贊比亞盧安夏盆地銅礦控礦特征及找礦預(yù)測(cè)

牛聰聰，方 科，覃 鵬，黃學(xué)強(qiáng)

(中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司，廣西 桂林 541004)

0 引言

盧安夏銅礦自1928年開采至今，總采出銅礦石達(dá)11億噸，銅金屬量3000萬噸。前人研究基本確定了盧安夏銅礦屬于中非成礦帶上一典型層控礦床，成礦作用與沉積作用同時(shí)進(jìn)行，含礦的下羅恩群成礦成巖年齡與銅帶省其他礦床基本一致，鋯石測(cè)年顯示時(shí)代位于735～880 Ma之間，成礦物質(zhì)來源是地下基底[1-13]。任超等[14]通過對(duì)盧安夏地區(qū)的成礦特點(diǎn)進(jìn)行分析，認(rèn)為在微生物在同生沉積成礦階段起到重要作用。周應(yīng)華等[15]在盧安夏盆地內(nèi)找礦研究中，結(jié)合地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)特征進(jìn)行分析，圈定了盆地西側(cè)盧弗布地區(qū)的找礦靶區(qū)。王改榮等[16]對(duì)難選的氧化銅礦石進(jìn)行了工藝學(xué)研究，并確定了銅的各種賦存狀態(tài)。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，從成礦盆地相的角度分析各種控礦規(guī)律，并對(duì)下一步的找礦方向進(jìn)行預(yù)測(cè)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

盧安夏成礦盆地位于中南部非洲贊比亞—?jiǎng)偣?金)銅鈷成礦帶的南東端，大地構(gòu)造上屬于盧弗利安穹隆構(gòu)造產(chǎn)生的卡富埃背斜西翼[17-19]。卡富埃背斜沿卡富埃河(基特韋—瓦拉巴)NW向延伸，平均走向235°，長(zhǎng)約150 km，沿背斜西翼雁列狀展布了孔科拉—恩昌加、謙比希—恩卡納、盧安夏等沉積構(gòu)造盆地(圖1)。沿著這些盆地邊緣依次出現(xiàn)了孔科拉銅礦床、奇利拉邦布韋銅礦床、欽戈拉銅礦床、謙比希銅礦床(主西和東南礦)、穆瓦巴西礦床、敏多拉銅礦床、齊布盧瑪銅礦床、巴魯巴銅礦床、穆利亞西銅礦床、麻什巴銅礦床。

2 盧安夏盆地控礦特征

盧安夏盆地銅礦與贊比亞銅帶省其他沉積砂頁巖型銅礦類似，成礦作用受區(qū)域構(gòu)造、地層巖性、巖相古地理環(huán)境的控制，礦體定位于下羅恩亞群泥頁巖沉積建造中，并受后期構(gòu)造變形作用影響與褶皺同步褶曲，礦體呈長(zhǎng)條狀彎褶等復(fù)雜形態(tài)，明顯地體現(xiàn)了“盆”“層”“相”“構(gòu)造”的控礦特征。

2.1 礦床的分布受次級(jí)盆地控制

盧安夏盆地呈近EW向，東西長(zhǎng)約23 km，南北寬約6 km，東部褶皺緊閉，向西逐漸寬緩。從東往西依次發(fā)育有羅恩次級(jí)盆地、穆利亞西次級(jí)盆地、巴魯巴次級(jí)盆地，目前發(fā)現(xiàn)的大型銅礦床羅恩銅礦、羅恩延長(zhǎng)部銅礦位于羅恩次級(jí)盆地邊緣；穆利亞西氧化銅礦、穆利亞希南及麻什巴銅礦分別位于穆利亞西次級(jí)盆地兩側(cè)；巴魯巴銅礦、巴魯巴東銅礦分別位于巴魯巴次級(jí)盆地的北部和東部，礦床嚴(yán)格受沉積構(gòu)造次級(jí)盆地控制(圖2)。

