刚果（金）Kamoa-Kakula铜矿床地质特征及成因分析

詹勇 郑长友 孙宁 黄燕涛 王双伦

摘 要：Kamoa-Kakula铜矿床是刚果（金）加丹加弧形成矿带重要的铜矿床之一。结合区域成矿背景，对矿区地层、构造、矿体特征、矿石特征等进行评述，并对矿床成因进行探讨。Kamoa-Kakula铜矿床受层位控制，以恩古巴群底部混积岩为主要赋矿层位。孔德龙古时期，含铜氧化流体在恩古巴群底部混积岩的还原环境地层替代早期沉积的微球粒状黄铁矿是层状铜硫化物富集的主成矿阶段，后期的卢菲利造山运动一定程度上塑造了Kamoa-Kakula铜矿床如今的产出状态。分析认为，Kamoa-Kakula铜矿床应属沉积改造型层状铜矿床。

关键词：Kamoa-Kakula铜矿床;地质特征;矿床成因;刚果（金）

中图分类号：P618.41 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）31-0076-06

Geological Characteristics and Genesis of the Kamoa-Kakula Copper Deposit in Democratic Republic of Congo

ZHAN Yong1，2 ZHENG Changyou1，2 SUN Ning1 HUANG Yantao1 WANG Shuanglun1

（1.Sinotech Minerals Exploration Co.，Ltd.， Beijing 100012;2.Sinodrill Co.，Ltd， Beijing 100080）

Abstract： The Kamoa-Kakula copper deposit is one of the important copper deposits in the Katanga copper-cobalt belt of Congo. According to the regional setting of geology and mineralization， the stratum，structure，ore body features，ore characteristics and genesis were discussed in this paper.The Kamoa-Kakula copper deposit is controlled by the stratification， with the Basal diamictite of Nguba group as the main ore-bearing horizon.In the ancient period of Kongdelong， the copper-bearing oxidizing fluid replaced the early-deposited framboidal pyrite in the reducing environmental stratum of the Basal diamictite of Nguba group. This stage is the main metallogenic stage of layered copper sulfide enrichment. The late Lufilian orogeny shaped the current state of the Kamoa-Kakula copper deposit.The Kamoa-Kakula copper deposit is considered as a sedimentary-reformation layered copper deposit.

Keywords： the Kamoa-Kakula copper deposit;geological characteristics;genesis;D.R.Congo

刚果（金）卢阿拉巴省Kamoa-Kakula铜矿床位于中非铜矿带西端，科卢韦齐市西南约25km处，东经25°3′30″～25°20′00″，南纬10°40′00″～10°57′30″。据2019年最新资料显示，Kamoa-Kakula铜矿铜金属资源量达到4 215万t，平均品位约2.56%，其中约700万t铜金属品位大于7%，是非洲第一大、全球第四大铜矿。本文结合区域成矿背景，总结Kamoa-Kakula铜矿床地层、构造、矿体特征、矿石特征，分析了该矿床的成因，以期指导此种类型铜矿床的找矿方向。

1 区域地质背景

刚果（金）-赞比亚铜钴矿带由刚果（金）向南东方向延至赞比亚中部，延伸近700km，宽超过150km，发育多处大型-超大型铜钴矿床[1]。在刚果（金）境内，该矿带通常叫加丹加弧形构造带，也叫加丹加弧形铜成矿带。Kamoa-Kakula铜矿床大地构造位置处于加丹加弧形构造带西端（见图1），构造带内穹隆、残丘、背向斜、推覆构造（因之而成的叠瓦构造）和断裂等次级构造极其发育。

區域出露地层主要为新元古代加丹加沉积岩相地层，不整合于下伏的古老基底之上。区域上又以加丹加岩系为代表，该岩系主要为一套巨厚的海相浅水富镁碳酸盐岩、碎屑岩沉积，由下至上分为罗安群、恩古巴群、孔德龙古群，是铜、钴、铀、铅、锌等金属矿产的主要赋矿层位，主要由变质程度不同的砾岩、长石砂岩、白云岩、灰岩及页岩等组成。区域变质程度较低，以绿片岩相为主。区内未见有岩浆岩出露[2，3]。

