Ma［30］，其成分與Silwana角閃巖相當(dāng)。Murchison單元是由一大套超鎂鐵－鎂鐵質(zhì)火山巖、火山－沉積巖和片巖。La France組位于穆奇森綠巖帶的最南端，主要由石英片巖、藍(lán)晶石－十字石－石榴石云母片巖組成［31］。

（1）彼得斯堡綠巖帶。長(zhǎng)125km，寬25km，是一條NE向延伸的變質(zhì)帶，總體上為變質(zhì)超鎂鐵－鎂鐵質(zhì)巖與變沉積巖組合，二者為不整合接觸［32］。下段主要包括變質(zhì)拉斑玄武巖，變質(zhì)輝長(zhǎng)巖，蛇紋石化橄欖巖夾條帶狀鐵建造，燧石層及變質(zhì)碳酸鹽巖等；上段沉積巖稱(chēng)為Uitkyk組，巖石類(lèi)型為礫巖、雜砂巖、頁(yè)巖及火山角礫巖。從后期侵入的同變形花崗巖中獲得鋯石207Pb／206Pb年齡為2 850Ma，表明綠巖帶形成不晚于2 900Ma［32－33］。

（2）吉亞尼綠巖帶。呈NEE走向，其總長(zhǎng)度近70km，中央最寬處為15～20km，它從Klein－Letaba河以西開(kāi)始一分為二，分為Khavagari arm（北分支）和Lwaji arm（南分支）［34］。該綠巖帶主要為變質(zhì)超鎂鐵－鎂鐵質(zhì)火山巖形成的片巖（夾條帶狀鐵建造），包括透閃石－滑石－綠泥石－角閃石片巖，內(nèi)部殘留極少量塊狀超鎂鐵質(zhì)巖，主要是一些含橄欖石－蛇紋石－直閃石的巖石（已強(qiáng)烈風(fēng)化），原巖為純橄巖或方輝橄欖巖［35］。從超鎂鐵－鎂鐵質(zhì)巖石的夾層（變安山巖）中獲得鋯石207Pb／206Pb年齡為3 200Ma，近似代表該綠巖帶的形成年齡［32，36］。

（3）Makoppa穹窿。位于彼得斯堡地塊的西南端，一直延伸到博茨瓦納境內(nèi)。在南非出露面積約5 000km2，主要巖石類(lèi)型有：灰白色中－粗粒、局部變形的Vaalpenskraal奧長(zhǎng)花崗－英云閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖，紅色粗粒的斑狀花崗巖類(lèi)（Makoppa花崗閃長(zhǎng)－二長(zhǎng)花崗巖）以及灰白色中－細(xì)粒的Rooibokvlei花崗閃長(zhǎng)－二長(zhǎng)花崗巖［37］。最老的 Vaalpenskraal片麻巖中獲得2個(gè)鋯石Pb－Pb年齡分別為（3 013±11）Ma，（3 034±64）Ma；最年輕的Rooibokvlei花崗閃長(zhǎng)巖中則出現(xiàn)2個(gè)新太古代的鋯石年齡，分別為（2 777±35）Ma，（2 797±2）Ma［37］。

1.1.4 金伯利地塊

金伯利地塊大部分被新太古代Ventersdorp群（2 710～2 780Ma）及晚古生代—中生代卡魯巖系、新生代卡拉哈里（Kalahari）沙漠所覆蓋［4］，其中出露一條近SN向延伸的Kraaipan－Madibe－Amalia花崗－綠巖帶。該帶長(zhǎng)約250km，由太古宙TTG片麻巖、石英二長(zhǎng)巖、變質(zhì)基性火山巖與條帶狀鐵建造等組成［4，38］。最老的結(jié)晶巖系見(jiàn)于金伯利金剛石礦區(qū)的英云閃長(zhǎng)－花崗閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖，其年齡約3 250 Ma［39］，其余大部分花崗片麻巖則形成于2 800～3 000Ma［40］。北邊的Kraaipan綠巖帶火山巖由于遭受變質(zhì)／熱液蝕變改造，大都表現(xiàn)為塊狀－層狀的角閃巖與角閃石－綠泥石－綠簾石片巖，它內(nèi)部年齡約3 080Ma［41］或（3 191.1±7.9）Ma［42］；南邊的阿瑪利亞（Amalia）綠巖帶加積火山角礫凝灰?guī)r的年齡約（2 754±5）Ma［43］，而石英－綠泥石－絹云母片巖則產(chǎn)于 （2 740±13）Ma［4］。

1.2 古元古代林波波變質(zhì)帶

林波波帶呈 NEE向，長(zhǎng)約650km，寬約200 km，是由太古宙的津巴布韋克拉通與卡普瓦爾克拉通二者之間發(fā)生碰撞、拼貼而形成的造山帶［44］（圖1）。變質(zhì)帶北以北林波波逆沖帶為界與津巴布韋克拉通相接，南以赫特（Hout）河剪切帶為界與卡普瓦爾克拉通相鄰。林波波帶內(nèi)部又以 Magagohate－Triangle剪切帶和Palala－Tshipise剪切帶為界，進(jìn)一步劃分出3個(gè)次級(jí)地塊：北部邊緣帶、中央帶和南部邊緣帶。

（1）北部邊緣帶。帶中巖石包括紫蘇花崗閃長(zhǎng)－紫蘇花崗片麻巖、斑狀富鉀花崗巖、紫蘇花崗巖、超鎂鐵質(zhì)－鎂鐵質(zhì)片麻巖（不規(guī)則的透鏡狀或不連續(xù)的層狀）和極少量的變泥質(zhì)巖［45－46］。該帶巖石沿北林波波斷層逆沖到北側(cè)的津巴布韋克拉通之上，斷層的活動(dòng)時(shí)代為2 550～2 630Ma［47－48］。地表90%的露頭均為紫蘇花崗閃長(zhǎng)－紫蘇花崗片麻巖，部分已發(fā)生退變質(zhì)（紫蘇輝石被角閃石或黑云母交代）［45］。這些片麻巖在化學(xué)成分上屬于英云閃長(zhǎng)巖－奧長(zhǎng)花崗巖或二長(zhǎng)花崗巖，鋯石U－Pb定年結(jié)果為2 580～2 750Ma［49］。

（2）中央帶。巖性變化較大，主要以發(fā)育Beit Bridge變質(zhì)雜巖為顯著特征，還有一些正片麻巖（變質(zhì)深成巖體）。其中，Beit Bridge雜巖主要由淺色長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖、石英巖與大理巖組成，夾變質(zhì)泥質(zhì)片麻巖、磁鐵石英巖與基性麻粒巖［46，50］。正片麻巖中含一部分TTG巖系，它們構(gòu)成了Sand River片麻巖，其原巖侵位年齡推測(cè)為3 170～3 310Ma［51－52］；其他的片麻巖形成時(shí)代多為2 510～2 730Ma［51］。該帶主要記錄了2期高級(jí)變質(zhì)作用，第一期為2 500～2 700Ma，第二期為1 970～2 030Ma［52－53］。

