摘要
刚果（金）加丹加省 PR12114 铜钴矿区位于卢菲利安成矿带刚果（金）段的中西部，为层控氧化铜钴矿矿床，该矿床受罗安组地层及构造控制明显。为了指导在该区域寻找同类型铜钴矿床，本文对其区域地质背景、矿区地质特征、土壤地球化学特征、控矿因素等进行了阐述，分析认为矿区整体为复式向斜，铜钴矿体赋存在罗安组地层内，受北西西—近东西向断裂及推复构造控制，蚀变矿物为孔雀石、蓝铜矿、水钴矿等，地表多见古采坑、民采点，罗安组地层硅化强多为正地形，区内土壤地球化学铜钴异常与地层及矿体位置较吻合，以上可作为重要找矿标志。本文研究成果对该区域内寻找同类型铜钴矿床具有重要的指示意义。
Abstract
The PR12114 copper-cobalt mining area in Katanga Province, Democratic Republic of the Congo (DRC), is located in the central and western part of the Congo section of the Lufilian mineralization belt. It is a stratified controlled copper-cobalt oxide deposit, which is significantly controlled by the strata and structure of the Luan Formation. In order to guide the search for the same type of copper-cobalt deposits in this area, this paper elaborates on the regional geological background, geological characteristics of the mining area, soil geochemical characteristics, and ore-controlling factors, etc. The analysis suggests that the mining area as a whole is a compound syncline, and the copper-cobalt ore bodies are located in the strata of the Roan Formation, controlled by the northwest-west-near-east-west faults and thrust complex structures. The altered minerals include malachite, azurite, cobalt hydrate, etc. Ancient mining pits and folk mining sites are often seen on the surface. The strata of the Roan Formation are highly silicified and mostly have a normal terrain. The soil geochemical copper and cobalt anomalies in the area are in good agreement with the positions of the strata and ore bodies. The above can be used as important prospecting indicators. The research results of this paper have important indicative significance for the search of the same type of copper-cobalt deposits in this area.
