贊比亞東部省寧巴多金屬銅礦成礦模式探討

陳 熠，湯國平，張運濤

（1. 江西省地質(zhì)環(huán)境調(diào)查研究院，江西·南昌 330096；2. 江西省核工業(yè)地質(zhì)局261大隊，江西·鷹潭 335000）

銅礦成礦模式在國內(nèi)外已有諸多學者進行了研究。銅礦類型主要有斑巖型、海相沉積巖塊狀硫化物型、矽卡巖型、海相火山巖塊狀硫化物型、陸相砂頁巖型等[1-2]。成礦模式是對礦床賦存的地質(zhì)環(huán)境、礦化作用特征以及成礦物質(zhì)來源、遷移富集機理等要素進行概括、描述和解釋[3]，反映出成礦規(guī)律，所以成礦模式的研究顯得尤其重要。贊比亞作為一個銅礦資源大國，主要有以下幾種銅礦類型[4-6]：塊狀硫化物型、海相沉積（變質(zhì)）巖型、矽卡巖型、陸相砂頁巖型[7-8]。斑巖型銅礦較少[9]。

斑巖型銅礦床是指與中、酸性斑巖體相關(guān)，并具有鉀、氫蝕變礦物暈和銅、鉬、銀、鉛、鋅、硫地球化學暈的巖漿期后中—高溫熱液形成的細脈浸染狀硫化物銅（鉬）礦床[10]。斑巖型銅礦床蝕變具有明顯的分帶性[11-12]，以斑巖體為中心向外蝕變帶分別為：鉀化帶、似千枚巖化帶、泥化帶、青磐巖化帶。

本文結(jié)合不同成礦模式的特點，根據(jù)贊比亞東部省寧巴礦區(qū)的情況對成礦模式進行研究。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

寧巴礦區(qū)位于贊比亞東部省寧巴地區(qū)，北東距離奇帕塔市258km，東距寧巴鎮(zhèn)32km，西臨盧安瓜河。礦區(qū)南端靠近T4國道，區(qū)內(nèi)有簡易公路相通，交通便利。

研究區(qū)位于贊比亞莫桑比克剪切帶與伊魯米德帶上，位于莫桑比克剪切帶—金銅多金屬成礦帶內(nèi)。介于西部贊比亞盧弗里安弧褶皺帶、北部剛果班格韋盧地塊與南部津巴布韋克拉通之間[11-13]。出露巖性主要為中元古代姆瓦超群石英巖等，局部見有綠簾斜長角閃巖和角閃綠簾石變粒巖，北側(cè)見有二云母石英片巖?？拷鼧?gòu)造的地方見有糜棱巖化和片理化。在一些山脊地區(qū)發(fā)現(xiàn)有白色的含鐵石英巖（圖1），未見明顯的沉積構(gòu)造。南側(cè)存在北東—近東西向分布的角閃巖。

圖1 研究區(qū)局部地形地質(zhì)圖Fig.1 Local topographic and geological map of the research area

礦區(qū)主要有3條近南北向的較大構(gòu)造，東側(cè)2條構(gòu)造F1、F2發(fā)育寬度較大，局部為20m左右，延長幾乎穿過整個工作區(qū)。3條北東向的構(gòu)造中，最西側(cè)的構(gòu)造F6寬約30m左右，結(jié)束于南北向構(gòu)造帶中。另外可見一些較局部的構(gòu)造活動，見有角礫巖。通過地表踏勘取樣以及土壤化探測量，發(fā)現(xiàn)在構(gòu)造交匯的地段存在較好的礦化線索。

2 成礦模式探討

斑巖銅礦，又稱細脈浸染狀銅礦，該類型礦床多呈大型網(wǎng)脈狀產(chǎn)出，具有規(guī)模大、品位低、易開采的特點，大多礦床原生礦石含Cu在0.4%左右，次生富集帶可達1%～2%。礦石還伴含有Mo、W、Bi、Co、Pb、Zn、Ag、Au和稀有元素等有用組分。斑巖銅礦的母巖和各種圍巖都可含礦，礦體產(chǎn)于接觸帶附近和巖體中。礦床通常具有垂直分帶巖面型環(huán)狀蝕變分帶現(xiàn)象，一般由上而下為：淋濾帶—氧化帶—次生硫化富集帶—原生礦石帶；從巖體邊部—接觸帶—圍巖具不同蝕變類型的面型環(huán)狀分帶。

