赞比亚谦比希矿床(西矿体)成矿规律控矿因素与成因探讨

资桂云,周守余,吴李奇,刘映东,宁心旭,卢见权,刘 峰

(1.中国十五冶金建设集团有限公司,湖北 武汉 430075;2.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

谦比希铜矿床产于赞比亚铜带省谦比希—恩卡纳盆地北西缘,该盆地从南到北依次发育有三个巨型沉积-改造型铜-钴矿床:齐布卢玛矿(Chibuluma)﹑恩卡纳铜矿、谦比希铜矿;此外在盆地的西缘发育有穆旺巴希(Mwambashi)等矿床点。谦比希(Chambishi)铜矿是形成于新元古界砂页岩层中的海相沉积型铜矿,是中非铜矿带上超大型铜矿之一。该矿床由主矿体、西矿体和东南矿体3个矿体组成,主矿体和东南矿体深边部基本已经有钻孔控制,而西矿体深边部尚无工程控制,截至2021年6月,西矿体保有硫化矿石资源量2400万吨,平均铜品位2.14%,保有铜金属资源量50万吨,仍然是一个大型铜矿床的规模,尽管西矿体具有中非铜-钴矿带沉积(-改造)型矿床的共性特征,其个性差异所导致的成矿差异仍值得重视,对进一步的深部找矿具有重大的现实意义。

1 区域地质概况

1.1 地层

谦比希矿床产于谦比希—恩卡纳盆北西缘,该盆地位于赞比亚铜带省中北部,卡富埃( Kafue)背斜西翼中部,形态上呈纺锤状,NW向展布,西南方向开口;盆地四周为基底花岗岩和穆瓦系片岩和石英岩,内部为加丹加超群沉积地层,主要出露地层从盆地边缘往内依次:下罗恩组、上罗恩组、辉长岩岩床、穆瓦夏组和孔德龙古群(图1)。

铜带省是目前赞比亚铜-钴矿床最集中分布地区,地质研究也最为详细,铜带省的地层可分为两大层系,即基底杂岩和上覆沉积盖层(图2)。基底杂岩包括强烈褶皱的卢富布群(Lufubu)片岩、石英岩、片麻岩和穆瓦夏群(Mova)石英岩和片岩,其中侵入了年龄为1975 Ma的花岗岩,普遍可见低品位铜矿化现象。加丹加超群呈不整合于基底之上,自下而上划分为下罗恩亚群(Lower Roan)、上罗恩亚群(Upper Roan)、穆瓦夏亚群(Mwashia)和孔德龙古群(Kundelungu)。下罗恩亚群主要由砾岩、砂岩等碎屑岩组成,含少量碳酸盐岩和含滑石泥岩,为本区的主要赋矿层位;上罗恩亚群主要由含硬石膏的白云岩等蒸发岩组成并含少量的页岩,辉长岩侵入到上罗恩亚群的顶部或中上部[1-3]。

图2 赞比亚铜带省区域地层图(修改自文献[2])

主要含矿地层为罗恩群,为一套沉积碎屑岩-碳酸盐岩系,一般分为下罗恩亚群、上罗恩亚群,下罗恩亚群厚度50～120 m,上罗恩亚群厚度大于150 m。下罗恩亚群以碎屑岩为主,上罗恩亚群以白云岩为主,其中含一些硫酸盐矿物。下罗恩亚群下部的陆相粗粒碎屑沉积岩向上变为滨海相的泥质岩、白云质灰岩和砂岩。下罗恩亚群顶部分布范围较广的石英岩(原岩为石英砂岩),可以视为上、下罗恩亚群之间的界线。上、下罗恩亚群为整合接触关系。上罗恩亚群中可见后期侵入的辉长岩岩床。

下罗恩亚群含矿页岩段中出现藻类化石、硫酸盐和碳酸盐矿物,表明其沉积环境为高盐度的浅海环境[4-5]。下罗恩亚群是最主要的含铜-钴岩层,在某些层位发育藻类生物礁。下罗恩亚群最下部的角砾岩和杂砂岩地层不整合覆于基底卢富布群花岗质片麻岩、花岗岩和穆瓦群的石英岩之上。整个罗恩群自下而上碳酸盐(方解石、白云石)和硫酸盐(硬石膏、石膏)矿物含量明显增加,表明当时沉积环境为半封闭浅海古地理环境,伴有较强烈的蒸发作用,类似现今的红海[6]。

