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赞比亚铜矿带地质

责任编辑:雅译翻译  发表时间:2014-08-20本文关键词:

    来源:青海地质科技情报,1991年,第二期,1-38


    摘要:跨越赞比亚和刚果民主共和国边界的著名巨型铜矿带,是世界上最主要的金属矿成矿区之一。从其储量来说,矿带中诸矿床的规模,无论用任何规范衡量都是巨大的,再加上铜和钴品位之高,因此,在世界上,这类矿床是独—无二的。铜矿带主要受近东西向的复式褶皱构造控制。基底古地形特征控制岩层分布的空间位置。铜矿带已知各矿床分布在褶皱两翼的次级构造部位。最有意义的是:分布在背斜两翼的控矿构造,与岩层走向一致,呈等距、带状展布,其间距约30km。这种明显的构造控矿形式使人受到启发,通过等距离原则,不断的发现了新的有价值的铜矿床。铜矿带矿体呈层状产出。矿层的厚度可达40m,纵向和斜向延伸均在2000m以上。在卡富埃背斜西翼,含矿岩层为标准泥质岩。在穆富利拉和布瓦纳?姆库布瓦,位于向斜东翼的含矿岩层主要为砂质岩。

    关键词:巨型铜矿带   矿床   褶皱两翼   次级构造   等距离原则  


    前言

    赞比亚铜矿带举世瞩目,其铜储量和产量在世界上均占有十分重要的地位,包含一系列规模巨大、品位特富的铜矿床,矿床类型和成矿特征也有其独特之处,很值得我们参考。

    本文主要根据一九九O年十一月地质矿产部组成的赴赞比亚铜矿地质考察代表团,收集来的赞比亚铜矿带资料,从中选译了部分编辑成铜矿带译文专辑。专辑共分为三部分,第一部分“赞比亚铜矿带概论”,介绍了该区自然地理、铜矿的早期开发史、区域地质、成矿作用、采矿和选、冶,最后分别列述了10个主要铜矿区的矿床地质和资源情况。本部分的原书由恩卡纳分公司的R.Ashton编写。第二部分“赞比亚铜矿带的储量、资源及生产情况”,除继续介绍铜矿带地质外,重点介绍了带内各矿区铜、钴矿的储量、资源、品位及历年来生产资料对比。本部分摘译自铜矿总公司地质经理P.V.Freeman博士编写的《铜矿带矿床概述(1988)》一书中的前一部分。第三部分(经济管理),本部分主要摘译自《赞比亚铜矿业股份有限公司1990年度报告书》,由于内容过多,本文未选入,仅列出标题,可以大致了解到赞比亚铜矿公司的经营管理过程、管理方式、方法以及年报的编写和表达格式,供经营管理部门特别是矿山管理部门参考,对地质勘查部门的经济管理,也会有参考价值。


    第一部分  赞比亚铜矿带概论

    地质学是不分国界的。跨越赞比亚和扎伊尔边界的著名巨型铜矿带足以说明这个问题。

    从其储量来说,矿带中诸矿床的规模,无论用任何规范衡量都是巨大的,再加上铜和钴品位之高,因此,在世界上,这类矿床是独—无二的。

    在世界的铜矿业中,扎伊尔和赞比亚两国铜产量之和,仅在美国和智利之后,居第三位,而钴的产量分别为第一位和第二位。截止1982年12月,赞比亚已开采、冶炼了平均品位为2.80%的铜矿石920Mt,从中获得铜金属22Mt。这意味着,平均品位为3.30%,约12亿吨原有的矿石储量已被采空。主要矿床剩下的矿石储量,包括地表和地下的,尚有16亿吨,其平均品位约为2.55%。此外,规模较小,品位较低(1.54%)的矿床的储量,尚有700Mt。因此,已开采的和尚未开采的主要矿床矿石储量总和约28亿吨,从中可获得77Mt铜和1.7Mt钴。同时,在规模较小的矿床中,尚可获得10Mt铜。

    上述表明,赞比亚铜矿带以及与其毗邻的扎伊尔沙巴省是世界上最主要的金属矿成矿区之一。

    1.自然地理概况

    赞比亚铜矿带,处在东经28°,南纬13°位置,呈带状展布,宽约50km,长150km左右(图1)。自西北的奇利拉邦布韦(Chililabombwe),向东南的卢安夏(Luanshya)和布瓦纳?姆库布瓦(Bwana Mkubwa)延伸。铜矿床主要赋存在矿带的两翼,由两条近乎平行的次级矿带组成。一条经布瓦纳?姆库布瓦进入扎伊尔的金森达(Kinsenda),另一条自卡皮里?姆波希(Kapiri Mposhi)的北部,经卢安夏、基特韦(Kitwe)、钦戈拉(Chingola),以及奇利拉邦布韦向边界外继续延伸。人们企图把矿床的带状分布同组成卡弗(Kafue)背斜岩层的区域几何形态联系起来,但是,这种对称性,仅仅用一般的地质概念是很难说明的。

    1.1地形

    该铜矿带地处中非高原的中部,海拔高约1200m。总的来说,其地理环境荒凉而寂寥,平坦而无什奇特之处。但值得注意的是,靠近卢安夏的莫瓦和姆帕塔?希尔(the Muva and Mpata Hills)以及在奇利拉邦布韦附近与扎伊尔接壤的卡苏姆巴莱萨一带的地理特点。在上述地区,河流处在宽阔而平缓的山谷中,山谷中很难见到岩层露头。为此,人们不能不赞叹早期的地质勘探工作者的坚韧不拔的精神,他们为弄清某些地质现象,不得不挖掘成千上万个探槽或浅坑。

    钦戈拉(Chingola)地区出现的恩昌加花岗岩露头,是一种剥蚀残余的现象。

    1.2水系  

    铜矿带的地表形态,受卡弗河制约。该河流发源于沼泽地带,由此婉蜒而下,进入宽阔的山谷。在恩昌加瀑布处,河流冲刷了较坚硬的罗安(Roan)组岩层。卡弗背斜核部不太坚硬的基底片岩和花岗岩为河流提供了良好的河道。河流在被剥蚀的背斜脊部,蜿蜒流向东方。铜矿带的各矿区因有这样一条长年河提供的水源而庆幸。卡弗河有几条支流为长年河,其他为季节河。在排水较差的地区,沼泽草地或雨季草场发育。这种情况主要发育在水系的源头以及缓流水系的岸边。在此处,上述草场或草地分布面广。随着支流水系分枝形态的不同,草场的范围也不同。其宽度一般为100—600m不等,覆盖面积估计约占该区总面积的10—20%。河流水流量随着季节的不同变化较大。由于壮年期高原特点,流速一般较缓,峡谷或山谷瀑布少见。但在流经较坚硬的岩层时,可出现象恩昌加瀑布和姆帕塔玛土(Mpatamatu)峡谷那样的地理现象。


    1.3植被

    本区自然植被多为林地类型,主要为开阔林和半开阔林两类,且有分带性特点。其林木高度一般在15—20m不等。主要种属为brachstegia,Julbernadia以及Isoberlinia。多数林木已被烧炭者、砍伐者以及原始刀耕火种的农人所毁,象松树、桉树等已绝迹。

    区域地质航测有效地利用了植被分布的细微变化(有时所利用的不一定是细微变化)。因为这种细微变化本身正反映了下伏岩层的变化。例如,在含铜岩层上覆的土壤中,可能有特殊的植被分布。很早以前,人们就发现,在所谓的“铜林地”生长着特殊的植物。该地区大概是应用生物法找矿的先例。

