赞比亚东部省宁巴多金属铜矿成矿模式探讨

陈 熠，汤国平，张运涛

（1. 江西省地质环境调查研究院，江西·南昌 330096；2. 江西省核工业地质局261大队，江西·鹰潭 335000）

铜矿成矿模式在国内外已有诸多学者进行了研究。铜矿类型主要有斑岩型、海相沉积岩块状硫化物型、矽卡岩型、海相火山岩块状硫化物型、陆相砂页岩型等[1-2]。成矿模式是对矿床赋存的地质环境、矿化作用特征以及成矿物质来源、迁移富集机理等要素进行概括、描述和解释[3]，反映出成矿规律，所以成矿模式的研究显得尤其重要。赞比亚作为一个铜矿资源大国，主要有以下几种铜矿类型[4-6]：块状硫化物型、海相沉积（变质）岩型、矽卡岩型、陆相砂页岩型[7-8]。斑岩型铜矿较少[9]。

斑岩型铜矿床是指与中、酸性斑岩体相关，并具有钾、氢蚀变矿物晕和铜、钼、银、铅、锌、硫地球化学晕的岩浆期后中—高温热液形成的细脉浸染状硫化物铜（钼）矿床[10]。斑岩型铜矿床蚀变具有明显的分带性[11-12]，以斑岩体为中心向外蚀变带分别为：钾化带、似千枚岩化带、泥化带、青磐岩化带。

本文结合不同成矿模式的特点，根据赞比亚东部省宁巴矿区的情况对成矿模式进行研究。

1 矿区地质概况

宁巴矿区位于赞比亚东部省宁巴地区，北东距离奇帕塔市258km，东距宁巴镇32km，西临卢安瓜河。矿区南端靠近T4国道，区内有简易公路相通，交通便利。

研究区位于赞比亚莫桑比克剪切带与伊鲁米德带上，位于莫桑比克剪切带—金铜多金属成矿带内。介于西部赞比亚卢弗里安弧褶皱带、北部刚果班格韦卢地块与南部津巴布韦克拉通之间[11-13]。出露岩性主要为中元古代姆瓦超群石英岩等，局部见有绿帘斜长角闪岩和角闪绿帘石变粒岩，北侧见有二云母石英片岩。靠近构造的地方见有糜棱岩化和片理化。在一些山脊地区发现有白色的含铁石英岩（图1），未见明显的沉积构造。南侧存在北东—近东西向分布的角闪岩。

图1 研究区局部地形地质图Fig.1 Local topographic and geological map of the research area

矿区主要有3条近南北向的较大构造，东侧2条构造F1、F2发育宽度较大，局部为20m左右，延长几乎穿过整个工作区。3条北东向的构造中，最西侧的构造F6宽约30m左右，结束于南北向构造带中。另外可见一些较局部的构造活动，见有角砾岩。通过地表踏勘取样以及土壤化探测量，发现在构造交汇的地段存在较好的矿化线索。

2 成矿模式探讨

斑岩铜矿，又称细脉浸染状铜矿，该类型矿床多呈大型网脉状产出，具有规模大、品位低、易开采的特点，大多矿床原生矿石含Cu在0.4%左右，次生富集带可达1%～2%。矿石还伴含有Mo、W、Bi、Co、Pb、Zn、Ag、Au和稀有元素等有用组分。斑岩铜矿的母岩和各种围岩都可含矿，矿体产于接触带附近和岩体中。矿床通常具有垂直分带岩面型环状蚀变分带现象，一般由上而下为：淋滤带—氧化带—次生硫化富集带—原生矿石带；从岩体边部—接触带—围岩具不同蚀变类型的面型环状分带。

前人多次对斑岩铜矿的找矿标志以及斑岩成矿模式进行了研究[14-15]，对比宁巴矿区逐一进行探讨。

2.1 成矿标志

2.1.1 地表直接标志

地表可常见有矿体氧化露头的次生铜矿物（孔雀石等）和铁染以及偶见的黄色铜带；隐伏矿体上部的矿化带（如黄铁矿化、含Pb、Zn的方解石脉等）；原生矿化岩石风化后形成局部的“豹皮状”、“构造皮”、“火烧皮”等为原生矿石风化后的可靠标志[15]。

矿区地表可见较多的铜蓝（图2A）（特别是在当地气候雨季结束之后的旱季）、铁帽（图2B），探槽中见较多的黄铁矿化（图2C）、黄铜矿化（图2DE），指示了地表的矿化信息，取样分析出铜品位约0.4%。

图2 矿区野外矿化有关标志（A: 铜蓝; B: 铁帽; C: 黄铁矿化; D E:黄铁矿化 黄铜矿化）Fig.2 Related markers of mineralization(A: covelline; B: gossan; C: pyritization; D E: chalcopyrite)