0 引言
刚果民主共和国，简称刚果（金），该国蕴藏多种有色金属、稀有金属和非金属矿，其中铜、钴、锌、锰、锡、钽、锗、钨、镉、镍、铬等金属和工业钻石储量很可观（张学良等，2016）。研究区位于卢菲利安成矿带刚果（金）段的中西部，卢菲利安成矿带是世界上规模最大、铜品位最高、钴资源储量最大的沉积层控铜矿带（朱海宾等，2019a；何胜飞等，2023），该带在赞比亚境内呈北—北西走向，进入刚果（金）后转为北西走向，延伸总长度约500 km，宽度80～100 km（葛华等，2018），该成矿带刚果（金）段铜钴矿床含铜高达 5800 万 t，含钴达 460 万 t（Cailteux et al.， 2007；李向前等，2009）。
矿区区域工作程度较高，1923—1925年完成的 1∶25万矿产地质图查明了主要含矿层位，获得了大量铜钴多金属矿产。由于矿区的罗安组地层被前人列为不含矿的孔德龙古组层位，并未开展矿产地质调查工作。2014 年中色地科矿产勘查股份有限公司在研究区开展了 1∶2.5 万地质填图、高精度磁法测量、土壤地球化学测量和1∶5000土壤地球化学剖面测量及钻探工作，初步总结了该区主要地层层序，掌握了研究区主要的含矿层位，估算铜钴金属量 49.13 万 t，铜金属量 46.65 万 t，铜平均品位 1.48%，伴生钴金属量2.48万 t，钴平均品位0.08%。
本文在分析前人资料的基础上，结合近年来野外地质调查成果，对区域地质背景、矿区地质特征、土壤地球化学特征、控矿因素等进行研究，总结找矿标志，为在该区域寻找同类型矿床提供借鉴意义。
1 区域地质背景
矿区位于卢菲利安成矿带刚果（金）段的中西部（图1），该带主要受卢菲利安弧形构造带控制（朱海宾等，2019b）。区域地层加丹加群分布最为广泛，由变质沉积岩组成（李向前等，2009；杜菊民和赵学章，2010），加丹加超群厚 5~10 km（Batumike et al.，2005），自下而上划分为 3 个岩组，即罗安组 （Roan）、木瓦夏组（Mwashia）和孔德龙古组（Kunde‐ lungu），各组地层之间呈整合接触（吴德文等， 2023）。罗安组为最主要的赋矿地层，岩性主要为白云岩、白云质页岩等（葛华等，2014；何胜飞等， 2018；李继业，2023），在罗安祖顶部或中上部侵入有辉长岩岩床、岩脉（Cailteux et al.，2007）；木瓦夏组主要由白云质页岩、白云岩、白云质砂岩等组成； 孔德龙古组主要由碎屑沉积岩组成，岩性组合为页岩、砂岩、灰岩、底砾岩、泥质板岩夹石英长石砂岩等。加丹加超群下覆岩层为变质岩系和火山岩基底（李志峰，1992），其中太古宙片岩、片麻岩为区域最老的基底杂岩，加丹加超群不整合接触于基底之上（陶则熙，2016；孙宏伟等，2019）。
区域内断裂及逆掩推覆断层发育，褶皱强烈，矿床产于罗安组地层的褶皱带内，具有成群、成带、成串的特点（万方良等，2017）。铜钴矿床分为沉积型、沉积-变质热液改造型 2 种（李向前等，2009；任军平等，2017），前者多为层控层状产出，后者主要为断裂控制脉状为主（黄学强等，2019）。
