赞比亚铜带省卡卢鲁西铜矿区地质特征及找矿前景探讨

2012-10-10魏元泵刘湘成

东华理工大学学报(自然科学版) 2012年4期

魏元泵，刘湘成

(1.湖南省核工业地质局三〇三大队，湖南长沙 410119;2.新华联国际矿业赞比亚有限公司，赞比亚卢萨卡 box188)

卡卢鲁西铜矿区位于赞比亚北部铜带省。距卢萨卡(LUSAKA)360 km、距赞比亚第二大城市－基特韦市(KITWE)15 km，距恩多拉市(NDOLA)68 km，距穆富利拉(MUFULIRA)70 km(图1)。

1 区域地质背景

卡卢鲁西铜矿区位于赞比亚－刚果(金)铜矿带的中部，该铜矿带是非洲中部卢菲莲(Lufilian)弧形构造带东段的一部分。卢菲莲(Lufilian)弧形构造带从赞比亚－刚果(金)边境的东部呈弧形延伸到西部的赞比亚－安哥拉边境，是一个长约500 km，宽80 km的铜、钴、镍、铅、锌多金属成矿带。(J S考提斯等，2000)铜矿带走向NW－SE，在赞比亚境内长约150 km，宽约50 km，其中最主要的构造为NW向的卡富埃(kafue)背斜(图2)，所有矿床均分布于该背斜两翼的含矿地层中①骆新耿.2008.赞比亚铜带省谦比西铜矿东南矿区N-1矿体地质详查设计报告.。

1.1 地层

卡卢鲁西铜矿区地层主要由基底和加丹加超群(Katanga)构成(图3)。基底为卢福布超群(Lufubu)片岩、石英岩、片麻岩，片麻状花岗岩和穆瓦系(Muva)石英云母片岩。卢福布系(Lufubu)成岩年龄为26.5亿年，穆瓦超群(Muva)原岩年龄为12～14亿年。矿区内揭露的加丹加超群(Katanga)地层主要包括含矿系列和孔德龙古群沉积－变质岩。原岩形成于5～10亿年前的新元古代(Appendices)。

根据邻区钻孔资料，矿区内出露地层主要为加丹加(Katanga)超群。该地层主要为一套沉积变质陆源碎屑岩。该组地层内各地层之间局部表现为不整合接触。钻探资料显示，由于构造运动，地层在局部沿走向和倾向发生了较强裂的褶皱作用，在地表以下200 m水平范围内，地层倾角一般为25°～40°，400 m 以下倾角大于50°①骆新耿.2008.赞比亚铜带省谦比西铜矿东南矿区N-1矿体地质详查设计报告.。

1.2 区域构造

1.2.1 褶皱构造

图1 交通位置图(魏元泵等，2011)② 魏元泵，刘湘成.2011.赞比亚铜带省卡左鲁西铜多金属矿地质调查与评价设计报告.Fig.1 Traffic map of study area

工作区位于卡富埃(Kafue)背斜西南翼的谦比西盆地的南缘外延部位，卡卢鲁西向斜两翼，区内大的褶皱并不发育，但层间褶皱则较发育，特别是在矿床的上部泥质板岩中发育一系列向斜与背斜相间的不对称相似褶皱，随着深度的增加，褶皱发育程度愈来愈低。

1.2.2 断裂构造

卢菲莲(Lufilian)弧形构造是本区重要的构造形式，受其影响工作区地层均经历了不同程度的区域变质作用和断裂构造作用(J S考提斯等，2000)。但工作区内断裂构造不发育，区内断裂对矿体无明显的错断。

2 成矿地质特征

卡卢鲁西铜多金属矿工作区，位于NW向的卡富埃(kafue)背斜SW矿带中部谦比西盆地的南缘向南延伸部位，即赤布鲁马南铜多金属矿和赤富布铜多金属矿的两侧，由于该区有别于谦比西独特的岩相古地理环境，其成矿地质条件和矿化赋存规律有它的特殊性。