前人多次對斑巖銅礦的找礦標志以及斑巖成礦模式進行了研究[14-15]，對比寧巴礦區(qū)逐一進行探討。

2.1 成礦標志

2.1.1 地表直接標志

地表可常見有礦體氧化露頭的次生銅礦物（孔雀石等）和鐵染以及偶見的黃色銅帶；隱伏礦體上部的礦化帶（如黃鐵礦化、含Pb、Zn的方解石脈等）；原生礦化巖石風化后形成局部的“豹皮狀”、“構(gòu)造皮”、“火燒皮”等為原生礦石風化后的可靠標志[15]。

礦區(qū)地表可見較多的銅藍（圖2A）（特別是在當?shù)貧夂蛴昙窘Y(jié)束之后的旱季）、鐵帽（圖2B），探槽中見較多的黃鐵礦化（圖2C）、黃銅礦化（圖2DE），指示了地表的礦化信息，取樣分析出銅品位約0.4%。

圖2 礦區(qū)野外礦化有關(guān)標志（A: 銅藍; B: 鐵帽; C: 黃鐵礦化; D E:黃鐵礦化 黃銅礦化）Fig.2 Related markers of mineralization(A: covelline; B: gossan; C: pyritization; D E: chalcopyrite)

2.1.2 地貌標志

斑巖體中斜長石往往蝕變呈白云母、絹云母等粘土礦物，這些礦物易遭受風化剝蝕，形成負地形，而四周圍巖由于硅化等難于風化形成正地形。正負地形取決于巖石物質(zhì)成分。

礦區(qū)銅鉬異常區(qū)所處在負地形中，可能是由于斑巖體受到后期風化剝蝕出露形成一個谷地，而兩側(cè)的地形為正地形，受到剝蝕較小。

2.1.3 斑巖標志

與成礦有關(guān)的巖石主要有花崗斑巖、花崗閃長斑巖、鈉長斑巖，其次還有石英斑巖、石英二長斑巖、斜長斑巖、鉀長花崗斑巖、花崗閃長巖、石英閃長巖和閃長巖等。

通過野外取樣巖礦鑒定，取樣分析發(fā)現(xiàn)與成礦有關(guān)的巖石為花崗斑巖，從地質(zhì)歷史來看，元古代到古生代寒武紀期間發(fā)生多次的巖漿熱活動事件[16]，主要有3期，其中泛非運動和莫桑比克運動（850～450Ma），導致了同期和后期的花崗巖和細?；◢弾r（600～480Ma）的廣泛分布，并導致了韌性/脆性和脆性變形，形成了重要的莫桑比克剪切帶，表現(xiàn)出多期次的變形、變質(zhì)作用和巖漿侵入活動，對成礦最為有利，形成了多個北北東—南南西走向的銅礦化點和多金屬Cu-Pb-Zn-Au礦。

2.1.4 構(gòu)造標志

目前已知斑巖銅礦，都與區(qū)域性深大斷裂有關(guān)[2]，均明顯產(chǎn)在次級大斷裂的旁側(cè)。主要與次級斷裂構(gòu)造有密切關(guān)系，特別是構(gòu)造的交匯處或交接點[17]。

礦區(qū)區(qū)域上處于莫桑比克帶上，莫桑比克剪切帶為一區(qū)域性深大斷裂，在剪切帶旁側(cè)形成較發(fā)育的北東向、南北向、北西向斷裂。區(qū)內(nèi)主要的斷裂構(gòu)造為北東向與南北向，構(gòu)造中見有糜棱巖化等。在礦區(qū)槽探內(nèi)施工的背包式鉆孔中取樣發(fā)現(xiàn)較多的裂隙，大約120條/m，裂隙越密集的部位，銅的品位越高，局部高達1%，從國內(nèi)外的許多斑巖銅礦床中發(fā)現(xiàn)，巖石裂隙是重要的成礦控制作用，銅的品位與單位面積的裂隙數(shù)量成正比[15]。

2.1.5 角礫巖標志

角礫巖與斑巖銅礦有著密切的關(guān)系。與斑巖型有關(guān)的角礫巖，目前主要為爆發(fā)角礫巖，從國內(nèi)外資料來看，還有侵入（接觸）角礫巖、火山角礫巖、構(gòu)造角礫巖等，不同的角礫巖揭示不同的成因類型，角礫巖的形態(tài)也有多種類型。