铜钴矿床的成因大多数观点认为是在太古宙时期，加丹加区域进入地槽体制（缪远兴等，2012），沉积了一套铜钴元素含量较高的滨海—深海相罗安组碳酸盐岩建造（Kampunzu et al.，2005），金属来源为海底火山喷发作用形成，为铜钴多金属矿产的初始矿源层（阮诗昆，2017）。罗安组受卢菲利运动、孔德龙古造山运动的影响，地层多次发生褶皱 （范志勇，2024），在构造发生的同时上升的含矿热液、变质热液使矿源层中早期发育的铜钴矿化再次沿断裂构造活化迁移（许康康等，2021），在适合的构造和白云岩中沉淀富集，形成了以铜钴为主的硫化物矿床。在地质演化过程中，地表原生铜钴矿床受风化、地下水下渗及氧化等作用影响，使铜钴元素向下部罗安组地层淋漓富集形成铜钴矿床（体），该类型矿床以孔雀石、水钴矿等次生矿物为主（蔡肖等，2023）。区域内分布有多个大型—特大型铜钴矿床，如：坎博韦（Kambvo）、绿莎（Luishia）、科卢韦齐（Kolwezi）、卡莫亚（Kamoya）、堪苏祁（Kansuki） 等（詹华明等，2006；王志刚等，2012；王洪亮，2015； 张岩，2017）。
1—第四系；2—上孔德龙古组第二岩性段第一岩性层；3—上孔德龙古组第一岩性段第三岩性层；4—上孔德龙古组第一岩性段第二岩性层； 5—上孔德龙古组第一岩性段第一岩性层；6—下孔德龙古组第二岩性段；7—下孔德龙古组第一岩性段第三岩性层；8—下孔德龙古组第一岩性段第二岩性层上部；9—下孔德龙古组第一岩性段第二岩性层下部；10—下孔德龙古组第一岩性段第一岩性层；11—罗安组（木瓦夏组）第四岩性段第二岩性层；12—罗安组（木瓦夏组）第四岩性段第一岩性层；13—罗安组第三岩性段；14—罗安组第二岩性段；15—罗安组第一岩性段；16—构造破碎带；17—地层界线（推测）；18—断层（推测）；19—逆冲（逆掩）推覆界线；20—研究区位置
2 矿区地质特征
2.1 地层
矿区内主要地层为中元古界加丹加群孔德龙古组以及罗安组（图2）。孔德龙古组岩性组合为碎屑岩、砾岩，罗安组为一套碳酸盐岩、碎屑岩组合，与成矿关系密切，可分为 R1、R2、R3 和 R4 岩性段 （表1）。
（1）第一岩性段（R1），主要岩性为砂质页岩、砂岩、硅化白云岩等，与上部 R2组地层呈角度不整合接触，接触面附近多为暗紫红色泥质胶结的砾石层。
（2）第二岩性段（R2），为研究区主要含矿层位，根据岩性组合特征，自下而上依次分为 R2.1、R2.2、 R2.3 岩性层。R2.1 岩性组合为砂岩、白云岩、白云质粉砂岩、泥质板岩、硅化白云岩等。R2.2 岩性组合为白云质页岩、白云岩、炭质页岩等，本层硅化较强，矿化强烈，是矿体的主要赋矿层位。R2.3 岩性组合为叠层石白云岩、白云质砂岩、泥质板岩等。
（3）第三岩性段（R3），矿区不多见，岩性主要为白云质粉砂岩、泥岩等。
（4）第四岩性段（R4），前人称为木瓦夏组，分 R4.1和R4.2两个岩性段。R4.1岩性为白云质页岩、石英砂岩，为第四含矿层；R4.2 岩性为薄层黑色炭质页岩、白云质粉砂岩等。
图2矿区地质简图
1—上孔德龙古组第二岩性段；2—上孔德龙古组第一岩性段第三岩性层；3—上孔德龙古组第一岩性段第二岩性层；4—下孔德龙古组第二岩性段；5—下孔德龙古组第一岩性段第三岩性层；6—下孔德龙古组第一岩性段第二岩性层；；7—下孔德龙古组第一岩性段第一岩性；8—罗安祖第四岩性段第二岩性层；9—罗安祖第四岩性段第一岩性层；10—罗安祖第三岩性段；11—罗安祖第一、二、三岩性段；12—矿体及编号；13— 实测、推测地层界线；14—实测、推测断层；15—复式向斜轴线；16—勘探线及编号；17—钻孔及编号；18—地层产状；19—铜钴矿化带；20—湖泊；21—矿区范围
表1矿区罗安组地层层序一览
2.2 构造
（1）褶皱构造：矿区总体为一复式向斜褶皱，控制着区内孔德龙古地层和罗安组地层的产出，处于由孔德龙古组上部地层（KS）为核部、两翼由孔德龙古组下部及罗安组地层为翼的复式向斜，铜钴矿化带处于此复式向斜的次一级背斜的罗安组（R1+2+ 3）或邻近的 R4.1 地层中，由核部向两侧，地层为 KS.2→KS.1.2+1.3→Ki.1.3→Ki.1.2→Ki.1.1→R4.2→ R4.1 →R1+2+3，受后期断裂破碎带、褶皱、推覆体的影响，地层局部受到扭曲、错段或缺失。
