張東紅，肖 波，張 璨

(1.北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083;2.中國(guó)有色礦業(yè)集團(tuán)有限公司中色非洲礦業(yè)有限公司，贊比亞基特韋 POX.22592;3.中國(guó)有色礦業(yè)集團(tuán)有限公司，北京 100029;4.中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029)

1 前言

沉積型銅礦產(chǎn)在沉積巖或沉積變質(zhì)巖中，礦體產(chǎn)狀受地層嚴(yán)格控制的(順層或不順層)，是成礦時(shí)代與地層時(shí)代一致或稍晚的、非巖漿熱液作用的一類(lèi)層控銅礦床，也稱(chēng)為砂巖銅礦、頁(yè)巖銅礦等(Bates et al.，1987;Cox et al.，2003;華仁民，1995)。

沉積型銅礦是主要的銅礦工業(yè)類(lèi)型之一，全球范圍內(nèi)，該類(lèi)型銅礦的含礦地層時(shí)代集中在新元古代、二疊紀(jì)和古元古代，其中新遠(yuǎn)古代最為發(fā)育;礦床主要分布在古老克拉通周?chē)傲压葮?gòu)造背景中(華仁民，1989)(圖1)，其中最典型的成礦盆地有:西伯利亞的古元古代Kodaro－Udokan盆地、中部非洲的新元古代加丹加(Katangan)盆地和歐洲的二疊紀(jì)Kupferschiefer盆地。我國(guó)最典型的沉積型銅礦是云南東川銅礦(華仁民，1989;高坪仙，1996;何毅特，1996)。(2003)統(tǒng)計(jì)全球有785個(gè)沉積型銅礦，其中卻包含了全球約30%的銅和13%的銀(Singer，1995)和50%的鈷(Brown，1997)資源。近年來(lái)，沉積型銅礦的銅產(chǎn)量約占全球銅產(chǎn)量的25%和鈷產(chǎn)量的80%，其中鈷最主要產(chǎn)自中部非洲贊比亞和剛果(金)。

本文在收集已有資料和整理實(shí)際材料的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)典型礦床－謙比希銅礦(Chambishi)地質(zhì)特征、成巖－成礦環(huán)境的詳細(xì)解剖研究，介紹贊比亞的銅－鈷礦資源情況、開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀及未來(lái)展望。

2 中非銅(－鈷)礦帶成礦地質(zhì)背景

中非銅(－鈷)礦帶是世界上典型的、最重要的沉積型銅－鈷礦成礦帶之一，主要分布在贊比亞銅帶省和剛果(金)加丹加省，含礦地層為新元古代加丹加超群的羅恩組;由于后期碰撞造山作用，地層呈明顯的褶皺和逆沖構(gòu)造，形成著名的盧富里安弧形構(gòu)造帶(Lufilian Arc)。該成礦帶在贊比亞境內(nèi)呈北－北西走向，進(jìn)入剛果(金)后走向轉(zhuǎn)為北西向;整體延伸近700km，寬度約150km(圖2)。

圖1 全球主要沉積型銅礦分布示意圖(據(jù) Brown，1997;Hitzman et al.，2010 修改)Fig.1 Map showing distribution of the sedimentary rock－h(huán)osted stratiform copper deposits all(modified after Brown，1997;Hitzman et al.，2010)over the world

加丹加超群總厚度約5～10km，地層序列從上到下分為:孔德龍組(Kundelungu)、穆瓦夏組(Mwashia)和羅恩組(Roan)(圖2)?？椎慢埥M地層巖性為代表性的陸殼碎屑沉積巖，為沉積盆地閉合、造山作用的產(chǎn)物。穆瓦夏組巖性包括白云質(zhì)砂巖、硅質(zhì)砂巖和頁(yè)巖。羅恩組巖性主要為硅質(zhì)砂頁(yè)巖和碳酸鹽巖，包括下羅恩組(Lower Roan)和上羅恩組(Upper Roan)。基底為盧福布系(Lufubu)片巖、石英巖、片麻巖、變質(zhì)花崗巖和穆瓦系(Muva)石英云母片巖。最近的分析研究表明，羅恩組地層的沉積年齡為880 ～735Ma(Kampunzu et al.，2009)。

中非銅(－鈷)礦帶中包含了世界上可采鈷資源的50%以上和眾多世界級(jí)銅－鈷礦床，例如克魯維茲(Kolwezi)、騰凱 －豐鈷魯梅(Tenke－Fungurume)、孔科拉(Konkola)、恩昌加(Nchanga)、恩卡納(Nkana)、穆富里拉(Mufulira)等，這些礦床單個(gè)的金屬量均達(dá)1000萬(wàn)t以上。Freeman(1986)年估算，中非銅(－鈷)礦帶含有約4.9×109t，平均品位3.37%的高品位銅礦;如果按銅品位1%計(jì)算，整個(gè)中非銅(－鈷)礦帶中含有約2億t銅礦資源。礦床的礦化特征為順層產(chǎn)出的浸染狀、條帶狀含銅－鈷硫化物(黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦、硫銅鈷礦、方硫鈷礦等)，含礦巖性以黑色含碳砂頁(yè)巖、白云質(zhì)泥質(zhì)巖為主，少量為砂礫巖。