研究區(qū)巖體的南北側(cè)都發(fā)現(xiàn)有角礫巖，主要呈棱角狀，偶見渾圓狀，但是對于角礫巖的成因不確定，作為一個熱液的通道，推測為斑巖體侵入時造成巖體與圍巖直接存在接觸或交代形成。

2.1.6 蝕變標志

斑巖銅礦的圍巖主要為變質(zhì)巖，這些巖石均在斑巖侵入前形成，不同的圍巖造成的蝕變發(fā)育類型略有不同，國內(nèi)外較普遍的斑巖銅礦多產(chǎn)于蝕變的石英—絹云母化巖石中，是良好的找礦標志。斑巖銅礦床蝕變具有明顯的分帶性[11-12]，以斑巖體為中心向外蝕變帶分別為：鉀化帶、似千枚巖化帶、泥化帶、青磐巖化帶。根據(jù)不同礦區(qū)的情況，由于圍巖性質(zhì)、構(gòu)造因素以及剝蝕程度的影響，最重要的蝕變?yōu)槭ⅰ佋颇富?，強度和范圍直接與斑巖礦規(guī)模有關(guān)。

區(qū)內(nèi)蝕變強烈，大量的絹云母化蝕變主要位于礦區(qū)花崗斑巖體北側(cè)，在探槽的邊部基巖附近見有高嶺石化，再往外帶由于覆蓋未見到明顯的高嶺石化，石英—絹云母化帶作為蝕變的一個重要的中心，同時也是礦化較富集的地帶，槽探中取樣分析出銅礦化品位普遍在0.2%～0.4%，高可達0.6%，鉬品位在0.01%左右，高可達0.02%，已接近工業(yè)品位。

2.1.7 礦化標志

與蝕變分帶相似，斑巖銅礦床礦化也存在分帶性[11,12]，同時垂向上存在與水平蝕變分帶相一致的特征：鉀化帶中出現(xiàn)輝鉬礦、黃鐵礦、黃銅礦化；似千枚巖化帶常發(fā)生強烈的銅的硫化物礦化，是主要的礦體部位；外側(cè)的泥化帶中多出現(xiàn)黃鐵礦化；青磐巖化帶中常發(fā)生Au、Ag和黃鐵礦化或Pb、Zn硫化物礦化。

（1）化探標志

斑巖型銅、鉬礦床主要以Cu、Mo、Ag為中心帶，伴有Au、Sn、F、Cl和少量Pb、Zn、Co，外圍以Pb、Zn、Mn為主，并伴有Cu、Ag、Co、Ni等構(gòu)成的復(fù)合面狀異常。

通過進行了地質(zhì)工作以及化探等工作，發(fā)現(xiàn)礦區(qū)化探異常從內(nèi)到外分帶與斑巖型礦床地球化學異常分帶相符合（圖3），推測下伏為斑巖型銅鉬礦床，表現(xiàn)為Cu、Mo、Ag為中心，伴有Au和少量Zn，外圍以Zn、Mn為主，伴有Cu，全區(qū)Sn和Pb異常不明顯。

斑巖型銅礦床的地球化學異常分帶模式中，不同標高水平切面的異常分帶特點是評價異常的主要依據(jù)和標志，Cu異常中伴有明顯Au、Ag異常時，一般是銅礦體的標志。其中礦區(qū)中部下伏可能為盲礦體，表現(xiàn)為無明顯分帶，Cu、Mo異常強度低，規(guī)模?。籆u、Mo異常范圍內(nèi)有Zn、Mn等異常，異常區(qū)巖體有弱的絹云母化；往南側(cè)，元素組分分帶和濃度分帶明顯，中心以Co、Mo、Ag強異常，伴有低Mn（Mn為負異常），外圍伴有Zn、As等異常斷續(xù)分布，屬于中等剝蝕程度；從元素組分分布來看，暫未見深度剝蝕地帶。

（2）物探標志

普查斑巖銅礦最有效的物探方法是綜合性物探，結(jié)合磁法與電法的信息，電法以激發(fā)極化法效果最好。

磁法：由于斑巖礦床中含有磁鐵礦，通常在曲線上表現(xiàn)為正異常，但是在巖石受到熱液改造和氧化作用會使磁鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦等，導致蝕變巖石的磁化率降低，所以常呈現(xiàn)負磁異?；虻痛女惓?。工作區(qū)存在較明顯的正負異常區(qū)，結(jié)合斑巖體對應(yīng)的磁異常特征，高、低磁之間的接觸帶可能對應(yīng)下部的斑巖體。

