第95卷第4期2 0 2 1年4月地质学报ACTA GEOLOGICA SINICA Vol. 95 No. 4
Apr.2 0 2 1
非洲基巴拉带东北部卢旺达地层-构造
周佐民K2)，刘晓阳1>2)，王惠初1<2)，胡鹏3)，吴兴源1<2)，龚鹏辉U2)，
任军平u)，贺福清u)，孙凯1-2)，何胜飞K2)，左立波“2)，张航w
1)中国地质调查局天津地质调查中心，天津，300170;
2)中国地质调查局华北地质科技创新中心，天津，300170;
3)中国地质调查局武汉地质调查中心，武汉，430205
内容提要：卢旺达地处中非基巴拉带东北部（卡拉圭-安科连带），是非洲乃至全球重要的铌-钽-钨-锡成矿区。本文梳理和总结了卢旺达境内的地层层序、岩浆作用、构造属性、地球动力学机制和铌钽钨锡矿产成矿作用特征。卢旺达地层主要由古元古代变质基底和中元古代卢旺达超组成，少量新近纪火山岩，
其中以卢旺达超最为重要，从底至顶依次由四个组成：基可勒、平杜拉、乔霍哈和卢各支。侵人岩主要形成于中-新元古代.以四期花岗岩为代表（G1〜G4期），其中G4花岗岩与钨锡铌钽矿成矿作用关系密切。岩浆作用与区内构造活动频繁有关，在元古代经历了四阶段挤压-伸展更替的构造岩浆演化。根据对已有资料的梳理和分析.本次研究认为，岩 浆作用更可能形成于“汇聚俯冲+板片拆沉（或弧后伸展）”的动力学背景，即俯冲汇聚大背景下的局部伸展体制。铌钽钨锡矿是卢旺达最为典型和最重要的矿种，主要受（M花岗岩和区域构造的控制.表现为伟晶岩型铌钽锡矿、热液石英脉型钨锡矿和云英岩型锡矿，成岩成矿过程的先后关系总结为：G4花岗岩上涌侵位.形成于986〜976Ma —分异演化形成伟晶岩和铌钽矿士锡矿，铌钽矿形成于975〜962M a—形成石英脉和锡矿，锡矿形成于951 ±18M a。
关键词：卢旺达；基巴拉带；元古代；构造-岩浆演化：钙锡铌钽成矿作用
基巴拉带中的铌-钽-钨-锡成矿区是中非金属成矿省最重要的成矿中心（Pohl,1994 ;Romer et al.，1995)。卢旺达地处基巴拉带东北部，铌-钽矿和钨-锡矿是卢旺达最重要的出口矿产，有全球最大钨矿之一（非洲最大）的尼亚卡班戈钨矿和非洲最大锡厂之一的卡吕吕马锡冶炼厂。卢旺达的地质工作开展较早，但工作基础薄弱，地质资料长期以来缺乏梳理和总结，尚未形成系统性认识，在地层、构造、岩浆岩、动力学机制和成矿作用等方面存在诸多争议•比如地层命名的多次更迭带来的认识混乱，构造期次分期不明，岩浆岩尤其是与成矿密切相关的G4花岗岩仍然缺乏年代学约束，动力学机制（陆
内造山/汇聚俯冲/地幔柱三方观点）认识各异以及成矿规律研究尚处在概述性描述阶段等。
最近，关于卢旺达地质矿产方面的研究取得了一些新的认识。动力学机制方面：Tack et al. (2010)主要通过年代学研究认为，〜1375M a的基巴拉事件是发生在克拉通内（intra-craton)伸展体制下区域尺度的双峰式岩浆作用，〜1205M a发育局部A型花岗岩以及〜986M a发育的含锡石花岗
注：本文为援卢旺达地质矿产调査项f l (编号W K Z B1811丨yii301389)，援赞比亚东北地区航空物探和地质地球化学综合填图（[2015] 352)、非洲中东部大型铜-钻资源基地评价项目（编号D D2019043!))和非洲中南部重要矿床地质背景、成矿作用和矿潜力研究（编号 1212011220910)资助的成果。
收稿日期：2_020-07-02；改回日期，2020-10-29；网络发表日期：2020-1卜18；责任编辑：黄敏。
作者简介：周佐民.男，1986年生。博士.助理研究员.主要从事荇石学，地球化学和地热研究。通汛地址：天律市河东区大直沽八号路4 号.Email:zzm04013114@163. c o m。通讯作者：刘晓阳，男.1977年生，正高级工程师，长期从事矿产地质勘查工作，Email：丨xylyw200@ I63；胡鹏，男，1984年，高级工程师.长期从事地质调査，Email:359495250@qq. c o m。
引用本文：周佐民.刘晓|!丨丨，1惠初.胡鹏.吴兴源，龚鹏辉.仟军平•贺福'淸，孙凯，何胜飞，左立波.
