贊比亞西北省Mwinilunga-Kasempa地區(qū)地球化學特征及找礦前景

張 文 梁慧斌 邢印鎖 關利進 楊遠東

（天津華北地質(zhì)勘查總院 天津 300170）

1 引言

贊比亞中非成礦帶（盧菲利安弧形構(gòu)造帶）是世界著名的銅礦產(chǎn)地，東南起自贊比亞盧安夏，向西北延伸至剛果境內(nèi)，在該帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一系列大型-超大型銅礦，而Mwinilunga-Kasempa地區(qū)正位于該成礦帶向西南轉(zhuǎn)彎的延伸部位（圖1），基巴拉構(gòu)造帶和盧菲利安弧形構(gòu)造交匯處。 通過對Mwinilunga-Kas?empa地區(qū)開展詳細的地質(zhì)、遙感、物探、化探、礦床（點）調(diào)查研究等，揭示成礦地質(zhì)背景及成礦條件，總結(jié)區(qū)域成礦規(guī)律及找礦標志，建立成礦預測的地質(zhì)、化探指標，為本區(qū)下步找礦提供依據(jù)。

2 區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)特征

2.1 構(gòu)造

盧菲利安（Lufilian）弧形構(gòu)造帶主要由四個片麻巖構(gòu)造穹隆（盧斯維西Luswishi、索盧韋齊Solwezi、姆旺伯齊Mwombhezi、卡崩波Kabompo）構(gòu)成，主要由偏北方向控制的逆沖構(gòu)造所形成，后期受東向逆沖構(gòu)造影響。銅礦帶基本沿該弧形構(gòu)造帶分布，已知主要的銅礦床均分布在穹隆構(gòu)造區(qū)內(nèi)或周邊。其又分為三個二級構(gòu)造單元，自東向西分別是穹窿區(qū)，外部褶皺-沖斷帶，盧菲利安弧西部前陸帶。研究區(qū)位于贊比亞西北省盧菲利安（Lufilian）造山帶卡崩波（Ka?bompo）穹隆構(gòu)造區(qū)北側(cè)，該穹隆構(gòu)造沿北東向延伸約130km抵達剛果邊境，北緣為一波狀褶皺帶。從構(gòu)造單元上來看，研究區(qū)所處的位置為前陸盆地內(nèi)部。區(qū)域上斷裂分為兩組，一組為北西向區(qū)域斷裂構(gòu)造，一組為北東向區(qū)域斷裂構(gòu)造，是一系列逆沖推覆構(gòu)造活動的結(jié)果。這兩組斷裂構(gòu)造中，北東向斷裂帶為盧菲利安造山帶的逆沖推覆構(gòu)造和可能的走滑斷層，呈片狀、呈帶狀分布，形成一系裂的逆沖斷裂，成為區(qū)域主要構(gòu)造格架。

2.2 地層

區(qū)域地層主要包括早元古基底片麻巖系、中晚元古代加丹加超群（Katanga）、新近紀卡拉哈里（Kala?hari）組和第四紀沖積物。其中加丹加超群（Katanga）可分為孔德龍古組（Kundelungu），木瓦夏組（Mwashi）上羅安組(（UpperRoan）)、下羅安組（LowerRoan）。各巖石地層單位間呈不整合接觸，近地表的地層受構(gòu)造運動影響，形成了寬緩的褶皺，深部地層也發(fā)生了不同程度的變形。

基底巖石：主要由混合巖化的各種片麻巖等組成，是剛-贊銅古礦帶中分布最老地層之一，主要分布于Kasai巖席的南部。

加丹加超群（Katanga）：自下而上由羅安組（Roan）、木瓦夏組（Mwashi）和孔德龍古組（Kundelun?gu）構(gòu)成，其中羅安組分為上、下羅安組，下羅安組主要為粉砂巖含石墨及燧石條帶、石英砂巖長石石英砂巖和底部礫巖等，上羅安組為一套碎屑巖沉積，含長石石英砂巖和底部礫巖。木瓦夏組為一套火山巖和碎屑巖建造，自上而下含泥質(zhì)粉砂巖和火山熔巖。

孔德龍古組(Kundelungu)：為一套碎屑巖及混雜巖沉積組合，自上而下為粉砂巖層混雜巖。羅安組遭受了低綠片巖相的區(qū)域變質(zhì)作用，是剛-贊銅礦帶主要的含礦地層。

卡拉哈里（Kalahari）組：為新近紀-第四紀風成細砂層、粉砂層、燧石等，該組地層中包含現(xiàn)代沉積物鈣質(zhì)巖、粘土巖及鹽質(zhì)蒸發(fā)巖等。