1.2 构造

卢费里安(Lufilian)造山运动是一次规模巨大的、横跨非洲大陆的泛非造山作用(Pan-African orogeny),该运动形成了横贯中部非洲的卢费里安弧形构造。经卢费里安造山运动之后,在弧形构造带的中部形成了铜带省的主干构造卡富埃(Kafue)背斜。该背斜把出露在其东翼的深槽状穆富里拉向斜和出露在其西翼的浅槽状孔科拉—恩昌加盆地、谦比希盆地和卢安夏向斜盆地等分隔开来,背斜核部出露大面积基底杂岩和花岗岩。谦比希铜矿田位于卡富埃背斜南西翼的谦比希盆地的北缘(图1),矿体的平面分布和总体产状皆受盆地构造控制。

1.3 岩浆岩

区域岩浆活动主要表现为花岗岩和辉长岩的侵入。早期花岗岩侵入到基底卢富布群和穆瓦群中,构成基底岩系的一部分,其主要分布在谦比希—恩卡纳盆地周边,包括谦比希盆地西北部、东部和恩卡纳盆地的南部(图1)。花岗岩浆侵入活动集中在2050～1850 Ma,其中谦比希东南矿区NN75钻孔岩心花岗岩SHRIMP U-Pb法年龄为1983 Ma[7],基底花岗岩为矿床的沉积提供了物质来源[1,8]。辉长岩岩床普遍发育在上罗恩亚群至穆瓦夏亚群中。由于多次侵入活动叠加,齐布卢玛矿床中辉长岩岩床厚度达300 m,辉长岩的侵入时代为(760±5) Ma[9]。矿区内岩浆活动主要为侵入上罗恩亚群白云岩中的辉长岩。辉长岩分布广泛,呈岩床产出。主矿区辉长岩侵入体平均厚度为110 m,主、西矿区之间的古基底隆起贫矿区辉长岩侵入体厚度逐渐变薄,钻孔揭露辉长岩侵入体厚度都小于50 m,甚至缺失;西矿区辉长岩侵入体厚度一般大于80 m。辉长岩呈深绿色、黑色,辉长结构,伴有结构和组分分带现象。辉长岩矿物组分主要为辉石和斜长石,次为带状和脉状阳起石、角闪石、方柱石、绿泥石、磁铁矿、白云石和少量黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿等硫化物。

2 矿区地质

2.1 矿区地层

工作区主要发育的地层自下而上依次为卢富布群、下罗恩亚群、上罗恩亚群、穆瓦夏亚群、孔德龙古群地层(图3),具体特征如下:

图3 工作区地质及工程分布图

2.1.1 卢富布群(BBS)

岩性为片岩、石英岩、片麻岩,主要分布于工作区的东北角,是该区出露的最老和分布较广的岩层。

2.1.2 下罗恩亚群(LR)

是主要的含矿地层,工作区内揭露到的下罗恩群地层分别为泥质石英岩(LFQ)、下盘砾岩(LFC)、矿化板岩(LOS)、石英岩和泥板岩(LHI)、上部石英岩(LUQ)(图4)。

图4 西矿体W18线剖面示意图

泥质石英岩(LFQ):成分复杂,既有灰色砂砾质片状泥板岩夹小块白云石结核,也有具白色交错层理的石英岩和粉色长石砂岩。其中泥质多的岩段中还发育有反映河道特征的白色交错层和滑塌状石英岩透镜体。岩层总厚度一般不超过12 m。

下盘砾岩(LFC):砾石成分主要为长石砂岩,次为花岗岩和片岩。该层在整个矿床都产出,为矿层的直接底板。矿床中部该层最为发育,成分为含砾粗粒长石砂岩。在古基底隆起周围,该层上部含砾石较少,砾石主要为长石砂岩或中粒长石砂岩。该岩层总厚度一般不超过1 m。

