剛果(金)Dipeta銅鈷礦床地質(zhì)特征與找礦方向

劉高杰，王紀(jì)昆，李松彬

(天津華北地質(zhì)勘查總院，天津 300170)

0 引言

Dipeta銅鈷礦床位于剛果(金)盧阿拉巴省，地理位置：東經(jīng)26°05′～26°20′、南緯10°30′～10°40′，處在中非銅礦帶北西端，是全球范圍內(nèi)規(guī)模最大、品位最高的銅鈷礦床之一，全區(qū)探獲銅金屬量2429萬(wàn)噸、鈷金屬量222萬(wàn)噸，Cu、Co的平均品位分別為2.95%和0.27%[1]。前人在本區(qū)開(kāi)展過(guò)諸多研究工作，主要集中在區(qū)域成礦背景[2-8]和礦床成因[9-18]等方面，對(duì)控礦因素和找礦方向的研究相對(duì)較少。本文在綜合分析研究以往資料的基礎(chǔ)上，總結(jié)礦床控礦因素和找礦標(biāo)志，提出找礦方向，以期為進(jìn)一步勘查工作提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于盧菲利弧外部褶皺推覆構(gòu)造帶的北西部邊緣，處在構(gòu)造線由EW向NW向的轉(zhuǎn)折部位(圖1)。區(qū)域上地層主要為變質(zhì)基底和新元古代加丹加超群蓋層，基底為早元古代巖漿弧序列，蓋層為濱-淺海相富鎂碳酸鹽巖-碎屑巖沉積。加丹加盆地在盧菲利造山運(yùn)動(dòng)期間閉合，伴隨造山運(yùn)動(dòng)，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)[2]。盧菲利弧內(nèi)巖漿活動(dòng)弱。中非銅礦帶內(nèi)產(chǎn)出了大量的大型—超大型銅(鈷)礦床，銅礦帶內(nèi)含銅約2.19億噸、鈷1100萬(wàn)噸[19]，最大的礦體沿走向長(zhǎng)5.8 km，傾向延伸數(shù)千米[20]。

圖1 中非銅礦帶區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)簡(jiǎn)圖(據(jù)文獻(xiàn)[21]修改)Fig.1 Geological sketch map of mineral resources in the Central African Copperbelt1—恩古巴—孔德龍群 2—羅安群 3—基底 4—銅鈷礦床 5—城市

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要為加丹加超群(圖2)，厚度大于7000 m，自下而上劃分為羅安群(R)、恩古巴群(Ng)和孔德龍群(Ku)。

圖2 Dipeta銅鈷礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)文獻(xiàn)[22]修改)Fig.2 Geological sketch map of Dipeta Cu-Co deposit1—新生界覆蓋層 2—孔德龍群Kiubo組 3—孔德龍群Mongwe組 4—孔德龍群Lusele組 5—孔德龍群Kyandamu組(小礫巖) 6—恩古巴群Monwezi組 7—恩古巴群Katete組 8—恩古巴群Kaponda組 9—恩古巴群Mwale組(大礫巖) 10—羅安群(基質(zhì)為泥質(zhì)或粉砂質(zhì)的角礫巖) 11—羅安群木瓦夏亞群 12—羅安群迪佩特亞群Kansuki組 13—羅安群礦山亞群(賦礦層)14—羅安群或孔德龍群(未分的構(gòu)造角礫巖) 15—斷層/逆沖斷層 16—向斜 17—勘探線剖面位置

羅安群可進(jìn)一步劃分為RAT(R1)、礦山(R2)、迪佩特(R3)和木瓦夏(R4)等四個(gè)亞群。RAT亞群巖性主要為礫巖、白云質(zhì)粉砂巖。礦山亞群是本區(qū)最主要的含礦層位，下部為卡莫托組(包括D.Strat白云巖、白云質(zhì)頁(yè)巖，RSF條帶狀、紋層狀、疊層狀硅化藻白云巖和RSC蜂窩狀、塊狀硅化白云巖)，中部為白云質(zhì)頁(yè)巖組(包括SDB下部白云質(zhì)頁(yè)巖、絹云母頁(yè)巖和SD粗粒白云巖、上部白云質(zhì)頁(yè)巖、白云巖、粉砂巖)，上部為坎博韋組(CMN白云巖)。礦山亞群為海進(jìn)的潮上—潮下沉積物，形成于靜水淺海環(huán)境，其沉積相存在區(qū)域系統(tǒng)性變化，自北向南表現(xiàn)為從近岸相(Long相)到礁相(Kalumbwe相)的沉積環(huán)境序列，其中Long相的白云質(zhì)頁(yè)巖組中含有白云巖和白云質(zhì)砂巖，而Kalumbwe相的白云質(zhì)頁(yè)巖組中不含白云質(zhì)砂巖[9]。Dipeta礦區(qū)85%以上的礦山系列為L(zhǎng)ong相，其余的為Kalumbwe相[21]。