2.1.2 地貌标志

斑岩体中斜长石往往蚀变呈白云母、绢云母等粘土矿物，这些矿物易遭受风化剥蚀，形成负地形，而四周围岩由于硅化等难于风化形成正地形。正负地形取决于岩石物质成分。

矿区铜钼异常区所处在负地形中，可能是由于斑岩体受到后期风化剥蚀出露形成一个谷地，而两侧的地形为正地形，受到剥蚀较小。

2.1.3 斑岩标志

与成矿有关的岩石主要有花岗斑岩、花岗闪长斑岩、钠长斑岩，其次还有石英斑岩、石英二长斑岩、斜长斑岩、钾长花岗斑岩、花岗闪长岩、石英闪长岩和闪长岩等。

通过野外取样岩矿鉴定，取样分析发现与成矿有关的岩石为花岗斑岩，从地质历史来看，元古代到古生代寒武纪期间发生多次的岩浆热活动事件[16]，主要有3期，其中泛非运动和莫桑比克运动（850～450Ma），导致了同期和后期的花岗岩和细粒花岗岩（600～480Ma）的广泛分布，并导致了韧性/脆性和脆性变形，形成了重要的莫桑比克剪切带，表现出多期次的变形、变质作用和岩浆侵入活动，对成矿最为有利，形成了多个北北东—南南西走向的铜矿化点和多金属Cu-Pb-Zn-Au矿。

2.1.4 构造标志

目前已知斑岩铜矿，都与区域性深大断裂有关[2]，均明显产在次级大断裂的旁侧。主要与次级断裂构造有密切关系，特别是构造的交汇处或交接点[17]。

矿区区域上处于莫桑比克带上，莫桑比克剪切带为一区域性深大断裂，在剪切带旁侧形成较发育的北东向、南北向、北西向断裂。区内主要的断裂构造为北东向与南北向，构造中见有糜棱岩化等。在矿区槽探内施工的背包式钻孔中取样发现较多的裂隙，大约120条/m，裂隙越密集的部位，铜的品位越高，局部高达1%，从国内外的许多斑岩铜矿床中发现，岩石裂隙是重要的成矿控制作用，铜的品位与单位面积的裂隙数量成正比[15]。

2.1.5 角砾岩标志

角砾岩与斑岩铜矿有着密切的关系。与斑岩型有关的角砾岩，目前主要为爆发角砾岩，从国内外资料来看，还有侵入（接触）角砾岩、火山角砾岩、构造角砾岩等，不同的角砾岩揭示不同的成因类型，角砾岩的形态也有多种类型。

研究区岩体的南北侧都发现有角砾岩，主要呈棱角状，偶见浑圆状，但是对于角砾岩的成因不确定，作为一个热液的通道，推测为斑岩体侵入时造成岩体与围岩直接存在接触或交代形成。

2.1.6 蚀变标志

斑岩铜矿的围岩主要为变质岩，这些岩石均在斑岩侵入前形成，不同的围岩造成的蚀变发育类型略有不同，国内外较普遍的斑岩铜矿多产于蚀变的石英—绢云母化岩石中，是良好的找矿标志。斑岩铜矿床蚀变具有明显的分带性[11-12]，以斑岩体为中心向外蚀变带分别为：钾化带、似千枚岩化带、泥化带、青磐岩化带。根据不同矿区的情况，由于围岩性质、构造因素以及剥蚀程度的影响，最重要的蚀变为石英—绢云母化，强度和范围直接与斑岩矿规模有关。

区内蚀变强烈，大量的绢云母化蚀变主要位于矿区花岗斑岩体北侧，在探槽的边部基岩附近见有高岭石化，再往外带由于覆盖未见到明显的高岭石化，石英—绢云母化带作为蚀变的一个重要的中心，同时也是矿化较富集的地带，槽探中取样分析出铜矿化品位普遍在0.2%～0.4%，高可达0.6%，钼品位在0.01%左右，高可达0.02%，已接近工业品位。

2.1.7 矿化标志

与蚀变分带相似，斑岩铜矿床矿化也存在分带性[11,12]，同时垂向上存在与水平蚀变分带相一致的特征：钾化带中出现辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿化；似千枚岩化带常发生强烈的铜的硫化物矿化，是主要的矿体部位；外侧的泥化带中多出现黄铁矿化；青磐岩化带中常发生Au、Ag和黄铁矿化或Pb、Zn硫化物矿化。

（1）化探标志

斑岩型铜、钼矿床主要以Cu、Mo、Ag为中心带，伴有Au、Sn、F、Cl和少量Pb、Zn、Co，外围以Pb、Zn、Mn为主，并伴有Cu、Ag、Co、Ni等构成的复合面状异常。

