赞比亚莫坎博（Mokambo）铜矿成矿地质特征及找矿标志

2021-11-19张晓坤李福杰亓宗明

中国金属通报 2021年21期

韩波，张晓坤，盛伟，李福杰，亓宗明

（江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏南京 210007）

赞比亚-刚果（金）成矿带（或称中非铜矿带）是世界上著名的铜多金属成矿带，其中铜钴资源量巨大，是世界上最大的沉积型铜矿带，众多大型矿床主要集中在赞比亚铜带省和刚果（金）加丹加（Katanga）省。莫坎博铜矿位于赞比亚铜带省穆富利拉市东北部15km处，紧靠赞比亚和刚果（金）边境线。本文通过对2012年以来野外调查和矿产勘探成果进行综合研究，对莫坎博铜矿地质特征、成矿规律和找矿标志等方面进行了分析[1]。

1 区域地质特征

莫坎博铜矿位于中非铜矿带，大地构造位置隶属卢弗里安（Lufilian）弧型构造带。该构造带西起安哥拉，向东北延伸进入刚果（金），再转向东南进入赞比亚并一直延续到刚果（金）的东南突出端，全长约800km。卢弗里安弧划分为外褶皱带、穹顶区域、复向斜带和上加丹加岩层，其中外褶皱带即为中非铜矿带[2]。中非铜矿带按照空间位置分为赞比亚铜矿带和刚果（金）铜矿带，其中赞比亚铜矿带长约150km，宽约50km，位于卢弗里安弧型构造带的东南端，主要分布在赞比亚铜带省和西北省。卡富埃（Kafue）复式背斜是本区内最大的背斜。背斜轴呈NW-SE展布，平均走向145°。众多大型铜钴矿床就分布于卡富埃背斜两翼的次级构造部位中，并沿背斜轴部两侧呈雁列状展布[3]。穆富利拉向斜属于卡富埃背斜的北东一翼，位于赞比亚穆富利拉市和刚果（金）莫坎博镇之间，该向斜轴走向120°～135°，长40～50km，宽12～15km，推测深度超10km，其西北部边界和东南部边界分别由卡富埃背斜和莫坎博穹窿限定，向斜两翼地层倾角50°～75°，地层厚度西南翼厚，东北翼薄。莫坎博铜矿位于穆富利拉向斜的东北翼，向斜西南翼发育有穆富利拉铜矿。

2 矿区地质特征

2.1 矿区地层

矿区发育下元古界和上元古界地层，主要为卢弗布（Lufubu）系和加丹加系，地表广布第四系覆盖物。基底为下元古界卢弗布系地层，岩性为花岗片麻岩或片麻岩，仅沿矿区东北边界赞比亚-刚果（金）边境一带呈线状分布，未出露。上元古界加丹加系分为下罗安（Roan）组、上罗安组、姆瓦夏（Mwashia）组和下孔德龙古（Kundelungu）组。下罗安组地层是一套沉积碎屑岩，区域变质作用致局部具变质特征，地表见露头，沿走向形成串珠状低矮山丘，走向NW-SE，倾向SW，倾角58°～72°，上缓下陡，东缓西陡。下罗安组地层又分为五段，一段至五段岩性分别为深灰色细砾岩、浅灰色长石石英砂岩、灰黑色细砾岩、浅肉红色长石石英砂岩和灰黑色长石石英砂岩，总厚度超过200m。下罗安组三、四、五段见铜矿化且五段矿化最好、四段矿化一般、三段矿化较差，一段和二段未见铜矿化。上罗安组地层为一套碳酸盐岩和含碳酸盐岩细粒碎屑岩组合，岩性为白云岩、含砾白云岩、绢云母绿泥片岩、细砂岩和粉砂岩等，均未见铜矿化。姆瓦夏组主要为泥岩和页岩组成，下孔德龙古组主要为冰碛岩、白云岩和页岩组成。第四系广泛发育于平坦低洼区，几乎覆盖全区，自上而下依次为砂土及红土，局部发育腐殖土、粘土和砂砾层，松散胶结，最厚处可达50m。

2.2 矿区构造

莫坎博铜矿位于穆富利拉向斜东北翼边缘部位，呈单斜构造产出，东北边界被莫坎博穹窿限制，向西南一直延伸到矿区以外，未见褶皱发育。地层倾向南西，倾角上缓下陡，局部受变质作用影响发育小型褶曲。向斜核部地层为孔德龙古组，两翼地层为加丹加系。矿区构造整体稳定，上、下罗安组地层接触带处白云岩呈碎裂状、破碎状，其中节理、裂隙发育，局部形成破碎带或节理裂隙带，适合流体的运移、交代和沉淀，会对原生矿体的淋滤和次生富集有一定的影响。

2.3 岩浆岩和围岩蚀变

矿区内岩浆活动微弱，发育的岩浆岩主要为辉长辉绿岩，产于上罗安组岩层接触带附近，呈岩床顺层侵入，靠近白云岩一侧，地表未出露。辉长辉绿岩多呈深灰绿色～灰黑色，主要成份为斜长石和辉石（已蚀变），次生蚀变矿物主要有绿泥石、粘土矿物、绢云母和铁氧物质等。矿区内岩浆作用和热液作用较弱，围岩蚀变类型较少，主要有硅化、碳酸盐化、绿泥石化、绢云母化和黄铁矿化等。其中硅化和碳酸盐化是最主要的蚀变类型，与铜矿化关系密切。