    本区已经发现的与铜有关的植物有30种之多。可分为三个植物群属,它们多生长在含铜量大于0.5%的土壤中。  

    最主要的含铜植物有Hanmaniastrnm katangeuse、H. robertii、Sopwbiametallornm以及草本植物Ascolepis metalloeum等。

    微量含铜植物主要生长在含铜量200×10-6—5000×10-6的土壤中,主要种属有Bocium metallorum、B.homblei和Buchnera metallorum。

    泛含铜植物种类少见,但比与它杂生的上述两类植物分布较广。该类植物在富铜的和贫铜的土壤中均能生长,如旋花属植物等。

    本区最著名的“铜花”大概应属Becium homblei。严格来说,泛含铜植物是良好的找矿标志,因它仅生长在含铜的土壤中。然而,由于同一种属的其他植物的存在,使问题复杂化了,如众所周知的B. obovatum即是一种假“铜花”。尽管它与B. obovatum很相似,但它并不生长在含铜的土壤中。在实际工作中,各种属的特征一定要分清楚。任何复杂的事物,要靠实地的研究,而不是凭想象去解决它。

    1.4气候

    由于地理纬度的影响,该铜矿带属低纬度气候特点。

    一年分雨季和旱季,两季分明。雨季即夏季,多雨而凉爽,一年中仅在11月雨季来临之前的两个月时间内,气候较闷热。全年晚上一般较凉爽。

    年平均气温21℃,最高不超过32℃。

    太阳南移后,进入11月份不久,雨季开始。近赤道处,由于太阳直射时间较长(南北回归线间日照时间长),因此,夏季也较长。在夏季间(即雨季间)有一“短暂旱季”出现。

    在南纬13°处,即铜矿带所在位置,从是年11月到来年4月,降雨量可1318mm。其中,所谓“短暂旱季”,从1月到2月可持续3周之久。

    “短暂旱季”前后的雨季,也多有不同。1月份以前的下午或晚上,常有雨前雷电发生。雷电持续时间较短,且不强烈。

    冬天,即旱季,白天阳光灿烂;夜晚,繁星闪烁。6、7月间常有夜雾出现。

    在此季节,草木枯萎,灌木丛中常有山火发生。雨季来临之前,随着气温的升高,这种情况时有发生。

    早季刮西南风,风速稳定而气候温和;雨季的风向和风力变化较大。

    2.铜矿业的早期开发

    赞比亚独立前的1924年,其出口总值不足50万英磅,至1952年增到8300万英磅,1982年超过10亿美元。这期间出口总值明显增长,完全是由于该铜矿带采矿工业发展的结果。

    1852—1873年间,首先是戴维?列文斯敦(David Livingstone)对中部非洲的考察,激起了人们对开发的兴趣。而后十年,南非金和金刚石的发现给予了人们实际的经济动力。以赛西尔?罗德斯(Cecil Rhodes)为首,出现了一些新型矿业主。他鼓动一些寻求采矿特许的人,争取在加丹加为B.S.A公司赢得采矿的权力,但事实上,他们没有说服姆西德(Msidi)-----一位代表英国政府利益的当地首领。在一次与比利时人的冲突中,姆西德死亡,这导致整个加丹加地区落入比利时的势力范围。留给罗德斯及其公司的仅仅是南部远景不好的地方。

    1924年以前,该公司一直管理着上述地区。1906年首先在康桑司(Kansanshi),随后在卢萨卡以西约350km处的白云岩中开采因地表富集作用形成的浅而富的筒状辉铜矿床;在恩多拉(Ndola)附近的布瓦纳?姆库布瓦(Bwana Mkubwa)矿也投入生产。在未引进欧洲采矿技术以前的长时间里,他们应用简单的采矿方法,对康桑司和布瓦纳?姆库布瓦矿进行开采。这期间,一些不太引人注意的铜矿标志,如1899年在强姆毕什(Chambishi)的格雷(Grey),1902年在罗安?安德罗辛(Roan  Antelop)的考里尔(Collier),以及后来在卢安夏(Luanshya)等地方也被标定出。1910年恩卡纳(Nkana)矿的发现,系由当地居民带着一块含铜矿斑点的岩石找到设在恩多拉的美国公司的副手报矿而发现的。这位副手把这一情况报告给公司。1923年发现了钦戈拉地区的雷窝?罗德(the River Lode)矿。该矿的发现,最终导致了恩昌加矿床规模的扩大。这种连续不断的发现,当时确实给予地质学家以鼓舞,使之后来产生了罗德西亚和刚果边界矿田的新模式。

    1902年稍早,在波罗肯?希尔(Broken Hill)今日叫卡布韦(Kabwe)的地方,发现了铅锌矿露头。

    金属化合物平均含量达50--60%,这一发现导致了新铁路向北推进。1906年直通加丹加矿区的铁路完成,该矿投入生产。

    然而,就整个铜矿带而言,1924年以前与同一时期发生在边界另一侧的沙巴铜矿的开发相比,是微不足道的。其主要原因是两侧矿床出露非常不同。在扎伊尔一侧,刚果河及其支流与赞比亚一侧的河流相比,显得更年青,因此切割较大,地形复杂(该两个河流水系的分水岭,即为两国之边界)。一些比较著名的矿床就沿比高50一l00m的山脊出露的。在扎伊尔一侧,尤其使人一目了然的是,矿床之上含铜很高的土壤中生长着繁茂的林木。除此之外,露头上的氧化铜绿色锈斑,无疑是铜矿化范围的标志。

    相对而言,在赞比亚一侧,矿区内均具有成熟期的地形特点。厚厚的土壤层之下,也可能掩盖着矿化露头。偶尔,在溪流的强烈切割处,可见到较弱的矿物氧化现象。在形成厚厚土壤层的物理化学过程中,靠近地表的矿层,可能有铜矿物淋滤出。这种现象可作为寻找隐伏矿层的重要线索。象扎伊尔一样,在含铜较高的土壤中,不会有其他植物生长。只会有特殊的植物。这就是众所周知的“铜林地”。在赞比亚“铜林地”一带早期的采矿者。在淋滤地带挖掘矿坑并未发现原生矿化露头而大失所望。在从前,这种情况可能会发生在最具想象力的人身上。他们可能以为,在扎伊尔,那些光彩夺目的矿化标志,完全可以与赞比亚的看上去很有希望的矿化标志相比。所以在赞比亚早期的铜矿业开发中,注意力主要集中到象康桑司和布瓦纳?姆库布瓦那些扎伊尔式矿床类型身上,是不足为奇的。

    跨过扎伊尔(南部)边境的矿山开发,范围广泛但相对较贫的铜矿化,这一事实早在20年代早期就被B.S.A公司的人所认识。他们觉得要有效地实施本公司的开采计划,需要巨额投资。当时拥有全部采矿权的该公司,获得了来自美国、英国、南非等的巨大的财务支持。很清楚,这些投资者的最大希望是,通过钻探等手段揭示巨型硫化物矿床的存在。

    从硫化物矿石中冶炼铜的新技术的应用是铜矿业开发的一场革命。该项技术掌握在两家公司手中。罗德森选矿托拉斯(Rhoclesion Selection Trust)开采罗安?安德罗普和木富里纳(the Roan ntelope and Mnfulira)矿山,而罗德西亚—安哥拉—美国有限公司(Rhodesion Anglo American Corparation)开采恩卡纳、恩昌加和布瓦纳?姆库布瓦矿山。1927—1930年间,该地区笼罩在一片繁荣景象之中。铁路通向矿区;居住着采矿工人的城镇兴起;非洲劳工增加了三倍之多,达23000人。

