剛果(金)Dipeta銅鈷礦床地質特征與找礦方向

劉高杰，王紀昆，李松彬

(天津華北地質勘查總院，天津 300170)

0 引言

Dipeta銅鈷礦床位于剛果(金)盧阿拉巴省，地理位置：東經26°05′～26°20′、南緯10°30′～10°40′，處在中非銅礦帶北西端，是全球范圍內規模最大、品位最高的銅鈷礦床之一，全區探獲銅金屬量2429萬噸、鈷金屬量222萬噸，Cu、Co的平均品位分別為2.95%和0.27%[1]。前人在本區開展過諸多研究工作，主要集中在區域成礦背景[2-8]和礦床成因[9-18]等方面，對控礦因素和找礦方向的研究相對較少。本文在綜合分析研究以往資料的基礎上，總結礦床控礦因素和找礦標志，提出找礦方向，以期為進一步勘查工作提供參考。

1 區域地質背景

研究區位于盧菲利弧外部褶皺推覆構造帶的北西部邊緣，處在構造線由EW向NW向的轉折部位(圖1)。區域上地層主要為變質基底和新元古代加丹加超群蓋層，基底為早元古代巖漿弧序列，蓋層為濱-淺海相富鎂碳酸鹽巖-碎屑巖沉積。加丹加盆地在盧菲利造山運動期間閉合，伴隨造山運動，加丹加初始沉積地層發生大規模韌(脆)性剪切變形、褶皺、逆沖推覆和滑動[2]。盧菲利弧內巖漿活動弱。中非銅礦帶內產出了大量的大型—超大型銅(鈷)礦床，銅礦帶內含銅約2.19億噸、鈷1100萬噸[19]，最大的礦體沿走向長5.8 km，傾向延伸數千米[20]。

圖1 中非銅礦帶區域地質礦產簡圖(據文獻[21]修改)Fig.1 Geological sketch map of mineral resources in the Central African Copperbelt1—恩古巴—孔德龍群 2—羅安群 3—基底 4—銅鈷礦床 5—城市

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區內出露的地層主要為加丹加超群(圖2)，厚度大于7000 m，自下而上劃分為羅安群(R)、恩古巴群(Ng)和孔德龍群(Ku)。

圖2 Dipeta銅鈷礦區地質簡圖(據文獻[22]修改)Fig.2 Geological sketch map of Dipeta Cu-Co deposit1—新生界覆蓋層 2—孔德龍群Kiubo組 3—孔德龍群Mongwe組 4—孔德龍群Lusele組 5—孔德龍群Kyandamu組(小礫巖) 6—恩古巴群Monwezi組 7—恩古巴群Katete組 8—恩古巴群Kaponda組 9—恩古巴群Mwale組(大礫巖) 10—羅安群(基質為泥質或粉砂質的角礫巖) 11—羅安群木瓦夏亞群 12—羅安群迪佩特亞群Kansuki組 13—羅安群礦山亞群(賦礦層)14—羅安群或孔德龍群(未分的構造角礫巖) 15—斷層/逆沖斷層 16—向斜 17—勘探線剖面位置

羅安群可進一步劃分為RAT(R1)、礦山(R2)、迪佩特(R3)和木瓦夏(R4)等四個亞群。RAT亞群巖性主要為礫巖、白云質粉砂巖。礦山亞群是本區最主要的含礦層位，下部為卡莫托組(包括D.Strat白云巖、白云質頁巖，RSF條帶狀、紋層狀、疊層狀硅化藻白云巖和RSC蜂窩狀、塊狀硅化白云巖)，中部為白云質頁巖組(包括SDB下部白云質頁巖、絹云母頁巖和SD粗粒白云巖、上部白云質頁巖、白云巖、粉砂巖)，上部為坎博韋組(CMN白云巖)。礦山亞群為海進的潮上—潮下沉積物，形成于靜水淺海環境，其沉積相存在區域系統性變化，自北向南表現為從近岸相(Long相)到礁相(Kalumbwe相)的沉積環境序列，其中Long相的白云質頁巖組中含有白云巖和白云質砂巖，而Kalumbwe相的白云質頁巖組中不含白云質砂巖[9]。Dipeta礦區85%以上的礦山系列為Long相，其余的為Kalumbwe相[21]。

迪佩特亞群分布最廣，下部為砂巖、泥質粉砂巖，上部為碳酸鹽巖夾硅質碎屑沉積巖。木瓦夏亞群呈長條狀零星分布，巖性主要為白云質粉砂質碳質頁巖、泥質粉砂巖和砂巖。

恩古巴群和孔德龍群主要分布于礦區南東部和北西部，為碳酸鹽巖-碎屑巖沉積建造，其底部均為冰磧礫巖。

2.2 構造

區內褶皺和斷裂構造發育。南部恩古巴群和孔德龍群形成平緩的向斜，軸向近EW向、NW向；中北部羅安群大面積分布區域稱為羅安構造窗，主體為迪佩特向斜，軸向EW向，長約22 km，寬7～8 km，卷入其中的地層主要為羅安群，南北兩翼均發育有次級緊閉褶皺和復式褶皺。斷裂構造發育，區域性逆沖推覆構造構成羅安構造窗的南北邊界，近EW向斷裂構造規模一般較大、形成時間較早，其他斷裂構造走向以NE—NNE向和NW—NNW向為主，多具高角度走滑性質，形成時間較晚，常錯斷早期形成的銅鈷礦體，斷距一般為5～80 m。

