刚果(金)SABINGA铜钴矿床地质特征及矿床成因探讨

党伟民;王纪昆;杨远东;刘文杰

【摘 要】SABINGA铜钴矿区位于世界著名的加丹加铜弧带上,通过收集总结区域成矿背景,分析矿床的赋矿地层、构造、围岩蚀变等矿床地质特征,总结了该矿床的控矿因素及找矿标志.经分析研究,认为矿区应属于“早期沉积富集”“晚期热液改造富集”“表生富集”,受“区域性逆冲推覆构造”和“层间断裂”等控制的多成因控制的铜钻矿床,即属于热液改造沉积型砂页岩铜(钴)矿床. 【期刊名称】《矿产勘查》 【年(卷),期】2018(009)003 【总页数】6页(P503-508)

【关键词】铜钴矿;构造;加丹加铜弧带;矿床类型;刚果(金) 【作 者】党伟民;王纪昆;杨远东;刘文杰

【作者单位】天津华北地质勘总院,天津300170;天津华北地质勘总院,天津300170;天津华北地质勘总院,天津300170;天津华勘矿业投资有限公司,天津300170

【正文语种】中 文

【中图分类】P618.41;P618.62 0 引言

SABINGA铜钴矿区位于非洲刚果民主共和国东南部加丹加省(Katanga)卢本巴希

市(Lubumbashi)境内，矿区位于利卡西市北东约11 km。科卢韦齐—卢本巴希铜钴多金属矿体的东端，工作程度较高，早期完成的1∶25万矿产地质图查明了该区的主要含矿层位，不仅获得了大量铜钴多金属矿产，而且还发现了铜铅锌金锡等有色(贵)金属、铁黑色金属及镭等矿产，周边的矿床点评价程度较高。 1 成矿地质背景

刚果(金)的地理位置处于中非刚果盆地，地质上位于刚果克拉通西南部。该区地层具有明显的二元结构，即古老基底之上覆盖着年轻的沉积盖层，前者由前寒武系基底杂岩和加丹加岩系组成；后者由显生宙卢阿拉巴—卢比拉什岩系、卡拉哈里系、新近系和第四系组成。其中加丹加岩系是主要的成矿岩系，在刚果(金)—赞比亚一带广泛分布，是构成古老基底的较新的一组地层，属晚元古界(Pt3),加丹加岩系分布较为广泛，主要位于加丹加地向斜及其附近的孔德龙古高原上，厚度在5500 m左右，是刚果(金)—赞比亚铜钴矿体主要赋矿层位，其较大经济价值使得该区域的研究较为详细, 自下而上可划分为：罗安群(R)、恩古巴群(Ng)和孔德龙古群(Ku)。区域构造主要由加丹加褶皱及推覆构造带组成，矿区所在区域构造主要由加丹加褶皱—推覆构造带组成，属非洲中部卢菲利(Lufilian)弧形构造带的一部分。加丹加铜矿体是一条延伸于加丹加省南部和赞比亚北部的巨大铜矿体，属卢菲利(Lufilian)弧形构造带的一部分，亦称“加丹加铜弧”，长达800 km,宽60～100 km，以刚果(金)境内最宽(50～100 km)。 2 矿床地质特征 2.1 地层

矿区出露地层主要为元古宙加丹加超群及新生代盖层(表1)。

元古宙加丹加超群主要为孔德龙古(Kl)、恩古巴(Ng)和罗安群地层(R)，其中罗安群包括木瓦夏组(R4)、迪佩特组(R3)、矿山组(R2)和RAT组(R1)。矿山组(R2)是矿区主要赋矿层之一，自下而上依次为分为RSF、RSC、SD和CMN共4段，其中

RSF与SD为该区的主要含铜(钴)矿地层，CMN为该区的主要含钴矿化地层。 RSC：主要岩性为蜂窝状硅化状白云岩。该岩石呈灰色、灰黑色，微晶、细砂质结构，块状、局部角砾、蜂窝状构造，由于岩石中局部角砾状结构岩石，经地下水侵蚀风化作用形成蜂窝状构造。

SD：是该区的主要含矿层位，该地层在矿区南部大部分地区有揭露，在矿区北部少量出露。主要岩性为含碳质页岩、硅化白云岩、结晶白云岩、白云质粉砂岩等，含碳质页岩含矿性较好，是区内主要含矿地层之一，该层厚度为15～80 m。 CMN：该地层在矿区南部钻孔内均有揭露。主要岩性为白云质粉砂岩、粉砂岩、含砾粉砂岩、似层状白云质粉砂岩等。该层厚度>100 m。局部铜、钴、铀矿化，以孔雀石化、水钴矿化为主，少量硫铜钴矿化。 2.2 构造