    1931一1934年间,刚刚兴起的矿业,遭世界经济大萧条的打击,很多矿山倒闭。当时只有恩卡纳和罗安?安德罗普矿山勉强得以维持。40年代后期,采矿业再次兴起。但由于大量财富落于股东腰包,纷争也由此而始。当时的殖民者考虑到这一情况。认为应适当帮助发展当地的经济。他们的这一想法,为非洲民族主义者所接受。

    在殖民主义者与民族主义者联盟的十年中(该联盟于1963年瓦解),铜的价格保持上升的趋势。卡莱巴(Kariba)拦河大坝的修建,带来廉价的电力供应,降低了矿区对煤炭的依赖程度,开拓了矿业发展的道路。1964年赞比亚独立,为矿业的发展提供了可靠的政治经济保证。1970年实行了具有重大意义的工业国有化;组成了恩昌加矿业股份有限公司(该公司主要由原来的安哥拉美国公司、罗安矿业有限公司组成)和原有的罗德西亚选矿托拉斯(RST)两个公司。到1975年,上述两个公司始由赞比亚人担任总经理。1982年将上述两个公司合并为目前的赞比亚铜矿业股份有限公司。

    3.区域地质

    赞比亚和扎伊尔铜矿带的构造活动,主要受晚寒武世卢弗里安(Lufilian)运动的影响。南北向的挤压形成了近东西向的复式褶皱构造(图2)。在西部,受西北侧基巴尔安(Kibaran)地块和东北侧的卢阿普拉(Luapula)地块的影响。该构造带呈弧形弯曲,并被地块的突出悬谷状地质体楔入,致使褶皱呈弓形向上述两个地块的前沿间弯曲。基底古地形特征控制岩层分布的空间位置,被褶皱的岩层由加丹加群组成。赞比亚的卡弗背斜代表了卢弗里安运动产生的主要构造型式。剥蚀作用使背斜两翼的次级褶曲出露。目前铜矿带各矿床就处在两翼的次级构造部位(图3)。然而。最有意义的是:分布在背斜两翼的控矿构造,与岩层走向一致,呈等距、带状展布,其间距约30km。这种明显的构造控矿形式使人受到启发。从前在下罗安组岩层寻找铜矿,遭到很大的困难。在研究了罗安组岩层构造之后,通过等距离原则,才不断的发现有价值的铜矿床。

    3.1地层

    3.1.1基底杂岩

    卢弗布系片岩和片麻岩是该区出露最老,分布较广的岩层,内有较大的花岗岩体侵入。莫瓦系变质沉积岩不整合于其上。

    莫瓦系较新的石英岩和片岩分布较广。岩层内夹有一层质地坚硬、变质程度较高的具有交错层理的石英岩。在本区,该石英岩发育良好,特征显著,或高突为山脊,或孤立成山峰。其出露形态,反映出该杂岩系的构造形态。

    恩昌加红色花岗岩是该区唯一的酸性侵入体。它晚于莫瓦系岩层。本区很多基底变质岩和侵入岩均具铜矿化现象。最大最著名的岩体,要数位于强姆毕什西南20Km处的萨姆巴岩体。在卢弗布纪之后,加丹加时期生成的斑岩型铜矿,估计其铜储量50Mt(其地表品位为0.5%)。

    上述这一类含铜地质体和其他较小的地质体表明,铜矿带的这种层装矿化特点,对含铜基底杂岩来说,其成矿的经济意义也是不容低估的。

    3.1.2加丹加系(或超群)

    (1)含矿岩系:基底杂岩同上覆的加丹加群岩层的不整合接触现象,象其他重要地质现象一样,是令人注目的。从目前来看,高出山谷几百米,由花岗岩、石英岩和片岩组成的山脊,可以说明,在加丹加群沉积初期,古基底地形是幼年期的。原生沉积类型反映了这个特点。化石与山麓堆积并存,巨砾岩遍布谷中或处在山之高处。在东北海侵的方向上可见滨海相沉积岩层和风积层。自古海岸向海中方向,由砂、砾岩到粉砂岩和泥质岩呈现典型的海相分带特征。该套岩系是下罗安组含铜钴矿化的主要岩层。其中某些层位藻类生物礁发育。自下而上岩层中碳酸盐和硫酸盐矿物含量逐渐增加,这表明当时为蒸发作用较强的古地理环境。下罗安组上部首次出现范围较广的灰岩,是上、下罗安沉积时期的分界线。该界面具有一定的划时代意义。

    其上为姆瓦希组岩层,厚度可达600m。主要由碳酸盐和页岩互层组成。页岩通常为碳质页岩,具黄铁矿化。

    莫瓦系岩层是含矿岩层最上部的岩层。

    (2)孔德龙古组:该组岩层底部以出露较广泛的砾岩层为其标志,已知最大厚度150m,具有冰碛和冰川沉积的特点,因此,人们认为它是冰碛岩。其上为柯康特韦(Kokontwe)灰岩,这是一层较特殊的的含钙质的岩层,厚度约450m。该岩层之上为较厚的板岩,其中夹有一层较稳定的紫红色长石砂岩。该岩层一直延伸至扎伊尔和安哥拉。

    3.2加丹加期后基性火山岩

    辉长岩床主要发育在上罗安组岩层和下孔德龙古组岩层中。在齐布卢玛,由于多次侵入活动叠加结果,使岩床厚度达300m。在接触处可见冷凝边和较窄的变质带。主要变质矿物有透闪石、阳起石及不纯白云石等。此外,在围岩中可见平行层面的重力层现象。后一地质现象表明,岩体是在卢弗里安运动以前侵入的。辉石一般蚀变为角闪石,并常伴有方柱石。

    煌斑岩切穿岩层现象见之于恩昌加雷窝?罗德矿体、康柯拉北矿区(the North Orebody Konkola)和恩卡纳明多拉分矿区(the Nkana Division Mindola Mine),雷窝?罗德岩墙切过底板岩层后,在下部条带状页岩中沿层面贯入,形成岩床。当它以岩墙产出时,铜矿化较弱;以岩床出现时,则成为雷窝?罗德矿体的一部分。明多拉岩墙在横穿矿体下盘后,继续穿过矿体,至矿体上盘尖灭。总的说来,岩墙是不含矿的,即便穿过矿体时也如此。但与矿层接触处,可使成矿元素活化,造成元素的局部富集。

    在康柯拉北矿区3号竖井中,可见岩墙垂直横切基里拉?波姆韦(the Kirila Bomwe)背斜轴部。岩墙产状直立,切过下盘岩层,在底部砾岩处尖灭;向上未穿过矿体。在其冷凝边中,含铜品位大于1.00%,而整个岩墙的平均品位则在0.40一0.80%间。矿化以细粒黄铁矿和黄铜矿出现。

    3.3变质作用

    组成卡弗背斜的加丹加群岩层。具区域浅变质特点。其变质相各部不一,东部为浅变质绿片岩相;南部为中一浅变质绿帘石—角闪岩相。变质作用使矿物颗粒度增大,这有助于选矿。基底杂岩遭受退变质作用。兰晶石、方柱石矿物少见。在卢弗布和莫瓦系岩层中,粘土质岩石中白云母和绢云母矿物发育。

    3.4构造

    令人注目的卢弗里安弧形构造是本区岩层的重要构造形式。卢弗里安运动对扎伊尔沙巴地区有着巨大的影响。在科尔韦齐和丰加鲁姆(Kolwezi and Fungarume)一带,罗安组岩层中出现孔德龙古中期的岩层,致使构造杂乱无序。形成混杂堆积的复杂构造形式。无论用深部罗安组含矿岩层虚脱滑动被推上地表抑或是向北逆掩。均难以解释上述现象。

