剛果(金)加丹加銅礦帶地質(zhì)特征及成礦前景

陶則熙

(北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院, 北京 100871)

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剛果(金)加丹加銅礦帶地質(zhì)特征及成礦前景

陶則熙

(北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院, 北京 100871)

剛果(金)加丹加是非洲板塊克拉通的一部分，在該地區(qū)有世界上最著名的加丹加弧形銅成礦帶，科盧韋齊(Klowezi)銅礦就產(chǎn)生在該成礦帶上，含礦地層主要為羅安組，由泥質(zhì)石英巖、長(zhǎng)石石英砂巖、泥質(zhì)巖等組成，多呈正地形，出露面積較大?？票R韋齊銅礦總體走向80°，傾向170°，礦體長(zhǎng)1300m，平均厚度13.34m，最大厚度50.79m?？兹甘钦毅~礦的主要標(biāo)志。

剛果(金) 科盧韋齊 銅礦帶 地質(zhì)特征 成礦前景

1 概述

剛果(金)加丹加位于非洲板塊的中南部剛果克拉通的一部分,其經(jīng)歷了新太古代褶皺、基底雜巖褶皺、基巴拉褶皺、孔德龍古褶皺等一系列大規(guī)模的構(gòu)造運(yùn)動(dòng),發(fā)生了不同程度的變質(zhì)作用和巖漿作用及改造變形(劉煥然，2010)。世界最著名的銅成礦帶-加丹加銅成礦帶處于近南北向的東非大裂谷中段西側(cè)北西向分支裂谷內(nèi)的加丹加弧形構(gòu)造成礦帶內(nèi)。加丹加弧形構(gòu)造成礦帶總體上呈弧形，自西北端的剛果金科盧韋齊地區(qū)，經(jīng)盧安夏、隆希、至南東端贊比亞境內(nèi)的Mwembeshi斷裂帶，長(zhǎng)逾700km，寬逾150km(李向前等，2009)，在科盧韋齊區(qū)域到利卡西區(qū)域之間呈近東西向，利卡西往東南經(jīng)盧本巴希進(jìn)入贊比亞境內(nèi)，呈NW-SE向，在贊比亞境內(nèi)長(zhǎng)約150km,寬約50km(趙興國(guó)，2010),該弧形成礦帶幾乎控制了區(qū)域內(nèi)銅礦床的產(chǎn)出，銅礦主要產(chǎn)在新元古代加丹加超群的羅安組地層內(nèi)，由于后期碰撞造山作用，形成著名的盧富里安弧形構(gòu)造帶(張東紅等，2013)，這個(gè)成礦帶在剛果金通常叫加丹加弧形構(gòu)造帶，也叫加丹加弧形銅成礦帶(圖1)。

2 區(qū)域地質(zhì)

