刚果（金）加丹加省堪苏祁铜钴矿床铜钴矿物赋存状态研究

1、刚果（金）加丹加省堪苏祁铜钴矿床铜钴矿物赋存状态研究第23卷第3期2009年6月IMINERALRESOURCESANDGEOLOGYJun.,20090引言刚果(金)加丹加省堪苏祁铜钻矿床铜钻矿物赋存状态研究李向前.,闫艳玲.,徐宪立.(1.中国地质大学地球科学与资源学院,北京1000832.万宝矿产.北京100053;3.河南省有色金属地质矿产局第六地质大队,河南洛阳471002)铜钴矿床矿石组构,矿石共生组合及矿物特征研究表明,矿石内主要铜钴矿物为孔雀石,羟水铜氯矿,水钻矿,菱钴矿,硫化物含量极少.铜的赋存形式有自由氧化铜,硫化铜,结合氧化铜3种,钴的赋存形式有自由氧化钴和结合氧化钻2种

2、.铜钻矿物的形成,富集与热液成矿作用和表生氧化作用关系密切.关键词:堪苏祁;赋存状态;铜钻;刚果(金)中图分类号:P618.41;P618.62文献标识码:A文章编号:10015663(2009)03-0253-05刚果(金)加丹加省堪苏祁铜钴矿床位于中非铜O0"25.5730",南纬1O.423O"1O.4830".堪苏祁铜钴矿床自地表露头向下垂深达200余米均为氧化矿石,钻孔深部尚未揭露到混合矿及硫化矿石,是迄今为止中非铜带上发现的氧化程度最高的铜钴矿床.矿床发育在东西长约18km的韧(脆)性剪切带内(堪苏祁断裂带),该韧性剪切带是泛非运动期间卢作用

3、对矿床进行了热液改造;韧(脆)性剪切带良好的透水性,充沛的降水量,适宜的温度以及巨大的时间构,矿物共生组合,铜钴元素的赋存状态等方面进行研究,探讨矿石中铜钴矿物的主要种类及铜钴元素的赋存状态与成矿作用之间的关系,为进一步研究该类型矿床的成因提供依据,也为该类型矿床的开发应用提供矿物工艺学依据.1成矿地质背景矿床大地构造位置处于东非大裂谷中段西侧,加丹加弧形构造带(卢菲利弧)科卢韦齐至利卡西之间地段.受新元古代末孔德龙古造山运动(又称泛非运动)的影响,区内逆掩推覆断层发育,褶皱强烈,地层颠倒,构造格局十分复杂1.区域上主要发育太古代片岩,片麻岩,元古代加(GSG)发育在科卢韦齐西北部勒马里内尔一

4、带,呈超群由罗安群(R),恩古巴群(Ng)及孔德龙古群滨海一浅海一深海相的碎屑沉积岩和碳酸盐岩组成,是主要赋矿地层,岩性主要为白云岩,自云质页岩,滑石片岩,长石砂岩,砂岩,泥质岩2.恩古巴群和孔德龙古群地层主要由碎屑沉积岩组成,岩性主要为砾岩,砂岩,粉砂岩,砂质页岩3.新生代盖层主要由第三系(N)和第四(Q)系近代冲积,残积,坡积层组成.第三系岩性以砾岩为主,第四系主要由砂质粘土及残坡积物组成.区域内罗安群,孔德龙古群的原始沉积岩经受变质作用形成变质砂岩,板岩,结晶灰岩及大理岩等;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.区域上岩浆岩较不发育,局部发育有侵入到基底杂岩中的花岗岩岩基

5、,以及侵位于加丹加超群中的收稿日期:2OO90201作者简介:李向前(1971一),男,高级工程师,长期从事国内外地质矿产勘查工作.基金项目:财政部2007年国外矿产资源风险勘查专项(财建(2007)482号)资金资助.253辉长岩岩床和煌斑岩岩墙等.矿床分布于Kamukonko-Kanunka-堪苏祁近东西向韧性剪切带中,矿区出露地层主要为罗安群迪佩特亚群Mofya组(R3.3)和堪苏祁组(R3.4),罗安群木瓦夏亚群卡莫亚组(R4.1),孔德龙古群及第四系(图1).图1堪苏祁铜钴矿床堪苏祁1矿段地质图.Fig.1GeologicalmapofKansukioresegment1#inKan

