刚果KIMPE铜钴矿床地质特征及成因分析

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1、刚果（金）KIMPE铜钴矿床地质特征及成因分析陈兴海;和志军;董少波;梅嘉靖【摘 要】结合区域成矿地质背景,以 KIMPE 铜钴矿地质勘查成果资料为依据,对矿 区地层、构造、矿体特征、矿石特征等进行了论述,并对矿床成因进行了分析.结果 表明,KIMPE铜钻矿矿床受地层和断裂控制，新元古代加丹加系罗安群地层为初始矿 源层.成岩成矿期后,卢菲利造山运动过程中的构造活动和变质作用对矿床进行了改 造,使成矿元素发生活化、迁移和重新富集.此外近地表环境下的表生富集作用,导致 了表生矿体的形成KIMPE铜钻矿矿床成因类型属于沉积一热液改造型.期刊名称】有色金属（矿山部分）年(卷),期】2012(064)0

2、05【总页数】6页（P43-48） 【关键词】 铜钴矿床;地质特征;矿床成因;刚果（金）【作 者】 陈兴海;和志军;董少波;梅嘉靖【作者单位】 华刚矿业股份有限公司,北京 100039;有色金属矿产地质调查中心,北 京 100012;北京中资环钻探股份有限公司,北京 100012;有色金属矿产地质调查中 心,北京 100012;有色金属矿产地质调查中心,北京 100012【正文语种】 中 文【中图分类】 P62刚果（金）KIMPE铜钻矿是由我国多家大型矿业企业投资进行勘查和生产建设的铜钻 资源项目。KIMPE铜钻矿床位于赞比亚一刚果(金)铜矿带中部，加丹加省卢本巴 西(Lubumbashi)市

3、西南约120 km，紧邻赞比亚边境，东经27。5257 “ 27。5433 “，南纬12。0025 “12。0145“，面积约3 km2。该矿床自北向南共 划分为5个矿段，20072008年有色金属矿产地质调查中心对该矿区口和IV矿 段进行了详查地质工作，探获铜金属量8.5万t,钻金属量0.4万t,铜平均品位 3.14% ,钻平均品位0.16%1;2010年对I、V矿段进行了普查工作。综合以往 地质资料及勘查成果，该矿床已累计探明铜金属量约15万t,预计可开采利用总 资源量达1 000万t(地表下至100 m矿体)，铜金属量30万t,钻金属量3万t。 通过对KIMPE铜钻矿床地质特征及矿床成因

4、的分析与探讨，对扩大该矿床的找矿 远景和找矿方向具有重要指导意义,且有利于区域内类似矿床的研究。1 区域地质背景 矿区所在的加丹加高原位于非洲大陆核心扎伊尔克拉通的东北部,具有特别明显的 两大地层系统古老基底和盖层2。太古代基底杂岩和前寒武纪加丹加系构成 了古老基底的主要地层,区域上又以加丹加系为代表,自下而上划分为罗安群、恩 古巴群(Nguba)、孑L德龙古群(Kundelungu)，分布广泛，厚度约5-10 km。盖 层主要由第三系和第四系近代冲积、残积、坡积层组成。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。卢菲利弧形构造带总体

5、呈NWSE走向，举世闻 名的加丹加赞比亚铜(钴)矿带就赋存其间,具体到刚果(金)境内,主要构造线在 科卢韦齐(KOLWEZI)利卡西(LIKASI)地区为东西向，然后从利卡西(LIKASI)卢 本巴西(LUBUMBASHI)转为南东向延入赞比亚境内。矿区处于加丹加外部褶皱和 推覆构造带东南部(图1)、赞比亚刚果(金)铜钴成矿带的中部3。区域内岩浆岩不发育,局部发育有侵入到基底杂岩中的花岗岩岩基,以及侵位于加 丹加系的辉长岩岩床和煌斑岩岩墙等。此外,沿褶皱侧翼和横张裂隙有粗玄岩、辉 岩、辉长岩、橄榄岩以及花岗岩的侵入。 区域内罗安群、孔德龙古群的原始沉积岩受变质作用形成变质程度不同的砂岩、板 岩

6、、结晶灰岩等；含白云质的粉砂岩、白云质板岩等受变质作用形成滑石片岩。1古生代至以后的岩石；2花岗质岩，加丹加超群内部分侵入岩体；3具构造 方向的加丹加超群；4卢菲利带内的镁铁质熔岩；5卢菲利带的基底岩石；6 谦比西带变质岩和剪切基底；7受基巴拉构造热液旋回影响的岩石地区；8巴 克维普地块的基底与盖层；9太古宙至以下元古基底岩石；10推覆面；11 走滑断层；12分带界线；13岩性界线；14湖泊图1 非洲加丹加和谦比西成 矿带地质简图(ABKampanzu etal.2005)Fig.1 Simplified geological map of Katanga and Chambishi meta

