向文帅，姜军胜，赵 凯

(1.中国地质调查局武汉地质调查中心，湖北 武汉 430205；2.中国地质大学(北京)，北京 100083)

0 引 言

厄立特里亚主体位于晚前寒武纪到早古生代的东非造山带北缘部分[1-2]，区内广泛出露新元古代地层。截至目前，该国境内已发现的矿产资源种类主要包括金、铜、锌、镍、铬、铁、黄铁矿、钾盐和石灰岩等，优势矿产以铜、金为主，矿床类型主要为VMS铜金多金属矿床和造山型金矿床。典型的铜金矿床有Bisha、Zara、Debarwa、Adi Nefas、Emba Derho、Karora、Dukambiyo等[3-4]。近年来，中国地质调查局武汉地质调查中心与厄立特里亚地质调查局合作完成的该国陆域内的1∶100万低密度地球化学填图，为进一步开展矿产潜力评价工作奠定了重要基础。

地球化学块体是指地壳上具有金属高含量的巨大金属异常块体(≥1 000 km2)，在地表平面上表现为具有一系列套合的从局部异常直到地球化学省甚至地球化学域的地球化学模式，在垂向上可能具有一定的深度，也就是说具有较大规模立体异常的地壳物质体。根据块体理论，结合块体内已知的矿产资源量等有利地质信息，可以确定某种金属的成矿率，进而预测块体内的资源潜力[5-6]。同时，块体理论在资源量预测、成矿潜力分析方面的应用，有利于缩小找矿靶区，实现研究程度较低区内找矿突破。

本文依据厄立特里亚国陆域面积9.8万km2的1∶100万水系沉积物地球化学填图数据，基于地球化学块体理论，对厄立特里亚全境的金矿资源进行初步潜力评价。

1 地质概况

厄立特里亚为阿拉伯-努比亚地盾的重要组成部分(图1)，而阿拉伯-努比亚地盾代表了东非造山带的北部地区，其主体是由洋内岛弧/弧后盆地复合体和沿北东走向的缝合带拼接的微板块组成的。自新元古代以来，伴随着罗迪尼亚超大陆裂解(800～900 Ma)，形成了Mozambique大洋。由于海底扩张运动，其先后经历了大洋俯冲、岛弧形成及弧后裂解作用发生的大洋俯冲(>700 Ma)。洋陆碰撞之后，西冈瓦那大陆与东冈瓦那大陆发生陆陆碰撞(700～620 Ma)，随后发生了新生地壳的逃逸构造、走滑剪切、张性断裂(620～550 Ma)等一系列的构造演化过程[1-2,7]。

厄立特里亚总体由前寒武纪基底岩石和不整合其上的中生代沉积岩、新近纪到第四纪的火山岩和沉积岩组成。前寒武纪基底岩石覆盖了厄立特里亚60%的国土面积，广泛分布在该国的西部地区、中部地区及东部地区，主要由新元古代(870～550 Ma)大陆边缘和年轻的洋内岩浆弧岩石组成。中生代沉积岩主要出露在该国南部和东南部，以砂岩、粉砂岩为代表，局部见侏罗纪灰岩。新生代主体以火山岩和沉积岩为主，其中，新近纪火山岩主体为中基性熔岩、碎屑岩等构成，沉积岩则以灰岩、含砾砂岩、粉砂岩等为主。第四纪主体为厚的蒸发岩、粉砂岩、砂岩以及风成沙构成，另包含极少量的第四纪火山活动[8]。构造活动较为强烈，主要发育一系列的断层及韧性剪切带，韧性剪切带控制了大部分金矿的产出。侵入岩相对较少，主要为分布在该国中东部的新元古代花岗岩，其形成多与该时期的构造活动密切相关[9]。

厄立特里亚主要矿产均产于Bisha(北北东向)和Asmara(北北西向)两个成矿带中(比萨-扎拉铜金多金属成矿带、阿斯玛拉铜金多金属成矿带)，由Bisha、Koka和Asmara等多个矿集区组成，两个成矿带均处于纳克法(Nakfa)地体中，典型矿床如Bisha火山成因块状硫化物金铜矿床(VMS型)和Koka韧性剪切带金矿床(造山型)(图1)。其中，金矿主要受区域剪切作用控制，成矿主要与中低温构造热液活动有关，多以独立的金矿产出，常伴生铜矿化，铅锌锑矿化少见，主要的含金硫化物为黄铁矿、黄铜矿、毒砂、黝铜矿等[4]。

