赞比亚卢弗里安弧地区矿产资源研究现状及找矿潜力分析

任军平，王 杰，古阿雷，左立波，许康康，孙宏伟，刘晓阳，何胜飞，贺福清

(中国地质调查局天津地质调查中心，天津 300170)

赞比亚卢弗里安弧地区矿产资源研究现状及找矿潜力分析

任军平，王 杰，古阿雷，左立波，许康康，孙宏伟，刘晓阳，何胜飞，贺福清

(中国地质调查局天津地质调查中心，天津300170)

赞比亚境内的卢弗里安弧地区属于中非克拉通金、铜、铁、钨锡铌钽、金刚石成矿省的中非新元古代卢弗里安弧铜-钴成矿带。该地区地层主要包括穆瓦超群、罗安群、恩古巴群和昆代隆古群，主要出露祖母绿、铜-钴-金-铀和铜-钴等矿床(点)。祖母绿矿床与穆瓦超群中的伟晶岩有关，主要包括安赞、伍木、卡马干加和卡棋穆等祖母绿矿床。铜-钴-金-铀矿床与基底卢富布超群中的片岩和片麻岩有关，主要包括卢姆瓦纳等矿床。铜-钴矿床与罗安群的(砂)页岩有关，主要包括谦比西、卢安夏、恩昌加和奇利拉邦布韦等矿床。在缺乏重点地区物化探资料的条件下，笔者综合前人资料将卢弗里安弧地区初步划分为3个找矿潜力区并进行了初步的找矿潜力分析，可为中资矿业企业的矿权登记及矿产开发等方面提供基础的地质资料和科学依据，符合国家实施的矿产资源勘查开发“走出去”战略。

祖母绿矿床； 铜-钴-金-铀矿床； 铜-钴矿床；找矿潜力分析； 卢弗里安弧； 赞比亚

随着社会经济的发展，人们对于铜等矿产资源需求量日益增加。因此，矿产资源的寻找、勘探和开发显得尤为重要。笔者在执行商务部技术援外项目《援赞比亚北部省卡萨马地区区域地质与地球化学调查》和《援赞比亚东北地区航空物探和地质地球化学综合填图》、中国地质调局项目《非洲中南部重要矿床地质背景、成矿作用和找矿潜力研究》期间，对赞比亚铜带省和西北省的卢弗里安弧地区的有关矿床的研究资料进行了系统收集和整理[1-4]，并对该地区代表性的祖母绿、铜-钴-金-铀和铜-钴等矿床特征及找矿潜力进行了系统的分析，这不仅提高了笔者对该地区成矿地质条件的认识，也为国内企业在该地区的地质找矿工作提供基础的信息资料和理论指导。

赞比亚地处非洲中部,属于内陆国家，周围与马拉维、莫桑比克、津巴布韦、博茨瓦纳、纳米比亚、安哥拉、刚果(金)和坦桑尼亚接壤，国土总面积752 614 km2，包括10个行政省。赞比亚全国总人口约为1 600万人,其中首都卢萨卡(Lusaka)人口为310万人(据2017年1月统计)，官方语言为英语。赞比亚以采矿业、农业和旅游业为其经济的三大支柱，其中采矿业较发达，主要是铜(钴)矿的开采和冶炼。赞比亚制造业较落后，主要依赖进口,包括化肥、纺织、水泥、玻璃、粮食加工、轮胎和汽车装配等。赞比亚能源主要来自于石油、电力、木材和煤炭等，其中水电资源最为丰富，约占赞比亚全国总用电量的97%[5]。

1 区域地质概况

1.1地层

卢弗里安弧地区区域地层主要包括前加丹加基底、加丹加(Katangan)超群及卡拉哈里(Kalahari)组[1],具体特征见图1。

图1 卢弗里安弧地区地质图及重要矿床位置(数据来源：文献[1]；文献[6]；文献[7])

前加丹加基底包括卢富布(Lufubu)超群和穆瓦(Muva)超群。卢富布超群(13亿～25亿年)主要岩性为花岗片麻岩、片岩和片麻岩。穆瓦超群(9亿～13亿年)主要为一套变质沉积岩组合，主要岩性为夕线石黑云石英片岩、黑云母变粒岩、石英岩、千枚岩及板岩等[1]。

加丹加超群(5亿～13亿年)不整合覆盖于前寒武纪基底之上,几乎为清一色沉积岩，属于裂谷盆地深海相至边缘台地沉积相，厚约5～10 km,自下至上划分为罗安(Roan)群、恩古巴(Nguba)群和昆代隆古(Kundelungu)群[1]。