該礦帶自從19世紀(jì)晚期被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，經(jīng)過(guò)20世紀(jì)50至90年代的詳細(xì)研究，地質(zhì)學(xué)家提出了多種成礦理論:

(1)同生理論(syngenetic):成礦作用和成巖作用幾乎同時(shí)發(fā)生。20世紀(jì)80年代盛極一時(shí)的“裂谷成礦模式”(Unrug，1988;李志鋒，1992)以及華仁民(1995)提出的“沉積－成巖模式”所持的也是同生理論觀點(diǎn)。(2)后生理論(epigenetic):認(rèn)為成礦作用是發(fā)生在沉積地層沉積之后的成巖過(guò)程，成礦熱液流體和成礦元素來(lái)源于深部巖漿巖的侵位。但是年代學(xué)研究證明基底巖漿巖成巖時(shí)代明顯早于含礦地層的成巖時(shí)代(Sweeney et al.，1994)。(3)多期理論(diagenetic):認(rèn)為至少具有2期礦化作用，早期為同沉積礦化，后期為熱液流體混合形成的礦化。

學(xué)術(shù)界主流觀點(diǎn)還是認(rèn)為，中非銅(－鈷)礦成因?qū)偻碚?，部分礦床經(jīng)歷了后期成巖和變質(zhì)作用的改造。該成礦帶中巨量的成礦金屬最有可能來(lái)源加丹加超群之前的陸殼巖石(Sweeney et al.，1991;Sweeney et al.，1994;華仁民，1995)，尤其是古元古代的低品位“斑巖型銅礦”，例如津巴布韋克拉通上的太古代Bangweulu礦床和其他銅－鈷－鎳礦床/礦化體(Hitzman et al.，2010)。

近年，礦相學(xué)、硫化物S同位素、硫化物Re－Os年代學(xué)、瀝青鈾礦U－Pb年代學(xué)等研究越來(lái)越清楚地表明，中非銅(－鈷)礦帶具有多期次、長(zhǎng)時(shí)間的成礦過(guò)程，絕大數(shù)礦床中硫化物與含礦巖石是同時(shí)形成的，少量硫化物形成在后期變質(zhì)作用時(shí)期;但是在坎桑希(Kansanshi)和科普希(Kipushi)礦床中，后期變質(zhì)期的硫化物占多數(shù)。原位微區(qū)硫同位素的應(yīng)用，揭示了某些礦床(如恩昌加銅礦)中共生的硫化物之間具有明顯差異的、不平衡的硫同位素組成，暗示礦床中硫化物的形成具有多期次特征，以及存在不同性質(zhì)含礦流體的混合作用(McGowan et al.，2003)。同生沉積成礦過(guò)程中，硫化物的成礦溫度約為130 ～270℃之間(Greyling et al.，2005)，或者更低(＜100℃，Sweeney et al.，1994)。

通過(guò)對(duì)羅恩組下伏的恩昌加紅色花崗巖(Nchanga Red Granite)鋯石U－Pb年齡的測(cè)試，可推測(cè)羅恩組最早的沉積年齡不應(yīng)早于883±10Ma(Armstrong et al.，2005)，該花崗巖體之上直接與下羅恩組底部礫巖不整合接觸。剛果(金)境內(nèi)利卡西市附近的穆瓦夏組中火山巖的年齡(約760Ma，Rainaud et al.，2005)、贊比亞西北部穆瓦夏組地層中基性火山巖年齡(765 ～735Ma，Key et al.，2001)等限定了羅恩組地層最晚的沉積年齡，因此整個(gè)羅恩組地層的形成可能經(jīng)歷了＞100Ma的時(shí)間跨度。

圖2 中非銅(－鈷)礦帶主要Cu－Co礦分布圖(據(jù)Cailteux et al.，2005修改)Fig.2 Locations of the main stratiform Cu －Co deposits in the central African Copperbelt(modified after Cailteux et al.，2005)

3 謙比希銅礦地質(zhì)特征

著名的謙比希－恩卡納成礦盆地位于贊比亞銅帶省中北部(圖2)，卡富埃(Kafue)背斜西翼中部，形態(tài)上呈紡錘狀，北西向展布，西南方向開(kāi)口;盆地四周為基底花崗巖和穆瓦系片巖和石英巖，內(nèi)部為加丹加超群沉積地層，主要出露地層從盆地邊緣往內(nèi)依次:下羅恩組、上羅恩組、輝長(zhǎng)巖巖床、穆瓦夏組和孔德龍古組(圖3)。

從南到北，盆地內(nèi)依次發(fā)育有三個(gè)巨型沉積型銅－鈷礦床:齊布盧瑪?shù)V(Chibuluma)(南礦、東礦、西礦)、恩卡納銅礦(敏多拉礦體、中央礦體和南礦體)、謙比希銅礦(主礦體、西礦體和東南礦區(qū));此外在盆地的西緣發(fā)育有姆萬(wàn)巴西(Mwambashi)、皮坦達(dá)(Pitanda)等幾個(gè)小型銅礦(圖3)。

