刚果(金)MKM铜钴矿床地质特征及深部成矿潜力_张磊磊.pdf

第 卷 第期 ，年 月 ，：刚果（金）铜钴矿床地质特征及深部成矿潜力张磊磊，李国君，张书琛，高帮飞（中铁资源集团勘察设计有限公司，河北 廊坊 ；中铁资源集团有限公司，北京 ）摘要：为了加强对研究区铜钴矿床的地质认识，为深部探矿增储提供理论依据，对矿区地质特征和矿床地质特征进行了分析，并与区域典型铜钴矿床进行了对比。研究认为，该矿区铜钴矿床产在罗安群矿山组，矿体主要赋存在 中，形态受地层控制，连续性较好，矿石质量较好。其产出的区域地质背景、矿床地质特征及矿石质量特征等均与区域典型的铜钴矿床具有明显的相似性，对刚果（金）罗安群地层赋矿可能及成矿潜力研究具重要参考意义。矿区矿段深部原生矿体产状、矿体展布形态等还不清晰，矿体规模尚未控制，应该具有较大的成矿潜力。关键词：铜钴矿床；地质特征；矿床成因；深部成矿潜力；刚果（金）中图分类号：；文献标识码：文章编号：（）引言新元古代和早古生代之间发生的泛非造山运动使加丹加盆地闭合，形成了卢菲利弧，蕴藏了世界上重要的沉积型铜钴矿藏。中非新元古代铜钴矿带横跨刚果（金）与赞比亚两国，加丹加铜钴矿带便位于该带刚果（金）部分，有色金属资源丰富，盛产铜、钴、镍、锡等，其 中 铜 钴 矿 床 具 有 储 量 大、品 位 高 的 特点，铜资源量占世界铜资源总量的，居世界第二位。（）铜钴矿区位于刚果（金）卢阿拉巴省科卢韦齐市附近，主要开采利用埋藏较浅，品位较高的氧化矿石。前人在矿床成因、赋矿规律及成矿模式等方面提出了较为合理的见解。在生产过程中发现该区构造复杂，矿体深部变化较大，在当今世界铜（钴）资源短缺的形势下，加强对该区矿床地质特征和深部成矿潜力的研究，有着现实的经济和社会意义。本文通过对中非铜矿带刚果（金）段的区域地质背景、研究区地质特征和矿床地质特征的分析，与区域典型铜钴矿床进行了对比，加强了对研究区铜钴矿床的地质认识，对该区及周边地质条件相似地区具有一定的指导意义，并通过对前期资料的整理，结合生产过程中的实地勘查，对深部成矿潜力进行预测，为矿区深部探矿增储提供理论依据。区域概况加丹加地区属于刚果克拉通的一部分，发生了不同程度的变质作用和改造变形，中非铜矿带刚果（金）段地层具有明显的二元结构，古老基底由前寒武系基底杂岩、基巴拉杂岩和加丹加岩系组成，其中加丹加岩系自下而上分为罗安群、恩古巴群和孔德龙古群，分布较广；盖层主要由显生宙卢阿拉巴卢比拉什岩系、卡拉哈里系、新近系和第四系近代冲积、残积、坡积层组成。卢菲利造山运动对原始沉积相产生强烈的改造和变形作用，形成复杂的逆推断裂和褶皱体系。研究区所在的区域构造主要由加丹加褶皱推覆构造带组成，属于非洲中部卢菲利弧形构造带的一部分 （图）。区域内岩浆岩不发育，局部可见到侵入基底的花岗岩岩基及侵位于加丹加系的辉长岩岩床和煌斑岩岩墙等。收稿日期：；修回日期：第一作者：张磊磊（），男，硕士，工程师，主要从事地质勘查研究工作。