    在赞比亚的某些地带,褶皱较为强烈。虽如此,但上覆岩层仍未滑离基底。罗安组下部岩层,仍以较大面积覆盖于基底岩层之上,未被剥蚀掉;有些被剥蚀的褶曲的残余部分,蜷伏于基底岩层之中。  

    卡弗背斜是本区的主干构造。它把出露在它东翼的深槽状木富里纳向斜和出露在它的西翼的浅槽状罗安、恩卡纳—强姆毕什和木里阿什向斜盆地分隔开来。西翼的构造盆地,呈雁列状展布,自北向南为:弗特窝拉(Fitwala)、恩昌加、米姆布拉(Mimbnla)、恩卡纳、巴鲁巴(BaLuba)和罗安等。近一步观察发现,这些向斜(盆地)一般均为不对称形。北东翼为陡倾斜,时有倒转,常有复合拖曳褶皱出现;受地壳应力的作用,常造成紧闭束状翻卷褶曲,有时甚至连基底岩层也卷入其中,倒转、等斜褶皱随处可见。在恩昌加向斜缓倾斜的西南翼,偶尔可见象沙巴地区出现的平卧褶曲。从几何形态看。其应力方向指向东北。这个方向与其他部位产生的包括平卧褶曲在内的倒转褶曲的应力方向是一致的。同时也说明,褶曲的形成至少可分为两个阶段:最初,相对卢阿普拉地块(LuapuLa Massife)

    方向发生挤压形成规模较小的平卧褶曲,随后进一步形成雁列状倒转向斜复合构造。

    在背斜轴部通过的地区,如康柯拉、姆卡姆博(Mokambo)和恩多拉等地,常发生丘状隆皱。在被剥蚀的穹丘状隆皱中心,可见基底花岗岩出露,同时亦见到加丹加群岩层发生穹丘状倾伏,过去人们曾认为这种现象,即出露的花岗岩为底辟构造,其围岩系受牵引力作用所致。后来的地质测量表明,此处并无花岗岩侵入。

    本区断裂构造不发育。因此,在诸矿床中研究断裂的控矿作用意义不大。在恩昌加采坑中,直接影响矿床开发的倾斜断层,可能是唯一的例子。范托姆断层(the Phantom Fanlt)是铜矿带中最大的断层。该断层自木富里纳向斜经卡弗背斜至康柯拉矿区的南部。从区域上看,它不具有任何实际的意义。

    4.矿床地质

    4.1岩石  

    整个铜矿带中之矿体均赋存在加丹加群下罗安组岩层之中。矿体呈层状产出。矿层的厚度可达40m;纵向和斜向延伸均在2000m以上。在卡弗背斜西翼,含矿岩层为标准泥质岩。在恩昌加和齐布卢玛,含矿岩层与上述不同。在木富里纳和布瓦纳?姆库布瓦,位于向斜东翼的含矿岩层主要为砂质岩。

    出露在卡弗背斜两翼的泥质岩,即通常所说的含矿页岩,作为主要含矿层分布较广。黑色石墨质页岩,向侧部逐渐相变为纹状层理泥质岩以及白云岩,而后又变为泥质岩,有时为燧石质灰岩,最终变为无矿的白色结晶白云岩。泥质岩走向比较稳定。但值得注意的是,由于当时高势能的沉积环境,使沉积发生周期性的变化(或韵律),从而出现含矿岩层的重复。在恩昌加,中、上部矿体的围岩为石英岩。石英岩中含有长石,但长石含量各部位不等。在齐布卢玛,有一定价值的矿化,限制在河床砂岩地层之中,向上才为泥质岩。

    4.2成矿作用

    人们普遍认为,主要成矿作用与围岩的生成是同时发生的。从目前观察到的矿化特征看,成岩作用使成矿元素活化迁移,对成矿元素的富集起着重要的作用;同生沉积作用生成的成矿元素的原始分布状态,在经受后来的褶皱作用和区域变质作用,会发生很大的变化。矿石矿物多为浸染状,粒度与脉石矿物相似。脉状和细脉状富矿脉少见。主要铜矿物为斑铜矿、黄铜矿、辉铜矿及常见的硫钴铜矿等。在一些黄铁矿中常有钴元素存在。在恩卡纳的明多拉矿区,还开采了小型铀矿。该铀元素在铜矿带的其他矿区也有所发现。

    在铜矿带开发的早期,人们就认识到,无论在矿化岩层的剖面上抑或平面上,铜硫化矿物均具有带状分布特点。但在当时,这种分带性的意义远远没有引起重视,只是到了后来,在论证矿床的同生成因时,才提到了一定的地位。这种较典型的分带,是从海岸无矿化带开始的,向海的方向依次为:含斑铜矿的辉铜矿带一黄铜矿、斑铜矿、硫钴铜矿带→含少量黄铜矿的黄铁矿带。

    由于海底厌氧细菌产生出必需的硫。金属硫化物随着相对浓度的变化而沉淀下来。河流携带的少量呈溶解状态或者附着在悬浮的粘土颗粒上的金属元素,流入加丹加海。在那里,重的金属碎屑和少量溶解状态的铜硫化物首先沉淀下来,而后是含量较高的溶解状态的钻硫化物和铁硫化物的沉淀。

    与上述矿物分带相对应,在垂向上其分带性也很明显。在垂直矿层的方向上,底部为斑铜矿带;向上为斑铜矿、黄铜矿混合带;再向上为以黄铜矿为主的矿化带,有些矿床可能含有少量硫钴铜矿;在顶板附近为铁硫化物带,其中多含有钴硫化物。这种分带并不是一成不变的。在有些矿区,如辉铜矿等矿物的分布就有相反的情况。

    可采的钴矿仅仅出现在卡弗背斜的西部,其合计的储量主要来自恩卡纳、齐布卢玛、巴鲁巴和钦戈拉等矿床的伴生矿量。唯独在钦戈拉,钴矿化呈囊状和条带状分布在矿体的下方或古基底山丘周边岩层中。钴单独构成矿体,具有非常重要的开采价值。在其他矿区中,含钴矿物或多或少赋存在铜矿体中。虽然如此,含钴和含铜矿物是可以分离的。在康柯拉,钴矿化出现在铜矿体的较深部位,目前尚难利用。卢安夏和强姆毕什矿区的一些矿体中,钴品位较低,目前尚难回收。

    4.3采矿和选矿

     矿石的开采分地下和露天两种方法。浅部矿体露天开采,将地表土石层剥离即可。该方法经济易行,但需采用大型挖掘和铲土机械。地下开采较复杂,费用亦高,但这是获得深部矿石的唯一方法。上述两种方法均须解决地下水引起的问题。

    矿石的粉碎分下述过程:在棒磨机中将矿石粉碎成粒径小于3cm 颗粒;在球磨机中再粉碎成小于lcm的颗粒。然后送入选矿厂将其粉碎成粉末,加水成泥浆状,送于浮选槽。最后通过精选、烘干,加入适当的熔炼剂进行冶炼。冶炼厂设在恩卡纳、木富里纳和卢安夏,其冶炼设备为利用粉状煤和重油为燃料的反射炉(在木富里纳利用电炉)。难熔的物质从炉渣中分离出来,输送到转炉中,通过氧化过程,使铁和硫成为熔渣或气体逸出,最后获得熔融状态99.4%的精铜。此后进一步用坩锅熔炼,经过氧化作用除去不纯物质,再通过除气作用去掉多余氧气,最后在坩锅中浇铸。电炉熔炼的结果,在阴极处可获得98.97%的精铜。最后将上述铜产品制成铜丝,运往世界市场。