张航.2021.非洲基巴拉带东北部卢旺达地层-构造-岩浆演化及成矿作用.地质学报，95(4): 1159-1173, doi: 10. 19762/jki.dizhixuebao. 2021021.
Zhou Zuomin, Liu Xiaoyang, W ang Huichu, H u Peng, W u Xingyuan, Gong Penghui, Ren Junping, H e Fuqing, Sun Kai, He Shengfei» Zuo Libo, Zhang Hang. 2021. The stratum, tectono-magmatic evolution* and metallogeny i n Rwanda, Northeast Kibara Belt, Africa. ActaGeologicaSinica, 95(4): 1159〜1173.
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地质学报
h tt p：//journals,cn/dzxh/ch/index.aspx2021 年
岩形成了世界级的锡矿。D e b r u y n e et a L (2015)提 出了新的基巴拉带构造演化和动力学模型，认为基巴拉带（包括卢旺达）元古代的岩浆作用形成于俯冲汇聚大背景下的局部伸展体制。成矿流体来源方面：H u l s b o s c h et al. (2016)提出，销来自于岩浆热液流体.流体分馏是钨成矿的重要过程.G4花岗岩经过分离结晶和流体分馏机制促使钨不断富集成矿，高分异的富B贫F的花岗岩流体在花岗岩向伟晶岩演化的过渡阶段形成并达到饱和（H u L s b o s c h et al.，2016.)。H u l s b o s c h et al_ (202
0)最新研究认为，矿化伟晶岩内的锡石中含有三类流体包裹体.对应于3个演化阶段.流体出溶可能是锡成矿的重要机制（H u l s b o s c h et al.，2020)。成矿年代学方面:
G4花岗岩侵位于976〜986 M a，铌铁矿U-P b年龄 为962M a、968M a或者975M a和966M a，锡矿形成于 951 土 18M a(C a h e n et al.，1979; R o m e r et al., 1995; T a c k et al.，2010; D e w a e l e et al.，2011)。
针对以上存在的不足.结合最新的研究进展，本 文的目的旨在：①梳理卢旺达地层层序特征；②对比 分析卢旺达构造-岩浆演化期次；③动力学机制研究存在的问题和本文的新认识；④系统梳理钨锡铌钽成矿作用类型、时空分布、共生矿物组合和物质来源等方面的认识。
1大地构造背景
卢旺达处于中兀古代基巴拉活动带（K i b a r a n belt)内（图l a,b)，该活动带以刚果（金）东南部、赞 比亚和安哥拉为起点（基巴拉带的西南部），沿北东走向通过布隆迪、刚果（金）东部、卢旺达和坦桑尼亚最西部地区（坦桑尼亚克拉通），延伸至乌干达西南部（基巴拉带的北部和东北部），总体呈N E-N N E走 向展布，总长约1500k m，宽约400k m，是一条權皱和逆冲带，也是一条变形、变质和岩浆活动带(R o m e r et al. .1995；B u c h w a l d t et al. ,2008；T a c k et al.，2010)。由太古代-古元古代刚果-坦桑尼亚克拉通在1400M a时期的裂谷作用开始，当时 还是一个陆内海相盆地，具有厚度
