刚果(金)Shandwe铜矿床成因及找矿方向

2024-01-15包久荣党伟民杨远东刘钧沅洪文武

现代矿业 2023年12期

包久荣党伟民杨远东刘钧沅洪文武董帅

（天津华北地质勘查总院）

铜作为我国最重要、最紧缺的矿产资源之一，是现代化工业建设的重要保障。刚果（金）一直是世界各大矿企投资的热点。Shandwe 铜矿位于刚果（金）加丹加省南部昂特加丹加县，位于加丹加西部的外部褶皱推覆构造带北西缘，邻近于大型推覆构造面附近［1］。前人对于该地区铜钴矿的地质特征、成因机制等研究较多，但结合地质物探等的综合研究较少。本文通过梳理前人资料成果，在开展地、物、钻探等工作资料的基础上，分析了该矿床的成因，并试图分析该矿找矿潜力和下一步找矿方向。

1 区域地质背景

加丹加弧形构造带是卢菲利安（Lufilian）弧形构造带的重要组成部分［2］，Shandwe 铜矿区位于加丹加弧形构造成矿带北西部，带内主要发育基底与盖层，区别明显。

基底由太古代基底杂岩和元古代加丹加超群组成，太古代基底为Muva 超群、Lufubu 超群；加丹加超群内发育罗安群（Roan）、恩古巴群（Nguba）及昆代隆古群（Kundelungu），罗安群是加丹加成矿带中最重要的含矿地层之一；盖层为第三系和第四系沉积物［3］。加丹加地区区域内岩浆岩不发育［4］。

2 矿区地质特征

2.1 矿区地层

罗安群是一套浅海相的细碎屑岩和化学岩，岩性主要有碳酸盐岩、板岩、页岩、泥岩、粉砂岩、砂岩等［5］。在本区中可见RAT 组（R1）、矿山组（R2）和木瓦夏组（R4），迪佩特（R3）组在本区中缺失。

RAT 组地层出露于矿区西南侧，地层厚70～100 m，主要岩性为紫红色泥质粉砂岩、角砾岩、少量碎裂岩化泥岩等。

矿山组出露地层有RSF、RSC、SD、BOMZ、CMN等，该地层主要在矿区东部及采坑北东壁出露。RSF层出露厚度5～10 m，岩性为层状硅化白云岩，块状白云岩，少量为黑色炭质板岩等，硅化明显，矿石矿物以硅孔雀石为主，矿化不均匀，总体规模较小。RSC层出露厚度1～5 m，岩性主要为蜂窝状硅化白云岩，少数为细晶白云岩，局部弱铜矿化。SD 层厚度70～90 m，岩性为以白云质页岩为主，夹少量泥质粉砂岩（局部含碳质）、黑色炭质板岩、叠层石状白云岩、白云质粉砂岩，偶见有方解石脉、石英脉等，局部弱铜矿化，以薄膜-薄层状孔雀石化为主，沿页理裂隙分布。BOMZ层厚度3～20 m，黑色松散土状，含角砾层，破碎带，角砾为粗晶白云岩，孔雀石，硅化孔雀石等，为本区的主要含矿层。

木瓦夏组（R4）出露于矿区北部，岩性主要为薄至中层状页岩、泥质粉砂岩、白云质页岩，局部夹白云质粉砂岩及薄层状石英砂屑岩。岩石较破碎，裂隙发育，局部硅化强烈形成石英脉及团块。

昆代隆古群为一套陆源碎屑岩建造［6］，该地层主要出露于矿区西部，在矿区南西区域广泛分布。主要为浅灰色、灰褐色、紫红色等杂色角砾岩，角砾成分主要为白云岩、页岩、粉砂岩、白云质页岩等。

第四系残坡积、冲洪积和人工堆积物，在矿区分布最广，主要为红色、土黄色、灰色黏土和砾石混合层，砾石多为石英、白云岩、砂页岩等碎块。

2.2 矿区构造

Luishia-Shandwe 复式向斜发育于加丹加弧形构造带中西部［7］，矿区位于Shandwe 背斜南端，Shandwe背斜的一翼，产状近直立，微向南西倾斜。

Research Progress and Thoughts on Domestic Tourism Economy_____________________________YI Xiaowen,LIU Kaibang 8

区内断裂较少，主要见于矿坑东南部，走向为北东—南西，分别为F1 和F2，2 组断裂近乎平行且横切地层走向，为同一期次的构造运动所形成。F1 断裂位于11～12 线附近，为左行平移断层，长约200 m，宽10～40 m，断层右侧岩层发生向北西向的位移，附近岩石次级构造发育。F2 断裂位于13～14 线附近，为正断层，产状168°∠30°～66°，上盘岩性为角砾岩，下盘岩性为泥质粉砂岩和白云岩。