羅安構造窗內包含有120多個獨立的、大小不一的、由礦山亞群組成的礦化構造斷片，其四周被斷裂構造所限，其中30個勘探程度相對較高[22]。

2.3 巖漿巖

礦區內及外圍未見巖漿巖出露。

3 礦體特征

本區所有具經濟價值的銅鈷礦化都產在礦山亞群內，主礦體為上部礦體和下部礦體，分別產于SDB和RSF中，厚5～15 m，中間被厚約20 m的RSC隔開(圖3、圖4)。單條主礦體控制長度多在1～3 km之間，沿傾向方向最大延伸大于1000 m，礦體呈層狀、板狀，連續性較好，總體形態、產狀與地層一致。上部礦體產于SDB厚5～12 m的白云質頁巖、微晶泥質白云巖中，占礦區資源量的25%～30%。下部礦體含65%～70%的資源量，分為三個含礦單元，自上而下為：RSF為厚4～10 m的硅化藻類層狀白云巖，Dstrat為厚2～6 m的疊層狀白云巖與粗粒白云巖和藻類白云巖互層；RAT lias為厚2～5m的灰色砂巖、礫巖。在RSC、SD和RAT中常見有與主礦體平行的小礦體，約占資源量的10%。在羅安構造窗內，幾乎所有的礦山亞群中都見有銅鈷礦化。

圖3 Dipeta礦區北西礦段勘探線剖面圖(據文獻[22]修改；剖面位置見圖2)Fig.3 Sectional map of A-B exploration line in northwest mining section of Dipeta Cu-Co deposit1—上部礦體 2—下部礦體 3—地質界線 4—斷層 5—氧化礦底界線 6—原生硫化礦頂界線

圖4 Dipeta礦區中部礦段勘探線剖面圖(剖面位置見圖2)Fig.4 Sectional map of C-D exploration line in middle mining section of Dipeta Cu-Co deposit1—上部礦體 2—下部礦體 3—地質界線 4—斷層 5—鉆孔

礦石構造以浸染狀、紋層狀、條帶狀、脈狀和皮殼狀、蜂窩狀、角礫狀構造為主。礦石結構主要為自形—半自形—他形粒狀結構、交代結構、包含結構和纖維狀、膠狀結構等。

表生氧化礦物主要為孔雀石、假孔雀石、硅孔雀石、方輝銅礦、藍銅礦、赤銅礦、鈷白云石和水鈷礦等，原生硫化礦物主要為輝銅礦、藍輝銅礦、斑銅礦、硫銅鈷礦和少量黃銅礦、黃鐵礦等，脈石礦物主要為石英、白云石、玉髓和綠泥石。

礦石類型分為氧化礦、混合礦和原生硫化礦，三者之間沒有明顯的界線(圖3)。氧化帶深度通常自地表延深至50～100 m，混合帶一般位于地下50～200 m，原生硫化礦見于地下50～400 m，鉆探證實最深可達1900 m[21]。

圍巖蝕變主要有硅化、白云石化、碳酸鹽化、滑石化、絹云母化、鉀化、綠泥石化和鈉化等，其中硅化、白云石化和碳酸鹽化與礦化關系密切[23]。

輝銅礦、硫銅鈷礦等硫化物的δ34S值主要集中在+1‰～-11‰之間，個別黃銅礦、黃鐵礦δ34S值在+4‰～+10.4‰之間[21]。成礦期白云石中的流體包裹體以氣液兩相包裹體和含子礦物包裹體為主，子礦物成分為石鹽、鉀石鹽和硬石膏，均一溫度在60℃～259℃，子礦物溶解溫度48℃～250℃，含子礦物的包裹體鹽度w(NaCleq)在26.5%～35%之間[24]。

銅鈷礦床的形成經歷了早期成巖階段的初始成礦期、中—晚期成巖階段的主成礦期、晚期造山運動階段的后生成礦期和表生富集期，為復合成因的以沉積巖為容礦巖石的沉積-改造型銅鈷礦床。

4 控礦因素與找礦標志

4.1 控礦因素

1)礦山亞群的控礦作用：本區的主礦體為上部礦體和下部礦體，兩者平行展布，分別產在羅安群礦山亞群SDB和RSF中，層位穩定，礦體呈層狀、板狀，其形態、產狀總體與地層一致。在中非銅鈷礦帶的加丹加段，自Kolwezi、Kamoto經Tenke-Fungurume至Etiole、Lubembe均顯示出相同的礦化序列[25]，礦山亞群對成礦的控制作用非常明顯。