超过10k m的碎 屑沉积序列.其中含有少量基性-酸性火山岩夹层。在约1300M a基巴拉造山期间，沉积岩系经历了逆冲推覆和直立褶皱，同时被G1和G2花岗岩侵人，侵入接触界面发育极弱-弱的区域热接触变质(K l e r k x et al.，1987; R o m e r et al.，1995)。该带东临太古代坦桑尼亚克拉通，南部与太古代（古元古代？）班韦乌卢（B a n g w e u l u)地块接壤，东南部为加丹加（K a t a n g a)构造带，西部和北部为太古宙-古元古代刚果克拉通（K l e r k x et al. .1987; R o m e r et al. ,1995 )。基巴拉带以古元古代卢西兹(R u s i z i a n)带-乌本迪（U b e n d i a)带为界，分为西南部和东北部基巴拉带两段（K l e r k x et al. ,1987; T a c k
e t a l.，2010)。西南部基巴拉带简称基巴拉带(K i b a r a belt，简称K I B)，东北部基巴拉带主体处在卢旺达、布隆迪和坦桑尼亚境内，又称卡拉圭-安科连带（K a r a g w e-A n k o l e a n belt•简称 K A B)，此带又被北东走向的穆松盖蒂（M u s o n g a t i)-卡邦加(K a b a n g a)基性-超基性岩带分为东部带和西部带两部分（T a c k et al.，2010; H e Sh en g
f e i et al.，2014)。西部带出露于卢旺达、布隆迪西部和乌干达西南部，是基巴拉带地层的一部分.称为布隆迪超(B u r u n d i a n S u p e r
g r o u p )或阿卡尼亚吕超(A k a n y a r u S u p e r g r o u p}或卢旺达超（R w a n d a S u p e r g r o u p)，而东部带（E D)出露于坦桑尼亚境内，称为卡盖拉超（K a g e r a S u p e r g r o u p)。
2地层
卢旺达地层主要由古元古代变质基底和中元古代沉积地层组成，少量新近纪火山岩。中元古代沉积地层的命名经历了数次更迭，布隆迪超是对此地层的前统称，B a u d e t el al. (1988)和 T h e u n i s s e n et al. (1991)将其改称为卢旺达超（B a u d e t et al.，1988; T h e u n i s s e n et al.，1991).F e r n a n d e z-A l o n s o et al. (2012)又改称为阿卡尼亚吕（A k a n y a r u)超 (F e r n a n d e z-A l o n s o et al.，2012)。为了方便阅读和理解.本文暂称其为卢旺达超。卢旺达超占国土面积的80%以上，其主体为绿片岩相-角闪岩相变泥质岩、石英岩，少量变火山岩，普遍被大规模的S型花岗岩和少量基性岩体侵人（P e t t e r s，1991)，变沉积岩、变火山岩、花岗岩和基性岩基本都形成于中元古代（T a c k et al. ,2010)。该超不整合覆盖于太古宙或古元古代基底之上。
古元古代基底：元古代变质基底主要出露于卢旺达西南部的基伍湖两侧。区域地质调查和年代学研究显示，在卢旺达西南部的B u t a r e地区，发育一套近E-W向的构造变质杂岩，由巨型花岗岩、混合 岩和片麻岩组成，属于古元古代基底物质，形成年代(2060M a，错石 U-P b.C a h e n et al.，1984)明显早于 卢旺达超，其展布方向也明显不同于卢旺达超的近N-S走向，与乌本迪期主体构造时间一致.被称为卢西兹-乌本迪带（T a c k et al. ,2010;
第1期周佐民等：非洲基巴拉带东北部卢旺达地层-构造-岩浆演化及成矿作用
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新生代火山岩Cenozoic vo 丨canic rock 花尚岩Granite
Rugezi
Cyohoh^^f- Pindura
Gikoro
古元古代Rusizian
甚底和变质杂岩
>基巴拉岩石
Kibaran rock
Rusizian basement
构造线
Tectonic L in e d ]丨丨丨元古界Mesoproterozoic 〇
湖泊
