津巴布韋西北部地區(qū)某銅礦床地質(zhì)特征及成因探討

江偉華，閻 浩，卿 蕓，朱 進(jìn)，郭 佳

(1.中國非金屬礦工業(yè)協(xié)會(huì)，北京 100831；2.中國冶金地質(zhì)總局礦產(chǎn)資源研究院，北京 100025)

礦區(qū)位于津巴布韋西北部地區(qū)，前人已在該地區(qū)開展了小比例尺地質(zhì)填圖和小規(guī)模開采工作，但在1975年以后停止勘探和采礦工作。本文通過地質(zhì)填圖、地表槽探、深部鉆探等工程，較系統(tǒng)地研究其礦床地質(zhì)特征，探討礦床的成因，對該地區(qū)的銅礦找礦具有一定參考意義。

1 區(qū)域大地構(gòu)造背景

銅礦位于津巴布韋克拉通西北部Karoo系盆地中部[1-3]，大地構(gòu)造上隸屬于前寒武系贊比西變質(zhì)帶西緣的Magondi造山帶[4]，其北臨伊魯米迪變質(zhì)帶，西有前寒武系達(dá)馬拉造山帶，是一個(gè)集構(gòu)造、變質(zhì)、成礦作用相對集中的地區(qū)[5-6](圖1[1-5])。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)巖石地層

區(qū)內(nèi)巖石地層主要為前寒武系Malapotese組斜長角閃巖(mBh)、斜長角閃片麻巖(ms)、區(qū)域變質(zhì)石英巖(mq)及石英巖(qz)(圖1)。賦礦巖石為斜長角閃巖(mBh)，呈灰黑色—灰綠色，中細(xì)粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)，局部為鱗片變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造為主，少量為條帶狀構(gòu)造，主要由斜長石(占54%)、角閃石(占45%)及少量(<1%)副礦物，如磷灰石、鋯石組成。斜長石呈他形粒狀或近等軸粒狀，鑲嵌狀分布，粒度一般0.05～0.5 mm，少數(shù)0.5～2.1 mm，多數(shù)表面干凈，少見表面高嶺土化、絹云母化明顯。角閃石呈半自形柱粒狀，褐綠色，雜亂狀、似鑲嵌狀分布，粒度一般0.05～0.5 mm，少數(shù)0.5～1.4 mm。斜長角閃片麻巖(ms)主要由斜長角閃巖經(jīng)區(qū)域變質(zhì)而來，柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，主要礦物組成：角閃石(40%)、斜長石(30%)、石英(15%)、黑云母(10%)、金屬礦物(5%)。區(qū)域變質(zhì)石英巖(mq)，淺灰色，不等粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物組成：石英(60%)、鈣鋁榴石(20%)、斜長石(10%)、鉀長石(<5%)、氯銅礦(5%)。石英巖(qz)：白—綠色，柱粒狀，變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要組成礦物為：石英，呈他形粒狀，粒徑0.1～1 mm，含量50%。綠簾石：呈自形、半自形柱狀，他形粒狀及其集合體，柱粒徑0.05～1 mm，含量40%。榍石：多呈他形粒狀及其集合體，少量呈菱形，楔形狀，在巖石中主要呈星散浸染狀分布，少量集合體呈斑狀分布，含量5%。螢石：呈他形粒狀，粒徑0.05～0.1 mm，呈星散浸染狀分布，含量3%(圖2：a-d)。

1—Karoo系盆地；2—Magondi帶；3—克拉通邊界；4—造山帶；5—礦區(qū)位置；6—斜長角閃巖；7—斜長角閃片麻巖；8—區(qū)域變質(zhì)石英巖；9—石英巖；10—礦體及編號(hào)；11—礦區(qū)斷層；12—礦區(qū)破碎帶圖1 區(qū)域大地構(gòu)造簡圖及礦區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1 Structure and geology map of the copper deposits

a—斜長角閃巖顯微照片；b—斜長角閃片麻巖顯微照片；c—區(qū)域變質(zhì)石英巖顯微照片；d—石英巖顯微照片；e—條帶狀；f—星點(diǎn)狀；g—浸染狀；h—細(xì)脈狀；i，j—黃銅礦；k—鈦鐵礦；l—輝銅礦；m—地表孔雀石化；n—斑點(diǎn)狀硅化；o—云絮狀硅化及黃鐵礦包裹體；p—大理巖及斜長角閃巖殘留體圖2 礦區(qū)主要巖石地質(zhì)特征Fig.2 Geological characteristics of main rocks in the copper deposits