：引文格式：张磊磊，李国君，张书琛，等刚果（金）铜钴矿床地质特征及深部成矿潜力矿产与地质，（）：图中非铜矿带主要铜钴矿床分布图（据文献 改编）矿区地质特征加丹加岩系是铜、钴、铀、铅、锌等金属矿产的主要赋矿层位，伴生钴和铀的铜矿化作用发生在罗安群矿山组中（图）。加丹加岩系罗安群由滨海浅海深海相的碎屑沉积岩和碳酸盐岩组成。研究区罗安群由下至上可分为 四个组，铜钴矿体主要赋存于 和 中（表、图）。主要为变质泥岩（粉砂质泥岩）和变质砾岩。变质泥岩呈紫色中厚层，泥质结构，致密块状构造，岩石坚硬。变质砾岩呈灰色中厚层，由砾石和杂基组成，砾石为变质粉砂岩，杂基为中粗粒砂岩、粉砂岩等。由下至上可细分为三个岩性段，其中 和 下部（）矿化较强，与 三者一起构成区内主要含矿层位。中 矿化较强，岩性为白云质、石英质细砂岩，呈深灰色，微层状；主要为层状硅质白云岩，隐晶质结构，致密块状构造，常与 合为一层，为矿区次要含矿层位；为区内主要含矿层位，主要为灰绿色黑褐色层状硅质白云岩，经区域变质后，由深部至地表呈硅质白云岩白云质硅质岩硅质岩逐渐变化，界线不清；为块状、蜂窝状硅质白云岩，经区域变质后，由深部至地表呈硅质白云岩石英岩逐渐过渡，界线不清，分布状况与 相同。可分为三层，下部 为主要矿化层位，主要岩性为绢云板岩，因受 和 硅质热液影响，硅化较强；中部 主要为灰白色厚层板状粉泥晶白云岩，隐晶质结构，致密块状构造；上部 主要为灰黑色含碳质白云质页岩，泥质结构，板状构造，碳质含量较高，层理比较明显，呈薄层状。主要为白云质片岩，底部含少量砂岩和暗砖红色页岩，泥质结构，片状、板状构造，基本不含矿。受区域 推覆力影响，区内主要有 向和 向应力两种推覆应力释放形式，两组应力释放的表现为地质体 向推覆走滑和 向挤压逆冲。推覆滑动面走向近向，南倾，倾角 ，贯穿了整个矿权区。向挤压逆冲作用造成地质体局部超覆、减薄、缺失或反倾。断裂构造主要有近 向、向和近 向三组，此外还有褶皱构造和单斜构造（图）。研究区内及周边没有发现岩浆岩出露，但地层均受到区域变质作用，主要表现为罗安群、孔德龙古群的原始沉积岩经变质作用形成变质结晶白云岩、变泥岩等。矿 产 与 地 质 年图研究区区域地质矿产图 第四系孔德龙古群罗安群基底片岩、片麻岩抗风化的坚硬地层岩石地质界线推测地质界线断层逆断层 推测断层 背斜 向斜 推测向斜 环形影像构造及其编号“古潜山”、“埋丘”型或隐伏岩体型环形影像构造 短轴褶曲型环形影像构造 层状矿床 脉状矿床 铜矿床 钴矿床 铁矿床 砂金矿床 矿床 矿床 矿床 多金属矿床 多金属矿床 国界 铁路 铜钴矿区表铜钴矿区地层序列 群组段层岩性罗安群（）迪佩特组（）矿山组（）（）泥质砂岩、泥晶白云岩、砂质杂砾岩等叠层石白云质片岩，少量砂岩和页岩 含炭质白云质页岩 粉泥晶白云岩 绢云板岩 硅质白云岩，石英岩 硅质白云岩、白云质硅质岩、硅质岩 硅质白云岩 白云质、石英质细砂岩变质泥岩（粉砂质泥岩）及变质砾岩第 卷第期张磊磊等：刚果（金）铜钴矿床地质特征及深部成矿潜力图研究区地质简图 