加丹加超群下覆巖層為基巴拉和埃布尼構(gòu)造作用有關(guān)的變質(zhì)巖系和火成巖基底(李志峰，1992)，加丹加弧形構(gòu)造成礦帶的地層主要為太古代時(shí)期的片巖、片麻巖；元古代時(shí)期的加丹加超群群泥質(zhì)石英巖、長(zhǎng)石石英砂巖、泥質(zhì)板巖；新生代第三系及第四系蓋層。其中太古代時(shí)期片巖、片麻巖(GSG)為區(qū)內(nèi)最老的基底雜巖，木瓦系變質(zhì)沉積巖在區(qū)內(nèi)沒(méi)有出露，元古代時(shí)期的加丹加超群泥質(zhì)石英巖、長(zhǎng)石石英砂巖、泥質(zhì)板巖，分布較廣，是主要的含礦地層；加丹加超群又分為三個(gè)組，分別是羅安組、木瓦下組和孔德龍古組，羅安組由泥質(zhì)石英巖、長(zhǎng)石石英砂巖、泥質(zhì)巖等組成，主要分布在堪蘇祁-蓬皮-騰凱-豐古魯梅一帶，多呈正地形產(chǎn)出，出露面積較大，銅礦大多賦存在羅安組,木瓦下組的特點(diǎn)是以碳酸鹽巖和泥質(zhì)頁(yè)巖為主，在區(qū)域上不發(fā)育，孔德龍古組的巖性通常為冰磧礫巖，該地層在區(qū)域內(nèi)出露面積最大，多以正地形產(chǎn)出；新生代第三系巖性為礫巖，礫石以泥沙質(zhì)膠結(jié)，經(jīng)螞蟻改造，往往呈蜂窩狀，多分布在地形較平坦的山坡處；新生代第四系主要為泥砂質(zhì)土壤及殘坡層；加丹加弧形構(gòu)造成礦帶是多期地質(zhì)構(gòu)造作用迭加復(fù)合的結(jié)果。加丹加超群中的羅安組，發(fā)生于中元古代初期。在早元古代末基巴拉褶皺造山運(yùn)動(dòng)之后，由于西北面、南面和東北面都是古地盾區(qū)，所以形成一個(gè)寬闊、長(zhǎng)軸呈NEE向并微向南面突出的邊緣拗陷帶，由此形成了含礦巖系羅安組的濱?！獪\?！詈Ｏ嗟某练e。中元古代末期盧菲利運(yùn)動(dòng)，使羅安組及其上部的木瓦夏組一齊褶皺廻返，形成了一個(gè)總體方向?yàn)镹EE向的褶皺束，隨后再遭受剝蝕，至晚元古代形成地臺(tái)型的孔德龍古組蓋層。晚元古代末期孔德龍古構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成北西向的疊加褶皺，并使原來(lái)的羅安組褶皺系發(fā)生改造和疊加，形成向北、向北東和北西彎曲的弧形褶皺；區(qū)內(nèi)巖漿巖非常不發(fā)育，局部見(jiàn)有侵入基底雜巖的花崗巖，同時(shí)偶見(jiàn)有侵入加丹加超群的輝長(zhǎng)巖巖床及煌斑巖巖墻(李向前等，2010)，區(qū)內(nèi)變質(zhì)作用較大，變質(zhì)巖主要是沉積巖經(jīng)過(guò)變質(zhì)作用形成砂巖、泥質(zhì)板巖、鮞粒灰?guī)r和白云巖等，白云質(zhì)粉砂巖、白云質(zhì)板巖等經(jīng)過(guò)變質(zhì)后形成滑石片巖。

圖1 加丹加弧形銅成礦帶構(gòu)造綱要圖Fig.1 Structural outline of the arc-shaped copper mineralization belt in Kadanga 1-基底花崗巖；2-向斜軸；3-羅安組；4-湖泊；5-主要成礦帶范圍1-basement granite; 2-synclinal axis; 3-Luoan Formation; 4-lake; 5-main metallogenic belt

3 礦產(chǎn)及成礦系列

3.1 礦產(chǎn)情況

剛果(金)加丹加地區(qū)有色金屬資源豐富，據(jù)中國(guó)商務(wù)部2009年發(fā)布的《對(duì)外投資合作國(guó)別(地區(qū))指南》披露,剛果(金)銅資源量占世界銅資源總量的10%,居世界第二位(周應(yīng)華，2010)。主要礦種有銅、鈷、鎳、錫、鉛、鋅等，尤其銅、鈷礦產(chǎn)儲(chǔ)量大、品位高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，剛果(金)銅金屬量約5800萬(wàn)t，鈷金屬量約460萬(wàn)t，礦石平均品位分別為2.9%和0.12%左右(杜菊民等，2010；侯曉陽(yáng)等，2013)，剛果(金)加丹加地區(qū)原生礦的表現(xiàn)形式有輝銅礦、斑銅礦、黃銅礦、硫銅鈷礦等；氧化礦多以硅孔雀石、孔雀石、菱鈷礦、羥氧鈷礦、鈷華等為主，礦石品位高，易于冶煉(劉運(yùn)紀(jì)等，2011)，氧化深度50m～100m不等，部分礦床中尚含有瀝青鈾礦、鉛鋅礦。脈石礦物為長(zhǎng)石、石英、絹云母、綠泥石、綠簾石、斜長(zhǎng)石、黑云母等(王洪亮，2015)，礦層一般穩(wěn)定性較好，連續(xù)性也較好，因此規(guī)模大，品位高，最高品位可達(dá)16%，中等品位6%，低品位也在2%～3%，有些地段因構(gòu)造翹起，埋藏不深，可以露天開(kāi)采。