3.1 礦區(qū)地層特征

謙比希銅礦是贊比亞銅帶省(Copperbelt Province)上典型礦床之一，也是目前我國(guó)企業(yè)在中南部非洲開(kāi)發(fā)利用的最大銅礦;謙比希銅礦區(qū)的3個(gè)礦體(區(qū))－主礦體、西礦體和東南礦區(qū)，分別被基底“古代山”(Palaeohill)、基底隆起(Basement Palaeohigh)或?yàn)I海生物礁分割(圖3)，古代山或基底隆起指在成礦盆地內(nèi)部含礦砂頁(yè)巖沉積時(shí)，該部位為地勢(shì)相對(duì)隆起的區(qū)域，表現(xiàn)為含礦板巖或生物礁白云巖直接覆蓋在基底花崗巖或基底礫巖之上。

謙比希銅礦的礦體均賦存在同一含礦層位－下羅恩組底部泥質(zhì)頁(yè)巖中(含礦頁(yè)巖，Ore Shale);但是在西礦體和東南礦體的局部，含礦頁(yè)巖下覆的底盤(pán)礫巖中也發(fā)育有明顯的礦化現(xiàn)象。礦體形態(tài)受含礦地層的控制，而含礦地層的產(chǎn)狀又嚴(yán)格受古沉積基底形態(tài)、古地理環(huán)境及后期構(gòu)造變形控制。

圖3 謙比希－恩卡納盆地地質(zhì)圖Fig.3 Geological map of the Chambishi－ Nkana basin，Zambia

謙比希銅礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)單元有兩個(gè):基底和上覆的加丹加超群沉積蓋層，代表性地層序列特征如圖4所示。

上羅恩組地層主要為一套巨厚的白云質(zhì)含蒸發(fā)鹽巖的淺海相地層，以含有大量的硬石膏(CaSO4)為特征，其底部的燧石白云巖為上羅恩組與下羅恩組地層分界的標(biāo)志層位。燧石白云巖以下，過(guò)渡到下羅恩組的上部石英巖。實(shí)際找礦鉆探工作中，該燧石白云巖層也是重要的找礦標(biāo)志層之一。

下羅恩組地層直接與基底呈不整合接觸。下羅恩組地層巖性從下部往上，表現(xiàn)出粗礫巖→砂巖→礫巖→泥巖→砂泥互層的巖性變化特征，說(shuō)明下羅恩組地層的沉積環(huán)境由早到晚，可能經(jīng)歷了陸緣→淺?！詈！肷詈－h(huán)境，并且上部的砂泥互層表明多次海侵和海退過(guò)程;同時(shí)成巖－成礦環(huán)境經(jīng)歷了氧化→還原→半氧化的變化過(guò)程，而硫化物集中沉淀在深水還原條件下。上羅恩組地層，代表典型的熱帶低緯度地區(qū)半淺海沉積環(huán)境。后期的輝長(zhǎng)巖(760±5 Ma，Key et al.，2001)侵入到上羅恩組地層中。

整個(gè)謙比希銅礦區(qū)，地層的連續(xù)性和完整性非常好。幾乎所有鉆孔在推測(cè)的深度都能見(jiàn)到相應(yīng)的地層層序，各巖性段在空間上連續(xù)，只是不同部位厚度有所變化。找礦鉆探過(guò)程中，注意檢查和對(duì)照巖性層位，就可以判斷和估計(jì)下部地層巖性以及預(yù)期鉆探結(jié)果。受到后期區(qū)域變質(zhì)作用，謙比希銅礦的地層普遍發(fā)生明顯的綠片巖相變質(zhì)作用，下羅恩組的泥質(zhì)白云巖局部變質(zhì)為透閃石角巖;但變質(zhì)作用未對(duì)原生金屬礦化有明顯的改造。謙比希銅礦的下羅恩組含礦頁(yè)巖(LOS)進(jìn)一步可劃分為三部分，即底板片巖、泥質(zhì)板巖礦體和頂板礦化泥質(zhì)板巖。礦體的直接頂板為礦化泥質(zhì)板巖，只是品位稍低(＜1%)。

3.2 礦床地質(zhì)特征

3.2.1 謙比希主礦體

圖4 贊比亞謙比希銅礦地層柱狀圖Fig.4 Stratigraphic sequence of the Chambishi Cu deposit，Zambia

謙比希主礦體和西礦體賦存在基底古代山丘間的盆地中，地表淺部?jī)烧咧g被一基底古代山(Paleohill)分割，深部礦體連成一體。謙比希主礦體沿走向長(zhǎng)2000～2400 m，厚度為2.1 ～18.2m，平均厚度為8m。礦體延深從地表附近至900 m以下，深部1700 m處還沒(méi)有封閉，并且878m以上范圍內(nèi)生產(chǎn)過(guò)程沒(méi)有發(fā)現(xiàn)“天窗”，礦體穩(wěn)定性和連續(xù)性非常好;主礦體淺部(400m以上)礦體傾角較緩(30～40°)，并且地層發(fā)育明顯的褶皺構(gòu)造;沿地層傾向，礦體產(chǎn)狀逐漸變陡，深部(900m)傾角達(dá)約80°。歷史上，露天開(kāi)采的對(duì)象就是地表淺部由于受褶皺構(gòu)造改造的厚大礦體(圖5)。礦體的全銅品位一般在2%～4%。礦體的直接頂板為礦化泥質(zhì)板巖。黃銅礦和斑銅礦以浸染狀存在于巖石中，或沿層面、節(jié)理面出現(xiàn)。銅礦物有時(shí)與石英、硫酸鹽和碳酸鹽礦物一起形成小的眼球狀結(jié)核。覆蓋于礦化泥質(zhì)板巖之上的是石英巖與泥質(zhì)板巖互層。

