刚果（金）迪库卢希铜银矿床地质特征及控矿因素

詹勇，陈德稳，孙宁，谭康雨，黄建业

（北京中资环钻探有限公司，北京 100012）

0 引言

迪库卢希矿床位于刚果（金）加丹加省卢本巴希市北东约300 km，姆韦鲁湖以西20 km，东经28°16′21″，南纬8°53′32″（图1）。该矿床是世界上最富的脉状铜银矿床之一，也是卢菲利前陆内发现规模最大的矿床，铜金属储量约16.7 万t，银金属储量约500 t，平均含铜8.5%、银226 g/t。本文结合区域成矿背景特征，分析迪库卢希矿床地层、构造、矿体特征、矿石特征和地球化学特征，分析了该矿床成因，系统地分析了该矿床的控矿因素，以期指导卢菲利前陆类似矿产的找矿评价。

1 区域地质背景

新元古代卢菲利造山带是由新元古代加丹加超群变质沉积岩石组成的向北凸起的泛非造山带，北西方向紧邻太古宙刚果克拉通和中元古代基巴拉带，北东方向与班韦乌卢地块相连，南东方向与古－中元古代伊鲁米迪带相邻，由卢菲利前陆（又称“加丹加拗拉槽”）和卢菲利弧（Ⅰ－外部褶皱推覆带、Ⅱ－穹隆地区、Ⅲ复向斜带、Ⅳ－加丹加高原）两部分组成（Unrug，1988；Kampunzu et al.，2005；李向前等，2009；Cailteux et al.，2018），见图1。迪库卢希铜银矿床及近年来发现的韦它皮罗、肯库毕、基孔库拉等矿床均位于卢菲利前陆。

区域地层主要由基底岩系和盖层岩系（加丹加超群）组成。基底岩系由古元古代花岗岩、片岩、片麻岩以及基巴拉超群石英岩、变质泥质岩系列组成。加丹加超群为一套形成于海相浅水环境的富镁碳酸盐岩、碎屑岩沉积，不整合覆盖于基底岩系之上，厚度5～10 km，自下而上划分为罗安群、恩古巴群、孔德隆古群（Dewaele et al.，2006；杜菊民和赵学章，2010；余金杰和车林睿，2012；陶泽熙，2016；朱海宾，2019b；孙宏伟，2019）。由硅质碎屑岩和碳酸盐岩组成的孔德隆古群地层是卢菲利前陆主要地层，自下而上划分为Gombela 亚群、Ngule 亚群、Biano 亚群（图2）。

矿区处于卢菲利前陆东北部，由于卢菲利造山运动，形成一系列北北西－南南东走向的卢菲利背斜构造（图2），后期发育北东向、北北东向几乎垂直加丹加岩层走向并斜切前期形成的卢菲利背斜构造的走滑断层（Maarten et al.，2009a）。卢菲利前陆发现的铜银矿床均出现在走滑断层的地表或附近。

图1 中非铜带区域构造图（据朱海宾等，2019a）

2 矿区地质特征

迪库卢希矿区富矿围岩为孔德隆古群Gombela亚群的Lubudi 组和Ngule 亚群的Mongwe 组，可划分为4 个不同的岩性单元（图3a）：Mongwe 组分布于矿区大部分区域，由红色块状砂岩组成，夹红色页岩或薄层砾岩；Lubudi 组分布于矿区的西部区域，岩性主要为角砾化白云岩，细粒石英与白云石构成红色基质；页岩组在Lubudi 组与Mongwe 组接触带上，红－棕色，页岩表面光滑，局部具斑状和条带状蚀变，内含富云母砂岩、硅化碳酸盐碎片，偶见叠层状燧石；角砾岩组是Mongwe 组、Lubudi 组以及页岩组的碎片共同构成的混合岩性段，岩性主要有红色富云母砂岩、灰绿色页岩、变形后柔软红棕色页岩、灰白色角砾状碳酸岩以及由绿色玄武岩碎屑与粘土基质构成的角砾岩。岩层整体走向北北西向，倾向北东东向（约30°），倾角约50°。

矿权区内构造发育，主要由北西向MF 和北东向逆断层NF、SF 组成的断裂带贯穿矿区，整体呈北东－南西走向（图3a）。断裂面上擦痕表明断层后期又经历了斜滑断裂运动。受卢菲利造山运动的影响，各岩性段地层均发生形变，形成一系列次级断层和弯曲褶皱。沿断层带分布的岩石蚀变强烈，颜色变为灰绿色。