Lake □ _占古界Paleoproterozoic =]
年轻覆盖物 EI ]人古代克拉通Archean craton Youngcovering ^维多利亚湖g.墙化 M 石granite ^ Lake Victoria dike swarm
卡邦加-程松盖蒂超战性來沿KM uhramafic rocks
图1中非基巴拉带地区地质简图及卢卩F .达地层、基底、花岗岩和钨、锡、铌、钽矿化。
(据 Fernandez-Alonso et al.，2007; Debruyne et a l . , 2015 修改）
Fig. 1 Simplified geological m a p of the Kibaride Belt region, C'entral Africa and the lithological groups, basements, granitic intrusions and W -S n -N b -T a mineralization in RwandaCmodified after Fcrnandez-Alonso et a l . , 2007； Dcbruyne et a l . . 2015)F e r n a n d e z -A l o n s o et al .，2012)(图 l a ，b
)
0中元古代卢旺达超由四个硅质碎屑岩组成. 从底至顶依次为：基可勒（G i k o r o )、平杜拉 (P i n d u r a )、乔霍哈（C y o h o h a )和卢各支 (R u g e z i )(图2).地层总厚度为2. 5〜5k m 。虽然下 部的基可勒-平杜拉与上部的乔霍哈-卢各支尚 未发现不整合接触界线，但卢旺达和布隆迪的地质 填图显示，两者之间存在一个沉积间断（F e r n a n d e z -
A l o n s o et al . , 2012)。1375M a
的 S 型花岗岩仅侵
人最底部的基可勒和平杜拉.不在乔霍哈和 卢各支出露。本文认为，基可勒和平杜拉的 形成时代早于〗375M a ，而乔霍哈和卢各支晚 于1375M a ，图2直接而清晰地显示后两个形成 于1220M a 之后。同时，这也进一步说明了两者之 间存在沉积间断（图2)。该超底界尚未确定，因 为底界常被断层接触.出露一套更古老的构造变质 杂岩•或被S 型花岗岩侵人接触（B a u d e t et al .， 19 8 8)。卢旺达超的沉积环境指示其是一个浅水 盆地（亚盆地），接受滨海近源浊流沉积（泻湖、潮间 带）和三角洲河流沉积（B a u d e t et al .，1988)。根据 前人沉积构造分析，卢旺达中元古代时期的水流方 向为：北部由北至南流动、东部由东至西流动、西南
部由西南至东北流动（F e r n a n d e z -A l o n s o et al .， 2012)。
3构造
在区域构造上，卢旺达位于基巴拉活动带内，构
造变形强烈，总体来讲，东边较弱，向西逐渐增强.局 部最终达角闪岩相。花岗岩体附近地层的变质变形 作用通常较为强烈。前人对构造方面的研究相对较 少，认知体系杂乱且零碎，本次系统性地梳理和总结 了相关的研究成果（图3)。基巴拉带在中元古代主 要经历了四期构造活动.具体概括如下：
第一阶段的水平变形（H )1)：发育于更深更强的 变质构造层面，导致基底之上的沉积盖层产生区域 性水平顺层叶理、较薄的推挤和滑脱构造（“ locally
thin s k i n n e d thrust in granitic e n v i r o n m e n t ”），与此
同时.大量花岗质岩浆及其相关的基性岩浆侵人其 中，这与岩石圈伸展作用有关（K l e r k x et al ..1987)：受乌本迪左旋平移（走滑）断层影响.在克拉 通内形成一个伸展盆地，接受周缘克拉通沉积的同 时，因地壳减薄，地壳因基性岩浆上涌底侵而发生部 分熔融.随后岩浆上升侵入上地壳和背斜，大量的、 典型的花岗岩-片麻岩穹隆就形成于D 1阶段。