图1 区域地质简图(a)和厄立特里亚地质图(b)Fig.1 Sketch of regional geology (a) andgeological map of Eritrea (b)(注：图(a)据文献[2]修改；图(b)据文献[10]修改)

2 Au地球化学块体的圈定

2.1 地球化学块体异常下限的确定

圈定地球化学块体的前提是确定其异常下限值。本文采用的是通过剔除大于3倍离差的特高值后，计算平均值加上1倍的标准差所得的数值。本文收集了661个1∶100万水系化学沉积物数据，连续剔除了9次大于3倍标准差的特高值后剩下589个数据满足条件，此时平均值为0.88 ng/g，标准差为0.53 ng/g，对应的异常下限为1.41 ng/g。为了更好地追索研究厄立特里亚国内Au地球化学块体的结构和分布特征，地球化学块体的分级采用0.1lgX(X为含量值)间隔[11-13]，通常分为6个等级：1.41 ng/g、1.78 ng/g、2.23 ng/g、2.81 ng/g、3.54 ng/g、4.46 ng/g作为分级间隔(表1)。

2.2 圈定地球化学块体

通常情况下，为避免原始数据离散大而造成圈定的异常数目多、面积小等干扰，通常选取不同的窗口大小或者不同的数据集进行异常圈定。而本文选取的是1∶100万水系沉积物地球化学数据，化探数据点较为分散(大致100 km2内一个样品)，数据点有限，因此没有采用数据集平均值进行异常圈定，直接用每个数据点进行异常圈定。

表1 厄立特里亚Au元素含量统计特征及地球化学块体含量水平分级Table 1 Statistic characteristics of gold geochemical data and element content level classification ofthe geochemical blocks in Eritrea

根据表1确定的各级地球化学块体含量值，利用MapGIS软件，进行了地球化学块体和区域异常的圈定工作。根据地球化学块体理论，将研究区内Au地球化学区面积大于1 000 km2定义为Au地球化学块体，把面积在100～1 000 km2之间的地球化学区定义为Au地球化学区域异常。考虑到每一个数值代表100 km2的面积，故异常面积小于100 km2和异常样本数小于2个的区域异常不参与讨论。经过计算，共圈定出地球化学块体4个，区域异常7个，其中地球化学块体的编号用1、2……进行编号，区域异常的编号用Ⅰ、Ⅱ……进行编号[11-12]。地球化学块体及区域异常分布见图2和图3。

图2 厄立特里亚Au地球化学块体及区域异常分布图Fig.2 Distribution of gold geochemical blocks andregional anomalies in Eritrea

图3 厄立特里亚地区3号Au地球化学块体内部结构图Fig.3 Internal structure of No.3 gold geochemicalblock in Eritrea

2.3 地球化学谱系图

为了简单规范地表达各个块体的亲和关系，快速地追索探究地球化学块体中的元素浓集中心，谢学锦等[5]提出了一套完整的“谱系图”编码系统。通常情况下，在使用地球化学块体的理论进行追索矿床形成、资源量估算的过程中会将块体分成6级，故编号系统只需要6位数。如某个块体编号为1，分了6个级次，其中第6级的编号12131-1，表示的是1号块体第6个级次的1号子块体，它位于第5个级次1号子块体1213-1内，1213-1子块体则位于第4个级次3号子块体121-3内，121-3子块体位于第3个级次1号子块体12-1内，12-1子块体则位于第2级次2号子块体1-2内，而1-2子块体则位于第1号块体之内。

对于地球化学块体，当利用绘制的地球化学块体图“谱系图”绘制出来时，就可以清晰地发现地球化学块体内部元素在各级子块体中逐步浓集的轨迹，从而迅速判断最可能的成矿位置[5,10]。“谱系树”由矩形框和线组成，每一个矩形框都对应一定级别的块体。谱系树中的每一个级次的地球化学块体(子块体)都用矩形图例表示。该图例有四行内容：第一行表示地球化学块体(子块体)的编号，第二行为圈定的本块体的面积，第三行为块体面积内的金属供应量，第四行表示单位面积内总金属供应量(图5)。

3 地球化学块体特征及Au资源潜力评价

3.1 地球化学块体和区域异常的参数特征

统计Au地球化学块体和区域异常的参数(表2和表3)，并通过这些参数来计算地球化学块体内的金属供应量，计算公式见式(1)[6]。

T=S×ρ×Cbt×L

(1)