圖1 贊比亞銅帶省成礦盆地分布圖Fig.1 Distribution map of metallogenic basin in Copperbelt province of Zambia1—上羅恩亞群 2—下羅恩亞群 3—基底雜巖 4—含銅砂頁巖帶 5—濱海生物礁 6—礦體(化) 7—傾向

圖2 盧安夏盆地礦床分布及找礦預(yù)測(cè)示意圖(據(jù)文獻(xiàn)[1]，修改)Fig.2 Distribution map of Cu-Co deposits in Luanshya Basin and prospecting prediction [1]1—孔德龍古群 2—穆瓦夏群 3—羅恩群 4—基底雜巖 5—花崗巖 6—輝長(zhǎng)巖 7—遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)區(qū) 8—A—A’地質(zhì)剖面 9—銅鈷礦床 10—含礦地層 11—豎井及編號(hào)

2.2 礦體定位受地層層位控制

盧安夏盆地各礦床礦體賦存層位見表1。

礦體主要賦存在下羅恩亞群RL6中，少量礦化延伸到緊鄰的下伏RL7頂部，在RL5底部?jī)H局部有礦化，礦體呈層狀與圍巖整合接觸，各個(gè)礦區(qū)礦體分述如下：

巴魯巴按礦體特征分為巴魯巴東和巴魯巴礦，中間被一條無礦間隔帶分開，巴魯巴東礦為兩層礦，下層礦體位于RL6底部，上層礦體位于RL6中上部，其間黃鐵礦泥質(zhì)巖分隔，在最東部黃鐵礦泥質(zhì)巖變薄，上下層礦相連形成中礦體；在無礦帶西的巴魯巴中心礦只有下層礦體，位于RL6底部和RL7頂部，直接覆蓋在下盤礫巖上，其上是含黃鐵礦頁巖。

在穆利亞西北，由于海進(jìn)海退過程或構(gòu)造作用，含礦層位RL6厚度較大，RL6中的礦體局部延伸到上部RL5底部，其間為不含礦的長(zhǎng)石砂巖相隔。

在羅恩—羅恩延長(zhǎng)部盆地，28#井以東主礦體為上層礦體，位于RL6中上部，下層礦體在東部不具經(jīng)濟(jì)意義，中間相隔3～12 m黃鐵礦泥質(zhì)巖。28#井以西上層礦體尖滅，主礦體變?yōu)橄聦拥V體，位于RL6底部，其上直接覆蓋黃鐵礦泥質(zhì)巖。

在麻什巴只有下層礦體，位于位于RL6底部和RL7頂部。

RL6的泥頁巖和白云巖是該區(qū)銅礦床的主要含礦層位，因此，下羅恩亞群RL6是盧安夏盆地銅礦的直接的找礦標(biāo)志“層”。

表1 盧安夏盆地各礦床礦體賦存層位一覽表Table 1 List of the hosted rock layer of orebodies in Luanshya Basin

注：HOB—頂板礦，UOB—上層礦，LOB—下層礦，AR—泥質(zhì)巖，PYZ—黃鐵礦泥巖。

2.3 礦體與賦礦巖相位關(guān)系密切

成礦作用與原始沉積層理有關(guān)，在含礦泥質(zhì)頁巖中，硫化物沿層理面富集，巖石粒度與硫化物顆粒大小呈正比關(guān)系，若巖石粒度較粗，則相應(yīng)的硫化物顆粒也較粗。硫化物沿沉積物的紋層富集，且不受下覆地層紋層面上的礦化富集影響。

下層礦體的底部礦化通常為不純白云巖，變質(zhì)后為含透閃石云母白云巖、透閃石-黑云母片巖，上部礦化為泥質(zhì)巖，呈層狀或似層狀，紋層理發(fā)育，向西白云質(zhì)含量逐漸增加，白云石呈柱狀垂直層理分布在泥質(zhì)巖淺色紋層中。上層礦體為泥質(zhì)巖，呈層狀或似層狀、紋層理發(fā)育，時(shí)含團(tuán)塊狀硬石膏，硫化物沿層理面富集，形成硫化物富集的紋層。

