中非(赞比亚—刚果(金))铜矿带
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发布时间：2022-04-22 23:44
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时间：2022-05-02 19:36
沉积型铜矿是指产在一套沉积岩或沉积变质岩中，矿体产状受地层严格控制的（顺层或不顺层），成矿时代与地层时代一致或稍晚的、非岩浆热液作用的一类层控铜矿床，也称为砂岩铜矿、页岩铜矿等（Bates et al.,1987;Cox et al.,2003；华仁民，1995）。沉积型铜矿中，除了富含铜、钴、银以外，还含有一定量的金、铂族、铀和少量稀土元素资源。沉积型铜矿是重要的铜矿工业类型之一，矿床以其规模大、品位高、伴生组分丰富为特点，经济价值巨大。全球范围内，沉积型铜矿的含矿地层时代集中在古元古代、新元古代和二叠纪这3个地质历史时期，新元古代最为发育（表1-1）；矿床形成的地质背景主要是在古老克拉通周围及裂谷构造环境中（华仁民，1989）（图1-1），其中最典型的成矿盆地有：西伯利亚的古元古代Kodaro-Udokan盆地、中部非洲的新元古代Katangan盆地和欧洲的二叠纪Kupferschiefer盆地。此外，在北美*、南美巴西、澳大利亚和中亚地区也有零星分布；我国最典型的沉积型铜矿是云南东川铜矿（华仁民，1989；高坪仙，1996；何毅特，1996）。
表1-1 新元古代全球重要的层控铜（多金属）矿床
（据华仁民，1989，有修改）
尽管在全球范围内，相对其他类型的铜矿，沉积型铜矿床数量较少（据Cox et al.统计，2003全球约有785个沉积型铜矿），分布也相对局限；但是其中却包含了全球约30%的铜、13%的银（Singer,1995）和50%的钴（Brown,1997）资源储量。近年来，沉积型铜矿的铜产量约占全球铜产量的25%和钴产量的80%，其中钴最主要产自中部非洲的赞比亚和刚果（金）。
中非铜－钴成矿带是世界上典型的、最重要的沉积型铜－钴矿成矿带之一，主要地跨赞比亚、刚果（金）和刚果（布）等几个国家，并向西南延伸到纳米比亚（克林奥布（Klein Aub）铜矿床）、博茨瓦纳（马翁迪矿化带）。该铜矿带上的铜矿化连续发育，目前已发现的矿床和矿化点多达500余处。根据地质特征和地理位置又可分为刚果（金）加丹加铜矿亚带（过去称为刚果（金）沙巴铜矿亚带）、赞比亚铜矿亚带（过去成为北罗德西亚铜矿带）和赞比亚西北省穹窿区铜矿带三个次级分带。
图1-1 全球主要沉积型铜矿分布示意图
（据Brown,1997;Hitzman et al.,2010；有修改）
中非铜－钴成矿带是世界上最大的铜矿资源产区之一，仅在赞比亚境内就形成了长220km、宽65km的“铜带”。现已探明赞比亚的铜矿石储量约为12×108t，平均铜品位约2.5%。中非铜矿带中还伴生巨量的钴资源：估计其资源量达236×104t（刚果（金）的资源量达200×104t，赞比亚的资源量36×104t），共占非洲钴资源量的97%。已发现和开发的矿床主要分布在赞比亚铜带省和刚果（金）加丹加省，含矿地层为新元古代加丹加超群（Katangan Supergroup）的罗恩群（Roan Group，实际工作中也习惯称为罗恩组）；由于后期卢富里安碰撞造山作用使该地区的含矿地层呈明显的褶皱和逆冲构造，形成著名的卢富里安弧形构造带（Lufilian Arc）。中非铜－钴成矿带在赞比亚境内呈北—北西走向，进入刚果（金）后走向转为北西向；整体延伸近700km，宽度约150km（图1-2）。
中非铜－钴矿带中包含了世界上可采钴资源的50%以上和众多世界级铜－钴矿床（图1-2），例如Kolwezi、Tenke-Fungurume、Skinkolobwe、Konkola-Chililabom bwe、Nchanga、Nkana、Mufulira等，这些矿床单个的金属资源量均达10×106t以上。据Freem an（1986年）估算，中非铜－钴矿带含有约4.9×108t高品位的铜矿石资源，平均品位高达3.37%；如果按边界品位全铜（TCu）为1%计算，整个中非铜－钴矿带中约含有2×108t铜金属资源。这些矿床的矿化特征为顺层产出的浸染状、条带状含铜－钴硫化物（黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、硫铜钴矿、方硫钴矿等），含矿岩性以黑色泥质砂页岩、白云质泥岩为主，少量为砂岩或砾岩。