迪佩特亞群分布最廣，下部為砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，上部為碳酸鹽巖夾硅質(zhì)碎屑沉積巖。木瓦夏亞群呈長(zhǎng)條狀零星分布，巖性主要為白云質(zhì)粉砂質(zhì)碳質(zhì)頁(yè)巖、泥質(zhì)粉砂巖和砂巖。

恩古巴群和孔德龍群主要分布于礦區(qū)南東部和北西部，為碳酸鹽巖-碎屑巖沉積建造，其底部均為冰磧礫巖。

2.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)褶皺和斷裂構(gòu)造發(fā)育。南部恩古巴群和孔德龍群形成平緩的向斜，軸向近EW向、NW向；中北部羅安群大面積分布區(qū)域稱為羅安構(gòu)造窗，主體為迪佩特向斜，軸向EW向，長(zhǎng)約22 km，寬7～8 km，卷入其中的地層主要為羅安群，南北兩翼均發(fā)育有次級(jí)緊閉褶皺和復(fù)式褶皺。斷裂構(gòu)造發(fā)育，區(qū)域性逆沖推覆構(gòu)造構(gòu)成羅安構(gòu)造窗的南北邊界，近EW向斷裂構(gòu)造規(guī)模一般較大、形成時(shí)間較早，其他斷裂構(gòu)造走向以NE—NNE向和NW—NNW向?yàn)橹?，多具高角度走滑性質(zhì)，形成時(shí)間較晚，常錯(cuò)斷早期形成的銅鈷礦體，斷距一般為5～80 m。

羅安構(gòu)造窗內(nèi)包含有120多個(gè)獨(dú)立的、大小不一的、由礦山亞群組成的礦化構(gòu)造斷片，其四周被斷裂構(gòu)造所限，其中30個(gè)勘探程度相對(duì)較高[22]。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)及外圍未見(jiàn)巖漿巖出露。

3 礦體特征

本區(qū)所有具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的銅鈷礦化都產(chǎn)在礦山亞群內(nèi)，主礦體為上部礦體和下部礦體，分別產(chǎn)于SDB和RSF中，厚5～15 m，中間被厚約20 m的RSC隔開(kāi)(圖3、圖4)。單條主礦體控制長(zhǎng)度多在1～3 km之間，沿傾向方向最大延伸大于1000 m，礦體呈層狀、板狀，連續(xù)性較好，總體形態(tài)、產(chǎn)狀與地層一致。上部礦體產(chǎn)于SDB厚5～12 m的白云質(zhì)頁(yè)巖、微晶泥質(zhì)白云巖中，占礦區(qū)資源量的25%～30%。下部礦體含65%～70%的資源量，分為三個(gè)含礦單元，自上而下為：RSF為厚4～10 m的硅化藻類層狀白云巖，Dstrat為厚2～6 m的疊層狀白云巖與粗粒白云巖和藻類白云巖互層；RAT lias為厚2～5m的灰色砂巖、礫巖。在RSC、SD和RAT中常見(jiàn)有與主礦體平行的小礦體，約占資源量的10%。在羅安構(gòu)造窗內(nèi)，幾乎所有的礦山亞群中都見(jiàn)有銅鈷礦化。

圖3 Dipeta礦區(qū)北西礦段勘探線剖面圖(據(jù)文獻(xiàn)[22]修改；剖面位置見(jiàn)圖2)Fig.3 Sectional map of A-B exploration line in northwest mining section of Dipeta Cu-Co deposit1—上部礦體 2—下部礦體 3—地質(zhì)界線 4—斷層 5—氧化礦底界線 6—原生硫化礦頂界線

圖4 Dipeta礦區(qū)中部礦段勘探線剖面圖(剖面位置見(jiàn)圖2)Fig.4 Sectional map of C-D exploration line in middle mining section of Dipeta Cu-Co deposit1—上部礦體 2—下部礦體 3—地質(zhì)界線 4—斷層 5—鉆孔

礦石構(gòu)造以浸染狀、紋層狀、條帶狀、脈狀和皮殼狀、蜂窩狀、角礫狀構(gòu)造為主。礦石結(jié)構(gòu)主要為自形—半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)和纖維狀、膠狀結(jié)構(gòu)等。