矿化板岩(LOS):可分为三个岩层单元,分别为底板片岩、矿体泥板岩和顶板泥板岩。底板片岩通常为强扭曲白云质泥质板岩、片岩,主要矿物为石英、绿泥石、方解石和白云石,含少量斑铜矿和黄铜矿。底板片岩为本岩层中厚度最薄的岩段。主矿区该岩段厚度自东部的0.2 m到中部的5 m不等,在西部古基底隆起附近该岩段缺失;西矿区东部也发育该岩段,厚度仅1～2 m。泥质板岩矿体和顶板矿化泥质板岩的划分是根据岩石中铜的含量来确定的。铜品位大于1.00%时为泥质板岩矿体,铜品位小于1.00%时为上盘矿化泥质板岩。因此并不属于真实的地层特征。两个地层单元均为细粒黑云-石英泥板岩,因所含白云石的含量不同而形成条带。矿物粒度总体沿地层由下至上、由矿床中部向外侧逐渐加大。主矿区矿体泥板岩厚度在0.15～59.6 m之间,平均厚度为 21.0 m;西矿区矿体泥板岩厚度在1.2～55.0 m之间,平均厚度为 23.0 m。

石英岩和泥板岩(LHI):石英岩与泥板岩互层为一组韵律岩层,结构由下至上逐渐变细。由下至上分为六个单元:下层石英岩、砂质泥板岩夹石英岩、中层石英岩、白云质和沙砾质泥板岩、上层石英岩、白云质泥板岩。泥质单元为薄互层状石英岩、泥板岩、白云岩及其混合体。石英岩单元主要为粉色长石砂岩、长石质石英岩,其中偶见砂砾质和砾岩夹层。总体而言,石英岩含量由下至上逐渐减少,白云质含量则由下至上逐渐增加。上部石英岩以下1 m左右发育有一个稳定的白云岩单元,厚度30～50 cm,为白云岩标志条带层。

上部石英岩(LUQ):由粉色长石砂岩、长石质石英岩组成。岩层厚度在12.5～20 m之间,由西向东逐渐变厚,在谦比希以东3km处与顶板石英岩连成一体。

2.1.3 上罗恩亚群(UR)

主要由以下岩性构成:

片岩与石英岩互层(UISQ):主要由细粒互层浅灰色泥板岩、白云质泥板岩和石英岩组成,偶见薄层白云岩和少量长石砂岩产出。

燧石白云岩(UCD):主要为孔隙明显的砂糖状白云岩并含有不规则燧石结核,岩层风化后形成棕到黑色含锰黏土。主、西矿区该岩层平均厚度均为17 m。

砂质滑石片岩:主要为绿灰色泥质片岩,次为绿泥石、云母,含少量滑石和不规则长石砂岩透镜体。该层上部常产出10～30 cm厚的白云岩薄层。

白云岩层(UIU):为白色、粉色块状白云岩,夹泥质板岩、燧石和硬石膏薄层。其中有辉长岩岩床侵入,辉长岩岩床将白云岩分为两部分。

2.1.4 穆瓦夏亚群(MW)

该亚群下部为灰色泥质板岩;上部为黑色含黄铁矿碳质页岩,偶含少量磁黄铁矿和黄铜矿。地表钻孔揭露主矿区该岩层厚度在78～353 m之间,平均厚度257 m;西矿区厚度在10～299 m之间,平均厚度135 m,南侧部分地段岩层缺失。

2.1.5 孔德龙古群(KU)

