第24卷第2期2010年 4月资源环境与工程
Res ources Envir on ment &Engineering Vol 124,No 12Ap r 1,2010
收稿日期:2010-01-12;改回日期:2010-03-17
作者简介:刘焕然(1961-),男,高级工程师,地球物理勘探专业,从事地质找矿、工程地质勘查、基础工程施工、矿业开发等方面的工作。E -mail:liuhuanran6688@1631com
非洲刚果(金)加丹加铜钴成矿带地质构造特征
刘焕然
(湖北省鄂东北地质大队,湖北孝感 432100)
摘 要:非洲刚果(金)加丹加铜钴成矿带是世界上著名的刚果(金)—赞比亚铜钴成矿带的西延部分,加丹加岩系中的罗安群是主要的含矿地层;由于褶皱和推覆构造运动,使深埋的含矿地层被推覆至地表,从而形成了沿卢菲利弧形褶皱展布的富而浅的铜钴成矿带。关键词:刚果(金)加丹加;铜钴成矿带;构造特征
中图分类号:P618.41;P618.62 文献标识码:A 文章编号:1671-1211(2010)02-0137-04
1 刚果(金)加丹加省基本情况
刚果(金)加丹加省地处该国东南端,东邻刚果
(金)与坦桑尼亚两国共有的坦噶尼喀湖(东非大裂谷西支一部分),南接赞比亚,北连本国的东、西开赛省,西隔开赛河与安哥拉相望。大部为丘岭状高原,海拔1000～1400m 。其南部有一条南东—北西向的铜钴富集带,属著名的中非铜钴成矿带的西延部分,也被称为加丹加铜钴成矿带。该带长约500多千米、宽50km ,向南东方向延伸进入赞比亚境内(见图1)。在加丹加铜钴成矿带由西向东分布着科卢韦齐矿带、腾凯—丰古鲁梅矿带、卡干达—坎博韦矿带、卢伊夏—卢本巴希矿带、基普希—卡松巴矿带和卢本伯—莫坎博矿带,沿科卢韦齐—利卡西—卢本巴希—萨卡尼亚公路两侧可看到很多正在开发的矿山。据2003年6月刚果(金)矿业和油气部公布的数据显示,铜的地质储量7500万t,钴的地质储量450万t 。经过近几年的地质勘探,铜钴矿的地质储量还有较大的增长。
2 区域地质背景
加丹加地区属于刚果克拉通的一部分,它同样经
历了新太古代褶皱、基底杂岩褶皱、基巴拉褶皱、孔德龙古褶皱等一系列大规模的构造运动,发生了不同程度的变质作用和岩浆作用及改造变形。地层由老到新分别为古老基底和覆盖层。广泛分布的古老基底由基
底杂岩、基巴拉岩系和加丹加岩系组成(见图2)[1]
。基底杂岩:在基巴拉岩系之下,由于中间存在一个大的不整合面而暂分为两个岩系。
下层杂岩主要由云
图1 加丹加省交通位置示意图
Fig 11 Schematic diagra m of traffic positi on in Katanga p r ovince
母片岩和片麻岩组成,属太古宙;上层杂岩由各种变质岩组成,大概属老阿尔冈纪(古元古代)。基底杂岩中有大量的花岗质岩石侵入,分布面积大于片岩和片麻岩分布的面积。部分花岗绿岩地体为主要含金层位。在基底杂岩中有金伯利岩,产出有金刚石。
基巴拉岩系:它主要分布在刚果克拉通的一个地向斜凹陷中,时代从老阿尔冈纪到中阿尔冈纪,沉积厚度达8000m 以上。它与下伏的基底杂岩和上覆的加丹加岩系均呈不整合接触。基巴拉造山运动使这套地层发生强烈的褶皱变质,并遭受多次花岗岩侵入。
图2 刚果(金)地质简图
Fig12 Geol ogical si m p lified map of Congo(DRC)
在具有伟晶岩岩脉的花岗侵入体中形成了锡及其伴生矿。另有资料报道,金与这套地层密切相关,金常富集于花岗岩和基巴拉岩接触带附近,金与花岗岩有关,但与基巴拉岩系关系更为密切。
加丹加岩系:现常称为加丹加超群,是非洲中部的重要地层单位,以含有丰富的铜矿而著称。它是构成古老基底的较新的一组地层,主要见于加丹加(沙巴)地区。其地质时代从中阿尔冈纪到中石炭世。自下而上划分为罗安群和孔德龙古群,总厚度在5000～6000m。
加丹加岩系地层序列如下:
孔德龙古群分上、下孔德龙古组。
上孔德龙古组:长石砂岩、白云质页岩、冰碛岩(小砾岩);
下孔德龙古组:细粒砂岩和白云质页岩、白云岩和灰岩、冰碛岩(大砾岩)。
罗安群分上、中、下三段:
上罗安群(木瓦夏组、迪佩特组):钙质页岩、鲕粒灰岩、白云质页岩、砂岩、不纯白云岩;
中罗安群(矿山组):含铜泥质、沙质白云岩、白云质页岩、泥质白云岩、白云质粉砂岩;
下罗安群:滑石片岩、泥质石英岩、硬砂岩、砾岩层。