表生氧化礦物主要為孔雀石、假孔雀石、硅孔雀石、方輝銅礦、藍(lán)銅礦、赤銅礦、鈷白云石和水鈷礦等，原生硫化礦物主要為輝銅礦、藍(lán)輝銅礦、斑銅礦、硫銅鈷礦和少量黃銅礦、黃鐵礦等，脈石礦物主要為石英、白云石、玉髓和綠泥石。

礦石類型分為氧化礦、混合礦和原生硫化礦，三者之間沒(méi)有明顯的界線(圖3)。氧化帶深度通常自地表延深至50～100 m，混合帶一般位于地下50～200 m，原生硫化礦見(jiàn)于地下50～400 m，鉆探證實(shí)最深可達(dá)1900 m[21]。

圍巖蝕變主要有硅化、白云石化、碳酸鹽化、滑石化、絹云母化、鉀化、綠泥石化和鈉化等，其中硅化、白云石化和碳酸鹽化與礦化關(guān)系密切[23]。

輝銅礦、硫銅鈷礦等硫化物的δ34S值主要集中在+1‰～-11‰之間，個(gè)別黃銅礦、黃鐵礦δ34S值在+4‰～+10.4‰之間[21]。成礦期白云石中的流體包裹體以氣液兩相包裹體和含子礦物包裹體為主，子礦物成分為石鹽、鉀石鹽和硬石膏，均一溫度在60℃～259℃，子礦物溶解溫度48℃～250℃，含子礦物的包裹體鹽度w(NaCleq)在26.5%～35%之間[24]。

銅鈷礦床的形成經(jīng)歷了早期成巖階段的初始成礦期、中—晚期成巖階段的主成礦期、晚期造山運(yùn)動(dòng)階段的后生成礦期和表生富集期，為復(fù)合成因的以沉積巖為容礦巖石的沉積-改造型銅鈷礦床。

4 控礦因素與找礦標(biāo)志

4.1 控礦因素

1)礦山亞群的控礦作用：本區(qū)的主礦體為上部礦體和下部礦體，兩者平行展布，分別產(chǎn)在羅安群礦山亞群SDB和RSF中，層位穩(wěn)定，礦體呈層狀、板狀，其形態(tài)、產(chǎn)狀總體與地層一致。在中非銅鈷礦帶的加丹加段，自Kolwezi、Kamoto經(jīng)Tenke-Fungurume至Etiole、Lubembe均顯示出相同的礦化序列[25]，礦山亞群對(duì)成礦的控制作用非常明顯。

2)沉積相的控礦作用：在加丹加銅鈷礦帶，Long相的礦山系列一般礦化不好，主要的銅鈷礦化多見(jiàn)于Kalumbwe相中。然而與其他礦床截然不同的是，在Dipeta礦區(qū)，85%以上的礦山系列為L(zhǎng)ong相，以西部的Tenke礦段最為典型，而Kalumbwe相僅見(jiàn)于東側(cè)的Fungurume礦段，Long相對(duì)銅鈷礦化的控制作用非常明顯。

3)構(gòu)造的控礦作用：盧菲利造山運(yùn)動(dòng)與銅鈷礦床的空間分布和形成有密切關(guān)系，礦床受一系列褶皺、斷裂構(gòu)造的影響和控制，迪佩特向斜是本區(qū)最主要的控礦構(gòu)造，銅鈷礦化見(jiàn)于迪佩特向斜兩翼大小不一的由礦山亞群構(gòu)成的構(gòu)造斷片內(nèi)，礦體與地層一起褶皺變形，又被后期的高角度斷層錯(cuò)斷。

4)表生氧化的控礦作用：礦區(qū)多數(shù)礦體出露良好或位于近地表，區(qū)內(nèi)降水量充沛、溫度適宜，不同方向斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖石破碎程度高、透水性好，表生氧化作用極為充分，在近地表形成次生淋濾富集帶[25]。近地表氧化礦石的銅品位通常在前15～30 m最高，在淋濾帽之下，氧化礦石品位異常富集[21]。

4.2 找礦標(biāo)志

1)地層標(biāo)志：本區(qū)最具經(jīng)濟(jì)意義的銅鈷礦體產(chǎn)在羅安群礦山亞群第二巖性段的RSF(條帶狀、紋層狀、疊層狀硅化藻白云巖)和SDB(下部白云質(zhì)頁(yè)巖)層位中，礦山亞群RSF層和SDB層是本區(qū)最重要的地層找礦標(biāo)志。

