赞比亚西北省Mwinilunga-Kasempa地区地球化学特征及找矿前景

张 文 梁慧斌 邢印锁 关利进 杨远东

（天津华北地质勘查总院 天津 300170）

1 引言

赞比亚中非成矿带（卢菲利安弧形构造带）是世界著名的铜矿产地，东南起自赞比亚卢安夏，向西北延伸至刚果境内，在该带内发现了一系列大型-超大型铜矿，而Mwinilunga-Kasempa地区正位于该成矿带向西南转弯的延伸部位（图1），基巴拉构造带和卢菲利安弧形构造交汇处。 通过对Mwinilunga-Kas⁃empa地区开展详细的地质、遥感、物探、化探、矿床（点）调查研究等，揭示成矿地质背景及成矿条件，总结区域成矿规律及找矿标志，建立成矿预测的地质、化探指标，为本区下步找矿提供依据。

2 区域地质矿产特征

2.1 构造

卢菲利安（Lufilian）弧形构造带主要由四个片麻岩构造穹隆（卢斯维西Luswishi、索卢韦齐Solwezi、姆旺伯齐Mwombhezi、卡崩波Kabompo）构成，主要由偏北方向控制的逆冲构造所形成，后期受东向逆冲构造影响。铜矿带基本沿该弧形构造带分布，已知主要的铜矿床均分布在穹隆构造区内或周边。其又分为三个二级构造单元，自东向西分别是穹窿区，外部褶皱-冲断带，卢菲利安弧西部前陆带。研究区位于赞比亚西北省卢菲利安（Lufilian）造山带卡崩波（Ka⁃bompo）穹隆构造区北侧，该穹隆构造沿北东向延伸约130km抵达刚果边境，北缘为一波状褶皱带。从构造单元上来看，研究区所处的位置为前陆盆地内部。区域上断裂分为两组，一组为北西向区域断裂构造，一组为北东向区域断裂构造，是一系列逆冲推覆构造活动的结果。这两组断裂构造中，北东向断裂带为卢菲利安造山带的逆冲推覆构造和可能的走滑断层，呈片状、呈带状分布，形成一系裂的逆冲断裂，成为区域主要构造格架。

2.2 地层

区域地层主要包括早元古基底片麻岩系、中晚元古代加丹加超群（Katanga）、新近纪卡拉哈里（Kala⁃hari）组和第四纪冲积物。其中加丹加超群（Katanga）可分为孔德龙古组（Kundelungu），木瓦夏组（Mwashi）上罗安组(（UpperRoan）)、下罗安组（LowerRoan）。各岩石地层单位间呈不整合接触，近地表的地层受构造运动影响，形成了宽缓的褶皱，深部地层也发生了不同程度的变形。

基底岩石：主要由混合岩化的各种片麻岩等组成，是刚-赞铜古矿带中分布最老地层之一，主要分布于Kasai岩席的南部。

加丹加超群（Katanga）：自下而上由罗安组（Roan）、木瓦夏组（Mwashi）和孔德龙古组（Kundelun⁃gu）构成，其中罗安组分为上、下罗安组，下罗安组主要为粉砂岩含石墨及燧石条带、石英砂岩长石石英砂岩和底部砾岩等，上罗安组为一套碎屑岩沉积，含长石石英砂岩和底部砾岩。木瓦夏组为一套火山岩和碎屑岩建造，自上而下含泥质粉砂岩和火山熔岩。

孔德龙古组(Kundelungu)：为一套碎屑岩及混杂岩沉积组合，自上而下为粉砂岩层混杂岩。罗安组遭受了低绿片岩相的区域变质作用，是刚-赞铜矿带主要的含矿地层。

卡拉哈里（Kalahari）组：为新近纪-第四纪风成细砂层、粉砂层、燧石等，该组地层中包含现代沉积物钙质岩、粘土岩及盐质蒸发岩等。

第四纪冲积物：主要为分布于宽阔河谷阶地、河漫滩及河床中的砂砾岩及沼泽泥炭质沉积物。

2.3 岩浆岩

区域上岩浆活动不太发育，卡崩波（Kabompo）穹隆构造核部出露有斜长花岗质片麻岩、英云闪长花岗质片麻岩和夕线石黑云斜长片麻岩等混合花岗岩类岩石，在西南部的Mwinilunga附近，零星出露安山岩和玄武岩等火成岩。虽然区域上构造活动强烈，形成一系列北东向逆冲断裂，但岩浆侵入活动较弱，仅有零星的侵入岩体在区内出露，规模有限。