7、llogenic belt, Africa2 矿区地质特征2.1 矿区地层矿区出露地层为加丹加系罗安群地层，形成于距今880-750 Ma，为一套浅海相的细碎屑岩和化学沉积岩4。原岩为白云岩、页岩、黏土岩、砂岩等，也是最主要的含矿和赋矿岩系，分为R1组、R2组和R3组，各层组地层之间呈整合接触。 R4组地层在本区未揭露。区内第四系、新近系地层在近地表广泛发育，主要是灰黑色、土黄色、红褐色的腐 殖层，泥砂质及残坡积物，底部常见有黄褐色赭红色含鲕状赤铁矿的泥砂岩层。 区内罗安群地层受构造作用影响，产状较陡立，主要含矿层SDS、BOMZ和SDB 段岩层变化较大，受区内KIMPE断层影响，局部地层有缺

8、失，R3、CMN、RSC、 RSF、DSTR、R1岩层则较为完整。2.2 矿区构造KIMPE矿区构造主要为KIMPE断裂。该断裂是一条走向北西的逆冲断层，为该矿 区主要控矿构造，其旁侧发育次级断裂和节理带。断裂破碎带和旁侧的节理带是铜 钴矿体主要赋存空间（图2）5。KIMPE断裂位于矿区中部，穿过整个矿区，走向北西315。325。，倾向南西，倾 角64。85。，为一高角度逆冲断层。断层切割了罗安组地层，造成两盘地层产状 变化和部分地层缺失。断层破碎带宽5.4-19.3 m，破碎带中断层角砾岩和构造透 镜体发育，断层角砾岩的孔隙中充填大量矿石矿物。矿区次级断裂主要有两条，位 于450650和14

9、501650勘探线之间，均沿北西走向，倾角56 -70 ，主要 特征为局部地层产状的变化，并断失部分层位。由于受KIMPE逆冲断层的挤压应力影响，断裂附近地层中节理非常发育，矿区主 要有两组节理，一组产状为340z70。，另一组产状为25z37,节理中主要充填 褐铁矿化石英脉和孔雀石矿脉。1白云质粉砂岩、长石砂岩；2白云质粉砂岩；3含碳质白云质页岩；4含 黏土、泥质孔雀石化白云岩；5白云质页岩；6硅化白云岩；7层状硅化白云 岩；8层状白云岩、白云质粉砂岩；9紫灰色白云质粉砂岩；10地质界线； 11一断层及编号；12地层产状；13矿区道路图2 KIMPE铜钻矿区IV矿段地 质构造简图 Fig.2

10、 Geological structure diagram of KIMPE Copper-CobaltMine2.3 矿区变质作用与围岩蚀变KIMPE矿区的元古代地层未发生明显的区域变质作用，仅在KIMPE断裂附近发生 动力变质作用和热变质作用。主要表现为RSF、RSC段的粉砂岩中所含的白云母 变成了绢云母，SDB、SDS段的泥岩变成了泥质板岩，白云岩局部变成了结晶白 云岩，BOMZ段白云岩中泥质成分的滑石化，CMN段的白云质粉砂岩中白云质物 质重结晶等。KIMPE矿区的围岩蚀变主要表现为主矿层BOMZ段以及其他含矿层段RSF、RSC、 SDB、SDS、CMN中的硅化、白云石化、褐铁矿化、绢

11、云母化、褪色化、孑L雀石 化等。其中硅化、孔雀石化与成矿关系密切。3矿体地质特征3.1 矿体特征矿区矿体总体呈条带状，主要赋存于R2组SDS、BOMZ、SDB层位，矿体产状 随地层变化而变化（图3），同时受KIMPE断层影响，含矿岩石破碎。根据矿区工 程所揭露的情况，该矿区口矿段矿体总长约900 m，产状倾向220。236。，倾角 50。89。剖面上Cu矿体呈楔形或尖形出现，上部尖、下部宽，夹石较少，水平 方向呈蛇形弯曲出现。250350勘探线间有尖灭再现的特征，该矿段矿体由北西 往南东有逐渐变厚的趋势；IV矿段矿体长400 m，稍呈蛇形弯曲出现，产状呈北 西至南东走向，倾向225。233。，