（3）南部邊緣帶。南部邊緣帶的麻粒巖與相鄰的卡普瓦爾克拉通花崗－綠巖帶具有相似的地球化學(xué)及同位素特征，極可能源自同一來(lái)源，形成時(shí)代為2 900～3 050Ma［54］。南部邊緣帶的巖石沿赫特河剪切帶向南逆沖到卡普瓦爾克拉通之上［55］，剪切帶的活動(dòng)被限定在2 640～2 760Ma［56］。該帶內(nèi)部以一條斜方閃石等變線(xiàn)為界（斜方輝石發(fā)生退變質(zhì)，并被直閃石交代）分為北段和南段2個(gè)部分［57］。

1.3 古元古代海斯帶

海斯（Kheis）帶介于太古宙卡普瓦爾克拉通與中元古代那馬奎帶之間，是一條狹長(zhǎng)的褶皺－逆沖帶，總體上為變質(zhì)火山－沉積地層［4］（圖1）。它的東北邊界及東南邊界分別被Blackridge逆沖斷層和Doringberg斷裂所限，而西邊以Trooilapspan剪切帶及Brackbosch斷層為界［58］。Moen將該變形－變質(zhì)帶從東到西劃分為4段：Olifantshoek超群、Brulpan群、Vaalkoppies群和 Wilgenhoutsdrif群［58］。最老的變質(zhì)沉積巖來(lái)自東部，其年齡為1 890～1 930Ma［59］。此外，Cornell也報(bào)道過(guò) Olifantshoek超群中約1 750Ma的基性巖［60］。

（1）Olifantshoek超群。底部的Mapedi組為礫巖、千枚狀頁(yè)巖與石英巖，厚＜1km［61］；上覆的Lucknow組厚約500m，巖性為粉砂巖、石英巖和礫巖；Hartley組（與Boegoeberg Dam組相當(dāng)）覆蓋在Lucknow組之上，主要為杏仁狀－塊狀玄武巖，少量礫巖、集塊巖及凝灰?guī)r；最頂部的Volop群主要由雜色石英巖、砂巖及少量頁(yè)巖組成。

（2）Brulpan群包括 Dabep組、Boegoeberg組、Uitdraai組、Prynnsberg組和Groblershoop組等5個(gè)組。最底部的Dabep組與Olifantshoek超群為斷層接觸，發(fā)生強(qiáng)烈褶皺變形。巖性從石英－絹云母片巖過(guò)渡為石英－綠泥石－綠簾石片巖、陽(yáng)起石角閃巖等。Boegoeberg組與Prynnsberg組巖性類(lèi)似，均由淺灰－白色的中細(xì)粒石英巖組成，厚＜550m。Uitdraai組由淺灰色石英巖、白色石英巖與片巖組成，推測(cè)其厚度200m。Groblershoop組由厚層的細(xì)粒云母－石英片巖組成，在奧蘭治河（Orange River）河谷廣泛出露。

（3）Vaalkoppies群包括Dagbreek組和Sultanaoord組。Dagbreek組主要由變泥質(zhì)巖，片巖及石英巖組成；Sultanaoord組主要為白色的塊狀石英巖，夾一些風(fēng)化呈紅色的千糜巖，巖層已發(fā)生強(qiáng)烈變形，最厚約800m。

（4）Wilgenhoutsdrif群包括Zonderhuis組和Leerkrans組。Zonderhuis組的最底部為一套厚300 m的淺紫色石英巖（Groot Drink Member），上覆巖層為雜色千枚巖與片巖，其內(nèi)部含灰?guī)r、蛇紋巖及石英巖的透鏡體。在Karos東南約20km處，Leerkrans組強(qiáng)烈褶皺，包含2個(gè)火山－碎屑沉積旋回。在Leerkrans附近，該組主要由片巖構(gòu)成。Moen指出，Leerkrans組火山巖在地球化學(xué)上表現(xiàn)出雙峰式巖套的特點(diǎn)［62］。

1.4 中元古代那馬奎帶

那馬奎帶位于中元古代那馬奎—納塔爾（Namaqua－Natal）造山帶的西段，該造山帶被認(rèn)為形成于格林維爾期（1 000～1 300Ma）Rodinia超大陸聚合過(guò)程中的那馬奎造山運(yùn)動(dòng)［63］，也是中元古代基巴拉（Kibaran）造山帶的一部分［64］（圖1）。它東北毗鄰太古宙卡普瓦爾克拉通，南以Beattie地球物理異常帶及相關(guān)的Southern Cape Conductive Belt為界［65］。該變質(zhì)帶那馬奎段的次一級(jí)構(gòu)造單元?jiǎng)澐忠?直 存 在不 同 意 見(jiàn)［66－67］。本 文 采 用 Eglington（2006）提出的分類(lèi)建議，將那馬奎段分為3個(gè)區(qū)域：Richtersveld subprovince，Bushmanland subprovince和 Gordonia subprovince［68］。

（1）Richtersveld subprovince。主要包括鈣堿性的Vioolsdrif巖基和變質(zhì)表殼巖（奧蘭治河（Orange River）群），前者的巖性為輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、花崗巖等，侵位時(shí)代1 750～2 000 Ma［69］；后者主要由中－低級(jí)變質(zhì)的鈣堿性火山巖組成。

（2）Bushmanland subprovine?？蛇M(jìn)一步劃為Okiep Terrane，Aggeneys Terrane與Garies Terrane三部分。Okiep Terrane內(nèi)部以Skelmfontein逆沖斷裂為界，分成北段（Skeinkopf domain）和南段（Okiep domain），著名的Okiep銅礦床即產(chǎn)于此地。Skeinkopf domain由灰色正片麻巖（Gladkop Suite；～1 800Ma）［70］與一些角閃巖、變泥質(zhì)巖（含堇青石）及鈣硅酸鹽巖組成［71］。Okiep domain為1 000～1 200Ma的 正片 麻巖［70，72］侵入到老片麻巖中（Gladkop Suite），并發(fā)育一套麻粒巖相變質(zhì)的火山－沉積地層（Khurisberg subgroup），以出現(xiàn)二輝麻粒巖為特征［64］。Aggeneys Terrane主要出露一套變質(zhì)火山－沉積地層和大量正片麻巖。前者為Bushmanland群，巖性包括含鐵石英巖、頁(yè)巖、角閃巖并伴隨有大規(guī)模鉛－鋅－銅－銀成礦作用［70］，其形成時(shí)代1 650～2 000Ma［69］；后者包括Achab片麻巖、Hoogoor片麻巖等，在Achab片麻巖中獲得了單顆粒鋯石SHRIMP U－Pb年齡值約2 000Ma［73］，但最新的測(cè)年結(jié)果卻顯示為新元古代末期（1 160～1 190 Ma）［74］。Garies Terrane由一系列正、副片麻巖組成，并被大量后期花崗巖侵入［68］。

（3）Gordonia subprovine?？蛇M(jìn)一步分為 Kakamas Terrane和 Areachap Terrane。Kakamas Terrane東以Bovenrugzeer剪切帶與Areachap Terrane相隔，西以Hartbees River逆沖斷層為界。主要由強(qiáng)烈變形的角閃巖相副片麻巖組成，并被大量花崗巖侵入（包括一些紫蘇花崗巖），其內(nèi)部鈣硅酸鹽巖石的Pb－Pb年齡為約2 000Ma，而Rosynenbosch地區(qū)硫化物礦石的Pb模式年齡為約1 100 Ma［67－68］。Areachap Terrane是一條狹長(zhǎng)的角閃巖相變質(zhì)帶，巖性包括變玄武巖及正片麻巖，以東邊的Trooilapspan剪切帶及Brackbosch斷層為界與海斯帶分開(kāi)。原巖年齡為1 300～1 600Ma［75］。