（2）断裂构造：区内断裂以北西西—近东西向为主，次为北西向、北东向，前者为早期断裂，后者为后期断裂。主要为北西西—近东西向断裂F1，位于区内推覆体南部，分布于孔德龙古上部地层 （KS2）与罗安组（R1+2+3）之间，其界限在推覆体一带，断裂界限呈倒“S”型锯齿状分布，地表见明显的卷曲和圆形褶皱，此外北西西—近东西向还表现为地层中的层间破碎带，为矿区主要的赋存部位。
（3）推覆体：分布于矿区南翼东南侧，出露地层为罗安组（R1+2+3），呈近东西向的不规则长条分布，南部断裂接触多为白云质粉砂岩，受构造影响，多角砾岩化，沿岩石裂隙见孔雀石化和铁锰质化现象，北部以粉砂质泥岩、泥质粉砂岩为主，多呈破碎状分布，和围岩接触带附近为铜钴矿化的潜力部位。
2.3 矿化带地质特征
铜钴矿化带总体受罗安组地层及后期构造控制，与 1∶2.5万铜钴次生晕异常一致，总体走向呈北西或东西向，由北至南，已圈定 3 个铜钴矿化带，矿化带长 1.3~117 km，宽 5~400 m，带内褐铁矿化、铁锰质化、孔雀石化、蓝铜矿化强烈，偶见黄铜矿化、黄铁矿化，碳酸盐化、硅化普遍。
（1）南部铜钴矿化带，分布于矿区南侧，呈北西向，长约 17 km，宽 150～400 m，分布于下罗安组地层中。由炭质白云质页岩、条带状白云岩、硅化白云岩、含炭白云岩等组成，孔雀石、铁锰质化强烈。铜钴矿化带不仅受地层控制，而且受构造控制明显，总体走向近北东西，倾向南东，倾角为55°～60°。
（2）北部铜钴矿化带，分布于矿区北侧，呈北西—东西走向，长约8 km，宽150～400 m，赋存在罗安组R4.1地层与下罗安组地层接触带部位，岩性为含角砾硅化白云岩、含角砾白云质粉砂岩以及炭质角砾岩，矿化以孔雀石矿化为主，局部以蓝铜矿为主，硅化、碳酸盐化、褐铁矿化、镜铁矿化、铁锰质化强烈，总体走向近东西，倾向北或北东，倾角为 30°～45°。
（3）中部铜钴矿化带，分布于矿区南侧以北地段，呈近北西向，长约 1.3 km，宽 5~300 m，受下罗安组地层、推覆体以及近东西向断裂共同控制，赋矿地层为下罗安组矿山段（R2.3）地层，岩性为白云质粉砂岩、白云质角砾岩，矿化以孔雀石化、铁锰质化为主，碳酸盐化、褐铁矿化发育，铜钴矿化体的产状为195°～235°∠45°～50°。
3 矿区矿（化）体特征
3.1 主要矿体特征
（1）南部铜钴矿化带内圈定铜钴矿体 3 条（图3），矿体特征如下：
Ⅰ号矿体，呈近北东—东西向产出，控制长130 m，推测长度 360 m，平均水平厚度 13.36 m，总体产状 150°～165°∠55°～65°，由条带状白云岩、炭质白云质页岩、硅化白云岩、含炭白云岩组成，孔雀石化、铁锰质化强烈，矿体Cu平均品位1.46%，平均Co 品位0.08%，围岩为灰褐色白云质粉砂岩、白色白云岩，沿层理见孔雀石化。
Ⅱ号矿体，总体呈南北向产出，控制长 50 m，推测长度 145 m，平均水平厚度 6.23 m，矿化带南侧产状为 95°∠60°～65°，北侧产状 160°～165°∠65°，为灰色、浅绿色条带状白云岩，沿裂隙或层间构造见孔雀石化、褐铁矿化、氧化钴矿化，Cu 平均品位 0.68%，Co 平均品位 0.05%，围岩为褐色白云质粉砂岩，呈破碎状，见孔雀石及铁锰质化。
Ⅲ号矿体，总体呈北东向产出，控制长 50 m，推测长度 150 m，平均水平厚度 9.54 m，矿化带总体产状 150°～165°∠55°～65°，为黑色、褐色、灰色，呈似层状、角砾状，由含炭质白云质页岩、条带状白云岩、泥质白云质粉砂岩组成，沿裂隙或层间构造见孔雀石化、褐铁矿化、氧化钴矿化，局部褐铁矿化呈条带状，Cu 平均品位 2.64%，Co 平均品位 0.14%，围岩为褐色白云质粉砂岩，呈破碎状，见孔雀石及铁锰质化。
