贊比亞莫坎博（Mokambo）銅礦床地質(zhì)特征及成因分析

韓 波，張曉坤，亓宗明，董廣瑩，顧登輝

（江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局，江蘇 南京 210007）

莫坎博（Mokambo）銅礦位于贊比亞銅帶省穆富利拉（Mufulira）市東北部緊靠剛果（金）邊境，位于著名的中非銅（鈷）成礦帶上。該成礦帶長(zhǎng)約220km、寬約65km，是世界上最大的沉積型銅礦帶，其中的銅、鈷資源量分別約占世界總資源量的25%和18%[1]。通過(guò)2012年以來(lái)野外地質(zhì)調(diào)查和探礦工程，結(jié)合前人資料，本文對(duì)該銅礦床地質(zhì)特征和成因進(jìn)行了分析和探討[2]。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

莫坎博銅礦位于贊比亞銅帶省盧弗里安（Lufulian）弧形構(gòu)造帶上，贊比亞銅帶省和剛果（金）加丹加省的構(gòu)造活動(dòng)主要受晚寒武世盧弗里安構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響。盧弗里安造山運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的近南北向的擠壓使得基底等地層發(fā)生強(qiáng)烈的褶皺作用，從而形成了一系列的復(fù)式褶皺構(gòu)造，褶皺在北東方向上形成了逆沖斷層和推覆構(gòu)造，最終形成了盧弗里安弧形構(gòu)造[1，3]。卡弗（Kafue）復(fù)式背斜是該區(qū)域中最大的褶皺構(gòu)造，呈近北西-南東向，代表了盧弗里安造山運(yùn)動(dòng)的主要構(gòu)造形式。剝蝕作用使背斜兩翼次級(jí)褶皺出露，贊比亞銅帶省多個(gè)大型、超大型銅（鈷）礦床廣泛分布在卡弗背斜兩翼的次級(jí)構(gòu)造部位中[4]。

2 礦區(qū)地層

礦區(qū)內(nèi)地層主要發(fā)育下元古界盧弗布（Lufubu）群，上元古界加丹加超群下羅安組、上羅安組、姆瓦夏（Mwasha）組和下孔德龍古（Kundelungu）組，以及第四系覆蓋物。其中盧弗布群花崗片麻巖和片麻巖是區(qū)域內(nèi)最古老、分布最廣的巖層。下羅安組地層是主要賦礦地層，發(fā)育上、下兩層銅礦帶，巖性主要為灰黑色長(zhǎng)石石英砂巖、淺肉紅色長(zhǎng)石石英砂巖和灰黑色細(xì)礫巖，其中長(zhǎng)石石英砂巖中礦化較為明顯。上羅安組為一套碳酸鹽巖和碎屑巖組合，巖性為白云巖、含礫白云巖、絹云綠泥片巖、細(xì)砂巖、粉砂巖和頁(yè)巖等。姆瓦夏組主要為頁(yè)巖和泥巖組成，下孔德龍古組主要為冰磧巖、白云巖和頁(yè)巖組成。第四系主要為紅土和砂土組成。礦區(qū)地層除了下羅安組最上部三個(gè)巖性段發(fā)現(xiàn)有銅礦化外，其它地層未見(jiàn)明顯銅礦化。

3 礦區(qū)構(gòu)造和巖漿巖

卡富復(fù)式背斜為盧弗里安弧形構(gòu)造帶內(nèi)主要構(gòu)造形式。莫坎博礦區(qū)位于卡弗復(fù)式背斜的次級(jí)褶皺-穆富利拉向斜的北東翼邊緣，呈單斜構(gòu)造產(chǎn)出。穆富利拉向斜長(zhǎng)約40km，核部最深超過(guò)15km[5]。礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定，未見(jiàn)明顯褶皺和斷層發(fā)育。礦區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)不發(fā)育，僅在沿上羅安組地層接觸帶附近發(fā)育順層的輝長(zhǎng)輝綠巖，多靠近上羅安組一段白云巖一側(cè)，在地表未見(jiàn)出露。

4 礦床地質(zhì)特征

4.1 礦體特征

礦區(qū)銅礦體全部隱伏于地表以下，嚴(yán)格受下羅安組地層控制。礦區(qū)內(nèi)發(fā)育Ⅰ號(hào)和Ⅱ號(hào)上、下兩條礦化帶，共計(jì)圈定礦體22條。礦體主要產(chǎn)于下羅安組灰黑色長(zhǎng)石石英砂巖、淺肉紅色長(zhǎng)石石英砂巖和灰黑色細(xì)礫巖三個(gè)巖性段中。其中，Ⅰ號(hào)礦化帶規(guī)模較大，產(chǎn)于灰黑色長(zhǎng)石石英砂巖和淺肉紅色長(zhǎng)石石英砂巖中，中間存在部分礦化較弱、相同巖性的夾石，其中包含主礦體2條和小礦體17條，富礦體均產(chǎn)自Ⅰ號(hào)礦化帶。Ⅰ號(hào)礦化帶中包含2條大型規(guī)模主礦體Ⅰ-1和Ⅰ-2號(hào)，走向延伸均超1000m，傾向延伸均超500m，礦石元素分析顯示主礦體中含有伴生有益元素銀。Ⅱ號(hào)礦化帶規(guī)模較小，產(chǎn)于灰黑色細(xì)礫巖頂部和淺肉紅色長(zhǎng)石石英砂巖底部，其中包含小礦體3條，礦石元素分析顯示在Ⅱ號(hào)礦化帶中未見(jiàn)伴生元素銀。Ⅰ號(hào)和Ⅱ號(hào)礦化帶均呈層狀-似層狀或紡錘體狀，兩端薄、中間厚，其中主礦體形態(tài)復(fù)雜程度均屬中等。礦化帶內(nèi)礦體產(chǎn)狀與地層基本一致，平均傾向225°，傾角58°～72°，深部?jī)A角大于淺部?jī)A角，受地層控制特征明顯。