SABINGA矿区位于卢菲利(Lufilian)弧形构造带之外褶皱和推覆带的东北端，邻近于大型推覆构造面附近，受推覆构造影响较大，构造复杂，主要构造由褶皱及一系列断裂带组成。 2.2.1 褶皱构造

复式向斜：根据勘查资料，结合收集的区域资料，该区为一大型的宽缓的复式向斜构造区内，该向斜控制了全区的地层产出形态，向斜槽线长度大于22 km，向斜北西方向窄，南东方向宽，枢纽向南东方向倾伏，倾伏角12°左右，向斜北西端宽约7 km，南东端宽约15 km。北部和南部背斜在区内延伸范围较大，与区内矿体关系密切。

该区的地层产出形态，向斜槽线长度大于22 km，向斜北西方向窄，南东方向宽，枢纽向南东方向倾伏，倾伏角12°左右，向斜北西端宽约7 km，南东端宽约15 km。北部和南部背斜在区内延伸范围较大，与区内矿体关系密切。

北部背斜：背斜核部地层为罗安群，两翼地层主要为恩古巴群。两翼地层产状较陡，

北翼倾角为45°～65°，南翼倾角为30°～60°，局部产状较陡地层倾角达到80°，褶皱枢纽南东方向倾斜。成矿主要位于褶皱核部，核部断裂构造相对发育。 南部背斜：背斜核部地层为罗安群，两翼地层主要为恩古巴群。背斜南翼地层产状较陡，背斜南翼产状215°～245°∠35°～75°，局部产状较陡地层倾角达到83°，背斜北翼产状45°∠65°～80°。复式向斜与南翼地层呈断层接触关系，受后期断裂构造的影响，南翼的北西部地层局部缺失。

表1 SABINGA矿权区地层层序一览表年龄/Ma群组岩 性元古宙加丹加岩系620±孔德龙古(Kl)KlKl2紫红色泥质粉砂岩Kl1.3长石石英砂岩、砾岩、粉砂质泥岩Kl1.2青灰色或浅紫红色泥质粉砂岩680±恩古巴(Ng)NgNg2紫灰色—灰绿色泥质页岩与粉砂质白云岩互层Ng1.3泥质粉砂岩、粉砂质泥岩Ng1.2泥质粉砂岩、褐铁矿化、赤铁矿化砾岩Ng1.1含砾泥质粉砂岩、含砾粉砂岩880±罗安(R)木瓦夏(R4)R4.2青灰色泥质粉砂岩、薄层状黑色碳质页岩、紫色白云质粉砂岩岩、白云质砂岩、硅质岩、硅化白云岩R4.1含赤铁矿、镜铁矿化泥质粉砂岩和硅质岩,鲕状赤铁矿或似层状镜铁矿(局部铜矿化,以孔雀石化为主)迪佩特(R3)白云质粉砂岩、白云岩矿山(R2)CMN白云质粉砂岩、粉砂岩、含砾粉砂岩、似层状白云质粉砂岩,厚度>100 m(局部铜、钴、铀矿化,以孔雀石化、水钴矿化为主,少量硫铜钴矿化)SD含碳质页岩、硅化白云岩、结晶白云岩、白云质粉砂岩,厚度15～80 m(局部铜、钴矿化,以孔雀石化、黄铜矿化、水钴矿化为主,少量自然铜、赤铜矿化)RSC蜂窝状硅化状白云岩,厚度4～11 m(局部铜、钴矿化)RSF硅化白云质页岩,厚度4～8 m(局部铜、钴矿化,以孔雀石化、水钴矿化为主)RAT(R1)泥质粉砂岩、白云质粉砂岩、含砾粉砂岩

图1 SABINGA铜钴矿区地质简图1—孔德龙古群紫红色泥质粉砂岩；2—孔德龙古群砾岩、粉砂质泥岩；3—孔德龙古群青灰色或浅紫红色泥质粉砂岩；4—恩古巴群紫灰色—灰绿色泥质页岩与粉砂质白云岩互层；5—恩古巴群泥质粉砂岩；