第四紀沖積物：主要為分布于寬闊河谷階地、河漫灘及河床中的砂礫巖及沼澤泥炭質(zhì)沉積物。

2.3 巖漿巖

區(qū)域上巖漿活動不太發(fā)育，卡崩波（Kabompo）穹隆構(gòu)造核部出露有斜長花崗質(zhì)片麻巖、英云閃長花崗質(zhì)片麻巖和夕線石黑云斜長片麻巖等混合花崗巖類巖石，在西南部的Mwinilunga附近，零星出露安山巖和玄武巖等火成巖。雖然區(qū)域上構(gòu)造活動強烈，形成一系列北東向逆沖斷裂，但巖漿侵入活動較弱，僅有零星的侵入巖體在區(qū)內(nèi)出露，規(guī)模有限。

2.4 區(qū)域礦產(chǎn)

區(qū)域上以銅、鈷為主的金屬礦產(chǎn)和以綠寶石（祖母綠）為主的非金屬礦產(chǎn)比較豐富，礦床、礦點及其眾多礦化信息分布較廣。在研究區(qū)南部及東南部卡崩波穹窿構(gòu)造邊緣地帶已發(fā)現(xiàn)的礦（化）點有多處（圖1），其中不乏大型和超大型礦床。目前多處于勘查階段早期，有的已投入生產(chǎn)，該區(qū)域具有巨大的找礦潛力。區(qū)內(nèi)由于穹隆和褶皺構(gòu)造作用，使礦體賦存層位變淺，甚至暴露于地表，便于找礦。目前發(fā)現(xiàn)的具有工業(yè)價值、規(guī)模巨大的、層控型的銅礦床無一例外地分布在穹窿和褶皺構(gòu)造的周邊，因此背斜和穹窿構(gòu)造是贊比亞－剛果弧形成礦帶銅礦床最重要的控礦構(gòu)造，是尋找層控型銅礦的第一要素。此外，斷裂構(gòu)造為成礦熱液活動提供了重要場所，可形成銅金多金屬礦體，雖然其礦床規(guī)模多為中小型礦床，但礦床品位高，經(jīng)濟意義不可小視，在贊比亞許多民采礦點是該類礦床，因此在在贊－剛弧形成礦帶延伸部位是斷裂構(gòu)造也是重要的控礦構(gòu)造。

圖1 中非銅礦帶銅多金屬礦產(chǎn)分布示意圖

3 研究區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)特征

3.1 地層

研究區(qū)內(nèi)出露的地層為中晚元古代加丹加超群-孔德龍古組的一套不連續(xù)的、混雜的碎屑沉積巖系，自下而上依次為：底部強風化的鐵質(zhì)礫巖風化殼層，中部粉砂質(zhì)泥頁巖、中厚層石英砂巖、石英礫巖層、薄層粉砂巖，上部多為卡哈里組殘坡積粉砂土和粘土層覆蓋。區(qū)內(nèi)巖層除石英砂巖自南西向北東較連續(xù)出露外，其他巖性連續(xù)性一般較差，有重復出現(xiàn)和加厚現(xiàn)象，構(gòu)造破壞的地段則往往表現(xiàn)為地表巖石碎塊的混雜堆積。區(qū)域上的基底雜巖及羅安組地層在本區(qū)未見出露。

3.1.1 鐵質(zhì)礫巖

該巖性以風化殼形態(tài)廣泛出露于研究區(qū)南部、中部及東北部，普遍遭受物理風化和化學風化作用，發(fā)育褐鐵礦化和硅化，巖石風化面呈褐紅色-棕褐色，因鐵礦物含量的變化而略有不同，常見淋濾流失孔洞，地表形態(tài)常表現(xiàn)為巨大的透鏡體近水平分布于地表，少見破碎堆積的粒狀集合體形態(tài)。鐵質(zhì)礫巖發(fā)育的地段，地勢通常較為平坦。

3.1.2 石英砂巖

區(qū)內(nèi)分布最廣，出露最為連續(xù)的巖石地層，自南西向北東，宏觀上產(chǎn)狀較穩(wěn)定，局部則由于遭受斷層切割，推覆擠壓作用而導致巖層轉(zhuǎn)彎，地表形態(tài)表現(xiàn)為低緩起伏，傾角一般小于20°。巖性包括長石石英砂巖和石英砂巖（以石英砂巖為主），前者一般粒度較粗，為中粒-中細粒，遭受風化后常在地表形成薄層粉砂質(zhì)覆蓋層。巖石多遭受物理風化作用而破碎堆積，也見石英砂巖遭受切割斷裂而形成的陡崖地貌，石英砂巖分布的地段一般地勢相對較高，形成低緩的山丘。

