刚果(金)卡莫亚铜钴矿床地质特征及成因探讨.pdf

第 5卷第 2期 2 0 1 4年 3月 矿 产 勘 查 MI NERAL EXPL0RAT1 0N Vo 1 5 No 2 Ma r c h 2 01 4 刚果( 金 ) 卡莫亚铜钴矿床地质特征及成因探讨 缪远兴 ， 郝玉军 ， 董少波 ( 1 长沙 中色矿产勘查有限公 司， 长沙4 1 0 0 0 1 ； 2 北京矿产 地质研 究院， 北京 1 0 0 0 1 2 ) 摘要卡莫亚铜钻矿床位于 中非赞 比亚一刚果 ( 金 ) 铜钴 成矿带 内， 与坎博 韦大型铜钴 矿床 毗邻 ， 为 该成矿带 上 的典型矿床 。矿床产于卡莫亚一坎博韦推覆体内 ， 矿体赋存在 中元古界加 丹加群罗 安组 内。文章 以卡莫 亚铜钴矿床最新勘查资料为依据 ， 对矿 区地层 、 构造 、 矿体矿化特征等进行 阐述 ， 对矿床成 因进行了探讨 。 卡莫亚铜钴矿床是受一定层位控制 ， 经后期多次构造作用 、 热液叠加改造作用 、 变质热 液叠加改造作 用而 形成 的层控型铜钻矿床 。根据野外找矿经验和综合研究分析 ， 提 出了该类矿床 的找矿标志 。 关键词 铜钴矿床刚果 ( 金 ) 地质特征矿床成 因 找矿 标志 中图分类号 ： P 6 1 8 4 1 ； P 6 1 8 6 2 文献标 识码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 4 7 8 0 1 ( 2 0 1 4 ) 0 2 0 3 5 0一O 6 卡莫亚( K A MO Y A) 铜钴矿区位 于刚果 ( 金 ) 加 丹 加省 利 卡西 市 西 北 约 3 0 k m 处 。 刚果 ( 金 ) 国家 矿业公司 ( G e c a mi n e s ) 2 0世纪 6 0 9 0年代对该 区 进行地质勘查工作 ， 探获了一定资源量并认为有较 好 的工作前景。中色地科矿产勘查股份有限公司和 长沙中色矿产勘查有限公司 2 0 1 0 2 0 l1年在该区 进行了地质勘查工作 ， 总结出“ 多层楼金字塔” 矿床 模型 ， 发现了隐伏矿体， 使得该矿床的规模 由中型 跃升为超大型。本文通过对 区域地质背景 、 矿床地 质特征、 成矿地质条件等进行描述 ， 探讨矿床成因 ， 总结成矿规律及找矿标 志， 以期对该区寻找 同类矿 床有一定的借鉴意义。 1 区域地质背景 矿区位于非洲大陆核心扎伊尔克拉通 的东北 部 。区域 地层 主要 为基底 的太 古宇 片岩 、 片麻 岩 ， 盖 层为中元古界加丹加群及表层第 四系， 其中加丹加 群分布最为广泛 。区域 内经过长期 的构造演化 过程 ， 断裂褶 皱较 为发育 ， 尤 以复 向斜 构造 、 逆 冲 ( 掩 ) 推覆 构造 为特 色 。 矿 区位 于加丹 加弧形 铜钴 成矿 带 中西部 由东 西 向北西的转折部位( 图 1 ) ， 是非洲 中部卢菲利( L u fil ia n ) 弧 形构 造带 的 一部 分 。卢 菲 利弧 形 构 造 带从 赞 比亚和刚果 ( 金 ) 边境的东部呈弧形延伸 到西部 的赞 比亚一安 哥 拉边 境 ， 是 一 条 长 约 5 0 0 k m， 宽 5 0 1 5 0 k m的铜、 钴 、 镍 、 铅 、 铀多金属成矿带 。带 内分布有多个世界 级大型铜钴矿床 ， 如 MU S O N O I 、 L I K A S I 、 S I C O MI N E S等 。 2矿 区地质概况 2 1 矿 区地层 矿 区 出露 地 层 均 为 中元古 界 加 丹加 群 ， 包 括孔 德 龙古 组 ( P t ： k ) 及 罗安组 ( P t 2 ) 。 ( 1 )孔 德龙 古 组 ( P t k ) ： 主要 分 布 在 含 矿 地 质 体 的外围 ， 矿区西 、 北部 ， 另外卡莫亚一坎博韦推覆 体 下部 亦 为该组 地层 。