刚果(金)Dipeta铜钴矿床地质特征与找矿方向

刘高杰，王纪昆，李松彬

(天津华北地质勘查总院，天津 300170)

0 引言

Dipeta铜钴矿床位于刚果(金)卢阿拉巴省，地理位置：东经26°05′～26°20′、南纬10°30′～10°40′，处在中非铜矿带北西端，是全球范围内规模最大、品位最高的铜钴矿床之一，全区探获铜金属量2429万吨、钴金属量222万吨，Cu、Co的平均品位分别为2.95%和0.27%[1]。前人在本区开展过诸多研究工作，主要集中在区域成矿背景[2-8]和矿床成因[9-18]等方面，对控矿因素和找矿方向的研究相对较少。本文在综合分析研究以往资料的基础上，总结矿床控矿因素和找矿标志，提出找矿方向，以期为进一步勘查工作提供参考。

1 区域地质背景

研究区位于卢菲利弧外部褶皱推覆构造带的北西部边缘，处在构造线由EW向NW向的转折部位(图1)。区域上地层主要为变质基底和新元古代加丹加超群盖层，基底为早元古代岩浆弧序列，盖层为滨-浅海相富镁碳酸盐岩-碎屑岩沉积。加丹加盆地在卢菲利造山运动期间闭合，伴随造山运动，加丹加初始沉积地层发生大规模韧(脆)性剪切变形、褶皱、逆冲推覆和滑动[2]。卢菲利弧内岩浆活动弱。中非铜矿带内产出了大量的大型—超大型铜(钴)矿床，铜矿带内含铜约2.19亿吨、钴1100万吨[19]，最大的矿体沿走向长5.8 km，倾向延伸数千米[20]。

图1 中非铜矿带区域地质矿产简图(据文献[21]修改)Fig.1 Geological sketch map of mineral resources in the Central African Copperbelt1—恩古巴—孔德龙群 2—罗安群 3—基底 4—铜钴矿床 5—城市

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区内出露的地层主要为加丹加超群(图2)，厚度大于7000 m，自下而上划分为罗安群(R)、恩古巴群(Ng)和孔德龙群(Ku)。

图2 Dipeta铜钴矿区地质简图(据文献[22]修改)Fig.2 Geological sketch map of Dipeta Cu-Co deposit1—新生界覆盖层 2—孔德龙群Kiubo组 3—孔德龙群Mongwe组 4—孔德龙群Lusele组 5—孔德龙群Kyandamu组(小砾岩) 6—恩古巴群Monwezi组 7—恩古巴群Katete组 8—恩古巴群Kaponda组 9—恩古巴群Mwale组(大砾岩) 10—罗安群(基质为泥质或粉砂质的角砾岩) 11—罗安群木瓦夏亚群 12—罗安群迪佩特亚群Kansuki组 13—罗安群矿山亚群(赋矿层)14—罗安群或孔德龙群(未分的构造角砾岩) 15—断层/逆冲断层 16—向斜 17—勘探线剖面位置

罗安群可进一步划分为RAT(R1)、矿山(R2)、迪佩特(R3)和木瓦夏(R4)等四个亚群。RAT亚群岩性主要为砾岩、白云质粉砂岩。矿山亚群是本区最主要的含矿层位，下部为卡莫托组(包括D.Strat白云岩、白云质页岩，RSF条带状、纹层状、叠层状硅化藻白云岩和RSC蜂窝状、块状硅化白云岩)，中部为白云质页岩组(包括SDB下部白云质页岩、绢云母页岩和SD粗粒白云岩、上部白云质页岩、白云岩、粉砂岩)，上部为坎博韦组(CMN白云岩)。矿山亚群为海进的潮上—潮下沉积物，形成于静水浅海环境，其沉积相存在区域系统性变化，自北向南表现为从近岸相(Long相)到礁相(Kalumbwe相)的沉积环境序列，其中Long相的白云质页岩组中含有白云岩和白云质砂岩，而Kalumbwe相的白云质页岩组中不含白云质砂岩[9]。Dipeta矿区85%以上的矿山系列为Long相，其余的为Kalumbwe相[21]。

迪佩特亚群分布最广，下部为砂岩、泥质粉砂岩，上部为碳酸盐岩夹硅质碎屑沉积岩。木瓦夏亚群呈长条状零星分布，岩性主要为白云质粉砂质碳质页岩、泥质粉砂岩和砂岩。

恩古巴群和孔德龙群主要分布于矿区南东部和北西部，为碳酸盐岩-碎屑岩沉积建造，其底部均为冰碛砾岩。

2.2 构造

区内褶皱和断裂构造发育。南部恩古巴群和孔德龙群形成平缓的向斜，轴向近EW向、NW向；中北部罗安群大面积分布区域称为罗安构造窗，主体为迪佩特向斜，轴向EW向，长约22 km，宽7～8 km，卷入其中的地层主要为罗安群，南北两翼均发育有次级紧闭褶皱和复式褶皱。断裂构造发育，区域性逆冲推覆构造构成罗安构造窗的南北边界，近EW向断裂构造规模一般较大、形成时间较早，其他断裂构造走向以NE—NNE向和NW—NNW向为主，多具高角度走滑性质，形成时间较晚，常错断早期形成的铜钴矿体，断距一般为5～80 m。

