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贊比亞銅礦帶地質

責任編輯:雅譯翻譯  發表時間:2014-08-20本文關鍵詞:

    來源:青海地質科技情報,1991年,第二期,1-38


    摘要:跨越贊比亞和剛果民主共和國邊界的著名巨型銅礦帶,是世界上最主要的金屬礦成礦區之一。從其儲量來說,礦帶中諸礦床的規模,無論用任何規范衡量都是巨大的,再加上銅和鈷品位之高,因此,在世界上,這類礦床是獨—無二的。銅礦帶主要受近東西向的復式褶皺構造控制。基底古地形特征控制巖層分布的空間位置。銅礦帶已知各礦床分布在褶皺兩翼的次級構造部位。最有意義的是:分布在背斜兩翼的控礦構造,與巖層走向一致,呈等距、帶狀展布,其間距約30km。這種明顯的構造控礦形式使人受到啟發,通過等距離原則,不斷的發現了新的有價值的銅礦床。銅礦帶礦體呈層狀產出。礦層的厚度可達40m,縱向和斜向延伸均在2000m以上。在卡富埃背斜西翼,含礦巖層為標準泥質巖。在穆富利拉和布瓦納?姆庫布瓦,位于向斜東翼的含礦巖層主要為砂質巖。

    關鍵詞:巨型銅礦帶   礦床   褶皺兩翼   次級構造   等距離原則  


    前言

    贊比亞銅礦帶舉世矚目,其銅儲量和產量在世界上均占有十分重要的地位,包含一系列規模巨大、品位特富的銅礦床,礦床類型和成礦特征也有其獨特之處,很值得我們參考。

    本文主要根據一九九O年十一月地質礦產部組成的赴贊比亞銅礦地質考察代表團,收集來的贊比亞銅礦帶資料,從中選譯了部分編輯成銅礦帶譯文專輯。專輯共分為三部分,第一部分“贊比亞銅礦帶概論”,介紹了該區自然地理、銅礦的早期開發史、區域地質、成礦作用、采礦和選、冶,最后分別列述了10個主要銅礦區的礦床地質和資源情況。本部分的原書由恩卡納分公司的R.Ashton編寫。第二部分“贊比亞銅礦帶的儲量、資源及生產情況”,除繼續介紹銅礦帶地質外,重點介紹了帶內各礦區銅、鈷礦的儲量、資源、品位及歷年來生產資料對比。本部分摘譯自銅礦總公司地質經理P.V.Freeman博士編寫的《銅礦帶礦床概述(1988)》一書中的前一部分。第三部分(經濟管理),本部分主要摘譯自《贊比亞銅礦業股份有限公司1990年度報告書》,由于內容過多,本文未選入,僅列出標題,可以大致了解到贊比亞銅礦公司的經營管理過程、管理方式、方法以及年報的編寫和表達格式,供經營管理部門特別是礦山管理部門參考,對地質勘查部門的經濟管理,也會有參考價值。


    第一部分  贊比亞銅礦帶概論

    地質學是不分國界的。跨越贊比亞和扎伊爾邊界的著名巨型銅礦帶足以說明這個問題。

    從其儲量來說,礦帶中諸礦床的規模,無論用任何規范衡量都是巨大的,再加上銅和鈷品位之高,因此,在世界上,這類礦床是獨—無二的。

    在世界的銅礦業中,扎伊爾和贊比亞兩國銅產量之和,僅在美國和智利之后,居第三位,而鈷的產量分別為第一位和第二位。截止1982年12月,贊比亞已開采、冶煉了平均品位為2.80%的銅礦石920Mt,從中獲得銅金屬22Mt。這意味著,平均品位為3.30%,約12億噸原有的礦石儲量已被采空。主要礦床剩下的礦石儲量,包括地表和地下的,尚有16億噸,其平均品位約為2.55%。此外,規模較小,品位較低(1.54%)的礦床的儲量,尚有700Mt。因此,已開采的和尚未開采的主要礦床礦石儲量總和約28億噸,從中可獲得77Mt銅和1.7Mt鈷。同時,在規模較小的礦床中,尚可獲得10Mt銅。

    上述表明,贊比亞銅礦帶以及與其毗鄰的扎伊爾沙巴省是世界上最主要的金屬礦成礦區之一。

    1.自然地理概況

    贊比亞銅礦帶,處在東經28°,南緯13°位置,呈帶狀展布,寬約50km,長150km左右(圖1)。自西北的奇利拉邦布韋(Chililabombwe),向東南的盧安夏(Luanshya)和布瓦納?姆庫布瓦(Bwana Mkubwa)延伸。銅礦床主要賦存在礦帶的兩翼,由兩條近乎平行的次級礦帶組成。一條經布瓦納?姆庫布瓦進入扎伊爾的金森達(Kinsenda),另一條自卡皮里?姆波希(Kapiri Mposhi)的北部,經盧安夏、基特韋(Kitwe)、欽戈拉(Chingola),以及奇利拉邦布韋向邊界外繼續延伸。人們企圖把礦床的帶狀分布同組成卡弗(Kafue)背斜巖層的區域幾何形態聯系起來,但是,這種對稱性,僅僅用一般的地質概念是很難說明的。

    1.1地形

    該銅礦帶地處中非高原的中部,海拔高約1200m。總的來說,其地理環境荒涼而寂寥,平坦而無什奇特之處。但值得注意的是,靠近盧安夏的莫瓦和姆帕塔?希爾(the Muva and Mpata Hills)以及在奇利拉邦布韋附近與扎伊爾接壤的卡蘇姆巴萊薩一帶的地理特點。在上述地區,河流處在寬闊而平緩的山谷中,山谷中很難見到巖層露頭。為此,人們不能不贊嘆早期的地質勘探工作者的堅韌不拔的精神,他們為弄清某些地質現象,不得不挖掘成千上萬個探槽或淺坑。

    欽戈拉(Chingola)地區出現的恩昌加花崗巖露頭,是一種剝蝕殘余的現象。

    1.2水系  

    銅礦帶的地表形態,受卡弗河制約。該河流發源于沼澤地帶,由此婉蜒而下,進入寬闊的山谷。在恩昌加瀑布處,河流沖刷了較堅硬的羅安(Roan)組巖層。卡弗背斜核部不太堅硬的基底片巖和花崗巖為河流提供了良好的河道。河流在被剝蝕的背斜脊部,蜿蜒流向東方。銅礦帶的各礦區因有這樣一條長年河提供的水源而慶幸。卡弗河有幾條支流為長年河,其他為季節河。在排水較差的地區,沼澤草地或雨季草場發育。這種情況主要發育在水系的源頭以及緩流水系的岸邊。在此處,上述草場或草地分布面廣。隨著支流水系分枝形態的不同,草場的范圍也不同。其寬度一般為100—600m不等,覆蓋面積估計約占該區總面積的10—20%。河流水流量隨著季節的不同變化較大。由于壯年期高原特點,流速一般較緩,峽谷或山谷瀑布少見。但在流經較堅硬的巖層時,可出現象恩昌加瀑布和姆帕塔瑪土(Mpatamatu)峽谷那樣的地理現象。


    1.3植被

    本區自然植被多為林地類型,主要為開闊林和半開闊林兩類,且有分帶性特點。其林木高度一般在15—20m不等。主要種屬為brachstegia,Julbernadia以及Isoberlinia。多數林木已被燒炭者、砍伐者以及原始刀耕火種的農人所毀,象松樹、桉樹等已絕跡。

    區域地質航測有效地利用了植被分布的細微變化(有時所利用的不一定是細微變化)。因為這種細微變化本身正反映了下伏巖層的變化。例如,在含銅巖層上覆的土壤中,可能有特殊的植被分布。很早以前,人們就發現,在所謂的“銅林地”生長著特殊的植物。該地區大概是應用生物法找礦的先例。