6、sukiCuCodepositQ一第四系浅土黄色砂质粘土R4.1一卡莫亚组R3.4一堪苏祁组R3.3-Mona组$8-灰白色,浅紫红色长石石英砂岩cg一灰白色,灰黑色砾岩sch一灰白色,黑色条带滑石片岩dol-浅紫红色白云岩mb一灰黑色颤粒灰岩st一浅紫红色粉砂岩央粉砂质板岩sl-灰白色,浅紫红色泥质板岩夹粉砂岩Hm一钢灰色赤铁矿带1一矿化蚀变带2一矿体3一地层界线4一断层及编号5一地层产状Mofya组由已变质的长石砂岩和砾岩组成,并含化蚀变岩,矿化滑石片岩,透镜状白云岩及条带状赤铁矿组成,构成韧性剪切带,其内多发育灰岩透镜体,状产出的粉砂岩,白云质板岩,泥质板岩组成,局部夹有灰岩透镜体,厚约

7、200m.地层向南倾,倾角2O58.韧(脆)性剪切带,NNE向断裂,NNw断裂及Nw向断裂构成了本区的主要构造格架.韧(脆)性剪切带控制了矿体的分布,是含矿热液的来源和通道,其余为成矿期后断裂.韧(脆)性剪切带呈条带状隆起,沿山脊及其南侧展布于矿区中部,横穿整个矿区,地表出露长约18km,宽50-200m,平均宽约60m,呈舒缓波状展布,具有膨缩现象,走向近EW,倾向S,倾角20.-'40.受横向断层及风化剥蚀作用的影响,条带状隆起又被分关系,自西向东划分为卡布维米亚,堪苏祁2,堪苏祁苏祁I,齐汤巴及沙巴拉矿段成矿规模较大.2矿床特征韧(脆)性剪切带内铜钴矿体共生,呈脉状及透镜状.铜钴

8、矿化存在水平分带现象:北侧(韧性剪切带下盘方向)以铜矿体为主,中部为铜钴共生矿体,南侧以254钴矿体为主.铜钴矿化垂向上存在次生富集现象:经统计,地表及浅部铜品位可达49,6左右,钴品位可达1.5左右,沿倾向向下120m之后,铜钴品位约为1.O%和0.5左右.铜钴矿化主要发育在矿化滑石片岩及矿化蚀变碎裂岩中.铜钴矿体呈舒缓波状,倾向S,倾角1O.之间.矿体内发育规模不等的夹石,呈透镜状及脉状.NNE向断层F,F错断主矿体,断距约3040m.滑石片岩中的矿石主要呈显微鳞片结构,泥状结构,放射针柱状结构,半自形一他形粒状结构,条带状裂岩中的矿石为碎裂结构,皮壳状结构,他形粒状结构,变余砂状结构,残

9、余结构,块状构造,角砾状构造,网状构造,松散土状构造,细脉状构造及稀疏浸染状构造.少数矿石可见不同矿物集合体呈纹层状分布,构成矿石的纹层状构造.2.3矿石成分.根据矿石光谱分析以及矿石全分析结果,矿石中主要成分为SiO2,Fe203,MgO,CuO,Co2O3,CO;一,H2O,CaO,A12O.等,详见表1,表2.表1矿石光谱分析结果表Table1Analyticalspectralresultsofore元索AlSiBMnMgPbFeTi元素caVCuNiCo注;昆明冶金研究院,2008年.矿石工业类型为细粒铜钴氧化矿石,按围岩性质可划分为矿化滑石片岩型及矿化碎裂蚀变岩型矿石等自然类型.围

10、岩蚀变类型比较复杂,主要有滑石化,绢云母化,褐铁矿化,赤(镜)铁矿化,高岭土化,硅化,绢云母化,白云母化,绿泥石化及白云石化.表2矿石全分析结果表Table2Analyticaltotalresultsofore注:中国冶金地质勘查工程总局一局测试中心,2007.3矿石矿物特征经化学分析,镜下观察,X一衍射分析,人工重砂分析,电子探针分析,矿石中有碳酸盐,硅酸盐,氧化物,硫化物四类15种矿物存在,其中氧化物矿物最多,占矿石的67士,硅酸盐矿物次要,占矿石的27±,碳酸盐矿物少量,占矿石的5±,硫化物矿物偶见.孔雀石是矿石中铜的主要矿物,含量约4±,是在强烈表生氧化