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h tt p：//journals,cn/dzxb/ch/index.aspx2021 年
p r f含锡花岗岩
I~*~lTin-bearing granite
卜++|S_型花岗岩
I十十」S-type granite
q长英质火山_
」felsic volcanic rock
镁铁质火山岩
I v ^ 'mafic volcanic rock
镁铁质侵入岩
I 亡心Imafic intrusion
|«r|碳酸盐岩
1i.」:lC arbonate rock
[=|黑泥岩/页岩
l…■—」black mudstone/shale
泥岩/页岩
^^m udstone/shale
页岩/长石砂岩
"*-^shale/arkose
砂岩/石英岩
-^sandstone/quartzite
古元古代基底
^paleoproterozoic
basement
500m
图2卢旺达超综合岩性地层柱状图
(据 Fernandez-Alonso et a L，2012 修改）
Fig. 2 Synthetic lithologic stratigraphic log of the
Rwanda Supergroup(modified
after Fernandez-Alonso et al. , 2012)
第二阶段由之前的水平伸展转变为挤压变形(D2)，受到相对较弱的挤压作用，并未强烈改造D1时期的变形构造，但却影响了整个基巴拉带，在约 1185M a(K l e r k x et al. ,1987；T a c k et al. ,1990) 产生了一系列N E-S W向开阔的垂直褶皱。褶皱主
要形成于压缩挤压D2阶段，在之前已形成的前构
造或同构造（造山）花岗岩体之间的沉积层系受到挤压，形成褶皱，分布于花岗岩体周边。D2变形，
尤其 是后期D2’的剪切碎裂作用与同时期大陆向S E部 马拉维-莫桑比克带碰撞有关，此次碰撞导致碰撞带
南部(基巴拉带的北部）岩石圈拆沉，软流圈上涌至
大陆岩石圈以及走滑运动，进而导致上地壳剪切带
和超基性-碱性岩浆的形成。
第三阶段为D2阶段后期（D2’），发育横向剪切构造和碎裂作用，形成于1185M a之后。在约
l l〇〇M a(T.ack et al.，1990)，叠加于原挤压构造带上而形成N E-S W向的垂直剪切碎裂带，大量镁铁质-超镁铁质岩和碱性花岗岩侵人其中（F em a n d ez-A l o n s o et al. ,1986; K l e r k x et al. ,1987；T a c k et al.，1990)。
第四阶段为后基巴拉造山，形成了1000〜 900M a的含锡石花岗岩（P o h l e t a L，1991)。本阶段形成的花岗岩（G4期次）对钨锡铌钽成矿有着重要作用。
4岩浆岩
本地区的岩浆岩主要为中-新元古代花岗岩，少 量中基性一超基性岩。
4.1中基性-超基性岩
在卢旺达，这些岩石主要分布于西部地区，中 部、南部极为少见。在东南部，B y u m b a层系底部，发育少量基性一超基性岩，常伴生镍、铬、钒、钛、铜、销和钻等矿化（点）。
前人对于基巴拉带的基性一超基性岩做过相关测年工作，在该带东部（布隆迪的中部、东部和坦桑尼亚最西部地区）裂谷作用形成了小规模层状基性侵人体和碱性-钙碱性花岗岩，锆石U-P b年代分别为 1275±10M a，1250〜1210M a(T a c k et al_，1994; R o m e r e t a l.，1995)。最近，又发表了一批新的测年数据，布隆迪穆松盖蒂M u t a n g a角闪-苏长岩的S H R I M P锆石和A r-A r年龄分别是1374士 14M a, 1365±2. l M a(T a c k et al.，2010)。
4.2 花岗岩
事实上，基巴拉带尤其是卢旺达的花岗岩岩体长期以来缺乏年代学约束，本次将基巴拉带已报道的花岗岩年代学数据进行了归纳梳理和对比分析