2 矿区地质特征

2.1 矿区地层

矿区出露地层岩性比较简单，主要为第四系、恩古巴群底部混积岩（Ng1.1.1“大砾岩”）及罗安群木瓦夏组顶部砂岩（R4.2）（见图2）[4-6]。

恩古巴群是本区主要地层，位于加丹加沉积岩相的中部，其时限属晚元古界（Pt3），其底部大砾岩是本区主要赋矿地层，从底部到顶部确定六个地层单元（见图3）：①底部混积岩（Ng1.1.1）;②下部薄层黄铁矿化粉砂岩、砂岩（Ng1.1.2）;③中部混积岩（Ng1.1.3）;④上部薄层黄铁矿化粉砂岩、砂岩（Ng1.1.4）;⑤上部混积岩（Ng1.1.5）;⑥顶部混积岩（Ng1.1.6）[7]。混积岩地层单元中均有透镜状粉砂岩、砂岩。其中，底部混积岩与下部薄层黄铁矿化粉砂岩、砂岩是本区铜矿体最主要的赋矿岩石。

底部混积岩（Ng1.1.1）在矿权区南西方向厚度40～120m，北东方向厚度3～35m。该层从底部到顶部分为三个亚层：混积岩（Ng1.1.1.1）;砂岩、粉砂岩（Ng1.1.1.2）;混积岩（Ng1.1.1.3）。

Ng1.1.1.1为橄榄色、栗色和浅灰色混积岩（角砾含量20%～35%，分选性较差，主要由石英、铁镁质火成岩及砂岩组成，呈椭圆状及次棱角状，直径通常小于10cm，少量铁镁质火成岩角砾直径可达50cm;基质由浅灰色-灰绿色粉砂质组成），厚度一般为5～25m，局部厚度为40～80m，矿化较差。底部与木瓦夏组砂岩接触部位铁质胶结，褐铁矿化强烈，可作为分层标志层。Ng1.1.1.2为橄榄色、灰-深灰色砂岩、粉砂岩，厚度一般为5～20m，矿化较好，局部含有呈带状分布较小角砾。Ng1.1.1.3为中-深橄榄色、灰色混积岩（角砾含量10%～20%，直径为2～10cm，主要由石英岩、泥质岩和铁镁质火成岩组成;基质由泥质、粉砂质组成），厚度一般为10～40m，矿化较好。

Ng1.1.2为浅-中灰色、黑色薄层状黄铁矿化粉砂岩、砂岩，区域上称为“KPS”。厚度一般为2～40m，矿化不均匀，部分地段矿化较好。层内含有与底部混积岩角砾成分相似的分选性较差角砾，直径为0.2～5cm。

2.2 矿区构造

矿区位于泛非运动期间形成卢菲利安弧的外部褶皱逆冲带的西端[8]，构造十分发育，以复式褶皱构造和断裂构造为主。

矿区中部为一规模较大的Kamoa-Kakula背斜，轴线长度约30km，整体呈NNE走向，在Kakula矿段变为近EW走向，两翼产状较缓。沿背斜轴线由北向南依次有Kamoa、Makala、Kakula-NE、Kakula等4个木瓦夏组上部砂岩穹隆。矿区西部和东部各有一个较大规模向斜，并在Kakula矿段西端有小规模向斜和背斜（见图2）。

矿区内断裂构造发育，主要有NNE向F1、F2断层及一系列由NNE向转为NE向断层（见图2）。通过航磁物探推断矿区东部断层F1为推覆断层，该推覆断层为恩古巴群底部混积岩与孔德龙古群地层界线，决定了矿床东部边界。F2断层决定了Kamoa矿段的西部边界并穿过Kakula矿段中部。在Kamoa矿段内部主要发育与F2断层平行的NNE向断层转为NE向断层的一系列次级断层;在Kakula矿段主要发育与F2断层平行的次级断层。

2.3 岩浆岩

在矿权区内及周边没有发现岩浆岩出露。

2.4 围岩蚀变

通常，沉积型铜矿床蚀变较弱，主要包括低温成岩矿物。在矿权区内，主要蚀变包括绿泥石化、绢云母化、钾长石化、白云石化、碳酸盐化、硅化等，其中钾长石化、白云岩化、硅化、碳酸盐化与矿化关系密切。

