第4卷第5期 矿 产 勘 查 V01.4 No.5 2013年9月 MINERAL EXPLORATION September,2013 加拿大安大略省地质矿产资源概况 贾润幸 ,方维萱 ,隗合明 ,付于真 ,王 京 ,张津伟 (1.有色金属矿产地质调查中心,北京 100012;2.中色金地资源科技有限公司,北京 100012; 3.中国地质大学(北京),北京 100083;4.中矿资源勘探股份有限公司,北京 100089) 摘要加拿大安大略省的矿产资源丰富,主要有镍、铜、铂族元素、金、铁、银、锌、钼、铀、铅、铬、锂、钛、钨等21种 金属矿产,其形成时代主要为中太古代至新元古代,上述矿产按照其形成的地质背景划分为17个三级构 造分区和6个主要的成矿区带:①阿比提比金铜镍铁成矿带;②科博尔特镍铜铂族铀成矿带;③尤奇金铜 成矿带;④瓦比贡金铜铁成矿带;⑤瓦瓦金铜铁成矿带;⑥格林威尔锌铁铀成矿带等。在安大略省主要的 矿床类型有:①岩浆型铜镍矿床;②绿岩带型金矿;③VMS型铜锌矿床;④斑岩型铜钼矿床;⑤喷流沉积 (SEDEX)型矿床;⑥金伯利岩金刚石矿床等,其中岩浆型铜镍矿床和绿岩型金矿床为该区重要的优势矿 种,值得重点关注。 关键词 成矿区带中图分类号:P617 矿床类型 成矿规律文献标识码:A 安大略省 加拿大 文章编号:1674—7801(2013)05—0565—07 . 加拿大安大略省的矿产资源丰富,镍、铜、铂族 元素、金、铁、银、锌、钼、铀、铅、铬、锂、钛、钨等主要 金属矿产达21种,该区分布的许多岩浆型铜镍矿床 和绿岩型金矿床达到世界级大型一超大型矿床,在 世界矿产资源分布和供求关系上占有较大的比例, 因此在该国进行矿产勘查和矿业投资可拓宽我国海 外金属矿产资源供应的多样化和全球化布局。本文 通过对加拿大安大略省地区地质矿产资料的综合整 理,并结合以往在该区进行矿产勘查的经验,重点对 其主要成矿区带和优势矿种进行了研究,目的在于 为我国地勘单位和矿业公司在该区的矿产勘查及矿 业投资提供有关信息。 岩活动期,背斜轴向为北西一南东向,轴部为中太古 代地层,其上有中一新太古代地层沉积,中一新元古 代和古生代地层属盖层沉积。已知绿岩型金矿、 VMS型铜锌矿等主要分布在中一新太古代地层。 岩浆岩在元古宙和太古宙均有活动,早元古代侵入 岩以基性侵入岩为主,出露在萨德伯里北西地区; 中一新元古代为基性一超基性侵入岩和长英质侵入 岩,分布在安大略省东南部(格林威尔省)地区,基 性一超基性侵入岩主要岩石类型有闪长岩、辉长岩、 橄榄岩等,长英质侵入岩主要岩石类型有花岗闪长 岩、英云闪长岩、二长岩等;中一新太古代以中酸性 侵入岩为主,主要岩石类型为英云闪长岩和花岗闪 长岩,在安大略省中北部地区均有出露¨ 。 1 区域地质概况 加拿大安大略省出露的地层主要为元古宙和太 古宙地层,岩石类型有变质火山岩、变质沉积岩、混 合岩和片麻岩等,显生宙中生代和古生代地层分布 2主要成矿区带和矿种 安大略省位于北美克拉通地盾,总体上可划分 为太古宙苏必利尔省(地盾区)、元古宙造山带(南 较少,岩石类型有页岩、石灰岩、砂岩等。该区总体 呈复式背斜构造,形成于中一新太古代中酸性侵入 方省和格林威尔省)和显生宙沉积盆地(图1) , 按照构造一沉积环境的不同又进一步划分为17个 [收稿日期]2013—06—13 [第一作者简介]贾润幸,男,1969年生,博士,教授级高工,从事野外矿产勘查及岩石学、矿床学和地球化学方面的研究工作。 565 第4卷第5期 贾润幸等:加拿大安大略省地质矿产资源概况 构造活动有关,脆性断层与古元古代的cobalt em— bayment有关,显生宙Timiskaming裂谷叠加在太古 宙构造之上。通常情况下,该区VMS型矿床多与科 里角砾岩。