3.2.2 謙比希西礦體

謙比希西礦體，出露在基底古代山的西緣，是主礦體向西尖滅再現(xiàn)的部分，礦體沿走向長(zhǎng)1400～2100m，真厚度平均7.36m，礦體厚度變化系數(shù)為62%。礦體東部和中下部厚度較大，西部厚度相對(duì)較小為3～4m。礦體的直接底板為下盤(pán)礫巖，“古代山”附近的直接底板為基底花崗巖。下盤(pán)圍巖還包括泥質(zhì)石英巖、卵石礫巖、長(zhǎng)石石英巖、底部礫巖等。礦體下部，不僅含斑銅礦，還含黃銅礦，向上黃鐵礦占主導(dǎo)地位。并且在西礦體東端下盤(pán)，與基底巖層的接觸處，還發(fā)育有一個(gè)呈透鏡狀的底盤(pán)礦體，產(chǎn)狀與西礦體近乎一致，走向長(zhǎng)約400 m，含礦圍巖為底礫巖和長(zhǎng)石石英砂巖，含銅礦物主要為斑銅礦和黃銅礦，其比例約為6∶4，全銅品位達(dá)4.22%。

西礦體地表淺部發(fā)育有次生氧化帶，氧化淋濾作用深度達(dá)90 m，氧化帶銅品位2% ～3%，主要礦物為孔雀石、硅孔雀石等，含有銅、鈷、鐵元素，含量較高。下羅恩組頂板圍巖向上，或者說(shuō)主要礦層以上，巖性逐漸變?yōu)橐园自茙r為主的上羅恩組巖層，其中有厚層輝長(zhǎng)巖呈巖床狀侵入?，F(xiàn)有的探礦工程已證實(shí)礦體延伸從地表至600m以下，深部沒(méi)有封閉;對(duì)照主礦體含礦地層延伸情況，西礦體在深部極有可能也延伸到1000m以下。

3.2.3 謙比希東南礦區(qū)

謙比希東南礦區(qū)位于已建成的謙比希銅礦主－西礦體的東南方向約7km處，兩者之間的地質(zhì)情況還不清楚。東南礦區(qū)東西長(zhǎng)6km，南北寬5km，面積30km2。

東南礦區(qū)最早發(fā)現(xiàn)于1903年，隨后100多年間，找礦進(jìn)展都不大，前人根據(jù)少量稀疏鉆孔大概圈定出兩個(gè)礦體(N1、和 S礦體)和一個(gè)找礦靶區(qū)(N2)。2009年開(kāi)始，中色非洲礦業(yè)公司在詳細(xì)收集前人資料基礎(chǔ)上，開(kāi)展了對(duì)東南礦區(qū)的普查工作，現(xiàn)已查明東南礦區(qū)原N1、N2和 S為同一成礦地質(zhì)單元，礦體賦存在同一含礦層位中，已經(jīng)證實(shí)3個(gè)礦體是相連的。依據(jù)礦化類(lèi)型和礦體特征，目前東南礦體已重新劃分為Ⅰ號(hào)礦體(即原來(lái)的N1和S礦體)和Ⅱ號(hào)礦體(即N2，又分為Ⅱ－1和Ⅱ－2上下兩層)(圖6)。其中Ⅰ號(hào)礦體北部(原N1礦體)的控制程度最高，已達(dá)詳查程度。整個(gè)東南礦區(qū)已探獲總礦石量(332+333+334)14797萬(wàn)t，銅金屬量約300萬(wàn)t，銅平均品位2.0%;鈷金屬量約15萬(wàn)t，鈷平均品位0.1%。

東南礦區(qū)礦體呈層狀、似層狀，明顯受下羅恩組地層控制，與圍巖整合接觸，而礦體及含礦地層的產(chǎn)狀隨基底地形的起伏而變化，整體走向北西(圖7)。Ⅰ號(hào)礦體沿走向長(zhǎng)6900多 m，沿傾向?qū)?00～2100m，礦體鉛垂厚度1～24m，平均鉛垂厚度約8m，平均含銅品位2.09%。礦體整體上呈北西－南東向展布，與下羅恩組地層走向大體一致，傾向南西;在走向上，礦體呈波狀起伏，中部最低，往北西和東南整體上逐漸上揚(yáng)。礦體埋藏深度為480～1300m，上盤(pán)圍巖主要為一套以泥質(zhì)石英巖為主夾少量泥質(zhì)巖的淺變質(zhì)巖層，巖石結(jié)構(gòu)致密、堅(jiān)硬、穩(wěn)定、完整;下盤(pán)圍巖為下盤(pán)礫巖和下盤(pán)石英巖。Ⅱ號(hào)礦體分上下兩層礦，兩層礦之間有一厚為4～15m弱礦化帶。礦體走向北西，傾向南西，傾角緩。上層礦Ⅱ －1礦體沿走向長(zhǎng)1250m，沿傾向?qū)?50～850m，厚度1.6～4m，平均銅品位1.9%。下層礦Ⅱ－2礦體沿走向長(zhǎng)1280m，沿傾向?qū)?10～950m，厚度2.9 ～10.6m，平均銅品位2.1%。

