剛果(金)Luishia銅鈷礦床地質(zhì)特征及成因

陳志國(guó) 劉文杰

(1.天津華北地質(zhì)勘查局；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院)

剛果(金)Luishia銅鈷礦床地質(zhì)特征及成因

陳志國(guó)1,2劉文杰1

(1.天津華北地質(zhì)勘查局；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院)

Luishia銅鈷礦區(qū)地處剛果盆地剛果(金)克拉通東北部，礦床主要賦存于加丹加巖系的羅安群地層內(nèi)，受地層、構(gòu)造控制顯著。分別從成礦地質(zhì)背景、礦床地質(zhì)特征、控礦地質(zhì)條件、礦化富集規(guī)律及成礦過(guò)程等方面對(duì)該礦床進(jìn)行綜合研究，認(rèn)為該礦床類型為沉積交代-變質(zhì)疊加改造層狀銅鈷礦床。

礦床地質(zhì)特征 成礦機(jī)制 礦床成因

Luishia銅鈷礦區(qū)位于中非洲剛果(金)東南部，毗鄰贊比亞，隸屬加丹加省昂特加丹加縣康波地區(qū)，東南距省會(huì)盧本巴西約90 km，北西距利卡西市約40 km，地理中心座標(biāo)為東經(jīng)27°00′15″，南緯11°09′45″。該礦區(qū)經(jīng)歷了新太古代褶皺、基底雜巖褶皺、基巴拉褶皺、孔德龍古褶皺等規(guī)模較大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，發(fā)生了不同程度的變質(zhì)作用和巖漿作用[1]，地層由老至新分別為古老基底和覆蓋層。古老基底主要由基底雜巖、基巴拉巖系和加丹加巖系組成；覆蓋層是中石炭紀(jì)以后的1組很厚的陸相地層，呈水平或準(zhǔn)水平狀覆蓋于盆地中央。沉積的地層自下而上分別為盧阿拉巴—盧比拉什巖系、卡拉哈里系、新第三系[2]。礦區(qū)所在區(qū)域構(gòu)造主要由加丹加褶皺—推覆構(gòu)造帶組成，屬非洲中部盧菲利弧形構(gòu)造帶的一部分，盧菲利弧形構(gòu)造帶形成于新元古代末板塊碰撞[3]。盧菲利弧形構(gòu)造帶總體呈NW—SE走向，在剛果(金)境內(nèi)，主要構(gòu)造線在KLOWEZI—LIKASI地區(qū)為EW向，從LIKASI—LUBENBASHI轉(zhuǎn)為SE向延伸入贊比亞境內(nèi)[4]。構(gòu)造帶內(nèi)次級(jí)構(gòu)造極其復(fù)雜，穹隆、殘丘、背向斜、推覆構(gòu)造和斷裂極其發(fā)育[5]。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)出露地層由老至新分別由羅安群(R)、孔德龍古群(Ku)及第三系(Q3)。礦區(qū)內(nèi)羅安群(R)地層均不同程度遭受區(qū)域變質(zhì)作用，形成了各種淺變質(zhì)巖，變質(zhì)程度低，原巖為一套近海相陸源細(xì)碎屑巖和淺海相碳酸鹽巖，主要由變泥硅質(zhì)巖、變礫巖、白云石大理巖、大理巖白云巖及粉砂質(zhì)板巖組成；孔德龍古群(Ku)是一套陸源碎屑巖，主要巖石有含鐵質(zhì)雜砂巖、泥礫巖、泥巖等，巖石有輕微變質(zhì)。

受區(qū)域構(gòu)造影響，礦區(qū)構(gòu)造極其發(fā)育，不同方向、不同形跡的構(gòu)造均有表現(xiàn)。Luishia礦區(qū)褶皺總體為一軸向NWW向的小型復(fù)式背斜，出露長(zhǎng)600余m，軸部位于礦區(qū)北東側(cè)，出露地層是羅安群。該復(fù)式背斜由1個(gè)倒轉(zhuǎn)背斜、倒轉(zhuǎn)向斜、斜歪水平背斜組成。礦區(qū)斷裂構(gòu)造復(fù)雜，主要由6條斷層組成，見表1。

