津巴布韦西北部地区某铜矿床地质特征及成因探讨

江伟华，阎 浩，卿 芸，朱 进，郭 佳

(1.中国非金属矿工业协会，北京 100831；2.中国冶金地质总局矿产资源研究院，北京 100025)

矿区位于津巴布韦西北部地区，前人已在该地区开展了小比例尺地质填图和小规模开采工作，但在1975年以后停止勘探和采矿工作。本文通过地质填图、地表槽探、深部钻探等工程，较系统地研究其矿床地质特征，探讨矿床的成因，对该地区的铜矿找矿具有一定参考意义。

1 区域大地构造背景

铜矿位于津巴布韦克拉通西北部Karoo系盆地中部[1-3]，大地构造上隶属于前寒武系赞比西变质带西缘的Magondi造山带[4]，其北临伊鲁米迪变质带，西有前寒武系达马拉造山带，是一个集构造、变质、成矿作用相对集中的地区[5-6](图1[1-5])。

2 矿区地质特征

2.1 矿区岩石地层

区内岩石地层主要为前寒武系Malapotese组斜长角闪岩(mBh)、斜长角闪片麻岩(ms)、区域变质石英岩(mq)及石英岩(qz)(图1)。赋矿岩石为斜长角闪岩(mBh)，呈灰黑色—灰绿色，中细粒粒状变晶结构，局部为鳞片变晶结构，块状构造为主，少量为条带状构造，主要由斜长石(占54%)、角闪石(占45%)及少量(<1%)副矿物，如磷灰石、锆石组成。斜长石呈他形粒状或近等轴粒状，镶嵌状分布，粒度一般0.05～0.5 mm，少数0.5～2.1 mm，多数表面干净，少见表面高岭土化、绢云母化明显。角闪石呈半自形柱粒状，褐绿色，杂乱状、似镶嵌状分布，粒度一般0.05～0.5 mm，少数0.5～1.4 mm。斜长角闪片麻岩(ms)主要由斜长角闪岩经区域变质而来，柱粒状变晶结构，片麻状构造，主要矿物组成：角闪石(40%)、斜长石(30%)、石英(15%)、黑云母(10%)、金属矿物(5%)。区域变质石英岩(mq)，浅灰色，不等粒结构，块状构造，主要矿物组成：石英(60%)、钙铝榴石(20%)、斜长石(10%)、钾长石(<5%)、氯铜矿(5%)。石英岩(qz)：白—绿色，柱粒状，变晶结构，块状构造，主要组成矿物为：石英，呈他形粒状，粒径0.1～1 mm，含量50%。绿帘石：呈自形、半自形柱状，他形粒状及其集合体，柱粒径0.05～1 mm，含量40%。榍石：多呈他形粒状及其集合体，少量呈菱形，楔形状，在岩石中主要呈星散浸染状分布，少量集合体呈斑状分布，含量5%。萤石：呈他形粒状，粒径0.05～0.1 mm，呈星散浸染状分布，含量3%(图2：a-d)。

1—Karoo系盆地；2—Magondi带；3—克拉通边界；4—造山带；5—矿区位置；6—斜长角闪岩；7—斜长角闪片麻岩；8—区域变质石英岩；9—石英岩；10—矿体及编号；11—矿区断层；12—矿区破碎带图1 区域大地构造简图及矿区地质简图Fig.1 Structure and geology map of the copper deposits

a—斜长角闪岩显微照片；b—斜长角闪片麻岩显微照片；c—区域变质石英岩显微照片；d—石英岩显微照片；e—条带状；f—星点状；g—浸染状；h—细脉状；i，j—黄铜矿；k—钛铁矿；l—辉铜矿；m—地表孔雀石化；n—斑点状硅化；o—云絮状硅化及黄铁矿包裹体；p—大理岩及斜长角闪岩残留体图2 矿区主要岩石地质特征Fig.2 Geological characteristics of main rocks in the copper deposits

2.2 矿区构造特征

矿区内NE向展布的向斜构成矿区的主干构造，核部由Malaputese组斜长角闪岩组成，向两翼依次分布为斜长角闪片麻岩与区域变质石英岩。与向斜配套产生的断裂构造，以NE向断裂构造为主体，在地表上表现为构造破碎带。这些断裂构造作为深部含矿热液运移的通道，是有利的成矿部位。

3 矿床地质特征

3.1 矿体分布特征

矿体均呈NE向展布，分布于向斜两翼，矿体地表受挤压破碎带控制，破碎裂隙发育，具硅化、钠长石化和阳起石化，石英细脉沿裂隙充填，翠绿色孔雀石沿裂隙面普遍分布。矿体深部均赋存在斜长角闪岩经硅质热液蚀变而形成的硅化蚀变带中。矿体倾角70°～80°，地表延长80～1 000 m。

3.2 矿石质量

矿石分为两种自然类型，含铜硅化斜长角闪岩型，含铜硅化挤压破碎带型。矿石一般为中细粒粒状变晶结构，局部呈鳞片变晶结构。构造以条带状、星点状、浸染状、细脉状为主(图2：e-h)。

矿石中金属矿物主要由黄铜矿、斑铜矿、黄铁矿、钛铁矿和辉铜矿等组成，矿物粒径一般0.01～2 mm不等，大者可达4 mm以上(图2：i-l)。脉石矿物主要由角闪石、斜长石、钠长石、阳起石、透闪石、石英及少量绿帘石、黝帘石、榍石、萤石等组成，粒径一般0.01～2 mm不等，大者可达3 mm以上。