3.3 礦化特征

謙比希銅礦內(nèi)的圍巖礦化－蝕變主要有黃鐵礦化、黃銅礦化、黑云母化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化和硅化等。含礦頁(yè)巖中，硫化物都以細(xì)條帶狀、紋層狀、浸染狀，沿地層層面、節(jié)理面產(chǎn)出(圖7AD)，幾乎很少有穿層的礦化現(xiàn)象，在地下采礦坑道中偶爾能見(jiàn)到寬約20～50cm的石英±硬石膏+黃鐵礦+黃銅礦脈，但往往都離礦體較遠(yuǎn)。礦體下盤(pán)的砂巖和礫巖中局部出現(xiàn)團(tuán)斑狀、稀疏浸染狀的礦化(圖7E、F)。

圖7 謙比希銅礦典型礦石照片F(xiàn)ig.7 Photos of typical ores from Chambishi Cu deposit

主要的礦石礦物有黃銅礦、斑銅礦;次要礦石礦物有自然銅、輝銅礦、黃鐵礦、硫銅鈷礦、藍(lán)銅礦、孔雀石、假孔雀石、赤銅礦。主要的脈石礦物有白云石、方解石、云母、石英、長(zhǎng)石和電氣石。礦石特征具有銅帶省沉積型銅礦床的典型特征，含銅硫化物多沿層理面富集(圖8)。礦化特征表明，謙比希銅礦的成礦作用和成巖作用幾乎同時(shí)發(fā)生，符合“同生理論”的成因模式。

4 謙比希銅礦成巖－成礦環(huán)境分析

通過(guò)對(duì)謙比希銅礦進(jìn)行詳細(xì)的解剖研究和分析，本文試圖建立和還原謙比希－恩卡納沉積盆地的成巖－成礦古沉積環(huán)境，分析礦床成礦過(guò)程。

圖8 謙比希東南礦區(qū)巖相分析剖面圖Fig.8 Lithologic facies section of the southeastern Chambishi ore district

謙比希銅礦含礦巖層表現(xiàn)為一個(gè)包括含礦頁(yè)巖在內(nèi)的陸緣淺海相沉積帶狀平面分布。主礦體東部，含礦頁(yè)巖中砂質(zhì)成分較高。在未超覆基底的地段，與上、下層位的砂巖界限不清;地層延伸向西，含礦頁(yè)巖覆蓋于厚度較大的底板巖層之上，向上變?yōu)楹駥雍假|(zhì)黃鐵礦化頁(yè)巖;說(shuō)明主礦體內(nèi)部從東到西，古沉積環(huán)境表現(xiàn)出由淺到深的變化。下羅恩組地層直接與基底呈不整合接觸，地層巖性從下部往上，表現(xiàn)出粗礫巖→砂巖→礫巖→泥巖→砂泥互層的巖性變化特征，說(shuō)明下羅恩組地層的沉積環(huán)境由早到晚，可能經(jīng)歷了陸緣→濱?！鸀I淺?！鷾\海環(huán)境，水深變化明顯，沉積動(dòng)力條件變化強(qiáng)烈，并且上部的砂泥互層表明多次小規(guī)模的海侵－海退過(guò)程;同時(shí)成巖－成礦環(huán)境經(jīng)歷了半氧化→還原的變化過(guò)程，而硫化物和含礦地層集中沉淀在淺海、低動(dòng)能、還原條件下(華仁民，1995)。而上羅恩組地層中大量的蒸發(fā)鹽礦物(硬石膏和石膏)，代表了典型的熱帶低緯度地區(qū)半淺海沉積環(huán)境，沉積環(huán)境比較穩(wěn)定。

東南礦區(qū)含礦巖性為含礦板巖和白云質(zhì)板巖，但在礦區(qū)中心部和北部存在古基底隆起部位，首先是在NN30、NN50鉆孔中發(fā)現(xiàn)白云巖直接覆蓋在“基底雜巖”之上。部分白云巖中可見(jiàn)橢球狀疊層石，為藻礁環(huán)境，厚層的海藻白云石偶然見(jiàn)云母化，所以被稱(chēng)為生物礁灰?guī)r。在生物礁中，碎屑巖成分漸變?yōu)閴K狀白云巖，夾少量泥灰質(zhì)夾層。在與含礦頁(yè)巖接觸帶附件較窄的范圍內(nèi)，生物礁白云巖中含有少量的斑銅礦。

綜合分析前人勘探資料和現(xiàn)有的勘探成果，從生物礁的分布情況和下盤(pán)巖性建造的厚度推斷，含銅礦層主要形成于基底隆起周邊的基底沉降地帶，特別是半封閉－封閉海灣、海盆的濱淺海潮上－潮下帶，海水環(huán)境中pH、Eh條件的改變，有機(jī)質(zhì)與高鹽度海水蒸發(fā)作用對(duì)銅鈷礦的沉積起有重要作用(Fleischer，1984;Sweeney et al.，1991;Sweeney et al.，1994;華仁民，1995)。

