贊比亞銅帶省銅礦床地質特征及找礦標志

王慶文

遼寧省第五地質大隊，遼寧 大石橋 115100

筆者于2006 至2007 在贊比亞工作期間，對銅帶省、西北省（North Western）銅礦帶上的銅礦區進行了初步學習考察，并參加了對贊比亞中央省（Central）卡布韋（Kabwe）市中國營口佳興礦業1 號、2 號銅礦的勘探工作，利用收集的和野外地質填圖等地質資料成果, 探討贊比亞銅帶省銅礦帶上銅礦的地質特征，并對找礦遠景區的劃分進行初步分析，供參考。

贊比亞銅帶省位于贊比亞西北部，中心地理坐標為東經28°10′。南緯12°41′。界于剛果（金）克拉通和津巴布韋克拉通之間，處于世界著名的中南部非洲贊比亞—剛果（金）銅鈷成礦帶上。該成礦帶呈北西—南東向展布，在贊比亞境內長約150 km, 寬約50 km, 自北西部的孔科拉（Konkola）到南東部的盧安夏（ LUANSHYA ） ，一系列大型、超大型銅礦床分布于卡富埃（ KAFUE ）背斜的北東翼和南西翼, 形成兩個次級成礦帶。孔科拉—恩昌加（ NCHANGA ）—謙比希（ CHAMBISH I）—恩卡那（NKANA ）—盧安夏銅礦床，分布在南西次級銅礦帶； 穆富里拉（MUFULIRA ）銅礦，分布在北東次級銅礦帶上（圖1）。

1 區域地層

區域上地層系統可以分為4 個部分，從老到新依次為：

1.1 基底雜巖（太古代）

為盧福布系（Lufubu），主要是一套深變質的花崗巖-綠巖系。由一套深度變質的片巖、片麻巖、麻粒巖、混合巖、石英巖、石墨片巖、角閃巖所組成，構造復雜，并有多期巖漿巖穿插，其同位素年齡約35 億年。

1.2 姆瓦群（中元古代）

圖1 贊比亞銅帶省銅礦床地質簡圖Fig.1 Geological sketch map of Copperbelt copper deposit, Zambia

姆瓦群（Muva）不整合覆蓋于基底太古代深變質巖系之上，主要由礫巖、石英巖、碎屑巖、泥巖與淺變質的各種片巖、變質石英砂巖組成。總體呈寬展型的復式向斜與復式背斜褶皺。褶皺主軸為近東西向，其同位素年齡為28～11 億年。

1.3 加丹加超群（晚元古代）

加丹加（Katanga）超群包括下部的加丹加群（礦山群）與上部的孔德龍古群。加丹加超群自下而上劃分為三個巖組：羅安組、木瓦夏組和孔德龍古組。

1.3.1 羅安組

分為上、下兩部分。下羅安組（Lower Roan）主要為砂巖和頁巖，并夾有少量薄層透鏡狀白云巖。是主要的含銅層位，分布于西北部的索爾維滋（Solwezi）以西及銅帶省恩多拉（Ndola）、基特偉（Kitwe）、盧安夏、穆富里拉、欽戈拉（Chingola），該層底部有數百米的砂礫巖分布于基底風化面的低洼谷地，部分含基底礫巖。向上就是中厚層長石砂巖和石英巖，偶夾白云巖透鏡體，在粉砂巖-頁巖-白云巖透鏡體發育地段，見有疊層石藻礁，厚100～200 m。

上羅安組（Upper Roan）主要為碳酸鹽巖和頁巖，厚度約400 m。由多層中厚層灰巖、白云質灰巖及白云巖組成。偶見石膏薄層及石膏透鏡體石灰巖、白云巖與頁巖，常相間出現，連續性的厚層白云巖洞穴發育并含水，是一個標志層，分布范圍及地區大致和下羅安組的分布情況相同。

