贊比亞銅帶省卡盧魯西銅礦區(qū)地質(zhì)特征及找礦前景探討

魏元泵， 劉湘成

(1.湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三〇三大隊(duì)，湖南 長沙 410119;2.新華聯(lián)國際礦業(yè)贊比亞有限公司，贊比亞 盧薩卡 box188)

卡盧魯西銅礦區(qū)位于贊比亞北部銅帶省。距盧薩卡(LUSAKA)360 km、距贊比亞第二大城市－基特韋市(KITWE)15 km，距恩多拉市(NDOLA)68 km，距穆富利拉(MUFULIRA)70 km(圖1)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

卡盧魯西銅礦區(qū)位于贊比亞－剛果(金)銅礦帶的中部，該銅礦帶是非洲中部盧菲蓮(Lufilian)弧形構(gòu)造帶東段的一部分。盧菲蓮(Lufilian)弧形構(gòu)造帶從贊比亞－剛果(金)邊境的東部呈弧形延伸到西部的贊比亞－安哥拉邊境，是一個(gè)長約500 km，寬80 km的銅、鈷、鎳、鉛、鋅多金屬成礦帶。(J S考提斯等，2000)銅礦帶走向NW－SE，在贊比亞境內(nèi)長約150 km，寬約50 km，其中最主要的構(gòu)造為NW向的卡富埃(kafue)背斜(圖2)，所有礦床均分布于該背斜兩翼的含礦地層中①駱新耿.2008.贊比亞銅帶省謙比西銅礦東南礦區(qū)N-1礦體地質(zhì)詳查設(shè)計(jì)報(bào)告.。

1.1 地層

卡盧魯西銅礦區(qū)地層主要由基底和加丹加超群(Katanga)構(gòu)成(圖3)?；诪楸R福布超群(Lufubu)片巖、石英巖、片麻巖，片麻狀花崗巖和穆瓦系(Muva)石英云母片巖。盧福布系(Lufubu)成巖年齡為26.5億年，穆瓦超群(Muva)原巖年齡為12～14億年。礦區(qū)內(nèi)揭露的加丹加超群(Katanga)地層主要包括含礦系列和孔德龍古群沉積－變質(zhì)巖。原巖形成于5～10億年前的新元古代(Appendices)。

根據(jù)鄰區(qū)鉆孔資料，礦區(qū)內(nèi)出露地層主要為加丹加(Katanga)超群。該地層主要為一套沉積變質(zhì)陸源碎屑巖。該組地層內(nèi)各地層之間局部表現(xiàn)為不整合接觸。鉆探資料顯示，由于構(gòu)造運(yùn)動，地層在局部沿走向和傾向發(fā)生了較強(qiáng)裂的褶皺作用，在地表以下200 m水平范圍內(nèi)，地層傾角一般為25°～40°，400 m 以下傾角大于50°①駱新耿.2008.贊比亞銅帶省謙比西銅礦東南礦區(qū)N-1礦體地質(zhì)詳查設(shè)計(jì)報(bào)告.。

1.2 區(qū)域構(gòu)造

1.2.1 褶皺構(gòu)造

圖1 交通位置圖(魏元泵等，2011)② 魏元泵，劉湘成.2011.贊比亞銅帶省卡左魯西銅多金屬礦地質(zhì)調(diào)查與評價(jià)設(shè)計(jì)報(bào)告.Fig.1 Traffic map of study area

工作區(qū)位于卡富埃(Kafue)背斜西南翼的謙比西盆地的南緣外延部位，卡盧魯西向斜兩翼，區(qū)內(nèi)大的褶皺并不發(fā)育，但層間褶皺則較發(fā)育，特別是在礦床的上部泥質(zhì)板巖中發(fā)育一系列向斜與背斜相間的不對稱相似褶皺，隨著深度的增加，褶皺發(fā)育程度愈來愈低。