    本區已經發現的與銅有關的植物有30種之多。可分為三個植物群屬,它們多生長在含銅量大于0.5%的土壤中。  

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

    微量含銅植物主要生長在含銅量200×10-6—5000×10-6的土壤中,主要種屬有Bocium metallorum、B.homblei和Buchnera metallorum。

    泛含銅植物種類少見,但比與它雜生的上述兩類植物分布較廣。該類植物在富銅的和貧銅的土壤中均能生長,如旋花屬植物等。

    本區最著名的“銅花”大概應屬Becium homblei。嚴格來說,泛含銅植物是良好的找礦標志,因它僅生長在含銅的土壤中。然而,由于同一種屬的其他植物的存在,使問題復雜化了,如眾所周知的B. obovatum即是一種假“銅花”。盡管它與B. obovatum很相似,但它并不生長在含銅的土壤中。在實際工作中,各種屬的特征一定要分清楚。任何復雜的事物,要靠實地的研究,而不是憑想象去解決它。

    1.4氣候

    由于地理緯度的影響,該銅礦帶屬低緯度氣候特點。

    一年分雨季和旱季,兩季分明。雨季即夏季,多雨而涼爽,一年中僅在11月雨季來臨之前的兩個月時間內,氣候較悶熱。全年晚上一般較涼爽。

    年平均氣溫21℃,最高不超過32℃。

    太陽南移后,進入11月份不久,雨季開始。近赤道處,由于太陽直射時間較長(南北回歸線間日照時間長),因此,夏季也較長。在夏季間(即雨季間)有一“短暫旱季”出現。

    在南緯13°處,即銅礦帶所在位置,從是年11月到來年4月,降雨量可1318mm。其中,所謂“短暫旱季”,從1月到2月可持續3周之久。

    “短暫旱季”前后的雨季,也多有不同。1月份以前的下午或晚上,常有雨前雷電發生。雷電持續時間較短,且不強烈。

    冬天,即旱季,白天陽光燦爛;夜晚,繁星閃爍。6、7月間常有夜霧出現。

    在此季節,草木枯萎,灌木叢中常有山火發生。雨季來臨之前,隨著氣溫的升高,這種情況時有發生。

    早季刮西南風,風速穩定而氣候溫和;雨季的風向和風力變化較大。

    2.銅礦業的早期開發

    贊比亞獨立前的1924年,其出口總值不足50萬英磅,至1952年增到8300萬英磅,1982年超過10億美元。這期間出口總值明顯增長,完全是由于該銅礦帶采礦工業發展的結果。

    1852—1873年間,首先是戴維?列文斯敦(David Livingstone)對中部非洲的考察,激起了人們對開發的興趣。而后十年,南非金和金剛石的發現給予了人們實際的經濟動力。以賽西爾?羅德斯(Cecil Rhodes)為首,出現了一些新型礦業主。他鼓動一些尋求采礦特許的人,爭取在加丹加為B.S.A公司贏得采礦的權力,但事實上,他們沒有說服姆西德(Msidi)-----一位代表英國政府利益的當地首領。在一次與比利時人的沖突中,姆西德死亡,這導致整個加丹加地區落入比利時的勢力范圍。留給羅德斯及其公司的僅僅是南部遠景不好的地方。

    1924年以前,該公司一直管理著上述地區。1906年首先在康桑司(Kansanshi),隨后在盧薩卡以西約350km處的白云巖中開采因地表富集作用形成的淺而富的筒狀輝銅礦床;在恩多拉(Ndola)附近的布瓦納?姆庫布瓦(Bwana Mkubwa)礦也投入生產。在未引進歐洲采礦技術以前的長時間里,他們應用簡單的采礦方法,對康桑司和布瓦納?姆庫布瓦礦進行開采。這期間,一些不太引人注意的銅礦標志,如1899年在強姆畢什(Chambishi)的格雷(Grey),1902年在羅安?安德羅辛(Roan  Antelop)的考里爾(Collier),以及后來在盧安夏(Luanshya)等地方也被標定出。1910年恩卡納(Nkana)礦的發現,系由當地居民帶著一塊含銅礦斑點的巖石找到設在恩多拉的美國公司的副手報礦而發現的。這位副手把這一情況報告給公司。1923年發現了欽戈拉地區的雷窩?羅德(the River Lode)礦。該礦的發現,最終導致了恩昌加礦床規模的擴大。這種連續不斷的發現,當時確實給予地質學家以鼓舞,使之后來產生了羅德西亞和剛果邊界礦田的新模式。

    1902年稍早,在波羅肯?希爾(Broken Hill)今日叫卡布韋(Kabwe)的地方,發現了鉛鋅礦露頭。

    金屬化合物平均含量達50--60%,這一發現導致了新鐵路向北推進。1906年直通加丹加礦區的鐵路完成,該礦投入生產。

    然而,就整個銅礦帶而言,1924年以前與同一時期發生在邊界另一側的沙巴銅礦的開發相比,是微不足道的。其主要原因是兩側礦床出露非常不同。在扎伊爾一側,剛果河及其支流與贊比亞一側的河流相比,顯得更年青,因此切割較大,地形復雜(該兩個河流水系的分水嶺,即為兩國之邊界)。一些比較著名的礦床就沿比高50一l00m的山脊出露的。在扎伊爾一側,尤其使人一目了然的是,礦床之上含銅很高的土壤中生長著繁茂的林木。除此之外,露頭上的氧化銅綠色銹斑,無疑是銅礦化范圍的標志。

    相對而言,在贊比亞一側,礦區內均具有成熟期的地形特點。厚厚的土壤層之下,也可能掩蓋著礦化露頭。偶爾,在溪流的強烈切割處,可見到較弱的礦物氧化現象。在形成厚厚土壤層的物理化學過程中,靠近地表的礦層,可能有銅礦物淋濾出。這種現象可作為尋找隱伏礦層的重要線索。象扎伊爾一樣,在含銅較高的土壤中,不會有其他植物生長。只會有特殊的植物。這就是眾所周知的“銅林地”。在贊比亞“銅林地”一帶早期的采礦者。在淋濾地帶挖掘礦坑并未發現原生礦化露頭而大失所望。在從前,這種情況可能會發生在最具想象力的人身上。他們可能以為,在扎伊爾,那些光彩奪目的礦化標志,完全可以與贊比亞的看上去很有希望的礦化標志相比。所以在贊比亞早期的銅礦業開發中,注意力主要集中到象康桑司和布瓦納?姆庫布瓦那些扎伊爾式礦床類型身上,是不足為奇的。

    跨過扎伊爾(南部)邊境的礦山開發,范圍廣泛但相對較貧的銅礦化,這一事實早在20年代早期就被B.S.A公司的人所認識。他們覺得要有效地實施本公司的開采計劃,需要巨額投資。當時擁有全部采礦權的該公司,獲得了來自美國、英國、南非等的巨大的財務支持。很清楚,這些投資者的最大希望是,通過鉆探等手段揭示巨型硫化物礦床的存在。

    從硫化物礦石中冶煉銅的新技術的應用是銅礦業開發的一場革命。該項技術掌握在兩家公司手中。羅德森選礦托拉斯(Rhoclesion Selection Trust)開采羅安?安德羅普和木富里納(the Roan ntelope and Mnfulira)礦山,而羅德西亞—安哥拉—美國有限公司(Rhodesion Anglo American Corparation)開采恩卡納、恩昌加和布瓦納?姆庫布瓦礦山。1927—1930年間,該地區籠罩在一片繁榮景象之中。鐵路通向礦區;居住著采礦工人的城鎮興起;非洲勞工增加了三倍之多,達23000人。

    1931一1934年間,剛剛興起的礦業,遭世界經濟大蕭條的打擊,很多礦山倒閉。當時只有恩卡納和羅安?安德羅普礦山勉強得以維持。40年代后期,采礦業再次興起。但由于大量財富落于股東腰包,紛爭也由此而始。當時的殖民者考慮到這一情況。認為應適當幫助發展當地的經濟。他們的這一想法,為非洲民族主義者所接受。