3 矿床地质特征

莫坎博铜矿全部赋存于地表以下，发育Ⅰ号和Ⅱ号上、下两条矿化带，共圈定矿体22条，其中主矿体2条（Ⅰ-1和Ⅰ-2）和小矿体20条（Ⅰ-3 ～Ⅰ-19、Ⅱ-1 ～ Ⅱ-3）。铜矿体产于下罗安组灰黑色长石石英砂岩、浅肉红色长石石英砂岩和灰黑色细砾岩三个岩性段中，中间含有部分矿化较弱、相同岩性的夹石。Ⅰ号和Ⅱ号两条矿化带均呈层状-似层状、透镜状，中间厚、两端薄，形态均较为简单。产状与地层基本一致，平均倾向225°，倾角58° ～ 72°，深部倾角大于浅部倾角，西部倾角大于东部倾角，受地层控制特征明显。Ⅰ号矿化带位于上部，规模较大，产于灰黑色长石石英砂岩和浅肉红色长石石英砂岩中。Ⅰ-1和Ⅰ-2号两条主矿体均产于Ⅰ号矿化带内，其中Ⅰ-1号矿体走向控制长度3450m，倾向控制深度400 ～ 600m，平均厚度超11m，平均品位 1.35%；Ⅰ-2号矿体走向控制长度1350m，倾向控制深度400 ～ 500m，平均厚度超8m，平均品位1.53%。Ⅰ-3 ～Ⅰ-19号小矿体分布于主矿体的上下盘。Ⅱ号矿化带位于Ⅰ号矿化带下部，规模较小，产于中部细砾岩和浅肉红色长石石英砂岩中，Ⅱ-1、Ⅱ-2和Ⅱ-3号小矿体发育于Ⅱ号矿化带内。

4 成矿地质特征

中非铜矿带中大多数铜矿均经过了多期次成矿作用[4]，莫坎博铜矿成因相似，为早期同生沉积、中期变质热液改造和后期表生氧化富集多期次成矿作用综合而成。其中早期同生沉积为主要成矿作用，大多数金属矿物与含矿岩石是同时形成，少量形成在后期的变质热液作用和表生氧化富集时期。

（1）赋矿层位严格限制在下罗安组第三、四、五段长英质沉积碎屑岩地层中，其它地层中未见矿化。主要矿化发育在岩性变化的界面附近，远离岩性接触带矿化变弱，属典型的砂岩铜矿床。区内构造、岩浆作用较不发育，未见构造和岩浆岩对矿体的形成和赋存产生明显的影响，说明矿体的形成与赋存主要受地层控制，是同生沉积作用的结果。铜矿区内最主要的矿石结构为填隙结构，未发生交代作用的黄铜矿、斑铜矿等原生硫化物多沿碎屑颗粒间隙发育，呈胶结状或填隙状，未见上述金属矿物在碎屑颗粒内部或裂隙内大量发育，表明此类硫化物多为成矿流体在碎屑岩成岩作用期沉淀，构成胶结物或填隙物，为同生作用的表现。

（2）镶边结构是第二重要的矿石结构。常见辉铜矿交代黄铜矿或斑铜矿形成镶边结构，随交代程度的高低，辉铜矿或占据原矿物颗粒的大部或少部，仅在颗粒中心残留少量原矿物。此外，辉铜矿交代黄铜矿或斑铜矿内部的交代结构也较常见，可见辉铜矿的形成明显晚于成岩时期形成的黄铜矿或斑铜矿，是后期热液交代作用的结果。鉴于区内未发育与成矿关系密切的岩浆活动，仅受区域变质作用影响，且矿石中多见白云石、石英和辉铜矿组成的细脉，推测此期成矿是变质热液改造的结果。

（3）区内地表附近以及层间破碎带上的矿体广泛发育自然铜、赤铜矿和孔雀石等矿物，是典型的表生氧化铜矿物，说明矿体在后期经历了表生氧化作用。Ⅰ号矿体在标高1100m左右的厚度普遍较大，除灰黑色长石石英砂岩和浅肉红色长石石英砂岩接触带附近矿化较好外，该带两侧的矿化也较好，而其它部位的矿体仅集中在岩性接触带附近，厚度较薄。这表明矿体在此范围内发生了次生富集成矿作用，地表矿体被氧化、淋滤形成的流体运移到此范围与原生矿体发生作用，产生矿物的再次富集，使矿体变厚。以上说明矿体发生了表生氧化富集作用，为第三期成矿作用。

综上，莫坎博铜矿床是多期成矿的结果。早期成岩成矿阶段，碎屑颗粒间圈闭的成矿流体在成岩作用的影响下，随pH值、Eh值、温度和压力的变化，在碎屑颗粒间沉淀形成黄铜矿和斑铜矿等原生硫化铜矿物。此后受卢弗里安构造运动的影响，铜带省发生广泛的区域变质作用，地层中变质热液交代早期形成的金属铜矿物，形成辉铜矿等次生硫化铜矿物。最后地表附近的矿体受氧化、淋滤等作用的影响，形成孔雀石、蓝辉铜矿和蓝铜矿等铜的氧化物。氧化、淋滤形成的流体与氧化带下的硫化物发生作用，形成厚大的硫化物富集带。