基底形態(tài)及古沉積環(huán)境控制了區(qū)內(nèi)沉積巖相的特征和分布。從上羅恩組燧石白云巖標(biāo)志層往下，基底形態(tài)控制了下羅恩組沉積地層的厚度、巖性變化及巖相特征:礦區(qū)東北部，靠近卡富埃背斜，基底埋藏淺，為基底古隆起，在下羅恩組海岸砂礫巖上直接發(fā)育大量的白云質(zhì)濱海生物礁沉積，此處為淺水半氧化半還原環(huán)境，常出現(xiàn)少量的斑銅礦;而往西南方向，向沉積盆地深處，基底埋深逐漸加大，古海洋變深，濱海生物礁消失，含礦泥質(zhì)頁(yè)巖/板巖出現(xiàn)，還原作用造成大量硫化物(黃鐵礦、黃銅礦等)沉積成礦(圖8)。

整個(gè)沉積成巖和成礦過(guò)程，由于謙比希－恩卡納沉積盆地的基底地勢(shì)總體上表現(xiàn)為西南低－北東高，礦區(qū)范圍內(nèi)經(jīng)歷了一個(gè)從西南向北東方向的大規(guī)模海侵－海退過(guò)程(圖8):

(1)成礦前，西南部首先被海水淹沒(méi)并接受沉積，形成厚大的石英巖－長(zhǎng)石石英砂巖等中－細(xì)粒碎屑沉積;而北東方向由于基底隆起地勢(shì)高，未被海水淹沒(méi)，主要可能還是陸緣環(huán)境，因此形成中－粗粒礫巖或缺失相應(yīng)沉積地層;

(2)成礦期，隨著大規(guī)模海侵的發(fā)展，整個(gè)謙比希－恩卡納沉積盆地都被海水淹沒(méi)，但仍然表現(xiàn)出西南水位深，形成含泥質(zhì)的砂頁(yè)巖沉積，淺海環(huán)境下的還原條件，使海水中的含礦物質(zhì)形成硫化物同時(shí)沉淀下來(lái)，進(jìn)而成礦。北東部，由于基底隆起海水水位淺，處于濱淺海環(huán)境，形成大量濱海生物礁白云巖，處于較氧化環(huán)境，硫化物不能大量形成。

在濱海－淺海過(guò)渡部位，即生物礁白云巖與含礦頁(yè)巖結(jié)合部位對(duì)海水水深反應(yīng)靈敏，巖性變化明顯。部分鉆孔中含礦頁(yè)巖夾在生物礁白云巖中或二者出現(xiàn)層序交錯(cuò)或顛倒情況(NN14、NN46、NN30等)，表明在整個(gè)成巖－成礦過(guò)程中，謙比希盆地內(nèi)發(fā)生小規(guī)模的海進(jìn)－海退過(guò)程，造成濱海－淺海過(guò)渡部位生物礁邊緣附近沉積環(huán)境變化明顯，形成局部生物礁白云巖與含礦頁(yè)巖復(fù)雜的層序關(guān)系。這種小規(guī)模的海進(jìn)－海退過(guò)程可能也造成N2礦體出現(xiàn)上下兩層礦體，中間夾一薄層的弱礦化層。含礦頁(yè)巖的沉積古環(huán)境為靠近濱海生物礁的缺氧還原環(huán)境;礦體下盤(pán)石英巖－礫巖含礦礦體，可能形成在河流入?？谌侵蕲h(huán)境下(Fleischer，1984)。

(3)成礦后，海侵基本結(jié)束，大規(guī)模明顯的海退開(kāi)始，整個(gè)謙比希盆地水位變淺，變?yōu)闉I海環(huán)境，普遍接受中－細(xì)粒砂巖－泥巖－石英砂巖等。砂巖－泥巖互層的情況可能又代表著期間的小規(guī)模頻繁的海進(jìn)－海退過(guò)程。此時(shí)，整個(gè)沉積環(huán)境趨于穩(wěn)定，并且伴隨著熱帶淺海強(qiáng)烈蒸發(fā)環(huán)境下，沉積大量的蒸發(fā)巖相地層。

以上歸納的成巖－成礦過(guò)程和沉積古地理環(huán)境控制著謙比希－恩卡納成礦盆地內(nèi)礦床的地層層序、巖相及礦化特征，這種規(guī)律在全球沉積型銅礦中具有普遍性(華仁民，1989)。這個(gè)規(guī)律在謙比希東南礦區(qū)表現(xiàn)的非常典型。通過(guò)系統(tǒng)全面的鉆探工程揭示，謙比希東南礦區(qū)的礦化存在明顯的平面分帶特征(圖9):靠近濱海生物礁附近為以斑銅礦為主的斑銅礦－黃銅礦礦化帶，往海洋深處依次出現(xiàn)以黃銅礦為主的黃銅礦－黃鐵礦±磁黃鐵礦礦化帶、以黃鐵礦為主的黃鐵礦－磁黃鐵礦±黃銅礦礦化帶和不含黃銅礦的黃鐵礦－磁黃鐵礦礦化帶。垂向上從淺到深也大致出現(xiàn)類(lèi)似的礦化分帶特征。