11、作用下形成的,常和其它表生矿物共生.矿石中孔雀石常以集合体的形式产出,呈他形粒状,束状,放射状,少数放射球粒状,皮壳状,土状,脉状,其单体多呈隐晶质的土状,柱状,针状,翠绿色,玻璃光泽,粒度一般在0.0040.3mm之间,部分<O.004mm.细网脉状的孔雀石通常呈他形粒状,部分呈束状,放射状,晶体洁净,明亮,脉壁较为规则;断续线状的孔雀石多为土状,粒度一般<O.004mm,通常与铁泥质或水钴矿等混杂分布;稀疏浸染状分布的孔雀石,部分呈他形粒状,部分呈放射状,放射球粒状,放射状者晶体洁净明亮,他形粒状者则多比较暗浸染在泥质中.3.1.2方解石,白云石方解石,白云石是

12、矿石中少量脉石矿物,通常产之间.菱钴矿是矿石中钴的少量矿石矿物,常与铁泥质,水钴矿等混杂分布.滑石是矿石中主要脉石矿物之一,含量约23±,呈显微鳞片状,粒度一般在0.0040.1mm之间,通常与铁泥质,石英混杂分布.绿泥石是矿石中的少量脉石矿物,含量约1±,显微鳞片状,粒度在0.0040.1mm之间,部分<o.004mm,与滑石,绢云母,铁泥质及硅质等混杂分布.绢云母含量少,显微鳞片状,粒度一般在0.004"-0.1ram之间,多数杂乱分布于滑石,铁泥质及石英颗粒之间,少数定向排列.0.1mm之间,星散状分布于铁泥质及滑石组成的矿石中.255石英是矿

13、石中主要脉石矿物之一,含量约53士,在矿石中呈他形粒状,棱角状,边缘锯齿状,碎屑石英主要为碎屑状,后期次生加大明显;原生石英粒度一般在0.0040.06mm之间,后生石英多为次生间,最大lmm,次生石英多见于石英碎屑边缘,晶体较为干净,重结晶的石英中常包裹有大量铁泥质尘点;部分矿石中石英集合体构成粒状变晶结构,与滑石,绢云母化的铁泥质层相间分布,呈变余纹层状构造.褐铁矿为矿石中次要矿物之一,含量约13±,在矿石中多呈细网脉状,云雾浸染状,他形粒状,少数黄铁矿假象状,常与滑石,绿泥石,石英,泥质等其它矿物混杂分布,是在表生氧化作用下,原含铁矿物氧化蚀变后形成,与氧化形成的钴氧化物和氢氧

14、化物关系密切,隐晶质土状的水钴矿常和褐铁矿互相参杂分布,粒度一般在0.O04mm以下,最大0.8ram左右(集合体),大者通常具黄铁矿假象或呈脉状.水钴矿是矿石中钴的主要矿石矿物,含量约1.5±,矿石中多数呈粒度<O.O04mm的隐晶质,常呈土状,是由原含钴矿物在成岩后期的表生氧化作用矿,泥质等,以及其它金属氧化物(锰,铜,铝等氧化物氢氧化物)多种蚀变矿物紧密共生,再加上硅化作用,使得蚀变形成的各种矿物不仅结晶粒度细小,还多互相参杂,少能单独存在,电子探针成分分析结果显示,与云雾状褐铁矿混杂分布,呈黄褐色,极个别呈针柱入物被包裹在石英中,成类似钴的硅酸盐矿物,显微镜下难

15、以区分.经电子探针分析,水钴矿常与土状孔雀石,羟水铜氯矿,褐铁矿混杂分布.羟水铜氯矿是矿石中铜的少量矿石矿物,主要呈粒度<O.O04mm的土状,与水钴矿,褐铁矿混杂分布.矿石中锐钛矿含量极少,主要呈粒状,粒度一般256<0.05ram,常被赤铁矿等包裹.电子探针分析表明,锐钛矿含少量的铌和铁,含铌一般小于3%.矿石中赤铁矿含量为.2左右,主要以集合体的形式产出,单晶粒度<O.O04mm,经电子探针成分分析,常含少量的氧化硅和氧化锰.矿石中黄铜矿含量极少,多呈星点状分布于孔雀石中,粒度一般在0.005"0.03mm之间.矿石中偶见,粒度在0.0

