剛果（金）Kamoa-Kakula銅礦床地質特征及成因分析

詹勇 鄭長友 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。結合區域成礦背景，對礦區地層、構造、礦體特征、礦石特征等進行評述，并對礦床成因進行探討。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。孔德龍古時期，含銅氧化流體在恩古巴群底部混積巖的還原環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動一定程度上塑造了Kamoa-Kakula銅礦床如今的產出狀態。分析認為，Kamoa-Kakula銅礦床應屬沉積改造型層狀銅礦床。

關鍵詞：Kamoa-Kakula銅礦床;地質特征;礦床成因;剛果（金）

中圖分類號：P618.41 文獻標識碼：A 文章編號：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25°3′30″～25°20′00″，南緯10°40′00″～10°57′30″。據2019年最新資料顯示，Kamoa-Kakula銅礦銅金屬資源量達到4 215萬t，平均品位約2.56%，其中約700萬t銅金屬品位大于7%，是非洲第一大、全球第四大銅礦。本文結合區域成礦背景，總結Kamoa-Kakula銅礦床地層、構造、礦體特征、礦石特征，分析了該礦床的成因，以期指導此種類型銅礦床的找礦方向。

1 區域地質背景

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150km，發育多處大型-超大型銅鈷礦床[1]。在剛果（金）境內，該礦帶通常叫加丹加弧形構造帶，也叫加丹加弧形銅成礦帶。Kamoa-Kakula銅礦床大地構造位置處于加丹加弧形構造帶西端（見圖1），構造帶內穹隆、殘丘、背向斜、推覆構造（因之而成的疊瓦構造）和斷裂等次級構造極其發育。

區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、鋅等金屬礦產的主要賦礦層位，主要由變質程度不同的礫巖、長石砂巖、白云巖、灰巖及頁巖等組成。區域變質程度較低，以綠片巖相為主。區內未見有巖漿巖出露[2，3]。

2 礦區地質特征

2.1 礦區地層

礦區出露地層巖性比較簡單，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）（見圖2）[4-6]。

恩古巴群是本區主要地層，位于加丹加沉積巖相的中部，其時限屬晚元古界（Pt3），其底部大礫巖是本區主要賦礦地層，從底部到頂部確定六個地層單元（見圖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、砂巖是本區銅礦體最主要的賦礦巖石。

底部混積巖（Ng1.1.1）在礦權區南西方向厚度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，少量鐵鎂質火成巖角礫直徑可達50cm;基質由淺灰色-灰綠色粉砂質組成），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膠結，褐鐵礦化強烈，可作為分層標志層。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、泥質巖和鐵鎂質火成巖組成;基質由泥質、粉砂質組成），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 礦區構造

礦區位于泛非運動期間形成盧菲利安弧的外部褶皺逆沖帶的西端[8]，構造十分發育，以復式褶皺構造和斷裂構造為主。

礦區中部為一規模較大的Kamoa-Kakula背斜，軸線長度約30km，整體呈NNE走向，在Kakula礦段變為近EW走向，兩翼產狀較緩。沿背斜軸線由北向南依次有Kamoa、Makala、Kakula-NE、Kakula等4個木瓦夏組上部砂巖穹隆。礦區西部和東部各有一個較大規模向斜，并在Kakula礦段西端有小規模向斜和背斜（見圖2）。

礦區內斷裂構造發育，主要有NNE向F1、F2斷層及一系列由NNE向轉為NE向斷層（見圖2）。通過航磁物探推斷礦區東部斷層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Kakula礦段中部。在Kamoa礦段內部主要發育與F2斷層平行的NNE向斷層轉為NE向斷層的一系列次級斷層;在Kakula礦段主要發育與F2斷層平行的次級斷層。

2.3 巖漿巖

在礦權區內及周邊沒有發現巖漿巖出露。

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。在礦權區內，主要蝕變包括綠泥石化、絹云母化、鉀長石化、白云石化、碳酸鹽化、硅化等，其中鉀長石化、白云巖化、硅化、碳酸鹽化與礦化關系密切。

3 礦體地質

3.1 礦體特征

本礦區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，礦體產狀隨地層變化而變化，呈層狀產出，產狀較緩，在木瓦夏組上部砂巖穹隆側面礦體傾角20°～0°，見圖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t，詳細資源量見表1[9]。據2019年8月最新勘查成果，在Kamoa礦段北部發現兩處KPS地層以斑銅礦、輝銅礦為主的高品位礦體區域（見圖2）[10]，其中鉆孔DD1450見礦厚度為16.8m，平均品位為15.92%（以5%為邊界品位）。

3.2 礦石礦物特征

本礦區銅礦主要為硫化礦石，僅在穹隆頂部邊緣出現少量氧化礦石，礦石成分較簡單，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。脈石礦物有綠泥石、白云石、碳酸鹽、鉀長石、石英、黑云母（見圖6）等。

礦石結構以它形粒狀結構為主，少量半自形-它形粒狀結構、包含結構、交代假象結構、周邊結構等（見圖6）。礦石構造以層狀、浸染狀、角礫狀構造為主，其次為細脈狀、條帶狀、稀疏浸染狀構造。

4 礦床成因

新元古代羅安至孔德龍古時期的同沉積階段主要形成大面積砂巖、白云質頁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的鎂鐵質巖漿巖[11]。硫化物在溫度20～60℃和細菌作用引起的近中性PH環境下發生沉淀，以微球粒狀黃鐵礦為特征，有益的銅元素富集較少[12]。

孔德龍古時期，成巖礦物伴隨裂谷盆地的火山活動和同沉積斷裂活動進一步沉積，在富含火山碎屑的恩古巴群壓實脫水成巖過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移通道，在恩古巴群底部還原環境的混積巖地層（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。本區硫同位素研究表明，硫化銅中的大部分硫來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]。

盧菲利造山運動使早期沉積的礦化層被多期次的構造切割破壞，區域上與造山熱動力有關的熱液活動使原有礦化層受到活化改造富集，根據石英脈礦物的流體包裹體測試獲得的溫度記錄最高達到400℃[2]。但是，本次造山運動在本區僅使主成礦階段礦層發生褶皺傾斜及斷裂破碎等，形成如今的產出狀態。

綜合以上分析，本文認為Kamoa-Kakula礦床為沉積改造型層狀銅礦床。

5 結論

Kamoa-Kakula銅礦床主要產于恩古巴群底部混積巖地層。受褶皺、斷層控制，礦體呈層狀產出，礦石主要為它形粒狀結構，層狀、浸染狀、角礫狀構造。Kamoa-Kakula銅礦床的成礦過程經歷了三個時期，其中孔德龍古時期含銅氧化流體在恩古巴群底部混積巖的還原環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動一定程度上塑造了Kamoa-Kakula銅礦床如今的產出狀態。分析認為，Kamoa-Kakula銅礦床應屬沉積改造型層狀銅礦床。

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