主要 岩性 为砂 砾岩及 浅 紫红 色条带 状粉 砂岩 。 ( 2 )罗安组 ( P t Z ) ： 主要 分 布在 矿 区 的 中部 ， 为 一 套碎屑岩一泥质岩一碳酸盐岩组合 的沉积建造， 其中矿山段( P t f ) 为矿区及 区域最主要含矿层位 。 1 ) 木 瓦 夏段 ( P t Z ) ： 上 部 为 白云 质 页 岩 、 下 部 收稿 日期 2 0 1 31 12 8 第一作者 简介 缪远兴 ， 男 ， 1 9 5 6年生 ， 硕士 ， 高级工程 师， 从事矿床地质研究和矿产勘查工作 。 董少波 ， 郝玉军， 等 刚果 ( 金) 加丹加省卡莫亚铜钴矿区第一期地质勘查报告 中色地科矿产勘查股份有限公 司， 2 0 1 1 3 50 矿 产 勘 查 P t 2 k i R 、一 ， 、 h 、 _ L B r ： ： 啦 ： ： _ ， l 、 一 t、 t ? _ 一 I 。 ， 卢 、 ， t 所 、 ：。 ， Br 一 ， 2 62 4 26 2 9 2 63 4 圈 圈z 圈s 回 因s 因 因 田 s 图 2卡莫亚铜钴矿区地质构造简图 1 一 中元古界 罗安组矿山段 中一厚层状、 含炭质 以及硅化 结晶 白云 岩 ， 为铜钴 矿体主要赋存层位 ； 2 一 中元古界罗安组矿 山段上层 ， 含 叠层石白云岩 ； 3 一 中元古界孔德龙古组 Mo n g w e 段 ， 条带状粉砂质 板岩 ； 4 一推覆破碎带 ； 5 一地质界线； 6 一 断层接触 ； 7 一逆掩 推覆断 层 ； 8 -向斜 育 ， 产状较凌乱 。主矿段含矿地质体为轴向近东西 的向斜构造 ， 沿走向延伸长度大于 1 k m， 两翼 的产 状较陡 ； 中矿段含矿地质体为轴 向近南北的平缓 向 斜 ( 南 部 ) 一单 斜 ( 北 部 ) 构 造 ， 沿 走 向 延 伸 长 度 1 k m 左右 。 ( 2 )断裂 构造 矿 区断裂构 造 与区域推 覆构 造关 系密 切 。在多 期推覆活动的影响下 ， 使原来完整的地质体撕裂 、 变 形 ， 形 成多 个菱形 碎块 ， 各个 菱形 块体 边缘发 生错 动 挤压 ， 形 成 不整合 的滑 动面 和破碎 带 ( B r ) 。 3 矿床地质 3 1 矿体 特征 矿区内存在多个菱形含矿地质体。根据各含矿 地质体的空间分布情况在该区圈定 “ 深部” 、 “ 中” 、 “ 主” 、 “ 西” 、“ 北” 、 “ 西南” 、“ 南 I” 、 “ 南 ” 、 “ 东 3 5 2 I” 和“ 东 ” 等 l 0个主要矿体， 均为铜钴矿体。 各个矿体均严格 围限在 罗安组 矿山段 ( P t ， z ， ) 地层菱形碎块内， 产出于 P t ： z ； 到 P t ： 内。赋矿 岩性 为含碳 质 白云岩 、 硅化 结 晶 白云 岩 、 碳质 白云质 页岩 、 条带 状 白云岩 ， 围岩 为 白云 质 页岩 、 泥 质 白云 质粉砂岩 ， 矿体与围岩呈整合接触。矿体形态以层 状 、 似层状为主 ， 次为透镜状、 扁豆状。矿体近顶底板 矿化强、 中间矿化弱， 因此矿体有分支复合的特点。 2 0 1 0 -2 0 1 1 年 的 地 质 勘 查 主要 针 对 矿 区 内 的 中矿体 、 北矿体及 隐伏 的深部矿体。3个 矿体整体 呈 现 出近平行 叠覆 的形 态 ( 图 3 ) 。 ( 1 )深部矿体 该矿体发育在第一层推覆体内， 为隐伏矿体 ， 是 矿区内规模最大 的铜钴矿体 ( 富钴矿体 ) 。长度 大 于 1 0 0 0 m， 宽度 大于 8 0 0 m， 赋 存标 高 1 1 6 49 6 0 m ( 埋深 2 5 0 5 0 0 m) 。矿体整体呈现 出一向南倾伏 的平 缓 向斜形态 ， 呈 层状 、 似层 状 ， 有 分支 复合 现象 ， 与围岩整合接触 。