木瓦夏组（R4）砂页岩理十分发育，非常破碎，其为矿区铜质的富集提供了空间，局部地段充填较多孔雀石脉及团块等，沿节理等裂隙面充填，矿山组（R2）白云岩局部地段的裂隙面上也发育有孔雀石。

2.3 围岩蚀变

区域构造变质作用、热液改造作用、动力变质作用等与Shandwe 铜矿床的形成关系密切，矿区内所见主要围岩蚀变现象有硅化、白云石化、石墨化、滑石化、绢云母化、碳酸盐化、泥化等，其中白云石化、硅化、滑石化等分布最为广泛。

硅化主要发育于RSF 和RSC 层中，硅化一般呈浸染状、细脉状、团块状、网脉状等形式分布，多存在于层理、裂隙、溶蚀孔洞等位置。白云石化主要发育于RSF、RSC、SD 等层中，白云石呈不规则脉状、半自形粒状、糖粒状等，呈密集块状、晶簇等产出。滑石化常与区域动力变质作用有关，主要分布于BOMZ、SD等层位中，常与绢云母化同时出现，与本区矿化关系密切。石墨化主要分布于RSF、SD 的碳质板岩内，且部分钻孔揭露厚度较大，常伴随黄铜矿、黄铁矿等出现。碳酸盐化以方解石为主，分布较为广泛，多数层位可见，多为细脉状，小晶镞等形式出现。泥化主要见于BOMZ 层内，呈泥状，与黑铜矿、孔雀石等混杂，部分见于R1碎裂岩中。

3 矿体地质特征

3.1 矿体特征

在矿区圈出了KT1、KT2 铜矿体和KHT1、KHT2铜矿化体（图2）。KT1、KT2、KHT1 矿石自然类型为氧化矿型，KHT2 为主要为原生矿。KT1 赋存在BOMZ 层中，为黑色的松散土状破碎角砾岩，走向150°，倾向北东，倾角70°～90°，断面为上宽下窄锥形，受围岩和F1 断层共同控制，局部地段含Co。上部围岩为白云岩和白云质页岩；下部围岩为SD层，岩性为泥质粉砂岩和白云质粉砂岩。KT2 赋存于R.2（RSF）层状硅化白云岩中，矿体走向130°，南西端往东转折，近直立，微向南西倾斜。其南西侧为RAT 角砾岩层；北东侧为SD白云质粉砂岩。KHT1、KHT2铜矿物主要为黄铜矿，赋矿岩性为白云岩、白云质粉砂岩等。

3.2 矿石类型

矿物结构以自形-他形粒状结构、隐晶结构、包含结构为主，交代溶蚀结构，少量交代假象结构、纤柱状结构、粒状结构、隐晶纤维状结构等。矿石以多孔构造、角砾状、浸染状、薄膜状、块状构造为主，其次为条带状、细脉状、角砾状，少量为皮壳状、鲕状构造，少量呈蜂窝状，部分保留原岩层理构造或残余构造。

矿石中铜、钴矿物主要有10种，其他金属矿物主要有4 种，其中氧化矿物7 种，原生矿物5 种，脉石矿物主要有7 种。铜钴矿物有孔雀石、硅孔雀石、黄铜矿、辉铜矿、蓝铜矿、黑铜矿、水钴矿、钴华、铜蓝、斑铜矿等。其他金属矿物主要为黄铁矿、褐铁矿、赤铁矿、针铁矿等。氧化矿物主要为孔雀石、硅孔雀石、钴华、水钴矿、褐铁矿、赤铁矿、针铁矿等。原生矿（硫化矿）物主要为黄铜矿、辉铜矿、黄铁矿、斑铜矿、铜蓝等。脉石矿物主要有石英、白云石、方解石、绢云母、白云母及黏土等。

4 地球物理特征

大功率直流激电法对寻找和圈定该区多金属矿（化）体是最直接有效的办法［8］。通过项目组共同努力，发明了新型供电电极，总结出了一套高效野外物探工作的方法，突破了该地区传导电法工作困难的技术瓶颈［9］。

通过激电测量，发现并圈定中阻异常带和低阻异常带各1 条（图3）。3 条异常带紧邻分布，异常带长约200 m，中阻带宽25～50 m，低阻带宽约30 m；走向展布近东西，中阻异常位于低阻异常带北侧，二者略有错位。位于南侧的低阻异常带起始位置更靠近西侧KT1号矿体，其展布方向与KT1延伸方向近乎一致。且低阻极化率异常带靠近西端见明显低阻异常区，内部小异常呈串珠状分布。低阻异常区东部南北两侧，各见一高阻异常区，呈两高夹一低形态分布。