2.4 区域矿产

区域上以铜、钴为主的金属矿产和以绿宝石（祖母绿）为主的非金属矿产比较丰富，矿床、矿点及其众多矿化信息分布较广。在研究区南部及东南部卡崩波穹窿构造边缘地带已发现的矿（化）点有多处（图1），其中不乏大型和超大型矿床。目前多处于勘查阶段早期，有的已投入生产，该区域具有巨大的找矿潜力。区内由于穹隆和褶皱构造作用，使矿体赋存层位变浅，甚至暴露于地表，便于找矿。目前发现的具有工业价值、规模巨大的、层控型的铜矿床无一例外地分布在穹窿和褶皱构造的周边，因此背斜和穹窿构造是赞比亚－刚果弧形成矿带铜矿床最重要的控矿构造，是寻找层控型铜矿的第一要素。此外，断裂构造为成矿热液活动提供了重要场所，可形成铜金多金属矿体，虽然其矿床规模多为中小型矿床，但矿床品位高，经济意义不可小视，在赞比亚许多民采矿点是该类矿床，因此在在赞－刚弧形成矿带延伸部位是断裂构造也是重要的控矿构造。

图1 中非铜矿带铜多金属矿产分布示意图

3 研究区地质矿产特征

3.1 地层

研究区内出露的地层为中晚元古代加丹加超群-孔德龙古组的一套不连续的、混杂的碎屑沉积岩系，自下而上依次为：底部强风化的铁质砾岩风化壳层，中部粉砂质泥页岩、中厚层石英砂岩、石英砾岩层、薄层粉砂岩，上部多为卡哈里组残坡积粉砂土和粘土层覆盖。区内岩层除石英砂岩自南西向北东较连续出露外，其他岩性连续性一般较差，有重复出现和加厚现象，构造破坏的地段则往往表现为地表岩石碎块的混杂堆积。区域上的基底杂岩及罗安组地层在本区未见出露。

3.1.1 铁质砾岩

该岩性以风化壳形态广泛出露于研究区南部、中部及东北部，普遍遭受物理风化和化学风化作用，发育褐铁矿化和硅化，岩石风化面呈褐红色-棕褐色，因铁矿物含量的变化而略有不同，常见淋滤流失孔洞，地表形态常表现为巨大的透镜体近水平分布于地表，少见破碎堆积的粒状集合体形态。铁质砾岩发育的地段，地势通常较为平坦。

3.1.2 石英砂岩

区内分布最广，出露最为连续的岩石地层，自南西向北东，宏观上产状较稳定，局部则由于遭受断层切割，推覆挤压作用而导致岩层转弯，地表形态表现为低缓起伏，倾角一般小于20°。岩性包括长石石英砂岩和石英砂岩（以石英砂岩为主），前者一般粒度较粗，为中粒-中细粒，遭受风化后常在地表形成薄层粉砂质覆盖层。岩石多遭受物理风化作用而破碎堆积，也见石英砂岩遭受切割断裂而形成的陡崖地貌，石英砂岩分布的地段一般地势相对较高，形成低缓的山丘。

3.1.3 石英砾岩

该岩性出露范围较小，仅出露于研究区西南部，沿北西向以狭长带状分布于石英砂岩上盘，其接触关系可能为整合接触，或以夹层形态分布于长石石英砂岩岩层内。

3.1.4 铁质粉砂岩

出露范围很小，仅在研究区的中部及中南部零星发育于石英砂岩上部或以转石形态见于第四系覆盖的地段。岩石为紫红色薄层状，铁质含量较高。

3.1.5 粉砂质页岩、泥岩

出露面积较小，多分布于工作区东北部，中部和东南部零星出露，与上部石英砂岩为平行不整合接触关系，在东北部出现页岩与石英砂岩的互层分布形态。

3.2 构造

3.2.1 断裂构造

区内断裂主要分为两组：一组为北东向区域性断裂构造，一组为北西向断裂构造。以北东向为主，北西-北西西向断裂构造次之。其中，北东向断裂构造可能为区域东向逆冲构造产物，表现为挤压或由挤压向伸展过渡的应力特征；而北西向断裂构造则可能由偏北方向控制的逆冲构造所形成。另外区内加丹加超群（Katanga）和卡拉哈里（Kalahari）组地层内部的层间滑动断裂发育，对岩层无明显的错动。近东西向的断裂也有发育。