卡拉哈里组覆盖了卢弗里安弧大部分的地区，为一套中新世-全新世的风成砂，也包括少量砾岩、砂岩、碳酸盐和燧石[1]。

1.2构造

卢弗里安弧构造带经历复杂的地质构造演化，其四周被刚果(Congo)克拉通、班韦卢(Bangweulu)地块、基巴拉(Kibaran)构造带、伊鲁米德(Irumide)构造带及赞比西(Zambezi)构造带所包围[1]。

1.3侵入岩

卢弗里安弧内岩浆岩包括侵入到基底杂岩内的花岗岩岩基、斑状花岗岩以及侵位于加丹加超群中的辉长岩岩床和煌斑岩岩墙等[1]。笔者利用激光烧蚀多接收器电感耦合等离子体质谱法(LA-MC-ICP-MS)获得谦比希铜矿床基底中两件花岗岩样品的锆石U-Pb谐和年龄(1 986±55 Ma和1 966.1±4.7 Ma；未公开数据)，其与班韦卢地块的花岗岩类似。Armstrong等[8]获得恩昌加矿床附近基底穹隆中花岗岩的锆石U-Pb年龄为877±11 Ma。侵入加丹加群中的基性岩包括产于罗安群和孔德龙古群中的厚达300 m的辉长岩岩床(主要由透闪石和阳起石组成)和煌斑岩(见于恩昌加等矿区),也见基性岩(765～735 Ma)侵位于迪佩特(Dipeta)亚群中[9]。

1.4矿产

赞比亚境内的卢弗里安弧地区属于中非克拉通金-铜-铁-钨锡铌钽-金刚石成矿省的中非新元古代卢弗里安弧铜-钴成矿带[2]。该地区主要出露祖母绿、铜-钴-金-铀和铜-钴等矿床(点)。祖母绿矿床与伟晶岩有关，赋存于穆瓦超群的黑云母绿泥石片岩中，主要包括安赞、伍木、卡棋穆(Kagem)、卡马干加(Kamakanga)、皮瑞拉(Pirala)、达布韦萨(Dabwisa)和恩卡巴希拉(Nkabashila)等祖母绿矿床；铜-钴-金-铀矿床与基底卢富布超群中的片岩和片麻岩有关，主要包括卢姆瓦纳(Lumwana)等矿床；铜-钴矿床与罗安群的(砂)页岩有关，主要包括谦比西(Chambishi)、卢安夏(Luanshya)、恩昌加(Nchanga)和奇利拉邦布韦(Chililabombwe)等矿床(图1和图2)。

图2 卡富布地区区域地质图(数据来源：文献[10])

2 代表性矿床

2.1祖母绿矿床

祖母绿矿床主要分布于赞比亚铜带省基特韦南部地区，有关祖母绿矿床及含矿地层穆瓦超群的研究资料相对少[11-12]，并且对于祖母绿矿床含矿地层及成矿的精确年龄探讨较少[13]。靠近卡富布河出产祖母绿矿的区域总面积约为600 km2，赞比亚矿业与矿产开发部将其细分为400多个大小不等的矿权区[14]。赞比亚祖母绿矿床最早是1928年在铜带省西南恩多拉米库(Miku)地区发现，1962年力拓公司首次登记了矿权并进行了详细的勘查，1967年发现了大量的小规模祖母绿矿床，1974年卡马干加和皮瑞拉矿床的发现该地区才开始生产祖母绿，20世纪80年代以后卡富布地区祖母绿矿床才开始大量生产[13]。该地区代表性矿床包括安赞、伍木、卡马干加、皮瑞拉、达布韦萨和恩卡巴希拉等祖母绿矿床。安赞祖母绿矿床位于基特韦西南约50 km，地理坐标：28°03′43″E，13°04′11″S，该矿床2012年9月开始投产，隶属于安徽省外经建设(集团)有限公司。

2.1.1 矿床特征

安赞祖母绿矿床产出于穆瓦超群中(图2)，该套地层由夹有超基性岩的变质沉积岩所组成，其中超镁铁质片岩的主要组分为黑云母、滑石、绿泥石、透闪石、阳起石和磁铁矿等[12,15]。祖母绿矿床中的矿体整体呈层状或似层状分布，局部呈囊状分布，但矿带内含祖母绿的矿囊分布是不稳定或无规律的[14]。该地区的穆瓦超群普遍分布于东西向延伸的背斜或向斜构造中，多见其被晚期呈北西向的褶皱、断裂和剪切带所破坏。穆瓦超群覆于基底杂岩的老花岗岩和片麻岩之上，其上又被加丹加超群的沉积岩所覆盖。