1.5 古生代開(kāi)普褶皺帶

開(kāi)普褶皺帶地處南非的南端，在南非境內(nèi)長(zhǎng)約1 300km，是形成于岡瓦納大陸聚合過(guò)程中的造山帶（圖1），其延伸至南美洲阿根廷、?？颂m群島及南極大陸［76］。該褶皺帶分為3部分：構(gòu)造線(xiàn)方向近SN向展布的西分支、構(gòu)造線(xiàn)方向近EW向展布的南分支和介于二者之間過(guò)渡的銜接帶［77－78］。開(kāi)普造山運(yùn)動(dòng)引起開(kāi)普（Cape）超群及上覆卡魯（Karoo）超群底部Dwyka群巖石的明顯變形。西分支內(nèi)部變形較弱，主要產(chǎn)出一些平緩、開(kāi)闊的直立褶皺與單斜構(gòu)造；而南分支內(nèi)部則變形強(qiáng)烈，以發(fā)育一系列N傾的疊瓦狀逆沖斷層、雙沖構(gòu)造與倒轉(zhuǎn)褶皺為顯著特征［79－80］。

開(kāi)普造山帶內(nèi)最老的地質(zhì)單元為新元古代變質(zhì)火山－沉積巖，其隸屬于泛非期的Saldania造山帶，大量同造山－后造山期的開(kāi)普（Cape）花崗巖組合（510～550Ma）侵入其中。這套地層主要沉積在一系列裂谷盆地中，普遍遭受綠片巖相變質(zhì)作用，并以一種內(nèi)窗層（inliers）的形式被保留下來(lái)［80－82］。主要有開(kāi)普敦以北地區(qū)的Malmesbury群、Oudtshoorn地區(qū)的Kango群、George地區(qū)的Kaaimans群和Port Elizabeth地區(qū)的Gamtoos群。

奧陶紀(jì)—早石炭世開(kāi)普超群是本區(qū)內(nèi)分布面積最廣的地層，內(nèi)部已發(fā)生強(qiáng)烈變形，地層最厚可達(dá)8 km，為產(chǎn)自大陸邊緣（大陸架）環(huán)境的硅質(zhì)碎屑沉積［77，83］。開(kāi)普超群自下而上可分為3段：桌山（Table Mountain）群、Bokkeveld群和Witteberg群，前二者構(gòu)成了開(kāi)普超群野外露頭的主體。其中，桌山群主要為石英巖，局部出現(xiàn)一些千枚巖，而B(niǎo)okkeveld群則以頁(yè)巖為主，次為石英巖。相比之下，Witteberg群分布較局限，僅出現(xiàn)在開(kāi)普超群的北部邊緣，巖性包括頁(yè)巖與石英巖（在該群上部層位中還出現(xiàn)一層混雜巖），并被晚石炭世—中侏羅世的卡魯超群不整合覆蓋［77，80］。

1.6 南非古生代—中新生代卡魯盆地

南非境內(nèi)的卡魯盆地是指狹義的卡魯盆地，有研究認(rèn)為它是弧后前陸盆地［84－85］?？斉璧貎?nèi)的沉積地層稱(chēng)為卡魯超群，其沉積長(zhǎng)達(dá)125Ma，從晚石炭世一直持續(xù)到中侏羅世［76］?？敵簭脑绲酵?、從下到上可分為4段：Dwyka群、Ecca群、Beaufort群和Stormberg群（包括上覆的Drakensberg群玄武巖層）。其中，Dwyka群與Ecca群的中下部為深海相沉積環(huán)境，再過(guò)渡到Ecca群上部則為淺海相沉積環(huán)境，Beaufort群和Stormberg群則為河流相的沉積［86］。

卡魯超群底部的Dwyka群與下伏開(kāi)普超群最上部的Witteberg群為不整合接觸關(guān)系，二者的沉積間斷持續(xù)了30Ma，這一不整合的成因目前尚存爭(zhēng)議［85，87］。在弧后前陸盆地體系模型中，Dwyka群被認(rèn)為是前淵（foredeep）在處于欠補(bǔ)償狀態(tài)下的沉積產(chǎn)物且沉積時(shí)限為290～300Ma，也有人認(rèn)為其沉積上限為305Ma左右［88］。它是厚達(dá)800m的冰海相雜巖，巖層基質(zhì)以泥巖為主，內(nèi)部含有從漂浮的冰筏上墜落的礫石［89］。

Ecca群主體是二疊紀(jì)的遠(yuǎn)洋與重力流沉積（濁積巖），其最厚可達(dá)3km，巖性為泥巖、粉砂巖和砂巖，局部含煤層［84，86］。Ecca群底部的 Prince Albert組凝灰?guī)r夾層同位素年齡為（288±3.0）Ma和（289±3.8）Ma［88］，與孢粉鑒定結(jié)果推測(cè)的290Ma較為吻合［90］。

Beaufort群是橫跨二疊紀(jì)和三疊紀(jì)的陸相沉積，出露面積約200 000km2，最厚達(dá)7km［91］。其年齡主要通過(guò)地層中所含的合弓綱爬行動(dòng)物化石組合加以限定，其中，二疊紀(jì)與三疊紀(jì)的界線(xiàn)以貘頭獸（Tapinocephalus）及二齒獸（Dicynodon）兩種化石的消失為標(biāo)志［76，92］。Beaufort群內(nèi)部以泥巖及粉砂巖為主，夾少量透鏡狀或條帶狀砂巖［93］。

Stormberg群代表晚三疊世—中侏羅世的陸相沉積，其底部 Molteno組與下伏Beaufort群頂部Burgersdorp組之間存在一個(gè)具穿時(shí)性的不整合。Molteno組為以沖積物為主的河流相楔形沉積［86，94－95］。與之不同的是，處于中間層位的 Elliot組主要由粒度總體向上變細(xì)的砂巖及泥巖旋回組成。Drakensberg溢流玄武巖直接覆蓋在Stormberg群之上，火山巖層厚達(dá)1.37km，巖性以拉斑玄武巖為主。它們從晚三疊世開(kāi)始噴發(fā)，一直持續(xù)到早白堊世。該期火山活動(dòng)與岡瓦納大陸裂解有關(guān)，也預(yù)示卡魯盆地演化的結(jié)束［86］。

2 成礦區(qū)帶劃分

南非成礦區(qū)帶的劃分是在整理前人文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，以構(gòu)造單元為基本輪廓，結(jié)合主要成礦元素和主要成礦類(lèi)型，考慮成礦地質(zhì)條件、控礦因素及成礦時(shí)代因素［96］，按照“構(gòu)造單元＋主要礦種＋主要成礦類(lèi)型”的原則，將南非分為6個(gè)Ⅲ級(jí)成礦區(qū)帶：①太古宙卡普瓦爾克拉通金－鈾、鐵－銅－鉑族元素、金剛石成礦區(qū)；②古元古代林波波金－金剛石成礦帶；③古元古代海斯鐵－錳成礦帶；④中元古代那馬奎銅－鉛－鋅多金屬成礦帶；⑤古生代開(kāi)普褶皺帶鎢－錫－銅－鉬多金屬成礦帶；⑥古生代—中新生代卡魯盆地鈾－金剛石－砂金成礦區(qū)（圖2）。