5 矿床成因

Shandwe 铜矿区中品质最好的矿石是产于罗安群R2矿山组的BOMZ 层黑色松散的破碎带中。研究钻孔和采坑样品分析结果发现，品位高的样品（Cu＞4%）多分布于断层F1、F2 附近。从纵向看，地表含孔雀石、硅孔雀石、辉铜矿等氧化物矿石，品位高于深部原生硫化物矿石。矿体整体形态受层位、岩性控制，矿化强弱与断层、褶皱、层理、节理等构造关系密切。结合该地区和周边矿山地质特征，认为Shandwe铜矿床形成分3个阶段。

第一阶段为中、新元古代时期，于潮坪环境下沉积，以碳酸盐岩、碎屑岩和泥质岩建造的罗安群（R），恩古巴群（Ng）和昆代隆古群（Ku）等高铜背景值地层，岩性主要为白云岩、粉砂岩、砂岩、泥岩等，其中罗安群中富含铁、镁、铜、钴等元素，为原始矿源层。

第二阶段为晚元古末期，卢菲利造山运动期间，刚果（金）地区初始沉积地层发生大规模韧脆性剪切、变形、逆冲推覆和滑动，形成包括Luishia-Shandwe 复式向斜一系列褶皱等大型构造。在本矿区主要表现为，地层在Shandwe 背斜中南西翼近直立，另一翼倾向北东。底部岩性为SD 白云质页岩，层状白云岩等，渗透性差。地表的降水和构造热液，将上部RSF、RSC、BOMZ 等地层部分溶蚀，形成蜂窝状孔洞、裂隙（如F1、F2）等，提高了地层的连通性，同时部分地层也发生硅化、强烈滑石化等现象。大规模构造活动过程中产生的热液沿韧性剪切带、破碎带、逆冲推覆褶皱带、孔洞和裂隙等构造薄弱部位运移，并萃取周边地层中铜钴等有益元素，化学性质较为活泼的Ca、Mg 等造岩元素经淋滤作用大部分迁移、流失，活动性较弱的SiO2、Fe、Al 等则成胶体溶液沉淀，Cu、Co 等矿质成细粒质点被胶体溶液吸附、沉淀，在裂隙、节理、孔洞、褶皱转折虚脱等部位，形成铜钴多金属硫化物。这是铜的再次富集，也是成矿最重要的阶段。

第三阶段在随后漫长的地质风化过程中，当地充沛的降雨量、断层及其破碎带良好的透水性，经物理和化学风化作用，周边地层中的铜质进一步发生迁移，大量薄膜状、脉状、团块状孔雀石在BOMZ、SD节理裂隙中富集，进一步提高了铜钴的品位，完成了氧化淋滤次生富集阶段。

6 找矿标志和方向

Shandwe 铜矿床地处著名的加丹加铜钴成矿带中南部，附近又发育有Luishia 等大型优质铜矿床，成矿条件良好。

结合实际工作发现本矿区找矿标志主要有以下3 类。①矿物标志：孔雀石和钴华是本区最直接、最主要的找矿标志，地表有上述二者出现的地方很可能就是矿体发育地段。②地层标志：在本区矿山组上下层位追索具黑色松散堆积物发育的BOMZ层，是寻找高品位铜钴矿体的重要标志。③构造标志：靠近断裂带及节理等构造发育部位附近，如F1 和F2 断层附近，或层间破碎发育，如KT1 北西段，BOMZ 与CMN 之间，层间破碎带内富集有孔雀石；部分节理发育部位矿化现象也明显，如SD 白云质页岩。④蚀变标志：滑石化是重要热液活动产物，矿区中滑石化强烈部位，多铜钴品位较高。⑤民采标志：当地民采挖掘的浅井，采坑遗迹等。

从矿区构造方面看，Luishia-Shandwe 复式向斜在Shandwe 矿区内向东发生扭转，并且发育有较多大小规模褶皱、断裂、裂隙和节理等。结合地表和采坑内所见，从地层方面看，加丹加超群罗安群矿山组（R2）地层在本矿区内发育完整，此二者都是重要的有利成矿信息。

综合分析提出2个找矿方向。

（1）通过区内地球物理激电中梯剖面测量和激电测深工作发现，矿区采坑东南方向100 m 附近开始，见发育2 条位置相邻且走向近东西的中、低阻异常带，延伸约200 m，宽20～50 m。且在此2 条异常带东部，低阻异常两侧分别各分布有1处高阻异常区，二者相距约150 m，具有两高夹一低的特征。并且异常带的展布方向，与上述采坑内所见矿体KT1转折延伸方向近乎一致，找矿潜力大。

（2）矿区位于Luishia-Shandwe 复式向斜中Shandwe 背斜的一翼，罗安群矿山组（R2）从RSFCMN 地层发育完全，且产状较为稳定，结合该地区矿床，具有地层和构造共同控矿的特点，运用适当地质手段，在采坑南西侧，寻找Shandwe 背斜另一翼的矿山组地层，分析其含矿性，具有较好的找矿前景。