    在殖民主義者與民族主義者聯盟的十年中(該聯盟于1963年瓦解),銅的價格保持上升的趨勢。卡萊巴(Kariba)攔河大壩的修建,帶來廉價的電力供應,降低了礦區對煤炭的依賴程度,開拓了礦業發展的道路。1964年贊比亞獨立,為礦業的發展提供了可靠的政治經濟保證。1970年實行了具有重大意義的工業國有化;組成了恩昌加礦業股份有限公司(該公司主要由原來的安哥拉美國公司、羅安礦業有限公司組成)和原有的羅德西亞選礦托拉斯(RST)兩個公司。到1975年,上述兩個公司始由贊比亞人擔任總經理。1982年將上述兩個公司合并為目前的贊比亞銅礦業股份有限公司。

    3.區域地質

    贊比亞和扎伊爾銅礦帶的構造活動,主要受晚寒武世盧弗里安(Lufilian)運動的影響。南北向的擠壓形成了近東西向的復式褶皺構造(圖2)。在西部,受西北側基巴爾安(Kibaran)地塊和東北側的盧阿普拉(Luapula)地塊的影響。該構造帶呈弧形彎曲,并被地塊的突出懸谷狀地質體楔入,致使褶皺呈弓形向上述兩個地塊的前沿間彎曲。基底古地形特征控制巖層分布的空間位置,被褶皺的巖層由加丹加群組成。贊比亞的卡弗背斜代表了盧弗里安運動產生的主要構造型式。剝蝕作用使背斜兩翼的次級褶曲出露。目前銅礦帶各礦床就處在兩翼的次級構造部位(圖3)。然而。最有意義的是:分布在背斜兩翼的控礦構造,與巖層走向一致,呈等距、帶狀展布,其間距約30km。這種明顯的構造控礦形式使人受到啟發。從前在下羅安組巖層尋找銅礦,遭到很大的困難。在研究了羅安組巖層構造之后,通過等距離原則,才不斷的發現有價值的銅礦床。

    3.1地層

    3.1.1基底雜巖

    盧弗布系片巖和片麻巖是該區出露最老,分布較廣的巖層,內有較大的花崗巖體侵入。莫瓦系變質沉積巖不整合于其上。

    莫瓦系較新的石英巖和片巖分布較廣。巖層內夾有一層質地堅硬、變質程度較高的具有交錯層理的石英巖。在本區,該石英巖發育良好,特征顯著,或高突為山脊,或孤立成山峰。其出露形態,反映出該雜巖系的構造形態。

    恩昌加紅色花崗巖是該區唯一的酸性侵入體。它晚于莫瓦系巖層。本區很多基底變質巖和侵入巖均具銅礦化現象。最大最著名的巖體,要數位于強姆畢什西南20Km處的薩姆巴巖體。在盧弗布紀之后,加丹加時期生成的斑巖型銅礦,估計其銅儲量50Mt(其地表品位為0.5%)。

    上述這一類含銅地質體和其他較小的地質體表明,銅礦帶的這種層裝礦化特點,對含銅基底雜巖來說,其成礦的經濟意義也是不容低估的。

    3.1.2加丹加系(或超群)

    (1)含礦巖系:基底雜巖同上覆的加丹加群巖層的不整合接觸現象,象其他重要地質現象一樣,是令人注目的。從目前來看,高出山谷幾百米,由花崗巖、石英巖和片巖組成的山脊,可以說明,在加丹加群沉積初期,古基底地形是幼年期的。原生沉積類型反映了這個特點。化石與山麓堆積并存,巨礫巖遍布谷中或處在山之高處。在東北海侵的方向上可見濱海相沉積巖層和風積層。自古海岸向海中方向,由砂、礫巖到粉砂巖和泥質巖呈現典型的海相分帶特征。該套巖系是下羅安組含銅鈷礦化的主要巖層。其中某些層位藻類生物礁發育。自下而上巖層中碳酸鹽和硫酸鹽礦物含量逐漸增加,這表明當時為蒸發作用較強的古地理環境。下羅安組上部首次出現范圍較廣的灰巖,是上、下羅安沉積時期的分界線。該界面具有一定的劃時代意義。

    其上為姆瓦希組巖層,厚度可達600m。主要由碳酸鹽和頁巖互層組成。頁巖通常為碳質頁巖,具黃鐵礦化。

    莫瓦系巖層是含礦巖層最上部的巖層。

    (2)孔德龍古組:該組巖層底部以出露較廣泛的礫巖層為其標志,已知最大厚度150m,具有冰磧和冰川沉積的特點,因此,人們認為它是冰磧巖。其上為柯康特韋(Kokontwe)灰巖,這是一層較特殊的的含鈣質的巖層,厚度約450m。該巖層之上為較厚的板巖,其中夾有一層較穩定的紫紅色長石砂巖。該巖層一直延伸至扎伊爾和安哥拉。

    3.2加丹加期后基性火山巖

    輝長巖床主要發育在上羅安組巖層和下孔德龍古組巖層中。在齊布盧瑪,由于多次侵入活動疊加結果,使巖床厚度達300m。在接觸處可見冷凝邊和較窄的變質帶。主要變質礦物有透閃石、陽起石及不純白云石等。此外,在圍巖中可見平行層面的重力層現象。后一地質現象表明,巖體是在盧弗里安運動以前侵入的。輝石一般蝕變為角閃石,并常伴有方柱石。

    煌斑巖切穿巖層現象見之于恩昌加雷窩?羅德礦體、康柯拉北礦區(the North Orebody Konkola)和恩卡納明多拉分礦區(the Nkana Division Mindola Mine),雷窩?羅德巖墻切過底板巖層后,在下部條帶狀頁巖中沿層面貫入,形成巖床。當它以巖墻產出時,銅礦化較弱;以巖床出現時,則成為雷窩?羅德礦體的一部分。明多拉巖墻在橫穿礦體下盤后,繼續穿過礦體,至礦體上盤尖滅。總的說來,巖墻是不含礦的,即便穿過礦體時也如此。但與礦層接觸處,可使成礦元素活化,造成元素的局部富集。

    在康柯拉北礦區3號豎井中,可見巖墻垂直橫切基里拉?波姆韋(the Kirila Bomwe)背斜軸部。巖墻產狀直立,切過下盤巖層,在底部礫巖處尖滅;向上未穿過礦體。在其冷凝邊中,含銅品位大于1.00%,而整個巖墻的平均品位則在0.40一0.80%間。礦化以細粒黃鐵礦和黃銅礦出現。

    3.3變質作用

    組成卡弗背斜的加丹加群巖層。具區域淺變質特點。其變質相各部不一,東部為淺變質綠片巖相;南部為中一淺變質綠簾石—角閃巖相。變質作用使礦物顆粒度增大,這有助于選礦。基底雜巖遭受退變質作用。蘭晶石、方柱石礦物少見。在盧弗布和莫瓦系巖層中,粘土質巖石中白云母和絹云母礦物發育。

    3.4構造

    令人注目的盧弗里安弧形構造是本區巖層的重要構造形式。盧弗里安運動對扎伊爾沙巴地區有著巨大的影響。在科爾韋齊和豐加魯姆(Kolwezi and Fungarume)一帶,羅安組巖層中出現孔德龍古中期的巖層,致使構造雜亂無序。形成混雜堆積的復雜構造形式。無論用深部羅安組含礦巖層虛脫滑動被推上地表抑或是向北逆掩。均難以解釋上述現象。

    在贊比亞的某些地帶,褶皺較為強烈。雖如此,但上覆巖層仍未滑離基底。羅安組下部巖層,仍以較大面積覆蓋于基底巖層之上,未被剝蝕掉;有些被剝蝕的褶曲的殘余部分,蜷伏于基底巖層之中。  

