剛果（金）Kamoa-Kakula銅礦床地質(zhì)特征及成因分析

詹勇 鄭長(zhǎng)友 孫寧 黃燕濤 王雙倫

摘 要：Kamoa-Kakula銅礦床是剛果（金）加丹加弧形成礦帶重要的銅礦床之一。結(jié)合區(qū)域成礦背景，對(duì)礦區(qū)地層、構(gòu)造、礦體特征、礦石特征等進(jìn)行評(píng)述，并對(duì)礦床成因進(jìn)行探討。Kamoa-Kakula銅礦床受層位控制，以恩古巴群底部混積巖為主要賦礦層位。孔德龍古時(shí)期，含銅氧化流體在恩古巴群底部混積巖的還原環(huán)境地層替代早期沉積的微球粒狀黃鐵礦是層狀銅硫化物富集的主成礦階段，后期的盧菲利造山運(yùn)動(dòng)一定程度上塑造了Kamoa-Kakula銅礦床如今的產(chǎn)出狀態(tài)。分析認(rèn)為，Kamoa-Kakula銅礦床應(yīng)屬沉積改造型層狀銅礦床。

關(guān)鍵詞：Kamoa-Kakula銅礦床;地質(zhì)特征;礦床成因;剛果（金）

中圖分類號(hào)：P618.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）31-0076-06

Geological Characteristics and Genesis of the Kamoa-Kakula Copper Deposit in Democratic Republic of Congo

ZHAN Yong1，2 ZHENG Changyou1，2 SUN Ning1 HUANG Yantao1 WANG Shuanglun1

（1.Sinotech Minerals Exploration Co.，Ltd.， Beijing 100012;2.Sinodrill Co.，Ltd， Beijing 100080）

Abstract： The Kamoa-Kakula copper deposit is one of the important copper deposits in the Katanga copper-cobalt belt of Congo. According to the regional setting of geology and mineralization， the stratum，structure，ore body features，ore characteristics and genesis were discussed in this paper.The Kamoa-Kakula copper deposit is controlled by the stratification， with the Basal diamictite of Nguba group as the main ore-bearing horizon.In the ancient period of Kongdelong， the copper-bearing oxidizing fluid replaced the early-deposited framboidal pyrite in the reducing environmental stratum of the Basal diamictite of Nguba group. This stage is the main metallogenic stage of layered copper sulfide enrichment. The late Lufilian orogeny shaped the current state of the Kamoa-Kakula copper deposit.The Kamoa-Kakula copper deposit is considered as a sedimentary-reformation layered copper deposit.

Keywords： the Kamoa-Kakula copper deposit;geological characteristics;genesis;D.R.Congo

剛果（金）盧阿拉巴省Kamoa-Kakula銅礦床位于中非銅礦帶西端，科盧韋齊市西南約25km處，東經(jīng)25°3′30″～25°20′00″，南緯10°40′00″～10°57′30″。據(jù)2019年最新資料顯示，Kamoa-Kakula銅礦銅金屬資源量達(dá)到4 215萬(wàn)t，平均品位約2.56%，其中約700萬(wàn)t銅金屬品位大于7%，是非洲第一大、全球第四大銅礦。本文結(jié)合區(qū)域成礦背景，總結(jié)Kamoa-Kakula銅礦床地層、構(gòu)造、礦體特征、礦石特征，分析了該礦床的成因，以期指導(dǎo)此種類型銅礦床的找礦方向。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

剛果（金）-贊比亞銅鈷礦帶由剛果（金）向南東方向延至贊比亞中部，延伸近700km，寬超過(guò)150km，發(fā)育多處大型-超大型銅鈷礦床[1]。在剛果（金）境內(nèi)，該礦帶通常叫加丹加弧形構(gòu)造帶，也叫加丹加弧形銅成礦帶。Kamoa-Kakula銅礦床大地構(gòu)造位置處于加丹加弧形構(gòu)造帶西端（見(jiàn)圖1），構(gòu)造帶內(nèi)穹隆、殘丘、背向斜、推覆構(gòu)造（因之而成的疊瓦構(gòu)造）和斷裂等次級(jí)構(gòu)造極其發(fā)育。

