剛果（金）迪庫盧希銅銀礦床地質(zhì)特征及控礦因素

詹勇，陳德穩(wěn)，孫寧，譚康雨，黃建業(yè)

（北京中資環(huán)鉆探有限公司，北京 100012）

0 引言

迪庫盧希礦床位于剛果（金）加丹加省盧本巴希市北東約300 km，姆韋魯湖以西20 km，東經(jīng)28°16′21″，南緯8°53′32″（圖1）。該礦床是世界上最富的脈狀銅銀礦床之一，也是盧菲利前陸內(nèi)發(fā)現(xiàn)規(guī)模最大的礦床，銅金屬儲量約16.7 萬t，銀金屬儲量約500 t，平均含銅8.5%、銀226 g/t。本文結(jié)合區(qū)域成礦背景特征，分析迪庫盧希礦床地層、構(gòu)造、礦體特征、礦石特征和地球化學(xué)特征，分析了該礦床成因，系統(tǒng)地分析了該礦床的控礦因素，以期指導(dǎo)盧菲利前陸類似礦產(chǎn)的找礦評價。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

新元古代盧菲利造山帶是由新元古代加丹加超群變質(zhì)沉積巖石組成的向北凸起的泛非造山帶，北西方向緊鄰太古宙剛果克拉通和中元古代基巴拉帶，北東方向與班韋烏盧地塊相連，南東方向與古－中元古代伊魯米迪帶相鄰，由盧菲利前陸（又稱“加丹加拗拉槽”）和盧菲利弧（Ⅰ－外部褶皺推覆帶、Ⅱ－穹隆地區(qū)、Ⅲ復(fù)向斜帶、Ⅳ－加丹加高原）兩部分組成（Unrug，1988；Kampunzu et al.，2005；李向前等，2009；Cailteux et al.，2018），見圖1。迪庫盧希銅銀礦床及近年來發(fā)現(xiàn)的韋它皮羅、肯庫畢、基孔庫拉等礦床均位于盧菲利前陸。

區(qū)域地層主要由基底巖系和蓋層巖系（加丹加超群）組成。基底巖系由古元古代花崗巖、片巖、片麻巖以及基巴拉超群石英巖、變質(zhì)泥質(zhì)巖系列組成。加丹加超群為一套形成于海相淺水環(huán)境的富鎂碳酸鹽巖、碎屑巖沉積，不整合覆蓋于基底巖系之上，厚度5～10 km，自下而上劃分為羅安群、恩古巴群、孔德隆古群（Dewaele et al.，2006；杜菊民和趙學(xué)章，2010；余金杰和車林睿，2012；陶澤熙，2016；朱海賓，2019b；孫宏偉，2019）。由硅質(zhì)碎屑巖和碳酸鹽巖組成的孔德隆古群地層是盧菲利前陸主要地層，自下而上劃分為Gombela 亞群、Ngule 亞群、Biano 亞群（圖2）。

礦區(qū)處于盧菲利前陸東北部，由于盧菲利造山運動，形成一系列北北西－南南東走向的盧菲利背斜構(gòu)造（圖2），后期發(fā)育北東向、北北東向幾乎垂直加丹加巖層走向并斜切前期形成的盧菲利背斜構(gòu)造的走滑斷層（Maarten et al.，2009a）。盧菲利前陸發(fā)現(xiàn)的銅銀礦床均出現(xiàn)在走滑斷層的地表或附近。