    通过电解作用使不纯物质沉积在坩锅底部。从中可以回收金、银、硒等元素。设在恩多拉的贵金属工厂就属于这种工厂。

    通过浮选选出铜硫化物之后,再通过浸出法选出氧化—硫化混合矿石。在此过程中,铜硫化物溶解成硫酸盐类,再通过电解获得铜。

    铜矿带中的四个矿区,赋存着含量较高、有经济价值的钴元素。冶炼厂通过焙烧法,使铜和钻硫化物变成硫酸盐类,再通过电解回收,分别获得铜和钻。

    恩卡纳TORCO工厂(一座处理难熔矿石的工厂),焙烧含云母的矿石,经处理获高品级铜矿石,然后再送往恩卡纳治炼厂。

    5.主要矿区

    5.1恩昌加矿区  

    该矿区可开采的矿体计有14个,均赋存在各类沉积岩层中,其剖面上矿化总厚度可达150m(图4)。除此之外,在钦戈拉一带,尚有3个含白云母的矿化层,属难熔矿石,目前尚难开发。上述铜矿化岩层,在本矿区分布如此之广泛,是整个铜矿带中唯一的。在铜矿带的其他矿区,矿化通常只局限在二、三个岩性层中。

    恩昌加下罗安组岩层表

    6.上部条带状含矿页岩(UBS),厚37m。

    上部为难熔矿石,下部为厚4m的混合矿石,二者组成上部矿体顶部。

    5.长石石英岩(TFQ),厚5—37m。该岩层相当于RL5(罗安分类)中部岩层。它与上部条带状页岩一起组成上部矿体。

    4.条带状砂岩(BSS),厚15—45m,相当于R'L5下部岩层,可细分为:

    ⑤燧石标志层,厚0—6m

    ④上部条带状砂岩,厚15—30m,为难熔矿石

    ③紫色石英岩,厚4.5-6m

    ②页岩标志层,厚1-1.5m

    ③、②组成中部矿体

    ①下部条带状砂岩,厚12--30m,为难熔矿石

    3.下部条带状页岩(LBS),厚0--30m,相当于RL6岩层,为下部矿体的一部分。

    2.长石砂岩,厚0--200m,相当于RL7的上部岩层,与3层的下部条带状页岩和一些夹层(0-18m不等)组成下部矿体。钦戈拉A--F矿体就处在这一层位。

    1.底部巨砾岩层,厚0一200m。

    矿体走向延伸30km,主要赋存在由长石砂岩、石英岩、条带状页岩、白云母砂岩、片岩和长石石英岩组成的下罗安组岩层中。该套岩层围绕花岗岩形成一系列向西北倾伏(或仰伏)的复背斜和向斜。主要有恩昌加向斜、钦戈拉背斜和明多拉向斜。

    其中两个最大的矿体,即所谓的上部矿体和下部矿体,出露在恩昌加向斜缓倾斜的南翼。二者的矿石类型均为硫化—氧化矿石。

    下部矿体主要分布在下部黑色条带状碳质页岩中,不过有些地段矿化超出上述范围,常出现在下伏的石英岩和长石砂岩中。它是钦戈拉地下开采的主要矿层,深度可达900m。赋存在该岩层中的较小矿体,还有雷窝?罗德(the River Lode)和卢阿诺(the Luano)矿体。二者均出露在恩昌加向斜的陡倾斜的北翼。在与下部矿体主要含矿岩层相邻的西边相类似的岩层中,还赋存有规模较小的钦戈拉“A”、“B”矿体。它们与下部矿体主要含矿层的构造展布型式相似,但与更西边的构造比较复杂的钦戈拉“c”、“D”、“E”、“F”矿体相比有明显的不同。在该含矿岩层下部,其岩性完全是不同的,还有米姆布拉(Mimbula)两个矿体和弗土拉(Fitula)矿体。它们位于矿区以南11km处,出露在米姆布拉向斜构造鼻次级褶曲中。该下部矿体的厚度变化较大,0--40m不等。其品位变化也较明显。上部矿体厚约35m。它在垂向上出露在下部矿体之上约40m处的岩层中。主要矿化层之岩性为长石石英岩,其上覆岩层为具有明显纹状层理的页岩。岩层构造比下部矿体的主要矿化岩层更复杂,呈一系列开阔褶曲形态出现,井逐渐归并于恩昌加向斜的缓倾斜的南翼。上部矿体既可地下开采,又可象恩昌加那样露天开采。

    在上述两矿体之间,夹有条带状砂岩。其实这是名不符实的,它是一种由于矿化作用形成的类似片岩的砂质岩层,其中难熔炼的铜硫化物。就在岩层中云母的晶格里。夹在其中的薄层石英岩和页岩把上述砂岩分成上、下两层。薄层的石英岩和页岩是中部矿体的主要含矿岩层,同时也是恩昌加露天开采的主要矿体。

    位于上部矿体局部地段,含有难熔矿石的白云岩以及条带状砂岩,是一种潜在的铜矿石资源,露天开采出的这种矿石,现已堆积如山,等待着先进的选、冶方法去处理。

    截止1982年初铜矿石储量为:

    工程完全控制的储量:758.3万吨,铜平均品位6.17%。

    工程部分控制的储量:1388.0万吨,铜平均品位6.05%。

    预测的远景储量:24682.5万吨,铜平均品位2.90%。

    其中还包括品位为0.61%,储量为2088.3万吨的钴矿石。

    5.2木富里纳矿区

    木富里纳铜矿床位于卢弗背斜的东翼。它不象西翼的矿床那样赋存于泥质岩中,而赋存在砂质岩中。含矿岩层具韵律变化。编号为“A”、“B”、“C”的三个矿体(层)就代表了三个类似的沉积韵律(图5)。每个韵律岩性由粗到细变化。但其矿化层位仅限于砂质岩层中,在上覆的白云岩和泥质岩中即消失。矿体与上盘接触面形态极不规则。矿层侧向变化较大,通常由矿化碎屑岩变为无矿泥质碎屑岩、风积碎屑岩或红色岩层等。木富里纳杂砂岩呈透镜状出露在每个含矿岩层的最上部,其成分主要为富含碳质的绢云母砂岩。它是作为每个含矿岩层韵律最后的沉积物出现的。

    基底古地形地貌对矿化范围起着重要作用,高品级的矿石常出现在古山丘侧旁的沉积盖层中,而黄铁矿化则发育在古山脊上的沉积层中。从目前观察看,在一些地段,原始铜—铁硫化物分带呈交错状态,后来的地表辉铜矿化使这情况更复杂化了。

    卡弗背斜西部的一些矿体的顶板岩层与罗安组较上部的岩层岩性相似,主要为一套白云岩、泥质岩、泥质石英岩和页岩。其中白云岩的一些部位,过去曾含有石膏,由于淋滤作用,现在已成为含水层。

    下罗安组岩层,区域倾向东北,倾角45°。三个交错褶曲(某些部位倒转)在岩层倾向上相互消长,向北西5—20°方向(几乎与岩层走向一致)倾(仰)伏。

    截止1982年初的铜矿石储量为:

    工程完全控制的储量:470.5万吨,铜平均品位2.88%。

    工程部分控制的储量:1529.2万吨,铜平均品位2.98%。

    预测的远景储量:8295.8万吨,铜平均品位3.10%。

    表1    木富里纳下罗安组岩层表

        岩层单位厚度(m)    主要岩石

    玻璃质石英岩12石英岩

    上部泥质石英岩21泥质岩夹石膏泥质石英岩  

    粗砂岩标志层   6粗砂岩、页岩和白云岩

    下部泥质石英岩27泥质岩、泥质石英岩夹白云岩

    层“A”矿层  11石英岩、杂砂岩

    夹在“A”“B”矿层间的岩层  10石英岩、页岩、白云岩  

    “B”矿层  12石英岩、杂砂岩

    夹在“B”“C”矿层间的岩层   9石英岩、页岩、泥岩层(白云岩)