2.2 礦區(qū)構(gòu)造特征

礦區(qū)內(nèi)NE向展布的向斜構(gòu)成礦區(qū)的主干構(gòu)造，核部由Malaputese組斜長角閃巖組成，向兩翼依次分布為斜長角閃片麻巖與區(qū)域變質(zhì)石英巖。與向斜配套產(chǎn)生的斷裂構(gòu)造，以NE向斷裂構(gòu)造為主體，在地表上表現(xiàn)為構(gòu)造破碎帶。這些斷裂構(gòu)造作為深部含礦熱液運(yùn)移的通道，是有利的成礦部位。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體分布特征

礦體均呈NE向展布，分布于向斜兩翼，礦體地表受擠壓破碎帶控制，破碎裂隙發(fā)育，具硅化、鈉長石化和陽起石化，石英細(xì)脈沿裂隙充填，翠綠色孔雀石沿裂隙面普遍分布。礦體深部均賦存在斜長角閃巖經(jīng)硅質(zhì)熱液蝕變而形成的硅化蝕變帶中。礦體傾角70°～80°，地表延長80～1 000 m。

3.2 礦石質(zhì)量

礦石分為兩種自然類型，含銅硅化斜長角閃巖型，含銅硅化擠壓破碎帶型。礦石一般為中細(xì)粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)，局部呈鱗片變晶結(jié)構(gòu)。構(gòu)造以條帶狀、星點(diǎn)狀、浸染狀、細(xì)脈狀為主(圖2：e-h)。

礦石中金屬礦物主要由黃銅礦、斑銅礦、黃鐵礦、鈦鐵礦和輝銅礦等組成，礦物粒徑一般0.01～2 mm不等，大者可達(dá)4 mm以上(圖2：i-l)。脈石礦物主要由角閃石、斜長石、鈉長石、陽起石、透閃石、石英及少量綠簾石、黝簾石、榍石、螢石等組成，粒徑一般0.01～2 mm不等，大者可達(dá)3 mm以上。

3.3 圍巖蝕變

經(jīng)后期的構(gòu)造、變質(zhì)等作用，含礦地層斜長角閃巖表現(xiàn)出一定的蝕變礦化組合。地表破碎帶中孔雀石化較為普遍(圖2：m)，深部主要表現(xiàn)為硅化、黃鐵礦化、黃銅礦化、碳酸鹽化等。硅化以云絮狀為主，局部含有少量黃鐵礦包裹體，脈狀次之，在局部鉆孔中，發(fā)育少量斑點(diǎn)狀石英，多為圓形，橢圓形，大小不等，粒徑1～30 mm(圖2：n-o)。斜長角閃巖后期碳酸鹽化較為發(fā)育，重結(jié)晶變質(zhì)形成大理巖，局部大理巖中夾雜還未重結(jié)晶變質(zhì)的斜長角閃巖殘留體(圖2：p)。

4 礦床成因

4.1 全巖分析

通過地質(zhì)填圖、鉆孔編錄、探槽編錄及相關(guān)樣品分析結(jié)果得知，該地區(qū)孔雀石化、黃銅礦化較為普遍，但幾乎局限在斜長角閃巖中，成礦受巖性控制明顯。對礦區(qū)內(nèi)的7個(gè)斜長角閃巖樣品開展硅酸鹽全巖分析，分析數(shù)據(jù)見表1。

表1 礦區(qū)斜長角閃巖主量元素原始數(shù)據(jù)Table 1 Primary data of main elements of amphibole in mining area /%

礦區(qū)內(nèi)的斜長角閃巖為弱變質(zhì)巖，局部達(dá)到片麻巖相[7]。從SiO2-TiO2圖解中(圖3：a)，可以得出，5個(gè)樣品投在火成巖區(qū)域，結(jié)合斜長角閃巖塊狀構(gòu)造及各個(gè)主量元素成分相似特點(diǎn)，可以判斷區(qū)域內(nèi)的斜長角閃巖原巖應(yīng)為火成巖。另外兩個(gè)樣品落在沉積巖區(qū)，原因可能后期受到沉積巖的混染。從表1中可以看出，斜長角閃巖SiO2含量介于41.04%～53.52%，變化范圍小，平均含量為48.17%，故其原巖為基性火山巖。此外，TiO20.96%～1.52%、Al2O312.47%～17.26%、MgO 2.74%～8.55%、CaO 3.56%～12.08%、Fe2O32.28%～13.19%、FeO 2.66%～11.60%、MnO 0.17%～0.27%、P2O50.087%～0.32%。