1.3.2 木瓦夏組

主要為厚層—中厚層頁巖和碳酸鹽巖系，厚度150～300 m。頁巖為灰白-黃褐色，層厚數米至數十米，碳酸鹽層厚數十米，向上頁巖多呈條帶狀，碳質增多，常見有黃鐵礦立方晶體，呈浸染狀及小扁豆狀及層狀分布，也是一個標志層。

1.3.3 孔德龍古組

孔德龍古組（Kundelungu）在銅帶省分布較廣，多處表現為寬緩狀向斜，長軸為近東西向和北東—南西向。

孔德龍古組底部有一層冰積層，時見巨礫，直徑可達4 m，冰積層厚度10～20 m，但有的地方缺失。本層分上下兩部分：下部主要為厚層石灰巖相段，全厚約300 m，由厚層至中厚層的石灰巖及泥灰巖組成；上部為灰巖與頁巖互層組成，最上部為紫色長石砂巖，全厚大于500 m，在本層的灰巖與頁巖交界裂隙及斷裂帶附近常見有小型富鉛鋅礦脈及小型富銅礦體。

1.4 晚古生代—中新生代蓋層

為贊比亞的最新蓋層，主要為陸相碎屑沉積，分布于山間盆地及河谷盆地之內，面積相對較小。

2 區域構造

2.1 褶皺構造

盧非利安（Lufilian）弧形構造帶是本區巖層的重要構造形式，位于銅帶省中北部。該區主要受5 億年前加丹加構造運動（又稱泛非構造運動）的影響，南北向的擠壓形成了近東西向的復式褶皺構造。被褶皺的巖層由前寒武紀至早古生代的加丹加系組成，主要巖石包括白云巖、泥質頁巖、砂巖、礫巖、輝長巖等。

卡富埃復背斜是本區的主干構造，是北銅礦帶賦存部位。它代表了盧菲利安構造區內主要構造形式，剝蝕作用使背斜兩翼的次級褶曲出露，該銅礦帶內銅礦床就分布在兩翼的次級構造部位。分布在背斜兩翼的控礦構造與巖層走向一致，呈等距離狀展布，其間距約30 km。通過等距離原則，不斷發現有價值的銅礦床。

在背斜軸部通過的地區，如孔科拉（Konkola）、姆卡姆博（Mokambo）和恩多拉（Ndola）等地，背斜常發生穹丘狀隆皺。在被剝蝕的穹丘狀隆皺中心，可見基底花崗巖出露，同時見到加丹加群巖層發生穹丘狀傾。

2.2 斷裂構造

本區斷裂構造不發育。在恩昌加銅礦采坑中，可見有傾斜斷層；范托姆斷層（The phantom Falt）是該區銅礦帶中最大的斷層，該斷層自穆富里拉向斜經卡富埃復背斜至孔科拉礦區南部。

由于該區地層均經歷了不同程度的區域變質作用，所以局部見有小斷裂。如謙比西（Chambishi）銅礦，表現為在石英巖中與拖拽褶皺有關的小斷層。沿著底礫巖、粗礫巖和下盤礫巖三個礫巖層都出現了層間滑動。雖然滑動距離并不大, 但卻形成剪切帶。區內斷裂對礦體無明顯的錯斷。

2.3 巖漿巖

伴隨各期構造運動，巖漿活動十分發育。在基底中見有花崗巖、角閃巖、閃長巖等，常呈大面積出露，并有多期次侵入的特點。輝長巖等基性巖主要呈巖脈、巖株和巖床，侵入在上羅安組巖層和孔德龍古組巖層中。

皇斑巖切穿巖層現象見于銅帶省的恩昌加、孔科拉、恩卡納（Nkana）等礦區，多以巖株產出，當以巖墻產出時，銅礦化較弱，以巖床出現與礦層接觸處，可使成礦元素活化，造成元素的局部富集。在孔科拉北礦區，可見巖墻垂直橫切背斜軸部。巖墻產狀直立，它切過下盤巖層，在底部礫巖處尖滅，向上未穿過礦體。在其冷凝邊中，含銅品位大于1.00%，而整個巖墻的平均品位在0.40%～0.80%之間，礦化以細粒黃鐵礦化和黃銅礦化為主。