16、040.03mm之间,含量极少.矿石中偶见,多呈星点状,粒度一般在0.006-0.3mm之间.4铜钻赋存状态经镜下观察,人工重砂分析,电子探针分析,堪苏祁铜钴矿床的铜和钴在矿石中以独立矿物为主要存在形式,少量以类质同象或机械包裹的形式分布于其铜主要以自由氧化铜的形式存在,占总铜的含量少仅占3.7,主要以黄铜矿和铜蓝的形式存在.结合氧化铜占16.6,主要以类质同象的形式分布于其它脉石矿物中,部分以硅孔雀石的形式存在.矿石中自由氧化铜,硫化铜,结合氧化铜的含量详见表3.表3铜在各含铜矿物中的分配率计算结果Table3CalculationresultsofdistributionrateofCui

17、ncopperbearingminerals()注:昆明冶金研究院,2008Is.钴主要以独立矿物水钴矿,菱钴矿的形式存在,以水钴矿为主,菱钴矿极少,由原含钴矿物在成岩后期的表生氧化作用下蚀变形成.水钴矿,菱钴矿常与矿石表生氧化过程中形成的褐铁矿,泥质等,以及其它金属氧化物(锰,铜,铝等氧化物和氢氧化物)多种蚀变矿物紧密共生,再加上硅化作用,使得蚀变形成部分以细小机械混入物形式被包裹于石英中的水钴氧化钴和自由氧化钴的具体含量见表4.表4钴在各含钴矿物中的分配率计算结果Table4CalculationresultsofdistributionrateofCoincobaltbearingmin

18、erals(%)矿物类型矿物名称含量钴的含量钴的分配量钴的分配率石矿物中注;昆明冶金研究院,2008Is.5结论通过对堪苏祁铜钴矿床矿石组构及矿物共生组合的研究,显示出矿床在沉积成岩成矿作用后,经历是以氧化铜孔雀石的形式存在,约1/3左右的孔雀石呈浸染状或吸附状分布泥质(滑石)中,部分和后生石程中形成,和其它表生氧化过程中形成的铜,铁,锰,锌等氧化物以及后生石英共生紧密,钴矿物单体结晶粒度细小,常呈浸染状分布于其它矿物或矿物集合体中,或被后生石英包裹,主要的钴矿物为水钴矿,菱钴矿少量.铜的赋存形式有自由氧化铜,硫化铜,结合氧化化钴和结合氧化钴2种,以自由氧化钴为主.参考文献:filianArc

19、(CentralAfricaCopperBelt)DuringNeoproterozoicPanAfricanOrogenesisJ.GondwanaResearch,1999,2(3):401421.2KampunzuA.B.,CailteuxJ.L.H.,MoineB.,LorisH.N.B.T.Geochemicalcharacterisation,provenance,sourceanddepositionalenvironmentof'RochesArgilo-Talqueuses'(RAT)MinesSubgroupssedimentaryrocksintheNeo

20、proterozoiKatanganBelt(Congo):LithostratigraphicimplicationsJ.J'ournalofAfricanEarthSciences,2005,(42):119-133.andgeochemistryoftheNeoproterozoicNgubaandKundelunguGroups,KatanganSupergroup,southeastCongo:Implicationsforprovenance,paleoweatheringandgeotectonicsettingJ.JournalofAfricanEarthScience

21、s,2006,(44):97115.proterozoicMwashyaKansukisedimentaryrocksuccessioninthecentralAfricanCopperbeh,itsCu-Comineralisation,andregionalcorrelationsGondwanaResearch,2007,(11):414431.53杨茂椿,杨新华,等.刚果(金)加丹加省堪苏祁铜钴矿矿石工艺矿物学研究报告R.昆明冶金研究院,2008.OccurrenceofCU-C0mineralsoftheKansukicopper-cobaltLIXiangqian,YANYanli