3.2 成礦系列

加丹加區(qū)域上礦化分三大系列，即與基底花崗巖有關(guān)的鎢錫金礦床；與羅安組碎屑—碳酸鹽沉積巖有關(guān)的層控型銅多金屬礦床和產(chǎn)于花崗巖與砂泥質(zhì)圍巖接觸帶及花崗巖體中的石英脈型金礦(圖2)。其中與羅安組碎屑—碳酸鹽沉積巖有關(guān)的層控型銅多金屬礦床大部分為層狀礦，通常被限定在一定的層位內(nèi)，主要賦存于加丹加群下部的羅安組碎屑巖中，并顯示有原始沉積的特點(diǎn)，礦床在不同的地段，含礦層數(shù)并不一樣，一般為單層至多層，大多數(shù)礦主要有三層，分別產(chǎn)于三個(gè)海進(jìn)至海退的層序之中。礦體主要受潮間帶與潮下帶形成的灰色砂巖、鈣質(zhì)砂巖以及生物礁(藻礁)所控制，原生礦以輝銅礦、斑銅礦、黃銅礦、硫銅鈷礦為主；氧化礦以孔雀石、硅孔雀石、假孔雀石、羥氧鈷礦(heterogenite CoO(OH))、鈷華、菱鈷礦為主，氧化深度50m～100m不等，部分礦床中尚含有瀝青鈾礦、鉛鋅的氧化礦和硫化礦，脈石礦物為長(zhǎng)石、石英、泥質(zhì)及少量細(xì)巖屑，礦層一般穩(wěn)定性較好，連續(xù)性也較好，因此規(guī)模大，品位高，最高品位可達(dá)16%，中等品位6%，低品位也在2%～3%，含礦巖層為一套(粉)砂巖、板巖、炭質(zhì)板巖、長(zhǎng)石砂巖、白云巖組合，海侵沉積特征明顯，銅礦床的產(chǎn)出除受羅安組地層的嚴(yán)格控制外，與構(gòu)造關(guān)系也十分密切。

圖2 加丹加成礦帶控礦層位示意圖Fig.2 Sketch of ore-controlling strata of the metallogenic belt in Kadanga

4 科盧韋齊銅礦地質(zhì)特征

4.1 地層

科盧韋齊銅礦位于加丹加科盧韋齊復(fù)向斜與復(fù)背斜的近核部，礦區(qū)以羅安組地層為主，分別是R1和R2巖段，其中R1巖段以R.A.T為主；R2巖段含有R.A.T.gr、D.str、R.S.F、R.S.C、S.D.B、B.O.M.Z、S.D.sup、C.M.N.in、fC.M.N.sup等巖性。其中R1(R.A.T)位于礦區(qū)北部及南部，構(gòu)成向斜的核部，主要巖性為紫紅色含泥質(zhì)滑石片巖，靠近礦化體呈泥狀，具滑膩感，構(gòu)成采坑邊坡，局部發(fā)生滑坡，工程穩(wěn)定性較差；R2主要包括R.A.T.gr、D.str、R.S.F、R.S.C、S.D.B、S.D.sup、C.M.N.inf、C.M.N.sup等巖性段，R.A.T.gr位于礦區(qū)北部及南部，構(gòu)成向斜的近核部，主要巖性為灰色含泥質(zhì)滑石片巖，呈鱗片狀結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，巖石十分滑膩，礦化較弱，在采坑邊坡出露。工程穩(wěn)定性較差，上部是R.S.F，R.S.F為硅質(zhì)頁(yè)巖，和R.A.T相鄰，呈灰白色、暗灰色，是構(gòu)成底部礦化帶的重要組成部分，通常伴有條帶狀、層狀孔雀石化、浸染狀孔雀石化，是重要的含礦層。上部為R.S.C，R.S.C為硅化白云巖，灰白色、暗灰色，巖石被浸蝕后多呈蜂窩狀、不規(guī)則棱角狀、粒狀等，巖石抗風(fēng)化能力較強(qiáng)。R.S.C和R.S.F的接觸部位通常被礦化，是礦體的過(guò)渡標(biāo)志層。上部為S.D.B，D.str為薄層狀灰?guī)r，主要發(fā)育在礦體上盤，R.S.F為硅質(zhì)頁(yè)巖，R.S.C為硅化白云巖，該三個(gè)巖性段受采礦影響，僅在采坑西壁出露，該三個(gè)巖性段控制礦體的產(chǎn)出，是主要的賦礦層位之一，S.D.B巖性為灰白色白云質(zhì)片巖，層理發(fā)育，沿層面見(jiàn)薄膜狀孔雀石化，B.O.M.Z為黑色礦化帶，僅在采坑西壁出露，該兩個(gè)巖性段控制礦體的產(chǎn)出，是主要的賦礦層位之一，S.D.sup為片狀白云質(zhì)頁(yè)巖(上段)，C.M.N.inf為白云巖(下段)， C.M.N.sup為白云巖(上段)，在礦區(qū)北部、南部大面積出露，位背斜的兩翼，是礦體的間接頂板，C.M.N為白云巖,灰白色,為該礦區(qū)的最新巖層,下覆白云質(zhì)頁(yè)巖(陶則熙，2008)，詳見(jiàn)表1。