3.1.3 石英礫巖

該巖性出露范圍較小，僅出露于研究區(qū)西南部，沿北西向以狹長帶狀分布于石英砂巖上盤，其接觸關系可能為整合接觸，或以夾層形態(tài)分布于長石石英砂巖巖層內(nèi)。

3.1.4 鐵質(zhì)粉砂巖

出露范圍很小，僅在研究區(qū)的中部及中南部零星發(fā)育于石英砂巖上部或以轉(zhuǎn)石形態(tài)見于第四系覆蓋的地段。巖石為紫紅色薄層狀，鐵質(zhì)含量較高。

3.1.5 粉砂質(zhì)頁巖、泥巖

出露面積較小，多分布于工作區(qū)東北部，中部和東南部零星出露，與上部石英砂巖為平行不整合接觸關系，在東北部出現(xiàn)頁巖與石英砂巖的互層分布形態(tài)。

3.2 構(gòu)造

3.2.1 斷裂構(gòu)造

區(qū)內(nèi)斷裂主要分為兩組：一組為北東向區(qū)域性斷裂構(gòu)造，一組為北西向斷裂構(gòu)造。以北東向為主，北西-北西西向斷裂構(gòu)造次之。其中，北東向斷裂構(gòu)造可能為區(qū)域東向逆沖構(gòu)造產(chǎn)物，表現(xiàn)為擠壓或由擠壓向伸展過渡的應力特征；而北西向斷裂構(gòu)造則可能由偏北方向控制的逆沖構(gòu)造所形成。另外區(qū)內(nèi)加丹加超群（Katanga）和卡拉哈里（Kalahari）組地層內(nèi)部的層間滑動斷裂發(fā)育，對巖層無明顯的錯動。近東西向的斷裂也有發(fā)育。

3.2.2 褶皺構(gòu)造

區(qū)內(nèi)普遍發(fā)育寬緩連續(xù)的褶皺構(gòu)造，軸向北北東-北東，為區(qū)域性逆沖推覆構(gòu)造運動的產(chǎn)物，褶皺并未導致巖層翻轉(zhuǎn)，但有沿軸向發(fā)育的斷裂形成，致使巖層錯斷。

3.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖一般呈脈狀產(chǎn)出，集中出露于西南部和東北部，規(guī)模較小。從產(chǎn)出形態(tài)上可分為兩組，分別沿北東-北北東向和北西向斷裂分布。巖性主要為中粗粒鉀長花崗巖（可能含部分花崗偉晶巖，這類巖石發(fā)育一定程度的鉀化，但并未見到金屬礦化），其次為中細粒花崗閃長巖和閃長巖，也可見細粒致密的長英質(zhì)侵入巖（可能為細晶巖巖脈）。根據(jù)巖漿巖侵位的形態(tài)判斷，本區(qū)巖漿巖侵位年齡必晚于盧菲利安運動，形成年齡可能在晚元古代。從巖體或脈體與圍巖接觸帶的蝕變情況來看，區(qū)內(nèi)巖漿巖規(guī)模十分有限，因而限制了與巖漿巖有關的該類礦床的規(guī)模。

4 地球化學特征

4.1 巖石地球化學特征

通過對本區(qū)各類巖石樣品化學分析結(jié)果表明：Cu元素明顯富集于花崗巖（脈）-閃長巖（脈）（最高值達0.17%）及風化的鐵質(zhì)礫巖中（最高值218.99 ppm），其元素異常具有普遍意義。Zn元素則相對富集于花崗巖-閃長巖中，其次是風化的鐵質(zhì)礫巖。Pb、Co兩種元素沒有普遍異常，但一旦有異常出現(xiàn)的巖石樣品其含量均高于上地殼豐度（Pb最大值55.59，Co最大值299.09），Co元素尤其明顯。從對巖性選擇來看，Co元素主要富集于風化的鐵質(zhì)礫巖、閃長巖和部分鐵質(zhì)粉砂巖中，局部富集特征明顯，在鐵質(zhì)礫巖中最高甚至達到0.03%的水平。Mo元素除在石英砂巖中沒有異常出現(xiàn)外，其他各類巖石中均有異常顯示，其含量明顯高于上地殼豐度，該元素對巖性沒有明顯的選擇性。