表1 Luishia銅鈷礦區(qū)斷層

Luishia銅鈷礦區(qū)的沉積地層巖石普遍遭受了區(qū)域變質(zhì)作用，巖石的礦物成分及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造均發(fā)生了變化。礦區(qū)變質(zhì)巖石屬副變質(zhì)巖，變質(zhì)程度較低，其分布具有一定的規(guī)律性。大理巖化白云巖、白云質(zhì)大理巖類變質(zhì)巖，系碳酸鹽類巖石隨變質(zhì)程度的加深經(jīng)重結(jié)晶作用逐步形成；硅質(zhì)巖類由白云巖隨硅化程度的加深而形成；石英巖類系硅質(zhì)巖重結(jié)晶而成；變泥巖、變砂泥巖、變泥硅質(zhì)巖、及板巖和絹云巖類系碎屑巖中的泥巖、黏土巖、含粉砂質(zhì)泥巖等，隨變質(zhì)程度加重逐步脫水而成。

礦區(qū)變質(zhì)巖石的結(jié)構(gòu)主要有變余結(jié)構(gòu)、變晶結(jié)構(gòu)，其次為碎裂結(jié)構(gòu)和交代結(jié)構(gòu)。礦區(qū)變質(zhì)巖石構(gòu)造主要有條帶狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、板狀構(gòu)造及變余層理構(gòu)造。礦區(qū)圍巖蝕變較強(qiáng)，主要有硅化、大理巖化、絹云母化、碳酸鹽化、滑石化等，主要在變質(zhì)作用過(guò)程中形成。硅化、絹云母化與礦化有一定的關(guān)系。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體規(guī)模及特征

礦區(qū)內(nèi)以Ⅰ#銅礦體規(guī)模最大，該礦體主要賦存于大理巖化白云巖、粉砂質(zhì)板巖中，長(zhǎng)1 150 m，水平寬60～200 m，平面呈長(zhǎng)橢圓形，剖面呈厚大層狀，產(chǎn)狀240°～252°∠35°～55°,Cu平均品位為2.805%，Co平均品位0.151%。Ⅱ#鈷礦體分布于Ⅰ#礦體上盤的泥巖中，礦體長(zhǎng)750 m，平面呈長(zhǎng)條狀，礦體水平寬3～30 m，變化較大，沿走向膨脹收縮明顯，剖面上呈層狀，緩傾斜，產(chǎn)狀230°～250°∠15°～35°，Cu平均品位為0.55%，Co平均品位為0.193%。Ⅲ#銅鈷礦體賦存于白云質(zhì)大理巖與上部泥巖不整合面附近，礦體長(zhǎng)550 m，水平寬20～100 m，平均寬40 m，礦體呈厚大層狀，產(chǎn)狀70°～100°∠20°～30°，Cu平均品位為1.783%，Co平均品位為0.788%。

2.2 礦石質(zhì)量特征

氧化礦石結(jié)構(gòu)以自形-它形粒狀結(jié)構(gòu)、隱晶結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)為主，少量交代假象結(jié)構(gòu)、纖柱狀結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)、隱晶纖維狀結(jié)構(gòu)等。原生礦石結(jié)構(gòu)以自形-它形粒狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)為主，其次為隱晶結(jié)構(gòu)，少量反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)等。氧化礦石構(gòu)造以浸染狀、順層浸染狀構(gòu)造為主，其次為條帶狀、細(xì)脈狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造，少量皮殼狀和稀疏浸染狀構(gòu)造。地表由于氧化淋濾,多以蜂窩狀、紋層狀、條帶狀構(gòu)造為主。原生礦石構(gòu)造以脈狀、條帶狀、浸染狀、順層浸染狀構(gòu)造為主。