萨德伯里Ni—Cu—PGE矿床的总品位 为:Ni 1%,Cu 1%,Pd+Pt 1×10~,总量达15亿t (过去的产量和现在资源量)。根据矿体的特征和 产出的环境,萨德伯里铜镍硫化物矿床可分为3个 类型:接触型矿床、错断型(offset)矿床及底盘型矿 床。其资源量50%以上赋存于接触型矿床,约25% 赋存在错断型矿床中,10%以下在底盘型矿床 中 ,近些年在该矿集区的外围也发现了很多重 埃利奥特湖(Elliot)铀矿矿集区由12个大小不 等的铀矿组成,铀矿平均品位为0.093%,l955— 1996年期间共生产了近2亿t矿石量,后因资源量 减少和价格较低而关闭。该矿与加拿大阿尔伯塔省 著名的Athabasca铀矿较为相似,都与古元古代晚 期一中元古代沉积盆地的不整合面有关¨ 。在埃 利奥特湖(Elliot lake)地区,沉积盆地受Algoman克 拉通边缘早期的Great Lake构造带控制,古元古代 要的找矿线索 。 马提岩和(或)拉斑玄武岩及长英质变质火山岩组 合有关;含镍硫化物矿床与科马提岩组合有关;铁矿 与超基性一基性和长英质变质火山岩有关;绿岩型 金矿则多与遭受剪切作用的变质火山沉积岩系有 关 。在安大略省蒂明斯(Timmins)和科克兰德 (Kirkland)一带分布了许多大大小小的金矿和少量 的铜锌矿、铁矿等,并一直延伸到了魁北克省境内。 代表性的金矿床有Kirkland lake、Pamour、Dome、 Hollinger和Mclntyre等世界级金矿床 。 2.2科博尔特镍铜铂族铀成矿带 该成矿带主要包括萨得伯里镍铜铂族矿集区和 埃利奥特湖铀矿矿集区。萨德伯里矿集区位于苏必 利尔构造省南缘早元古代活动带内,其成因主要与 18.5亿年前的陨石撞击有关,共包括77个Ni—Cu —沉积岩和少量的休伦超群火山岩不整合沉积于中一 新太古代花岗质地块(2500 Ma)之上,后期又受到 尼普森辉绿岩(2115 Ma)的侵入而发生变形和变质 作用,铀矿主要赋存在该沉积盆地休伦统基底的 Matinenda组中,该组主要由河流相长石砂岩、硅质 PGE正在开采和过去开采的矿床,11个cu—Ni PGE前期勘探远景区,140个以上的矿点。赋存 —Ni—Cu—PGE矿床的区域重要岩石是萨德伯里火 山岩复合体的基底(苏长岩和角砾岩),错断岩墙及 在萨德伯里火山岩复合体底盘中各种各样的萨德伯 岩和陆海相含铀硫铁砾岩组成¨ 。 表1 加拿大安大略省构造分区及主要成矿区带 地质年代 太古宙 一级构造 北美克拉通 二级构造 苏必利尔省 (地盾区) 三级构造 萨奇果(Sachigo) 伯仁斯河 尤奇(Uchi) 英格力河 波德河(Bird River) 温尼伯河 瓦比贡(Wabigoon) 主要矿种 Cr、Au 典型矿床 火之环(Ring offire)铬矿 Au、Cu Fe 红湖(Redlake)金矿 Au、Cu、Fe 斯特金湖(Sturgeon)铜锌矿 奎蒂科 瓦瓦(Wawa) Au、Cu、Fe 赫姆洛(hemlo)金矿\Geco铜锌矿 欧帕提卡Opatica 阿比提比(Abitibi) 元古宙 南方省 (Penokean造山带) Au、Cu、Ni、Fe 科克兰德(Kirkland)金矿 科博尔特 尼皮贡 中心片麻岩带 中心变质沉积岩带 哈德孙湾盆地 穆斯河盆地 Ni、Cu、PGE、U 萨德伯里(Sudbury)镍铜矿 格林威尔省 (格林威尔造山带) 显生宙 zn、Fe、u 金刚石 长湖锌矿 沉积盆地 维克特(Victor)金刚石矿 567 矿 产 勘 查 2.3尤奇金铜成矿带 尤奇(Uchi)亚省保存了大约3亿年的构造地层 演化记录。在Rice湖、Wallace湖、红湖、Confedera— tion湖、Meen—Dempster、Pickle湖以及Fort Hope绿 岩带中保存的地层记录始于29.9亿年前的裂谷作 用,然后是29.4亿~27.2亿年前期间4次较长时 间的陆弧岩浆作用,Rice湖一黑岛岩带可能含有形 成于弧后环境的较新岩石。