中非铜矿带多层位成矿特征及成因分析

王 恒，王洪勇，李生发

（中色卢安夏铜业有限公司，北京 100029）

本次研究的中非铜矿带已探明矿床2×108t铜矿以及8×106t钴金属矿产，而主流地质学家认为该区域成矿模式存在较大差异性，且基础研究方面存在分歧，大致成因有：同沉积－叠加成矿、沉积－改造成矿、成岩－岩浆热液成矿等成因模式。所以必须找寻成矿物源，利用硫化物硫以及铅同位素混合示踪剂进行实验类验证，为矿床和岩石成因提供直接性金属元素富集数据。本次研究首选业内较为通用的绿纱矿床标定数据，运用黄铜矿、黄铁矿为特殊示踪对象，运用现代化仪器手段综合测试原矿样本中的硫、铅同位素含量，全面研讨矿物原石中的绿纱铜钴矿床成矿物质的演化特点以及矿床变化机制等综合性问题。

1 研究区地质特征

矿床所在区域经历了长期的构造演化过程。在泛非运动期间刚果克拉通和卡拉哈里克拉通合并并压缩，从而在加丹加的新元古代沉积盆地中形成了鲁菲里褶皱拱。鲁菲里拱门经历了构造演化的三个阶段。不同的模式：（1）Corvitz-造山阶段（D1）发生在750Ma至600Ma之间，表现为板块的碰撞和俯冲，形成了纳帕外褶皱区和Rufeli拱顶穹顶区。在这一阶段，逆冲垫层断裂和强烈褶皱对洛安组层状同源铜（钴）矿床的空间分布和矿化体的形态产生了显著影响，并为该矿床的氧化创造了条件。铜层表面。蒙维兹期（D2）钴（2）矿床发生在603Ma至512Ma之间，其特征是平移断层的发展和大规模的水平褶皱，导致地层倒转和塌陷。包含矿物的部分热液流体迁移并沿构造裂缝沉积，与初始矿化层重叠。（3）Chilatembo阶段（D3）发生在512Ma之后，似乎出现了横向裂纹，具有垂直的Rufeli弧形趋势和褶皱结构。该地区的多阶段结构变形导致洛安集团不断再现，导致该带中出现了许多大型沉积物。根据造山运动从鲁菲里到沉积的转变程度，可将带中的铜钴矿床分为变形层D2-D3变形变质均质铜钴矿床D1和变质叠加沉积变质法。

2 加丹加铜钴矿带分析

加丹加铜矿带中最典型的分层铜钴矿体主要发育在罗恩集团的R2.1R2.2矿山群中，形成了上下两个主要矿体。它们是分层的和准分层的。上部储层在SD元素（R2.2）下部的白云质页岩，中粗白云岩（SDB）和粗晶白云岩（BOMZ）中，下部储层在Kamoto元素（R2）中在下硅质层状白云岩（RSF），细粒白云岩（D.Strat）和白云质粉砂岩中，矿物包括黄铜矿，黄铜矿，堇青石和硫铜钴矿石。石矿物主要包括白云石，石英和云母，其次是透闪石，滑石，绿泥石，方解石，硬石膏，电气石等。储层的第三层位于坎波夫断面（R2.3）的下部，位于上储层上方60m～100m。罗恩群的米纳斯组的矿化序列沿走向非常规则，横向岩相从北向南明显变化，标志着从沿海环境（北部）到礁石（南部）的逐渐演化。北部沿海层序的特征是没有叠层石，SD段包含白云岩和砂岩，而Kambove段包含砂岩。除Tenke矿床外，这两个岩性段通常贫化或轻微矿化。南部层序的特征是层溶性碎屑岩和含RSC叠层岩的地层。SD和Kambove部分中没有砂岩。该序列具有最重要的铜和钴矿床，例如Kamoto和Fungurume铜钴矿床。最南端的多礁岩层序（Etoile）的特征是RSC层和Kambove断面中的藻礁，通常含有地层岩，其成矿作用弱或未矿化。