罗安构造窗内包含有120多个独立的、大小不一的、由矿山亚群组成的矿化构造断片，其四周被断裂构造所限，其中30个勘探程度相对较高[22]。

2.3 岩浆岩

矿区内及外围未见岩浆岩出露。

3 矿体特征

本区所有具经济价值的铜钴矿化都产在矿山亚群内，主矿体为上部矿体和下部矿体，分别产于SDB和RSF中，厚5～15 m，中间被厚约20 m的RSC隔开(图3、图4)。单条主矿体控制长度多在1～3 km之间，沿倾向方向最大延伸大于1000 m，矿体呈层状、板状，连续性较好，总体形态、产状与地层一致。上部矿体产于SDB厚5～12 m的白云质页岩、微晶泥质白云岩中，占矿区资源量的25%～30%。下部矿体含65%～70%的资源量，分为三个含矿单元，自上而下为：RSF为厚4～10 m的硅化藻类层状白云岩，Dstrat为厚2～6 m的叠层状白云岩与粗粒白云岩和藻类白云岩互层；RAT lias为厚2～5m的灰色砂岩、砾岩。在RSC、SD和RAT中常见有与主矿体平行的小矿体，约占资源量的10%。在罗安构造窗内，几乎所有的矿山亚群中都见有铜钴矿化。

图3 Dipeta矿区北西矿段勘探线剖面图(据文献[22]修改；剖面位置见图2)Fig.3 Sectional map of A-B exploration line in northwest mining section of Dipeta Cu-Co deposit1—上部矿体 2—下部矿体 3—地质界线 4—断层 5—氧化矿底界线 6—原生硫化矿顶界线

图4 Dipeta矿区中部矿段勘探线剖面图(剖面位置见图2)Fig.4 Sectional map of C-D exploration line in middle mining section of Dipeta Cu-Co deposit1—上部矿体 2—下部矿体 3—地质界线 4—断层 5—钻孔

矿石构造以浸染状、纹层状、条带状、脉状和皮壳状、蜂窝状、角砾状构造为主。矿石结构主要为自形—半自形—他形粒状结构、交代结构、包含结构和纤维状、胶状结构等。

表生氧化矿物主要为孔雀石、假孔雀石、硅孔雀石、方辉铜矿、蓝铜矿、赤铜矿、钴白云石和水钴矿等，原生硫化矿物主要为辉铜矿、蓝辉铜矿、斑铜矿、硫铜钴矿和少量黄铜矿、黄铁矿等，脉石矿物主要为石英、白云石、玉髓和绿泥石。

矿石类型分为氧化矿、混合矿和原生硫化矿，三者之间没有明显的界线(图3)。氧化带深度通常自地表延深至50～100 m，混合带一般位于地下50～200 m，原生硫化矿见于地下50～400 m，钻探证实最深可达1900 m[21]。

围岩蚀变主要有硅化、白云石化、碳酸盐化、滑石化、绢云母化、钾化、绿泥石化和钠化等，其中硅化、白云石化和碳酸盐化与矿化关系密切[23]。

辉铜矿、硫铜钴矿等硫化物的δ34S值主要集中在+1‰～-11‰之间，个别黄铜矿、黄铁矿δ34S值在+4‰～+10.4‰之间[21]。成矿期白云石中的流体包裹体以气液两相包裹体和含子矿物包裹体为主，子矿物成分为石盐、钾石盐和硬石膏，均一温度在60℃～259℃，子矿物溶解温度48℃～250℃，含子矿物的包裹体盐度w(NaCleq)在26.5%～35%之间[24]。

铜钴矿床的形成经历了早期成岩阶段的初始成矿期、中—晚期成岩阶段的主成矿期、晚期造山运动阶段的后生成矿期和表生富集期，为复合成因的以沉积岩为容矿岩石的沉积-改造型铜钴矿床。

4 控矿因素与找矿标志

4.1 控矿因素

1)矿山亚群的控矿作用：本区的主矿体为上部矿体和下部矿体，两者平行展布，分别产在罗安群矿山亚群SDB和RSF中，层位稳定，矿体呈层状、板状，其形态、产状总体与地层一致。在中非铜钴矿带的加丹加段，自Kolwezi、Kamoto经Tenke-Fungurume至Etiole、Lubembe均显示出相同的矿化序列[25]，矿山亚群对成矿的控制作用非常明显。