罗安群通常发育在地向斜中,但在古老基底的凹陷和浅地堑中也能见到。下孔德龙古群局限于地向斜中,上孔德龙古群广泛延伸到地向斜边缘及其附近的陆台中。3 构造环境分析
311 加丹加岩系上的推覆体
加丹加的褶皱—推覆构造带中,两个推覆层之间夹杂着被褶皱的、位移的矿山组。下推覆层是原地系统,覆盖在原地或异地的上孔德龙古组,即位于下罗安群之上。上推覆层由发育褶皱、断裂的木瓦夏组和下孔德龙古组组成,其下部是木瓦夏组碎片,上部是下孔德龙古组冰川成因的巨大角砾岩,不整合覆盖在矿山组之上。
其褶皱—推覆带呈弧形,其舌形向北东突伸到孔德龙古盆地,指向Kafue背斜,其北西以Kibaride为界。褶皱—推覆带的南西段原先被台地型沉积岩系覆盖,现在该沉积岩系与基底分开,并被位移约150km,到达孔德龙古盆地上孔德龙古组之上。在铜矿带,其位移则>60km,横跨了罗安泻湖盆地。
加丹加克拉通上的盖层发生较大距离的推移。造山期间,孔德龙古盆地遇裂谷的影响而下沉并扩展到前陆,持续沉积了3000～5000m厚的泥质木瓦夏组和孔德龙古组。这些沉积物向南西呈现粒径逐渐变小,向上和向北东变粗的趋势,根据野外观察,其沉积作用受推进型三角洲相控制。
由于推覆的影响,该盆地结束了沉积,上孔德龙古组被向北东推移。随着海侵的发展,推覆岩石中的木瓦夏组泥质层作为滑动层被推移到被动边缘,到达台地,而矿山组的碳酸盐岩和白云质页岩被推覆到泻湖相沉积物和蒸发岩泥坪相之上,并与其基底分离(见图3)。
加丹加的矿山组被推移到木瓦夏组和孔德龙古组组成的主推覆体岩片之间,发生了大约150k m的位移。其位移由两个有利条件造成:一是在孔德龙古盆地环境,另一是下罗安群的富蒸发岩提供了润滑作用的环境。泥坪相被认为在矿山组亚群中扮演了重要的角色,它发育了蒸发岩型矿物。并在逆冲推覆作用下,部分蒸发岩矿物破碎,成为含盐流体,减少了摩擦力,引起岩体发生较大的位移。在矿山组亚群向上逆冲期间,流体压力与地压力比逐步增加,又引起岩体运动加剧。当达到临界压力时,流体压力超过上覆岩石的强度,引起岩石被挤入到其它层中成为“夹层”,以致被认为是推进型三角洲体。如在加丹加矿区可见这一情况。推移发生在两个阶段:第一阶段是碳酸盐岩台地(Ka mbove白云岩组)受到断裂的影响,基底被断开,并被推覆成为泻湖(白云质页岩组)和泥坪相沉积环境(下罗安群)。第二阶段是与泥坪相的蒸发岩矿物被压碎,并成为流体而减少滑动摩擦力,致使矿山组被推覆拖离。推覆运动使深埋的含矿地层埋深变浅,有的甚至出露地表[2]。
831资源环境与工程
2010年
Ο李宏臣等,刚果(金)加丹加省4688、4689矿权区铜钴矿地质化探综合勘查报告,2009
。
图3 台地沉积相变示意图
Fig 13 Sketch map of p latf or m sedi m entary facies
312 外来的褶皱—推覆带
卢菲利弧成矿带的外来前陆相褶皱—推覆带,具
有两个构造成分:一是外来的矿山组构成加丹加穹隆,另一是与铜矿带有关的kafue 背斜(见图4)
。
图4 加丹加上推覆体向斜带隆起区和褶皱—
推覆体的构造关系图
Fig 14 Tect onic relati onshi p map of nappe up life zone and
f old 2nappe of Katanga
铜矿带南部超覆在砂质岩石之上的绿片岩相变质碳酸盐岩系和页岩系可以识别出角闪岩相片岩和片麻岩,片麻岩属于基底岩系,而片岩则属于加丹加超群的“上罗安”群。它们被解释为罗安裂谷盆地北缘陆架早期克拉通和斜坡前缘的沉积物。
铜矿带南段及基底岩系的角闪岩相岩石部分被退变质为片岩,主推覆层位于基底与上伏岩系接触面处,由脆性的加丹加碳酸盐岩系构成,与在穹隆台地观察到的相类似。但穹隆台地的盖层被大规模地向北东推移了一个客观的距
离,而铜矿带南部的斜坡沉积物沿着滑脱构造面向北东被低角度地推覆到克拉通中,由此,该克拉通的盖层大部分被推移,显示为从穹隆台地到铜矿带南部逐
渐变薄的趋势。穹隆和背斜构造均使深埋的含矿地层变浅,易于勘探和开采。
4 铜(钴)矿分布特征
加丹加铜钴成矿带都集中分布在沿卢菲利弧展布的加丹加系地层中,又以中罗安群矿山组占多数,大部分是硅酸盐相,矿床类型为层控的砂页岩型铜—钴矿床(见图5)。在含矿层下边的下罗安层中,缺失原生硫的矿化作用。层状矿集中分布在两个矿层,白云岩、碳质—泥质砂岩和页岩中。下部矿体是最富的含铜矿层,矿层厚约10m 。该矿带广泛见氧化带,延深达400m,发育水钴矿、孔雀石、硅孔雀石、碳酸钴、硫化铜等。其铜矿可分斑点状和层状两种。在硅质岩层中发育斑点状、构造裂隙状矿化。斑点状矿分布不稳定,其矿化与物质成分、含矿岩相有关。地层和矿化均受到NE50°～70°同生断裂控制,部分矿床与底辟构造关系密切,为后生脉状矿床。矿床除铜、钴外,还有Zn 、Pb 、Cd 、Ag 、Ce 和Ga 等伴生金属。而且,加丹加成矿带上的砂(砾)铀岩铀矿和不整合脉型铀矿,也是世界上铀的主要来源Ο。