1
X
第4期周佐民等：非洲基巴拉带东北部卢旺达地层-构造-岩浆演化及成矿作用1163
1400130012001100
1350〜13251290〜12601185±591124±32
丨十+丨丨+十丨★★
Grl Gr2Gr3Gr4
Klerkx etal.，1987
1370〜1350
田
G1 1380〜1370双峰式
1249土8 1137±39
A型花岗岩 A型花岗岩
Tack et al., 1990; 1994
1289±31 1094±50
G2 G3
Gerards etal.，1970; Cahenetal.，1984
1205±19
A型花岗岩
Tack et al., 2010
1000 900
1000〜950
1+++1
Gr5
976±10
986土10
花英t ara含锡花岗岩
〜550
1350
|~~>D1
局部薄皮
逆冲断层1250 1200
|-^D2 [―> D2'
1111剪切
Klerkx et al., 1987
Lomamian造山泛非造山
1400 1300 1200 1100 1000 900 -550 prrp]岩浆作用持续+岩浆岩^+构造阶段展构造压构造
-------1magmatic continuity ^ magmatic rock I^ tectonic stage extensional tectonics compressive tectonics
图3卢旺达基巴拉带东北部构造-岩浆演化图
Fig. 3 The diagram of tectono-magmatic evolution of the northeastern Kibara belt, Rwanda
(图3, 4)。G e r a r d s et al. (1970)将卢旺达内的基巴拉带花岗岩划分为四期：似斑状黑云母花岗岩或花岗片麻岩G l(1366 ±32M a)，二云母花岗岩G2 (1289±31M a),G3 碱性花岗岩（1094±50M a)和含 锡石二云母-白云母淡花岗岩G4 (976 ±10M a) (T a c k et al. ,2010)。K l e r k x et al. (1987)认为，前 两期形成于同造山阶段，后两期形成于后造山阶段(K l e r k x et al.，1987)。
G1似斑状黑云母花岗岩在基巴拉带中多表现出片麻岩化，且87S r/86 Si•变化较大（0. 709〜0. 710 和 0.721，F e r n a n d e z-A l o n s o et al.，1986)，可能指示其壳幔混源的特点。G2花岗岩分布在G1
花岗 岩的外环，在其周边的围岩变沉积岩系通常都发生了韧性变形、摺皱，G2花岗岩具有相对较高的初始87S r/86S t 比值（0• 716〜0. 719,F e r n a n d e z-A l o n s o et al. ,1986)，表明可能源于壳源或与地壳物质混人有关。G4花岗岩包括等粒黑云母-白云母花岗岩和白云母淡花岗岩，富含白云母，具有低钙过碱强过铝质（刚玉分子2. 5%〜5. 0%)特点，常表现出碎裂结构（实际上，在很多构造期后花岗岩内都发现了碎裂作用）和强烈的热液蚀变现象，比如白云母化、钠长石化和微斜长石、电气石、萤石和黄玉(L e h m a n n et al.，1988)。G4 花岗岩强烈富集B，S n，C s，L i和R b。与同构造花岗岩不同的是，非片 麻状，仅侵位于地块边界，且同时期在其边部同时形成伟晶岩带，伴随发育大量钨锡矿化石英脉。G4花 岗岩是构造-岩浆作用晚期的主要产物，为强过铝质淡花岗岩，对于稀有金属和有金属的成矿作用有着至关重要的影响，尤其是钨-锡-铌-钽矿化与之密切相关，与G4花岗岩有关的伟晶岩和热液系统含有银铁矿、锡石、黑鹤矿和白铸矿（R o m e r et al.，1995)。前人对G4花岗岩及其相关岩石已做过
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