3.2.2 褶皱构造

区内普遍发育宽缓连续的褶皱构造，轴向北北东-北东，为区域性逆冲推覆构造运动的产物，褶皱并未导致岩层翻转，但有沿轴向发育的断裂形成，致使岩层错断。

3.3 岩浆岩

区内岩浆岩一般呈脉状产出，集中出露于西南部和东北部，规模较小。从产出形态上可分为两组，分别沿北东-北北东向和北西向断裂分布。岩性主要为中粗粒钾长花岗岩（可能含部分花岗伟晶岩，这类岩石发育一定程度的钾化，但并未见到金属矿化），其次为中细粒花岗闪长岩和闪长岩，也可见细粒致密的长英质侵入岩（可能为细晶岩岩脉）。根据岩浆岩侵位的形态判断，本区岩浆岩侵位年龄必晚于卢菲利安运动，形成年龄可能在晚元古代。从岩体或脉体与围岩接触带的蚀变情况来看，区内岩浆岩规模十分有限，因而限制了与岩浆岩有关的该类矿床的规模。

4 地球化学特征

4.1 岩石地球化学特征

通过对本区各类岩石样品化学分析结果表明：Cu元素明显富集于花岗岩（脉）-闪长岩（脉）（最高值达0.17%）及风化的铁质砾岩中（最高值218.99 ppm），其元素异常具有普遍意义。Zn元素则相对富集于花岗岩-闪长岩中，其次是风化的铁质砾岩。Pb、Co两种元素没有普遍异常，但一旦有异常出现的岩石样品其含量均高于上地壳丰度（Pb最大值55.59，Co最大值299.09），Co元素尤其明显。从对岩性选择来看，Co元素主要富集于风化的铁质砾岩、闪长岩和部分铁质粉砂岩中，局部富集特征明显，在铁质砾岩中最高甚至达到0.03%的水平。Mo元素除在石英砂岩中没有异常出现外，其他各类岩石中均有异常显示，其含量明显高于上地壳丰度，该元素对岩性没有明显的选择性。

4.2 土壤地球化学特征

从土壤地球化学数据统计分析结果可以看出（表1）：本区Cu、Mo元素具有较高的背景值，高于大陆上地壳丰度，Pb含量与上地壳丰度相当，As、Co元素为局部富集。Zn、Fe元素的变异系数较高（0.24、0.60），但富集系数均小于1，背景值较低，相对上地壳，本区仍是贫Fe和Zn。对Cu、Pb、Zn、Mo、As、Fe、Co七种元素作聚类分析，结果显示：Cu、Pb、Zn、Mo四种元素具有组合相关关系，Fe、As及Fe、Co分别相关，相关系数分别为0.106、0.129，另外，Cu和Co也具有较好的相关性，相关系数0.113。总体上，土壤地球化学元素异常以Cu、Mo、Zn为主，异常展布形态一般以北东向延伸的细带状为主，或以小的较密集的点异常群（带）分布，单个面积较大的异常少见，异常强度不高，没有明显的异常分带，Cu、Mo、Zn三种元素套合较差。Co元素异常分布范围很小，但有局部富集特征。全区土壤地球化学元素异常背景值不高（表1），成规模的异常几乎没有出现，没有明显的浓集中心，异常较弱，只有个别元素出现二级异常分带。

4.2.1 Fe、Co元素异常特征

Fe、Co元素异常主要分布于工作区西南、中部和东北部，二者具有一定的相关性（表2）。Co元素异常出露面积很小，以单点异常为主，多表现为北东向延伸的竹叶状形态，异常最高值为62.84ppm（远高于上地壳丰度），这种异常的出现常常伴随着Fe的异常，Fe、Co异常套合性较好，但强度不高，规模不大，特别是Co异常出现范围十分有限。Fe背景值低于上地壳的背景值，而Co的富集则较明显。Fe、Co元素异常的分布多与区内风化铁质砾岩的出露对应较好，通过对风化砾岩元素异常分析也可以看出，在该类岩石中，Fe、Co元素含量普遍很高，可能代表了原始沉积过程中的海底中基性热液流体活动的一般特征，而土壤次生晕异常的出现则代表了地表环境下的次生富集。另外在花岗岩-闪长岩（脉）分布地段，本区西南出现一个Co的二级异常中心，同时套合有Fe、Cu、Zn元素的一级组合异常，异常形态表现为圆形或近圆形。

4.2.2 Cu、Pb、Zn、Mo元素异常特征

Cu元素异常：主要分布于工作区南部、西南部和西北部，中西部零星出露。西南部出露面积最大，约3.5km2。异常多呈面状、（狭）带状，沿北东向展布，中部则多为散点状。异常连续性较好，以一级异常为主，南部出现一个二级异常中心，异常最高值为222.55ppm。总体看来，Cu元素异常强度不高，规模一般，没有明显的异常分带，但异常背景值高于上地壳丰度，反映了区域普遍较高的Cu元素背景含量水平。异常对岩性没有选择性，在区内出现的各类岩性中均有不同程度的分布。在花岗岩-闪长岩（脉）分布地段，一般出现Cu元素与Zn、Fe、Co元素的局部组合异常，形态通常为规则的圆形或近圆形。