卢菲利造山运动(5103亿～6156亿年)使整个加
丹加岩系受到影响,受安哥拉、刚果、津巴布韦三个克
拉通共同制约,所产生的一系列东西向褶皱束构成一个向北突出、向东北和西北弯曲的褶皱弧(图3),其强
9
31第2期刘焕然:非洲刚果(金)加丹加铜钴成矿带地质构造特征
图5 赞比亚、刚果(金)铜矿带地质构造简图
Fig 15 Geol ogical structural sketch of copper belt in La mbia and Congo (DRC )
1.喀拉哈里和年青地层;
2.卢菲利弧边界;
3.木瓦夏和孔德龙古亚群(组);
4.罗安群;
5.前加丹加超群基底。
度由南向北减弱。早期学者认为,加丹加南部受到强
烈褶皱和断裂。伴随着褶皱运动有粗玄岩、榴辉岩、橄榄岩、花岗岩和辉长岩的侵入。由于岩浆分异的金属硫化物在流动过程中正好遭遇这里的灰岩和白云岩地层,致使硫化物高度富集,因而在这套地层中形成了丰富的铜、钴、铀、镍、铅、锌等金属矿产。20世纪80年代以R.unrug (1988)为代表的地质工作者认为该区是同成岩裂谷成矿,金属来源于上部地层的火山物质,也来自和基性侵入岩同源的地壳深处,由同沉积时期的断层沟通,造成盆地矿化卤水循环,并交代黄铁矿而成。伴生钴和铀的铜矿化作用主要发生在罗安群中,形成了加丹加铜矿带特有的一套含矿地层,铜矿品位高,规模大,平均品位415%以上,品位高者达百分之二十几;伴生铅、锌和银的铜矿化作用主要发生在下孔
德龙古群中。在罗安群地层中,钴主要作为铜的伴生
元素出现,其含量也可达工业品位要求。而独立的钴矿则出现在孔德龙古群地层中,该套地层中钴元素含量很高,经分化剥蚀后在地表易富集形成钴的氧化矿体,矿体规模一般较小,但品位较高。矿石呈结核状,易于分选。参考文献:
[1] Mendels ohn .The geol ogy of the northern Rhodesian copper 2belt[M ].
London:Macdonald,1961.
[2] S weeneyM A,B inda P L.Sedi m ent 2thoted strati fr om copper deposits
[J ].Geol ogy of Africa,1993(1):365-369.
(责任编辑:于继红)
Character isti cs of Geolog i ca l Structure of Ka t anga Copper 2coba lt
M et a llogen i c Belt i n Congo (D RC)
L IU Huangran
(Geological B rigade of N ortheastern Hubei,X iaogan,Hubei 432100)
Abstract:Katanga copper 2cobalt metall ogenic belt inCongo (DRC )iswestern extensi on part of the world’s fa mous Congo (DRC )2Za mbia’s copper 2cobalt metall ogenic belt .Roan Gr oup of Katanga r ocks is the main ore 2bearing strata .Due t o folds and nappe tect onics,s o deep ly buried ore 2bearing strata were pushed t o the surface cover,thus f or m ing rich 2shall o w copper 2cobalt metall ogenic belt al ong f old distributi on in Lufilian arch .
Key words:Katanga in Congo (DRC );copper 2cobalt metall ogenic belt;structure characteristics
41资源环境与工程
2010年