礦石中銅鈷礦物以孔雀石、硅孔雀石、鈷華、水鈷礦、黃銅礦、輝銅礦、硫銅鈷礦為主，其次為少量的斑銅礦、藍(lán)輝銅礦、赤銅礦、銅藍(lán)、自然銅等金屬礦物；其他金屬礦物主要為黃鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦、纖鐵礦等;氧化礦物主要為孔雀石、硅孔雀石、鈷華、水鈷礦、褐鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦、纖鐵礦等;原生礦(硫化礦)物主要為黃銅礦、輝銅礦、硫銅鈷礦、黃鐵礦、斑銅礦、藍(lán)輝銅礦、赤銅礦、銅藍(lán)、自然銅等;脈石礦物有石英、白云石、絹云母、白云母、綠泥石、方解石及電氣石等。

黃銅礦是礦石內(nèi)最主要的硫化物，含量約占整個(gè)礦石的3%，呈它形粒狀，黃色，粒徑0.01～26 mm，呈浸染狀分布，局部黃銅礦與硫銅鈷礦互相包含，少部分沿裂隙呈脈狀分布。斑銅礦礦石內(nèi)僅次于黃銅礦的硫化物含量約占整個(gè)礦石的2%，呈它形粒狀，淺灰紫色，粒徑為0.01～7.5 mm，呈浸染狀或沿裂隙呈脈狀分布?？兹甘堑V區(qū)淺部最主要的有用礦物，由黃銅礦、斑銅礦次生氧化而成，地表含量約5%，呈綠色土狀、纖維狀、纖柱狀，浸染狀或沿裂隙呈脈狀分布。硫銅鈷礦含量約占整個(gè)礦石的0.14%，呈它形粒狀，乳白色帶粉紅，粒徑為0.01～40 mm，礦物集合體呈浸染狀、不均勻斑雜狀分布，與黃銅礦呈互相包含結(jié)構(gòu)。

2.3 礦石類型

礦區(qū)內(nèi)以氧化礦石和原生硫化礦石最為發(fā)育，混合礦石在該區(qū)不發(fā)育。Ⅰ#銅礦體的氧化礦石分布于1 180 m標(biāo)高以上，氧化帶厚0～40 m；Ⅱ#、Ⅲ#銅礦體氧化帶深度大，在1 140 m標(biāo)高以上，氧化帶厚80～100 m，銅鈷品位較高。氧化礦石按礦物組合可分為含孔雀石斑銅礦-黃銅礦礦石、含黃銅-黃鐵礦孔雀石礦石等2種。原生硫化礦石在混合帶或氧礦帶下部，主要分布于1 180 m以下的部位,按礦物組合可分為(含)黃銅礦礦石、黃銅-斑銅礦石、硫銅鈷礦-黃銅礦礦石、含硫銅鈷礦斑銅礦-黃銅礦礦石、含黃鐵-黃銅礦硫銅鈷礦礦石5種類型。

2.4 礦體圍巖及夾石

主要礦體圍巖頂板為泥巖、泥礫巖，底板巖石為白云質(zhì)大理巖，賦礦巖石為大理巖化白云巖、粉砂質(zhì)板巖。礦體與圍巖、夾石界線呈漸變關(guān)系，靠化驗(yàn)分析結(jié)果圈定，礦體內(nèi)夾石銅品位為0.19%～0.81%。

3 礦床成因

3.1 控礦因素

加丹加銅鈷成礦帶上所有礦體均賦存于羅安群地層內(nèi)，地層控礦顯著，銅礦體主要產(chǎn)于淺變質(zhì)巖中，呈層狀、似層狀。地層及礦體圍巖中銅品位較高，一般為0.1%～0.8%，礦石構(gòu)造為層狀-浸染狀構(gòu)造。含礦地層巖石均遭受過(guò)不同程度的區(qū)域變質(zhì)作用，總體上變質(zhì)程度與礦化成正相關(guān)，變質(zhì)程度高、礦化好，反之礦化弱。F1是區(qū)內(nèi)主要斷裂，斷裂帶內(nèi)及兩側(cè)銅、鈷礦化強(qiáng)烈，控制著Ⅲ#銅鈷礦體的產(chǎn)出。銅鈷礦體主要賦存于Luishia小型復(fù)式背斜的軸部及南西翼，軸部是幾個(gè)礦體的疊加部位，礦體規(guī)模大、品位高。碳酸鹽巖石滲透性增強(qiáng)，有利于含礦熱液充填，因此礦區(qū)節(jié)理裂隙發(fā)育地段，礦化強(qiáng)度高。