（2）北部铜钴矿化带内圈定铜钴矿体4条，初步控制长度 100～500 m，水平厚 4.53～34.84 m，主要由硅化（角砾）白云岩、硅化角砾粉砂岩、（蜂窝状） 硅化白云岩、含孔雀石的粉砂质白云岩组成，岩石以硅化为特征，矿石矿物为孔雀石、蓝铜矿，铜钴矿体总体北倾，走向近东西，矿体倾角55°～60°，Cu平均品位0.70%～1.63%，Co平均品位0.02%～0.18%。
图3矿区南部S0勘探线剖面示意图
1—白云质粉砂岩夹薄层白云岩；2—灰色、浅绿色条带状白云岩、炭质白云质页岩、硅化白云岩、含炭白云岩；3—含炭质白云质页岩、条带状白云岩、泥质白云质粉砂岩、蜂窝状白云岩、白云质粉砂岩；4—推测地层界线；5—铜钴矿体及编号；6—铜钴矿化体；7—采空区
3.2 主要矿石特征
矿区内矿石自然类型为氧化矿，氧化铜含量为 1.22%～7.58%，以孔雀石矿化、蓝铜矿化为主，见表2。
氧化矿矿石结构主要为隐晶—微晶粒状结构、隐晶—纤状结构、胶状结构等，矿石构造主要有浸染状、脉状、网脉状、层状、角砾状薄膜状、蜂窝状 （图4）。
氧化矿矿石铜矿物主要为孔雀石、蓝铜矿，偶见少量的黄铜矿，钴矿物有水钴矿及菱钴矿、钴华等，其他金属矿物有黄铁矿、褐铁矿、赤铁矿、镜铁矿等；脉石矿物有白云石、石英、方解石、绿泥石、炭质物等。
表2铜钴矿物相特征分析结果
注：测试单位为华北有色地质勘查局燕郊中心实验室（2014年8月）。
图4矿区矿石特征
a—脉状、网脉状孔雀石；b—层状蓝铜矿；c—薄角砾状蓝铜矿；d—薄膜状、蜂窝状蓝铜矿
孔雀石是矿石中铜的主要氧化矿物之一，嵌布粒度粗细极不均匀，多以放射状、脉状、不规则粒状、浸染状等形式产出；常见孔雀石包裹细粒、微细粒的辉铜矿等呈不规则粒状形式产出，亦可见其沿脉石晶粒间隙、裂隙及空洞中充填，呈脉状、不规则状产出；部分孔雀石与褐铁矿复杂共生产出，少量孔雀石与水钴矿、褐铁矿等共生，另有少量孔雀石与石英、钾长石等脉石矿物相互胶结共生，偶见孔雀石与黄铜矿共生。
4 土壤地球化学特征
矿区土壤地球化学异常圈定，考虑到研究区为铜钴矿区，同时因为使用快速分析仪分析的误差等原因，只采用了 Cu 元素的测试结果，其他元素则作为参考，Cu 元素异常采用 150×10-6 作为异常下限。对区内数据进行 R 型聚类分析可看出（图5），在相关系数为0.45的前提下，区内Cu、Co元素相关性好，反映铜矿化与铁族元素关系密切。
图5矿区元素R型聚类分析图
区内发育重点异常 4个，包括 Y1-2、Y1-3、Y1-5 和 Y2-3，均为矿致异常；有价值异常 6 个，包括 Y1-1、Y1-4、Y1-6、Y1-8、Y2-4 和 Y2-6；待进一步查证异常 4 个，包括 Y1-7、Y2-1、Y2-2 和 Y2-5（图6）。主要异常特征如下：
（1）Y1-2异常：位于研究区南异常带北部，长约 1.5 km，宽约0.45 km，面积约0.68 km2。异常呈北西向条带状展布，发育 2个浓集中心，四级浓度带，Cu 元素最高值为752×10-6。异常处于罗安组地层中，1 号浓集中心位于罗安组上段 R4.2，2 号浓集中心位于罗安组下岩性段 R1+2+3中。异常受背斜和北西向断裂控制，地表可见褐铁矿化，浅井中发现孔雀石和黄铜矿化，为矿致异常，是区内的重要异常，具有较大的找矿潜力。
（2）Y1-3异常：位于研究区南异常带北部，长约 0.6 km，宽约0.35 km，面积约0.22 km2。异常呈北东向条带状展布，发育 1个浓集中心，二级浓度带，Cu 元素最高值为253×10-6。异常处于罗安组上段R4.1 和罗安组下岩性段 R1+2+3 中，异常受背斜和北东向次级断裂控制，地表见采坑，可见黄铜矿化，是区内的重要异常，具有较大的找矿潜力。