    卡弗背斜是本區的主干構造。它把出露在它東翼的深槽狀木富里納向斜和出露在它的西翼的淺槽狀羅安、恩卡納—強姆畢什和木里阿什向斜盆地分隔開來。西翼的構造盆地,呈雁列狀展布,自北向南為:弗特窩拉(Fitwala)、恩昌加、米姆布拉(Mimbnla)、恩卡納、巴魯巴(BaLuba)和羅安等。近一步觀察發現,這些向斜(盆地)一般均為不對稱形。北東翼為陡傾斜,時有倒轉,常有復合拖曳褶皺出現;受地殼應力的作用,常造成緊閉束狀翻卷褶曲,有時甚至連基底巖層也卷入其中,倒轉、等斜褶皺隨處可見。在恩昌加向斜緩傾斜的西南翼,偶爾可見象沙巴地區出現的平臥褶曲。從幾何形態看。其應力方向指向東北。這個方向與其他部位產生的包括平臥褶曲在內的倒轉褶曲的應力方向是一致的。同時也說明,褶曲的形成至少可分為兩個階段:最初,相對盧阿普拉地塊(LuapuLa Massife)

    方向發生擠壓形成規模較小的平臥褶曲,隨后進一步形成雁列狀倒轉向斜復合構造。

    在背斜軸部通過的地區,如康柯拉、姆卡姆博(Mokambo)和恩多拉等地,常發生丘狀隆皺。在被剝蝕的穹丘狀隆皺中心,可見基底花崗巖出露,同時亦見到加丹加群巖層發生穹丘狀傾伏,過去人們曾認為這種現象,即出露的花崗巖為底辟構造,其圍巖系受牽引力作用所致。后來的地質測量表明,此處并無花崗巖侵入。

    本區斷裂構造不發育。因此,在諸礦床中研究斷裂的控礦作用意義不大。在恩昌加采坑中,直接影響礦床開發的傾斜斷層,可能是唯一的例子。范托姆斷層(the Phantom Fanlt)是銅礦帶中最大的斷層。該斷層自木富里納向斜經卡弗背斜至康柯拉礦區的南部。從區域上看,它不具有任何實際的意義。

    4.礦床地質

    4.1巖石  

    整個銅礦帶中之礦體均賦存在加丹加群下羅安組巖層之中。礦體呈層狀產出。礦層的厚度可達40m;縱向和斜向延伸均在2000m以上。在卡弗背斜西翼,含礦巖層為標準泥質巖。在恩昌加和齊布盧瑪,含礦巖層與上述不同。在木富里納和布瓦納?姆庫布瓦,位于向斜東翼的含礦巖層主要為砂質巖。

    出露在卡弗背斜兩翼的泥質巖,即通常所說的含礦頁巖,作為主要含礦層分布較廣。黑色石墨質頁巖,向側部逐漸相變為紋狀層理泥質巖以及白云巖,而后又變為泥質巖,有時為燧石質灰巖,最終變為無礦的白色結晶白云巖。泥質巖走向比較穩定。但值得注意的是,由于當時高勢能的沉積環境,使沉積發生周期性的變化(或韻律),從而出現含礦巖層的重復。在恩昌加,中、上部礦體的圍巖為石英巖。石英巖中含有長石,但長石含量各部位不等。在齊布盧瑪,有一定價值的礦化,限制在河床砂巖地層之中,向上才為泥質巖。

    4.2成礦作用

    人們普遍認為,主要成礦作用與圍巖的生成是同時發生的。從目前觀察到的礦化特征看,成巖作用使成礦元素活化遷移,對成礦元素的富集起著重要的作用;同生沉積作用生成的成礦元素的原始分布狀態,在經受后來的褶皺作用和區域變質作用,會發生很大的變化。礦石礦物多為浸染狀,粒度與脈石礦物相似。脈狀和細脈狀富礦脈少見。主要銅礦物為斑銅礦、黃銅礦、輝銅礦及常見的硫鈷銅礦等。在一些黃鐵礦中常有鈷元素存在。在恩卡納的明多拉礦區,還開采了小型鈾礦。該鈾元素在銅礦帶的其他礦區也有所發現。

    在銅礦帶開發的早期,人們就認識到,無論在礦化巖層的剖面上抑或平面上,銅硫化礦物均具有帶狀分布特點。但在當時,這種分帶性的意義遠遠沒有引起重視,只是到了后來,在論證礦床的同生成因時,才提到了一定的地位。這種較典型的分帶,是從海岸無礦化帶開始的,向海的方向依次為:含斑銅礦的輝銅礦帶一黃銅礦、斑銅礦、硫鈷銅礦帶→含少量黃銅礦的黃鐵礦帶。

    由于海底厭氧細菌產生出必需的硫。金屬硫化物隨著相對濃度的變化而沉淀下來。河流攜帶的少量呈溶解狀態或者附著在懸浮的粘土顆粒上的金屬元素,流入加丹加海。在那里,重的金屬碎屑和少量溶解狀態的銅硫化物首先沉淀下來,而后是含量較高的溶解狀態的鉆硫化物和鐵硫化物的沉淀。

    與上述礦物分帶相對應,在垂向上其分帶性也很明顯。在垂直礦層的方向上,底部為斑銅礦帶;向上為斑銅礦、黃銅礦混合帶;再向上為以黃銅礦為主的礦化帶,有些礦床可能含有少量硫鈷銅礦;在頂板附近為鐵硫化物帶,其中多含有鈷硫化物。這種分帶并不是一成不變的。在有些礦區,如輝銅礦等礦物的分布就有相反的情況。

    可采的鈷礦僅僅出現在卡弗背斜的西部,其合計的儲量主要來自恩卡納、齊布盧瑪、巴魯巴和欽戈拉等礦床的伴生礦量。唯獨在欽戈拉,鈷礦化呈囊狀和條帶狀分布在礦體的下方或古基底山丘周邊巖層中。鈷單獨構成礦體,具有非常重要的開采價值。在其他礦區中,含鈷礦物或多或少賦存在銅礦體中。雖然如此,含鈷和含銅礦物是可以分離的。在康柯拉,鈷礦化出現在銅礦體的較深部位,目前尚難利用。盧安夏和強姆畢什礦區的一些礦體中,鈷品位較低,目前尚難回收。

    4.3采礦和選礦

     礦石的開采分地下和露天兩種方法。淺部礦體露天開采,將地表土石層剝離即可。該方法經濟易行,但需采用大型挖掘和鏟土機械。地下開采較復雜,費用亦高,但這是獲得深部礦石的唯一方法。上述兩種方法均須解決地下水引起的問題。

    礦石的粉碎分下述過程:在棒磨機中將礦石粉碎成粒徑小于3cm 顆粒;在球磨機中再粉碎成小于lcm的顆粒。然后送入選礦廠將其粉碎成粉末,加水成泥漿狀,送于浮選槽。最后通過精選、烘干,加入適當的熔煉劑進行冶煉。冶煉廠設在恩卡納、木富里納和盧安夏,其冶煉設備為利用粉狀煤和重油為燃料的反射爐(在木富里納利用電爐)。難熔的物質從爐渣中分離出來,輸送到轉爐中,通過氧化過程,使鐵和硫成為熔渣或氣體逸出,最后獲得熔融狀態99.4%的精銅。此后進一步用坩鍋熔煉,經過氧化作用除去不純物質,再通過除氣作用去掉多余氧氣,最后在坩鍋中澆鑄。電爐熔煉的結果,在陰極處可獲得98.97%的精銅。最后將上述銅產品制成銅絲,運往世界市場。