2)構(gòu)造標(biāo)志：目前發(fā)現(xiàn)的礦化區(qū)域均位于迪佩特向斜兩翼，翼部發(fā)育的一系列緊閉褶皺、復(fù)式褶皺直接控制了礦體的形態(tài)，近地表構(gòu)造越發(fā)育地段次生富集作用越強(qiáng)烈。

3)典型礦物標(biāo)志：孔雀石、鈷華和水鈷礦顏色顯著、易于識(shí)別，是地表找礦最明顯的礦物標(biāo)志。

4)物化探異常標(biāo)志：土壤地球化學(xué)測(cè)量Cu、Co組合異常是重要的化探找礦標(biāo)志，Cu的異常暈范圍明顯大于Co。瞬變電磁異常、磁異常等是重要的物探找礦標(biāo)志[26]。

5)地形標(biāo)志：銅鈷礦化一般與硅化關(guān)系密切，上部礦體與下部礦體之間的RSC中硅化尤為發(fā)育，巖石抗風(fēng)化能力強(qiáng)，常常形成高而尖的山脊或陡崖而成為良好的地形標(biāo)志。

6)植物學(xué)標(biāo)志：Cu、Co等重金屬含量高的地帶植被稀疏，這種現(xiàn)象被稱為“銅清除”(copper clearing)，是值得重視的找礦地帶。耐重金屬的植物群如鈷筍、銅草、旱生灌木和斯瓦西里語(yǔ)中的兩種果樹(shù)mpundu、masoko等是較好的植物找礦標(biāo)志。

7)古采坑和民采標(biāo)志：區(qū)內(nèi)民采歷史悠久，古代采礦留下的遺址、遺跡及現(xiàn)代民采坑也可作為重要的找礦標(biāo)志。

5 找礦方向

1)位于礦區(qū)中部的迪佩特向斜核部找礦潛力巨大。以往的勘查工作主要集中在迪佩特向斜南北兩翼，近年來(lái)施工的鉆探工程表明，銅鈷礦化在迪佩特向斜核部延伸穩(wěn)定、連續(xù)性好(圖4)，并且向斜西部的礦石品位高于東部。迪佩特向斜自西向東延伸約14 km，核部寬1～2 km，找礦潛力巨大。

2)位于迪佩特向斜北翼的部分主礦體沿走向和傾向延伸方向控制程度低，目前的鉆探工程未完全控制礦體的走向和延深，找礦潛力大。

3)羅安構(gòu)造窗內(nèi)有約120個(gè)大小不一的構(gòu)造斷片，主要分布在迪佩特向斜南部和北東部，其中30個(gè)構(gòu)造斷片的勘探程度相對(duì)較高，其他地段僅施工了少量的探礦工程，控制程度低，迪佩特向斜外圍礦山亞群出露區(qū)域找礦潛力較大。

6 結(jié)論

1)Dipeta銅鈷礦床處在中非銅礦帶北西端，是全球范圍內(nèi)規(guī)模最大的銅鈷礦床之一，主礦體為產(chǎn)在礦山亞群SDB中的上部礦體和RSF中的下部礦體，呈層狀、板狀，連續(xù)性好，單條主礦體控制長(zhǎng)度多在1～3 km之間，沿傾向方向最大延深大于1000 m，礦體形態(tài)、產(chǎn)狀與地層一致，礦床成因?yàn)橐猿练e巖為容礦巖石的沉積-改造型銅鈷礦床。

2)主要控礦因素為礦山亞群地層、沉積相、構(gòu)造和表生氧化作用，其中礦山亞群對(duì)銅鈷礦體的控制作用最為明顯，沉積相以Long相為主，Dipeta向斜是礦區(qū)最主要的控礦構(gòu)造，后期不同方向的斷裂構(gòu)造錯(cuò)斷了早期形成的銅鈷礦體并為表生氧化作用創(chuàng)造了有利的構(gòu)造條件。主要找礦標(biāo)志有礦山亞群地層、褶皺和斷裂構(gòu)造、孔雀石和水鈷礦等典型礦物、物化探異常、高而尖的正地形、植物學(xué)和古采坑、民采標(biāo)志等。

3)迪佩特向斜核部區(qū)域找礦潛力巨大，向斜北翼部分主礦體延伸方向和向斜南翼勘查程度相對(duì)較低的礦山亞群出露區(qū)域找礦潛力大。

致謝：天津華勘礦業(yè)投資有限公司總工程師張志軍博士審閱了全文，匿名審稿專家提出了寶貴的修改意見(jiàn)，在此表示誠(chéng)摯的感謝。