（3）Y1-5异常：位于研究区中部，长约1.6 km，宽约 1 km，面积约 1.62 km2。异常发育 2 个浓集中心，呈北西向串珠状展布，同时也沿北东向延展，发育四级浓度带，Cu 元素最高值为 843×10-6。异常处于推覆体之上，罗安组下岩性段 R1+2+3中，异常受推覆体、北西向断裂及北东向次级断裂控制，地表见褐铁矿化，是区内的重要异常，具有较大的找矿潜力。
（4）Y2-3异常：位于研究区北部异常带中部，长约 2 km，宽约 1.5 km，面积约 3.03 km2。异常发育 2 个浓集带，1 号异常带呈北西向展布，2 号异常带呈近东西向展布，发育四级浓度带，Cu 元素最高值为 458×10-6。异常处于背斜核部，罗安组下岩性段 R1+2+3中地层，受地层、背斜及断裂控制，地表见赤铁矿化、镜铁矿化及褐铁矿化，是区内的重要异常，具有较大的找矿潜力。
通过对矿区内主要Cu、Co元素异常进行钻探验证，在南区异常带内圈定了3条铜钴矿体，北区异常带内圈定了 4 条铜钴矿体，综合分析认为异常分布在罗安组附近，受地层控制明显，在有断裂构造、推覆体、构造转换部位控制地段，异常高值地段明显，浓集中心明显，找矿潜力好。
图6矿区土壤地球化学Cu、Co综合异常图
5 控矿因素及找矿标志
5.1 控矿因素
（1）地层控矿，矿区南部铜钴矿受罗安组 （Roan2）第二岩性段控制，主要含矿岩性为硅化结晶白云岩、含炭质白云质页岩、条带状白云岩、泥质白云质粉砂岩；北部铜钴矿化带受罗安组（Roan4）第四岩性段控制，主要含矿岩性为硅化结晶白云岩、含炭质白云质页岩、条带状白云岩、泥质白云质粉砂岩。
（2）构造控矿，矿区内控矿构造为褶皱、断裂、推覆体。矿区褶皱为复式向斜；断裂有层间破碎带、断裂破碎带，前者一般顺层、后者一般切层，顺层的矿化一般较切层的矿化弱，切层的矿化可能对前期的矿化进一步叠加改造所致；推覆体在推覆过程中受应力作用，推覆体内部的次级地质体内亦发生不同程度的褶皱构造，一般为区内最优的矿化有利部位。
5.2 找矿标志
（1）地层标志：该区铜钴矿床产在一套特定的地层、特定的岩石中。地层为加丹加群罗安组的矿山段（R2），含矿层主要是硅化结晶白云岩、条带状硅化白云岩、含炭质白云岩、纹层状白云岩等活性较大的岩石以及上罗安组的（R4.1）的硅化白云岩、角砾白云岩。
（2）典型矿物标志：矿区的一些典型矿物也可作为找矿标志，如绿色的孔雀石、桃红色的钴华和羟红色的水钴矿等，在孔雀石发育的地方往往都能找到铜矿。
（3）古采坑和民采标志：古采矿遗址和遗迹及现代民采采坑为重要的找矿标志。
（4）土壤地球化学异常标志：化探异常分布在罗安组地层内，通过对化探异常钻探验证，找矿效果较好，可作为找矿标志参考。
（5）构造标志：该区构造也可作为重要的找矿标志，氧化型次生富集矿体一般都产出在断裂带附近。
（6）地形标志：矿区的铜钴矿化一般与硅化等变质作用密切相关，岩石耐风化，因此正地形亦是较好的找矿标志。
6 结论
（1）矿区整体为复式向斜，罗安组分布在向斜两翼，核部为孔德龙古组地层，矿体赋存在罗安组地层的硅化白云岩、条带状白云岩、含炭质白云岩中，其次为上罗安组的（R4.1）角砾白云岩中，区内北西西—近东西向断裂及推覆构造为重要含矿部位。
（2）矿床为受地层及构造控制的氧化矿床，以孔雀石、蓝铜矿为主，伴生钴矿物有水钴矿及菱钴矿、钴华等。
（3）矿体赋存在罗安组地层内，受北西西—近东西向断裂及推复构造控制，蚀变矿物为孔雀石、蓝铜矿、水钴矿等，地表多见古采坑、民采点，罗安组地层硅化强多为正地形，区内土壤地球化学铜钴异常与地层及矿体位置较吻合，以上可作为重要找矿标志。