3 成礦區(qū)帶特征及典型礦床簡(jiǎn)況

3.1 太古宙卡普瓦爾克拉通金－鈾、鐵－銅－鉑族元素、金剛石成礦區(qū)

成礦區(qū)位于太古宙卡普瓦爾克拉通內(nèi)，成礦作用主要與太古宙早期陸殼形成以及克拉通晚期陸內(nèi)－陸緣裂谷、裂陷盆地的演化有關(guān)；而金剛石成礦則與后期克拉通內(nèi)部陸下巖石圈地幔或軟流圈地?；顒?dòng)引發(fā)的金伯利巖漿爆發(fā)直接相關(guān)。礦床類(lèi)型有綠巖帶型金礦、蘭德盆地礫巖型金（鈾）礦、布什維爾德巖漿型銅鎳硫化物－鉑族元素礦床、德蘭士瓦沉積變質(zhì)型鐵（錳）礦及原生金伯利巖型金剛石礦等。

3.1.1 綠巖帶型金礦

南非綠巖帶型金礦床主要分布于卡普瓦爾克拉通內(nèi)的巴伯頓、穆奇森、彼德斯堡及薩瑟蘭（吉亞尼）等綠巖帶中，通常被認(rèn)為屬造山型金礦［97－98］，其中以巴伯頓綠巖帶金礦床的產(chǎn)量和規(guī)模最大。自1883年以來(lái)，巴伯頓綠巖帶中已發(fā)現(xiàn)300多個(gè)金礦床，黃金產(chǎn)量累計(jì)超過(guò)345t，金主要來(lái)自希巴（Sheba）（123.7t）、新康索特（New Consort）（63.4t）、費(fèi)爾維尤（Fairview）（63.4t）等礦山［99］。金礦床主要集中于巴伯頓綠巖帶的西北部，特別是在Jamestone片巖帶、希巴山地區(qū)和摩德斯山地區(qū)［100］。

圖2 南非主要成礦區(qū)帶劃分示意圖Fig.2 Sketch showing division of main metallogenic belts or areas in South Africa

金主要賦存于綠巖帶的石英脈（網(wǎng)脈）或韌性剪切帶中，常與毒砂及黃鐵礦密切共生，且以“非明金”和銀金礦夾雜物的形式產(chǎn)出［101］。前人多認(rèn)為金礦化受逆沖斷層的控制［102－103］，但也有人基于北部成礦區(qū)（新康索特、希巴和費(fèi)爾維龍礦床）的資料提出金礦化是受晚期伸展階段的（截切逆沖斷層）斷裂系控制［99，104］。研究表明，巴伯頓地區(qū)金礦床的成礦時(shí)代主要為中太古代。de Ronde等人通過(guò)對(duì)費(fèi)爾維尤金礦的研究獲得金礦的成礦年齡為（3 126±21）～（3 084±18）Ma［105］；Dziggel等對(duì)新康索特金礦的研究揭示其成礦分為2個(gè)階段，介于3 040～3 030Ma［106］，而Dirks等在希巴金礦附近與成礦近于同期的巖脈中測(cè)得Pb－Pb年齡約為3 015 Ma［107］。對(duì)于金礦的成礦模式已有許多學(xué)者進(jìn)行了大量探索［102，108］。最近，王杰等［109］將其歸結(jié)為3種，即火山成因模式（Volcanogenic Model）［110］、轉(zhuǎn)換滑脫構(gòu)造模式（Transtensional Tectonics Model）［106］和構(gòu)造交叉模式（Intersections Model）［107］。

3.1.2 蘭德盆地古礫巖型金（鈾）礦

蘭德型金礦床位于維特沃特斯蘭德盆地周緣，全稱(chēng)為維特沃特斯蘭德古礫巖型金（鈾）礦。盆地中沉積了巨厚的太古宙火山－沉積巖系，礫巖型金（鈾）礦主要產(chǎn)自維特沃特斯蘭德超群的中蘭德群中［111］。蘭德礦區(qū)一共包含8個(gè)金礦田，即東蘭德（East Rand）、南蘭德（South Rand）、中蘭德（Central Rand）、西蘭德（West Rand）、卡勒頓維累（Carliton－ville）、可萊克斯多普（Klerkdorp）、自由邦省（Welkom）與埃溫德鎮(zhèn)（Evander）金礦田［112］。蘭德金礦自1886年發(fā)現(xiàn)以來(lái)，已產(chǎn)黃金3.5×104t，尚有儲(chǔ)量約2×104t，開(kāi)采至今金品位一直保持在7×10－6～20×10－6。

金主要呈細(xì)分散狀態(tài)自然金形式產(chǎn)出，金的粒度為5～100μm，明金少見(jiàn)，常與鈾礦、黃鐵礦密切共生，局部也與瀝青共生，金的平均品位3×10－6～25×10－6［100，111］。伴生的鈾礦在1952—1975年間共產(chǎn)出150×104t的 U3O8，鈾的平均品位達(dá)271×10－6［113］。該礦床的形成可能持續(xù)了很長(zhǎng)時(shí)間（3 074～2 642Ma）［111］，其成因模式一直存在爭(zhēng)議，主要觀點(diǎn)有3種：砂礦模式（Placer model）［114－116］，熱液模式（Hydrothermal model）［117－118］及介于二者之間的改造砂礦模式（Modified Placer model）［119－120］。

3.1.3 布什維爾德銅鎳硫化物－鉑族元素礦床

布什維爾德雜巖體（Bushveld Igneous Complex）是世界上最大的鎂鐵質(zhì)層狀侵入體，也是世界上單個(gè)蘊(yùn)藏鉑族元素（PGE）、鉻鐵礦和釩鈦磁鐵礦的最重要礦床［121］。其中，PGE儲(chǔ)量為65 473t，含有全球75%的鉑、54%的鈀和82%的銠［122］；鎳金屬占全球的16%，儲(chǔ)量1 528×104t；銅金屬占全球的5.5%，儲(chǔ)量為688×104t；而鉻、金、釩和磁鐵礦的儲(chǔ)量分別為40×108t，1 152t，1 680×104t，10×104t［123］。

雜巖體的侵位受NEE向塔馬津比—默奇森線(xiàn)性構(gòu)造的控制［124］，其中含礦巖體是勒斯滕堡（Rustenberg）超鎂鐵－鎂鐵質(zhì)層狀巖套。該巖套分為西支、東支和北支3部分，最主要的賦礦層位是東、西分支的UG2鉻鐵巖礦層、梅林斯基（Merensky）礦層以及北支的普拉特（Plat）礦層［125］。布什維爾德礦床的成巖成礦時(shí)代為古元古代（2 050～2 060 Ma），該礦床的成礦構(gòu)造背景為大陸邊緣裂谷環(huán)境。勒斯滕堡層狀巖套具有兩大成礦特征：一是巨量的PGE與低品位、低密度的硫化物層共生；二是具有完整的層序和礦化部位。該礦床的成礦機(jī)制主要是地殼的含水硅酸鹽成分遭受同化混染后導(dǎo)致硫化物熔離，從而形成賤金屬硫化物，而PGE的富集則主要是硫化物熔離作用或吸附作用的結(jié)果［121］。