在该地区的变质火山岩 中不仅赋存有世界级的金矿床,如红湖金矿,也赋存 有一些块状硫化物矿床 。 2.4瓦比贡金铜铁成矿带 瓦比贡地体由差异明显的西段和东段组成。瓦 比贡西段以基性火山岩和英云闪长岩体为主。火山 岩的组分可从拉斑玄武质变化至钙碱质,分别代表 了洋底和岛弧等不同的构造环境,其形成时代大约 为27.45亿~27.2亿年前。该区的代表性矿床为 产于Sturgeon—Savant绿岩带中的VMS型斯特金湖 (sturgeon lake)铜锌矿,此外在该段南部还分布一些 金和铂钯等贵金属矿床。东瓦比贡东段由绿岩带和 花岗岩体组成,其西北部的变质火山岩和沉积岩中 赋存有绿岩型金矿,形成时代为30亿~29.2亿年 前;部分枕状海相拉斑玄武岩和钙碱性岩石中赋存 有小型块状硫化物矿床,形成时代约为27.8亿一 27.4亿年前¨ 。 2.5瓦瓦金铜铁成矿带 瓦瓦地体中的火山作用产物为最早形成于 28.9亿~28.8亿年前的Hawk群,矿化主要分布两 个区域:(1)Michipicoten—Mishubishu带主要含有铁 矿床、金矿床及一些镍矿床和脉状铜矿床。(2)She— bandowan—Schreiber带赋存有重要的金矿床、铁矿 床、VMS矿床(例如geco铜锌矿)以及镍矿床 。 该带中最为著名的赫姆洛(Hemlo)超大型金矿形成 时代大约为26.93亿~26.85亿年前,金呈浸染状 赋存于强烈形变的火山沉积岩层中,金平均品位 7.7×10~,金属量达600 t¨ “ 。 2.6格林威尔锌铁铀成矿带 格伦维尔省地壳深部组分显示出喜马拉雅型碰 撞造山的特征,但由于其大部分组分的形成早于碰 撞造山,所以应属于安第斯型。许多连续的火山一 568 岩浆弧带中的片麻杂岩是其最为典型的组分特征, 岩浆弧、弧内裂谷、发育不全的弧后和岛弧组分的形 成时代可从中太古代到中元古代,大多数属于La. bradorian(17.1亿~16亿年前)、Pinwarian(15.2亿 ~14.6亿年前)或Elzevirian(13.5亿一11.9亿年 前)时期。格伦维尔特定的成矿构造背景形成了一 系列与火山一岩浆或沉积变质有关的金属矿床,在 该成矿带内主要的矿床有美国世界级的Balmat— Edwards锌矿、加拿大魁北克省的Calumet和Mon. tauban Zn—Pb—Ag—Au(±Cu)矿山、Renzy湖和 Lac Edouard的Ni—cu矿床、及安大略省内的长湖 锌矿山、Hilton和Marmoraton铁矿山,班克罗夫特 (Bancro ̄)附近的Faraday、Bircroft铀矿和其他许多 小型的Fe、Au、Mo、Zn和u矿床 。 3 安大略省主要矿床类型及其特征 安大略省的矿床类型多达27种,其中金属矿产 的矿床类型主要有:绿岩带型金矿(同生层控金矿 床、后生脉状金矿床)、岩浆型铜镍矿床、VMS型矿 床、斑岩型矿床、喷气沉积型(Sedex)矿床、金伯利岩 金刚石矿床、铁氧化物铜金型(IOCG)矿床、岩浆热 液型铜多金属矿床等。 3.1绿岩带型金矿 该类金矿主要分布于太古宙绿岩带上,成因与 绿岩有密切关系。在加拿大,该类金矿约占金矿总 储量的25%,主要集中分布于苏必利尔成矿省的几 个花岗一绿岩带中,以阿比提比、尤奇和瓦瓦等地区 的矿床最为重要。绿岩带金矿一般按成矿主岩将绿 岩带金矿划分为石英脉型金矿床、石英一碳酸盐 (方解石、白云石)脉型金矿床和绢云母一白云母石 英片岩型(构造蚀变岩型或韧性剪切带型)金矿床3 个类型;按矿化与成矿主岩的关系分为同生层控矿 床和后生脉状矿床,同生层控矿床包括绢云母一白 云母石英片岩型金矿床或构造蚀变岩型金矿床;后 生脉状矿床包括石英脉型金矿床和石英碳酸盐(方 解石、白云石)脉型金矿床。