以上對(duì)謙比希銅礦和謙比希－恩卡納盆地的成巖－成礦過(guò)程、古沉積環(huán)境分析，可能代表整個(gè)中非銅(－鈷)礦帶的一般性成巖－成礦規(guī)律。雖然贊比亞銅帶省的銅－鈷礦體都賦存在下羅恩組中，但即使同一成礦盆地內(nèi)，不同構(gòu)造位置的礦床其賦礦位置還是存在一些差異(圖10):謙比希－恩卡納成礦盆地南部的齊布盧瑪銅礦，其礦體賦存在下羅恩組底部的砂巖(石英巖)和砂礫巖中，礦化類(lèi)型以斑銅礦－黃銅礦為主;盆地中部和北東部的恩卡納和謙比希銅礦其賦礦層位為下羅恩組砂巖之上的泥質(zhì)板巖中，礦化以黃銅礦為主，少量的斑銅礦，局部斑銅礦豐富;而卡富埃背斜東翼的穆富里拉礦床其含礦層位為具有明顯韻律變化的砂質(zhì)巖。這種賦礦巖性和層位以及礦化特征的差異可能反應(yīng)了原始成巖－成礦過(guò)程中，各個(gè)礦床在整個(gè)“加丹加?！被颉凹拥ぜ优璧亍敝刑幵诓煌某练e古地理位置中，因此沉積成巖－成礦過(guò)程出現(xiàn)先后、上下以及礦化特征的差異;而某些礦床的賦礦巖層出現(xiàn)韻律變化以及出現(xiàn)多層礦體的情況，可能是由于特殊的沉積環(huán)境或盆地受斷裂控制多次下沉和抬升的結(jié)果。

5 贊比亞銅礦資源潛力與找礦方向

贊比亞曾經(jīng)是世界上最重要的銅生產(chǎn)國(guó)之一。上世紀(jì)60年代，贊比亞銅產(chǎn)量?jī)H次于美國(guó)和前蘇聯(lián)，與智利不相上下，為世界第四大銅生產(chǎn)國(guó)。隨后贊比亞的銅產(chǎn)量開(kāi)始下降，2009年贊比亞的銅產(chǎn)量只占全球產(chǎn)量的3.8%，盡管如此，仍位居世界第八位，達(dá)約60萬(wàn)噸/年(據(jù)國(guó)際銅業(yè)研究組織(ICSG，International Copper Study Group)2010年報(bào)告)，其最大的礦山為加拿大第一量子礦業(yè)公司(First Quantum Minerals Ltd.)控股的坎桑希(Kansanshi)銅礦，年產(chǎn)能為27萬(wàn)噸金屬銅。

據(jù)加拿大MEG公司(Metals Economics Group)數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)顯示，目前贊比亞共有各類(lèi)銅－鈷礦項(xiàng)目47個(gè)，其中處于生產(chǎn)及試產(chǎn)的高級(jí)項(xiàng)目有13個(gè)。其中絕大多數(shù)位于銅帶省，少數(shù)位于西北省。銅帶省著名的礦山有:孔科拉銅礦、恩昌加銅礦、謙比希銅礦、恩卡納銅礦、齊布盧瑪銅礦、盧安夏銅礦(Luanshya)、巴魯巴銅－鈷礦(Baluba)、穆利亞希銅礦(Muliashi)、穆富里拉銅礦、布瓦納·姆庫(kù)布瓦銅礦(Bwana Mkubwa)。

贊比亞銅帶省內(nèi)的找礦地質(zhì)工作雖然已持續(xù)100多年，但是最近30年以來(lái)沒(méi)有新的重要進(jìn)展和發(fā)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)前人工作的總結(jié)，未來(lái)，銅帶省內(nèi)找礦潛力可能主要在以下5個(gè)方面:

(1)最主要的重點(diǎn)是各個(gè)已開(kāi)發(fā)礦床的深－邊部，例如謙比希銅礦主礦體最深的見(jiàn)礦深度已達(dá)1700m，而目前開(kāi)采深度僅為900m，深部還有很大的找礦潛力;謙比希東南礦區(qū)，1983年前人在最西端實(shí)施的鉆孔(RCB2)在1280m深處探獲了13.5m厚，含銅 2.7%的礦層(Fleischer，1984)。此外，敏多拉、穆富里拉等礦床的深部潛力也很大。

(2)通過(guò)對(duì)謙比希東南礦區(qū)含礦巖性－巖相、成礦古環(huán)境等的分析表明:沉積古地理環(huán)境和成巖－成礦過(guò)程控制著成礦盆地內(nèi)礦床的地層層序、巖相及礦化特征。因此在已知成礦盆地內(nèi)，基底相對(duì)隆起區(qū)域的周?chē)赡苓€存在適當(dāng)?shù)某蓭r－成礦條件和含礦地層及礦體。

圖9 謙比希銅礦東南礦區(qū)硫化物分帶平面圖Fig.9 Map showing sulphide zoning in the southeastern Chambishi ore district

(3)謙比希－恩卡納成礦盆地已發(fā)現(xiàn)的巨型銅(－鈷)礦主要分布在盆地東緣、東北緣及南緣;在盆地西緣也連續(xù)發(fā)育有完整的下羅恩組地層，上世紀(jì)的找礦地質(zhì)工作已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了姆萬(wàn)巴西、皮坦達(dá)等地表淺部小礦體。盆地西緣羅恩組出露地區(qū)還有很多區(qū)域未開(kāi)展工作，并且地層深部延伸和基底形態(tài)等情況也不清楚;因此，盆地西緣有尋找與東緣類(lèi)似大型沉積型銅－鈷礦床的潛力。