6—恩古巴群泥质粉砂岩、赤铁矿化砾岩；7—恩古巴群含砾泥质粉砂岩、含砾粉砂岩；8—罗安群木瓦夏组硅化白云岩、含赤铁矿、镜铁矿化泥质粉砂岩和硅质岩；9—罗安群迪佩特组白云岩夹砾岩互层；10—罗安群矿山组白云质粉砂岩、硅化白云岩、结晶白云岩、碳质页岩、蜂窝状硅化白云岩、硅化白云质页岩；11—罗安群RAT组，含砾粉砂 岩、泥质白云质粉砂岩、泥质粉砂岩；12—实测及推测地层界线；13— 推测断层位置及编号；14—矿带及编号；15—矿权范围 2.2.2 断裂构造

区内断裂地表出露不明显，根据区域资料和钻孔资料，矿区断裂构造发育，以北西向、北东向断裂为主，包括F1、F2、F3、F4、F5、F6等多组推测断裂构造(图1)。 F1、F2和F6号断裂位于矿区北部，推测断层长度大于600 m，切穿了部分恩古巴群和罗安群，F2断裂走向约10°，倾角约53°。F6号断裂在高精度磁法异常中有所显示，该断裂切断了北部矿区的两个低磁异常区。

F3断裂位于矿区南部，位于向斜核部，F2断裂走向105°～125°。该组断裂是区内规模最大的断裂构造，区域上该断裂构造延伸长度大于30 km，断层两侧围岩主要为孔德龙古群Kl2组的紫红色泥质粉砂岩，地貌上该地层位于负地形区域内，地表第四系覆盖层较厚。该组断裂的形成可能与褶皱的形成相关。

F4号断裂位于矿区南部，地表没有出露，推测断层长度大于9 km，该组断层在已经施工的134线、136线和138钻孔内有所显示。断层规模大、产状陡，断层走向约135°，倾向北东，倾角大于60°，对区内成矿既有促进作用，又有破坏作用。一方面断裂构造活动促进了矿物的活化运移，为热液的流动和富集提供了通道，另一方面导致了含矿地层北翼的缺失。

F5断裂位于矿区中部，长度约2.5 km，走向56°～172°，断裂规模较小。该组断裂构造与F3、F4断裂构造相交，走向夹角较大，形成向北西凸出弧形构造面。该组断裂构造的形成可能与北西向南东的推覆构造活动有关。

2.3 岩浆岩

矿权区内及周边没有发现岩浆岩出露。 2.4 围岩蚀变

矿体的形成与区域变质作用、热液改造等有关，区内围岩蚀变强烈。相应围岩蚀变主要表现与之相关的蚀变，主要有石墨化、滑石化、硅化、白云岩化、绢云母化、碳酸盐化等，其中硅化、碳酸盐化、石墨化与矿化关系密切。区内碳酸盐化最为明显的标志就是方解石小晶簇、细脉的出现，主要分布在CMN、SD、RSF层泥晶白云岩裂隙中，伴随方解石的出现，常见伴孔雀石化、黄铜矿化，脉幅一般较小，长度也不太大，一般不穿过大的岩性层位。

硅化：主要发育于SD、RSF和RSC层中，在变质作用过程中，硅质一般重结晶为霏细状玉髓、微粒石英或它形粒状石英，常成堆不均匀或呈条带状分布，有的沿裂隙分布。

滑石化：主要分布于CMN层白云岩质粉砂中，与区内热液活动、区域动力变质作用相关以及浅部风化作用有关。

石墨化：主要分布在SD层含炭质页岩中，富含有机质成分，受区域变质作用形成。 白云岩化：主要发育于CMN和SD层中，白云石已重结晶呈他形粒状、镶嵌粒状、半自形菱面体，粒径0.01～0.3 mm，局部具定向成层分布。

绢云母化：由泥质重结晶形成，成细小鳞片状，有规律地作定向排列，有的均匀分布于白云岩中。 3 矿体特征 3.1 地质特征

矿体与R2组矿山组地层关系密切，但受褶皱构造和多组断裂构造联合控制，矿体主要赋存于R2组地层内，矿体与SD层关系密切，Ⅰ号矿体不仅与R2组成有关而且受NE向断裂构造控制，Ⅲ号矿体与F4断裂和F5断裂构造相关，Ⅳ号和Ⅴ