含砾石石英砂岩、硅质岩 砂岩、泥砂岩与粉泥晶白云岩 泥质砂岩、泥晶白云岩、砂质杂砾岩等 叠层石白云质片岩，少量砂岩和页岩 粉泥晶白云岩、绢云板岩、含碳质白云质页岩 硅质白云岩、硅质岩、石英岩 变质泥岩（粉砂质泥岩）及变质砾岩地质界线实测断层 推测断层矿床地质特征 矿体特征研究区铜钴矿床由 矿段和 矿段组成，两者之间无矿地段约 ，矿体主要以层状呈向展布，长约 ，南北宽约 （图）。矿段主铜矿体为半隐伏矿体，南倾，倾角平均 ，主要赋存于 中，呈厚大板状产出，在走向和倾向上均连续分布，东西长约 ，厚 ，深部变为两个分支矿体（和 ）（图）。钴矿体主要赋存于 中，呈透镜状产出，整体呈走向，南倾，倾角约 ，从地表向深部厚度变薄，矿化减弱。矿段主铜矿体主要 赋存 于 中，整体呈厚大透镜体状，走向，近直立略向南倾，在走向和倾向上呈舒缓波状，深部变为两个分支矿体（图）。钴矿体与铜矿体在分布上基本一致，仅空间位置和矿化情况略有差异，多呈厚大板状或透镜体状，南倾，倾角 ，向深部逐渐变薄，矿化减弱。和 矿段主矿体为层浸染状顺层矿化，受后期构造热液叠加改造作用明显，局部见有脉状、浸染状分布的矿石，金属矿物多呈团块状、粒状硫化物赋存于岩石的热液脉中。矿体具有氧化淋滤次生富集特性。矿体形成后，先氧化后淋虑，元素出现岩性分离富集，和 中主要分布铜矿体，中主要为低品位矿体。从地表至深部铜钴品位均呈现低高低变化趋势，元素于地表浅部次生富集。矿石特征区内矿石矿物中金属矿物主要为孔雀石、硅孔雀石、钴华、水钴矿、黄铜矿、辉铜矿及黄铁矿、褐铁矿等，少量斑铜矿、蓝辉铜矿等。脉石矿物为石英、白云石、绢云母、白云母等。矿石划分为氧化矿石和原生矿石，少量混合矿石并入原生矿石中。以铜氧化率为主，结合钴氧化率进行分带，通过物相分析可知，氧化矿石主要分布在高程 以上，原生矿石则主要分布在高程 以下。受构造发育情况等影响，局部氧化情况存在差异。氧化矿石中金属矿物以孔雀石、钴华、褐铁矿为主，孔雀石常浸染状分布，有的呈皮壳状或沿裂隙呈细脉状分布，钴华呈皮壳状。原生矿石中金属矿物主要为黄铜矿、辉铜矿、黄铁矿，黄铜矿常呈浸染状或顺层浸染状分布，辉铜矿多呈浸染状分布，少量沿裂隙呈脉状分布。氧化矿石以自形他形粒状结构、隐晶结构为主，少量交代假象结构、纤柱状结构等。构造以浸染状、顺层浸染状、蜂窝状构造为主。原生矿石以自形他形粒状结构、包含结构为主，构造以脉状、条带状、浸染状、顺层浸染状构造为主。矿体围岩区内铜钴矿体顶、底板主要为 变泥岩或砂质杂砾岩和 层粉泥晶白云岩。铜钴矿体、围岩和夹石界线均为渐变关系，靠基本分析结果区分。铜钴矿体的形成与区域变质作用有关，矿区围岩蚀变主要为区域变质作用，主要有硅化、大理岩化、绢云母化等，其中硅化和绢云母化与矿化关系密切。矿 产 与 地 质 年图矿段 线地质剖面图 图 矿段 线地质剖面图 第 卷第期张磊磊等：刚果（金）铜钴矿床地质特征及深部成矿潜力与区域典型矿床对比 矿床特征对比中非铜矿带铜钴矿床发育，选择坎博韦卡莫亚（）、华刚（）铜钴矿床和科卢韦齐（）铜钴矿床为典型矿床，并简要总结其矿床特征（表）。