圖1 中非銅帶區(qū)域構(gòu)造圖（據(jù)朱海賓等，2019a）

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

迪庫盧希礦區(qū)富礦圍巖為孔德隆古群Gombela亞群的Lubudi 組和Ngule 亞群的Mongwe 組，可劃分為4 個不同的巖性單元（圖3a）：Mongwe 組分布于礦區(qū)大部分區(qū)域，由紅色塊狀砂巖組成，夾紅色頁巖或薄層礫巖；Lubudi 組分布于礦區(qū)的西部區(qū)域，巖性主要為角礫化白云巖，細粒石英與白云石構(gòu)成紅色基質(zhì)；頁巖組在Lubudi 組與Mongwe 組接觸帶上，紅－棕色，頁巖表面光滑，局部具斑狀和條帶狀蝕變，內(nèi)含富云母砂巖、硅化碳酸鹽碎片，偶見疊層狀燧石；角礫巖組是Mongwe 組、Lubudi 組以及頁巖組的碎片共同構(gòu)成的混合巖性段，巖性主要有紅色富云母砂巖、灰綠色頁巖、變形后柔軟紅棕色頁巖、灰白色角礫狀碳酸巖以及由綠色玄武巖碎屑與粘土基質(zhì)構(gòu)成的角礫巖。巖層整體走向北北西向，傾向北東東向（約30°），傾角約50°。

礦權(quán)區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，主要由北西向MF 和北東向逆斷層NF、SF 組成的斷裂帶貫穿礦區(qū)，整體呈北東－南西走向（圖3a）。斷裂面上擦痕表明斷層后期又經(jīng)歷了斜滑斷裂運動。受盧菲利造山運動的影響，各巖性段地層均發(fā)生形變，形成一系列次級斷層和彎曲褶皺。沿斷層帶分布的巖石蝕變強烈，顏色變?yōu)榛揖G色。

3 礦床地質(zhì)

3.1 礦體地質(zhì)特征

礦體呈脈狀發(fā)育在斷裂帶內(nèi)，走向北東，傾向南東，傾角65°，礦體長約240 m，厚度約25 m，向深部延深超過400 m（圖3b）。

目前控制銅金屬儲量約16.7 萬t，銀金屬儲量約500 t，平均含銅8.5%、銀226 g/t。

圖2 區(qū)域地層柱狀圖、迪庫盧希礦床區(qū)域地質(zhì)圖（據(jù)Maarten et al.，2010）

3.2 礦石特征

礦石主要由塊狀輝銅礦與固溶體銀組成，銅品位最高可達20%，銀品位600 g/t。

早期成礦階段：Mongwe 組砂巖與角礫巖組沿斷裂帶裂隙脈狀發(fā)育石英、鐵質(zhì)白云石、玉髓，并在Mongwe 組砂巖中發(fā)育浸染狀黃鐵礦和黃銅礦。

Cu－Pb－Zn－Fe 成礦階段（圖4）：主要分布在礦區(qū)西部角礫巖組。先是沿斷裂帶充填石英和細粒白云石，并形成毒砂、黃鐵礦、鈦鐵礦、方鉛礦和閃鋅礦組合；隨后方鉛礦和黃銅礦組合；最后為斑銅礦和輝銅礦。前期形成的礦物組合又被粗粒自形白云石脈切割。

圖3 迪庫盧希礦床地質(zhì)圖（據(jù)Maarten and Pilippe，2007 ；Maarten，2009）

圖4 Cu－Pb－Zn－Fe 成礦階段礦石結(jié)構(gòu)特征（據(jù)Maarten，2009）

Cu－Ag 成礦階段（圖5）：主要發(fā)生在礦區(qū)東部北東向斷裂帶內(nèi)。自石英、方解石和重晶石的沉淀開始，呈細脈切割斷層角礫巖碎片和基質(zhì)。塊狀輝銅礦分布在石英、方解石、重晶石脈中，礦物組合為輝銅礦、針鐵礦、赤鐵礦與藍輝銅礦，銀以固溶體形式賦存在輝銅礦中。這一階段的輝銅礦具有菱形解理面。

圖5 Cu－Ag 成礦階段與表生富集階段礦石結(jié)構(gòu)特征（據(jù)Maarten，2009）

表生富集階段（圖5）：原始硫化礦物遭受強烈風(fēng)化，形成孔雀石、藍銅礦、硅孔雀石和銅藍等次生銅礦物。

根據(jù)礦床的成礦過程4 個階段各礦物間及礦物集合體之間的共生、交代及穿插關(guān)系，結(jié)合礦石、圍巖的蝕變礦化特征及礦石礦物、脈石礦物的生成順序見圖6。