矿体平均厚度 3 1 8 9 m， 平均 品 位 C u 1 0 5 、 C o 0 4 2 。矿体厚度较稳定， 品位较 均匀 。 ( 2 )中矿体 该矿体发育在第二层推覆体内， 矿体东侧出露 地表 。长度 约 1 0 0 0 m， 宽度 7 0 0 m， 赋存标 高 1 4 9 2 1 1 6 8 m( 埋深 02 4 1 m) 。矿体南部呈一轴向近南 北的平缓向斜 ， 北部为一 向西倾 的单斜 ， 呈层状、 似 层状 ， 有分支复合现象 ， 与围岩整合接触。矿体平均 厚 度 2 1 1 7 m， 平 均品 位 C u 1 5 4 、 C o 0 1 0 。矿 体厚度较稳定， 品位较均匀。 ( 3 )北 矿体 该矿体发育在第三层推覆体的底部一第二层推 覆体的上部 ， 受构造及天水影响 ， 铜离子向下迁移至 第 二 、 第 三推 覆体 的结 合 部位 的破 碎 带 内成 矿 。矿 体 长度 3 0 0 m， 宽度 1 5 0 m。矿体呈 现 向北西 倾 的单 斜 形态 ， 呈厚 层状 ， 与 围岩整 合接触 。矿 体平 均厚 度 3 3 7 5 m， 平 均 品位 C u 1 7 8 、 C o 0 0 6 。 3 2 矿石特征 深部矿体全部为硫化铜钴矿矿石； 北矿体全部 为氧化铜钴矿矿石 ； 中矿体 的东侧为氧化铜钴矿矿 石 ， 西侧 为硫 化铜 钴矿矿 石 。 ( 1 )氧化 铜钴 矿石 结构 构造及 矿 物成分 氧 化 矿矿 石 结构 主要 有 隐 晶一微 晶粒 状 结构 、 矿 产 勘 查 和极少量的闪锌矿 、 辉钼矿、 褐铁矿等 ； 脉石矿物主 要 有 白云 石 、 石 英 、 云母 ， 其 次 有 少 量 的透 闪石 、 滑 石 、 绿 泥石 、 方解石 、 高 岭石等 。 金属矿物一般生成顺序是 ： 黄铁矿 一 硫铜钴 矿 一 黄铜 矿 、 斑 铜 矿 一 辉 铜 矿 、蓝 辉 铜 矿一 铜 蓝 一 褐铁 矿一 孔雀 石 。 4矿床成 因及找矿标志 4 1 成矿控 制因素 卡莫亚铜钴矿床 的成矿控制因素主要是 3点 ： 推覆体控矿 、 地层控矿和断裂控矿。 ( 1 )推 覆体控 矿 卡莫亚铜钴矿区的成矿活动主要在推覆体根带 部位地区进行 ， 在推覆体推移之前形成 ， 属于一个来 自异地 的 “ 飞 来 矿 床 ” 。主推 覆 面严 格 限定 了 卡 莫 亚 铜钴 矿床 的形态 、 规模 和空 间位 置 ， 各 个矿体 严格 限定在推 覆体 被推 移过程 中所 形成 的各 序次菱 形碎 块 中 。 ( 2 )地 层控矿 罗 安组 矿 山段 为 主要含矿 层 ， 罗安组 的白云岩 、 白云质粉 砂 岩 、 黑 色碳 质 页 岩 岩 系 在沉 积 之 初 就 含 有较高的铜钴元素背景值 ， 因此 ， 这套地层为该 区的 矿 源层 。 罗安组地层对成矿的控制作用主要体现在 3个 方面 ： 作为矿源层为成矿提供物质来源； 在构造 的应力作用下， 以其有利 的岩性参 与各种容矿构造 的形成 ； 以其有利的岩性与流体 发生不 同程度的 交 代作用 导致 矿质 的沉 淀 。 地层 控矿 是该 区最 主要 的控矿 因素 之一 。 ( 3 )构造 控矿 构造对矿体的控制作用十分明显 ， 一是矿源层 内的裂隙， 为含矿热液的活动提供通道 ， 有利于热液 对矿源层 内矿质的充分萃取； 二是将含矿层内岩石 破 碎 ， 使得 岩石 的活性 更 大 以及含 矿 热 液 与 活性 岩 石 的接触 面积更 大 ， 从而 有利 于含矿 热液 的沉 淀 ， 并 为其提供容矿空间。 氧化富集阶段 ， 构造形成的裂隙为含铜离子溶 液的下渗提供通道 ， 并 为含矿离子的沉淀提供容矿 空 间 。 4 2 矿床成 因 野外观察 矿 区外 围的原地 地质 体 ( 孔 德龙古 3 5 4 组 ) 中罕见石英 脉穿插 ， 更无铜 、 钴元 素的矿化显 示 ， 这表明， 推覆体中的铜一钴矿化不是推覆体在卡 莫亚定位后进行的， 而主要是推覆前在其根带部位 ( 推覆启动地) 发生的铜一钴成矿活动。 