3.2 成礦過(guò)程

(1)海相熱鹵水噴流-沉積交代階段。中晚元古時(shí)期，海底裂開，同生斷裂發(fā)生含礦熱鹵水噴流，在未固結(jié)的多孔沉積物中沉積交代，裂谷盆地中的同沉積斷裂是主成礦期銅元素遷移的有利通道，同時(shí)伴隨白云石化、硅化作用，完成了銅鈷元素的初始富集-同生沉積交代成礦階段。

(2)變質(zhì)疊加改造階段。晚元古末，盧菲利造山運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致加丹加初始沉積地層發(fā)生大規(guī)模韌(脆)性剪切變形、褶皺、逆沖推覆和滑動(dòng)，該類大規(guī)模構(gòu)造活動(dòng)產(chǎn)生了大量熱液，熱液沿韌性剪切帶、層間破碎帶或逆沖推覆褶皺帶等構(gòu)造薄弱部位運(yùn)移，并萃取周邊地層中銅鈷等有益元素，在有利部位再次富集沉淀，與此同時(shí)，原始沉積地層受到變質(zhì)改造，完成了銅鈷元素的再次富集-后期變質(zhì)疊加改造成礦階段。

(3)淺部氧化淋濾次生富集階段。該區(qū)地層為前寒武紀(jì)地層，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代中，長(zhǎng)期的物理和化學(xué)風(fēng)化作用，淺部銅鈷礦體在被氧化的同時(shí)，有用成礦元素淋濾遷移、多次搬運(yùn)富集沉淀，完成了氧化淋濾次生富集階段。該類成礦作用目前仍在繼續(xù)。

3.3 礦化富集規(guī)律

銅礦體賦存于加丹加巖系的羅安群礦山組內(nèi)的大理巖化白云巖、砂質(zhì)板巖及白云質(zhì)大理巖中，地層巖性控制明顯。鈷礦體集中分布于不整合面上或F1斷層附近，局部分布于白云質(zhì)大理巖的構(gòu)造裂隙帶中，構(gòu)造裂隙發(fā)育，銅鈷礦化強(qiáng)。地表銅鈷品位較高，銅鈷礦體在地表氧化條件下淋濾遷移，有用金屬元素多次搬運(yùn)富集沉淀。

3.4 礦床成因類型

礦床為中新元古代海相熱鹵水噴流-沉積交代、晚元古代末構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致變質(zhì)-疊加改造、漫長(zhǎng)地質(zhì)年代淺部氧化淋濾次生富集等三大過(guò)程形成的復(fù)成因礦床，礦床類型為沉積交代-變質(zhì)疊加改造層狀銅鈷礦床。

4 結(jié) 語(yǔ)

Luishia大型銅鈷礦床位于非洲中部盧菲利弧形構(gòu)造帶北東段，形成于中新元古代，產(chǎn)于弧后盆地或裂谷中。礦體呈層狀、似層狀賦存于特定的地層單元內(nèi)，地層巖性控礦明顯，區(qū)域變質(zhì)作用造成銅元素的二次富集，斷裂構(gòu)造使得銅鈷元素進(jìn)一步疊加富集。礦床地質(zhì)特征及成因分析表明，該礦床類型屬沉積交代-變質(zhì)疊加改造層狀銅鈷礦床。

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2015-01-04)

陳志國(guó)(1982—)，男，工程師，碩士研究生，300170 天津市河?xùn)|區(qū)廣瑞西路67號(hào)。