在谦比希盆地,该岩群分为冰碛岩、柯康特韦灰岩和孔德龙古页岩三个部分。

冰碛岩:砾石为粗砾和巨砾级,由石英岩、花岗岩和破碎的白云岩组成,填隙物为灰、棕色砂砾质,胶结物为泥质。

柯康特韦(Kakontwe)灰岩:由三部分组成,由下往上依次为150 m厚的白云岩和灰岩、120 m厚的页岩和120～180 m厚的白云岩和灰岩。

孔德龙古页岩:矿区最上部的岩层,由于近地表风化作用,往往为含铁页岩并上覆厚层红土。该岩层通常出现在浅部向斜内,厚度大于450 m。

2.2 矿区构造

矿区内发育一条断裂构造,该断裂发育于上罗恩白云岩内(图3)。走向南东,倾向SW,倾角30°～50°,宽度10～400 m,倾向延深方向呈舒缓波状,地表出露长度超过1500 m。断裂带内发育构造角砾岩,钙质及泥质胶结,胶结较好。角砾成分白云岩、辉长岩,砾经0.5～10 cm,含量占比70%～80%,呈棱角—次棱角状,无定向分布。区内辉长岩沿该断裂侵入。矿区内层间褶皱较发育,特别是主矿区上部以及西矿区的中下部矿化泥质板岩岩层。矿化泥质板岩中发育强烈的EW向拖拽褶皱,拖拽褶皱向西倾伏,倾伏角度一般为10°～30°,形成一系列轴面倾向南的小褶皱,在褶皱的核部一般形成较为厚大的矿体,厚达20余米,最厚近40 m(图4),褶皱的轴面在含矿页岩底部向南陡直倾倒,甚至在轴面翻转和拉伸,随着深度增加,褶皱强度降低。

2.3 岩浆岩

研究区内岩浆活动主要为侵入上罗恩亚群白云岩中的辉长岩和基底花岗岩(图3)。辉长岩分布广泛,呈岩床产出。主矿区辉长岩侵入体平均厚度为110 m,西矿区辉长岩侵入体厚度一般大于80 m。辉长岩呈深绿色、黑色,通常为粗晶结构,伴有结构和组分分带现象。辉长岩矿物组分主要为辉石和斜长石,次为带状和脉状阳起石、角闪石、方柱石、绿泥石、磁铁矿、白云石和少量黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿等硫化物。局部见蚀变现象,遭受方柱石化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化,辉长岩与矿化无直接关系,在基底花岗岩的凹陷部位,含矿地层厚度较大。

3 矿体特征

3.1 矿体形态规模

矿体赋存于下罗恩组下部的含矿泥质页岩、砂岩中,受沉积层位控制,矿体整体连续性好,分布于12线至24线之间,高程280～1280 m,走向为NW—SE约117°,倾向207°,倾角20°～45°。顶端沿走向长约1800 m,中部约1300 m,从高程580 m (700 m埋深)开始,以下矿体逐渐收缩,底端沿走向长约65 m;沿倾向最长延深约1800 m(图4)。矿体厚度3～40 m,矿化分布均匀,铜平均品位2%,现仍保有铜金属50万吨。

矿体部分矿层中部被厚度不等含黄铁矿夹石分隔开成上层矿与下层矿(图4)。夹石分布于15线至21线,规模EW向约800 m,从400 m埋深开始至矿体深部封闭位置均有延深。西矿体22线以西为单层矿。主要矿石类型为硫化矿及氧化矿。硫化矿分布于整个矿体范围,为最主要的矿化类型,主要产于矿化板岩内。氧化矿相比硫化矿少,分布于整个矿体较浅部位以及近地表,主要产于矿化板岩底部、下盘砾岩顶部及板岩和砾岩的过渡带内,且越往深部氧化矿规模越小。氧化矿空间位置在硫化矿较浅部位下方,其间部分位置发育铜低品位夹石过渡带,其余位置氧化矿和硫化矿贴合。

谦比希主矿体和西矿体赋存于被基底古代山分割的沉积盆地中,地表及浅部两者之间被一基底古代山分割。按照地表勘探线划分,大约间距150 m的勘探线由东向西从3E、2E、1E、0、1～11线区间为主矿体区域;12～14线区间为主矿体向西矿体过渡的古代山贫矿化区域,古代山向西南方向侧伏,走向长度200～500 m,倾向延深长度超过600 m;13～26勘探线区间为西矿体区域。1987年停产前,探矿工程表明主矿体与西矿体在浅部是相连的;而200 m埋深以下,矿化被一个基底隆起区域“古代山”分隔(图3)。由于古代山的存在,早期认为主矿体和西矿体在深部是两个完全独立的矿体,但是通过近年探矿成果证明主矿体和西矿体在“古代山”以下的深部是连通的,而“古代山”范围内存在一个沿地层倾向达600 m的弱矿化带。2021年700 m埋深以下普查后证明西矿体700 m埋深以下部位与保有部分矿体连续且相关(图5),但 22线与16线部位矿体变薄,西矿体700 m埋深以下矿体整体向中部18～20勘探线区间收缩,且16线深部“古代山”隆起部位又出现主矿、西矿分离现象。因此(结合图3、图4可以看出),地表和浅部将西矿体和主矿体分割的基底古代山,其实是隐伏的基底花岗岩隆起区域,在这个区域上覆于基底花岗岩的含矿地层厚度变小,矿体变薄甚至尖灭。而西矿体主体则主要发育在大的基底花岗岩凹陷部位,含矿地层厚度较大,矿体厚度也较大;且品位较好、厚度较大的矿段往往与盆地边缘(或斜坡)的次级凹陷有关,例如W18-1与CH20之间(图4)。