12、倾向60。65。剖面上Cu矿体呈弯曲板状出 现，其矿体内夹石较少，矿体厚度727 m,品位分布较为均匀，总体上铜品位 较口矿段矿体富集，钻品位低。矿区矿体矿化特征主要为脉状、浸染状。图 3 KIMPE 铜钻矿区 1650 勘探线剖面图 Fig.3 1650 exploration line profile map of KIMPE Copper-Cobalt Minel表土、残坡积物；2白云质粉砂岩、 长石砂岩；3白云质粉砂岩；4含碳质白云质页岩；5含黏土、泥质孔雀石化 白云岩；6白云质页岩；7硅化白云岩；8层状硅化白云岩；9层状白云岩 白云质粉砂岩；10紫灰色白云质粉砂岩；11矿体及编号；1

13、2断层及编号； 13地层界线；14钻孔、探槽及编号3.2 矿石特征3.2.1 矿石组分 矿区矿石组分较简单，矿石矿物主要有孔雀石、硅孔雀石、水钴矿、斑铜矿、辉铜 矿和黄铜矿，其它金属矿物主要有黄铁矿、镍黄铁矿、褐铁矿和赤铁矿。 脉石矿物主要有石英、白云石、滑石、绢云母等。3.2.2 矿石结构与构造 矿石结构以他形粒状结构（图4）、泥质结构、交代结构（图5）为主，含少量包含结 构（图6）、镶嵌结构（图7）、胶状结构、粒状结构、残余结构和分叉结构等。 矿石构造主要以浸染状、角砾状构造（图8）为主，其次为层状构造、斑杂状构造、 脉状构造（图9）和块状构造。图 4 他形粒状结构 Fig.4 Allot

14、riomorphic granular texture图 5 交代结构 Fig.5 Metasomatic texture图 6 包含结构 Fig.6 Poikilitic texture图 7 镶嵌结构 Fig.7 Corona texture图 8 角砾状构造 Fig.8 Brecciated structure图 9 脉状构造 Fig.9 Vein structure3.2.3 矿石类型与分带KIMPE矿区矿石类型主要分为氧化矿和混合矿两种。经统计该矿区口和IV矿段工 程揭露矿体的矿化情况，从地表至-60 m基本为氧化矿带，-60 -150 m为混合 矿带，-150 m 以下仅单个工程可

15、见以黄铜矿、斑铜矿和辉铜矿化为主的原生矿带3.2.4 成矿阶段KIMPE 铜钴矿床的矿化具有多个阶段，根据矿石结构、构造、矿物共生组合关系， 同时结合为现场野外观察，将KIMPE铜钻矿成矿过程划分为沉积阶段、构造变质 及热液改造阶段、表生富集阶段。1）沉积阶段。主要形成微球粒状黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、硫铜钴矿。2）构造变质及热液改造阶段。形成辉铜矿、蓝辉铜矿、斑铜矿、赤铁矿。3）表生富集阶段。形成孔雀石、硅孔雀石、蓝铜矿、水钴矿、褐铁矿。3.3 矿体围岩和夹石矿体围岩主要为CMN层灰色、褐灰色中薄层状粉砂岩夹褐黄色粉砂质白云岩、深 灰色中薄层状硅化白云岩和RSC灰色层状硅化白云岩。矿

16、区矿体受构造及地层控 制，形态完整，矿体内部仅局部含夹石，主要为泥质粉砂岩，互层状泥质岩粉 砂岩和次生石英岩等。4 矿床地球化学特征4.1 常量元素根据Kampunzu、Cailteux和Moine等对中非铜矿带加丹加系R2和R1组183 块岩石标本的分析研究表明：RSF、RSC中SiO2含量表现出极大变化（15% 89%） , SDS、BOMZ、SDB段岩层富含MgO，但通常含K20（高达5.2wt.%）较 高。在区域上，从铜矿带西到东部R1和R2组岩石表现出SiO2和AI2O3含量增 加、CaO含量减少，而在东部岩石中碎屑部分增加，说明东南部岩性向更多碎屑 沉积发展的趋势6。4.2 微量元

17、素Kampunzu、Cailteux和Moine等的研究表明，Rb元素相对中非铜矿带东部岩 石具有指示意义，其在R2组下层岩石中含量为0-5.5x10-6，而在上层岩石中含 量最高可达63x10-6。此外，R2组岩石中B含量为（10 3 557）x10-6，在细碎 屑沉积中B含量高于300x10-6可以指示为一个局限的沉积环境，高于400x10- 6通常是蒸发环境的标志6-7。4.3 硫同位素Hoy和Ohomto测试的同位素数据和Greyling等获得的流体包裹体数据表明， 中非铜矿带早期硫化物（硫化物含量50%-70%）与早期成岩作用同生形成，晚期 硫化物（硫化物含量25%-50%）形成于卢