4.2 土壤地球化學特征

從土壤地球化學數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果可以看出（表1）：本區(qū)Cu、Mo元素具有較高的背景值，高于大陸上地殼豐度，Pb含量與上地殼豐度相當，As、Co元素為局部富集。Zn、Fe元素的變異系數(shù)較高（0.24、0.60），但富集系數(shù)均小于1，背景值較低，相對上地殼，本區(qū)仍是貧Fe和Zn。對Cu、Pb、Zn、Mo、As、Fe、Co七種元素作聚類分析，結(jié)果顯示：Cu、Pb、Zn、Mo四種元素具有組合相關關系，F(xiàn)e、As及Fe、Co分別相關，相關系數(shù)分別為0.106、0.129，另外，Cu和Co也具有較好的相關性，相關系數(shù)0.113。總體上，土壤地球化學元素異常以Cu、Mo、Zn為主，異常展布形態(tài)一般以北東向延伸的細帶狀為主，或以小的較密集的點異常群（帶）分布，單個面積較大的異常少見，異常強度不高，沒有明顯的異常分帶，Cu、Mo、Zn三種元素套合較差。Co元素異常分布范圍很小，但有局部富集特征。全區(qū)土壤地球化學元素異常背景值不高（表1），成規(guī)模的異常幾乎沒有出現(xiàn)，沒有明顯的濃集中心，異常較弱，只有個別元素出現(xiàn)二級異常分帶。

4.2.1 Fe、Co元素異常特征

Fe、Co元素異常主要分布于工作區(qū)西南、中部和東北部，二者具有一定的相關性（表2）。Co元素異常出露面積很小，以單點異常為主，多表現(xiàn)為北東向延伸的竹葉狀形態(tài)，異常最高值為62.84ppm（遠高于上地殼豐度），這種異常的出現(xiàn)常常伴隨著Fe的異常，F(xiàn)e、Co異常套合性較好，但強度不高，規(guī)模不大，特別是Co異常出現(xiàn)范圍十分有限。Fe背景值低于上地殼的背景值，而Co的富集則較明顯。Fe、Co元素異常的分布多與區(qū)內(nèi)風化鐵質(zhì)礫巖的出露對應較好，通過對風化礫巖元素異常分析也可以看出，在該類巖石中，F(xiàn)e、Co元素含量普遍很高，可能代表了原始沉積過程中的海底中基性熱液流體活動的一般特征，而土壤次生暈異常的出現(xiàn)則代表了地表環(huán)境下的次生富集。另外在花崗巖-閃長巖（脈）分布地段，本區(qū)西南出現(xiàn)一個Co的二級異常中心，同時套合有Fe、Cu、Zn元素的一級組合異常，異常形態(tài)表現(xiàn)為圓形或近圓形。

4.2.2 Cu、Pb、Zn、Mo元素異常特征

Cu元素異常：主要分布于工作區(qū)南部、西南部和西北部，中西部零星出露。西南部出露面積最大，約3.5km2。異常多呈面狀、（狹）帶狀，沿北東向展布，中部則多為散點狀。異常連續(xù)性較好，以一級異常為主，南部出現(xiàn)一個二級異常中心，異常最高值為222.55ppm。總體看來，Cu元素異常強度不高，規(guī)模一般，沒有明顯的異常分帶，但異常背景值高于上地殼豐度，反映了區(qū)域普遍較高的Cu元素背景含量水平。異常對巖性沒有選擇性，在區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的各類巖性中均有不同程度的分布。在花崗巖-閃長巖（脈）分布地段，一般出現(xiàn)Cu元素與Zn、Fe、Co元素的局部組合異常，形態(tài)通常為規(guī)則的圓形或近圓形。

表1 土壤地球化學元素特征表

表2 土壤地球化學元素相關系數(shù)表

Pb元素異常：主要分布于工作區(qū)西南部和西北部，多為橢圓狀或較規(guī)則的面狀，北東向展布，異常存在多個富集中心，基本為單點或孤立的點異常形態(tài)，異常最高值為117.44ppm。總的來看，Pb元素在本區(qū)元素含量水平較低，異常背景值相當于上地殼豐度水平，局部小范圍內(nèi)出現(xiàn)與Cu、Zn元素的套合現(xiàn)象，且形態(tài)相似，然而規(guī)模十分有限。

Zn元素異常：多分布于西南部和中西北部、西北部地區(qū)，異常一般呈竹葉狀或細條帶狀，大致呈北東向展布，靠近花崗-閃長巖脈，有面狀分布的異常出現(xiàn)，規(guī)模很小，與Cu、Fe、Co、Mo有一定套合。依據(jù)區(qū)內(nèi)巖性分布情況來看，Zn元素異常多分布于花崗巖-閃長巖脈分布的地段，異常強度不高，沒有明顯的異常中心出現(xiàn)，幾乎全部為一級異常，背景值低于上地殼豐度。

