赞比亚卢安夏盆地铜矿控矿特征及找矿预测

牛聪聪，方 科，覃 鹏，黄学强

(中国有色桂林矿产地质研究院有限公司，广西 桂林 541004)

0 引言

卢安夏铜矿自1928年开采至今，总采出铜矿石达11亿吨，铜金属量3000万吨。前人研究基本确定了卢安夏铜矿属于中非成矿带上一典型层控矿床，成矿作用与沉积作用同时进行，含矿的下罗恩群成矿成岩年龄与铜带省其他矿床基本一致，锆石测年显示时代位于735～880 Ma之间，成矿物质来源是地下基底[1-13]。任超等[14]通过对卢安夏地区的成矿特点进行分析，认为在微生物在同生沉积成矿阶段起到重要作用。周应华等[15]在卢安夏盆地内找矿研究中，结合地质、地球物理、地球化学特征进行分析，圈定了盆地西侧卢弗布地区的找矿靶区。王改荣等[16]对难选的氧化铜矿石进行了工艺学研究，并确定了铜的各种赋存状态。本文在前人研究的基础上，从成矿盆地相的角度分析各种控矿规律，并对下一步的找矿方向进行预测。

1 区域地质背景

卢安夏成矿盆地位于中南部非洲赞比亚—刚果(金)铜钴成矿带的南东端，大地构造上属于卢弗利安穹隆构造产生的卡富埃背斜西翼[17-19]。卡富埃背斜沿卡富埃河(基特韦—瓦拉巴)NW向延伸，平均走向235°，长约150 km，沿背斜西翼雁列状展布了孔科拉—恩昌加、谦比希—恩卡纳、卢安夏等沉积构造盆地(图1)。沿着这些盆地边缘依次出现了孔科拉铜矿床、奇利拉邦布韦铜矿床、钦戈拉铜矿床、谦比希铜矿床(主西和东南矿)、穆瓦巴西矿床、敏多拉铜矿床、齐布卢玛铜矿床、巴鲁巴铜矿床、穆利亚西铜矿床、麻什巴铜矿床。

2 卢安夏盆地控矿特征

卢安夏盆地铜矿与赞比亚铜带省其他沉积砂页岩型铜矿类似，成矿作用受区域构造、地层岩性、岩相古地理环境的控制，矿体定位于下罗恩亚群泥页岩沉积建造中，并受后期构造变形作用影响与褶皱同步褶曲，矿体呈长条状弯褶等复杂形态，明显地体现了“盆”“层”“相”“构造”的控矿特征。

2.1 矿床的分布受次级盆地控制

卢安夏盆地呈近EW向，东西长约23 km，南北宽约6 km，东部褶皱紧闭，向西逐渐宽缓。从东往西依次发育有罗恩次级盆地、穆利亚西次级盆地、巴鲁巴次级盆地，目前发现的大型铜矿床罗恩铜矿、罗恩延长部铜矿位于罗恩次级盆地边缘；穆利亚西氧化铜矿、穆利亚希南及麻什巴铜矿分别位于穆利亚西次级盆地两侧；巴鲁巴铜矿、巴鲁巴东铜矿分别位于巴鲁巴次级盆地的北部和东部，矿床严格受沉积构造次级盆地控制(图2)。

图1 赞比亚铜带省成矿盆地分布图Fig.1 Distribution map of metallogenic basin in Copperbelt province of Zambia1—上罗恩亚群 2—下罗恩亚群 3—基底杂岩 4—含铜砂页岩带 5—滨海生物礁 6—矿体(化) 7—倾向

图2 卢安夏盆地矿床分布及找矿预测示意图(据文献[1]，修改)Fig.2 Distribution map of Cu-Co deposits in Luanshya Basin and prospecting prediction [1]1—孔德龙古群 2—穆瓦夏群 3—罗恩群 4—基底杂岩 5—花岗岩 6—辉长岩 7—远景预测区 8—A—A’地质剖面 9—铜钴矿床 10—含矿地层 11—竖井及编号

2.2 矿体定位受地层层位控制

卢安夏盆地各矿床矿体赋存层位见表1。

矿体主要赋存在下罗恩亚群RL6中，少量矿化延伸到紧邻的下伏RL7顶部，在RL5底部仅局部有矿化，矿体呈层状与围岩整合接触，各个矿区矿体分述如下：

巴鲁巴按矿体特征分为巴鲁巴东和巴鲁巴矿，中间被一条无矿间隔带分开，巴鲁巴东矿为两层矿，下层矿体位于RL6底部，上层矿体位于RL6中上部，其间黄铁矿泥质岩分隔，在最东部黄铁矿泥质岩变薄，上下层矿相连形成中矿体；在无矿带西的巴鲁巴中心矿只有下层矿体，位于RL6底部和RL7顶部，直接覆盖在下盘砾岩上，其上是含黄铁矿页岩。