2.4 變質作用

區內卡富埃背斜的加丹加群巖層，具有區域淺變質特點，其變質相各部不一。東部為淺變質綠片巖相，南部為中—淺變質綠簾石-角閃巖相，巖石遭受重結晶作用。基底雜巖遭受退變質作用。

3 礦床地質

3.1 巖石特征

整個銅礦帶中銅礦體均賦存于加丹加群下羅安組巖層中。礦體呈層狀產出，礦體形態為呈層狀、似層狀、條帶狀或凸鏡狀，礦體厚度達40 m，縱向和傾向延伸可達2 000 m以上。卡富埃背斜東翼，含礦巖石主要為砂質巖，在卡富埃及背斜西翼，含礦巖層為泥質巖。

出露在卡富埃背斜兩翼的泥質巖，即含礦頁巖，為主要含礦層，其分布較廣。黑色石墨質頁巖，向側部逐漸相變為紋狀層理泥質巖及白云巖，而后又變為泥質巖，沿走向比較穩定（見圖2）。

3.2 礦石結構、構造

結構∶ 礦體的原生礦石主要具他形—自形細粒狀、粗粒狀結構和片狀、鱗片狀變晶結構。具粒狀結構的礦物主要為長石和石英。泥質礦物和細小的絹云母呈片狀和鱗片狀變晶結構。

構造∶ 主要有細紋層狀、細脈浸染狀、網脈狀、條帶狀、塊狀構造； 角礫狀構造和片理構造。由顏色不同的長英質礦物或硫化礦物定向排列構成細紋層理構造； 細脈狀、粒狀和不規則塊狀硫化礦物沿層理、片理及切割層理和片理分布于其他礦物之間構成細脈侵染狀、網脈狀、條帶狀構造； 由剪切構造造成的巖石角礫、眼球狀石英分布于巖石中構成角礫狀構造； 由片狀礦物定向排列構成片理構造。

3.3 成礦控制因素及成礦規律

銅帶省是盧菲利安弧形構造帶分布區（圖3），絕大部分的銅（鈷）礦床均產于此。該區除銅、鈷外，常含金、銀，有時還伴有稀有和放射性元素。該帶可分為外弧強烈褶皺帶和中間穹隆構造帶。外弧強烈褶皺帶由一系列緊密擠壓褶皺和逆推斷裂組成。含礦的上羅安組和下羅安組砂頁巖及白云巖，均遭強烈變形、變位，構成一組平行的向斜和背斜，并被一系列逆沖斷層切斷，形成疊瓦狀褶皺，特別在向斜軸部，銅礦層厚度增大，品位增富，形成世界上最大最富的層控型銅礦帶；中間穹隆構造帶位于外弧強烈褶皺之南，由一系列大小不等的穹隆組成，這些穹隆是羅安組沉積時，基底盧福布群深變質片麻巖結晶基底的濱岸剝蝕殘山，由于這些基底巖石剛性強度較大，故不能形成褶皺，致使含礦層環繞其周邊，而成為穹隆出露。此帶在穹隆周邊的羅安組或構造裂隙帶有大、中型銅礦床富集，既有層控型礦床又有構造裂隙中后期改造脈型礦床。

圖2 部分Roan組條帶狀礦體的剖面圖（據Fleicher等，1977）Fig.2 Banded orebody prof ile of part Roan Group (According to Fleicher etc., 1977)

圖3 中非銅礦帶礦床與主要斷裂構造關系圖Fig.3 Relationship between Copperbelt deposits and the main fault structure

礦化帶往往與地層的緊密褶皺帶一致，該褶皺帶分布于古老地核的邊緣裂陷帶或邊緣裂谷帶內。地殼深部火山成礦物質通過火山噴發沉積，在相對局限的裂陷帶或裂谷帶內的洼盆中沉積，具有成群、成帶、成串的多礦化中心特點。沉積旋回結束后，經區域變質作用和造山褶皺形成緊密的擠壓褶皺帶，并使原生礦層因構造運動產生變形變位，同時地層中的成礦物質再次發生遷移富集，從而使礦體增厚、品位提高。