式中：T为地球化学块体内的金属供应量；S为相应地球化学块体的面积；ρ为区内主要岩石的密度；Cbt为块体内元素的平均含量；L为区内的矿床勘探深度。

本次采用1 000 m厚度来计算地球化学块体的金属供应量，研究区内主体以低程度的变质火山沉积岩为主，因此岩石密度采用2.69×103kg/m3。

表2 厄立特里亚金地球化学块体的数据统计特征Table 2 Statistic characteristics of gold geochemicalblocks in Eritrea

表3 厄立特里亚金区域异常的数据统计特征Table 3 Statistic characteristics of gold regionalgeochemical anomalies in Eritrea

3.2 成矿率的确定

成矿率主要是指某个地球化学块体内当前形成的有用矿产资源总量占该地球化学块体内可供应的总金属总量的百分比。一般情况下，在所有块体中选择勘探研究程度较高的块体内查明资源量与块体内可供应金属量的比值，计算公式见式(2)。

MC=R/ME

(2)

式中：MC为块体内查明资源量与块体内可供应金属量的比值；R为某块体内已查明的资源量；ME为该块体中该金属的总金属供应量。

研究区地处东非造山带内，境内发育了众多与新元古代相关的金矿床，类型以VMS型和造山型金矿为主，主要矿床包括比萨(Bisha)大型VMS型铜金多金属矿床、拉扎(Zara)石英脉型金矿等。除此之外，在该区还发现了多个矿(化)点。本文中异常区Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号、Ⅳ号、Ⅴ号和1号块体、2号块体、3号块体，主体沿着北北东向的构造剪切带分布，且所有异常区的地层均为新元古代的火山沉积变质岩地层，具有相似的成矿地质背景。而位于1号块体中的Zara金矿是目前在厄立特里亚境内勘探程度相对较高的矿床。根据最新的勘探报告可知，该矿床目前控制的Au的金属资源总量为26.13 t，同时考虑到该区大多数金矿控制在500 m以浅，故需给出深度矫正。由于1号块体内Au资源供应量为31 550 t，由此计算出相应的成矿率见式(3)，但由于区内目前发现的矿床有限，且勘探程度较低，因此，计算的成矿率可能偏低。

MC1=R/T=

26.13×1 000/500/31 550×100%=0.16%

(3)

因此，推测这几个块体及区域异常采用0.16%的成矿率。

而4号块体和Ⅵ号异常、Ⅶ号异常内均沿着北北西向构造剪切带分布，赵凯等[10]研究表明，该金矿及周围的大面积花岗岩的产生与邻近的北北西向构造剪切带密切相关。阿斯玛拉(Asmara)铜金矿床是该带内勘探程度最高的矿产，目前控制的Au的金属资源总量为43.16 t，同时考虑到该区大多数金矿控制在500 m以浅，故也需给出深度矫正。由于1号块体内Au资源供应量为31 550 t，由此计算出相应的成矿率见式(4)。

MC2=R/T=

43.16×1 000/500/114 987×100%=0.08%

(4)

各个块体中Au资源量的估算见表4。

3.3 地球化学块体特征及Au资源估算

本文除了圈定的4个地球化学块体外，另外圈定了7个区域异常区。相比较而言，7个区域异常区，异常面积小，异常分级不太明显。迄今，在这些区域异常区内仅有个别矿床被发现。因此，本文重点讨论4个地球化学块体内的Au矿资源潜力。

3.3.1 1号地球化学块体特征

1号地球化学块体位于厄立特里亚西北部，就成矿带而言，其隶属Bisha-Zara成矿带。该块体主体呈北北东向展布，与区域展布方向一致，块体面积为1 810 km2，其内部结构十分简单，具有一个浓集中心。该块体内目前仅发现 Zara 金矿，且Zara金矿并不是位于异常浓集中心位置，这可能与采样比例尺过小有关。由于1∶100万水系化探采样密度多为1个样品/100 km2，难免会漏掉重要异常，但是总体显示，该块体与Zara金矿的分布位置较为吻合，具有较好的指示意义。

表4 厄立特里亚Au地球化学块体及区域异常内Au资源潜力估算Table 4 Estimated potential gold resources of gold geochemical blocks and regional anomalies in Eritrea

注：预测深度按照1 km计算，同时Au的成矿率为0.16%，1号块体、2号块体、3号块体以及Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号、Ⅳ号、Ⅴ号区域异常预测资源量按0.16%计算，4号块体及Ⅵ号、Ⅶ号区域异常预测资源量按0.08%计算