電法：由于礦石中含有較多的黃鐵礦、黃銅礦等其他硫化物，所以在圈定硫化物礦化體時，電法是很有用的手段。高極化率區(qū)域可能對應(yīng)礦體的硫化物帶，反應(yīng)硫化物特征；高、低阻之間接觸帶可能對應(yīng)斑巖體。較明顯高極化率的區(qū)域下部可能為硫化物礦體，同時該區(qū)域也呈現(xiàn)低電阻特征，下部可能為斑巖體。黃銅礦可能與其它金屬硫化物是緊密伴生的。因此，引起激電異常的機制可能是含黃銅礦等金屬硫化物的極化體，即礦（化）體。

圖3 地球化學異常分帶(左圖為斑巖型礦床[18]; 右圖為寧巴礦區(qū))Fig.3 The zoning of geochemical anomalies(L: porphyry deposit; R: Nymbia mining area)

2.2 成礦模式

從異常區(qū)化探、物探和地質(zhì)綜合剖面進行對比，對覆蓋層較厚的區(qū)域的物化探異常進行解釋，進而對成礦模式進行探討。

綜上分析區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動明顯，賦礦的花崗斑巖有一定規(guī)模，斑巖的分布、礦化異常、磁異常和激電中梯相互吻合（圖4），激電掃面顯示剪切帶構(gòu)造為一環(huán)形構(gòu)造，礦區(qū)處在環(huán)形構(gòu)造轉(zhuǎn)折端，視電阻率反演存在次級南北向斷裂構(gòu)造，并存在大量的蝕變現(xiàn)象，斑巖體區(qū)域銅、鉬異常較明顯，磁法顯示為低緩負異常，電法呈現(xiàn)出極化率高、電阻率低的特征，吻合度較好，分析銅、鉬礦化為花崗斑巖及剪切帶聯(lián)合控礦。

從地質(zhì)歷史時期以來，贊比亞東部地區(qū)在老的結(jié)晶基底（以花崗巖為主）之上，經(jīng)歷前寒武紀的基巴爾安構(gòu)造運動（伊魯米德構(gòu)造運動）。通過野外地質(zhì)工作與遙感地質(zhì)解譯，在礦區(qū)內(nèi)部解譯出一個較大的向斜構(gòu)造，以及區(qū)域上存在較大的復(fù)式褶皺區(qū)域，并伴隨有大量的熱液活動與含礦物質(zhì)的形成與遷移富集，5億年前后發(fā)生大規(guī)模的泛非構(gòu)造運動，形成重要的莫桑比克構(gòu)造帶，在原來的構(gòu)造基礎(chǔ)上形成近東西向的復(fù)式構(gòu)造以及剪切斷裂構(gòu)造，伴隨后期的花崗巖以及斑巖的侵入，沿著原有的構(gòu)造帶等有利方向，含礦物質(zhì)的再次運移、富集（圖5），在花崗斑巖與原來花崗巖的接觸帶部位容易形成角礫巖筒，并且接觸帶附近是礦化較富集的地帶，常見有較多的鉀化、絹云母化、硅化、高嶺石化，礦化主要為黃銅礦、輝鉬礦、黃鐵礦化，出露地表部位見較多的銅藍、褐鐵礦化，其中近地表由于大氣降水以及地表水的淋濾等作用造成銅鉬的品位不高，往下逐漸富集變好，在一定深度之后品位又將下降。

圖4 礦區(qū)(I-I’)地質(zhì)與物化探綜合剖面圖Fig.4 The geological and geophysical and geochemical comprehensive pro file of the mining area

圖5 礦區(qū)成礦模式示意圖Fig.5 Ore-forming model diagram of the mining area

綜上所述，贊比亞東部省寧巴礦區(qū)成礦模式推測為斑巖型銅鉬礦成礦模式，分析銅、鉬礦化為花崗斑巖及剪切帶聯(lián)合控礦。在后期的研究以及工程的布設(shè)中，如發(fā)現(xiàn)更直接的證據(jù)，可證實是否為斑巖型成礦模式。