刚果(金)Luishia铜钴矿床地质特征及成因

陈志国 刘文杰

(1.天津华北地质勘查局；2.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院)

刚果(金)Luishia铜钴矿床地质特征及成因

陈志国1,2刘文杰1

(1.天津华北地质勘查局；2.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院)

Luishia铜钴矿区地处刚果盆地刚果(金)克拉通东北部，矿床主要赋存于加丹加岩系的罗安群地层内，受地层、构造控制显著。分别从成矿地质背景、矿床地质特征、控矿地质条件、矿化富集规律及成矿过程等方面对该矿床进行综合研究，认为该矿床类型为沉积交代-变质叠加改造层状铜钴矿床。

矿床地质特征 成矿机制 矿床成因

Luishia铜钴矿区位于中非洲刚果(金)东南部，毗邻赞比亚，隶属加丹加省昂特加丹加县康波地区，东南距省会卢本巴西约90 km，北西距利卡西市约40 km，地理中心座标为东经27°00′15″，南纬11°09′45″。该矿区经历了新太古代褶皱、基底杂岩褶皱、基巴拉褶皱、孔德龙古褶皱等规模较大的构造运动，发生了不同程度的变质作用和岩浆作用[1]，地层由老至新分别为古老基底和覆盖层。古老基底主要由基底杂岩、基巴拉岩系和加丹加岩系组成；覆盖层是中石炭纪以后的1组很厚的陆相地层，呈水平或准水平状覆盖于盆地中央。沉积的地层自下而上分别为卢阿拉巴—卢比拉什岩系、卡拉哈里系、新第三系[2]。矿区所在区域构造主要由加丹加褶皱—推覆构造带组成，属非洲中部卢菲利弧形构造带的一部分，卢菲利弧形构造带形成于新元古代末板块碰撞[3]。卢菲利弧形构造带总体呈NW—SE走向，在刚果(金)境内，主要构造线在KLOWEZI—LIKASI地区为EW向，从LIKASI—LUBENBASHI转为SE向延伸入赞比亚境内[4]。构造带内次级构造极其复杂，穹隆、残丘、背向斜、推覆构造和断裂极其发育[5]。

1 矿区地质特征

矿区内出露地层由老至新分别由罗安群(R)、孔德龙古群(Ku)及第三系(Q3)。矿区内罗安群(R)地层均不同程度遭受区域变质作用，形成了各种浅变质岩，变质程度低，原岩为一套近海相陆源细碎屑岩和浅海相碳酸盐岩，主要由变泥硅质岩、变砾岩、白云石大理岩、大理岩白云岩及粉砂质板岩组成；孔德龙古群(Ku)是一套陆源碎屑岩，主要岩石有含铁质杂砂岩、泥砾岩、泥岩等，岩石有轻微变质。

受区域构造影响，矿区构造极其发育，不同方向、不同形迹的构造均有表现。Luishia矿区褶皱总体为一轴向NWW向的小型复式背斜，出露长600余m，轴部位于矿区北东侧，出露地层是罗安群。该复式背斜由1个倒转背斜、倒转向斜、斜歪水平背斜组成。矿区断裂构造复杂，主要由6条断层组成，见表1。

表1 Luishia铜钴矿区断层

Luishia铜钴矿区的沉积地层岩石普遍遭受了区域变质作用，岩石的矿物成分及结构、构造均发生了变化。矿区变质岩石属副变质岩，变质程度较低，其分布具有一定的规律性。大理岩化白云岩、白云质大理岩类变质岩，系碳酸盐类岩石随变质程度的加深经重结晶作用逐步形成；硅质岩类由白云岩随硅化程度的加深而形成；石英岩类系硅质岩重结晶而成；变泥岩、变砂泥岩、变泥硅质岩、及板岩和绢云岩类系碎屑岩中的泥岩、黏土岩、含粉砂质泥岩等，随变质程度加重逐步脱水而成。

矿区变质岩石的结构主要有变余结构、变晶结构，其次为碎裂结构和交代结构。矿区变质岩石构造主要有条带状构造、块状构造、板状构造及变余层理构造。矿区围岩蚀变较强，主要有硅化、大理岩化、绢云母化、碳酸盐化、滑石化等，主要在变质作用过程中形成。硅化、绢云母化与矿化有一定的关系。