号矿体主要分布于背斜的核部，成矿与次级裂隙以及表生氧化关系密切。因此矿床成因和矿体空间分布主要与矿山组地层以及断裂构造有关。

南部矿体位于南部背斜中部和断裂构造交汇的位置，受断裂控制的矿体走向变化较大，岩石破碎强烈，蚀变矿化强烈。矿体属于隐伏矿体，埋深30～100 m，形态呈陡立状，倾角近直立，采坑部位矿体总体走向70°，倾角55°，铜品位最高达2.83%，钴品位最高达0.123%，矿体厚度最大达到33.36 m，主矿体中间厚度最大，受断裂构造控矿特征明显。层控型矿体与F4断层关系密切，多为隐伏矿体，埋深最小为45 m，矿体较连续，矿体形态与地层走向总体相似，矿体总体走向135°，倾角39°～88°，铜品位0.31%～1.43%，钴品位0.004%～0.695%。矿体厚度1.1～18.05 m，主矿体呈透镜状中间厚两侧薄，自然向北西向和南东向逐渐尖灭。

北部矿体位于北部背斜的核部，含矿层位为罗安群地层，矿体规模相对较大，对应化探综合异常。矿体总体走向110°，倾角11°～45°，铜品位0.30%～2.48%，钴品位0.015%～0.163%。矿体厚度最大达到27.02 m，主矿体中间厚度最大，向东西两侧逐渐变薄。 3.2 矿石质量 3.2.1 矿石物质成分

铜钴矿物：主要以孔雀石、硅孔雀石、黄铜矿、钴华、水钴矿为主，其次为自然铜、蓝辉铜矿、斑铜矿、铜蓝、硫铜钴矿等金属矿物。

其他金属矿物：主要为黄铁矿、褐铁矿、赤铁矿、镜铁矿等。

孔雀石：肉眼观察孔雀石为翠绿色—深绿色，晶体呈纤维状、针状、放射状，粉末状、皮壳状结构，常呈小团块状、似层状、脉状构造出现，脉体可穿切层理，分布不均匀。集合体最大可达10 cm×10 cm，一般(2～5) mm×(2～5)mm。 硅孔雀石：肉眼观察呈浅绿色,硅孔雀石也是矿石中重要的铜矿物，该矿物多呈胶

状、皮壳状、钟乳状、脉状产出。硅孔雀石的X—射线衍射图可以看出，矿石中的硅孔雀石结晶较差，衍射线弱而不清淅，衍射线较少。

黄铜矿：是矿石内最主要的硫化物，呈他形粒状，黄色，粒径0.01～26 mm，呈浸染状分布，局部黄铜矿与硫铜钴矿互相包含，少部分沿裂隙呈脉状分布。 自然铜：肉眼观察自然铜新鲜面铜红色，表面常出现棕黑色氧化被膜；条痕黑绿至铜红色；金属光泽。他形粒状、片状、细脉状。

水钴矿:矿石中最主要的钴矿物，氧化矿石中大部分钴是以水钴矿和水钴铜矿的形式存在。水钴矿主要呈胶状或微晶集合体或粒状集合体产出。肉眼观察呈黑色或浅黑色。与褐铁矿、锰的水合物、硅孔雀石、孔雀石、石英、白云石、方解石等矿物关系密切，紧密共生。常与硅孔雀石、孔雀石、褐铁矿一起沿脉石矿物的裂隙和空洞分布。粒度为0.01～0.085 mm。

硫铜钴矿:主要以包体形式嵌布于辉铜矿中，另有少量以细粒、微细粒不规则状嵌布于脉石矿物中。 3.2.2 矿石结构、构造

矿石结构以他形粒状结构为主，少量半自形—他形粒状结构、包含结构、纤柱状、纤维状、胶状结构、交代假象结构、周边结构等，其中纤维状、隐晶、胶状结构和纤柱状结构是氧化带矿石特有结构。矿石构造以层状、浸染状构造为主，其次为条带状、细脉状构造、角砾状构造，少量皮壳状和稀疏浸染状构造。 3.2.3 成矿阶段

从主成矿期次及主矿物的形成顺序上，整个成矿期可划分为早期初始成矿期、成岩阶段主成矿期、晚期热液改造期和表生富集期等4个阶段[1]。

(1) 初成矿期：罗安时期至孔德龙古时期，发生了同沉积作用，形成了大面积的富含铁镁的砂质、白云质岩石。此时，微球状硫化物和自形状黄铁矿在40℃左右的温度下和近中性pH环境下，硫化物发生沉淀。总体矿化程度弱，铜钴元素富集较

少。

(2) 主成矿期：断裂活动频繁，矿物继续沉淀。富含金属的卤水在孔德龙古群岩层的压实脱水成岩过程中形成，卤水温度约200～240℃。包含有机质和氯的络合物转变成层状铜钴硫化物矿化。此刻处于还原环境，铜元素沿着裂谷盆地的断裂迁移，形成了大量的黄铜矿、黄铁矿等含铜钴的硫化物。