1.2.2 斷裂構(gòu)造

盧菲蓮(Lufilian)弧形構(gòu)造是本區(qū)重要的構(gòu)造形式，受其影響工作區(qū)地層均經(jīng)歷了不同程度的區(qū)域變質(zhì)作用和斷裂構(gòu)造作用(J S考提斯等，2000)。但工作區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，區(qū)內(nèi)斷裂對礦體無明顯的錯(cuò)斷。

2 成礦地質(zhì)特征

卡盧魯西銅多金屬礦工作區(qū)，位于NW向的卡富埃(kafue)背斜SW礦帶中部謙比西盆地的南緣向南延伸部位，即赤布魯馬南銅多金屬礦和赤富布銅多金屬礦的兩側(cè)，由于該區(qū)有別于謙比西獨(dú)特的巖相古地理環(huán)境，其成礦地質(zhì)條件和礦化賦存規(guī)律有它的特殊性。

2.1 礦體賦存規(guī)律及礦化特征

2.1.1 礦體賦存規(guī)律

赤布魯馬南銅礦位于基特韋以西，出露在謙比西盆地的南緣延伸部位，為小而富的底板礦體。含礦巖層為絹云母長石石英砂巖，主礦體位于整個(gè)礦區(qū)的中北部，其直接底板為下盤礫巖，下盤圍巖還包括泥質(zhì)石英巖、卵石礫巖、長石石英巖、底礫巖等，礦體的直接頂板為石英巖和泥質(zhì)巖互層夾白云質(zhì)泥質(zhì)板巖;巖相古地理研究表明礦體賦存在古基底山丘旁側(cè)的半環(huán)形海槽中。山丘的凸起處周圍分布著作為底板巖層的風(fēng)積砂層，從古山丘上和風(fēng)積層旁側(cè)剝蝕的物質(zhì)沉積到海槽底部，形成山麓堆積。同時(shí)由主河道與流入其中的各支流交匯，攜帶礦物質(zhì)沉積在這種半環(huán)形海槽中的河道沖刷槽中;礦體的下伏巖層是具有交錯(cuò)層理的長石砂巖，成為底板的組成部分，與上、下巖層有一定交角。沖刷槽中所含硫化物的成分具有明顯韻律變化，每個(gè)韻律的開始為硫化物標(biāo)志層，層厚5～10 cm，其內(nèi)含鈷元素，向上為具有浸染狀銅礦化的絹云母長石石英砂巖、它一般比下部硫化物標(biāo)志層含銅要高，每個(gè)韻律的最上部為黃鐵礦化?；L石砂巖。由于每個(gè)韻律層的底部具有明顯沖刷槽，因此礦體底板接觸面往往凹凸不平。另外硫化物的側(cè)向分帶具有明顯不對稱性，從槽中心向外側(cè)，由黃鐵礦化長石砂巖變?yōu)楹S銅礦、硫鈷銅礦和含鈷黃鐵礦絹云母長石石英砂巖、向外黃鐵礦和硫鈷銅礦逐漸為斑銅礦替代，最終由斑銅礦-黃銅礦逐漸過渡到側(cè)翼的無礦巖層(圖4)(尹靜等，2010)。

該礦體總體呈板狀，礦體長約為500～550 m，傾向延深達(dá)900 m。礦體最大厚度28 m，礦體平均厚度為7.5 m左右，礦體走向北東，傾向北西，傾角自地表向下30°～55°，上部－200 m以上一般30°左右，－400 m以下一般大于50°(圖5，6)。

2.1.2 礦化基本特征

(1)赤富布銅多金屬礦，其礦床地質(zhì)特點(diǎn) 、礦化分布規(guī)律與赤布魯馬南銅多金屬礦相似，礦化嚴(yán)格限制在河床砂巖地層中，向上才是泥質(zhì)巖。它與赤布魯馬南不同之處是缺少半環(huán)形半封閉海灣。礦化共有兩層，相隔20～25 m，礦體長約200 m，傾向延深達(dá)600 m(最大可達(dá)800 m)，礦體單層最大厚度12 m、礦體平均單層厚度為3.5 m左右，礦體走向近南北，傾向西、南西側(cè)伏。