笔者先后考察了安赞祖母绿矿床和伍木祖母绿矿床，了解了该类型矿床的露天开采情况，并对采坑中的矿体与围岩露头进行了仔细观察，清楚矿体与围岩接触关系，并采集了分析样品。

穆瓦超群是祖母绿的含矿地层，Daly等[11]认为穆瓦超群属于中元古代。Sliwa等[12]认为穆瓦超群的年龄范围为1 635～1 300 Ma。Seifert等[13]利用40K-40Ar法从卡棋穆矿床中钠长石化伟晶岩脉和卡马干加矿床的石英-电气石脉中获得白云母的冷却年龄为452.1±16 Ma～447.0±8.6 Ma,并且认为该组年龄可能代表祖母绿的成矿年龄。

笔者利用激光烧蚀多接收器电感耦合等离子体质谱法获得赞比亚安赞祖母绿矿床矿体围岩碳酸盐化蚀变岩的锆石U-Pb谐和年龄为1 966±12 Ma,获得含祖母绿的黑云母绿泥石片岩的两组锆石U-Pb谐和年龄分别为1 853±58 Ma和1 344±30 Ma(具体数据另已投稿)。以上三组数据均小于或近似于铜带省谦比希铜矿床基底中利用激光烧蚀多接收器电感耦合等离子体质谱法获得两件花岗岩样品的锆石U-Pb谐和年龄(1 986±55 Ma和1 966.1±4.7 Ma；未公开数据)，也小于Rainaud等[16]利用SHRIMP方法获得基底花岗岩的锆石U-Pb谐和年龄(1 983±5 Ma)。因此，由超镁铁质岩石变质形成的碳酸盐化蚀变岩(围岩)和黑云母绿泥石片岩(含矿母岩)代表了穆瓦超群的年龄即穆瓦超群的年龄要大于或等于1 966±12 Ma。笔者利用黑云母40Ar-39Ar测年法获得黑云母绿泥石片岩的坪年龄为t=578.3±2.6 Ma，等时线年龄为577.5±3.0 Ma和反等时线年龄为577.4±3.0 Ma，该年龄也早于Seifert[13]所获得的年龄。

2.1.2 矿床成因

本区的祖母绿或绿柱石矿化与伟晶岩的活动及其气成热液石英-电气石有关，成矿晚期的高挥发成分生成了由石英和黑色电气石组成的双矿物岩脉，其沿片岩的滑动面侵位，并沿片理的波状或平缓面分布，在合适的构造部位经结晶作用形成祖母绿或绿柱石。多数品质好的祖母绿赋存于黑云母绿泥石片岩内，并且在脉体与围岩的接触处部位产出明显。笔者认为卡富布地区的祖母绿矿床属于气成热液型矿床[12]，并且该类祖母绿矿床可能经历了1 853±58 Ma和1 344±30 Ma的变质作用，最终于578.3±2.6 Ma形成祖母绿矿床。

2.2铜-钴-金-铀矿床

据中华人民共和国商务部驻赞比亚使馆经商处网站2007年报道澳大利亚Equinox矿业公司总裁威廉姆斯表示，该公司在赞比亚索卢韦齐(Solwezi)地区开展了铀矿的可行性研究，并且在卢姆瓦纳矿床中Malundwe铜矿体和Chimiwungo铜矿体中发现含有独立的高品位铀矿[17]。该矿床位于索卢韦齐市以西65 km处，地理坐标：25°08′08″E，11°49′32″S。目前巴里克黄金公司(Barrick Gold Company)的全资子公司卢姆瓦纳矿业公司(Lumuwana Mining Company Limited)拥有卢姆瓦纳矿床100% 的股权。该矿床拥有矿石资源量为9.01亿t，平均含铜品位0.7% (边界铜品位为0.2% ),铜金属量为630万t；其中含铜品位gt;1%的矿石量资源为4.81亿t(边界铜品位为0.6%)，铜金属量为480万t。此外,该矿床还伴生有钴、金、银和铀等金属资源，其中含有铀矿资源量约8 400 t。卢穆瓦纳矿床于2008年底正式投产，目前年产铜精矿约14万t[7]。

