刚果（金）卢阿拉巴省庞比铜钴矿成矿规律分析

2021-10-26洪建磊范良军黄金龙

工程技术研究 2021年14期

洪建磊，洪光，范良军，黄金龙

1.西南有色昆明勘测设计（院）股份有限公司，云南昆明 650217

2.云南玖阳工程咨询有限公司，云南昆明 650000

1 矿区地质情况

庞比铜钴矿区位于世界上著名的加丹加铜钴成矿带上，其为卢菲利弧形构造带的一部分，地层主要由前寒武纪基底核和加丹加超群盖层组成。卢菲利弧形构造带从赞比亚和刚果（金）边境的东部呈弧形延伸到赞比亚和安哥拉边境，是一条长约700km、宽约150km的铜、钴、镍、铅、锌多金属成矿带，构造带内穹隆、残丘、背向斜、推覆构造和断裂极其发育。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区内出露地层由新至老依次为第四系残坡积（Q）、恩古巴群（Ng）、罗安群（R2及R1）。恩古巴群（Ng）分布于矿区中部，由新至老分为Ng1.3、Ng1.2、Ng1.1。Ng1.3由紫红色、杂色长石石英砂岩及页岩组成，Ng1.2为紫红色薄～中层状碳酸盐质粉砂岩，Ng1.1为灰黄、灰绿色厚层状含砾泥质粉砂岩。下部小砾岩是区分恩古巴群与下覆地层的标志层。罗安群分布于矿区中北部，地层呈紧凑、平行的背斜-向斜序展布。罗安群包括R2（矿山组）和R1两套地层（见表1）。

表1 矿区罗安群地层层序表

2.2 构造

矿区内褶皱以紧凑、平行的背斜和向斜为主，褶皱多次发生倒转，轴向呈东西向至北东南西向至北西南东向变化，倾角由陡至缓变化。呈北东向展布的断裂多控制着矿区残丘、背向斜的分布，北西及近东西向断裂，破坏矿区内的褶皱构造及含矿层位展布。

2.3 矿体特征

（1）矿体形态、产状及规模。庞比铜钴矿总体为铜、钴共生矿床，可划分为PN、PG、KS、KE四个矿段，其中PN、PG、KS为铜、钴共生矿体，KE为铜矿体。矿体赋存在罗安群矿山组（R2）的泥质粉砂岩、白云质片岩、白云岩、硅化白云岩中。矿体产状随地层及构造产状的变化而变化，具有显著沉积控矿加改造特征。

第一，PN矿段。PN矿段为铜、钴矿体，层状，控制走向长550m，最大倾斜延伸660m。矿体倾向南南西，矿体倾角23°～44°。铜矿体平均厚度为21.69m，铜平均品位2.67%；钴矿体平均厚度为17.56m，钴平均品位0.38%。

第二，PG矿段。PG矿段为铜、钴矿体，层状，控制走向长870m，最大倾向延伸450m。矿体倾向南西，倾角23°～37°。铜矿体平均厚度为13.16m，铜平均品位0.83%；钴矿体平均厚度为16.98m，钴平均品位0.56%。

第三，KS矿段。KS矿段为铜、钴矿体，层状，控制走向长870m，最大倾向延伸450m。矿体倾向南东，倾角14°～52°。铜矿体平均厚度为10.35m，铜平均品位1.94%；钴矿体平均厚度为15.70m，钴平均品位0.38%。

第四，KE矿段。KE矿段为铜矿体，层状，控制走向长1320m，最大倾斜延伸275m。矿体倾向北东至南东，矿体倾角36°～75°。矿体平均厚度为20.16m，平均品位2.52%。

（2）矿石质量。金属矿物主要为氧化矿物，含少量硫化矿物。铜氧化矿物主要为孔雀石，硫化矿物主要为辉铜矿、斑铜矿；钴氧化矿物主要为水钴矿，硫化矿物主要为硫铜钴矿。脉石矿物有白云石、市营、方解石等。矿石结构主要有泥状结构、放射针柱状结构、他形粒状结构，构造主要有浸染状构造、蜂窝状构造、条带状构造。

（3）围岩蚀变。区内矿体有较强的围岩蚀变，以硅化、孔雀石化、碳酸盐化、褐铁矿化为主。硅化、碳酸盐化等蚀变现象与成矿关系密切。

3 成矿规律

3.1 成矿阶段

庞比铜钴矿金属矿物成矿分为早期成岩期、成岩主成矿期、热液改造富集期和表生富集期4个阶段（见图1）。

图1 各成矿阶段主要金属矿物生成顺序

（1）早期成岩期。中元古时期的早期成岩期主要为黄铁矿等金属矿物的生成阶段，沉积形成富铁镁的白云岩及白云质片岩、砂岩沉积层。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，该阶段基本无铜钴矿化。

（2）成岩主成矿期。晚远古时期的成岩主成矿期在裂谷盆地中发生了较多地质事件，造成大量的火山喷发以及同生断裂运动，在此过程中，大量的辉铜矿、蓝辉铜矿、硫铜钴矿和少量的黄铜矿、斑铜矿沉淀形成。这个演化阶段始于孔德龙古时期，下孔德龙古群中富含火山碎屑的岩石压实脱水成岩过程中产生卤水，卤水温度约为200～250℃，这些卤水富含金属。卤水中的金属可能呈有机质和氯的络合物交代成岩早期的黄铁矿形成层状铜、钴硫化物矿化，同沉积断裂为铜元素的活化迁移提供了必要通道。

（3）热液改造富集期。晚元古代末发生了著名的“卢菲利弧造山运动”，构造运动的结果体现在以下3个方面：①使岩层发生褶皱及断裂破碎；②使矿化地层被多期次的构造切割破坏；③构造运动中转化的热能造成了变质热背景。热液改造富集与上述三个方面同时进行，造山运动使地层破碎、裂隙增加，为铜钴矿物迁移沉淀提供场所。与此同时，构造产生的热液活动使成矿岩石中分散的硫化物活化迁移，沿上述破碎地层及裂隙中充填成矿，从而使原有矿床受到改造富集。

（4）表生富集期。侏罗世以后，在1亿年之久的漫长地质时间内，地表及近地表的铜钴硫化物矿物长期遭受氧化淋滤作用，使铜钴硫化物变为氧化物（或氢氧化物），同时发生次生富集，形成了大量的孔雀石、蓝铜矿、水钴矿、硅孔雀石等次生矿物，并导致铜含量大规模增加，形成表生富集矿体。

3.2 控矿因素

（1）地层控矿。加丹加铜钴矿带铜钴矿床最主要的特征是地层控矿，庞比铜钴矿床亦是如此，主要的铜钴矿体赋存在罗安群矿山组的SDB、RSC、RSF、DSTRAT地层中，矿体产状与地层产状基本一致。上述成矿期次的前三个阶段也是地层控矿的主要体现，早期成岩期黄铁矿初步形成，成岩主成矿期辉铜矿、斑铜矿、硫铜钴矿、黄铜矿等富集，热液改造富集期成矿热液萃取铜钴元素沉淀富集。这三个过程与同沉积断裂和层间断裂有着密切的关系，也是矿体层状特征的形成过程。

（2）构造控矿。矿区构造活动主要发生在“卢菲利弧造山运动”期内，轴向呈东西至北东南西至北西南东变化的褶皱多发生倒转，倾角由陡至缓变化，与呈北东向展布的断裂一同控制着矿区含矿层位的展布。