    “C”矿层     15石英岩、粗砂岩、杂砂岩

    板上部岩层 石英岩、粗砂岩

    中部岩层0—150条带状石英岩、粗砂岩

    下部岩层 灰色薄层石英岩

    底部岩层 0—15底部砾岩

    5.3恩卡纳矿区

    目前正在进行开采的有五个独立的矿山。它们分别为:中央竖井、南部竖井、明多拉竖井、“E”区露天矿和明多拉露天采场,上述矿山均分布在恩卡纳复向斜东翼,总计延伸14km。

    南部竖井和中央竖井的矿体走向上是相连的。它们之间仅仅是地理位置的不同,而非地质构造的不同。基特韦?巴隆?盖普(Kitwe Barren Gap)含矿岩层中的一层无矿化岩层,把明多拉竖井与中央竖井分开。“E”区露天矿和中央竖井,在开采硫化矿石的同时,也开采上部部分氧化矿石。明多拉露天采场与上述类似。明多拉竖井开采地下硫化矿石,同时在上部也开采氧化—硫化混合矿石。无论是地下或是露天开采,由于已近采空,不久将停止生产。

    地下开采的矿层,主要有四种含矿岩层类型(图6)。在明多拉,主要为细纹状白云质泥岩;向南延伸至基特韦?巴隆?盖普,变为白色晶质白云岩;在中央竖井北端又变为明多拉型的含矿岩层;再向南为过渡型的岩层,即南部竖井所见的黑色页岩。这种岩性的变化说明当时沉积环境的变化是相当大的。底板中砂质岩层矿化少见。然而,在南部竖井一带,在矿层底部以下30m处的古基底凹陷槽中,有小而富的矿化层出现。含矿层最底部的岩层,常见较强烈的错断现象,断裂较发育。发生这种情况的原因,可能是由于构造活动期间,含矿泥质岩相对底板中较坚硬的石英岩和底部砾岩相对位移所致。

    硫化矿物的侧向分布和层状分带特点表明,它们的成因部分与沉积岩层是同生的。主要矿石矿物为黄铜矿、黄铁矿、硫钴铜矿等。在露天采场中,孔雀石、硅孔雀石、含铜云母和石墨为主要矿物,它们中有些为难熔矿物。高品级的氧化矿石通过设在恩卡纳的TORCO工厂进行工艺加工处理。

    恩卡纳向斜向西北仰起,靠近南部竖井的南端。在明多拉地区次级褶曲不发育,但在主向斜槽部,越近地表处,构造越发育和复杂。在南部竖井一带,褶皱构造令人注目,岩层均卷于向斜构造的轮廓之中。

    该矿区断裂构造与成矿作用关系不大。

    在明多拉,煌斑岩墙切穿底板岩层和矿体,至顶板处尖灭。岩墙本身不具矿化现象,但在接触面处,能使铜元素活化,形成品位较高的矿化体。

    截止1982年初的铜矿石储量为:

    工程完全控制的储量:484.2万吨,铜平均品位2.00%,钴平均品位0.12%。

    工程部分控制的储量:1362.4万吨,铜平均品位2.14%,钴平均品位0.13%。

    预测的远景储量:9152.0万吨,铜平均品位2.37%,钴平均品位0.13%

    5.8齐布卢玛矿区和齐布卢玛西矿区

    上列两个矿区位于基特韦以西14km处的卡鲁鲁什(KaLuLushi)附近,出露在恩卡纳—强姆毕什构造盆地南翼,为小而富的底板矿体。含矿岩层为绢云母长石石英岩。从岩层层序看,它与卢安夏RL7岩层中的石英岩、泥质岩层位相当。

    在齐布卢玛,矿体平均延长550m,平均厚度7.5m,最大厚度25m。在近地表处,铁帽发育。通过钻孔验证,该矿体矿化深度达900m。

    矿体下伏岩层为具有交错层理的长石砂岩,矿化沉积岩层充填在河道冲刷槽中,成为底板的组成部分,与上、下岩层有一定的交角。冲刷槽中所含硫化物的成分具明显的韵律变化。每个韵律的开始为硫化物标志层,层厚7--12cm,其内含钴元素。向上为具有浸染状铜矿化的绢云母长石砂岩,它一般比下部硫化物标志层含铜量要高。每个韵律的最上部为黄铁矿化玻基长石砂岩。由于每个韵律层的底部具有明显的冲刷槽,因此矿体底板接触面往往凹凸不平.硫化矿物的侧向分带具有明显不对称性。从槽中心向外侧,由黄铁矿化长石砂岩变为含黄铜矿、硫钴铜矿和含钴黄铁矿绢云母长石砂岩;向外黄铁矿和硫钴铜矿逐渐为斑铜矿所替代。最终由斑铜矿一黄铜矿逐渐过渡到侧翼无矿岩层。

    矿体以下,在冲刷槽中心略靠上层位的黄铁矿化长石砂岩中,含有少量浸染状白钨矿和铀矿,它们是在河道冲刷槽中最初参与沉积的元素。其矿化范围不大。

    齐布卢玛西矿区的主矿体,没有象齐布卢玛矿体那样具有矿物分带性,地表也不见矿化露头。除此之外,其他特征与齐布卢玛矿体类似。矿体赋存在古基底山丘旁侧的环形海槽中(图12)。山丘的突起处的周围分布着作用为底板岩层的风积砂层。从古山丘上和风积层侧旁剥蚀的物质沉积到海槽底部,形成山麓堆积。由于主河道与流入其中的各支流交汇,支流所携带的物质的沉积分布特点受到制约。一般来说,单一的硫化矿物分布在各支流的嘴部;其他部位矿物分带性不明显,含量较高的铜和钴硫化物往往混合沉积在一起;而后便截然变为黄铁矿化长石砂岩,最终为无矿长石砂岩。


    强姆毕什近地表矿层产状变化不大,一般倾向北,倾角46°。在地下450m深处,矿层受褶皱影响,变化较大。在强姆毕什西矿区,褶皱更强烈,甚至连基底岩层也被卷入,并使矿体缩短。

    截止1982年初铜矿石储量为:

    工程完全控制的储量:70.0万吨,铜平均品位4.80%, 钴平均品位0.16%。

    工程部分控制的储量:53.0万吨,铜平均品位4.01%,钴平均品位0.23%。

    预测的远景储量: 598.0万吨,铜平均品位3.56%.钻平均品位0.19%。

    图12  齐布卢玛西矿体综合剖面图

    5.5巴鲁巴矿区

    巴鲁巴矿区位于卢安夏矿区以北4km,木里阿什构造盆地东北部。

    下罗安组岩层岩性和厚度同罗安盆地中所见相似(图9)。巴鲁巴矿体与卢安夏下部矿体相当。其平均厚度8m,走向延伸6km。氧化矿层厚达70m。开采深度可达750m。

    象卢安夏矿区一样,硫化矿物具明显的分带性。与卢安夏不同的是,在其北部出现钻矿化现象,但并无开采价值。在含矿页岩中钴平均品位为o.15%。

    巴鲁巴向斜较卢安夏矿区罗安一带的构造简单。

    截止1982年初铜矿石储量为:

    工程完全控制的储量: 112.0万吨,铜平均品位2.04%,钴平均品位0.12%。

    工程部分控制的储量: 267.6万吨,铜平均品位2.26%,钴平均品位0.15%。  

    预测的远景储量:5414.1万吨,铜平均品位2.50%,钴平均品位0.16%。

    5.4卢安夏矿区  

    卢安夏和巴鲁巴矿区位于由基底花岗岩、卢弗布片岩和莫瓦变质沉积岩紧紧包围的加丹加岩层的外围地带(图7)。在矿带的诸多矿区中,这是唯一的情况。因此它是孤立的,完全不同于卡弗背斜西部有众多矿床分布,延伸较远,出露稳定的加丹加群岩层的情况。此处,含矿岩层与上覆的孔德龙古组岩层褶皱形成木里阿什盆地(Muliashi Basin)。该盆地是由属于罗安—巴鲁巴向斜的两个次纵向斜构成,轴向东南。

    在卢安夏,象铜矿带中的其他矿区一样,砂质的,偶尔为砂砾质的岩层,将基底岩层与含矿页岩隔开。早期沉积的岩层覆盖在起伏的古基底之上。底部砾岩即为矿体底板。此处,罗安盆地扩展开与木里阿什盆地成为一体。底部砾岩中砂质成分增加,其本身也具有矿化现象。

    表2    卢安夏—巴鲁巴复向斜加丹加群岩层一览表

    岩层组  主要岩层厚度(m)    主要岩性

    孔德龙古    冰啧岩

    姆瓦希 约100  碳质细粒条带状页岩

    上罗安   RL1

    Rl2

    (罗安岩层分类)    460--610白云岩、泥质岩及夹有白云岩和石英岩的泥质岩层

    下罗安   RL3

      RL4

      RL5

      225--244含砾长石砂岩,长石石英岩

    白云岩和浅变质页岩

    泥质岩、石英岩、白云岩

    (含矿页岩层)17--55泥质岩、白云质“片岩”

    RL70--2

    0—240底部砾岩

    石英岩、砾岩和泥质岩

    含矿页岩最底部的岩层为白云质页岩,不含矿。由于应力作用,使底板岩层与弱矿化页岩接触面处产生构造片理。再向上为泥质岩,属含矿岩层的一部分。通过观察发现,顶、底板位置沿走向是变化的。这可能与最初的海侵和最终的海退阶段沉积环境有关。在罗安地区西部,铜矿化一般发育在该套岩层的下部,而在罗安盆地东部的某些部位,则发育在较上部位。在西部,矿化甚至下移至包括底部砾岩在内的不同岩相的岩层中。

    在罗安盆地,含黄铁矿泥质岩夹在底部砾岩和含矿页岩之间。底板与含矿页岩间无明显的界限。同样,顶板与矿层界面也不明显。含矿页岩与无矿页岩间界面呈犬牙交错状。

    含矿页岩中的硫化矿物,在走向上和侧向上具有明显的分带性。这种现象与上述的海侵初期和海退终期的沉积环境有关。

    上罗安组上覆岩层为白云岩和页岩组成的一套混合岩层,其中可见辉长岩床贯入。

    罗安盆地及其周围地区构造复杂。罗安向斜为本区的主要构造,为等斜褶曲,西部有倒转现象。南部褶曲槽部开阔、形态园滑;北部褶曲紧闭,并向北挤压弯曲,甚至可见含矿页岩楔入紧闭的古基底构造两翼之间等现象。罗安向斜的翼部牵引褶曲发育。向西至罗安一带,在向斜的南翼,可见许多呈雁列状展布的牵引褶曲(图8)。

    截止1982年初铜矿石储量为:

    工程完全控制的储量: 357.4万吨,铜平均品位2.41%。

    工程部分控制的储量: 451.0万吨,铜平均品位2.35%。

    预测的远景储量: 4294.4万吨,铜平均品位2.45%。

    5.6康柯拉矿区

    康柯拉矿区有三个主要矿体,它们赋存在下罗安组含矿岩层中,主要为弱白云岩化粉砂岩。从构造上看,含矿层分布于由罗安和姆瓦希组岩层组成的挠曲盆地中。该盆地延伸14km,出露宽3km,盆地向西延伸10km处,进入扎伊尔,与那里的姆索什(Musoshi)矿床相连。康柯拉矿区和姆索什矿区组成了边界地区最大的铜矿区。较小的弗特窝拉(Fitwaola)矿床位于康柯拉东南7km处的孤立盆地之中。

    下罗安组岩层不整合于基底斑岩、片麻岩、片岩之上。下罗安组底部巨砾岩缺失,为一层从底板石英岩中细分出来的中砾岩层,主要为粗屑长石质中砾岩夹交错层理细粒玻质石英岩。其上覆岩层为泥质岩和石英岩互层,即通称的泥质砂岩。再向上依次为多孔砾岩、构成矿体底板的砂岩和砾岩,这三种岩层构成底板含水岩层(图10)。

    含矿页岩岩层组不整合于底板砾岩或砂岩之上。可细分为五层,依次为:A层,主要为含藻类细条带状不纯白云岩;B层,灰色厚层粉砂岩;C层,灰色粉砂岩夹白色白云岩;D层,灰色粉砂岩夹白云岩透镜体:E层,灰色粉砂岩夹粉红色细粒长石砂岩条带。

    主要矿石矿物为辉铜矿、斑铜矿、黄铜矿、孔雀石和硫钴铜矿。

    矿体顶板岩层为一套石英岩、页岩、白云岩组成的混合岩层。

    含矿层顶、底的岩层中,含水量较大,在投入开采前,必须进行抽水工作。其抽水量为400000m3/d,为其他矿区的五倍。

    罗安组岩层主要发育两种构造型式:即位于东南方的基里拉?波姆韦(the KiriLa Bomwe)背斜和西北方的康柯拉穹丘。康柯拉穹丘的核部由基底花岗岩、片岩组成;基里拉?波姆韦背斜核部由片麻岩组成,其中为木里阿什斑岩所侵入。沉积岩层在上述基底岩层周围形成平缓的褶曲。褶曲为断层所错断,这一现象在整个铜矿带的其他矿区是少见的。断裂活动将含矿层分为五段:南段或叫1号矿体,出露在基里拉?波姆韦背斜南翼,平均厚度约7m,倾角50—70°不等,延深2000m。由无矿白云岩层将其与北部的3号矿体分隔开。3号矿体通过背斜南翼的构造鼻部位,平均厚度约5m,矿层倾斜较缓。康柯拉2号矿体,位于3号矿体西北方9km处,呈弧形绕康柯拉穹丘弯曲。延伸长5000m,出露宽度4m左右,倾角50°不等。在2号矿体与3号矿体间的广阔地段,工程钻孔剖面控制的矿化深度为800--1200m,这表明整个盆地中矿化是连续的。不过1号矿体南部的工程剖面中,所见铜矿化品位较低。

    截止1982年初的铜矿石储量为:

    工程完全控制的储量: 205.0万吨,铜平均品位3.75%,钴平均品位0.14%。

    工程部分控制的储量: 712.5万吨,铜平均品位3.58%,钴平均品位0.11%。

    预测的远景储量: 19798.7万吨,铜平均品位3.72%,钴平均品位0.05%。

    5.7强姆毕什矿区

    强姆毕什矿区分露天开采和地下开采两种采掘方式。该矿区位于基特韦和钦戈拉中间。下罗安组部分岩层构成了恩卡纳—强姆毕什盆地,主要含矿层为页岩层(图11)。走向近东西,倾向南,倾角60°不等。含矿岩层为近东西走向,呈现出一个包括含矿页岩在内的陆缘海相沉积的带状平面图。向东,页岩中砂质成分增高。在未超覆基底的地段,与上、下层位的砂岩界限不清。离开古海岸线向西,含矿页岩覆于厚度较大的底板岩层之上,变为厚层含碳质黄铁矿化页岩。