圖6 赤布魯馬6-3線地質(zhì)剖面示意圖(彼得，1976)Fig.6 Geological profile of line 6-3 of Chibuluma

(2)礦床中的銅礦化基本上被限制在絹云母長石石英砂巖中，黃銅礦和斑銅礦是主要的含銅礦物，上部礦體中發(fā)育少量的輝銅礦。該礦床的硫化物組合為:輝銅礦+斑銅礦+黃銅礦+黃鐵礦+含鈷黃鐵礦+含鈷磁黃鐵礦+磁黃鐵礦。碳酸鹽和硅酸鹽礦物組合:孔雀石+藍(lán)銅礦+硅孔雀石。

另外，礦石中除含有主要有用組分銅、鈷外，還含有金、銀和硒等有益組分;根據(jù)前人提供的資料，銅精礦中金、銀和硒的平均品位分別達(dá)到3.0 g/t、57 g/t和 75.2 g/t。

(3)礦體的原生礦石主要具它形－自形細(xì)粒狀、粗粒狀結(jié)構(gòu)和片狀、鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)。具粒狀結(jié)構(gòu)的礦物主要為長石和石英。

泥質(zhì)礦物和細(xì)小的絹云母呈片狀和鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)。

(4)礦石主要有細(xì)紋層狀、細(xì)脈浸染狀、網(wǎng)脈狀、條帶狀、塊狀構(gòu)造;角礫狀構(gòu)造和片理構(gòu)造。由顏色不同的長英質(zhì)礦物或硫化礦物定向排列構(gòu)成細(xì)紋層理構(gòu)造;細(xì)脈狀、粒狀和不規(guī)則塊狀硫化礦物沿層理、片理及切割層理和片理分布于其化礦物之間構(gòu)成細(xì)脈侵染狀、網(wǎng)脈狀、條帶狀構(gòu)造;由剪切構(gòu)造造成的巖石角礫、眼球狀石英分布于巖石中構(gòu)成角礫狀構(gòu)造;由片狀礦物定向排列構(gòu)成片理構(gòu)造。

2.2 成礦作用與礦床成因

整個(gè)銅礦帶中礦體均賦存在加丹加超群下羅安組巖層中，在卡富埃背斜的西翼，含礦巖層為標(biāo)準(zhǔn)泥質(zhì)巖(即通常所說的含礦頁巖)，作為主要含礦層分布較廣，黑色石墨質(zhì)頁巖，向側(cè)部逐漸相變?yōu)榧y狀層理泥質(zhì)巖以及白云巖，而后又變?yōu)槟噘|(zhì)巖，最終變?yōu)闊o礦白云巖，由于當(dāng)時(shí)高勢能的沉積環(huán)境，使沉積發(fā)生周期性的變化(韻律)，從而出現(xiàn)含礦層的重復(fù)，但在赤布魯馬地區(qū)，有一定價(jià)值的礦化，嚴(yán)格限制在河床沖刷槽的砂巖地層中，向上才是泥質(zhì)巖，屬典型底板礦體。

研究表明成巖作用使成礦元素的賦集起著重要作用，同生沉積作用形成成礦元素的分布狀態(tài)，在經(jīng)受后來的摺皺作用和區(qū)域變質(zhì)作用，發(fā)生很大變化，礦石礦物多為浸染狀，粒度與脈石礦物相似，脈狀和細(xì)脈狀富礦少見。在礦頁巖中有富含銅硫化物的薄層沖刷結(jié)構(gòu)，說明銅硫化物為典型沉積環(huán)境下形成。綜合研究認(rèn)為卡魯盧西銅區(qū)的赤布魯馬南及赤富布礦床與謙比西銅礦床成因一致:成礦物質(zhì)是來源于沉積物質(zhì)，而不是來源于巖漿，礦床是同生沉積的，而非后生，與古地理沉積環(huán)境密切相關(guān)(圖7)(姚利等，2009)。