在穆利亚西北，由于海进海退过程或构造作用，含矿层位RL6厚度较大，RL6中的矿体局部延伸到上部RL5底部，其间为不含矿的长石砂岩相隔。

在罗恩—罗恩延长部盆地，28#井以东主矿体为上层矿体，位于RL6中上部，下层矿体在东部不具经济意义，中间相隔3～12 m黄铁矿泥质岩。28#井以西上层矿体尖灭，主矿体变为下层矿体，位于RL6底部，其上直接覆盖黄铁矿泥质岩。

在麻什巴只有下层矿体，位于位于RL6底部和RL7顶部。

RL6的泥页岩和白云岩是该区铜矿床的主要含矿层位，因此，下罗恩亚群RL6是卢安夏盆地铜矿的直接的找矿标志“层”。

表1 卢安夏盆地各矿床矿体赋存层位一览表Table 1 List of the hosted rock layer of orebodies in Luanshya Basin

注：HOB—顶板矿，UOB—上层矿，LOB—下层矿，AR—泥质岩，PYZ—黄铁矿泥岩。

2.3 矿体与赋矿岩相位关系密切

成矿作用与原始沉积层理有关，在含矿泥质页岩中，硫化物沿层理面富集，岩石粒度与硫化物颗粒大小呈正比关系，若岩石粒度较粗，则相应的硫化物颗粒也较粗。硫化物沿沉积物的纹层富集，且不受下覆地层纹层面上的矿化富集影响。

下层矿体的底部矿化通常为不纯白云岩，变质后为含透闪石云母白云岩、透闪石-黑云母片岩，上部矿化为泥质岩，呈层状或似层状，纹层理发育，向西白云质含量逐渐增加，白云石呈柱状垂直层理分布在泥质岩浅色纹层中。上层矿体为泥质岩，呈层状或似层状、纹层理发育，时含团块状硬石膏，硫化物沿层理面富集，形成硫化物富集的纹层。

2.4 矿体形态受与后期构造影响

卢安夏盆地及其周围地区构造复杂，向斜为本区的主要构造，卢安夏盆地内的各矿体均位于这些复式向斜构造中。以贯穿卢安夏盆地的穆利亚西—巴鲁巴地质剖面为例，穆利亚西向斜翼部的牵引褶皱发育，这些次级褶皱槽部形态圆滑，转折端矿体较厚，矿体倾角从浅至深逐渐变陡，并向北挤压弯曲，北部巴鲁巴向斜翼部褶皱开阔平缓，往南倾角逐渐变陡，在巴鲁巴向斜南翼和穆利亚西复式向斜北翼之间形成了一个“冠状”背斜脊(图3)。

在穆利亚西南可见众多呈雁列状展布的牵引褶皱，这些牵引褶皱往往造成矿层多次折叠出现厚大矿体，在一些次级构造较为发育的区域，为找矿的有利部位。

2.5 矿物组合具有明显分带特点

勘查及开采工作揭示，卢安夏盆地内含铜硫化物具有带状分布特点。含铜硫化物矿化几乎全部赋存于RL6地层中，在14#井以东主要为辉铜矿，14#井至穆利亚西南之间以斑铜矿为主，穆利亚西南以西以黄铜矿为主(图4)。在垂直方向上，底部为斑铜矿带，向上为斑铜矿、黄铜矿混合带、再向上为以黄铜矿为主的矿化带。在平面上，自东向西的方向依次为含斑铜矿的辉铜矿带→黄铜矿、斑铜矿、硫钴矿带→含少量黄铜矿的黄铁矿带。

图3 穆利亚西南—穆利亚西北—巴鲁巴剖面(A—A′)Fig.3 The geological profile of SW Muliyashi - NW Muliyashi - Baluba (A-A′)罗恩群：1—白云岩 2—长石砂岩、泥质岩 3—燧石白云岩 4—白云岩、互层状泥岩和石英岩 5—泥页岩、白云岩 6—过渡片岩，砾岩 7—矿体

图4 卢安夏盆地铜矿物分带图Fig.4 The zoning map of copper minerals in Luanshya Basin

3 找矿预测

根据上述盆地控矿特征，预测盆地内具有“盆”、“层”、“相”、“构造”有利条件的地区还有巴鲁巴西延地区、穆利亚西北3翼、麻什巴Ⅲ号次级凹陷区(图2、表2)。

表2 卢安夏盆地成矿预测区及验证结果Table 2 List of metallogenic prediction areas and drilling verification result in Luanshya Basin

4 结语

综上，卢安夏地区铜矿床严格受盆地边部次级构造盆地控制，矿化定位于下罗恩群RL6层位和RL7层位上部，矿体主要赋存于沉积建造的白云岩、泥页岩中。后期构造变形和变质作用对矿床富化和矿体形态有较明显的改造作用。通过“盆”、“层”、“相”、“构造”对比，认为巴鲁巴西延地区、穆利亚西北3翼深部区域、麻什巴Ⅲ号次级凹陷区为有利的成矿区段，其中，前两个区域经钻探验证取得了较好的找矿效果。