18、菲利造山运动期间，由变质流体改造同 生成岩矿物而成7。4.4 流体包裹体根据Pirmolin和Ngongo等对中非铜矿带自生石英液体包裹体的显微测温结果， 液体出现的最低温度为80 195C,盐度为8.4% 18.4%NaCI。这些数据表明， 在主要矿化阶段，有比较热的含盐流体在罗安群地层中迁移8。5 矿床成因及找矿标志5.1 成矿控制因素 加丹加弧形铜钴矿带中加丹加系罗安群地层是区域上主要的含矿和赋矿岩系。KIMPE矿区所揭露的BOMZ及其上下的SDS、SDB层构成KIMPE矿区的主要含矿层，铜钴矿化严格受上述层位控制。这些岩层在沉积之时有着较高的铜钴含量背 景，它们在后期构造活动期间一方面

19、在热动力条件下为成矿提供物质来源，另一方 面受构造挤压破碎形成的大量构造裂隙为成矿提供了良好的容矿空间。在KIMPE矿区，断裂与铜钻矿化的关系更为密切。KIMPE断裂是一条区域性的较 大断裂，断裂活动对成矿的贡献表现为三个方面：1）断裂活动导致两侧地层发生动 力变质作用和热液变质作用，使罗安群 R2 组地层中沉积的铜钴元素活化迁移出来； 2）断裂构成一条导矿通道，使深部的成矿物质和热液向上运移；3）断裂活动造成的 破碎带和节理带构成了良好的赋矿空间。因此在KIMPE矿区，铜钻矿床不仅局限 在R2组地层中，而且更进一步，主要局限在R2组的断裂带中。5.2 矿床成因KIMPE矿床是受地层及构造控制

20、、外加热液作用和风化作用影响形成的矿床。新元古代罗安至孔德龙古时期的同沉积阶段，富含火山碎屑的下孔德龙古群在压实脱 水成岩过程中为盆地提供了富含金属的卤水，卤水温度200250C。其中的金属 可能与有机质和氯的络合物交代成岩早期的黄铁矿形成层状铜钴硫化物矿化。此阶 段地质环境以还原环境为主，裂谷盆地中的同沉积断裂是主成矿期铜元素迁移的有 利通道，带来了大量的Cu、Co等成矿元素，是重要的铜钻硫化物富集阶段。卢菲利构造带主变形期（550 560 Ma）使早期沉积的矿化地层被多期次的构造切 割破坏，KIMPE断裂应为该时期产物。构造运动使岩层发生褶皱倾斜及断裂破碎， 与造山热动力有关的热液活动使原

21、有矿化岩层受到活化改造，热液使岩石中Cu、 Co等含矿硫化物活化迁移，并沿一些构造裂隙充填成矿。成矿后的新构造活动及区域性隆起抬升使矿区的矿体出露或靠近地表，这些地表及 近地表矿体的铜钴硫化物，因长期的氧化淋滤作用，使铜钴硫化物变为氧化物（或 氢氧化物）的同时，形成了大量的次生矿物，并导致铜含量大规模提高，形成表生 富集矿体。综合以上分析，KIMPE铜钻矿床的成因类型为沉积一热液改造型9-10。5.3 找矿标志KIMPE铜钻矿床的主要找矿标志包括：1）含黏土、泥质孔雀石化白云岩的BOMZ段岩层为找矿的标志性地层。2）沿KIMPE断裂附近发育的次级小断裂和节理裂隙。3）古代采矿留下的遗址和遗迹及

22、现代民采采坑。6 结语 赞比亚刚果（金）铜矿带作为世界第二大铜矿带，铜（钴）资源位居世界前列。通过 对该成矿带中部KIMPE铜钻矿床进行地质特征及成因分析，将对该区域内进一步 找矿以及类似矿床的勘查开发和科学研究具有重要参考价值和指导意义。参考文献1 和志军，董少波,陈兴海，等刚果（金）加丹加省KIMPE铜钻矿区地质勘查报告R.北京:有色金属矿产地质调查中心, 2007.2 Rainaud C, Master S, Armstrong R A, et al. Geochronology and natureof the Palaeoproterozoic basement in the cen

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26、rmation condition of the Luiswishi ore deposit, Democratic Republic of Congo (DRC) J. Journal of African Earth Sciences, 2005, 42:173-182.9 Stijn Dewaele, Philippe Muchez, Vets J, et al. Multiphase origin of the Cu-Co ore deposits in the western part of the Lufilian fold-and-thrust belt, Katanga (Democratic Republic of Congo) J.Journal of African Earth Sciences,2006, 46(5):455-469.10 Cailteux J L H, Kampunzu A B, Lerouge C, et al. Genesis of sediment- hosted stratiform copper - cobalt deposits, central African copper belt J.Journal of African Earth Sciences, 2005, 42:134-158.