2.1 矿体赋存规律及矿化特征

2.1.1 矿体赋存规律

赤布鲁马南铜矿位于基特韦以西，出露在谦比西盆地的南缘延伸部位，为小而富的底板矿体。含矿岩层为绢云母长石石英砂岩，主矿体位于整个矿区的中北部，其直接底板为下盘砾岩，下盘围岩还包括泥质石英岩、卵石砾岩、长石石英岩、底砾岩等，矿体的直接顶板为石英岩和泥质岩互层夹白云质泥质板岩;岩相古地理研究表明矿体赋存在古基底山丘旁侧的半环形海槽中。山丘的凸起处周围分布着作为底板岩层的风积砂层，从古山丘上和风积层旁侧剥蚀的物质沉积到海槽底部，形成山麓堆积。同时由主河道与流入其中的各支流交汇，携带矿物质沉积在这种半环形海槽中的河道冲刷槽中;矿体的下伏岩层是具有交错层理的长石砂岩，成为底板的组成部分，与上、下岩层有一定交角。冲刷槽中所含硫化物的成分具有明显韵律变化，每个韵律的开始为硫化物标志层，层厚5～10 cm，其内含钴元素，向上为具有浸染状铜矿化的绢云母长石石英砂岩、它一般比下部硫化物标志层含铜要高，每个韵律的最上部为黄铁矿化玻基长石砂岩。由于每个韵律层的底部具有明显冲刷槽，因此矿体底板接触面往往凹凸不平。另外硫化物的侧向分带具有明显不对称性，从槽中心向外侧，由黄铁矿化长石砂岩变为含黄铜矿、硫钴铜矿和含钴黄铁矿绢云母长石石英砂岩、向外黄铁矿和硫钴铜矿逐渐为斑铜矿替代，最终由斑铜矿-黄铜矿逐渐过渡到侧翼的无矿岩层(图4)(尹静等，2010)。

该矿体总体呈板状，矿体长约为500～550 m，倾向延深达900 m。矿体最大厚度28 m，矿体平均厚度为7.5 m左右，矿体走向北东，倾向北西，倾角自地表向下30°～55°，上部－200 m以上一般30°左右，－400 m以下一般大于50°(图5，6)。

2.1.2 矿化基本特征

(1)赤富布铜多金属矿，其矿床地质特点、矿化分布规律与赤布鲁马南铜多金属矿相似，矿化严格限制在河床砂岩地层中，向上才是泥质岩。它与赤布鲁马南不同之处是缺少半环形半封闭海湾。矿化共有两层，相隔20～25 m，矿体长约200 m，倾向延深达600 m(最大可达800 m)，矿体单层最大厚度12 m、矿体平均单层厚度为3.5 m左右，矿体走向近南北，倾向西、南西侧伏。

图6 赤布鲁马6-3线地质剖面示意图(彼得，1976)Fig.6 Geological profile of line 6-3 of Chibuluma

(2)矿床中的铜矿化基本上被限制在绢云母长石石英砂岩中，黄铜矿和斑铜矿是主要的含铜矿物，上部矿体中发育少量的辉铜矿。该矿床的硫化物组合为:辉铜矿+斑铜矿+黄铜矿+黄铁矿+含钴黄铁矿+含钴磁黄铁矿+磁黄铁矿。碳酸盐和硅酸盐矿物组合:孔雀石+蓝铜矿+硅孔雀石。

另外，矿石中除含有主要有用组分铜、钴外，还含有金、银和硒等有益组分;根据前人提供的资料，铜精矿中金、银和硒的平均品位分别达到3.0 g/t、57 g/t和 75.2 g/t。

(3)矿体的原生矿石主要具它形－自形细粒状、粗粒状结构和片状、鳞片状变晶结构。具粒状结构的矿物主要为长石和石英。

泥质矿物和细小的绢云母呈片状和鳞片状变晶结构。

(4)矿石主要有细纹层状、细脉浸染状、网脉状、条带状、块状构造;角砾状构造和片理构造。由颜色不同的长英质矿物或硫化矿物定向排列构成细纹层理构造;细脉状、粒状和不规则块状硫化矿物沿层理、片理及切割层理和片理分布于其化矿物之间构成细脉侵染状、网脉状、条带状构造;由剪切构造造成的岩石角砾、眼球状石英分布于岩石中构成角砾状构造;由片状矿物定向排列构成片理构造。

2.2 成矿作用与矿床成因

整个铜矿带中矿体均赋存在加丹加超群下罗安组岩层中，在卡富埃背斜的西翼，含矿岩层为标准泥质岩(即通常所说的含矿页岩)，作为主要含矿层分布较广，黑色石墨质页岩，向侧部逐渐相变为纹状层理泥质岩以及白云岩，而后又变为泥质岩，最终变为无矿白云岩，由于当时高势能的沉积环境，使沉积发生周期性的变化(韵律)，从而出现含矿层的重复，但在赤布鲁马地区，有一定价值的矿化，严格限制在河床冲刷槽的砂岩地层中，向上才是泥质岩，属典型底板矿体。

研究表明成岩作用使成矿元素的赋集起着重要作用，同生沉积作用形成成矿元素的分布状态，在经受后来的摺皱作用和区域变质作用，发生很大变化，矿石矿物多为浸染状，粒度与脉石矿物相似，脉状和细脉状富矿少见。在矿页岩中有富含铜硫化物的薄层冲刷结构，说明铜硫化物为典型沉积环境下形成。综合研究认为卡鲁卢西铜区的赤布鲁马南及赤富布矿床与谦比西铜矿床成因一致:成矿物质是来源于沉积物质，而不是来源于岩浆，矿床是同生沉积的，而非后生，与古地理沉积环境密切相关(图7)(姚利等，2009)。

研究表明矿化形成后，区域构造运动和变质作用对成矿物质的富集和矿体形态改造产生了不可忽视的影响。