叠层 石 构 造 和砾 状 白云岩 的 同生 构造 ， 揭示 了 含矿 岩系 接受 物源沉 积是 在海 水进退 频 繁的潮 间坪 动 荡潮汐 环境 中完 成 的。 通过 对矿 区及 其外 围野外 地质 资料 和深部 钻探 资料的观察和分析 ， 对卡莫亚铜一钴多金属矿床的 成 因和成 矿作用 过 程推 断如下 。 太古 宙 时 期 ， 卡莫 亚 矿 区 暨外 围地 区所 在 的加 丹加区域进入地槽体制 ， 沉积了一套 巨厚的磨拉石 建造 ( 卢 富布 岩系和 木 瓦岩 系 ) ， 其 内含有 背 景值 较 高的铜多金属元素 ， 是铜 多金属矿床 的“ 原始矿源 层 ” 。随后 ， 地槽 开始 进 入 上下 震 荡 阶 段 ， 随 着 大 面 积海 退 ， 逐 渐形 成 了北西 向断 陷裂谷 型沉 降带 ， 长达 1 2 0 k m， 宽几十千米 ， 被命名为“ 加丹加古沉降带” 。 早 一 中元古 代 ， 加丹 加 古 沉 降 带在 潮 间 坪潮 汐 环境下 ， 形成 7 0 0 9 0 0 m厚以碳酸盐岩和碎屑岩为 主的沉积建造 ， 同时接受来 自基底杂岩原始矿源层 中丰富 的铜 多 金 属 矿 质 ， 形 成 罗 安 组 铜 多金 属 “ 矿 源层 ” ； 接踵 而 至 的卢 菲利 运 动 ， 形成 由一 系 列海 槽 和 岛链 相 问组成 的加 丹加 雏 型 弧 形 褶皱 带 ； 大 面积 的海进 ， 在 褶皱 带 内沉积形 成 2 0 0 5 0 0 IT I 厚 以泥质 岩 和碎屑 岩为 主 的沉 积 建造 即孔 德 龙 古组 ， 与下 伏 罗安 组构 筑成 著名 的加丹 加超 群 。 晚元古代末期 ， 地槽受孔德龙古造山运动影响 ， 再次 形成 褶皱带 ， 来 自上 地 幔 的 大地 热 流 沿 深 断裂 上升 ， 加热 盆地水 、 地 下水 和矿 物 晶 格水 ， 并 萃取 矿 源层 中 的铜 多 金 属 矿 质 ， 形成 富含 K 、 N a 、 C u “ 、 c o “等主要阳离子和 F 一 、 c l 一 、 S O 等主要阴离子 组成的热卤水 ， 沿加丹加群岩石建造中的断裂 、 裂隙 和层 间环 流 。在 较 高 温 的 无 矿 化 阶段 首 先 沉 淀 石 英 ， 沿 张剪 性节 理和 裂 隙充 填析 出 ； 随着热 卤水 温度 的 降低 ， 进 入铜 多金 属矿化 阶段 ， 矿质 随残 余硅 质选 择在有利成矿的罗安组地层 内交代充填 ， 富集成铜 等多金属硫化物矿石 ， 形成层控型铜一钴矿体。 围限卡莫亚铜钴矿床 的卡莫亚一坎博韦推覆体 受北西端弯力所派生的南西向强大应力， 从异地推移 至卡莫亚定 位 ， 构筑成 “ 飞来 ” 型卡莫亚铜钴矿 床。 综上所述 ， 卡莫亚铜钴矿床是受一定 的层位控 制 ， 经后期多次构造作用 、 热液叠加改造作用 、 变质 第 5卷第 2期 缪远兴等 ： 刚果 ( 金) 卡莫亚铜钴矿床地质 特征及成 因探讨 热液叠加改造作用形成的层控型铜钴矿床。 4 3找矿标 志 根据野外找矿经验和综合研究分析表明， 在卡 莫亚矿区和整个刚果 ( 金 ) 加丹加地区都可 以用下 述方 法进 行找 矿 。 ( 1 )地层标志 ： 卡莫亚铜钴矿床产在罗安组矿 山段 内。矿体 是 受 隔挡 层 和 含 矿 层 联合 控 制 的 ， 隔 挡层 主 要是 板岩 类 、 片岩类 岩石 ， 含 矿层 主要 是硅化 结晶白云岩 、 含碳质 白云岩 、 条带状硅化 白云岩 、 条 带状 白云岩等活性较 大的岩石。罗 安组硅化 白云 岩 、 硅化结晶白云岩为最重要的找矿标志 。 ( 2 )构造标志 ： 在卡莫亚矿区构造也作为重要 的找矿 标 志 ， 氧 化 型次 生 富 集 矿体 一 般 都 产 出在 断 裂 带附 近 。 ( 3 )典型矿物标志： 一些典型矿物也可作为找 矿 标志 。如 绿色 的孔 雀石 、 桃 红 色 的钴 华 和 黑 色 的 水钴矿等都可作 为找矿 的标志矿物。另外 ， 典型的 变 质蚀 变矿 物 ， 如 重结 晶 的 白云 石 、 滑 石 化 、 绢 云母 等也 可 以作 为 找矿 的典 型标志 。 ( 4 )植物标志 ： 在卡莫亚矿区， 受风化淋滤作用 的影响 ， s 、 c u和 c o元素以高丰度保留在地表土壤 中， 不利于常规植被的发育 ， 因此 ， 自然植被较稀疏 的地方是值得重视的找矿地点。“ 铜树 、 钴草” 作为 特定植物找矿标志 ， 可供参考。 ( 5 )地形标志 ： 卡莫亚矿区的铜钴矿化一般与 硅化 等变 质作 用密 切相 关 ， 岩 石耐 风化 ， 因此 正地形 亦是 较好 的找 矿标 志 。 参 考文 献 1 杜菊 民， 赵学章刚果 ( 金 ) 铜一钴 矿床地 质特征 及分 布规律 J 地质与勘探 ， 2 0 1 0 ， ( 1 )： 1 6 51 7 4 2 李 向前 ， 毛景文 ， 闫艳玲 ， 等 中非刚果( 金 ) 加丹加铜 钴矿带主 要矿化类型及特征 J 矿床地质 ， 2 0 0 9， 2 8 ( 3 ) ： 3 6 63 8 0 3 陈兴海 ， 刘运 纪 ， 杨焱， 等刚果 ( 金 ) S I C O MI N E S铜钴 矿床 地质特征及成因探讨 J 有色金属 ， 2 0 1 2， ( 6 ) ： 3 1 3 7 4 董少波 ， 郝玉军 ， 等 刚果 ( 金 ) 加 丹加省 卡莫亚铜钴矿 区深部 矿体地质普查报告 R 北京 ： 中色地科矿 产勘查股份 有限公 司 ， 2 0 1 2 Ge o l o g ic a l c h a r a c t e r is t ic s a n d g e n e s is o f Ka mo y a c o p p e rc o b a l t d e p o s i t i n C o n g o( DRC) MI A O Y u a nx i n g ， H A 0 Y u j u n 一 ， D O N G S h a o b o ( 1 S h a n g s h a B r a n c h o f C h in a N o n- f e r r o u s Me t a l s R e s o u r c e E x p l o r a t i o n C o ， L t d ， C h a n g s h a 4 0 0 0 0 1 ； 2 B e i j i n g I n s t i t u t e of G e o l o g y f o r Min e r a l R e s o u r c e s ， B e n g 1 0 0 0 1 2 ) Abs t r ac t ： T h e Ka mo y a c o p p e r c o b a h d e p o s i t l o c a t e d in Z a mb i aDRC o n g o o p p e rc o b a l t me t a l l o g e n i c b e l t ，i s a t y p i c a l c o pp e r de po s it in t his a r e a n e a r b y t he Ka mb o v e c o p pe rco ba l t de po s it The de po s it o c c ur s in t h e Ka mo y aKa mb o v e n a p pe s t r u c t ur e， o r e b o d ie s o c c u r in t he Ro a n Gr o u pTh is p a p