表1 科盧韋齊銅礦區(qū)地層層序表Table 1 Stratigraphic sequence in Kolwezi copper mine

4.2 構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造十分發(fā)育，以復(fù)式褶皺構(gòu)造為主，紫紅色含泥質(zhì)滑石片巖(RAT)和灰色含泥質(zhì)滑石片巖(RAT.gr)構(gòu)成復(fù)式背斜的核部，R.A.T.gr、D.str、R.S.F、R.S.C、S.D.B、B.O.M.Z、S.D.sup、C.M.N.inf、C.M.N.sup多構(gòu)成背斜的兩翼，小型背斜、向斜發(fā)育(圖3)。

圖3 科盧韋齊銅礦區(qū)A-A′剖面地質(zhì)圖Fig.3 Geological map A-A′profile of Kolwezi copper mining

另外礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，在550線(F1)、100線(F2)發(fā)育斷層，F(xiàn)1向西陡傾，挫斷礦體，錯(cuò)距約30m；F2向東緩傾，傾角約35°，挫斷礦體，挫距約10m。在剖面上，顯示有性質(zhì)不明斷層，表現(xiàn)位碎裂泥質(zhì)粉砂巖(RAT)與D.str、R.S.F、R.S.C、S.D.B、B.O.M.Z地層接觸，地層不連續(xù)，具有地層缺失。

4.3 圍巖蝕變

礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變主要為硅化和孔雀石化，并伴有白云巖化、絹云母化、碳酸鹽化、滑石化等(陳興海等，2012)，這些蝕變和成礦有直接關(guān)系。硅化主要表現(xiàn)為含礦層位的白云巖，均形成了硅化白云巖；孔雀石化是找礦的直接標(biāo)志，分為鈣孔雀石和硅孔雀石，普遍存在于含礦層內(nèi)，局部可形成很漂亮的工藝孔雀石。

4.4 礦化特征

礦區(qū)主要賦存層位為RSC和RSF兩層，礦化層主要巖性為硅化和孔雀石化較強(qiáng)的白云巖組層。該層由于受區(qū)域構(gòu)造和礦區(qū)構(gòu)造的影響和破壞，地層普遍發(fā)生褶皺，形成了一系列次級(jí)的褶皺和褶曲，使含礦層形態(tài)及產(chǎn)狀變的更加復(fù)雜。含礦層總體走向近EW向展布，傾向和傾角變化不定，厚度不穩(wěn)定，在向斜的核部厚度變大，礦化帶長(zhǎng)大于1300m。

4.5 科盧韋齊銅礦礦體特征

礦區(qū)內(nèi)共有兩個(gè)礦體，由上向下分別編號(hào)為Ⅰ、Ⅱ號(hào)礦體，礦體呈近EW向展布，相互平行排列。地表出露長(zhǎng)750m，控制長(zhǎng)度大于1300m，最大延深約400m，平均厚度13m，礦體形態(tài)隨著地層褶皺變化而變化，形態(tài)復(fù)雜，總體形態(tài)呈一個(gè)背斜和一個(gè)向斜(圖4)。背斜部由于受采礦的影響，面目全非。向斜部分保存完整，由東向西逐漸揚(yáng)起，礦體頭部埋深，由-150號(hào)勘探線向東逐漸加大，隨著礦體埋深的加大，礦體延深也逐漸加深(圖5a)。