坎博韦卡莫亚矿床位于利卡西市西北约 处。罗安群主要分布在矿区的中部，矿山组（）是矿区的主要赋矿层位，出露范围广。因受断裂构造和褶皱构造影响，矿区褶皱构造发育，矿体形态发生扭曲，构造角砾岩分布广泛（图、图）。华刚铜钴矿床位于科卢韦齐市南西方向 处。罗安群是矿区的主要地层单元，自下而上分为 ，顶部地层 受剥蚀作用而缺失。矿区构造发育，主要为褶皱构造、断裂构造和层间断裂等。构造、断裂发育部位矿化富集，矿体厚度增大。科卢韦齐铜钴矿床位于科卢韦齐市区西南部边缘。矿区以罗安群地层为主，主要是 和 组。中 为薄层状灰岩，为硅质页岩，为硅化白云岩，是主要赋矿层位之一。中 为白云质片岩，为黑色矿化带，是主要赋矿层位之一 。矿区褶皱、断裂构造非常发育，其中近向断裂、裂隙发育与否控制了主矿体的产出状态和氧 化 程 度，。褶 皱 构 造 主 要 为 复 式 褶 皱 构造。研究区铜钴矿床与区域典型铜钴矿床对比可以发现，该区已具规模铜钴矿床赋矿地层主要为罗安群 组（）和矿山组（），且岩性主要为 中的硅质岩、硅质白云岩和 中的绢云板岩、白云质片岩。各个铜钴矿床的主矿体均为层状、似层状或者厚大板状，具有两个矿体或者同一矿体有分支复合现象，具上、下双层特点，主要赋存在 和 地层中，受地层和岩性控制明显，产状随地层变化而变化，受构造影响明显。矿石矿物的类型、成分、结构和构造也基本一致。主要控矿因素）地层要素：地层控矿是中非铜（钴）矿带的主要表铜钴矿床与区域典型铜钴矿床对比 矿床矿体地质特征矿石质量特征卡莫亚矿浅部矿体总体西倾，倾角 ，呈层状、似层状，可分为两层矿体，下层矿主要位于、，上层矿位于 、，具分支复合；深部矿体为隐伏矿体，主体赋存于 中，呈层状、似层状）浅部矿体具氧化矿、混合矿、原生矿，金属矿物为孔雀石、硅孔雀石、辉铜矿、斑铜矿、黄铁矿等，脉石矿物主要为方解石、白云石等。结构以细粒变晶结构、他形粒状结构、半自形他形粒状结构为主。构造主要为浸染状、条纹条痕状、块状、角砾状、蜂窝状构造）深部矿体为原生矿，主要金属矿物为黄铜矿、硫铜钴矿和黄铁矿，脉石矿物主要有白云石、石英、云母华刚矿 矿体主体赋存于 中，矿体主体赋存于 中，空间上位于 之下；主矿体呈层状、厚板状，受地层控制，产状沿 向，北倾，沿 向呈波浪状起伏，随地层变化而变化，受构造影响明显，倾角主要为 ）依据矿石的结构构造分为浸染状矿石、层状矿石和网脉状矿石，据选冶工艺分为氧化矿石、混合矿石和硫化矿石）矿石矿物组成相对简单，金属矿物主要为辉铜矿、孔雀石、硅孔雀石、赤铁矿和镜铁矿，少量蓝辉铜矿、自然铜、斑铜矿、水钴矿等，偶见黄铁矿等。脉石矿物以白云石和石英为主，其次为玉髓、绢云母、绿泥石等科卢韦齐矿主矿体由上向下为、号矿体，呈近 向，相互平行排列，号矿体赋存于硅质白云岩，受 控制，总体形态呈背斜，总体走向 ，总体倾向南 ；号矿体属号矿体内层