區(qū)域出露地層主要為新元古代加丹加沉積巖相地層，不整合于下伏的古老基底之上。區(qū)域上又以加丹加巖系為代表，該巖系主要為一套巨厚的海相淺水富鎂碳酸鹽巖、碎屑巖沉積，由下至上分為羅安群、恩古巴群、孔德龍古群，是銅、鈷、鈾、鉛、鋅等金屬礦產(chǎn)的主要賦礦層位，主要由變質(zhì)程度不同的礫巖、長(zhǎng)石砂巖、白云巖、灰?guī)r及頁(yè)巖等組成。區(qū)域變質(zhì)程度較低，以綠片巖相為主。區(qū)內(nèi)未見(jiàn)有巖漿巖出露[2，3]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地層

礦區(qū)出露地層巖性比較簡(jiǎn)單，主要為第四系、恩古巴群底部混積巖（Ng1.1.1“大礫巖”）及羅安群木瓦夏組頂部砂巖（R4.2）（見(jiàn)圖2）[4-6]。

恩古巴群是本區(qū)主要地層，位于加丹加沉積巖相的中部，其時(shí)限屬晚元古界（Pt3），其底部大礫巖是本區(qū)主要賦礦地層，從底部到頂部確定六個(gè)地層單元（見(jiàn)圖3）：①底部混積巖（Ng1.1.1）;②下部薄層黃鐵礦化粉砂巖、砂巖（Ng1.1.2）;③中部混積巖（Ng1.1.3）;④上部薄層黃鐵礦化粉砂巖、砂巖（Ng1.1.4）;⑤上部混積巖（Ng1.1.5）;⑥頂部混積巖（Ng1.1.6）[7]。混積巖地層單元中均有透鏡狀粉砂巖、砂巖。其中，底部混積巖與下部薄層黃鐵礦化粉砂巖、砂巖是本區(qū)銅礦體最主要的賦礦巖石。

底部混積巖（Ng1.1.1）在礦權(quán)區(qū)南西方向厚度40～120m，北東方向厚度3～35m。該層從底部到頂部分為三個(gè)亞層：混積巖（Ng1.1.1.1）;砂巖、粉砂巖（Ng1.1.1.2）;混積巖（Ng1.1.1.3）。

Ng1.1.1.1為橄欖色、栗色和淺灰色混積巖（角礫含量20%～35%，分選性較差，主要由石英、鐵鎂質(zhì)火成巖及砂巖組成，呈橢圓狀及次棱角狀，直徑通常小于10cm，少量鐵鎂質(zhì)火成巖角礫直徑可達(dá)50cm;基質(zhì)由淺灰色-灰綠色粉砂質(zhì)組成），厚度一般為5～25m，局部厚度為40～80m，礦化較差。底部與木瓦夏組砂巖接觸部位鐵質(zhì)膠結(jié)，褐鐵礦化強(qiáng)烈，可作為分層標(biāo)志層。Ng1.1.1.2為橄欖色、灰-深灰色砂巖、粉砂巖，厚度一般為5～20m，礦化較好，局部含有呈帶狀分布較小角礫。Ng1.1.1.3為中-深橄欖色、灰色混積巖（角礫含量10%～20%，直徑為2～10cm，主要由石英巖、泥質(zhì)巖和鐵鎂質(zhì)火成巖組成;基質(zhì)由泥質(zhì)、粉砂質(zhì)組成），厚度一般為10～40m，礦化較好。

Ng1.1.2為淺-中灰色、黑色薄層狀黃鐵礦化粉砂巖、砂巖，區(qū)域上稱為“KPS”。厚度一般為2～40m，礦化不均勻，部分地段礦化較好。層內(nèi)含有與底部混積巖角礫成分相似的分選性較差角礫，直徑為0.2～5cm。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造