表1 土壤地球化学元素特征表

表2 土壤地球化学元素相关系数表

Pb元素异常：主要分布于工作区西南部和西北部，多为椭圆状或较规则的面状，北东向展布，异常存在多个富集中心，基本为单点或孤立的点异常形态，异常最高值为117.44ppm。总的来看，Pb元素在本区元素含量水平较低，异常背景值相当于上地壳丰度水平，局部小范围内出现与Cu、Zn元素的套合现象，且形态相似，然而规模十分有限。

Zn元素异常：多分布于西南部和中西北部、西北部地区，异常一般呈竹叶状或细条带状，大致呈北东向展布，靠近花岗-闪长岩脉，有面状分布的异常出现，规模很小，与Cu、Fe、Co、Mo有一定套合。依据区内岩性分布情况来看，Zn元素异常多分布于花岗岩-闪长岩脉分布的地段，异常强度不高，没有明显的异常中心出现，几乎全部为一级异常，背景值低于上地壳丰度。

Mo元素异常：主要分布在工作区西南部，中部和东北部零星分布。异常呈串珠状沿北西分布，单个异常长轴方向为北东。异常分布相对分散，规模很小，强度弱，基本为一级异常（仅存在一个二级异常中心），局部与Cu、Zn元素有一定套合现象。异常最高值为27.26ppm。

5 找矿前景

5.1 综合分析

区内出露的岩石地层为孔德龙古组的碎屑沉积岩系，其岩性包括了泥页岩-粉砂岩-砂岩-砾岩连续的粒级序列，但构成比较复杂，不是简单的粒序沉积；区内构造较为发育，以北东向为主，次为北西向断裂构造。从形成期次来看，北西向构造活动时间较早，表现为不连续的错位的断层系，而北东向断裂构造活动晚于北西向构造，一般较为连续，延伸和延长较远，应为受卢菲利安运动影响的一系列逆冲断层系。区内岩浆岩多以脉状形态侵位于北东向断裂构造系，岩性以酸性的花岗岩（脉）到中基性的闪长岩为主。从岩石地球化学分析结果来看，Cu元素在岩浆岩类（特别是闪长岩）、铁质砾岩和铁质粉砂岩等各类岩性中的平均含量既高于大陆上地壳丰度，又高于全区土壤背景值，说明本区普遍较高的Cu元素高背景值很可能与此类岩石Cu元素的高含量密切相关。在风化的铁质砾岩、闪长岩和铁质粉砂岩中，Co元素的局部富集十分明显，一方面，这与这几类岩石中普遍较高的铁元素含量有关（Fe、Co具有相似的地球化学行为），另一方面则说明Co元素更倾向于富集于偏基性的侵入岩中（花岗岩中未检出Co元素），而这类岩石一般来源较深，更多代表了下地壳或者更深层次的物质来源，再者说明了Co元素在表生环境下很容易发生次生富集。

5.2 找矿方向

区内Cu元素异常一是在风化的铁质砾岩广泛出露的地段有一定规模的存在，但异常强度和变异程度不高，二是在花岗岩-闪长岩（岩脉）分布的地段，该段异常则表现出与其他元素（Zn、Pb、Mo）的良好的套合，Cu元素存在高值异常，且变异程度较高。前者代表了原始沉积过程中中基性海底热液后者则与岩浆活动导致的元素活化运移和再富集密切相关。在中非成矿带上，已发现的大型-超大型矿床多于穹窿构造边缘岩浆岩广泛发育、而含矿层位罗安组地层因构造运动抬升至浅部或近地表的地段被发现，土壤地球化学测量结果也反映了沿构造发育的岩浆岩带，成矿元素具有活化富集趋势。因此，在本区穹窿构造边缘地带，构造活动频繁、岩浆活动发育且具有高背景元素含量（特别是罗安组地层）的地段是未来勘查工作的方向，而岩浆活动的规模、强度直接决定了可能形成矿床的规模和资源潜力。

6 主要结论与建议

研究认为，区内具有高于上地壳的Cu元素背景，在侵入岩分布的地段，Cu、Mo、Co等元素有一定的富集趋势，侵入岩则沿区域性断裂构造就位。这说明在元素高背景的条件下（特别是含矿层位埋藏较浅或可能通过工程揭露出露地表的地段），一旦有构造热液活动参与，对成矿元素进行萃取活化，或者对已存在矿床进行叠加改造，则容易再富集，如果构造热液活动规模可观，在有利地段则可形成矿床。若条件允许，将来应用物探手段）对区内有异常分布的花岗岩-花岗闪长岩-闪长岩（脉）地段作进一步查证，对其深部规模、形态和成矿潜力做进一步研究和探讨。