2 矿床地质特征

2.1 矿体规模及特征

矿区内以Ⅰ#铜矿体规模最大，该矿体主要赋存于大理岩化白云岩、粉砂质板岩中，长1 150 m，水平宽60～200 m，平面呈长椭圆形，剖面呈厚大层状，产状240°～252°∠35°～55°,Cu平均品位为2.805%，Co平均品位0.151%。Ⅱ#钴矿体分布于Ⅰ#矿体上盘的泥岩中，矿体长750 m，平面呈长条状，矿体水平宽3～30 m，变化较大，沿走向膨胀收缩明显，剖面上呈层状，缓倾斜，产状230°～250°∠15°～35°，Cu平均品位为0.55%，Co平均品位为0.193%。Ⅲ#铜钴矿体赋存于白云质大理岩与上部泥岩不整合面附近，矿体长550 m，水平宽20～100 m，平均宽40 m，矿体呈厚大层状，产状70°～100°∠20°～30°，Cu平均品位为1.783%，Co平均品位为0.788%。

2.2 矿石质量特征

氧化矿石结构以自形-它形粒状结构、隐晶结构、包含结构为主，少量交代假象结构、纤柱状结构、粒状结构、隐晶纤维状结构等。原生矿石结构以自形-它形粒状结构、包含结构为主，其次为隐晶结构，少量反应边结构等。氧化矿石构造以浸染状、顺层浸染状构造为主，其次为条带状、细脉状构造、角砾状构造，少量皮壳状和稀疏浸染状构造。地表由于氧化淋滤,多以蜂窝状、纹层状、条带状构造为主。原生矿石构造以脉状、条带状、浸染状、顺层浸染状构造为主。

矿石中铜钴矿物以孔雀石、硅孔雀石、钴华、水钴矿、黄铜矿、辉铜矿、硫铜钴矿为主，其次为少量的斑铜矿、蓝辉铜矿、赤铜矿、铜蓝、自然铜等金属矿物；其他金属矿物主要为黄铁矿、褐铁矿、赤铁矿、针铁矿、纤铁矿等;氧化矿物主要为孔雀石、硅孔雀石、钴华、水钴矿、褐铁矿、赤铁矿、针铁矿、纤铁矿等;原生矿(硫化矿)物主要为黄铜矿、辉铜矿、硫铜钴矿、黄铁矿、斑铜矿、蓝辉铜矿、赤铜矿、铜蓝、自然铜等;脉石矿物有石英、白云石、绢云母、白云母、绿泥石、方解石及电气石等。

黄铜矿是矿石内最主要的硫化物，含量约占整个矿石的3%，呈它形粒状，黄色，粒径0.01～26 mm，呈浸染状分布，局部黄铜矿与硫铜钴矿互相包含，少部分沿裂隙呈脉状分布。斑铜矿矿石内仅次于黄铜矿的硫化物含量约占整个矿石的2%，呈它形粒状，浅灰紫色，粒径为0.01～7.5 mm，呈浸染状或沿裂隙呈脉状分布。孔雀石是矿区浅部最主要的有用矿物，由黄铜矿、斑铜矿次生氧化而成，地表含量约5%，呈绿色土状、纤维状、纤柱状，浸染状或沿裂隙呈脉状分布。硫铜钴矿含量约占整个矿石的0.14%，呈它形粒状，乳白色带粉红，粒径为0.01～40 mm，矿物集合体呈浸染状、不均匀斑杂状分布，与黄铜矿呈互相包含结构。

2.3 矿石类型

矿区内以氧化矿石和原生硫化矿石最为发育，混合矿石在该区不发育。Ⅰ#铜矿体的氧化矿石分布于1 180 m标高以上，氧化带厚0～40 m；Ⅱ#、Ⅲ#铜矿体氧化带深度大，在1 140 m标高以上，氧化带厚80～100 m，铜钴品位较高。氧化矿石按矿物组合可分为含孔雀石斑铜矿-黄铜矿矿石、含黄铜-黄铁矿孔雀石矿石等2种。原生硫化矿石在混合带或氧矿带下部，主要分布于1 180 m以下的部位,按矿物组合可分为(含)黄铜矿矿石、黄铜-斑铜矿石、硫铜钴矿-黄铜矿矿石、含硫铜钴矿斑铜矿-黄铜矿矿石、含黄铁-黄铜矿硫铜钴矿矿石5种类型。

2.4 矿体围岩及夹石

主要矿体围岩顶板为泥岩、泥砾岩，底板岩石为白云质大理岩，赋矿岩石为大理岩化白云岩、粉砂质板岩。矿体与围岩、夹石界线呈渐变关系，靠化验分析结果圈定，矿体内夹石铜品位为0.19%～0.81%。