    通過電解作用使不純物質沉積在坩鍋底部。從中可以回收金、銀、硒等元素。設在恩多拉的貴金屬工廠就屬于這種工廠。

    通過浮選選出銅硫化物之后,再通過浸出法選出氧化—硫化混合礦石。在此過程中,銅硫化物溶解成硫酸鹽類,再通過電解獲得銅。

    銅礦帶中的四個礦區,賦存著含量較高、有經濟價值的鈷元素。冶煉廠通過焙燒法,使銅和鉆硫化物變成硫酸鹽類,再通過電解回收,分別獲得銅和鉆。

    恩卡納TORCO工廠(一座處理難熔礦石的工廠),焙燒含云母的礦石,經處理獲高品級銅礦石,然后再送往恩卡納治煉廠。

    5.主要礦區

    5.1恩昌加礦區  

    該礦區可開采的礦體計有14個,均賦存在各類沉積巖層中,其剖面上礦化總厚度可達150m(圖4)。除此之外,在欽戈拉一帶,尚有3個含白云母的礦化層,屬難熔礦石,目前尚難開發。上述銅礦化巖層,在本礦區分布如此之廣泛,是整個銅礦帶中唯一的。在銅礦帶的其他礦區,礦化通常只局限在二、三個巖性層中。

    恩昌加下羅安組巖層表

    6.上部條帶狀含礦頁巖(UBS),厚37m。

    上部為難熔礦石,下部為厚4m的混合礦石,二者組成上部礦體頂部。

    5.長石石英巖(TFQ),厚5—37m。該巖層相當于RL5(羅安分類)中部巖層。它與上部條帶狀頁巖一起組成上部礦體。

    4.條帶狀砂巖(BSS),厚15—45m,相當于R'L5下部巖層,可細分為:

    ⑤燧石標志層,厚0—6m

    ④上部條帶狀砂巖,厚15—30m,為難熔礦石

    ③紫色石英巖,厚4.5-6m

    ②頁巖標志層,厚1-1.5m

    ③、②組成中部礦體

    ①下部條帶狀砂巖,厚12--30m,為難熔礦石

    3.下部條帶狀頁巖(LBS),厚0--30m,相當于RL6巖層,為下部礦體的一部分。

    2.長石砂巖,厚0--200m,相當于RL7的上部巖層,與3層的下部條帶狀頁巖和一些夾層(0-18m不等)組成下部礦體。欽戈拉A--F礦體就處在這一層位。

    1.底部巨礫巖層,厚0一200m。

    礦體走向延伸30km,主要賦存在由長石砂巖、石英巖、條帶狀頁巖、白云母砂巖、片巖和長石石英巖組成的下羅安組巖層中。該套巖層圍繞花崗巖形成一系列向西北傾伏(或仰伏)的復背斜和向斜。主要有恩昌加向斜、欽戈拉背斜和明多拉向斜。

    其中兩個最大的礦體,即所謂的上部礦體和下部礦體,出露在恩昌加向斜緩傾斜的南翼。二者的礦石類型均為硫化—氧化礦石。

    下部礦體主要分布在下部黑色條帶狀碳質頁巖中,不過有些地段礦化超出上述范圍,常出現在下伏的石英巖和長石砂巖中。它是欽戈拉地下開采的主要礦層,深度可達900m。賦存在該巖層中的較小礦體,還有雷窩?羅德(the River Lode)和盧阿諾(the Luano)礦體。二者均出露在恩昌加向斜的陡傾斜的北翼。在與下部礦體主要含礦巖層相鄰的西邊相類似的巖層中,還賦存有規模較小的欽戈拉“A”、“B”礦體。它們與下部礦體主要含礦層的構造展布型式相似,但與更西邊的構造比較復雜的欽戈拉“c”、“D”、“E”、“F”礦體相比有明顯的不同。在該含礦巖層下部,其巖性完全是不同的,還有米姆布拉(Mimbula)兩個礦體和弗土拉(Fitula)礦體。它們位于礦區以南11km處,出露在米姆布拉向斜構造鼻次級褶曲中。該下部礦體的厚度變化較大,0--40m不等。其品位變化也較明顯。上部礦體厚約35m。它在垂向上出露在下部礦體之上約40m處的巖層中。主要礦化層之巖性為長石石英巖,其上覆巖層為具有明顯紋狀層理的頁巖。巖層構造比下部礦體的主要礦化巖層更復雜,呈一系列開闊褶曲形態出現,井逐漸歸并于恩昌加向斜的緩傾斜的南翼。上部礦體既可地下開采,又可象恩昌加那樣露天開采。

    在上述兩礦體之間,夾有條帶狀砂巖。其實這是名不符實的,它是一種由于礦化作用形成的類似片巖的砂質巖層,其中難熔煉的銅硫化物。就在巖層中云母的晶格里。夾在其中的薄層石英巖和頁巖把上述砂巖分成上、下兩層。薄層的石英巖和頁巖是中部礦體的主要含礦巖層,同時也是恩昌加露天開采的主要礦體。

    位于上部礦體局部地段,含有難熔礦石的白云巖以及條帶狀砂巖,是一種潛在的銅礦石資源,露天開采出的這種礦石,現已堆積如山,等待著先進的選、冶方法去處理。

    截止1982年初銅礦石儲量為:

    工程完全控制的儲量:758.3萬噸,銅平均品位6.17%。

    工程部分控制的儲量:1388.0萬噸,銅平均品位6.05%。

    預測的遠景儲量:24682.5萬噸,銅平均品位2.90%。

    其中還包括品位為0.61%,儲量為2088.3萬噸的鈷礦石。

    5.2木富里納礦區

    木富里納銅礦床位于盧弗背斜的東翼。它不象西翼的礦床那樣賦存于泥質巖中,而賦存在砂質巖中。含礦巖層具韻律變化。編號為“A”、“B”、“C”的三個礦體(層)就代表了三個類似的沉積韻律(圖5)。每個韻律巖性由粗到細變化。但其礦化層位僅限于砂質巖層中,在上覆的白云巖和泥質巖中即消失。礦體與上盤接觸面形態極不規則。礦層側向變化較大,通常由礦化碎屑巖變為無礦泥質碎屑巖、風積碎屑巖或紅色巖層等。木富里納雜砂巖呈透鏡狀出露在每個含礦巖層的最上部,其成分主要為富含碳質的絹云母砂巖。它是作為每個含礦巖層韻律最后的沉積物出現的。

    基底古地形地貌對礦化范圍起著重要作用,高品級的礦石常出現在古山丘側旁的沉積蓋層中,而黃鐵礦化則發育在古山脊上的沉積層中。從目前觀察看,在一些地段,原始銅—鐵硫化物分帶呈交錯狀態,后來的地表輝銅礦化使這情況更復雜化了。

    卡弗背斜西部的一些礦體的頂板巖層與羅安組較上部的巖層巖性相似,主要為一套白云巖、泥質巖、泥質石英巖和頁巖。其中白云巖的一些部位,過去曾含有石膏,由于淋濾作用,現在已成為含水層。

    下羅安組巖層,區域傾向東北,傾角45°。三個交錯褶曲(某些部位倒轉)在巖層傾向上相互消長,向北西5—20°方向(幾乎與巖層走向一致)傾(仰)伏。

    截止1982年初的銅礦石儲量為:

    工程完全控制的儲量:470.5萬噸,銅平均品位2.88%。

    工程部分控制的儲量:1529.2萬噸,銅平均品位2.98%。

    預測的遠景儲量:8295.8萬噸,銅平均品位3.10%。

    表1    木富里納下羅安組巖層表

        巖層單位厚度(m)    主要巖石

    玻璃質石英巖12石英巖

    上部泥質石英巖21泥質巖夾石膏泥質石英巖  

    粗砂巖標志層   6粗砂巖、頁巖和白云巖

    下部泥質石英巖27泥質巖、泥質石英巖夾白云巖

    層“A”礦層  11石英巖、雜砂巖

    夾在“A”“B”礦層間的巖層  10石英巖、頁巖、白云巖  

    “B”礦層  12石英巖、雜砂巖

    夾在“B”“C”礦層間的巖層   9石英巖、頁巖、泥巖層(白云巖)