图5 厄立特里亚3号Au地球化学块体谱系图Fig.5 Dendritic diagram of No.3 gold geochemicalblock in Eritrea

由于该块体内主体跨越了阿拉伯-努比亚地盾厄立特里亚Nakfa地体和Adobha Abiy地体。根据阿拉伯-努比亚地盾区域地质及前人研究成果[3-4]，其形成与泛非努比亚地盾增生造山有关，而Zara金矿的形成与泛非努比亚地盾增生造山密切相关。区内构造活动频繁，断层、褶皱等广泛发育(如Elababu剪切带)，其为金矿的运移、就位提供了重要的导矿、容矿空间。其中，目前该块体内发现的Zara金矿明显受到Elababu剪切带控制，其在Zara金矿表现为一大型逆冲断层，该断层属于重要的控矿构造。局部发育的同期和后期构造花岗岩类显示了岩浆活动具有多期次、多阶段特征。这种多次活动及分异演化特性，有利于矿质的活化、迁移和富集，同时也是金矿赋存的有利部位(Zara金矿主要呈脉状、网脉状产于花岗岩内)。世界上绝大多数金矿多存在绿片岩相地体中，该块体内发育了大面积的低程度变质岩(绿片岩相)，也显示该区是形成造山型金矿的良好环境。

由表4可知，1号地球化学块体面积为1 810 km2，根据地球化学块体法公式，求得该区Au的总金属供应量可达31 550 t，按照成矿率0.16%来估算，该块体内总的Au资源量可达53.26 t。以上综合显示，该区具有较好的找矿潜力，值得下一步工作。

3.3.2 2号地球化学块体特征

2号地球化学块体位于厄立特里亚最西部，呈近似东西向展布，块体面积为3 722 km2，其内部结构较为复杂，具有3个子块体。该块体内目前仅发现Haykota金矿，但是Haykota金矿并不是位于异常浓集中心，略微偏离异常中心位置，这与Zara金矿情况类似，可能主要是比例尺过小有关。整体而言，该矿床仍属于Bisha-Zara成矿带。

结合区域地质特征分析，2号块体也属于阿拉伯-努比亚地盾，与东非造山运动密切相关。区内广泛发育新元古代变质火山岩、变质沉积岩等；区内构造广泛发育，主要近似南北向断层贯穿本区，近似南北向的基底构造不仅控制了该区的岩浆活动，其派生的次级构造是重要的控矿构造；该块体内局部发育了与构造活动相关的花岗岩，强烈的岩浆活动为成矿提供了重要的物质基础。

根据地球化学块体法公式，求得该区Au的总金属供应量可达26 032 t，按照成矿率0.16%来估算，该块体内总的Au资源量可达43.12 t，目前该区的具体储量未知。整体显示，该区具有较好的找矿潜力。

3.3.3 3号地球化学块体特征

3号地球化学块体位于厄立特里亚中部，著名的Bisha-Zara成矿带就位于该块体内部，且与该成矿带展布方向一致，近似南北方向，面积为11 420 km2，占整个国土面积的1/10，具有5个子块体，各个子块体具有明显的异常浓集中心，异常值高，分级明显。区内发育了众多的金及金多金属矿床，如Bisha铜金矿、Akorkre金矿、Akordat-North金矿、Kerkasha金矿、Kertina金矿。虽然矿床分布没有位于各个子块体的异常浓集中心，但是整体位于较高的异常位置处，与异常的套合度较好，显示了地球化学块体法在找矿预测方面具有良好的找矿指示意义。

3号块体位于Yubdo-Tulu Dimtu-Bruda构造带以东，区域发育由一系列新元古代变质火山岩、变质沉积岩等组成，其代表了残余岛弧及弧后盆地沉积建造。侵入岩主要为同构造期中酸性侵入岩、构造后期中酸性侵入岩及构造后期的过碱性花岗岩，也发育与火山岩同时期或者近同期的基性侵入杂岩。构造线总体呈北北东向，主要发育挤压性质的褶皱和晚期脆性断层，地层中发育北北东向片理。