(3) 热液改造富集期：520～580 Ma期间 “卢菲利弧”造山运动以推覆为主，基底岩系被卷入，形成褶皱和推覆构造。卢菲利弧成矿带主要向北东漂移，发生了上百千米的位移，引起盆地闭合和推覆堆积，热液活动在构造背景下，使得成矿元素运移后富集。

(4) 表生富集期：铜钴等硫化物在地表及近地表的长期氧化淋滤作用下，变为氧化物(或氢氧化物)的同时，发生次生富集。生成的氧化矿以孔雀石、蓝铜矿、水钴矿和钴华等为主，少量自然铜出现在氧化带下部，形成易选高品位矿。 4 矿床成因 4.1 地层因素

SABINGA矿区在经过卢菲利造山运动后较好的保存了罗安群的完整岩系，包括RAT组(R1)、矿山组(R2)和迪佩特组(R3)、木瓦夏组(R4)地层，为成矿提供了基础的地质条件。完整的矿山组地层为矿床成因研究提供了有利的直接证据。 根据加丹加铜钴矿带成矿地质背景、构造演化与成矿作用、主要控矿因素和容矿地层等，可将矿带中的矿床划分为6种类型。其中矿山亚群中的层状铜钴矿床为成矿带中最有价值、最重要的矿床类型，主要形成于卢菲利安造山之前，容矿地层为矿山亚群，矿床主要形成于成岩期，典型矿床有大型—超大型滕凯一丰古鲁梅、坎莫托(Kamoto)、坎莫韦(Kam-bove)等矿床[2]。

该区铜矿化主要赋存于碳质页岩(SD)、硅化白云质页岩(RSF)地层内，铜元素形成于海相热卤水喷流—沉积交代阶段和变质叠加改造阶段，裂隙内充填方解石脉和

石英细脉，密集分布的方解石脉中。钴矿化主要赋存于白云质粉砂岩(CMN)内，浅部以氧化矿为主，深部以原生矿为主。根据李向前(李向前，2011)等对中非铜带刚果(金)段成矿系列和成矿规律的研究，该矿床应属于第Ⅰ矿床系列(即矿山亚群同生成岩铜钴矿床成矿系列)；需要注意的是木瓦夏组(R4)含赤铁矿、镜铁矿化泥质粉砂岩和硅质岩内局部铜，迪佩特组(R3)青灰色、浅暗红色白云质粉砂岩内含少量铜元素。 4.2 构造因素

该区的构造活动强烈，主要阶段是在“卢菲利弧造山运动”期。750 Ma年开始的卢菲利安造山运动与加丹加铜钴矿带内矿床的空间分布和形成有着密切关系。周边多数知名铜(钴)矿受系列褶皱构造的控制，如堪苏祁、希图鲁、欣科卢布韦(Shinkolobowe)等铜(钴)矿则受一系列线性构造的控制，而断裂构造及构造期后热液活动则为铜矿的形成提供了空间和矿物质活化的动力(李向前，2011)。该区的几个重要的大型线性构造都与之相关，如区域性逆冲推覆构造、断裂构造、褶皱构造等。各种构造共同控制着矿体的产出形态。南部和北部揭露的矿体主要赋存于次级背斜核部，叠加断裂活动和岩浆热液活动，矿(化)体进一步富集。 5 结论

综合多方面资料，该矿区应属于“早期沉积富集”“晚期热液改造富集”“表生富集”，受“区域性逆冲推覆构造”和“层间断裂”等控制的多成因多重控制的铜钴矿床。即属于热液改造沉积型砂页岩铜(钴)矿床。

根据PR1211矿区的控矿规律研究成果，认为该矿区的其他部位有寻找大型规模矿床的潜力，特别是在构造发育的重点蚀变带；建议对主导控矿因素为构造因素的地段，开展物探方法进行深部找矿，矿区深部0～300 m处的断裂构造带附近，可能存在铜钴的富矿体。 参考文献

【相关文献】

李向前. 2011.中非铜带刚果(金)段成矿系列和成矿规律[D]. 北京：中国地质大学(北京).

王洪亮. 2015.刚果(金)加丹加省科卢韦齐铜矿床地质特征及矿床成因[J]. 地质学刊, 39(1):143-148. 余金杰,刘晓阳,王杰,王铁柱,陆邦成,刘帅杰. 2015. 中非新元古代铜钴成矿带的地质背景和控矿因素[J]. 地质找矿论丛, 30(S1):119-128.