    “C”礦層     15石英巖、粗砂巖、雜砂巖

    板上部巖層 石英巖、粗砂巖

    中部巖層0—150條帶狀石英巖、粗砂巖

    下部巖層 灰色薄層石英巖

    底部巖層 0—15底部礫巖

    5.3恩卡納礦區

    目前正在進行開采的有五個獨立的礦山。它們分別為:中央豎井、南部豎井、明多拉豎井、“E”區露天礦和明多拉露天采場,上述礦山均分布在恩卡納復向斜東翼,總計延伸14km。

    南部豎井和中央豎井的礦體走向上是相連的。它們之間僅僅是地理位置的不同,而非地質構造的不同。基特韋?巴隆?蓋普(Kitwe Barren Gap)含礦巖層中的一層無礦化巖層,把明多拉豎井與中央豎井分開。“E”區露天礦和中央豎井,在開采硫化礦石的同時,也開采上部部分氧化礦石。明多拉露天采場與上述類似。明多拉豎井開采地下硫化礦石,同時在上部也開采氧化—硫化混合礦石。無論是地下或是露天開采,由于已近采空,不久將停止生產。

    地下開采的礦層,主要有四種含礦巖層類型(圖6)。在明多拉,主要為細紋狀白云質泥巖;向南延伸至基特韋?巴隆?蓋普,變為白色晶質白云巖;在中央豎井北端又變為明多拉型的含礦巖層;再向南為過渡型的巖層,即南部豎井所見的黑色頁巖。這種巖性的變化說明當時沉積環境的變化是相當大的。底板中砂質巖層礦化少見。然而,在南部豎井一帶,在礦層底部以下30m處的古基底凹陷槽中,有小而富的礦化層出現。含礦層最底部的巖層,常見較強烈的錯斷現象,斷裂較發育。發生這種情況的原因,可能是由于構造活動期間,含礦泥質巖相對底板中較堅硬的石英巖和底部礫巖相對位移所致。

    硫化礦物的側向分布和層狀分帶特點表明,它們的成因部分與沉積巖層是同生的。主要礦石礦物為黃銅礦、黃鐵礦、硫鈷銅礦等。在露天采場中,孔雀石、硅孔雀石、含銅云母和石墨為主要礦物,它們中有些為難熔礦物。高品級的氧化礦石通過設在恩卡納的TORCO工廠進行工藝加工處理。

    恩卡納向斜向西北仰起,靠近南部豎井的南端。在明多拉地區次級褶曲不發育,但在主向斜槽部,越近地表處,構造越發育和復雜。在南部豎井一帶,褶皺構造令人注目,巖層均卷于向斜構造的輪廓之中。

    該礦區斷裂構造與成礦作用關系不大。

    在明多拉,煌斑巖墻切穿底板巖層和礦體,至頂板處尖滅。巖墻本身不具礦化現象,但在接觸面處,能使銅元素活化,形成品位較高的礦化體。

    截止1982年初的銅礦石儲量為:

    工程完全控制的儲量:484.2萬噸,銅平均品位2.00%,鈷平均品位0.12%。

    工程部分控制的儲量:1362.4萬噸,銅平均品位2.14%,鈷平均品位0.13%。

    預測的遠景儲量:9152.0萬噸,銅平均品位2.37%,鈷平均品位0.13%

    5.8齊布盧瑪礦區和齊布盧瑪西礦區

    上列兩個礦區位于基特韋以西14km處的卡魯魯什(KaLuLushi)附近,出露在恩卡納—強姆畢什構造盆地南翼,為小而富的底板礦體。含礦巖層為絹云母長石石英巖。從巖層層序看,它與盧安夏RL7巖層中的石英巖、泥質巖層位相當。

    在齊布盧瑪,礦體平均延長550m,平均厚度7.5m,最大厚度25m。在近地表處,鐵帽發育。通過鉆孔驗證,該礦體礦化深度達900m。

    礦體下伏巖層為具有交錯層理的長石砂巖,礦化沉積巖層充填在河道沖刷槽中,成為底板的組成部分,與上、下巖層有一定的交角。沖刷槽中所含硫化物的成分具明顯的韻律變化。每個韻律的開始為硫化物標志層,層厚7--12cm,其內含鈷元素。向上為具有浸染狀銅礦化的絹云母長石砂巖,它一般比下部硫化物標志層含銅量要高。每個韻律的最上部為黃鐵礦化玻基長石砂巖。由于每個韻律層的底部具有明顯的沖刷槽,因此礦體底板接觸面往往凹凸不平.硫化礦物的側向分帶具有明顯不對稱性。從槽中心向外側,由黃鐵礦化長石砂巖變為含黃銅礦、硫鈷銅礦和含鈷黃鐵礦絹云母長石砂巖;向外黃鐵礦和硫鈷銅礦逐漸為斑銅礦所替代。最終由斑銅礦一黃銅礦逐漸過渡到側翼無礦巖層。

    礦體以下,在沖刷槽中心略靠上層位的黃鐵礦化長石砂巖中,含有少量浸染狀白鎢礦和鈾礦,它們是在河道沖刷槽中最初參與沉積的元素。其礦化范圍不大。

    齊布盧瑪西礦區的主礦體,沒有象齊布盧瑪礦體那樣具有礦物分帶性,地表也不見礦化露頭。除此之外,其他特征與齊布盧瑪礦體類似。礦體賦存在古基底山丘旁側的環形海槽中(圖12)。山丘的突起處的周圍分布著作用為底板巖層的風積砂層。從古山丘上和風積層側旁剝蝕的物質沉積到海槽底部,形成山麓堆積。由于主河道與流入其中的各支流交匯,支流所攜帶的物質的沉積分布特點受到制約。一般來說,單一的硫化礦物分布在各支流的嘴部;其他部位礦物分帶性不明顯,含量較高的銅和鈷硫化物往往混合沉積在一起;而后便截然變為黃鐵礦化長石砂巖,最終為無礦長石砂巖。


    強姆畢什近地表礦層產狀變化不大,一般傾向北,傾角46°。在地下450m深處,礦層受褶皺影響,變化較大。在強姆畢什西礦區,褶皺更強烈,甚至連基底巖層也被卷入,并使礦體縮短。

    截止1982年初銅礦石儲量為:

    工程完全控制的儲量:70.0萬噸,銅平均品位4.80%, 鈷平均品位0.16%。

    工程部分控制的儲量:53.0萬噸,銅平均品位4.01%,鈷平均品位0.23%。

    預測的遠景儲量: 598.0萬噸,銅平均品位3.56%.鉆平均品位0.19%。

    圖12  齊布盧瑪西礦體綜合剖面圖

    5.5巴魯巴礦區

    巴魯巴礦區位于盧安夏礦區以北4km,木里阿什構造盆地東北部。

    下羅安組巖層巖性和厚度同羅安盆地中所見相似(圖9)。巴魯巴礦體與盧安夏下部礦體相當。其平均厚度8m,走向延伸6km。氧化礦層厚達70m。開采深度可達750m。

    象盧安夏礦區一樣,硫化礦物具明顯的分帶性。與盧安夏不同的是,在其北部出現鉆礦化現象,但并無開采價值。在含礦頁巖中鈷平均品位為o.15%。

    巴魯巴向斜較盧安夏礦區羅安一帶的構造簡單。

    截止1982年初銅礦石儲量為:

