埃塞俄比亚南部Gerese地区前寒武纪岩石的变形与构造演化：来自地质学和地球化学的证据

《Journal of African Earth Sciences》：Deformation and tectonic evolution of precambrian rocks of Gerese area, southern Ethiopia: Evidence from geological and geochemistry

　　

穆卢肯·范塔（Muluken Fanta）| 博·祖（Bo Zu）| 戈萨耶·贝尔哈努（Gosaye Berhanu）| 格布鲁·哈杜什（Gebru Hadush）| 德斯塔·达维特（Desta Dawit）| 阿格涅胡·博尔科（Agegnehu Borko）| 阿布拉罕·库斯比洛（Abrham Kussbilo）

中国地质大学（CUG）地球资源学院，武汉，430074，中国

摘要

埃塞俄比亚南部的杰雷塞（Gerese）地区位于东非造山带的关键位置，是阿拉伯-努比亚盾（Arabian-Nubian Shield）与莫桑比克带（Mozambique Belt）之间的过渡地带。本研究通过描述岩石单元和构造特征，填补了该地区详细地质数据的空白，以阐明其构造历史和资源潜力。在方法上，我们整合了1:50,000比例尺的地质测绘、岩石学分析以及对主要氧化物和微量元素的全岩地球化学分析。利用立体投影技术分析了构造方向，重建了该地区的变形历史。研究结果表明，该地区以高级变质岩为主，包括角闪片麻岩、花岗片麻岩和角闪岩，其中夹杂着LCT家族的伟晶岩，并被新生代火山岩覆盖。构造演化经历了五个阶段（D1–D5），从韧性变形和剪切作用逐渐转变为脆性断裂。变质作用分析显示存在一个M1前缘事件（上角闪岩相）和一个M2逆向绿片岩相。地球化学数据揭示了LILE元素富集和HFSE元素亏损的现象，以及负值的Nb-Ti异常，这表明该地区经历了与俯冲作用相关的、碰撞后期的岩浆作用。总之，研究结果证实了该地区形成于泛非造山运动期间，并发现了重要的经济潜力，尤其是在剪切相关的石英脉中发现了异常高的金（3.31 ppm）和银（10.86 ppm）含量。总体而言，该地区显示出良好的矿化迹象，是进一步探索贵金属和基础金属矿床的潜在区域。本研究为未来在该地区进行地质研究和矿产勘探提供了基础数据。

引言

埃塞俄比亚是东非造山带的一部分，其特征是存在两条主要的变质带（Yibas等人，2002年；Stern等人，2012年；Fritz等人，2013年）。该地区的各种岩石单元和构造中蕴藏着丰富的矿产资源，包括金属矿石、工业矿物和宝石。埃塞俄比亚的变质岩分布在该国南部、西部、北部和东部边缘（Asrat和Barbey，2003年），是这些变质带的重要组成部分。该造山系统北邻阿拉伯-努比亚盾（ANS），南接莫桑比克带（MB）（Yibas等人，2002年；Stern等人，2012年；Fritz等人，2013年）。研究区域位于这两条主要造山带的交汇处，属于ANS的南部延伸部分和MB的北部边界（Gichme，1992年；Fritz等人，2013年）。它毗邻东非克拉通（EAO）的西部克拉通边缘（与刚果克拉通接壤）（Stern，1994年），包含经历了新元古代显著重分布的古老地壳（Ayalew和Johnson，2002年；Abdelsalam等人，2011年）。南部的一个变质带——阿多拉带（Adola belt），是北部年轻的阿拉伯-努比亚盾与南部重新改造的莫桑比克带之间的过渡带（Worku和Yifa，1992年；Tadesse，1996年）。这些区域见证了冈瓦纳大陆的聚合，并对重要的金矿和伟晶岩矿床的形成起到了控制作用。该地区的地质记录非常复杂，前寒武纪结晶基底岩石经历了强烈的变形和变质作用，通常被归类为ANS-MB过渡带的一部分（Kazmin等人，1978年）。尽管已有区域性研究，但全面的地质图和地球化学数据仍然有限。由于该地区存在深度侵蚀和重改造的大陆地壳，需要更详细的调查来阐明其地质演化过程。本研究旨在通过科学描述岩石单元和构造特征，填补这一知识空白，从而更深入地了解该地区的构造历史和资源潜力。研究结合了杰雷塞地区的野外观察、岩石学分析、地球化学分析和构造分析结果，为理解东非造山带的构造演化提供了关键见解（Stern，2002年；Johnson等人，2011年）。

章节摘录

位置与交通

研究区域位于埃塞俄比亚南部，具体在阿巴明奇（Arba Minch）镇西南部的加莫区（Gamo Zone）。它距离阿巴明奇约98公里，距离亚的斯亚贝巴（Addis Ababa）556公里。地理坐标为东经294,000米至300,500米，北纬644,300米至653,000米（图1B）。该地区以稀疏的农村聚居地、一系列山丘和山谷为特征，地形起伏，海拔高度变化较大。

材料与方法

本研究采用了四种技术来实现研究目标，包括野外工作、岩石学分析、构造分析（包括平面和线性构造的系统测量）以及地球化学分析。样品采集自埃塞俄比亚西南部的杰雷塞地区（图1）。

研究区域的地质特征

杰雷塞研究区域主要由高级变质岩组成，这些变质岩被许多伟晶岩侵入体、石英脉和玄武岩岩脉切割。该区域主要包括角闪片麻岩、角闪岩和花岗片麻岩等变质岩，以及流纹岩和伟晶岩等可绘制的火成岩单元。在1:50,000比例尺的地图上，角闪片麻岩和花岗片麻岩占据了大部分区域（图15）。大量的伟晶岩和石英脉呈线性分布。

地质与地球化学关联

综合的地质、构造、岩石学和地球化学证据有助于深入了解杰雷塞地区的岩石组合和构造演化。

杰雷塞地区的主要高级岩石为花岗片麻岩、角闪片麻岩和角闪岩，其中包含后构造期的伟晶岩及后来的火山岩单元（图15）。片麻岩带状结构和混合岩的存在表明了上角闪岩相的变质条件（表2，Belule，2023年）。

结论

本研究通过提供杰雷塞地区的首份全面地质图和地球化学特征描述，成功填补了重要的知识空白。主要结论如下：

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埃塞俄比亚西南部的前寒武纪基底岩石由高级变质岩组成，这些岩石被后构造期的伟晶岩侵入，并被火山岩覆盖，显示出复杂的变形历史、变质作用、岩浆活动和抬升作用。根据岩石组合和构造特征，可以推断出...

关于生成式AI的声明

作者确认在撰写本手稿过程中未使用任何生成式AI工具。

资金来源

本研究得到了埃塞俄比亚南部地区矿业和能源办公室以及阿巴明奇大学的支持。

CRediT作者贡献声明

穆卢肯·范塔（Muluken Fanta）：概念构思、数据整理、正式分析、调查、方法论设计、软件应用、监督、验证、可视化、初稿撰写及审稿编辑。博·祖（Bo Zu）：概念构思、正式分析、调查、监督、验证、可视化、审稿编辑。戈萨耶·贝尔哈努（Gosaye Berhanu）：概念构思、数据整理、正式分析、资金获取、调查、方法论设计、项目管理、软件应用、监督、验证。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本文得到了中国政府奖学金的支持。作者感谢阿巴明奇大学和南部矿业及能源办公室对野外工作及样品分析提供的自愿支持和资金援助，这对研究的成功至关重要。同时，我们也感谢当地行政机构和民众为确保研究顺利进行所提供的帮助。本手稿还受益于科学编辑的建设性意见。