通過對銅帶省多個礦山考察，主要銅礦物為斑銅礦、黃銅礦、輝銅礦及硫鈷銅礦等，氧化礦物帶中見有孔雀石、少量銅藍、自然銅以及少量原生黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦，銅品位可達30%以上。在剖面和平面上，含銅硫化物具有帶狀分布特點。在垂直方向上，底部為斑銅礦帶，向上為斑銅礦、黃銅礦混合帶、再向上為以黃銅礦為主的礦化帶。在平面上，向海的方向依次為：含斑銅礦的輝銅礦帶→黃銅礦、斑銅礦、硫鈷礦帶→含少量黃銅礦的黃鐵礦帶。

4 找礦標志

根據贊比亞地質礦產資料和銅礦床的分布規律等研究表明，贊比亞銅帶省為銅礦集中區，銅礦床的形成主要受構造和層位控制。

4.1 控礦構造

銅帶省銅礦床主要分 布在盧菲利安（Lufilian）弧形構造帶中穹隆構造的周邊，雖然熱液型銅礦床在其他部位也有分布，但是具工業價值、規模巨大的、層控型的銅礦床均分布在穹隆構造周邊。穹隆構造是贊比亞銅礦床最重要的控礦構造、直接找礦標志。

4.2 含礦巖系

贊比亞銅帶省的銅礦床均賦存于姆瓦群和加丹加超群中固定的、穩定的沉積層位中，姆瓦群中部的黃銅礦化、黝銅礦化及輝銅礦化的黑云石英片巖和二云石英片巖是層控型銅礦床的主要含礦層，其上部巖層為石英巖，下部巖層為大理巖或硅質大理巖。

加丹加超群下羅安組中部的孔雀石化、藍銅礦化和水膽礬化頁巖夾粉砂質頁巖層是沉積型銅礦床的主要含礦層位，其上覆沉積層為泥巖，下覆沉積層頁巖；另外，盧菲利安構造運動中期的區域變質分異作用產生的變質熱水和末期的巖漿作用產生的熱液，沿裂隙或斷裂充填形成的熱液型銅礦床，在姆瓦群和加丹加超群的巖層中均有分布。

因此，中元古代的姆瓦群和晚元古代的加丹加超群的下羅安組，是銅礦的找礦標志。

5 結語

贊比亞銅帶省銅礦床，主要位于世界著名的贊比亞—剛果（金）銅鈷成礦帶內，在該帶內分布的眾多大型-超大型銅礦、銅鈷礦、銅金礦，銅礦體主要產于加丹加群下羅安組的砂、頁巖中，主要為弱白云巖化粉砂巖，容礦構造為盧菲利安弧形構造帶內的羅安組與姆瓦群組成的撓曲盆地中。礦體一般呈板狀或透鏡狀，走向延長大。銅礦帶明顯受卡富埃（Kafue）復背斜構造的控制，在該銅帶上已經查明9 個大型—超大型層控型銅（鈷）礦床和4個相對較小的層控型銅礦床，基礎儲量3 500萬噸，已經探明的儲量為1 900萬噸。限于本人水平有限，國外勘查工作難度較大，設備及測試手段落后，文中部分論述缺少測試數據， 僅引用前人資料成果加以說明，在此一并表示感謝。

[1] 顏 平,劉文成.贊比亞謙比西銅礦礦床特征及成因[M].中國礦山工程,2006, 35(1).

[2] 贊比亞礦產資源狀況[J],現代礦業.2009,(10).

[3] Republic of Zambia Geological and mineral occurrence map(1：2,000,000 ,to accompany report no.01) compiled and drawn in the Geological Survey Department,1994;

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[5] 贊比亞銅礦帶專輯[Z].青海地質科技情報.1991,(2).