2.2.1 矿床特征

卢姆瓦纳矿床位于北东向的姆温贝兹(Mwombezhi)基底穹窿内，新元古代卢弗里安弧逆冲褶皱带的西翼。主要的铜矿化赋存于卢富布超群内强烈变质、重结晶的白云母-金云母-石英-蓝晶石片岩中，金属硫化物呈浸染状分布(含量lt;5%)，其以粗粒状黄铜矿-斑铜矿-磁黄铁矿的形式出现，并且在氧化带和过渡带中伴生有辉铜矿和其他次生含铜矿物。在含铜矿化的片岩中，矿化层或位于单一的石英、白云母条带周围，或与白云母、石英平行分布。在矿体内及其周围均出现强烈而明显的南-北向矿物分带，该矿物分带与矿体长轴方向、铜品位及其宽度变化方向一致[7]。

2.2.2 矿床成因

François[18]对该矿床的含铜(铀)的蓝晶石云母片岩镜下特征、岩石学特征和年代学特征进行了研究。肖波等[7]认为矿体赋存于基底卢富布超群片岩和片麻岩之中，是后期的构造运动造成了基底片麻岩被推覆到上罗恩组地层之上，并在接触带附近由变质热液交代作用形成矿体。Cosi等[6]对卡波姆坡(Kabompo)、姆温贝兹和索卢韦齐穹窿区的含矿地层、铀矿化特征和新元古代逆冲高压变质作用进行了研究，认为该地区的铀矿化明显的受到构造控制，其经历多个变形阶段，叠加作用促使前期活化的矿体再次富集。

2.3铜(钴)矿床

任军平等通过整理大量的前人资料[1-2]，对卢弗里安弧地区(砂)页岩型铜-钴矿床的矿床特征和矿床成因进行了详细的总结，本文不再详细复述，在赞比亚执行项目期间也多次考察了该类型矿床(图3)。

3 找矿潜力分析

赞比亚卢弗里安弧地区是赞比亚矿产资源开发的重点区域，是赞比亚政府经济的重要来源地。该区范围包括赞比亚的铜带省和西北省大部分地区，属于中非克拉通金-铜-铁-钨锡铌钽-金刚石成矿省的中非新元古代卢弗里安弧铜钴成矿带。笔者根据研究区地层出露情况和矿产地分布情况等将研究区初步划分为3个找矿潜力区(图1)。

图3 卢弗里安弧地区铜(钴)矿床野外工作照片

3.1祖母绿矿床找矿潜力区(Ⅰ)

赞比亚祖母绿矿床最早是1928年在铜带省西南恩多拉米库地区发现以来，真正较大规模的开发是从20世纪80年代以后开始生产。赞比亚矿业与矿产开发部将靠近卡富布河总面积约600 km2的区域细分成了400多个大小不等的祖母绿矿权区。该地区代表性矿床包括安赞、伍木、卡棋穆、卡马干加、皮瑞拉、达布韦萨和恩卡巴希拉等祖母绿矿床。笔者认为该地区含矿地层可能经历了1 853±58 Ma和1 344±30 Ma的变形，并且最终在578.3±2.6 Ma时期形成了祖母绿矿床。该潜力区矿权面积分散，可先收购小矿权，取得利润后再次兼并周围其他矿权，其中目前最大的卡棋穆祖母绿矿床就是以这样的方式成长起来的。

3.2铜-钴-金-铀矿床找矿潜力区(Ⅱ)

目前，卡波姆坡、姆温贝兹和索卢韦齐穹窿地区显示出良好的铀矿化线索。区内包括卢姆瓦纳铜-钴-金-铀等大型矿床(点)。据该矿床中Malundwe铜矿体和Chimiwungo铜矿体中发现含有独立的高品位铀矿。该矿床拥有矿石资源量为9.01亿t，平均含铜品位0.7% (边界铜品位为0.2% ),铜金属量为630万t；其中含铜品位1.0%的矿石量资源为4.81亿t(边界铜品位为0.6%)，铜金属量为480万t。此外,该矿床还伴生有钴、金、银和铀等金属资源，其中含有铀矿资源量约8 400 t[7]。穹窿区的晚元古代逆冲高压变质作用与铀矿化关系密切，其铀矿化明显的受到构造控制，并在接触带附近由变质热液交代作用形成矿体。目前，穹窿附近是找寻该类矿床的有利地区，尽管本区发现的大型矿床较少，但由于当地的覆盖层较厚，其整个地质工作程度并不高，仍是寻找铜-钴-金-铀的重点靶区，其具有较大的成矿资源潜力。

3.3铜-钴矿床找矿潜力区(Ⅲ)