3.3 地球化學(xué)特征

流體包裹體：Cu－Pb－Zn－Fe 成礦階段中的閃鋅礦和粗粒白云石可見兩相（固、液）流體包裹體，初熔溫度低于－40℃，表明除NaCl 之外，還出現(xiàn)二價陽離子，推測其化學(xué)組分為H2O－CaCl2－NaCl，冰點溫度－26.1～18.4℃，均一溫度135～172℃。Cu－Ag成礦階段形成的石英、方解石和重晶石中存在兩相（固、液）和單相（固相，只在石英中）流體包裹體，初熔溫度明顯高于Cu－Pb－Zn－Fe 成礦階段，約為－25℃，表明除了NaCl 之外還有其它鹽分存在，推測其化學(xué)組分為H2O－NaCl－KCl，冰點溫度－9.1～－3.9℃，均一溫度46～82℃（李向前，2011；Stijn et al.，2006）。

硫同位素：早期成礦階段浸染狀黃銅礦和黃鐵礦δ34S 值為－3.5‰～4.3‰；Cu－Pb－Zn－Fe 成礦階段方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、斑銅礦和輝銅礦硫值相對穩(wěn)定，δ34S 值為11.3‰～14.1‰，平均12.9±1‰；Cu－Ag 成礦階段重晶石δ34S 值為11.2‰～13.1‰，平均（12.1±0.7）‰，菱形輝銅礦δ34S 值為10.0‰～13.5‰，平均（11.6±1.2）‰（李向前，2011）。成礦階段的硫值與晚元古代海水硫酸鹽硫值接近，其形成與封閉環(huán)境下海水硫酸鹽的熱化學(xué)還原反應(yīng)或細菌還原反應(yīng)有關(guān)。

鍶同位素：Gombela 亞群砂質(zhì)白云巖鍶同位素組成87Sr/86Sr 為0.71425～0.73171，根據(jù)這個比值計算出該巖性組的最大沉積年齡為635 Ma。與成礦作用階段伴生的碳酸鹽鍶含量相對較高，而銣含量相對較低，87Sr/86Sr 為0.7127～0.7161，87Rb/86Sr比值為0.0002～0.0071，據(jù)此計算的銅鉛鋅鐵成礦階段的時代為525 Ma（Maarten et al.，2009b）。

3.4 礦床成因

圖6 礦化階段及礦物生成順序（據(jù)Maarten，2009）

前人對迪庫盧希礦床提出了造山期后混合流體成礦模式（Desouky et al.，2008）。該模式認為，最初的深源富銅成礦流體溫度可達280℃，鹽度可達19.8% NaCleq，沿造山期后形成的北東、北北東向斷裂向上運移，直到具有良好孔隙度、透水性和大量還原物質(zhì)的砂巖層。砂巖層大量的孔洞富含活潑的碳氫化合物或硫化氫等還原物質(zhì)的低溫低鹽流體。兩種流體發(fā)生混合，流體的物理化學(xué)條件發(fā)生改變。由于孔隙度和透水性的不同，導(dǎo)致流體沿斷層面流向特定的層位。流體運移過程中，隨著混合作用的加強，流體的鹽度和溫度逐步下降，碳氫化合物與非銅硫化物（如黃鐵礦）發(fā)生還原反應(yīng)，沉淀析出銅金屬硫化物。由于早期流體富硅或在運移過程中局部硅質(zhì)含量得到提高，伴隨早期硫化物的沉淀，會增生少量石英。之后表生過程形成銅硫化物，如藍輝銅礦和銅藍，地表氧化過程形成銅氧化物，如孔雀石和硅孔雀石。