图5 主、西矿体及其过渡带—古代山相互关系正视图

3.2 西矿体硫化矿体特征

西矿体范围内的硫化矿规模及产状与西矿体整体一致。矿体厚度3～40 m,东部和中下部厚度较大,西部厚度相对较薄,一般为3～4 m。有用组分分布均匀,单工程铜品位1.80%～5.61%,平均品位2.14%。矿体形态简单,呈层状产出。矿体下部15线至21线之间,存在夹石区,长15～490 m,夹石最厚处11 m,使400 m埋深以下部分划分为上、下两层矿体。300 m埋深至500 m埋深在形态上虽然整体仍呈单斜形态产出,但受褶皱构造运动的影响,使得400 m埋深上下,15至20勘探线范围的矿体发生了显著的层间褶皱和滑动现象,造成该段矿体厚度显著变厚,达到20～40 m(图4)。600 m埋深至700m埋深矿体东缘与主矿体于古代山位置开始相连。700 m埋深以下矿体向中部逐渐收缩,至高程280 m,矿体于20线位置尖灭,矿体整体为纺锤状(图6)。

图6 西矿体模型正视图

3.3 西矿体氧化矿体特征

西矿体氧化矿主要分布在14至22勘探线区间内,高程600～1280 m。沿走向长1.4 km,沿倾向延深1.3 km。矿体产状与西矿整体一致,平均厚度约4 m,最厚10.0 m。平均品位为1.91%。300 m埋深以上氧化率较高,约为70%,300 m埋深以下氧化率降低,约为50%,但比较稳定。矿体形态简单,呈层状产出。氧化矿总体形态上300 m埋深以上部分沿走向长度为800～1300 m。300 m埋深以下氧化矿沿走向长度逐渐变窄,400 m埋深氧化矿长度482 m,500 m埋深施工的坑内钻未发现符合经济可采的氧化矿体,仅通过地表钻揭露长度约240 m的氧化矿。500 m埋深以下氧化矿延深至600 m时,长度约为150 m。根据近年来及今年施工钻孔,氧化矿在深部的规模变小,至700 m埋深已没有成规模的氧化矿产出(图7)。

图7 西矿体氧化矿石分布范围正视图

3.4 矿石特征

3.4.1 硫化物矿石

(1) 矿物组成

主要金属硫化物有黄铜矿、斑铜矿、黄铁矿和少量辉铜矿;次要矿石矿物有孔雀石、铜蓝、辉铜矿、磁黄铁矿等。脉石矿物为白云石、绢云母、石英、长石、黑云母、方解石、方柱石、硬石膏等。

(2) 结构构造

矿石结构主要为他形粒状及不规则状,其次为自形—半自形粒状、交代结构、固溶体分离结构、包含结构和共边结构。矿石构造主要为细脉浸染状构造(图8a)、团块状构造(图8b)、条带状构造,其次为斑点状构造,偶见角砾状构造。

图8 矿石照片

硫化物的主要产出方式:细粒散布、在碳酸盐透镜体中、不规则气泡产出、在粗晶透镜体中产出、在细脉中产出等。顶板黄铜矿通常形成在岩石碎屑颗粒或者卵石的裂隙中,与斑铜矿或黄铁矿伴生。黄铜矿和斑铜矿为主要硫化物,其产出特点:呈浸染状存在于岩石中,或沿层面、节理面出现(图8c);有时与石英、钠长石和碳酸盐矿物一起形成小的结核(图8d);