礦區(qū)位于泛非運(yùn)動(dòng)期間形成盧菲利安弧的外部褶皺逆沖帶的西端[8]，構(gòu)造十分發(fā)育，以復(fù)式褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造為主。

礦區(qū)中部為一規(guī)模較大的Kamoa-Kakula背斜，軸線長(zhǎng)度約30km，整體呈NNE走向，在Kakula礦段變?yōu)榻麰W走向，兩翼產(chǎn)狀較緩。沿背斜軸線由北向南依次有Kamoa、Makala、Kakula-NE、Kakula等4個(gè)木瓦夏組上部砂巖穹隆。礦區(qū)西部和東部各有一個(gè)較大規(guī)模向斜，并在Kakula礦段西端有小規(guī)模向斜和背斜（見(jiàn)圖2）。

礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要有NNE向F1、F2斷層及一系列由NNE向轉(zhuǎn)為NE向斷層（見(jiàn)圖2）。通過(guò)航磁物探推斷礦區(qū)東部斷層F1為推覆斷層，該推覆斷層為恩古巴群底部混積巖與孔德龍古群地層界線，決定了礦床東部邊界。F2斷層決定了Kamoa礦段的西部邊界并穿過(guò)Kakula礦段中部。在Kamoa礦段內(nèi)部主要發(fā)育與F2斷層平行的NNE向斷層轉(zhuǎn)為NE向斷層的一系列次級(jí)斷層;在Kakula礦段主要發(fā)育與F2斷層平行的次級(jí)斷層。

2.3 巖漿巖

在礦權(quán)區(qū)內(nèi)及周邊沒(méi)有發(fā)現(xiàn)巖漿巖出露。

2.4 圍巖蝕變

通常，沉積型銅礦床蝕變較弱，主要包括低溫成巖礦物。在礦權(quán)區(qū)內(nèi)，主要蝕變包括綠泥石化、絹云母化、鉀長(zhǎng)石化、白云石化、碳酸鹽化、硅化等，其中鉀長(zhǎng)石化、白云巖化、硅化、碳酸鹽化與礦化關(guān)系密切。

3 礦體地質(zhì)

3.1 礦體特征

本礦區(qū)銅礦體層控特征明顯，賦礦層位與加丹加弧形銅成礦帶有所不同，主要賦存于Ng1.1.1及部分Ng1.1.2（KPS）地層層位中，礦體產(chǎn)狀隨地層變化而變化，呈層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀較緩，在木瓦夏組上部砂巖穹隆側(cè)面礦體傾角20°～0°，見(jiàn)圖4（圖2中所示AB剖面）。目前，Kamoa礦段控制的主礦體范圍是50.7km2，局部控制礦體延深超1 560m，礦體厚度為2.3～15.8m（1.0%為邊界品位），平均厚度為5.5m，平均銅品位為2.57%，銅金屬量超1 950萬(wàn)t;Kakula礦段控制的主礦體范圍是21.5km2，局部控制礦體延深超1 000m，礦體厚度為2.9～42.5m（1.0%為邊界品位），平均厚度為10.5m，平均銅品位為2.72%，銅金屬量超1 710萬(wàn)t，詳細(xì)資源量見(jiàn)表1[9]。據(jù)2019年8月最新勘查成果，在Kamoa礦段北部發(fā)現(xiàn)兩處KPS地層以斑銅礦、輝銅礦為主的高品位礦體區(qū)域（見(jiàn)圖2）[10]，其中鉆孔DD1450見(jiàn)礦厚度為16.8m，平均品位為15.92%（以5%為邊界品位）。

3.2 礦石礦物特征

本礦區(qū)銅礦主要為硫化礦石，僅在穹隆頂部邊緣出現(xiàn)少量氧化礦石，礦石成分較簡(jiǎn)單，有用礦物主要為黃銅礦（圖5-b、c）、輝銅礦（圖5-f）、斑銅礦（圖5-d），少量赤銅礦、孔雀石（圖5-e）;其他金屬礦物主要是黃鐵礦（圖5-a），KPS地層中含量較高，可用于硫酸生產(chǎn)。脈石礦物有綠泥石、白云石、碳酸鹽、鉀長(zhǎng)石、石英、黑云母（見(jiàn)圖6）等。