3 矿床成因

3.1 控矿因素

加丹加铜钴成矿带上所有矿体均赋存于罗安群地层内，地层控矿显著，铜矿体主要产于浅变质岩中，呈层状、似层状。地层及矿体围岩中铜品位较高，一般为0.1%～0.8%，矿石构造为层状-浸染状构造。含矿地层岩石均遭受过不同程度的区域变质作用，总体上变质程度与矿化成正相关，变质程度高、矿化好，反之矿化弱。F1是区内主要断裂，断裂带内及两侧铜、钴矿化强烈，控制着Ⅲ#铜钴矿体的产出。铜钴矿体主要赋存于Luishia小型复式背斜的轴部及南西翼，轴部是几个矿体的叠加部位，矿体规模大、品位高。碳酸盐岩石渗透性增强，有利于含矿热液充填，因此矿区节理裂隙发育地段，矿化强度高。

3.2 成矿过程

(1)海相热卤水喷流-沉积交代阶段。中晚元古时期，海底裂开，同生断裂发生含矿热卤水喷流，在未固结的多孔沉积物中沉积交代，裂谷盆地中的同沉积断裂是主成矿期铜元素迁移的有利通道，同时伴随白云石化、硅化作用，完成了铜钴元素的初始富集-同生沉积交代成矿阶段。

(2)变质叠加改造阶段。晚元古末，卢菲利造山运动导致加丹加初始沉积地层发生大规模韧(脆)性剪切变形、褶皱、逆冲推覆和滑动，该类大规模构造活动产生了大量热液，热液沿韧性剪切带、层间破碎带或逆冲推覆褶皱带等构造薄弱部位运移，并萃取周边地层中铜钴等有益元素，在有利部位再次富集沉淀，与此同时，原始沉积地层受到变质改造，完成了铜钴元素的再次富集-后期变质叠加改造成矿阶段。

(3)浅部氧化淋滤次生富集阶段。该区地层为前寒武纪地层，在漫长的地质年代中，长期的物理和化学风化作用，浅部铜钴矿体在被氧化的同时，有用成矿元素淋滤迁移、多次搬运富集沉淀，完成了氧化淋滤次生富集阶段。该类成矿作用目前仍在继续。

3.3 矿化富集规律

铜矿体赋存于加丹加岩系的罗安群矿山组内的大理岩化白云岩、砂质板岩及白云质大理岩中，地层岩性控制明显。钴矿体集中分布于不整合面上或F1断层附近，局部分布于白云质大理岩的构造裂隙带中，构造裂隙发育，铜钴矿化强。地表铜钴品位较高，铜钴矿体在地表氧化条件下淋滤迁移，有用金属元素多次搬运富集沉淀。

3.4 矿床成因类型

矿床为中新元古代海相热卤水喷流-沉积交代、晚元古代末构造运动导致变质-叠加改造、漫长地质年代浅部氧化淋滤次生富集等三大过程形成的复成因矿床，矿床类型为沉积交代-变质叠加改造层状铜钴矿床。

4 结 语

Luishia大型铜钴矿床位于非洲中部卢菲利弧形构造带北东段，形成于中新元古代，产于弧后盆地或裂谷中。矿体呈层状、似层状赋存于特定的地层单元内，地层岩性控矿明显，区域变质作用造成铜元素的二次富集，断裂构造使得铜钴元素进一步叠加富集。矿床地质特征及成因分析表明，该矿床类型属沉积交代-变质叠加改造层状铜钴矿床。

[1] 刘焕然.非洲刚果(金)加丹加铜钴成矿带地质构造特征[J].资源环境工程，2010，24(2)：137-140.

[2] 王志刚，陈玉华，付小锦，等.刚果(金)加丹加省堪苏祁铜钴矿床地质特征及找矿方向[J].地质找矿论丛，2012，27(2)：206-213.

[3] 楚旭春，范本贤.非洲地质图[M].北京：地图出版社，1982.

[4] 陈兴海，和志军，董少波，等.刚果(金)KIMPE铜钴矿床地质特征及成因分析[J].有色金属：矿山部分，2012，64(5)：42-48.

[5] 刘运纪，李小勇，王 阳，等.刚果(金)KOLWEZI铜(钴)矿床特征及成因研究[J].新疆有色金属，2014(4)：53-56.

2015-01-04)

陈志国(1982—)，男，工程师，硕士研究生，300170 天津市河东区广瑞西路67号。