3 矿床地质

3.1 矿体地质特征

矿体呈脉状发育在断裂带内，走向北东，倾向南东，倾角65°，矿体长约240 m，厚度约25 m，向深部延深超过400 m（图3b）。

目前控制铜金属储量约16.7 万t，银金属储量约500 t，平均含铜8.5%、银226 g/t。

图2 区域地层柱状图、迪库卢希矿床区域地质图（据Maarten et al.，2010）

3.2 矿石特征

矿石主要由块状辉铜矿与固溶体银组成，铜品位最高可达20%，银品位600 g/t。

早期成矿阶段：Mongwe 组砂岩与角砾岩组沿断裂带裂隙脉状发育石英、铁质白云石、玉髓，并在Mongwe 组砂岩中发育浸染状黄铁矿和黄铜矿。

Cu－Pb－Zn－Fe 成矿阶段（图4）：主要分布在矿区西部角砾岩组。先是沿断裂带充填石英和细粒白云石，并形成毒砂、黄铁矿、钛铁矿、方铅矿和闪锌矿组合；随后方铅矿和黄铜矿组合；最后为斑铜矿和辉铜矿。前期形成的矿物组合又被粗粒自形白云石脉切割。

图3 迪库卢希矿床地质图（据Maarten and Pilippe，2007 ；Maarten，2009）

图4 Cu－Pb－Zn－Fe 成矿阶段矿石结构特征（据Maarten，2009）

Cu－Ag 成矿阶段（图5）：主要发生在矿区东部北东向断裂带内。自石英、方解石和重晶石的沉淀开始，呈细脉切割断层角砾岩碎片和基质。块状辉铜矿分布在石英、方解石、重晶石脉中，矿物组合为辉铜矿、针铁矿、赤铁矿与蓝辉铜矿，银以固溶体形式赋存在辉铜矿中。这一阶段的辉铜矿具有菱形解理面。

图5 Cu－Ag 成矿阶段与表生富集阶段矿石结构特征（据Maarten，2009）

表生富集阶段（图5）：原始硫化矿物遭受强烈风化，形成孔雀石、蓝铜矿、硅孔雀石和铜蓝等次生铜矿物。

根据矿床的成矿过程4 个阶段各矿物间及矿物集合体之间的共生、交代及穿插关系，结合矿石、围岩的蚀变矿化特征及矿石矿物、脉石矿物的生成顺序见图6。

3.3 地球化学特征

流体包裹体：Cu－Pb－Zn－Fe 成矿阶段中的闪锌矿和粗粒白云石可见两相（固、液）流体包裹体，初熔温度低于－40℃，表明除NaCl 之外，还出现二价阳离子，推测其化学组分为H2O－CaCl2－NaCl，冰点温度－26.1～18.4℃，均一温度135～172℃。Cu－Ag成矿阶段形成的石英、方解石和重晶石中存在两相（固、液）和单相（固相，只在石英中）流体包裹体，初熔温度明显高于Cu－Pb－Zn－Fe 成矿阶段，约为－25℃，表明除了NaCl 之外还有其它盐分存在，推测其化学组分为H2O－NaCl－KCl，冰点温度－9.1～－3.9℃，均一温度46～82℃（李向前，2011；Stijn et al.，2006）。

硫同位素：早期成矿阶段浸染状黄铜矿和黄铁矿δ34S 值为－3.5‰～4.3‰；Cu－Pb－Zn－Fe 成矿阶段方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、斑铜矿和辉铜矿硫值相对稳定，δ34S 值为11.3‰～14.1‰，平均12.9±1‰；Cu－Ag 成矿阶段重晶石δ34S 值为11.2‰～13.1‰，平均（12.1±0.7）‰，菱形辉铜矿δ34S 值为10.0‰～13.5‰，平均（11.6±1.2）‰（李向前，2011）。成矿阶段的硫值与晚元古代海水硫酸盐硫值接近，其形成与封闭环境下海水硫酸盐的热化学还原反应或细菌还原反应有关。

锶同位素：Gombela 亚群砂质白云岩锶同位素组成87Sr/86Sr 为0.71425～0.73171，根据这个比值计算出该岩性组的最大沉积年龄为635 Ma。与成矿作用阶段伴生的碳酸盐锶含量相对较高，而铷含量相对较低，87Sr/86Sr 为0.7127～0.7161，87Rb/86Sr比值为0.0002～0.0071，据此计算的铜铅锌铁成矿阶段的时代为525 Ma（Maarten et al.，2009b）。