2)沉积相的控矿作用：在加丹加铜钴矿带，Long相的矿山系列一般矿化不好，主要的铜钴矿化多见于Kalumbwe相中。然而与其他矿床截然不同的是，在Dipeta矿区，85%以上的矿山系列为Long相，以西部的Tenke矿段最为典型，而Kalumbwe相仅见于东侧的Fungurume矿段，Long相对铜钴矿化的控制作用非常明显。

3)构造的控矿作用：卢菲利造山运动与铜钴矿床的空间分布和形成有密切关系，矿床受一系列褶皱、断裂构造的影响和控制，迪佩特向斜是本区最主要的控矿构造，铜钴矿化见于迪佩特向斜两翼大小不一的由矿山亚群构成的构造断片内，矿体与地层一起褶皱变形，又被后期的高角度断层错断。

4)表生氧化的控矿作用：矿区多数矿体出露良好或位于近地表，区内降水量充沛、温度适宜，不同方向断裂构造发育，岩石破碎程度高、透水性好，表生氧化作用极为充分，在近地表形成次生淋滤富集带[25]。近地表氧化矿石的铜品位通常在前15～30 m最高，在淋滤帽之下，氧化矿石品位异常富集[21]。

4.2 找矿标志

1)地层标志：本区最具经济意义的铜钴矿体产在罗安群矿山亚群第二岩性段的RSF(条带状、纹层状、叠层状硅化藻白云岩)和SDB(下部白云质页岩)层位中，矿山亚群RSF层和SDB层是本区最重要的地层找矿标志。

2)构造标志：目前发现的矿化区域均位于迪佩特向斜两翼，翼部发育的一系列紧闭褶皱、复式褶皱直接控制了矿体的形态，近地表构造越发育地段次生富集作用越强烈。

3)典型矿物标志：孔雀石、钴华和水钴矿颜色显著、易于识别，是地表找矿最明显的矿物标志。

4)物化探异常标志：土壤地球化学测量Cu、Co组合异常是重要的化探找矿标志，Cu的异常晕范围明显大于Co。瞬变电磁异常、磁异常等是重要的物探找矿标志[26]。

5)地形标志：铜钴矿化一般与硅化关系密切，上部矿体与下部矿体之间的RSC中硅化尤为发育，岩石抗风化能力强，常常形成高而尖的山脊或陡崖而成为良好的地形标志。

6)植物学标志：Cu、Co等重金属含量高的地带植被稀疏，这种现象被称为“铜清除”(copper clearing)，是值得重视的找矿地带。耐重金属的植物群如钴笋、铜草、旱生灌木和斯瓦西里语中的两种果树mpundu、masoko等是较好的植物找矿标志。

7)古采坑和民采标志：区内民采历史悠久，古代采矿留下的遗址、遗迹及现代民采坑也可作为重要的找矿标志。

5 找矿方向

1)位于矿区中部的迪佩特向斜核部找矿潜力巨大。以往的勘查工作主要集中在迪佩特向斜南北两翼，近年来施工的钻探工程表明，铜钴矿化在迪佩特向斜核部延伸稳定、连续性好(图4)，并且向斜西部的矿石品位高于东部。迪佩特向斜自西向东延伸约14 km，核部宽1～2 km，找矿潜力巨大。

2)位于迪佩特向斜北翼的部分主矿体沿走向和倾向延伸方向控制程度低，目前的钻探工程未完全控制矿体的走向和延深，找矿潜力大。

3)罗安构造窗内有约120个大小不一的构造断片，主要分布在迪佩特向斜南部和北东部，其中30个构造断片的勘探程度相对较高，其他地段仅施工了少量的探矿工程，控制程度低，迪佩特向斜外围矿山亚群出露区域找矿潜力较大。

6 结论

1)Dipeta铜钴矿床处在中非铜矿带北西端，是全球范围内规模最大的铜钴矿床之一，主矿体为产在矿山亚群SDB中的上部矿体和RSF中的下部矿体，呈层状、板状，连续性好，单条主矿体控制长度多在1～3 km之间，沿倾向方向最大延深大于1000 m，矿体形态、产状与地层一致，矿床成因为以沉积岩为容矿岩石的沉积-改造型铜钴矿床。

2)主要控矿因素为矿山亚群地层、沉积相、构造和表生氧化作用，其中矿山亚群对铜钴矿体的控制作用最为明显，沉积相以Long相为主，Dipeta向斜是矿区最主要的控矿构造，后期不同方向的断裂构造错断了早期形成的铜钴矿体并为表生氧化作用创造了有利的构造条件。主要找矿标志有矿山亚群地层、褶皱和断裂构造、孔雀石和水钴矿等典型矿物、物化探异常、高而尖的正地形、植物学和古采坑、民采标志等。

3)迪佩特向斜核部区域找矿潜力巨大，向斜北翼部分主矿体延伸方向和向斜南翼勘查程度相对较低的矿山亚群出露区域找矿潜力大。

致谢：天津华勘矿业投资有限公司总工程师张志军博士审阅了全文，匿名审稿专家提出了宝贵的修改意见，在此表示诚挚的感谢。