    工程完全控制的儲量: 112.0萬噸,銅平均品位2.04%,鈷平均品位0.12%。

    工程部分控制的儲量: 267.6萬噸,銅平均品位2.26%,鈷平均品位0.15%。  

    預測的遠景儲量:5414.1萬噸,銅平均品位2.50%,鈷平均品位0.16%。

    5.4盧安夏礦區  

    盧安夏和巴魯巴礦區位于由基底花崗巖、盧弗布片巖和莫瓦變質沉積巖緊緊包圍的加丹加巖層的外圍地帶(圖7)。在礦帶的諸多礦區中,這是唯一的情況。因此它是孤立的,完全不同于卡弗背斜西部有眾多礦床分布,延伸較遠,出露穩定的加丹加群巖層的情況。此處,含礦巖層與上覆的孔德龍古組巖層褶皺形成木里阿什盆地(Muliashi Basin)。該盆地是由屬于羅安—巴魯巴向斜的兩個次縱向斜構成,軸向東南。

    在盧安夏,象銅礦帶中的其他礦區一樣,砂質的,偶爾為砂礫質的巖層,將基底巖層與含礦頁巖隔開。早期沉積的巖層覆蓋在起伏的古基底之上。底部礫巖即為礦體底板。此處,羅安盆地擴展開與木里阿什盆地成為一體。底部礫巖中砂質成分增加,其本身也具有礦化現象。

    表2    盧安夏—巴魯巴復向斜加丹加群巖層一覽表

    巖層組  主要巖層厚度(m)    主要巖性

    孔德龍古    冰嘖巖

    姆瓦希 約100  碳質細粒條帶狀頁巖

    上羅安   RL1

    Rl2

    (羅安巖層分類)    460--610白云巖、泥質巖及夾有白云巖和石英巖的泥質巖層

    下羅安   RL3

      RL4

      RL5

      225--244含礫長石砂巖,長石石英巖

    白云巖和淺變質頁巖

    泥質巖、石英巖、白云巖

    (含礦頁巖層)17--55泥質巖、白云質“片巖”

    RL70--2

    0—240底部礫巖

    石英巖、礫巖和泥質巖

    含礦頁巖最底部的巖層為白云質頁巖,不含礦。由于應力作用,使底板巖層與弱礦化頁巖接觸面處產生構造片理。再向上為泥質巖,屬含礦巖層的一部分。通過觀察發現,頂、底板位置沿走向是變化的。這可能與最初的海侵和最終的海退階段沉積環境有關。在羅安地區西部,銅礦化一般發育在該套巖層的下部,而在羅安盆地東部的某些部位,則發育在較上部位。在西部,礦化甚至下移至包括底部礫巖在內的不同巖相的巖層中。

    在羅安盆地,含黃鐵礦泥質巖夾在底部礫巖和含礦頁巖之間。底板與含礦頁巖間無明顯的界限。同樣,頂板與礦層界面也不明顯。含礦頁巖與無礦頁巖間界面呈犬牙交錯狀。

    含礦頁巖中的硫化礦物,在走向上和側向上具有明顯的分帶性。這種現象與上述的海侵初期和海退終期的沉積環境有關。

    上羅安組上覆巖層為白云巖和頁巖組成的一套混合巖層,其中可見輝長巖床貫入。

    羅安盆地及其周圍地區構造復雜。羅安向斜為本區的主要構造,為等斜褶曲,西部有倒轉現象。南部褶曲槽部開闊、形態園滑;北部褶曲緊閉,并向北擠壓彎曲,甚至可見含礦頁巖楔入緊閉的古基底構造兩翼之間等現象。羅安向斜的翼部牽引褶曲發育。向西至羅安一帶,在向斜的南翼,可見許多呈雁列狀展布的牽引褶曲(圖8)。

    截止1982年初銅礦石儲量為:

    工程完全控制的儲量: 357.4萬噸,銅平均品位2.41%。

    工程部分控制的儲量: 451.0萬噸,銅平均品位2.35%。

    預測的遠景儲量: 4294.4萬噸,銅平均品位2.45%。

    5.6康柯拉礦區

    康柯拉礦區有三個主要礦體,它們賦存在下羅安組含礦巖層中,主要為弱白云巖化粉砂巖。從構造上看,含礦層分布于由羅安和姆瓦希組巖層組成的撓曲盆地中。該盆地延伸14km,出露寬3km,盆地向西延伸10km處,進入扎伊爾,與那里的姆索什(Musoshi)礦床相連。康柯拉礦區和姆索什礦區組成了邊界地區最大的銅礦區。較小的弗特窩拉(Fitwaola)礦床位于康柯拉東南7km處的孤立盆地之中。

    下羅安組巖層不整合于基底斑巖、片麻巖、片巖之上。下羅安組底部巨礫巖缺失,為一層從底板石英巖中細分出來的中礫巖層,主要為粗屑長石質中礫巖夾交錯層理細粒玻質石英巖。其上覆巖層為泥質巖和石英巖互層,即通稱的泥質砂巖。再向上依次為多孔礫巖、構成礦體底板的砂巖和礫巖,這三種巖層構成底板含水巖層(圖10)。

    含礦頁巖巖層組不整合于底板礫巖或砂巖之上。可細分為五層,依次為:A層,主要為含藻類細條帶狀不純白云巖;B層,灰色厚層粉砂巖;C層,灰色粉砂巖夾白色白云巖;D層,灰色粉砂巖夾白云巖透鏡體:E層,灰色粉砂巖夾粉紅色細粒長石砂巖條帶。

    主要礦石礦物為輝銅礦、斑銅礦、黃銅礦、孔雀石和硫鈷銅礦。

    礦體頂板巖層為一套石英巖、頁巖、白云巖組成的混合巖層。

    含礦層頂、底的巖層中,含水量較大,在投入開采前,必須進行抽水工作。其抽水量為400000m3/d,為其他礦區的五倍。

    羅安組巖層主要發育兩種構造型式:即位于東南方的基里拉?波姆韋(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崗巖、片巖組成;基里拉?波姆韋背斜核部由片麻巖組成,其中為木里阿什斑巖所侵入。沉積巖層在上述基底巖層周圍形成平緩的褶曲。褶曲為斷層所錯斷,這一現象在整個銅礦帶的其他礦區是少見的。斷裂活動將含礦層分為五段:南段或叫1號礦體,出露在基里拉?波姆韋背斜南翼,平均厚度約7m,傾角50—70°不等,延深2000m。由無礦白云巖層將其與北部的3號礦體分隔開。3號礦體通過背斜南翼的構造鼻部位,平均厚度約5m,礦層傾斜較緩。康柯拉2號礦體,位于3號礦體西北方9km處,呈弧形繞康柯拉穹丘彎曲。延伸長5000m,出露寬度4m左右,傾角50°不等。在2號礦體與3號礦體間的廣闊地段,工程鉆孔剖面控制的礦化深度為800--1200m,這表明整個盆地中礦化是連續的。不過1號礦體南部的工程剖面中,所見銅礦化品位較低。

    截止1982年初的銅礦石儲量為:

    工程完全控制的儲量: 205.0萬噸,銅平均品位3.75%,鈷平均品位0.14%。

    工程部分控制的儲量: 712.5萬噸,銅平均品位3.58%,鈷平均品位0.11%。

    預測的遠景儲量: 19798.7萬噸,銅平均品位3.72%,鈷平均品位0.05%。

    5.7強姆畢什礦區

    強姆畢什礦區分露天開采和地下開采兩種采掘方式。該礦區位于基特韋和欽戈拉中間。下羅安組部分巖層構成了恩卡納—強姆畢什盆地,主要含礦層為頁巖層(圖11)。走向近東西,傾向南,傾角60°不等。含礦巖層為近東西走向,呈現出一個包括含礦頁巖在內的陸緣海相沉積的帶狀平面圖。向東,頁巖中砂質成分增高。在未超覆基底的地段,與上、下層位的砂巖界限不清。離開古海岸線向西,含礦頁巖覆于厚度較大的底板巖層之上,變為厚層含碳質黃鐵礦化頁巖。

    強姆畢什主礦體賦存在古基底山丘間的盆地中。其延伸長度地表與地下不同,地表延長800m,地下300m,標高處延長1500m。深部礦化可達1000m。礦體平均厚度7.5m,最大厚度30m。