4.2 礦石特征

礦石物質(zhì)組成相對(duì)簡(jiǎn)單，主要為銅的硫礦物、氧化物及脈石礦物等組成，除銀外其它金屬礦物含量較低。礦石礦物均以黃銅礦和輝銅礦為主，其次為斑銅礦，還有少量銅藍(lán)、藍(lán)輝銅礦、黝銅礦、孔雀石、硅孔雀石、赤銅礦和自然銅。脈石礦物主要有石英和長(zhǎng)石，其次為絹云母、黑云母，還有少量綠泥石、石墨、高嶺石等。

4.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦體結(jié)構(gòu)主要為填隙結(jié)構(gòu)和鑲邊結(jié)構(gòu)，次為共結(jié)邊結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)，少量乳濁狀結(jié)構(gòu)和包含結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要為浸染狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造，次為細(xì)脈狀構(gòu)造，少量團(tuán)塊狀或者斑雜狀、層紋狀構(gòu)造、薄膜狀構(gòu)造和皮殼狀構(gòu)造。

4.4 礦石類(lèi)型

按礦石氧化程度，區(qū)內(nèi)礦石主要為混合礦石，次為少量氧化礦石和硫化礦石。按礦石構(gòu)造劃分為浸染狀礦石和角礫狀礦石，其中Ⅰ號(hào)礦化帶為浸染狀礦石，Ⅱ號(hào)礦化帶為角礫狀礦石。按有益組分劃分為銅礦石和銅銀礦石，區(qū)內(nèi)富礦體主要為銅銀礦石，中、低品位礦體主要為銅礦石。

5 礦床成因

莫坎博銅礦全部產(chǎn)于下羅安組地層中，含礦地層為一套沉積碎屑巖，并受區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，局部具有變質(zhì)特征。與銅帶省謙比希（Chambishi）、穆富利拉等銅礦床成因類(lèi)似[6，7]，莫坎博銅礦也先后經(jīng)歷了多個(gè)期次的成礦作用而形成。

5.1 同生沉積作用

早期同生沉積成礦作用控制了成礦元素的分布狀態(tài)，主要形成了以黃銅礦、黃鐵礦為主的硫化物礦物組合，成礦作用與圍巖沉積作用同時(shí)發(fā)生。礦床圍巖樣品的氧同位素δ18O測(cè)定結(jié)果落在沉積巖區(qū)。礦床內(nèi)金屬硫化物硫同位素比值的寬幅變化顯示，硫?yàn)槌蓭r硫化物與海水硫酸鹽的混合硫[8，9]。

5.2 熱液變質(zhì)改造作用

因受到盧弗里安造山運(yùn)動(dòng)復(fù)雜的逆沖斷裂和褶皺體系改造，區(qū)域變質(zhì)分異作用產(chǎn)生的變質(zhì)熱水和末期巖漿作用的熱液，使原有含礦巖層收到活化改造[10]。熱液使含礦硫化物活化遷移富集，對(duì)莫坎博地區(qū)礦體形態(tài)也產(chǎn)生了不可忽視的影響，主要形成了黃銅礦、黃鐵礦、輝銅礦、斑銅礦等礦物組合。

5.3 氧化淋濾作用

探礦工程在上羅安組地層白云巖中鉆遇大量的溶洞和暗河，暗河流向均為向斜軸部。長(zhǎng)期的氧化淋濾作用使下羅安組頂部硫化礦物轉(zhuǎn)變成次生礦物，主要形成了褐鐵礦、孔雀石、藍(lán)銅礦、赤銅礦、自然銅等氧化物礦物組合。另外，莫坎博礦區(qū)東部靠近剛果（金）邊境山脊一帶近地表范圍內(nèi)，長(zhǎng)期氧化淋濾作用使露頭地層下羅安組中產(chǎn)生孔雀石化、褐鐵礦化等次生蝕變。

6 結(jié)論

莫坎博銅礦床開(kāi)發(fā)潛力巨大，找礦標(biāo)志為加丹加超群下羅安組。成礦過(guò)程經(jīng)過(guò)了早期同生沉積、中期熱液變質(zhì)改造、晚期氧化淋濾多個(gè)階段，最終形成了復(fù)雜成因的層控砂巖型銅礦床。其中同生沉積作用奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)，構(gòu)造熱液變質(zhì)改造塑造了礦床的產(chǎn)出狀態(tài)，后期氧化淋濾作用進(jìn)一步對(duì)銅礦床進(jìn)行了活化改造。總之，每成礦階段對(duì)銅礦床的形成和產(chǎn)出均起到了不可忽視的作用。