成矿带内已有不同规模的矿床发育，如Bisha大型VMS型铜金多金属矿床、Akordat North造山型金矿等，并且发现了多个金矿(化)点。广泛的矿化信息显示着该成矿带资源前景好。铜、金多金属矿成矿作用与新元古代浅变质的中基性火山、火山碎屑岩及基性岩浆活动密切相关，主要赋矿围岩为变质火山岩、火山碎屑岩夹沉积岩，已知的主要矿(化)点在空间上分布呈北东向展布的低级变质的火山岩地层内。已知金矿成矿作用与区域构造剪切活动密切有关，属于剪切带型金矿，主要的赋矿围岩为变质火山沉积岩；矿床类型以石英脉型为主，蚀变岩型次之；石英脉型金矿分布较为广泛，主要为大脉型(如Zara金矿床及多个矿点)。

根据地球化学块体法公式，求得该区Au的总金属供应量可达87 244 t，按照成矿率0.16%来估算，该块体内总的Au资源量可达144.51 t，目前该区仅控制了Bisha矿床金的资源量，为50.74 t。广泛的矿化信息显示该成矿带资源前景较好。

3.3.4 4号地球化学块体特征

4号地球化学块体位于厄立特里亚中东部，该块体内发育了Asmara成矿带，是厄立特里亚境内圈定的最大块体，面积可达11 553 km2。块体内部结构复杂，存在着5个子块体，最大的子块体占据整个块体面积2/3。块体内部各级分带明显，具有明显的浓集中心。

该块体内主要受平行分布的北西向构造剪切带控制，含矿层位为低级变质的新元古代火山沉积岩。主要矿床类型包括火山成因块状硫化物矿床(VMS)及造山型金矿。新元古代时期，由于区域发生了明显的构造剪切作用，形成了大量的花岗岩。前人研究表明，强烈的构造剪切作用导致的大量岩浆活动，可能为该带矿床的生成提供了部分成矿物质，也有利成矿热液从周围含矿层位中淋滤活化成矿物质。而在阿斯马拉成矿带上已发现了多个块状硫化物矿床(Asmara矿床、Emba Derho矿床、DEBARWA矿床、ADI NEFAS矿床)和1个剪切带型金矿床(Gupo矿床)，这些矿床均沿着这条北北西向的构造剪切带分布，以上表明，该构造剪切带具有强烈的控矿作用。虽然矿床分布没有位于各个子块体的异常浓集中心，但是整体位于较高的异常位置处，与异常的套合度较好。显示了地球化学块体法在找矿预测方面具有良好的找矿指示意义。

由于该带内的阿斯玛拉(Asmara)铜金矿床勘探程度最高，因此利用其储量计算出的成矿率为0.08%。根据地球化学块体法公式，求得该区Au的总金属供应量可达114 987 t，按照成矿率0.08%来估算，该块体内总的Au资源量可达95.23 t或者更多。截至目前，该块体内部仅控制了Asmara矿床金的资源量，为43.16 t。因此，该区块内具有良好的找矿前景。

4 结 论

1) 对于地质工作程度较低的地区进行资源潜力评价，地球化学块体法是一种相对快速有效的方法。它不仅从块体资源供应角度来阐述了区域蕴含某种矿产资源的潜力，而且根据块体理论圈定的异常，建立块体内部结构，有利于逐步追索到最有利的成矿地段。因此，该方法在区域找矿方面具有较好的指导性。

2) 利用块体理论计算厄立特里亚国内Au元素的异常下限，其值为1.41 ng/g。为了更好地探索研究厄立特里亚国内Au地球化学块体的结构和分布特征，将地球化学块体分为6个等级：1.41 ng/g、1.78 ng/g、2.23 ng/g、2.81 ng/g、3.54 ng/g、4.46 ng/g作为分级间隔。在此基础之上，共圈定出4个地球化学块体，7个区域异常。

3) 利用1号块体内勘探程度较高的Zara金矿的资源量，计算得出了该区Au成矿率为0.16%，由于1号块体、2号块体、3号块体内成矿地质背景较为相似，而4号块体利用Asmara铜金矿床的资源量计算其成矿率为0.08%。因此，采用此成矿率对圈定的地球化学块体和区域异常进行Au资源量估算，成矿深度按照1 km进行推算。其中，1号块体Au的总金属供应量可达31 550 t，预测Au资源量可达53.26 t；2号块体Au的总金属供应量可达26 032 t，预计Au资源量可达43.12 t；3号块体Au的总金属供应量可达87 244 t，预计Au资源量可达144.51 t；4号块体Au的总金属供应量可达114 987 t，预计Au资源量可达95.23 t。3号块体和4号块体应作为重点找矿区域。