迪庫盧希銅銀礦床發(fā)育在盧菲利造山運動后期形成的一斷裂帶內(nèi)，巖相、穩(wěn)定同位素和流體包裹體研究表明，迪庫盧希礦床的形成主要經(jīng)歷了兩次時空明顯不同的成礦作用。Cu－Pb－Zn－Fe 成礦階段發(fā)生在盧菲利造山運動期間，礦化集中在一組相互交割的東西向、北東向斷裂帶中，礦石由一系列中等溫度和鹽度、富含H2O－NaCl－CaCl2的流體形成的金屬硫化物組成，這些流體與圍巖之間反應(yīng)強烈，硫可能來自新元古代海水硫酸鹽熱化學(xué)還原反應(yīng)。造山運動后期發(fā)生的Cu－Ag 成礦階段使部分前期銅鉛鋅鐵礦化在氧化環(huán)境下再活化，成礦集中在礦床東部北東向斷裂帶內(nèi)，礦石以塊狀富銀輝銅礦為主，成礦作用與低溫、中－低鹽度的H2O－NaCl－KCl 混合流體有關(guān)。綜上，該礦床應(yīng)為低溫脈狀熱液型礦床。

4 控礦因素

構(gòu)造控礦：構(gòu)造為盧菲利前陸已知銅銀礦化的主要控礦因素（任軍平等，2013）。銅銀礦化大多沿北東向、北北東向走滑斷層出現(xiàn)，高品位銅礦化出現(xiàn)在該類斷層或破碎帶的地表或附近。北東向、北北東向走滑斷層幾乎垂直孔德隆古群巖層走向并斜切前期形成的盧菲利背斜構(gòu)造，為含礦熱液流體的上升通道。斷層的集中分布更是提高了斷層影響區(qū)域巖石的滲透性。分布廣泛的破碎線型構(gòu)造將主流體通道（走滑斷層）與有利的沉積巖層聯(lián)系起來，為含礦流體中金屬礦物質(zhì)的穿透和擴散提供了管道作用。

成巖控礦：長石是裂谷和被動邊緣盆地沉積巖中含量最豐富的不穩(wěn)定礦物，碎屑顆粒的溶解和膠結(jié)作用是形成砂巖中次生孔隙度的重要過程。銅成礦作用主要集中在長石溶解后形成的孔洞中，銅礦物多呈矩形，銅品位隨蝕變砂巖含量的提高而增加。以上現(xiàn)象表明，長石的溶解數(shù)量和程度，決定了經(jīng)受過高度壓實和膠結(jié)作用的砂巖的孔隙度和滲透性，進而影響盧菲利前陸層狀銅礦化的發(fā)育強度。

巖性控制：砂巖顆粒大小和組分的不同造成孔隙度和滲透性的不同，進而影響成礦流體的流動。同樣蝕變砂巖含量情況下，銅品位隨粒徑的增加而提高?；|(zhì)為粘土或方解石的細粒巖層對流體來講是半滲透或不滲透的，因此銅含量較低。

5 結(jié)論

綜合多方面資料，該礦區(qū)應(yīng)屬于經(jīng)歷了早期成礦階段、Cu－Pb－Zn－Fe 成礦階段、Cu－Ag 成礦階段、表生富集階段，受構(gòu)造、成巖、巖性等控制的脈狀銅銀礦床。即屬于脈狀熱液型礦床。控礦因素主要體現(xiàn)在構(gòu)造、成巖、巖性3 個方面。

在盧菲利前陸，具有較高線型構(gòu)造密度的區(qū)域可能擁有良好地成礦前景。要重點尋找北東向、北北東向線型構(gòu)造，特別是切割早期加丹加褶皺的斷層和破碎帶。另外，無細粒基質(zhì)的中粒至粗粒砂巖是形成浸染狀銅礦化的有利巖層，特別是那些經(jīng)歷強烈長石溶解作用的巖層，具有良好找礦遠景。