3.3 围岩蚀变

经后期的构造、变质等作用，含矿地层斜长角闪岩表现出一定的蚀变矿化组合。地表破碎带中孔雀石化较为普遍(图2：m)，深部主要表现为硅化、黄铁矿化、黄铜矿化、碳酸盐化等。硅化以云絮状为主，局部含有少量黄铁矿包裹体，脉状次之，在局部钻孔中，发育少量斑点状石英，多为圆形，椭圆形，大小不等，粒径1～30 mm(图2：n-o)。斜长角闪岩后期碳酸盐化较为发育，重结晶变质形成大理岩，局部大理岩中夹杂还未重结晶变质的斜长角闪岩残留体(图2：p)。

4 矿床成因

4.1 全岩分析

通过地质填图、钻孔编录、探槽编录及相关样品分析结果得知，该地区孔雀石化、黄铜矿化较为普遍，但几乎局限在斜长角闪岩中，成矿受岩性控制明显。对矿区内的7个斜长角闪岩样品开展硅酸盐全岩分析，分析数据见表1。

表1 矿区斜长角闪岩主量元素原始数据Table 1 Primary data of main elements of amphibole in mining area /%

矿区内的斜长角闪岩为弱变质岩，局部达到片麻岩相[7]。从SiO2-TiO2图解中(图3：a)，可以得出，5个样品投在火成岩区域，结合斜长角闪岩块状构造及各个主量元素成分相似特点，可以判断区域内的斜长角闪岩原岩应为火成岩。另外两个样品落在沉积岩区，原因可能后期受到沉积岩的混染。从表1中可以看出，斜长角闪岩SiO2含量介于41.04%～53.52%，变化范围小，平均含量为48.17%，故其原岩为基性火山岩。此外，TiO20.96%～1.52%、Al2O312.47%～17.26%、MgO 2.74%～8.55%、CaO 3.56%～12.08%、Fe2O32.28%～13.19%、FeO 2.66%～11.60%、MnO 0.17%～0.27%、P2O50.087%～0.32%。

样品的全碱含量(Na2O+K2O)0.24%～4.18%，平均值为2.68%，里特曼指数σ=1.39，其值小于3.3，属于钙碱性系列；且大多数K2O/Na2O的比值为0.02～0.22，只有GP2的K2O/Na2O比值为4.08，故大多数样品表现出钙碱性特征。此外，根据SiO2-K2O图解(图3：b)得知，其中5件样品落在了钙碱性及高钾钙碱性系列。综合以上，铜矿斜长角闪岩原岩为钙碱性系列。

在Na2O-K2O图解(图3：c)中，矿区7件样品有5件样品投图落在钠质岩石区内，另外2件样品落入钾质、高钾质岩石区内，故矿区斜长角闪岩表现出富钠特征。

将原始数据中的烧失量剔除之后，重新换算成100%，然后再进行TAS图解的投影。在TAS图解(图3：d)中样品投点落入玄武岩、玄武安山岩区域。

a—SiO2-TiO2图解；b—SiO2-K2O图解；c—Na2O-K2O图解；d—TAS图解：F—似长岩；U1—碱玄岩(Ol<10)，碧玄岩(Ol>10)；U2—响岩质碱玄岩；U3—碱玄质响岩；Ph—响岩；S1—粗面玄武岩；S2—玄武粗安岩；S3—安粗岩；T—粗面岩(Q<20)，粗面英安岩(Q>20)；Pc—苦橄玄武岩；B—玄武岩；O1—玄武安山岩；O2—安山岩；O3—英安岩图3 斜长角闪岩主量元素分析Fig.3 Main elements analysis of amphibole

4.2 光谱分析

对围岩开展光谱分析，从分析结果得知(表2)，围岩主要有用元素为铜，含量为300～1 500 μg/g；锰，含量为2 000～5 000 μg/g；钛，含量为4 000～4 500 μg/g；镍，含量均为300 μg/g；铬，含量不大于200 μg/g。符合典型的玄武质岩石的性质。

4.3 矿床成因分析

通过主量元素图解及光谱分析的判断，可确定斜长角闪岩原岩为基性玄武岩，属钠质钙碱性玄武岩，判断矿床为玄武岩型铜矿。初期岩浆活动为同生热液成矿提供了物质基础，后期成矿作用与构造热液密切相关，含矿硅质热液沿构造通道上升，一方面，对斜长角闪岩进行强烈的热液蚀变、改造；另一方面，硅质热液提供了成矿物质，并对斜长角闪岩进行交代，获取聚集斜长角闪岩中的成矿物质，在有利的构造空间富集成矿。在老硐编录发现，矿化与构造裂隙的发育程度有关，在构造裂隙发育、挤压破碎带交叉复合部位往往形成大而富的矿体。矿化与硅化强弱亦有关，含铜挤压破碎带一般均具硅化，且有硅化越强、矿化越好的特点。

5 结论

矿区主要赋矿岩石地层为Malapotese组斜长角闪岩，原岩为钠质钙碱性玄武岩。矿体呈NE向展布，地表受挤压破碎带控制，深部成矿与构造硅质热液密切相关，矿石主要有含铜硅化斜长角闪岩、含铜硅化挤压破碎带两种自然类型，为中细粒粒状变晶结构，局部呈鳞片变晶结构，条带状、星点状、浸染状、细脉状构造，矿石中金属矿物主要由黄铜矿、斑铜矿、黄铁矿等组成，为典型的玄武岩型铜矿床。