按成矿构造分为脉状 矿床和韧性剪切带型金矿床。赫姆洛金矿是韧性剪 切带型金矿床的代表,多姆金矿是后生脉状矿床的 代表。此外,在蒂明斯地区,还有与侵入体有关的热 液金矿床 。 3.2岩浆型铜镍矿床 安大略省该类矿床的成矿主岩有纯橄岩和橄榄 第4卷第5期 贾润幸等:加拿大安大略省地质矿产资源概况 岩、超镁铁质侵入岩、科马提岩、辉长岩类侵入岩及其 杂岩体等,岩体产状有层状和非层状,岩体规模不等, 大到岩床,小到岩株、透镜体。矿体围岩常发生蛇纹 石化、绿泥石化、碳酸盐化等蚀变。在安大略省的铂 族矿床主要有Lac des Isles和marathon铂族矿床;镍 铜矿床除世界级萨德伯里矿床外,还有Great lake nickel、Montcalm、Kanichee、redstone、alex6等矿床 。 3.3 VMS矿床 块状硫化物矿床是层控矿床,常与绿岩带中安 山质一流纹质的火山岩伴生。容矿围岩是典型的长 英质熔岩以及与之有成因联系的火山碎屑岩、沉积 岩等,该类矿床的规模一般较大。据加拿大50个此 类矿床的资料统计,平均矿石量398万t,其中安大 略省的Geco和斯特金湖(sturgeon lake)铜锌矿的矿 石量分别为6000万t和3500万t 。 3.4斑岩型矿床 斑岩型矿床发生在各种不同的构造背景。斑岩 铜矿通常产于与俯冲有关的弧和岛弧背景下, 分布于呈层状的安山质火山岩根部区;斑岩型钼矿 床通常与侵人板块内的非造山花岗岩有关,特 别是产于裂谷或伸展环境。安大略省苏圣玛丽北侧 附近的tribag和jogran斑岩型铜钼矿床显然与 裂谷环境背景有关¨ 。 3.5喷流沉积(SEDEX)型矿床 在加拿大安大略省的喷流沉积型矿床主要与格 林威尔造山带中的沉积盆地有关,其成矿时代为中 元古代,成矿年龄约1300 Ma,目前发现的该类矿床 规模相对较小,主要有Cadieux、Salerno Lake和Long Lake沉积型锌矿床,Zn品位5%~10%,矿石量为 10万一100万t 。 3.6金伯利岩及金刚石矿床 加拿大金伯利岩在古地壳或克拉通中地幔远景 区中通常呈线条带状分布,多为长期活跃的深部大 断裂所在区域。大多数金伯利岩产于1.5 Ga以上 的前寒武系古地层并位于两个或多个深大断裂的交 接部位。安大略省元古宙和太古宙值得关注的金伯 利岩区主要有Kyle Lake和Attawapiskat地区¨ 。 但现已发现的维克特(Voctor)金刚石矿产于中生代 侏罗系地层中,该矿由18个金伯利岩岩筒组成,其 中16个岩筒上部的火成碎屑火山口相和浅成相产 有可露天开采的金刚石矿,目前该矿年处理矿石量 达27 000万t,可产金刚石60万克拉。 4 主要类型矿床的成矿规律 在加拿大安大略省主要的优势矿床类型为岩浆 型铜镍矿和绿岩型金矿床,其成矿特征和规律简述 如下: 4.1岩浆型铜镍矿 (1)成矿时代:该类矿床主要形成于前寒武纪。 其成矿时代大致分为3类,一是与陨石撞击构造有 关的矿床,如安大略省萨得伯里矿床形成于古元古 代;二是产于绿岩带变质火山岩系或火山沉积岩系 中的矿床形成于新太古代,如安大略省东北部的蒙 特卡姆(Montcalm)矿床、红石(Redstone)矿床、阿列 克索(Alexo)等矿床;三是产于绿岩带与区域断裂带 有关的矿床,如安大略省的戈登湖(Gordon lake)矿 床和大湖镍矿(Great lake nicke1)形成于中元古代。 (2)矿床空间分布及共生组合:该类矿床主要 分布于古地盾和古地台的边缘,一般与深大断裂相 伴。地台边缘的裂谷、地盾边缘或内部的地幔热点 活动区及克拉通绿岩带是最主要的矿床集中区。 (3)成矿控制因素:岩浆一构造活动是该类矿 床形成的必要因素,岩浆活动提供了铜、镍、铂族元 素等全部成矿物质,构造不仅控制了岩体的分布,也 是矿体定位的主要空间场所。 (4)勘查预测标志:1)岩浆岩标志:超镁铁质 岩或基性一超基性侵入岩出露或隐伏区域,主要岩 石类型有橄榄岩、科马提岩、辉长橄榄岩、蛇纹岩、辉 长岩、苏长岩、辉长一辉绿岩、橄榄一辉长岩等,伴生 岩石有玄武岩、石英闪长岩、闪长岩、斜长岩等。2) 围岩及其蚀变标志:变火山岩、变火山沉积岩(绿片 岩、片麻岩等),有蛇纹石化、碳酸盐化、绿泥石化 等。3)构造标志:环形构造或与岩体产状一致的断 裂带、岩体边缘及其穿入围岩的断裂裂隙带。4)物 探标志:地震异常、布格重力异常、电磁异常。5)化 探标志:Cu、Ni、PGE、Au、Ag、Zn、Pb、As、Sb、Bi、Hg、 sn等异常。 4.2绿岩型金矿 (1)成矿时代:该类金矿多形成于中一新太古 代,与成矿主岩(绿岩)时代相同。矿体的定位在主 569 矿 产 勘 查 岩形成之后,由后期的变质流体或岩浆热液将成矿 主岩中的金活化出来,最后在断裂、破碎带、剪切带、 蚀变带中沉淀富集形成金矿体,因此其成矿时期较 主岩要晚一些。 新太古代绿岩地层连续展布形成绿岩带,绿岩带规 模愈大对形成大型金矿愈有利。绿岩带的基本岩石 是玄武岩等基性火山岩,重要标志是科马提岩,还有 其他火山熔岩、火山碎屑岩及硅铁质岩等正常沉积 岩。绿岩带变质火山岩系是绿岩带金矿的矿源层, (2)矿床空间分布及共生组合:该类金矿在加 拿大主要分布于地盾区的中一新太古代绿岩带内, 在空间上与韧性剪切带、断裂破碎带、构造蚀变带密 切相关。在安大略省集中分布在苏必利尔成矿省的 阿比提比、瓦瓦、瓦比贡、尤奇等绿岩带中,形成众多 火山旋回愈发育则金矿形成规模愈大。2)构造标 志:大型韧性剪切带内中的脆性断裂如层间破碎带、 断裂带、裂隙带等较为发育,不同方向的断裂交叉处 或断裂产状变化处往往是富矿体定位部位。韧性剪 切带的识别标志主要为靡棱岩等构造岩,片理化带、 挤压透镜体、石香肠、鞘褶皱等韧性变形构造发育。 3)热液蚀变与热液脉标志:硅化、绢云母化、黄铁矿 化、碳酸盐化发育,石英脉、石英复脉、石英一碳酸盐 脉发育,上述蚀变岩石与脉体构成的大型构造蚀变 带是寻找绿岩带型金矿最直接和有效的标志。4) 岩浆岩标志:许多金矿床(区)都有侵入岩体,主要 大型、超大型金矿床。绿岩带金矿有时与硅质铁矿 共生,与其一起赋存在同一变质火山一沉积岩系中, 有时还与火山块状硫化物铜一锌矿床共生。 (3)成矿控制因素:绿岩带金矿成矿控制因素 主要为地层和岩石、构造、变质作用及其热液活动。 1)赋矿地层:为中一新太古代变质火山一沉积岩 系,与成矿有关的岩石类型主要为基性一超基性火 山岩、中酸性火山岩,包括各种镁铁质、安山质、流纹 质火山岩,伴生岩石为杂砂岩、硅铁质岩等沉积岩。 该火山一沉积岩系中金及其伴生元素的丰度较高, 有石英斑岩、花岗斑岩、闪长岩等,在这些侵入体的 边缘或附近分布有大量的含金石英脉或石英一碳酸 盐脉,岩浆活动不仅为金源层中的金活化、迁移、富 集提供了热能,其岩浆期后热液还带来部分成矿物 质。 由早期的火山喷发带来并为太古宙及其以后金矿形 成的矿源层。2)控矿构造:控矿构造包括韧性剪切 带、断裂破碎带、断裂裂隙带等。剪切带型金矿床 (或称构造蚀变岩型金矿床、绢云石英脉型金矿床) 完全受韧性剪切带控制,金矿体呈似层状、透镜状沿 剪切带稳定分布,其形态、规模和产状严格受剪切带 控制。脉状(石英脉型和石英一碳酸盐脉型)金矿 参考文献 [1]Thurston P C,Williams H 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Key words:metallogenic belt;deposit type;metallogenic regularity;Ontario Procince;Canada 571