礦石結(jié)構(gòu)以它形粒狀結(jié)構(gòu)為主，少量半自形-它形粒狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、交代假象結(jié)構(gòu)、周邊結(jié)構(gòu)等（見(jiàn)圖6）。礦石構(gòu)造以層狀、浸染狀、角礫狀構(gòu)造為主，其次為細(xì)脈狀、條帶狀、稀疏浸染狀構(gòu)造。

4 礦床成因

新元古代羅安至孔德龍古時(shí)期的同沉積階段主要形成大面積砂巖、白云質(zhì)頁(yè)巖及富含鐵鎂的白云石沉積層，并在羅安群與恩古巴群之間形成氧化還原邊界。沉積物來(lái)源主要為東北部古元古代班韋烏盧地塊的含銅礦化斑巖巖體，以及盆地南部太古代古老地體及侵入其內(nèi)的鎂鐵質(zhì)巖漿巖[11]。硫化物在溫度20～60℃和細(xì)菌作用引起的近中性PH環(huán)境下發(fā)生沉淀，以微球粒狀黃鐵礦為特征，有益的銅元素富集較少[12]。

孔德龍古時(shí)期，成巖礦物伴隨裂谷盆地的火山活動(dòng)和同沉積斷裂活動(dòng)進(jìn)一步沉積，在富含火山碎屑的恩古巴群壓實(shí)脫水成巖過(guò)程中為盆地提供了富含金屬鹵水，鹵水溫度為200～250℃[12]。金屬鹵水與浸出羅安群銅元素的氧化鹽水以同沉積斷裂為運(yùn)移通道，在恩古巴群底部還原環(huán)境的混積巖地層（Ng1.1.1）替代早期沉積的微球粒狀黃鐵礦形成大量輝銅礦、斑銅礦、黃銅礦，是層狀銅硫化物富集的主成礦階段。本區(qū)硫同位素研究表明，硫化銅中的大部分硫來(lái)自較早形成的微球粒狀黃鐵礦;流體包裹體研究表明，成礦流體為鹽水（23%～26wt% NaCleq），均一溫度為210～240℃[13]。

盧菲利造山運(yùn)動(dòng)使早期沉積的礦化層被多期次的構(gòu)造切割破壞，區(qū)域上與造山熱動(dòng)力有關(guān)的熱液活動(dòng)使原有礦化層受到活化改造富集，根據(jù)石英脈礦物的流體包裹體測(cè)試獲得的溫度記錄最高達(dá)到400℃[2]。但是，本次造山運(yùn)動(dòng)在本區(qū)僅使主成礦階段礦層發(fā)生褶皺傾斜及斷裂破碎等，形成如今的產(chǎn)出狀態(tài)。

綜合以上分析，本文認(rèn)為Kamoa-Kakula礦床為沉積改造型層狀銅礦床。

5 結(jié)論

Kamoa-Kakula銅礦床主要產(chǎn)于恩古巴群底部混積巖地層。受褶皺、斷層控制，礦體呈層狀產(chǎn)出，礦石主要為它形粒狀結(jié)構(gòu)，層狀、浸染狀、角礫狀構(gòu)造。Kamoa-Kakula銅礦床的成礦過(guò)程經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期，其中孔德龍古時(shí)期含銅氧化流體在恩古巴群底部混積巖的還原環(huán)境地層替代早期沉積的微球粒狀黃鐵礦是層狀銅硫化物富集的主成礦階段，后期的盧菲利造山運(yùn)動(dòng)一定程度上塑造了Kamoa-Kakula銅礦床如今的產(chǎn)出狀態(tài)。分析認(rèn)為，Kamoa-Kakula銅礦床應(yīng)屬沉積改造型層狀銅礦床。

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