3 矿体地质

3.1 矿体特征

本矿区铜矿体层控特征明显，赋矿层位与加丹加弧形铜成矿带有所不同，主要赋存于Ng1.1.1及部分Ng1.1.2（KPS）地层层位中，矿体产状随地层变化而变化，呈层状产出，产状较缓，在木瓦夏组上部砂岩穹隆侧面矿体倾角20°～0°，见图4（图2中所示AB剖面）。目前，Kamoa矿段控制的主矿体范围是50.7km2，局部控制矿体延深超1 560m，矿体厚度为2.3～15.8m（1.0%为边界品位），平均厚度为5.5m，平均铜品位为2.57%，铜金属量超1 950万t;Kakula矿段控制的主矿体范围是21.5km2，局部控制矿体延深超1 000m，矿体厚度为2.9～42.5m（1.0%为边界品位），平均厚度为10.5m，平均铜品位为2.72%，铜金属量超1 710万t，详细资源量见表1[9]。据2019年8月最新勘查成果，在Kamoa矿段北部发现两处KPS地层以斑铜矿、辉铜矿为主的高品位矿体区域（见图2）[10]，其中钻孔DD1450见矿厚度为16.8m，平均品位为15.92%（以5%为边界品位）。

3.2 矿石矿物特征

本矿区铜矿主要为硫化矿石，仅在穹隆顶部边缘出现少量氧化矿石，矿石成分较简单，有用矿物主要为黄铜矿（图5-b、c）、辉铜矿（图5-f）、斑铜矿（图5-d），少量赤铜矿、孔雀石（图5-e）;其他金属矿物主要是黄铁矿（图5-a），KPS地层中含量较高，可用于硫酸生产。脉石矿物有绿泥石、白云石、碳酸盐、钾长石、石英、黑云母（见图6）等。

矿石结构以它形粒状结构为主，少量半自形-它形粒状结构、包含结构、交代假象结构、周边结构等（见图6）。矿石构造以层状、浸染状、角砾状构造为主，其次为细脉状、条带状、稀疏浸染状构造。

4 矿床成因

新元古代罗安至孔德龙古时期的同沉积阶段主要形成大面积砂岩、白云质页岩及富含铁镁的白云石沉积层，并在罗安群与恩古巴群之间形成氧化还原边界。沉积物来源主要为东北部古元古代班韋乌卢地块的含铜矿化斑岩岩体，以及盆地南部太古代古老地体及侵入其内的镁铁质岩浆岩[11]。硫化物在温度20～60℃和细菌作用引起的近中性PH环境下发生沉淀，以微球粒状黄铁矿为特征，有益的铜元素富集较少[12]。

孔德龙古时期，成岩矿物伴随裂谷盆地的火山活动和同沉积断裂活动进一步沉积，在富含火山碎屑的恩古巴群压实脱水成岩过程中为盆地提供了富含金属卤水，卤水温度为200～250℃[12]。金属卤水与浸出罗安群铜元素的氧化盐水以同沉积断裂为运移通道，在恩古巴群底部还原环境的混积岩地层（Ng1.1.1）替代早期沉积的微球粒状黄铁矿形成大量辉铜矿、斑铜矿、黄铜矿，是层状铜硫化物富集的主成矿阶段。本区硫同位素研究表明，硫化铜中的大部分硫来自较早形成的微球粒状黄铁矿;流体包裹体研究表明，成矿流体为盐水（23%～26wt% NaCleq），均一温度为210～240℃[13]。

卢菲利造山运动使早期沉积的矿化层被多期次的构造切割破坏，区域上与造山热动力有关的热液活动使原有矿化层受到活化改造富集，根据石英脉矿物的流体包裹体测试获得的温度记录最高达到400℃[2]。但是，本次造山运动在本区仅使主成矿阶段矿层发生褶皱倾斜及断裂破碎等，形成如今的产出状态。

综合以上分析，本文认为Kamoa-Kakula矿床为沉积改造型层状铜矿床。

5 结论

Kamoa-Kakula铜矿床主要产于恩古巴群底部混积岩地层。受褶皱、断层控制，矿体呈层状产出，矿石主要为它形粒状结构，层状、浸染状、角砾状构造。Kamoa-Kakula铜矿床的成矿过程经历了三个时期，其中孔德龙古时期含铜氧化流体在恩古巴群底部混积岩的还原环境地层替代早期沉积的微球粒状黄铁矿是层状铜硫化物富集的主成矿阶段，后期的卢菲利造山运动一定程度上塑造了Kamoa-Kakula铜矿床如今的产出状态。分析认为，Kamoa-Kakula铜矿床应属沉积改造型层状铜矿床。

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