3.1.4 德蘭士瓦沉積變質(zhì)型鐵（錳）礦

南非的德蘭士瓦沉積變質(zhì)型鐵（錳）礦以塔巴金比（Thabazimbi）鐵礦為典型礦床。

塔巴金比鐵礦床主要產(chǎn)于Leeuwbosch和Cornwall兩個(gè)礦區(qū)，是一個(gè)巨大的、高品位的BIF型赤鐵礦礦床，資源儲(chǔ)量近5×108t。另外，在Leeuwbosch礦區(qū)還伴生有一個(gè)密西西比河谷型（MVT）的鉛－鋅－銀礦［126］。

鐵礦的賦礦層位為德蘭士瓦超群的Malmani亞群與Penge組。其中，Malmani亞群為一套碳酸鹽巖夾頁(yè)巖、燧石條帶，其中凝灰?guī)r的鋯石SHRIMP U－Pb年齡為（2 583±5）Ma或（2 588±7）Ma［127］；而Penge組則主要由條帶狀含鐵紋層（赤鐵礦、磁鐵礦與針鐵礦）、含鐵硅酸鹽層（燧石、黑硬綠泥石）、菱鐵礦與頁(yè)巖夾層組成［128］，其時(shí)代大致為（2 480±6）Ma［129］，明顯受后期布什維爾德雜巖體侵入時(shí)巖漿熱液－流體的強(qiáng)烈改造［130］。

礦石類(lèi)型主要有脈狀或鮞狀礦石和角礫巖型礦石［129］。礦石礦物包括赤鐵礦、假象赤鐵礦及少量的褐鐵礦和菱鐵礦［128］，脈石礦物主要有粗粒的石英、方解石和紅碧玉。礦體呈細(xì)脈狀或團(tuán)塊狀，大者可達(dá)數(shù)十米，明顯受斷層控制，且層控型特征非常顯著［129］。De Kock等人［131］通過(guò)對(duì) Van der Bijl礦井中鐵礦石的古地磁研究得到成礦年齡大致為1 930～2 050Ma。

Philpott和Ainslie［132］最早提出塔巴金比鐵礦的形成與一種表生來(lái)源的成礦流體淋濾地層有關(guān)。后來(lái)，Netshiozwi［133］通過(guò)對(duì)礦區(qū)脈石礦物（石英、白云石及方解石）的流體包裹體研究證明，成礦流體鹽度范圍極廣，w（NaCl）＝6%～27%，均一溫度為143～224℃，結(jié)合穩(wěn)定同位素的結(jié)果（δ（18OSMOW）＝－9.7×10－3～－2.2×10－3），作者提出成礦流體很可能由2種流體混合而成。最近，M?ller等人［129］的工作表明，成礦流體的鹽度（NaCl）＝9.2%～39.9%，溫度100～190℃，證實(shí)了前人關(guān)于成礦流體為混合成因的觀點(diǎn)，并推測(cè)成礦溫壓條件為175℃，100MPa。

3.1.5 原生金伯利巖型金剛石礦

原生金伯利巖型金剛石礦是南非金剛石的主要來(lái)源，到目前為止已發(fā)現(xiàn)并開(kāi)采的、規(guī)模較大的礦床主要有9個(gè)：金伯利（Kimberley）、德比爾斯（De Beers）、布爾豐坦（Bultfontein）、杜托伊斯賓（Dutoitspan）、韋塞爾頓（Wesselton）、芬奇（Finsch）、科菲方丹（Koffiefontein）、亞格斯豐坦（Jagersfontein）和庫(kù)里南（Cullinan／Premier）。其中，以庫(kù)里南礦床的規(guī)模和產(chǎn)量最大。金伯利巖被作為含礦母巖來(lái)尋找金剛石，南非金伯利巖漿噴發(fā)表現(xiàn)出階段性爆發(fā)、離散分布的特點(diǎn)，時(shí)代包括早－中元古代、寒武紀(jì)、二疊紀(jì)、侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)［134］。

庫(kù)里南金伯利巖筒是南非最大的金剛石礦，位于比勒陀利亞（Pretoria）北東約37km處，由于1905年在此發(fā)現(xiàn)了世界上最大的、重達(dá)3 106ct（625g）的庫(kù)里南鉆石而聞名于世。礦坑地表出露面積32 hm2，在平面上呈橢圓狀或腎狀。金伯利巖筒侵入德瓦士蘭超群及布什維爾德雜巖體中，其侵位年齡的測(cè)定結(jié)果為（1 179±36）Ma（單斜輝石Rb－Sr等時(shí)線(xiàn)）［135］和（1 202±72）Ma（鈣鈦礦 U－Pb 定年）［136］，并被厚75m的輝長(zhǎng)巖巖床切穿（1 150 Ma）［137］。

該處金伯利巖主要有3次侵入，2次是典型的凝灰質(zhì)金伯利角礫巖（tuffisitic kimberlite breccias，即TKB），最后1次為侵入相淺成金伯利核雜巖。其中，金伯利角礫巖包括灰型（grey kimberlite）和褐型（brown kimberlite）2種類(lèi)型；而淺成金伯利巖核雜巖也稱(chēng)黑金伯利巖（black kimberlite），它又可分出斑雜狀金伯利巖變種（Piebald Kimberlite）［100，134，137］。此外，最晚期階段還有一次高碳酸鹽含量的金伯利巖脈侵入［138］。這些金伯利巖攜帶的捕虜體類(lèi)型多樣，主要有粗粒／變形石榴石二輝橄欖巖，方輝橄欖巖與少量榴輝巖［137］。該礦床于1903年開(kāi)始開(kāi)采，最初的鉆石品級(jí)高達(dá)170cpht（ct／102t）［138］，通常的品級(jí)大多為40～80cpht（隨深度增加而逐漸升高），但這一數(shù)字在2005年下降到28 cpht［139］。除庫(kù)里南鉆石以外，該礦山隨后又產(chǎn)出了像Centenary鉆石（599ct）及Unkown Brown鉆石（1083ct）一類(lèi)的大鉆石。Williams［140］指出庫(kù)里南礦山的鉆石普遍具有特征的油性光澤（“oily brilliance”），卻很少具有八面體晶型［141］。這些金剛石中的少量是Ⅱ型金剛石（不含氮），當(dāng)中又有極少一部分是淺藍(lán)色的含硼Ⅱb型金剛石［137］。

3.2 古元古代林波波金－金剛石成礦帶

此成礦帶位于林波波帶的中－南端，成礦作用受卡普瓦爾克拉通與津巴布韋克拉通之間碰撞事件（約2 600Ma）的影響。其中，綠巖帶型金礦受構(gòu)造控制明顯，典型礦床包括吉亞尼（Giyani）金礦床等。此外，林波波帶還包括一個(gè)原生金伯利巖型金剛石礦，即韋內(nèi)沙（Venetia）金剛石礦床，其鉆石產(chǎn)量極高。