该区内包括谦比西、卢安夏、恩昌加和奇利拉邦布韦等大型或超大型铜-钴矿床。矿床为层控(砂)页岩型矿床，矿体主要赋存于加丹加群下罗安组的沉积(砂)页岩中。矿石矿物以黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿和孔雀石为主。容矿岩石主要为砂岩、长石砂岩或页岩。矿化作用与沉积地层及后期的热液有关。因此，下罗安组和构造活动交汇地段是找寻此类矿床的有利区域。尽管该区已有许多大型矿床，但因当地的覆盖极为严重，其整个地质工作程度并不高，故该区如果有未登记的地区或可通过购买探矿权，仍是找铜-钴的重点靶区，具有巨大的成矿资源潜力。

4 结 论

本文通过对赞比亚境内的卢弗里安弧地区区域地质特征、代表性矿床和找矿潜力的深入研究，得出以下结论。

1) 赞比亚境内的卢弗里安弧地区矿床主要为3种类型，包括赋存于穆瓦超群中与伟晶岩有关的祖母绿矿床、与基底卢富布超群中的片岩和片麻岩有关的铜-钴-金-铀矿床和与罗安群的(砂)页岩有关的沉积变质—改造型铜-钴矿床。从目前资料来看，这3种类型的矿床均经历了多个成矿演化阶段。

2) 赞比亚境内的卢弗里安弧地区基础地质研究程度整体较弱，笔者较为全面地搜集与分析了前人的大量成果资料，对初步划分的祖母绿矿床找矿潜力区、铜-钴-金-铀矿床找矿潜力区和铜-钴矿床找矿潜力区进行了分析。

3) 中国企业可借助国家实施“走出去”、“两种资源，两个市场”和“一带一路”倡议机遇，全面更好地梳理所收集到的各种资料，创新思路和方法，有目的地开展境外矿产勘查，从而提高境外工作效率及找矿效果。

致谢:野外调查工作得到谦比希铜矿床张东红副总经理等、安赞祖母绿矿床沈逢梅总经理等、伍木祖母绿矿床王少敏总经理等、中国地质调查局发展研究中心向运川副总工程师、叶锦华研究员、李玉龙教授级高工和何学洲高工、中国地质科学院矿产资源研究所余金杰研究员、核工业北京地质研究院修群业副研究员、赞比亚地质调查局Chipilauka Mukofu局长、A.P.Dokowe总工、E.M.Chikambwe 高级地质师和Chibeza Nyimbili地质师、赞比亚矿山安全局Khonga Yofam高级督查和Munamwimbu Bjorn督查、孔科拉铜矿业公司安全部门Felix Sikaonga经理等人员的大力支持，在此表示真诚的感谢。

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ResearchonthestatusandprospectingpotentialofmineralresourcesinLufilianArc，Zambia

REN Junping，WANG Jie，GU Alei，ZUO Libo，XU Kangkang，SUN Hongwei，LIU Xiaoyang，HE Shengfei，HE Fuqing

(Tianjin Center,China Geological Survey,Tianjin300170,China)

In Zambia Lufilian Arc area belong to Lufilian Arc copper-cobalt belt of the Gold-copper-iron-tungsten-tin-niobium-tantalum and diamond metallogenic provinces of the Central Africa Craton.Muva Supergroup,Roan Group,Nguba Group and Kundelungu Group formed in the Belt.There have some emerald,copper-cobalt-gold-uranium and copper-cobalt deposits(occurrences).Emerald deposits are closely related to pegmatite of the Muva Supergroup and representative deposits include Anzan,Wumu,Kamakanga and Kagem.Copper-cobalt-gold-uranium deposits are closely related to schists and gneiss of the Lufubu Supergroup and representative deposit includes Lumwana.Copper-cobalt deposits are closely related to shale or sandstone of the Roan Group and representative deposits include Chambishi,Luanshya,Nchanga and Chililabombwe.According to the all data we divide the Lufilian Arc area into three prospecting potential and conducted a preliminary analysis of the prospecting potential.We can provide geological data and scientific basis for the expansion of Chinese mining enterprises and mineral exploitation right registration which are fit for mineral resources exploration and exploitation of “go global” strategy of national implementation.

emerald deposit;copper-cobalt-gold-uranium deposit;copper-cobalt deposit;prospecting potential;Lufilian Arc;Zambia

P617

A

1004-4051(2017)11-0139-06

2017-08-26责任编辑宋菲

中国地质调查局项目资助(编号：1212011220910)；商务部技术援外项目资助(编号：〔2012〕558；〔2015〕352)

任军平(1980-)，男，汉族，高级工程师，主要从事地质矿产勘查与研究工作，E-mail：rjp2333@126.com。