辉铜矿呈块状分布于强烈揉皱的下层矿的底部(图8e),在矿脉中可见星点状分布的自然铜。

3.4.2 氧化矿石

(1)矿物组成

氧化铜矿物主要有孔雀石、硅孔雀石、蓝铜矿、黑铜矿,少量赤铜矿,偶尔见自然铜,次生硫化物辉铜矿以及原生硫化物黄铜矿、辉铜矿。脉石矿物组成为以石英、长石、黑云母为主,含少量电气石、绿帘石、石膏等。

(2)结构构造

氧化矿石整体风化比较严重,泥化明显,比较破碎。孔雀石多呈纹层状交代其他原生硫化物(黄铜矿、斑铜矿等),或者交代脉石矿物;或呈不规则脉状、条带状发育。比较规则的脉状和条带状孔雀石,主要是由原生硫化物氧化而成,基本保留了原生硫化物分布特征(图8f)。

4 矿床成因

包括谦比希铜矿在内的中部非洲沉积-改造型铜-钴矿床,受加丹加超群下罗恩亚群地层的控制,早期成矿作用与围岩沉积成岩作用是几乎同时发生的,后期成岩作用使成矿元素活化迁移,对成矿元素的富集也起着一定的作用;前人研究表明[10],地表河流携带的大量呈溶解离子状态或附着在悬浮的黏土颗粒上的陆源成矿金属元素,流入“加丹加海”或“加丹加裂谷盆地”中,裂谷盆地的热液体系可能也从地壳深部萃取了成矿金属元素,上升至近地表后也参与了成矿过程。由海底深部厌氧细菌形成成矿必需的还原性硫,但硫同位素研究表明,部分还原性硫可能来自海水硫酸盐的热化学还原过程,这些还原态的硫与水体中溶解的金属阳离子结合形成金属硫化物;金属硫化物随着浓度及沉积环境中的物理-化学条件变化而沉淀下来,成岩-成矿作用、岩石特征和硫化物分布都受古沉积环境的控制。因此,地层中硫化矿物的分布及组合具有带状分布特点[11-12]。

在成矿时间上,中非沉积型铜钴矿带含矿地层为新元古代加丹加超群的罗恩群。Armstrong经过1999年和2005年的工作,推测罗恩群地层最早的沉积年龄不应早于(883±10) Ma,该年龄值界定了成矿的最早年龄。通过前人的测年资料,推测含矿的罗恩群地层的成岩年龄大致为880～735 Ma,其形成可能经历了大于100 Ma的时间跨度,同时这也是同生沉积层状铜钴矿的形成年龄[9,13-14]。东南矿体辉钼矿Re-Os同位素测年显示,辉钼矿成矿时间为(492.1±8.8) Ma至(510.5±7.0) Ma之间,等时线年龄为(509.3±5.7) Ma[15-16],属晚寒武世,明显晚于区内层状矿石的矿化年龄。成矿作用发生期与 Kansanshi、Musoshi 等矿床构造后期形成的脉体矿化时间一致,集中发生在510～490 Ma之间,为新元古代晚期发生的 Lufilian 造山运动(595～490 Ma)晚期产物。综上所述,西矿体的成矿年龄不应早于(883±10) Ma,在后期的Lufilian造山运动中,即在510～490 Ma之间发生了二次富集[19-22]。

5 成矿规律及控矿因素

谦比希铜矿(西矿体)为沉积-改造型铜-钴矿床,其控矿因素与成矿规律分析如下:

(1)矿化受地层和岩性控制,矿床在下罗恩亚群的含矿建造中产出,矿体呈层状产出,与围岩整合接触,含矿岩性主要为石英岩、板岩、片岩。含矿岩层的厚度和矿化有着密切关系,含矿岩层厚度越大,矿体厚度越大,反映早期成矿作用与围岩沉积成岩作用是几乎同时发生的,沉积-成岩作用越长越稳定,成矿作用也越充分。

(2)西矿体和主矿体均主要发育在大的基底凹陷部位,含矿地层厚度较大,矿体厚度也大。且品位较好、厚度较大的矿段往往与盆地边缘的次级凹陷有关(图4)。而西矿体和主矿体之间的“古代山”则是比较大的基底花岗岩隆起区域,在这个区域的含矿地层厚度小,矿体厚度变薄甚至尖灭。反映成矿作用受盆地的基底构造形态控制。