3.2.1 吉亞尼（Giyani）綠巖帶型金礦

吉亞尼（也叫Sutherland）綠巖帶金礦床位于林波波帶的最南端，毗鄰赫特河剪切帶或位于其中。該綠巖帶目前已知有金礦產(chǎn)地55處，其中35處正在開(kāi)采，其他20處為關(guān)停狀態(tài)［142］。這些暫時(shí)關(guān)停的金礦中，6個(gè)金礦（Osprey，Louis Moore，F(xiàn)umani，F(xiàn)ranke，Klein Letaba和Birthday）貢獻(xiàn)了該綠巖帶金礦總產(chǎn)量的97%［143］。研究表明，這些礦床都具有明顯的造山型金礦特征［97－98，144］。

吉亞尼綠巖帶地層為吉亞尼群，主要由鎂鐵－超鎂鐵質(zhì)火山巖夾變質(zhì)沉積巖與長(zhǎng)英質(zhì)火山巖，其中的變沉積巖由BIFs、石英巖、云母片巖及少量白云巖組成［145］。礦石中金的載體主要有以下4種：石英脈、條帶狀鐵建造、石英－硫化物脈和碳酸鹽（方解石）脈［146］。在大多數(shù)礦床中，金常與石英脈中的硫化物密切共生，但有時(shí)也以石英脈中的自然金或硅酸鹽中的包裹體形式出現(xiàn)［147－148］。石英脈的硫化物礦物組成穩(wěn)定，通常包括雌黃鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦及毒砂等［147，149］，金礦化主要與晚期由流體引發(fā)的退變質(zhì)作用有關(guān)［142］。關(guān)于金礦的成礦時(shí)代，Pretorius等［147］報(bào)道了Fumani礦床中切穿礦體的偉晶巖脈中原生白云母Rb－Sr年齡值為（2 632±53）Ma；而B(niǎo)arton和Van Reenen在Klein Letaba礦床附近韌性剪切帶的偉晶巖中也獲得相似的白云母Rb－Sr年齡結(jié)果（約2 660Ma），并認(rèn)為這代表了流體活動(dòng)年齡［150］。由此可見(jiàn)，本區(qū)金礦的成礦時(shí)代不晚于新太古代。赫特河剪切帶是一級(jí)控礦構(gòu)造［151］，而區(qū)內(nèi)一系列近EW走向、并毗鄰礦床的韌性剪切帶是次一級(jí)控礦構(gòu)造［152］。

3.2.2 韋內(nèi)沙（Venetia）金剛石礦床

韋內(nèi)沙金伯利巖型金剛石礦發(fā)現(xiàn)于1980年，位于林波波帶的中央帶［134，153］，是南非目前產(chǎn)量最高的金剛石礦床，一共有14個(gè)巖筒，其中規(guī)模最大的2個(gè)（K1和K2）正在開(kāi)采。該礦為露天開(kāi)采，2005年的礦石產(chǎn)量為580×104t，產(chǎn)出金剛石達(dá)7.18×106ct，平均品位為122cpht［134］。含礦的金伯利巖為Group－1型［154］，金伯利巖漿噴發(fā)時(shí)代大致為寒武紀(jì)，其中金云母Rb－Sr等時(shí)線(xiàn)年齡為（530±4）Ma和（510±16）Ma［155］，這與 Phillips等［156］對(duì)基質(zhì)中的金云母進(jìn)行Ar－Ar定年獲得的結(jié)果（（519±0.6）Ma）較為吻合。

K1金伯利巖筒在平面上呈拉長(zhǎng)的靴形［157］，可區(qū)分出噴發(fā)相的凝灰質(zhì)金伯利角礫巖和淺成侵入相的金伯利巖2種類(lèi)型［154］。K2巖管同樣表現(xiàn)出兩種明顯不同的巖相特征，Seggie等［154］將其分為東、西兩段，西段為淺成相金伯利巖，東段則為噴發(fā)相金伯利角礫巖。其中，西段的又進(jìn)一步分出兩種結(jié)構(gòu)差異顯著的球粒狀金伯利巖與均一的金伯利巖。Stiefenhofer等［158］對(duì)來(lái)自該礦床的100個(gè)圍巖捕虜體進(jìn)行了分析，指出它們包括橄欖巖與輝石巖兩大類(lèi)型。另外，該礦床的包裹體研究表明，這些金剛石很可能結(jié)晶于古老克拉通的巖石圈地幔［159］。

3.3 古元古代海斯鐵－錳成礦帶

該成礦帶內(nèi)鐵錳成礦作用顯著，均為卡普瓦爾克拉通西部被動(dòng)大陸邊緣（海相）環(huán)境下形成的、具層控型特征的沉積變質(zhì)成因礦床，明顯受Eburnean期（1 900～1 800Ma）的海斯造山運(yùn)動(dòng)改造。在與卡普瓦爾克拉通交界處產(chǎn)有若干個(gè)大型－超大型礦床，錫興（Sishen）鐵礦（赤鐵礦為主）、卡拉哈里（Kalahari）錳礦及波斯特馬斯堡（Postmasburg）錳礦可作為其中的典型礦床。

3.3.1 錫興（Sishen）鐵礦

南非北開(kāi)普省的錫興鐵礦位于金伯利以西約200km處，該礦床產(chǎn)于Maremane背斜的西北邊緣。含礦地層主要為前寒武紀(jì)德蘭士瓦超群的Gamagara 及 Asbesheuwels 亞 群［128］。Gamagara亞群的底部為層紋狀礦體，向上依次為錫興頁(yè)巖（含赤鐵礦礫石及礫巖型礦體）、馬薩斯波特組含鐵石英巖及帕林組頁(yè)巖［160］；而Asbesheuwels亞群則主要由條帶狀鐵建造、碧玉鐵質(zhì)巖和頁(yè)巖組成，常含不規(guī)則的透鏡狀礦體。

礦體受開(kāi)闊的向斜構(gòu)造控制，SN向延伸約50 km，寬約2km，向 W傾，傾角10°，并被后期的輝綠巖脈所截切［128］。礦區(qū)礦石類(lèi)型主要有3種：①層紋狀礦石（包括薄層與厚層兩種）［161］；②錫興頁(yè)巖中的礫巖型礦石；③賦存在下伏白云巖中鐵礦層內(nèi)的次生礦石，即撒巴津比（Thbazimbi）型礦石。另外，礦石的儲(chǔ)量分布統(tǒng)計(jì)信息表明，層紋狀礦石所占比重最大，約占85%；礫巖型礦石次之，約占12%；而撒巴津比型礦石只占3%。關(guān)于礦床成因，Page研究指出，在條帶狀鐵建造沉積之后，下伏的白云巖被溶蝕，形成巖溶及地塹構(gòu)造，形成了撒巴津比型礦石及層紋狀礦石，后期進(jìn)一步的區(qū)域抬升及剝蝕最終出現(xiàn)了礫巖型礦石［162］。

3.3.2 卡拉哈里錳礦

北開(kāi)普省的卡拉哈里錳礦床是一個(gè)世界級(jí)錳礦，其資源總儲(chǔ)量約為80×108t，錳的品位20%～48%［163］。該礦床位于庫(kù)魯曼西北約60km處，礦區(qū)東西長(zhǎng)15km，南北寬35km［164］。