中部非洲加丹加超群地层总厚度约5～10km，地层序列从下到上可分为：罗恩群（Roan）、穆瓦夏群（Mwashya）和孔德龙古群（Kundelungu）（图1-2）。罗恩群地层的岩性主要为硅质砂页岩和碳酸盐岩，包括下罗恩亚群（Lower Roan）和上罗恩亚群（Upper Roan）。穆瓦夏群地层岩性为碳质页岩和泥岩。孔德龙古群地层岩性为代表性的陆壳碎屑沉积岩，为盆地闭合，造山作用晚期的产物。加丹加超群沉积地层呈不整合覆盖在基底杂岩之上，基底为卢福布（Lufubu）群片岩、石英岩、片麻岩、变质花岗岩和穆瓦（Muva）超群石英云母片岩。最新的研究表明，罗恩群地层的沉积年龄约为880～735 Ma（Kampunzu et al.,2009）。整个加丹加超群地层的形成经历了新元古代沉积盆地从打开→发育→闭合的演化过程。
图1-2 中非铜－钴矿带主要Cu-Co矿床分布图
（据Cailteux et al.,2005修改）
中非铜－钴矿带从19世纪晚期被发现以来，经过20世纪50～90年代的详细研究，地质学家提出了多种成矿理论：
1）同生理论（syngenetic）：成矿作用和成岩作用几乎同时发生，成矿金属源于陆地风化剥蚀，被地表河流带入沉积盆地；硫化物的沉淀是由还原作用造成的。20世纪80年代盛极一时的“裂谷成矿模式”（Unrug,1988；李志锋，1992）以及华仁民（1995年）提出的“沉积－成岩模式”所持的就是同生理论观点。
2）后生理论（epigenetic）：认为成矿作用是发生在沉积物质沉积之后的成岩过程，成矿热液流体和成矿元素来源于深部岩浆岩的侵位。虽然，中非铜－钴矿带中某些矿床的含矿地层和下伏基底岩浆岩中确实均发育有少量的含硫化物热液细脉，但都无法解释区域上含矿地层与基底岩浆岩明显的呈不整合接触关系，并且锆石U-Pb年代学研究也证明铜带省中基底岩浆岩的成岩时代明显早于含矿地层的成岩时代（Sweeney et al.,1994）。
3）多期理论（diagenetic）：认为至少具有2期矿化作用，早期为同沉积矿化，后期为热液流体混合作用形成的矿化。
尽管争议很多，但是学术界主流观点还是认为：中非铜－钻矿的成因属同生理论，部分矿床经历了后期成岩和变质作用的改造。该成矿带中巨量的成矿金属最有可能来源加丹加超群之前的陆壳岩石（Sweeney et al.,1991;Sweeney et al.,1994；华仁民，1995），尤其是古元古代的低品位“斑岩型铜矿”。例如，津巴布韦克拉通上的太古宙B angw eulu矿床和其他铜－钴－镍矿床/矿化体（Hitzman et al.,2010）；并且已有的地质工作在赞比亚境内发现了多处基底花岗岩、片麻岩中发育有明显的铜矿化，例如赞比亚*省的Mukushi、铜带省的Samba等（Freeman,1988a）。
近年来，矿相学、硫化物S同位素、硫化物R e-O s年代学、沥青铀矿U-Pb年代学等方面的研究越来越清楚地表明，中非铜－钴矿带中的矿床，具有长时间多期次的成矿过程，绝大多数矿床中硫化物与含矿岩石是同时形成的，少量硫化物形成在后期变质作用时期；但是在坎桑希（K ansanshi）和科普希（K ipushi）矿床中，后期变质作用形成的硫化物占主要地位。随着研究的深入以及技术手段的提高，特别是原位微区S同位素的应用，揭示了某些矿床（如恩昌加铜矿，N changa）*生的硫化物（黄铁矿－含铜－钴硫化物）之间具有明显差异的、不平衡的S同位素组成，暗示矿床中硫化物的形成具有多期次特征，以及存在不同性质含矿流体的混合作用（M cG ow an et al.,2003）。流体包裹体研究表明，同生沉积成矿过程中，硫化物的成矿温度约为130～270℃（G reyling et al.,2005），或者更低（<100℃）（Sw eeney et al.,1994）。
以上可看出，目前对于沉积型铜矿的区域地层、构造背景和成矿流体循环等方面研究都比较清晰；但是，对于成矿金属来源、流体循环、后期变质作用对具体矿床的成矿贡献等方面研究还存在争议（Brown,1997）。对于中非沉积型铜－钴矿带的研究有待进一步深入。