通过进行了地质工作以及化探等工作，发现矿区化探异常从内到外分带与斑岩型矿床地球化学异常分带相符合（图3），推测下伏为斑岩型铜钼矿床，表现为Cu、Mo、Ag为中心，伴有Au和少量Zn，外围以Zn、Mn为主，伴有Cu，全区Sn和Pb异常不明显。

斑岩型铜矿床的地球化学异常分带模式中，不同标高水平切面的异常分带特点是评价异常的主要依据和标志，Cu异常中伴有明显Au、Ag异常时，一般是铜矿体的标志。其中矿区中部下伏可能为盲矿体，表现为无明显分带，Cu、Mo异常强度低，规模小；Cu、Mo异常范围内有Zn、Mn等异常，异常区岩体有弱的绢云母化；往南侧，元素组分分带和浓度分带明显，中心以Co、Mo、Ag强异常，伴有低Mn（Mn为负异常），外围伴有Zn、As等异常断续分布，属于中等剥蚀程度；从元素组分分布来看，暂未见深度剥蚀地带。

（2）物探标志

普查斑岩铜矿最有效的物探方法是综合性物探，结合磁法与电法的信息，电法以激发极化法效果最好。

磁法：由于斑岩矿床中含有磁铁矿，通常在曲线上表现为正异常，但是在岩石受到热液改造和氧化作用会使磁铁矿转变为赤铁矿等，导致蚀变岩石的磁化率降低，所以常呈现负磁异常或低磁异常。工作区存在较明显的正负异常区，结合斑岩体对应的磁异常特征，高、低磁之间的接触带可能对应下部的斑岩体。

电法：由于矿石中含有较多的黄铁矿、黄铜矿等其他硫化物，所以在圈定硫化物矿化体时，电法是很有用的手段。高极化率区域可能对应矿体的硫化物带，反应硫化物特征；高、低阻之间接触带可能对应斑岩体。较明显高极化率的区域下部可能为硫化物矿体，同时该区域也呈现低电阻特征，下部可能为斑岩体。黄铜矿可能与其它金属硫化物是紧密伴生的。因此，引起激电异常的机制可能是含黄铜矿等金属硫化物的极化体，即矿（化）体。

图3 地球化学异常分带(左图为斑岩型矿床[18]; 右图为宁巴矿区)Fig.3 The zoning of geochemical anomalies(L: porphyry deposit; R: Nymbia mining area)

2.2 成矿模式

从异常区化探、物探和地质综合剖面进行对比，对覆盖层较厚的区域的物化探异常进行解释，进而对成矿模式进行探讨。

综上分析区内构造活动明显，赋矿的花岗斑岩有一定规模，斑岩的分布、矿化异常、磁异常和激电中梯相互吻合（图4），激电扫面显示剪切带构造为一环形构造，矿区处在环形构造转折端，视电阻率反演存在次级南北向断裂构造，并存在大量的蚀变现象，斑岩体区域铜、钼异常较明显，磁法显示为低缓负异常，电法呈现出极化率高、电阻率低的特征，吻合度较好，分析铜、钼矿化为花岗斑岩及剪切带联合控矿。

从地质历史时期以来，赞比亚东部地区在老的结晶基底（以花岗岩为主）之上，经历前寒武纪的基巴尔安构造运动（伊鲁米德构造运动）。通过野外地质工作与遥感地质解译，在矿区内部解译出一个较大的向斜构造，以及区域上存在较大的复式褶皱区域，并伴随有大量的热液活动与含矿物质的形成与迁移富集，5亿年前后发生大规模的泛非构造运动，形成重要的莫桑比克构造带，在原来的构造基础上形成近东西向的复式构造以及剪切断裂构造，伴随后期的花岗岩以及斑岩的侵入，沿着原有的构造带等有利方向，含矿物质的再次运移、富集（图5），在花岗斑岩与原来花岗岩的接触带部位容易形成角砾岩筒，并且接触带附近是矿化较富集的地带，常见有较多的钾化、绢云母化、硅化、高岭石化，矿化主要为黄铜矿、辉钼矿、黄铁矿化，出露地表部位见较多的铜蓝、褐铁矿化，其中近地表由于大气降水以及地表水的淋滤等作用造成铜钼的品位不高，往下逐渐富集变好，在一定深度之后品位又将下降。

图4 矿区(I-I’)地质与物化探综合剖面图Fig.4 The geological and geophysical and geochemical comprehensive pro file of the mining area

图5 矿区成矿模式示意图Fig.5 Ore-forming model diagram of the mining area

综上所述，赞比亚东部省宁巴矿区成矿模式推测为斑岩型铜钼矿成矿模式，分析铜、钼矿化为花岗斑岩及剪切带联合控矿。在后期的研究以及工程的布设中，如发现更直接的证据，可证实是否为斑岩型成矿模式。