(4)盧安夏盆地已發(fā)現(xiàn)的銅礦主要位于盆地東部，含礦層RL6沿盆地西部的盧富布也有廣泛分布。此處，自20世紀(jì)30年代初到70年代，已完成的地質(zhì)勘查工作都顯示出了一定的經(jīng)濟(jì)礦化潛力，尤其是盧富布南部地區(qū)，鉆孔揭露了具經(jīng)濟(jì)意義的礦化體。未作工作的區(qū)域還很多，且距地表300m以下的情況也知之甚少。從盆地內(nèi)鄰近礦區(qū)礦體的埋藏深度和賦存狀況相類(lèi)比可以推測(cè)在地表250m以下深部可能存在經(jīng)濟(jì)礦化體。

(5)全面收集20世紀(jì)的找礦地質(zhì)工作成果，加強(qiáng)對(duì)原有找礦信息和線索的研究，重點(diǎn)對(duì)已經(jīng)取得一定找礦發(fā)現(xiàn)礦點(diǎn)的評(píng)價(jià)和查證工作。由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平和市場(chǎng)條件的影響，一些當(dāng)時(shí)不具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦床，現(xiàn)在可能具有重新投資和開(kāi)發(fā)的條件，例如謙比希東南礦區(qū)和孔科拉北項(xiàng)目，都是在前人找礦發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，重新投入勘查工程，重新評(píng)價(jià)。

圖10 贊比亞銅帶省主要礦床地層序列對(duì)比圖(修改自 Fleischer et al.，1976)Fig.10 Comparison of stratigraphy of major deposits in the the Zambia copperc belt(modified after Fleischer et al.，1976)

贊比亞西北省著名的礦床項(xiàng)目:坎桑希銅－金礦、盧穆瓦納銅－鈷－金－鈾礦床(Lumwana)、卡倫比拉(Kalumbila)銅－鎳－鈷礦項(xiàng)目，三個(gè)礦山/礦床的賦礦巖層、礦化特征和礦石類(lèi)型都與銅帶省的礦床具有顯著差別。此外西北省近年來(lái)還發(fā)現(xiàn)了穆富布韋(Mufumbwe)銅礦，探明礦石儲(chǔ)量720萬(wàn)t，品位2.2%。歷史上，該省的地質(zhì)工作相對(duì)很薄弱，含礦地層羅恩組在該省內(nèi)的分布情況也不很清楚。

近年來(lái)在該省找礦的重大發(fā)現(xiàn)，暗示未來(lái)西北省可能成為贊比亞沉積型銅礦找礦的潛力地區(qū)。20世紀(jì)50至70年代中期，西北省曾經(jīng)進(jìn)行過(guò)較系統(tǒng)的地質(zhì)勘探，隨后近三十年時(shí)間找礦地質(zhì)工作暫時(shí)中斷;而從上世紀(jì)末開(kāi)始，該地區(qū)的找礦勘探活動(dòng)重新開(kāi)始活躍，勘探重點(diǎn)是在地層上相當(dāng)于銅帶省內(nèi)沉積型銅－鈷礦化的含礦地層單元。西北省主要地質(zhì)構(gòu)造是由四周被加丹加超群變質(zhì)沉積物包圍的4個(gè)基底片麻巖穹隆(Luswishi、Solwezi、Mwombhezi、Kabompo穹隆)和其他沿寬闊的盧富里安弧形構(gòu)造南側(cè)分布的北西－西向零散出露的基底巖石。這些穹隆是構(gòu)造隆升區(qū)，類(lèi)似于銅帶省的卡富埃背斜，穹窿的核部為基底雜巖/花崗巖，其四周邊緣出露加丹加超群及更年輕的地層;這些部位有利于形成沉積型銅礦床的構(gòu)造條件。從已發(fā)現(xiàn)的礦床分析，該省的礦體為既受地層、構(gòu)造控制，又受后期構(gòu)造變形的影響，礦體具有多期構(gòu)造改造，多期成礦作用疊加的特點(diǎn)，礦化范圍較大，礦體相對(duì)較富。目前已開(kāi)發(fā)和發(fā)現(xiàn)的礦床主要集中在這4個(gè)隆起及周?chē)?，因此未?lái)西北省找礦思路還是在4個(gè)基底穹隆及周邊尋找已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的類(lèi)似礦床。

此外，贊比亞中央省北部的姆庫(kù)希(Mkushi)地區(qū)是一個(gè)值得關(guān)注的特殊地區(qū)。該地區(qū)發(fā)育有贊比亞唯一已知的與酸性侵入巖直接有關(guān)，且具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的銅礦/礦化。該地區(qū)的銅礦具有與斑巖型銅礦類(lèi)似的地質(zhì)－礦化特征。近幾十年來(lái)，礦業(yè)投資者都將注意力集中在傳統(tǒng)的銅帶省和西北省，以求尋找到巨型的高品位沉積型銅礦;而鮮有投資者將目光放到姆庫(kù)希地區(qū)，該地區(qū)的找礦地質(zhì)工作也停滯多年。該地區(qū)地表淺部擁有規(guī)模較大的巖漿熱液變質(zhì)銅－金礦床及巨大的找礦潛力;在現(xiàn)今銅價(jià)及采礦技術(shù)支持下，適當(dāng)降低工業(yè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用大規(guī)模露天開(kāi)采技術(shù)，勘探和開(kāi)發(fā)此類(lèi)礦床可能獲得較好收益。

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