2)沉積相的控礦作用：在加丹加銅鈷礦帶，Long相的礦山系列一般礦化不好，主要的銅鈷礦化多見于Kalumbwe相中。然而與其他礦床截然不同的是，在Dipeta礦區，85%以上的礦山系列為Long相，以西部的Tenke礦段最為典型，而Kalumbwe相僅見于東側的Fungurume礦段，Long相對銅鈷礦化的控制作用非常明顯。

3)構造的控礦作用：盧菲利造山運動與銅鈷礦床的空間分布和形成有密切關系，礦床受一系列褶皺、斷裂構造的影響和控制，迪佩特向斜是本區最主要的控礦構造，銅鈷礦化見于迪佩特向斜兩翼大小不一的由礦山亞群構成的構造斷片內，礦體與地層一起褶皺變形，又被后期的高角度斷層錯斷。

4)表生氧化的控礦作用：礦區多數礦體出露良好或位于近地表，區內降水量充沛、溫度適宜，不同方向斷裂構造發育，巖石破碎程度高、透水性好，表生氧化作用極為充分，在近地表形成次生淋濾富集帶[25]。近地表氧化礦石的銅品位通常在前15～30 m最高，在淋濾帽之下，氧化礦石品位異常富集[21]。

4.2 找礦標志

1)地層標志：本區最具經濟意義的銅鈷礦體產在羅安群礦山亞群第二巖性段的RSF(條帶狀、紋層狀、疊層狀硅化藻白云巖)和SDB(下部白云質頁巖)層位中，礦山亞群RSF層和SDB層是本區最重要的地層找礦標志。

2)構造標志：目前發現的礦化區域均位于迪佩特向斜兩翼，翼部發育的一系列緊閉褶皺、復式褶皺直接控制了礦體的形態，近地表構造越發育地段次生富集作用越強烈。

3)典型礦物標志：孔雀石、鈷華和水鈷礦顏色顯著、易于識別，是地表找礦最明顯的礦物標志。

4)物化探異常標志：土壤地球化學測量Cu、Co組合異常是重要的化探找礦標志，Cu的異常暈范圍明顯大于Co。瞬變電磁異常、磁異常等是重要的物探找礦標志[26]。

5)地形標志：銅鈷礦化一般與硅化關系密切，上部礦體與下部礦體之間的RSC中硅化尤為發育，巖石抗風化能力強，常常形成高而尖的山脊或陡崖而成為良好的地形標志。

6)植物學標志：Cu、Co等重金屬含量高的地帶植被稀疏，這種現象被稱為“銅清除”(copper clearing)，是值得重視的找礦地帶。耐重金屬的植物群如鈷筍、銅草、旱生灌木和斯瓦西里語中的兩種果樹mpundu、masoko等是較好的植物找礦標志。

7)古采坑和民采標志：區內民采歷史悠久，古代采礦留下的遺址、遺跡及現代民采坑也可作為重要的找礦標志。

5 找礦方向

1)位于礦區中部的迪佩特向斜核部找礦潛力巨大。以往的勘查工作主要集中在迪佩特向斜南北兩翼，近年來施工的鉆探工程表明，銅鈷礦化在迪佩特向斜核部延伸穩定、連續性好(圖4)，并且向斜西部的礦石品位高于東部。迪佩特向斜自西向東延伸約14 km，核部寬1～2 km，找礦潛力巨大。

2)位于迪佩特向斜北翼的部分主礦體沿走向和傾向延伸方向控制程度低，目前的鉆探工程未完全控制礦體的走向和延深，找礦潛力大。

3)羅安構造窗內有約120個大小不一的構造斷片，主要分布在迪佩特向斜南部和北東部，其中30個構造斷片的勘探程度相對較高，其他地段僅施工了少量的探礦工程，控制程度低，迪佩特向斜外圍礦山亞群出露區域找礦潛力較大。

6 結論

1)Dipeta銅鈷礦床處在中非銅礦帶北西端，是全球范圍內規模最大的銅鈷礦床之一，主礦體為產在礦山亞群SDB中的上部礦體和RSF中的下部礦體，呈層狀、板狀，連續性好，單條主礦體控制長度多在1～3 km之間，沿傾向方向最大延深大于1000 m，礦體形態、產狀與地層一致，礦床成因為以沉積巖為容礦巖石的沉積-改造型銅鈷礦床。

2)主要控礦因素為礦山亞群地層、沉積相、構造和表生氧化作用，其中礦山亞群對銅鈷礦體的控制作用最為明顯，沉積相以Long相為主，Dipeta向斜是礦區最主要的控礦構造，后期不同方向的斷裂構造錯斷了早期形成的銅鈷礦體并為表生氧化作用創造了有利的構造條件。主要找礦標志有礦山亞群地層、褶皺和斷裂構造、孔雀石和水鈷礦等典型礦物、物化探異常、高而尖的正地形、植物學和古采坑、民采標志等。

3)迪佩特向斜核部區域找礦潛力巨大，向斜北翼部分主礦體延伸方向和向斜南翼勘查程度相對較低的礦山亞群出露區域找礦潛力大。

致謝：天津華勘礦業投資有限公司總工程師張志軍博士審閱了全文，匿名審稿專家提出了寶貴的修改意見，在此表示誠摯的感謝。