Mo元素異常：主要分布在工作區(qū)西南部，中部和東北部零星分布。異常呈串珠狀沿北西分布，單個異常長軸方向為北東。異常分布相對分散，規(guī)模很小，強度弱，基本為一級異常（僅存在一個二級異常中心），局部與Cu、Zn元素有一定套合現(xiàn)象。異常最高值為27.26ppm。

5 找礦前景

5.1 綜合分析

區(qū)內(nèi)出露的巖石地層為孔德龍古組的碎屑沉積巖系，其巖性包括了泥頁巖-粉砂巖-砂巖-礫巖連續(xù)的粒級序列，但構(gòu)成比較復雜，不是簡單的粒序沉積；區(qū)內(nèi)構(gòu)造較為發(fā)育，以北東向為主，次為北西向斷裂構(gòu)造。從形成期次來看，北西向構(gòu)造活動時間較早，表現(xiàn)為不連續(xù)的錯位的斷層系，而北東向斷裂構(gòu)造活動晚于北西向構(gòu)造，一般較為連續(xù)，延伸和延長較遠，應為受盧菲利安運動影響的一系列逆沖斷層系。區(qū)內(nèi)巖漿巖多以脈狀形態(tài)侵位于北東向斷裂構(gòu)造系，巖性以酸性的花崗巖（脈）到中基性的閃長巖為主。從巖石地球化學分析結(jié)果來看，Cu元素在巖漿巖類（特別是閃長巖）、鐵質(zhì)礫巖和鐵質(zhì)粉砂巖等各類巖性中的平均含量既高于大陸上地殼豐度，又高于全區(qū)土壤背景值，說明本區(qū)普遍較高的Cu元素高背景值很可能與此類巖石Cu元素的高含量密切相關。在風化的鐵質(zhì)礫巖、閃長巖和鐵質(zhì)粉砂巖中，Co元素的局部富集十分明顯，一方面，這與這幾類巖石中普遍較高的鐵元素含量有關（Fe、Co具有相似的地球化學行為），另一方面則說明Co元素更傾向于富集于偏基性的侵入巖中（花崗巖中未檢出Co元素），而這類巖石一般來源較深，更多代表了下地殼或者更深層次的物質(zhì)來源，再者說明了Co元素在表生環(huán)境下很容易發(fā)生次生富集。

5.2 找礦方向

區(qū)內(nèi)Cu元素異常一是在風化的鐵質(zhì)礫巖廣泛出露的地段有一定規(guī)模的存在，但異常強度和變異程度不高，二是在花崗巖-閃長巖（巖脈）分布的地段，該段異常則表現(xiàn)出與其他元素（Zn、Pb、Mo）的良好的套合，Cu元素存在高值異常，且變異程度較高。前者代表了原始沉積過程中中基性海底熱液后者則與巖漿活動導致的元素活化運移和再富集密切相關。在中非成礦帶上，已發(fā)現(xiàn)的大型-超大型礦床多于穹窿構(gòu)造邊緣巖漿巖廣泛發(fā)育、而含礦層位羅安組地層因構(gòu)造運動抬升至淺部或近地表的地段被發(fā)現(xiàn)，土壤地球化學測量結(jié)果也反映了沿構(gòu)造發(fā)育的巖漿巖帶，成礦元素具有活化富集趨勢。因此，在本區(qū)穹窿構(gòu)造邊緣地帶，構(gòu)造活動頻繁、巖漿活動發(fā)育且具有高背景元素含量（特別是羅安組地層）的地段是未來勘查工作的方向，而巖漿活動的規(guī)模、強度直接決定了可能形成礦床的規(guī)模和資源潛力。

6 主要結(jié)論與建議

研究認為，區(qū)內(nèi)具有高于上地殼的Cu元素背景，在侵入巖分布的地段，Cu、Mo、Co等元素有一定的富集趨勢，侵入巖則沿區(qū)域性斷裂構(gòu)造就位。這說明在元素高背景的條件下（特別是含礦層位埋藏較淺或可能通過工程揭露出露地表的地段），一旦有構(gòu)造熱液活動參與，對成礦元素進行萃取活化，或者對已存在礦床進行疊加改造，則容易再富集，如果構(gòu)造熱液活動規(guī)模可觀，在有利地段則可形成礦床。若條件允許，將來應用物探手段）對區(qū)內(nèi)有異常分布的花崗巖-花崗閃長巖-閃長巖（脈）地段作進一步查證，對其深部規(guī)模、形態(tài)和成礦潛力做進一步研究和探討。