研究表明礦化形成后，區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動和變質(zhì)作用對成礦物質(zhì)的富集和礦體形態(tài)改造產(chǎn)生了不可忽視的影響。

3 找礦前景探討

通過前期的工作，認(rèn)為以下3個(gè)遠(yuǎn)景片具有較好找礦前景。

3.1 A 區(qū)(圖8)

該區(qū)位于礦區(qū)北部，卡盧魯西向斜的南翼，古沉積環(huán)境為古基底山丘旁側(cè)的半環(huán)形海槽中，是賦礦的有利部位。

成礦元素易集中分布于向背斜翼部地層曲部相對較小而舒展的一側(cè)。(顏小蓮等，2002)在核部轉(zhuǎn)折端下羅安組地層中，集中有四個(gè)化探異常。

在化探異常集中區(qū)存在一個(gè)低阻體，埋深550～600 m，與地層傾向一致，地層為下羅安組。

3.2 B1區(qū)(圖9)

該區(qū)位于礦區(qū)中部。含礦巖層為下羅安組:絹云母長石石英砂巖，其直接底板為下盤礫巖，下盤圍巖還包括泥質(zhì)石英巖、卵石礫巖、長石石英巖、底礫巖等，礦體的直接頂板為石英巖和泥質(zhì)巖互層夾白云質(zhì)泥質(zhì)板巖。

圖7 謙比西與卡盧魯西礦區(qū)古沉積環(huán)境圖(門德爾松等，1961)Fig.7 Palaeo-sedimentary environment of Chimbishi and Kalulushi copper deposits

圖8 A找礦遠(yuǎn)景區(qū)②Fig.8 Prospecting area A

古沉積環(huán)境為古基底山丘旁側(cè)的半環(huán)形海槽中，為卡盧魯西向斜的南翼的古河道或次級盆地邊緣且西南部有輝綠巖露頭，為賦礦的有利部位。

化探異常較集中，在地層發(fā)生褶曲變異的地段有較大規(guī)模的低阻體存在。

圖9 B1找礦遠(yuǎn)景區(qū)(魏元泵等，2011)Fig.9 Prospecting area B1

3.3 B2區(qū)(圖10)

位于礦區(qū)南部該區(qū)位于礦區(qū)中部。含礦巖層為下羅安組:絹云母長石石英砂巖，其直接底板為下盤礫巖，下盤圍巖還包括泥質(zhì)石英巖、卵石礫巖、長石石英巖、底礫巖等，礦體的直接頂板為石英巖和泥質(zhì)巖互層夾白云質(zhì)泥質(zhì)板巖。

圖10 B2找礦遠(yuǎn)景區(qū)(魏元泵等，2011)①Fig.10 Prospecting area B2

(2)古沉積環(huán)境為古基底山丘旁側(cè)的半環(huán)形海槽中，為卡盧魯西向斜的南翼的次級盆地邊緣且區(qū)域內(nèi)有輝綠巖露頭，并在附近有一定規(guī)模的鐵帽出現(xiàn)。是賦礦的有利部位。

(3)在羅安組與基底接觸部位存在規(guī)模較大的低阻體。

4 結(jié)語

卡盧魯西銅礦賦存于下羅安組中，含礦建造按巖性可分為下盤礫巖、礦頁巖和上盤石英巖建造，其中礦頁巖建造和長石石英砂巖建造即為礦體。

影響礦體形態(tài)的構(gòu)造主要為成礦期后拖曳褶皺，斷層不發(fā)育;含礦地層普遍遭受了低級的區(qū)域變質(zhì)作用。

礦床為同生成因，礦體和成礦物質(zhì)遭受了成礦期后區(qū)域構(gòu)造和變質(zhì)作用的改造。

找礦方向主要是尋找穹窿區(qū)的盆地周圍，尤其是疊加有物化探異常集中的區(qū)域。

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