圖4 科盧韋齊銅礦區(qū)地質(zhì)剖面立體示意圖Fig.4 Geological profile three-dimensional diagram of Kolwezi Copper mining

Ⅰ號(hào)礦體賦存于硅質(zhì)白云巖內(nèi)，在空間上受RSF地層層位控制，總體形態(tài)呈背斜，背斜在-150號(hào)勘探線以東較完整(圖5a)，隨著礦體向東延伸，埋深逐漸增大，延至-500號(hào)勘探線，埋深已大于140m(圖5b)；-150勘探線以西礦體逐漸揚(yáng)起出露地表，由于淺層礦已被采空，無(wú)法見(jiàn)到完整的背斜形態(tài)，但從鉆孔工程控制情況，礦體最大限度度明顯加厚。向斜構(gòu)造保留的較完整，由東向西逐漸揚(yáng)起，礦體埋藏由深到淺，東部礦體延深大于300m(圖5c)，西部礦體延深僅有200多米(圖5d)。從已有工程控制，礦體厚度變化不大。

礦體總體產(chǎn)狀：走向N80°E，總體傾向170°，僅在殘留的背斜局部?jī)A向350°，傾角80°～90°，礦體長(zhǎng)1300m，厚度變化系數(shù)63.70%，礦體最大厚度50.79m(-100號(hào)勘探線)，平均厚度13.34m。

在350～450號(hào)勘探線，1200m標(biāo)高，經(jīng)工程控制有一向東緩傾的斷裂，走向約近SN，西傾，傾角10°～30°，明顯措斷了礦體，反映為上盤礦體下降，下盤礦體上升，認(rèn)識(shí)為一張扭性斷裂。

Ⅱ號(hào)礦體：屬Ⅰ號(hào)礦體內(nèi)層礦體，空間位置、形態(tài)特征及產(chǎn)狀與Ⅰ號(hào)礦體相同。礦體長(zhǎng)1300m，厚度變化系數(shù)54.78%，最大厚度41.72m，平均厚度12.77m。

5 結(jié)論

(1)羅安組地層為主要的含礦地層，含礦巖層以硅質(zhì)頁(yè)巖、硅化白云巖為主，地質(zhì)特征明顯。

(2)科盧韋齊銅礦總體走向80°，傾向170°，礦體長(zhǎng)1300m，平均厚度13.34m，最大厚度50.79m。

(3)孔雀石是找銅礦的主要標(biāo)志。

圖5 科盧韋齊銅礦區(qū)-150勘探線地質(zhì)剖面圖Fig.5 Geological profile exploration line of Kolwezi copper mining a- -150勘探線；b- -500勘探線；c- -100勘探線；d-650勘探線a- -150 exploration line; b- -500 exploration line; c- -100 exploration line; d-650 exploration line

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Geological Characteristics and Metallogenic Prospect of the Copper Mineralization Belt in

the Kadanga Area of the Democratic Republic of Congo

TAO Ze-xi

(SchoolofEarthandSpaceSciences,Pekinguniversity，Beijing100871)

The Kadanga of the Democratic Republic of Congo is a part of the African craton, which hosts the world’s most famous Katanga arc-like copper metallogenic belt. The Klowezi copper mine lies in this copper metallogenic belt. Its ore-bearing formation is mainly the Ro’an Formation, consisting of argillaceous quartzose sandstone, feldspar quartzose sandstone and argillaceous rock. They crop extensively, mostly in positive topography. The Klowezi cooper mine tends in 80°, dipping in 170°, with orebody length 1300m, average thickness 13.34m and maximum thickness 50.79m. Malachite is the primary indicator for ore-search in this area.

The Democratic Republic of Congo, Klowezi, copper mineralization belt , geological feature, metallogenic prospect

2015-11-17；

2016-01-29；[責(zé)任編輯]陳偉軍。

陶則熙(1978年-)，男，工程師,從事地質(zhì)找礦、投融資工作。E-mail:taozexis@163.com。

P618.41

A

0495-5331(2016)02-0392-07

Tao Ze-xi. Geological characteristics and metallogenic prospect of the copper mineralization belt in the Kadanga area of the Democratic Republic of Congo[J]. Geology and Exploration, 2016, 52(2):0392-0398