    强姆毕什主矿体赋存在古基底山丘间的盆地中。其延伸长度地表与地下不同,地表延长800m,地下300m,标高处延长1500m。深部矿化可达1000m。矿体平均厚度7.5m,最大厚度30m。

    规模仅次于主矿体的强姆毕什西部矿体,出露在古基底山丘的西缘,是主矿体向西尖灭再现的部分。此处含矿页岩厚度增加。矿体下部,不仅含斑铜矿,还含黄铜矿,向上黄铁矿占主导地位。矿体延伸1800m,厚约7.5m。

    本矿区的3号矿体,赋存在西部矿体之下,与基底岩层的接触处,属于小型底板矿床。

    矿化层氧化淋滤作用深度达90m。氧化带铜品位2--3%,主要矿物为孔雀石、锰土等

    含有铜、钴、铁元素,含量较高。

    原生硫化矿物呈带状分布,从海岸无矿带向海心方向依次为辉铜矿、斑铜矿、黄铜矿、黄铁矿等为主的矿物分布。剖面上,向上穿过矿体之后,在与顶板接触处,辉铜矿为黄铜矿,黄铜矿为黄铁矿所替代。

    下罗安组顶板围岩向上,或者说主要矿层以上,逐渐变为以白云岩为主的岩层,其中有厚层辉长岩床贯入。

    截止1982年初铜矿石储量为:

    工程完全控制的储量: 101.1万吨,铜平均品位3.07%。

    工程部分控制的储量: 149.8万吨,铜平均品位3.00%。

    预测的远景储量: 2633.9万吨,铜平均品位2.79%。

    5.9布瓦纳?姆库布瓦矿区

    该矿床赋存在仁弗背斜东北翼的下罗安组岩层中。矿床与木富里纳矿床有其类似的特点。它们均处在背斜的东翼,含矿岩层中砂质成分比出露在背斜西南翼的含矿页岩型矿床要高。同康桑司矿区一样,早在铁器时代,当地居民就在山沟中开采最富的矿石。1903年罗德西亚铜矿业公司进行过竖井开采,由于地下水问题未获解决,这项有价值的工作很快终止。露天开采始于1924年。

    加丹加群沉积地层不整合于加丹加变质岩层之上。除少数地段外,采矿区的沉积岩层相对比较稳定。在含矿岩层的不同岩性层中均有矿化现象。通过仔细观察发现,品位在1.0%的含矿岩层主要限于长石质石英岩和条带状砂岩和粉砂岩等再细分出的岩层中。

    目前的采场稍东一带,在140--210m深处为富矿地段,再向下矿体尖灭。在该地段已知主要矿体最大厚度60m,向西逐渐变薄,到采场西端厚度为25m,至采场以西250m处尖灭。采场东端的北北西向正断层将矿体截断,以致东盘或下降盘的矿体所剩无几。

    采场东北角处,可见石英辉长岩脉切过岩层。该脉岩向东延伸至采场以东300m处。在采场北部,经钻孔验证,也有石英辉长岩脉存在。脉岩具浸染状铁硫化物矿化现象,但无铜矿化。虽然如此,它可能导致了铜元素的活化作用。就本采场所见,在岩脉经过的部位,铜矿呈囊状富集。

    本矿区下罗安组岩层构造复杂。北西—南东向的岩层走向受褶皱影响而变化。特别是在采场西北边,可见岩层倒转现象。在此处,岩层被轴向平行的、向西北倾伏或仰起的背斜和次级向斜所改造。采场北边上述褶曲多为倒转或同斜褶曲。上述现象,使希瓦纳?姆库布瓦矿区范围的施工地区(the Bwana Mkubwa Police Camp)含矿岩层出露形态与区域的岩层走向明显不同(图13)。东南部岩层倾向较缓,但走向变化较大,致使含矿层的产状多变。

    矿区断裂构造不发育。采场东端的一条断层可能对矿体的开采有一定影响。

    矿区内有两个含水岩层,其一位于在底板岩层中,另一位于顶板。目前,该采场已到晚期,底板含水层的排水问题是当前面临的严重问题。该岩层的承压水位已高出采坑底面40m。

    截止1982年初的铜矿石储量为:

    预测的远景储量:19.7万吨,铜平均品位3.40%。

    5.10康桑司矿区

    该矿床位于铜矿带以西180km赞比亚西北省的索尔韦兹(SoLwezi)附近。该矿是1899年在铁器时代开采、冶炼的旧址上发现的。1908年投入铜矿的开采。1914因生产成本太高而停止。1927年恢复地下采矿。1932年由于受世界经济大萧条的影响再度停止。1977年开始露天开采,直到今日仍在继续。

    矿体处于索尔韦兹穹丘的东北翼。铜矿化分布于加丹加群姆瓦希组的变质岩层中。变质岩层主要出露在康桑司山一带。目前该山由于露天开采已被削平。与矿体有关的很多地表特点与其说象赞比亚类型矿床,倒不如说更象扎伊尔类型。矿床所在地表为一荒凉无树山岗。铁器时代富矿体未开采之前,它有明显的地面特点,它的耀眼的锈斑,一定是很壮观的。

    山岗上、下的表层矿化范围,长500m,宽250m。矿体围岩由互层的含石墨页岩、斑点状片岩、石英岩和少量灰岩组成。岩层在山岗一带褶皱形成不对称的穹丘,其产状较缓,倾角一般小于25°,岩层中布满了蓝-绿色的氧化铜彩斑,因此,该套岩层又被称为“绿色围岩”(图14)。

    产状较陡的含铜石英碳酸盐脉,切过“绿色围岩”。该岩脉走向南北,出露宽度各部不一,由几毫米到6m不等。它是含矿较富的岩脉。在铁器时代,常被矿工与地表氧化铜矿一块采走。这种含矿岩脉,也是后来地下开采的主要对象(地下开采,由于供水的原因,于1957年停止)。

    “绿色围岩”作为矿体,它的厚度变化较大,从几米到60m不等,平均厚度30m,靠近岩脉处品位一般较高。在山岗的东西两侧,“绿色围岩”的出露宽度变窄。

    “绿色围岩”的页(理)状和片(理)状围岩覆于20m厚的上部灰岩之上。在二者的接触面处赋存着叫做“残留矿体”的含矿岩层。这是一层质地较软的黑云母粉砂岩。主要含有铜的氧化矿物,其厚度15m,至穹丘的顶部变为4m左右。“残留矿体”既可能与上覆的“绿色围岩”直接接触,又由于“绿色围岩”下伏片状围岩达16m厚而使之隔开。

    上部灰岩之下为一套矿化片岩、石英岩和页岩,它们依次覆于80m厚的下部灰岩之上。

    下部灰岩的顶部即为采坑底面。最近的钻探验证表明:“绿色围岩”、含矿岩脉、残留矿体,就目前可采深度来说,其长度已延伸至采坑以北l000m处。在下部灰岩以下,以互层出现的、偶尔可见铜矿化现象的片岩、白云岩,其延深可达1300m以上。

    矿化特点与氧化作用达到的有效深度有关。在山岗上,可达原来地表以下60m处的上部从灰岩的顶部;在山岗以北,上部灰岩缺少较深的氧化范围,而下部灰岩以上的所有岩层均受到氧化作用的影响。此处,从地表至下部灰岩顶板,深度是150m。硅孔雀石是“绿色围岩”中含量最高的矿物。其他矿物尚有孔雀石、锰土、假孔雀石、其他硫化矿物等,它们的实际意义不大。从目前观察来看,上部灰岩含硫化矿物有增加的趋势,这似乎说明该岩层最终将成为主要的含矿岩层。

    截止1982年初的铜矿石储量为:


    预测的远景储量:2627.8万吨,铜平均品位3.10%。



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