2.4 礦體形態(tài)受與后期構(gòu)造影響

盧安夏盆地及其周圍地區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，向斜為本區(qū)的主要構(gòu)造，盧安夏盆地內(nèi)的各礦體均位于這些復(fù)式向斜構(gòu)造中。以貫穿盧安夏盆地的穆利亞西—巴魯巴地質(zhì)剖面為例，穆利亞西向斜翼部的牽引褶皺發(fā)育，這些次級(jí)褶皺槽部形態(tài)圓滑，轉(zhuǎn)折端礦體較厚，礦體傾角從淺至深逐漸變陡，并向北擠壓彎曲，北部巴魯巴向斜翼部褶皺開闊平緩，往南傾角逐漸變陡，在巴魯巴向斜南翼和穆利亞西復(fù)式向斜北翼之間形成了一個(gè)“冠狀”背斜脊(圖3)。

在穆利亞西南可見眾多呈雁列狀展布的牽引褶皺，這些牽引褶皺往往造成礦層多次折疊出現(xiàn)厚大礦體，在一些次級(jí)構(gòu)造較為發(fā)育的區(qū)域，為找礦的有利部位。

2.5 礦物組合具有明顯分帶特點(diǎn)

勘查及開采工作揭示，盧安夏盆地內(nèi)含銅硫化物具有帶狀分布特點(diǎn)。含銅硫化物礦化幾乎全部賦存于RL6地層中，在14#井以東主要為輝銅礦，14#井至穆利亞西南之間以斑銅礦為主，穆利亞西南以西以黃銅礦為主(圖4)。在垂直方向上，底部為斑銅礦帶，向上為斑銅礦、黃銅礦混合帶、再向上為以黃銅礦為主的礦化帶。在平面上，自東向西的方向依次為含斑銅礦的輝銅礦帶→黃銅礦、斑銅礦、硫鈷礦帶→含少量黃銅礦的黃鐵礦帶。

圖3 穆利亞西南—穆利亞西北—巴魯巴剖面(A—A′)Fig.3 The geological profile of SW Muliyashi - NW Muliyashi - Baluba (A-A′)羅恩群：1—白云巖 2—長(zhǎng)石砂巖、泥質(zhì)巖 3—燧石白云巖 4—白云巖、互層狀泥巖和石英巖 5—泥頁巖、白云巖 6—過渡片巖，礫巖 7—礦體

圖4 盧安夏盆地銅礦物分帶圖Fig.4 The zoning map of copper minerals in Luanshya Basin

3 找礦預(yù)測(cè)

根據(jù)上述盆地控礦特征，預(yù)測(cè)盆地內(nèi)具有“盆”、“層”、“相”、“構(gòu)造”有利條件的地區(qū)還有巴魯巴西延地區(qū)、穆利亞西北3翼、麻什巴Ⅲ號(hào)次級(jí)凹陷區(qū)(圖2、表2)。

表2 盧安夏盆地成礦預(yù)測(cè)區(qū)及驗(yàn)證結(jié)果Table 2 List of metallogenic prediction areas and drilling verification result in Luanshya Basin

4 結(jié)語

綜上，盧安夏地區(qū)銅礦床嚴(yán)格受盆地邊部次級(jí)構(gòu)造盆地控制，礦化定位于下羅恩群RL6層位和RL7層位上部，礦體主要賦存于沉積建造的白云巖、泥頁巖中。后期構(gòu)造變形和變質(zhì)作用對(duì)礦床富化和礦體形態(tài)有較明顯的改造作用。通過“盆”、“層”、“相”、“構(gòu)造”對(duì)比，認(rèn)為巴魯巴西延地區(qū)、穆利亞西北3翼深部區(qū)域、麻什巴Ⅲ號(hào)次級(jí)凹陷區(qū)為有利的成礦區(qū)段，其中，前兩個(gè)區(qū)域經(jīng)鉆探驗(yàn)證取得了較好的找礦效果。