(3)矿体的形态还与褶皱相关,在褶皱或层间滑动造成的地层叠加部位,往往出现厚大的矿体(图4)。反映了后期的构造或成岩作用对成矿作用的影响。

(4)矿化分布与沉积相有关,而沉积相在垂向上和水平方向上具有明显变化,与之有关的矿化也表现出具有较明显的垂向分带和水平分带。在垂直矿层的方向上,往往底部为斑铜矿带;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。水平分带表现为从海岸无矿化带开始,向海的方向依次为:含斑铜矿的黄铜矿带→黄铜矿+黄铁矿+磁黄铁矿带→含少量黄铜矿的黄铁矿带→不含黄铜矿的黄铁矿带。东南矿区矿化特征也具有明显的水平和垂直分带。显然,与沉积相变化有关的矿化分布规律反映了沉积-成矿作用受盆地内古沉积环境控制。

(5)矿石中钴的富集因矿而异,相对复杂。区域分布上,铜带省内可采的钴矿资源仅发育在卡富埃背斜西翼一条狭长的带上,其可采储量主要来自恩卡纳、齐布卢玛、巴鲁巴和恩昌加等矿床的伴生矿量。各矿区范围内,尽管钴基本与铜伴生,但因赋矿岩石性质变化钴和铜也出现一定的空间分异,砂屑岩型铜矿如齐布卢玛,钴与铜矿体存在水平分异,钴主要分布在铜矿体边缘或外部,页岩型铜矿如谦比希铜矿东南矿体,在垂向上与铜“排斥”,在铜矿体上、下边缘低品位区形成品位相对较低的上钴带和品位相对较高的下钴带。谦比希东南矿体含钴,而西矿体不含钴。

6 找矿标志

(1)地层标志:根据沉积建造序列找矿,当钻孔施工至标志层燧石白云岩后,地层层位稳定,依据地层序列和地层厚度,即可推断出含矿层位的位置,含矿板岩与上层石英岩和下盘石英岩界线清晰,肉眼即可判断矿层的顶底板[17-18]。

(2)生物礁标志:当钻孔施工揭露到有生物礁出现的位置则表明已到矿体边界位置,含矿层位的品位较低或无矿[23-25]。

(3)构造标志:通过历次勘查工作发现,品位较好、厚度较大的矿段往往与盆地边缘的次级凹陷有关。

7 结论

(1)已探明的谦比希铜矿西矿体中部长约1300 m,沿倾向最长延深约1800 m。矿体厚度3～40 m,平均品位2%,保有铜金属50万吨,仍然属于一个大型矿山。通过2021年的普查工作,700 m埋深以下获得资源量矿石量945.10万吨,铜金属量18.45万吨,平均品位1.95%,深部所施工的钻孔显示矿体有变薄的趋势,但是含矿层一直存在,而且矿体并未尖灭,其深部仍具有找矿前景。

(2)西矿体矿石类型主要分为硫化矿和氧化矿,硫化矿分布于整个矿体范围,为最主要的矿化类型,主要产于矿化板岩内。氧化矿相比硫化矿少,分布于整个矿体较浅部位以及近地表,主要产于矿化板岩底部、下盘砾岩顶部及板岩和砾岩的过渡带内,且越往深部氧化矿规模越小。氧化矿空间位置在硫化矿较浅部位下方。

(3)矿床属于沉积-改造型铜-钴矿床,根据前人的研究资料,西矿体的成矿年龄不应早于883±10 Ma,在后期的Lufilian造山运动中,即在510～490 Ma之间发生了二次富集。

(4)矿化受地层岩性、盆地的基底构造形态、古地理环境等因素控制,其成矿规律表现为:① 矿体在下罗恩亚群的板岩和片岩中呈层状产出;② 西矿体主体和主矿体一样,主要发育在大的基底凹陷部位,且品位较高、厚度较大的矿段往往与盆地边缘的次级凹陷有关,而地表和浅部把西矿体和主矿体分开的“古代山”是隐伏的基底花岗岩隆起区域,在这个基底隆起区域的上覆地层沉积厚度小,矿体变薄甚至尖灭;③ 矿化分布具垂向分带和水平分带规律,并与沉积相变化密切相关。