含礦地層是新太古代－古元古代德蘭士瓦超群最上部的Hotazel組，礦體主要有3層，與互層的條帶狀鐵建造同時(shí)沉積［165］，而又以最底部的層狀單元含礦性為最好［166］。該礦床可以分為南、北兩個(gè)礦區(qū)，分別以出現(xiàn)低品位（＜40%）富含碳酸鹽的礦石及高品位（＞44%）富含氧化物的礦石為特征［163］。其中，低品位礦石稱(chēng)為馬馬特旺（Mamatwan）型礦石［167］，是由成巖作用－低級(jí)變質(zhì)作用過(guò)程形成的泥質(zhì)巖，在成分上包括微晶錳白云石、褐錳礦及赤鐵礦，此種礦石約占總儲(chǔ)量的97%；而高品位礦石則稱(chēng)為Wessels型礦石［168］，它們僅局限分布于北部礦區(qū)，由粗晶黑錳礦、褐錳礦與方鐵錳礦組成，約占礦石總儲(chǔ)量的3%。目前的研究認(rèn)為，這種礦石品位從低到高的轉(zhuǎn)變現(xiàn)象很可能與斷層控制的低溫?zé)嵋海黧w交代作用有關(guān)［169－170］。錳的富集與先后經(jīng)歷的3次由構(gòu)造引發(fā)的熱液蝕變事件相關(guān)，分別是Wessel事件（1 000～1 250Ma），Mamatwan事件（550～600Ma）和Smartt事件（10～1 000Ma）［166］。

3.4 中元古代那馬奎銅－鉛－鋅多金屬成礦帶

該成礦帶位于南非的西北端，并向北一直延伸進(jìn)入納米比亞境內(nèi)。在構(gòu)造位置上屬于太古宙卡普瓦爾克拉通的西南緣，成礦作用受中元古代那馬奎造山運(yùn)動(dòng)的顯著影響。該帶的銅－鉛－鋅多金屬礦化主要與古老地殼物質(zhì)（古元古代，甚至太古宙）在中元古代時(shí)期再循環(huán)（改造）引發(fā)的巖漿－沉積作用有關(guān)。該地區(qū)產(chǎn)出一些世界級(jí)的大型－超大型礦床，著名的礦床包括Aggeneys鉛－鋅－銀礦床、Okiep銅礦和普里斯卡（Prieska）銅－鋅礦等。

3.4.1 阿赫內(nèi)斯（Aggeneys）鉛－鋅－銀礦床

阿赫內(nèi)斯礦床位于那馬奎變質(zhì)帶西段中部的阿赫內(nèi)斯鎮(zhèn)附近，一共包括4個(gè)礦區(qū)，從西到東分別是黑山（Black Moutain）、布羅肯希爾（Broken Hill）、大向斜（Big Syncline）和甘斯堡（Gamsberg），這是世界級(jí)的布羅肯希爾型鉛－鋅－銅－銀礦床［171－172］。該礦床的資源總儲(chǔ)量約370Mt，以布羅肯爾礦區(qū)的儲(chǔ)量為最大（38Mt），其中鉛占7.8%，鋅占2.9%，銅占0.5%，伴生的銀品位達(dá)113×10－6［171］。

布羅肯希爾礦區(qū)的含礦巖層為高角閃巖相的Bushmanland群，自下而上分為Namies片巖組、布羅肯希爾石英巖組、Ore片巖組、Shaft片巖組和Koeris組［173］。礦體賦存層位是Ore片巖組，主要由塊狀硫化物、重晶石礦，以及條帶狀鐵建造和富鋁片巖組成，礦體包括上礦層（Upper Ore Body）和下礦層（Lower Ore Body）［172，174］。礦物組成主要有閃鋅礦、方鉛礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦與黃鐵礦［174］，其中，下礦層富集閃鋅礦、方鉛礦及磁黃鐵礦，而上礦層則富集磁鐵礦。礦石主體均為塊狀，硫化物含量大于60%，粗粒結(jié)構(gòu)（0.5～2mm），表現(xiàn)出一定的變質(zhì)特征，其中的硫化物礦物還可能發(fā)生過(guò)部分熔融［174］。該礦床形成于同沉積階段，因?yàn)锽ushmanland群變質(zhì)沉積巖原巖沉積時(shí)代為1 200～1 640Ma，故成礦時(shí)代近于沉積期［173，175］。

3.4.2 普里斯卡銅－鋅礦

普里斯卡銅礦位于南非北開(kāi)普省，是世界上最大的30個(gè)火山成因塊狀硫化物（VMS）型礦床之一［176］。該礦床于1968年被發(fā)現(xiàn)，其開(kāi)采時(shí)間從1972年一直持續(xù)到1994年。Wagener和Van Schalkwyk［177］報(bào)道該礦床原始儲(chǔ)量為47Mt，銅品位1.7%，鋅品位3.8%（開(kāi)采到地下900m）。Galley等［176］統(tǒng)計(jì)后進(jìn)一步將資源儲(chǔ)量修正為47.2 Mt，銅品位0.98%，鋅品位1.98%，伴生銀礦品位20×10－6。

礦床位于那馬奎變質(zhì)帶東部的南端（Arechap Terrane），礦區(qū)內(nèi)出露的巖層是Copperton組，為高角閃巖相－低麻粒巖相的變質(zhì)巖［178－179］，主要經(jīng)歷了3期變形［180－181］。該組被劃分為Smouspan片麻巖、普里斯卡銅礦組（Prieska Copper Mines Assemblage）與Vogelstruisbult單元3個(gè)部分［182］。其中，賦礦層位是普里斯卡銅礦組，其底部為富鋁的巖石（電氣石－金云母－夕線(xiàn)石－堇青石片麻巖），中間為塊狀硫化物礦石，頂部則為黃鐵礦化石英巖、碳酸鹽－石膏層及錳磁鐵礦層等巖石組合［177，183］。

在平面上，礦體呈NW走向，延伸約2km；在剖面上，礦體往深部延伸穩(wěn)定，長(zhǎng)度至少達(dá)1km，產(chǎn)狀陡傾，傾角為45°，甚至大于60°［184］。礦層厚度0.5～32m［185］，平均厚約10m。礦體頂部發(fā)育厚度近100m的淋濾層（鐵帽），可見(jiàn)一些褐鐵礦、針鐵礦和藍(lán)銅礦等。礦石中黃鐵礦最為常見(jiàn)，次為黃銅礦與閃鋅礦。該礦床形成時(shí)代為1 280～1 290Ma，礦石中獨(dú)特的金屬分層、獨(dú)具特色的鐵帽及礦化蝕變與硫化物礦石密切相關(guān)等現(xiàn)象都顯示該礦床為一大型VMS型礦床［184］。

3.5 古生代開(kāi)普褶皺帶鎢－錫－銅－鉬多金屬成礦帶

開(kāi)普褶皺帶被認(rèn)為形成于岡瓦納大陸的聚合過(guò)程之中，是一個(gè)類(lèi)似于安第斯型大陸邊緣的造山帶。該帶的礦產(chǎn)資源主要集中產(chǎn)在西段內(nèi)，成礦作用與古生代巖漿活動(dòng)密切相關(guān)。礦床往往賦存在寒武紀(jì)或更老的花崗巖體中（Cape Granite Suite），例如：Kuils River錫－鎢礦、Durbanville錫－金礦及Riviera鎢－鉬（銅）礦床。