樣品的全堿含量(Na2O+K2O)0.24%～4.18%，平均值為2.68%，里特曼指數(shù)σ=1.39，其值小于3.3，屬于鈣堿性系列；且大多數(shù)K2O/Na2O的比值為0.02～0.22，只有GP2的K2O/Na2O比值為4.08，故大多數(shù)樣品表現(xiàn)出鈣堿性特征。此外，根據(jù)SiO2-K2O圖解(圖3：b)得知，其中5件樣品落在了鈣堿性及高鉀鈣堿性系列。綜合以上，銅礦斜長角閃巖原巖為鈣堿性系列。

在Na2O-K2O圖解(圖3：c)中，礦區(qū)7件樣品有5件樣品投圖落在鈉質(zhì)巖石區(qū)內(nèi)，另外2件樣品落入鉀質(zhì)、高鉀質(zhì)巖石區(qū)內(nèi)，故礦區(qū)斜長角閃巖表現(xiàn)出富鈉特征。

將原始數(shù)據(jù)中的燒失量剔除之后，重新?lián)Q算成100%，然后再進(jìn)行TAS圖解的投影。在TAS圖解(圖3：d)中樣品投點(diǎn)落入玄武巖、玄武安山巖區(qū)域。

a—SiO2-TiO2圖解；b—SiO2-K2O圖解；c—Na2O-K2O圖解；d—TAS圖解：F—似長巖；U1—堿玄巖(Ol<10)，碧玄巖(Ol>10)；U2—響巖質(zhì)堿玄巖；U3—堿玄質(zhì)響巖；Ph—響巖；S1—粗面玄武巖；S2—玄武粗安巖；S3—安粗巖；T—粗面巖(Q<20)，粗面英安巖(Q>20)；Pc—苦橄玄武巖；B—玄武巖；O1—玄武安山巖；O2—安山巖；O3—英安巖圖3 斜長角閃巖主量元素分析Fig.3 Main elements analysis of amphibole

4.2 光譜分析

對圍巖開展光譜分析，從分析結(jié)果得知(表2)，圍巖主要有用元素為銅，含量為300～1 500 μg/g；錳，含量為2 000～5 000 μg/g；鈦，含量為4 000～4 500 μg/g；鎳，含量均為300 μg/g；鉻，含量不大于200 μg/g。符合典型的玄武質(zhì)巖石的性質(zhì)。

4.3 礦床成因分析

通過主量元素圖解及光譜分析的判斷，可確定斜長角閃巖原巖為基性玄武巖，屬鈉質(zhì)鈣堿性玄武巖，判斷礦床為玄武巖型銅礦。初期巖漿活動(dòng)為同生熱液成礦提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，后期成礦作用與構(gòu)造熱液密切相關(guān)，含礦硅質(zhì)熱液沿構(gòu)造通道上升，一方面，對斜長角閃巖進(jìn)行強(qiáng)烈的熱液蝕變、改造；另一方面，硅質(zhì)熱液提供了成礦物質(zhì)，并對斜長角閃巖進(jìn)行交代，獲取聚集斜長角閃巖中的成礦物質(zhì)，在有利的構(gòu)造空間富集成礦。在老硐編錄發(fā)現(xiàn)，礦化與構(gòu)造裂隙的發(fā)育程度有關(guān)，在構(gòu)造裂隙發(fā)育、擠壓破碎帶交叉復(fù)合部位往往形成大而富的礦體。礦化與硅化強(qiáng)弱亦有關(guān)，含銅擠壓破碎帶一般均具硅化，且有硅化越強(qiáng)、礦化越好的特點(diǎn)。

5 結(jié)論

礦區(qū)主要賦礦巖石地層為Malapotese組斜長角閃巖，原巖為鈉質(zhì)鈣堿性玄武巖。礦體呈NE向展布，地表受擠壓破碎帶控制，深部成礦與構(gòu)造硅質(zhì)熱液密切相關(guān)，礦石主要有含銅硅化斜長角閃巖、含銅硅化擠壓破碎帶兩種自然類型，為中細(xì)粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)，局部呈鱗片變晶結(jié)構(gòu)，條帶狀、星點(diǎn)狀、浸染狀、細(xì)脈狀構(gòu)造，礦石中金屬礦物主要由黃銅礦、斑銅礦、黃鐵礦等組成，為典型的玄武巖型銅礦床。