3.4 矿床成因

图6 矿化阶段及矿物生成顺序（据Maarten，2009）

前人对迪库卢希矿床提出了造山期后混合流体成矿模式（Desouky et al.，2008）。该模式认为，最初的深源富铜成矿流体温度可达280℃，盐度可达19.8% NaCleq，沿造山期后形成的北东、北北东向断裂向上运移，直到具有良好孔隙度、透水性和大量还原物质的砂岩层。砂岩层大量的孔洞富含活泼的碳氢化合物或硫化氢等还原物质的低温低盐流体。两种流体发生混合，流体的物理化学条件发生改变。由于孔隙度和透水性的不同，导致流体沿断层面流向特定的层位。流体运移过程中，随着混合作用的加强，流体的盐度和温度逐步下降，碳氢化合物与非铜硫化物（如黄铁矿）发生还原反应，沉淀析出铜金属硫化物。由于早期流体富硅或在运移过程中局部硅质含量得到提高，伴随早期硫化物的沉淀，会增生少量石英。之后表生过程形成铜硫化物，如蓝辉铜矿和铜蓝，地表氧化过程形成铜氧化物，如孔雀石和硅孔雀石。

迪库卢希铜银矿床发育在卢菲利造山运动后期形成的一断裂带内，岩相、稳定同位素和流体包裹体研究表明，迪库卢希矿床的形成主要经历了两次时空明显不同的成矿作用。Cu－Pb－Zn－Fe 成矿阶段发生在卢菲利造山运动期间，矿化集中在一组相互交割的东西向、北东向断裂带中，矿石由一系列中等温度和盐度、富含H2O－NaCl－CaCl2的流体形成的金属硫化物组成，这些流体与围岩之间反应强烈，硫可能来自新元古代海水硫酸盐热化学还原反应。造山运动后期发生的Cu－Ag 成矿阶段使部分前期铜铅锌铁矿化在氧化环境下再活化，成矿集中在矿床东部北东向断裂带内，矿石以块状富银辉铜矿为主，成矿作用与低温、中－低盐度的H2O－NaCl－KCl 混合流体有关。综上，该矿床应为低温脉状热液型矿床。

4 控矿因素

构造控矿：构造为卢菲利前陆已知铜银矿化的主要控矿因素（任军平等，2013）。铜银矿化大多沿北东向、北北东向走滑断层出现，高品位铜矿化出现在该类断层或破碎带的地表或附近。北东向、北北东向走滑断层几乎垂直孔德隆古群岩层走向并斜切前期形成的卢菲利背斜构造，为含矿热液流体的上升通道。断层的集中分布更是提高了断层影响区域岩石的渗透性。分布广泛的破碎线型构造将主流体通道（走滑断层）与有利的沉积岩层联系起来，为含矿流体中金属矿物质的穿透和扩散提供了管道作用。

成岩控矿：长石是裂谷和被动边缘盆地沉积岩中含量最丰富的不稳定矿物，碎屑颗粒的溶解和胶结作用是形成砂岩中次生孔隙度的重要过程。铜成矿作用主要集中在长石溶解后形成的孔洞中，铜矿物多呈矩形，铜品位随蚀变砂岩含量的提高而增加。以上现象表明，长石的溶解数量和程度，决定了经受过高度压实和胶结作用的砂岩的孔隙度和渗透性，进而影响卢菲利前陆层状铜矿化的发育强度。

岩性控制：砂岩颗粒大小和组分的不同造成孔隙度和渗透性的不同，进而影响成矿流体的流动。同样蚀变砂岩含量情况下，铜品位随粒径的增加而提高。基质为粘土或方解石的细粒岩层对流体来讲是半渗透或不渗透的，因此铜含量较低。

5 结论

综合多方面资料，该矿区应属于经历了早期成矿阶段、Cu－Pb－Zn－Fe 成矿阶段、Cu－Ag 成矿阶段、表生富集阶段，受构造、成岩、岩性等控制的脉状铜银矿床。即属于脉状热液型矿床。控矿因素主要体现在构造、成岩、岩性3 个方面。

在卢菲利前陆，具有较高线型构造密度的区域可能拥有良好地成矿前景。要重点寻找北东向、北北东向线型构造，特别是切割早期加丹加褶皱的断层和破碎带。另外，无细粒基质的中粒至粗粒砂岩是形成浸染状铜矿化的有利岩层，特别是那些经历强烈长石溶解作用的岩层，具有良好找矿远景。