3.5.1 Kuils River錫－鎢礦

Kuils River錫－鎢礦床位于泛非期Saldania造山運(yùn)動(dòng)形成的開(kāi)普褶皺帶西段，它是南非境內(nèi)發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)錫礦床，斷斷續(xù)續(xù)均有進(jìn)行開(kāi)采，一直持續(xù)到1956年才最終停止。礦床類(lèi)型包括原生石英脈型、細(xì)晶巖脈型錫礦以及沖積－殘積型砂錫礦，至少已經(jīng)有778t的錫石礦產(chǎn)出（錫品位70%），主要來(lái)自沖積型砂錫礦床［186］。然而，后續(xù)的一些勘探活動(dòng)發(fā)現(xiàn)礦化點(diǎn)零散，且礦石品位較低（錫品位0.26%，鎢品位0.48%）［187］。

含礦巖體為中粗粒結(jié)構(gòu)、含電氣石的黑云母（似斑狀）花崗巖，有時(shí)出現(xiàn)鉀長(zhǎng)石巨晶，它是Kuils River－Stellenbosch侵入體的一部分，特征類(lèi)似S型花崗巖［188］。礦化集中分布在一條NW向延伸超過(guò)2km、寬約500m的狹窄地帶中，礦體為一系列不連續(xù)的石英脈與細(xì)晶巖脈，它們大小不一，局部厚達(dá)3 m。礦石礦物主要為錫石與鎢錳礦［189］，還有極少量輝鉬礦、毒砂，而脈石礦物包括電氣石、石英及云母等［190］。往巖體深部錫石逐漸減少，取而代之的是黃銅礦與黃鐵礦［191］。已開(kāi)采的2條主礦脈的礦石品位極其可觀，錫品位9%～26.7%，鎢品位6%，石英脈型礦石品級(jí)往往較高。該地區(qū)歷史上產(chǎn)量最好的是一些沖積－殘積型砂錫礦，含Sn為0.68%～5.6%［192］。

3.5.2 Riviera鎢－鉬（銅）礦床

Riviera鎢－鉬（銅）礦床位于開(kāi)普褶皺帶西段馬姆斯伯里（Malmesbury）群露頭區(qū)域的Boland Terrane內(nèi)，該礦床的資源總儲(chǔ)量為460×104t，鎢品位0.216%，鉬品位0.02%［193］，為典型的夕卡巖型礦床。

含礦巖體Riviera侵入到其圍巖馬姆斯伯里群中，內(nèi)部含有許多圍巖捕虜體（以變質(zhì)碳酸鹽巖為主），礦化蝕變主要集中在巖體的頂部，尤其以絹云母化、黏土化和硅化最為明顯［186］。Riviera巖體為近等粒（中－細(xì)粒）結(jié)構(gòu)的偏鋁質(zhì)－過(guò)鋁質(zhì)巖石，巖性從石英二長(zhǎng)巖到花崗巖［188］，巖相學(xué)與地球化學(xué)特征均類(lèi)似于I型花崗巖［194］。礦體在接觸帶形成的內(nèi)、外夕卡巖帶中均有分布。其中，內(nèi)夕卡巖帶中的白鎢礦（輝鉬礦）賦存于石英－方解石脈中，白鎢礦與鈣鐵榴石－透輝石－陽(yáng)起石緊密共生；外夕卡巖帶中的典型礦物組合是白鎢礦－符山石－方解石－綠簾石－鈣鐵輝石［186］。此外，還出現(xiàn)黃銅礦、黃鐵礦及閃鋅礦。這些礦脈大小不一，通常在巖體頂部非常發(fā)育。鎢與鉬的含量之間并無(wú)顯著的時(shí)空聯(lián)系或共生關(guān)系，表明二者的分布很可能與多期次巖漿活動(dòng)及相關(guān)成礦流體有關(guān)［186］。伴生的輝鉬礦脈屬于疊加成因，可能與后期侵入的A型花崗巖有關(guān)［195］。Rozendaal等通過(guò)區(qū)域構(gòu)造研究揭示含礦巖體的侵位與Saldania造山運(yùn)動(dòng)形成的穹狀構(gòu)造有關(guān)［195］。

3.6 古生代—中新生代卡魯盆地鈾－金剛石－砂金成礦區(qū)

南非的卡魯盆地是狹義的，其構(gòu)造屬性可能是弧后前陸盆地。盆地內(nèi)產(chǎn)出與沉積作用有關(guān)的礦床，如砂巖型鈾礦、砂金礦等。卡魯盆地的含鈾地層包括Beaufort群、Molteno組和Elliot組，尤以晚二疊世Beaufort群最顯著。盆地的砂巖型鈾礦床主要分布于西南部，其范圍大致從Sutherland，F(xiàn)raserburg， Beaufort West 到 Prince Albert［196］。Beaufort群內(nèi)至少可分為5個(gè)沉積旋回，礦化集中在2個(gè)砂巖單元［197－198］。此外，位于二者下部層位的Koornplaats單元可能也是一個(gè)重要的賦礦層位。這些礦體呈不規(guī)則透鏡狀，單個(gè)透鏡體厚1～5m，延伸方向與局部的古流方向近于平行［199］。礦石礦物包括鈾石（U（SiO4）1－X（OH）4X）和瀝青鈾礦（UO2），以鈾石為主，二者的鈾含量變化范圍均較大；次要礦物有輝鉬礦、黃鐵礦及毒砂等［200］。其中，鈾石被包裹在碳質(zhì)碎屑內(nèi)或呈集合體與方解石、赤鐵礦等共生，還常沿著瀝青鈾礦顆粒邊緣生長(zhǎng)［201－202］。關(guān)于成礦年齡，Duane等［203］獲得（262±15）～（185±49）Ma，而 Molteno組的礦石年齡則為（132±33）Ma，這顯示成礦在二疊紀(jì)時(shí)開(kāi)始，并一直持續(xù)到白堊紀(jì)［196］。鈾的來(lái)源復(fù)雜，風(fēng)化后的花崗巖碎屑和火山噴發(fā)物是最主要的物源［199，203－204］。該礦床的形成受同沉積構(gòu)造、沉積環(huán)境和成巖作用共同影響［205］。

4 結(jié)論

按照“構(gòu)造單元＋主要礦種＋主要成礦類(lèi)型”的原則，在分析各成礦帶所處區(qū)域地質(zhì)背景的基礎(chǔ)上，結(jié)合礦床的成礦地質(zhì)條件、控礦因素、成礦時(shí)代和成礦規(guī)律等研究，將南非劃分為6個(gè)不同的成礦區(qū)帶，并明確了各個(gè)成礦帶內(nèi)的主要優(yōu)勢(shì)礦種與成礦類(lèi)型。初步分析了南非境內(nèi)不同時(shí)代的構(gòu)造單元成礦專(zhuān)屬性，這種認(rèn)識(shí)對(duì)后續(xù)的項(xiàng)目安排部署具有非常重要而現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

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