3 赞比亚铜矿带分析

赞比亚的铜矿带与加丹加铜钴矿带基本相同。含矿物质的地层主要是罗恩集团。它们具有明显的多级成矿特征，但含矿物质的围岩存在明显差异。主要的铜矿床为Roan组中产生的硅质碎屑岩地层，大致集中在Ole页岩（RL6）的矿化页岩段中。奇特威组。它属于还原相铜矿床（还原SSC）。包含矿物的岩性主要是夹层的白云质粉砂岩，薄层粘土砂质岩和页岩，并且在碳质页岩和粉砂岩中也发现了矿化作用。矿化页岩段（RL6）的立壁和吊壁中形成了大量砂岩型铜矿床（Revett-SSC）。趾壁矿体可以直接位于矿化页岩段的岩石下面，或者可以通过矿化程度较差的砂岩和砾岩与矿化页岩段分开。含矿物的岩性主要是石英岩，长石石英砂岩和白云质页岩。赞比亚的许多大型铜矿床，例如Mufulira，Nchanga和Chingola，都包含多个底部铜矿体和垂悬位置。另外，赞比亚矿带在Nkana，Chingola和其他铜矿床等基底变质岩中也有铜矿床。在赞比亚北部的Mwombezhi穹顶，也有许多铜矿床。

4 矿物分带特征

中非铜矿带中的主要硫化物包括菱锰矿，斑铜矿，黄铜矿，黄铁矿，硫-铜-钴矿，菱锰矿等。赞比亚铜带中的许多矿床具有水平和垂直硫化物分区的特征，特别是在矿化页岩段中还原相铜矿床。这些矿床通常表现为菱锰矿-斑铁矿-黄色铜-黄铁矿的分区特征。砂岩矿床的硫化铜分区与矿化页岩区的铜矿床基本相同。加丹加铜钴矿带中的许多矿床也具有相似的矿物分区特征。从盆地中心到两侧，从顶部到深度水平方向上均存在：个黄铁矿-黄铜矿。在同一岩石地层单元中，Etoile和Kambove-Ouest矿床显示出不同的硫化物分区，这意味着金属矿物分区不受含矿物的岩性控制。在Etoile，观察到了从黄铜矿到斑铁矿到黄铜矿的两个序列，一个从GrayRAT到DStrat，另一个从RSF到SDB。在Kambove矿床中，灰色RAT和下部的SDB上部由黄铜矿和硫铜钴矿为主，而中部的下部则为黄铜矿+黄铜矿+褐铁矿带。Kamoa矿床还具有从Mwashya界面到Ng1.1，从菱铁矿到褐铁矿，从黄铜矿到黄铁矿的硫化物矿物的垂直分布。

5 矿床成因分析

据历史文献表明，20世纪初期的学者研究普遍认得岩浆侵入作用以及相应的热液过程影响是导致中非铜矿脉带中分层铜矿床的主控成因。但是后期研究通过地质化学和固体矿产研究方面重新定义了atanga含矿岩系列与花岗岩体的不整合面接触机理。具体元素分析方面从1930年代到1940年代，一些学者认为金属是铜，铁，钴等。沉积表征方面，认定为碎屑或化学沉积占主导并最终形成主体矿脉，以至于串联起金属沉积体的整个矿物沉积层的成因。不过需要注意真实环境下的水平/垂直矿体分区间硫化物矿床是没有明显直观联系的。所以不能以偏概全的将单个岩层中矿化程度进行不连续性解释。

在1980年代，根据“成矿裂谷模型”的调查，该地区被认为是同生裂谷成矿作用。然而，火山活动仅在罗恩晚期出现，缺乏早期玄武岩火山活动。在1990年代，非沉积成矿观点和沉积重建观点将中非成矿分为两个阶段，根据多元成矿理论，首次阶段是通过伴生沉积成岩作用结合复合热作用形成铜钴矿床，二次阶段主要是构造活动的与Lufilian造山运动相关的热液活动。在多维力学基础上充分改造了铜钴矿床。多数学者认定，不同的地质活动和大规模硫化物迁移会导致转变阶段的矿产构型重新分布。在加丹加铜钴矿带和赞比亚铜矿带，铀，金红石和独居石矿石中硫化物含量较高的Re-Os同位素和U-Pb同位素的年龄表明，过去，规模成矿作用中部非洲的铜矿床数量明显晚于罗恩集团的沉积，在多维地质情况的变质岩中相继发现了铜矿体赞比亚铜带的成因也反映了后成因的特征。

6 结语

中非铜矿带属于典型的沉积变质岩层控铜矿床。其中由于多重因素影响在稍晚的成矿时代与地层时代下的沉积型铜矿中还富含多重其他元素，已经发现的有铜、钴、银以外的诸多稀土元素。在还原性砂岩型铜矿床中，典型的多层位控制使得赋存于Roan群Mines组(R2)，部分矿床赋存于Dipeta组(R3)和Mwashya组(R4)，上部的Nguba群地层中发育有铜矿床和锌铜矿床;赞比亚铜带(ZCB)多数还原相型铜矿床赋存于下Roan群Kitwe组的矿化页岩段地层内(RL7)都含有足够多的矿化页岩段的下盘和上盘中发育砂岩型铜矿床。