    規模僅次于主礦體的強姆畢什西部礦體,出露在古基底山丘的西緣,是主礦體向西尖滅再現的部分。此處含礦頁巖厚度增加。礦體下部,不僅含斑銅礦,還含黃銅礦,向上黃鐵礦占主導地位。礦體延伸1800m,厚約7.5m。

    本礦區的3號礦體,賦存在西部礦體之下,與基底巖層的接觸處,屬于小型底板礦床。

    礦化層氧化淋濾作用深度達90m。氧化帶銅品位2--3%,主要礦物為孔雀石、錳土等

    含有銅、鈷、鐵元素,含量較高。

    原生硫化礦物呈帶狀分布,從海岸無礦帶向海心方向依次為輝銅礦、斑銅礦、黃銅礦、黃鐵礦等為主的礦物分布。剖面上,向上穿過礦體之后,在與頂板接觸處,輝銅礦為黃銅礦,黃銅礦為黃鐵礦所替代。

    下羅安組頂板圍巖向上,或者說主要礦層以上,逐漸變為以白云巖為主的巖層,其中有厚層輝長巖床貫入。

    截止1982年初銅礦石儲量為:

    工程完全控制的儲量: 101.1萬噸,銅平均品位3.07%。

    工程部分控制的儲量: 149.8萬噸,銅平均品位3.00%。

    預測的遠景儲量: 2633.9萬噸,銅平均品位2.79%。

    5.9布瓦納?姆庫布瓦礦區

    該礦床賦存在仁弗背斜東北翼的下羅安組巖層中。礦床與木富里納礦床有其類似的特點。它們均處在背斜的東翼,含礦巖層中砂質成分比出露在背斜西南翼的含礦頁巖型礦床要高。同康桑司礦區一樣,早在鐵器時代,當地居民就在山溝中開采最富的礦石。1903年羅德西亞銅礦業公司進行過豎井開采,由于地下水問題未獲解決,這項有價值的工作很快終止。露天開采始于1924年。

    加丹加群沉積地層不整合于加丹加變質巖層之上。除少數地段外,采礦區的沉積巖層相對比較穩定。在含礦巖層的不同巖性層中均有礦化現象。通過仔細觀察發現,品位在1.0%的含礦巖層主要限于長石質石英巖和條帶狀砂巖和粉砂巖等再細分出的巖層中。

    目前的采場稍東一帶,在140--210m深處為富礦地段,再向下礦體尖滅。在該地段已知主要礦體最大厚度60m,向西逐漸變薄,到采場西端厚度為25m,至采場以西250m處尖滅。采場東端的北北西向正斷層將礦體截斷,以致東盤或下降盤的礦體所剩無幾。

    采場東北角處,可見石英輝長巖脈切過巖層。該脈巖向東延伸至采場以東300m處。在采場北部,經鉆孔驗證,也有石英輝長巖脈存在。脈巖具浸染狀鐵硫化物礦化現象,但無銅礦化。雖然如此,它可能導致了銅元素的活化作用。就本采場所見,在巖脈經過的部位,銅礦呈囊狀富集。

    本礦區下羅安組巖層構造復雜。北西—南東向的巖層走向受褶皺影響而變化。特別是在采場西北邊,可見巖層倒轉現象。在此處,巖層被軸向平行的、向西北傾伏或仰起的背斜和次級向斜所改造。采場北邊上述褶曲多為倒轉或同斜褶曲。上述現象,使希瓦納?姆庫布瓦礦區范圍的施工地區(the Bwana Mkubwa Police Camp)含礦巖層出露形態與區域的巖層走向明顯不同(圖13)。東南部巖層傾向較緩,但走向變化較大,致使含礦層的產狀多變。

    礦區斷裂構造不發育。采場東端的一條斷層可能對礦體的開采有一定影響。

    礦區內有兩個含水巖層,其一位于在底板巖層中,另一位于頂板。目前,該采場已到晚期,底板含水層的排水問題是當前面臨的嚴重問題。該巖層的承壓水位已高出采坑底面40m。

    截止1982年初的銅礦石儲量為:

    預測的遠景儲量:19.7萬噸,銅平均品位3.40%。

    5.10康桑司礦區

    該礦床位于銅礦帶以西180km贊比亞西北省的索爾韋茲(SoLwezi)附近。該礦是1899年在鐵器時代開采、冶煉的舊址上發現的。1908年投入銅礦的開采。1914因生產成本太高而停止。1927年恢復地下采礦。1932年由于受世界經濟大蕭條的影響再度停止。1977年開始露天開采,直到今日仍在繼續。

    礦體處于索爾韋茲穹丘的東北翼。銅礦化分布于加丹加群姆瓦希組的變質巖層中。變質巖層主要出露在康桑司山一帶。目前該山由于露天開采已被削平。與礦體有關的很多地表特點與其說象贊比亞類型礦床,倒不如說更象扎伊爾類型。礦床所在地表為一荒涼無樹山崗。鐵器時代富礦體未開采之前,它有明顯的地面特點,它的耀眼的銹斑,一定是很壯觀的。

    山崗上、下的表層礦化范圍,長500m,寬250m。礦體圍巖由互層的含石墨頁巖、斑點狀片巖、石英巖和少量灰巖組成。巖層在山崗一帶褶皺形成不對稱的穹丘,其產狀較緩,傾角一般小于25°,巖層中布滿了藍-綠色的氧化銅彩斑,因此,該套巖層又被稱為“綠色圍巖”(圖14)。

    產狀較陡的含銅石英碳酸鹽脈,切過“綠色圍巖”。該巖脈走向南北,出露寬度各部不一,由幾毫米到6m不等。它是含礦較富的巖脈。在鐵器時代,常被礦工與地表氧化銅礦一塊采走。這種含礦巖脈,也是后來地下開采的主要對象(地下開采,由于供水的原因,于1957年停止)。

    “綠色圍巖”作為礦體,它的厚度變化較大,從幾米到60m不等,平均厚度30m,靠近巖脈處品位一般較高。在山崗的東西兩側,“綠色圍巖”的出露寬度變窄。

    “綠色圍巖”的頁(理)狀和片(理)狀圍巖覆于20m厚的上部灰巖之上。在二者的接觸面處賦存著叫做“殘留礦體”的含礦巖層。這是一層質地較軟的黑云母粉砂巖。主要含有銅的氧化礦物,其厚度15m,至穹丘的頂部變為4m左右。“殘留礦體”既可能與上覆的“綠色圍巖”直接接觸,又由于“綠色圍巖”下伏片狀圍巖達16m厚而使之隔開。

    上部灰巖之下為一套礦化片巖、石英巖和頁巖,它們依次覆于80m厚的下部灰巖之上。

    下部灰巖的頂部即為采坑底面。最近的鉆探驗證表明:“綠色圍巖”、含礦巖脈、殘留礦體,就目前可采深度來說,其長度已延伸至采坑以北l000m處。在下部灰巖以下,以互層出現的、偶爾可見銅礦化現象的片巖、白云巖,其延深可達1300m以上。

    礦化特點與氧化作用達到的有效深度有關。在山崗上,可達原來地表以下60m處的上部從灰巖的頂部;在山崗以北,上部灰巖缺少較深的氧化范圍,而下部灰巖以上的所有巖層均受到氧化作用的影響。此處,從地表至下部灰巖頂板,深度是150m。硅孔雀石是“綠色圍巖”中含量最高的礦物。其他礦物尚有孔雀石、錳土、假孔雀石、其他硫化礦物等,它們的實際意義不大。從目前觀察來看,上部灰巖含硫化礦物有增加的趨勢,這似乎說明該巖層最終將成為主要的含礦巖層。

    截止1982年初的銅礦石儲量為:


    預測的遠景儲量:2627.8萬噸,銅平均品位3.10%。



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