扎伊尔申戈洛布韦矿床
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发布时间：2022-05-23 18:55
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时间：2023-11-09 16:43
1.矿床位置及研究简史
矿床位于中非扎伊尔卡姆波维铜矿南20km，舍*特里镇西20km，经纬度坐标为：E27°30′，S11°05′。大地构造位置依Ю.М.舒瓦洛夫（1980）列为加丹加地堑式台向斜，北与中非地盾，南与南非地盾毗连（图3-24）。矿床位于此台向斜北部。依地洼学说，属非洲壳体加丹加地洼区北部。因为加丹加台向斜在新元古代，发生构造－岩浆活化，转为地洼区。按构造－岩浆活化程度，矿区为岩浆活化作用不明显的地震－构造活化区。在区域上铜铀矿带的东南端有花岗岩分布，但属褶皱基底的花岗岩，远远早于成矿作用期，因而与铀铜成矿作用无母缘联系。只能提供作为蚀源区的铀源岩体。该矿床在地形上归为非洲大高原，海拔高1400m。矿床周围有一批铜矿床分布，属加丹加铜铀成矿带的一个重要组成部分。它是世界最大的铜铀矿石建造型矿床之一，以复杂的构造环境和矿石成分著称于世。矿床U3O8储量大于3万吨，矿石品位0.1%～1%U3O8，或更高。
图3-24 矿床大地构造位置图
（据Ю.M.舒瓦洛夫，1980）
Ⅰ.加丹加地堑式台向斜；Ⅱ.中非地盾；Ⅲ.南非地盾；Ⅳ.莫桑比克带；Ⅴ.卡拉哈里沙漠；Ⅵ，印度洋
黑圆点为申戈洛布韦矿床
矿床于1915年由军事测图人员发现。当他们在刘易斯维契矿段发现含铀矿物和大量的*次生铀矿物，不同于周围的铜矿床时，引起了他们的重视。但由于当时受第一次世界大战影响，对此发现未作进一步研究。因此，矿床的勘探工作和矿石开采，延至1921年才开始。当时矿石极富，平均铀品位达6.7%。以致第一批矿石就使伦敦市场上镭的价格剧跌，而铀资源在此时期尚未用于工业。后因镭生产过剩，使矿山停产。1944年矿床恢复开采，至1953年该矿床的开采量，已占资本主义国家生产总量的60%。矿山在1960年停止开采。
该矿床描述得很详细，矿区地层划分到每米的精度。发表资料中以J.J.Derriks和J.F.Vaes在1955年日内瓦召开的国际和平利用原子能会议上所作的1105号报告最为详细。该报告长达50页，洋洋数万言，全面介绍了矿床地质和矿化特征及成因分析。他们认为矿床属热液成因，并拟出成矿模式图。B.C.多马列夫（1956）在其《资本主义国家铀矿床地质》一书中，也详细综述了该矿床的地质和矿化特征，并指出类似澳北矿床的成因。施耐德尔亨认为属深成热液成因。加尔里克在研究铜铀成矿带后，认为矿床附近没有成矿期的侵入体产出，把铜铀矿化看成是原始沉积富集，尔后在变质阶段形成工业矿床。A.И.图加林诺夫把此矿床列为交代类型。B.И.丹契夫（1965）也支持沉积变质成因，但也指出存在强烈交代围岩的事实，并提出先是镁质碳酸盐交代围岩，然后是形成铀、铜、钴、镍、铅和锌的矿化富集。B.И.卡赞斯基（1978）强调矿床具有复成因特点。Ю.M.舒瓦洛夫（1980）指出，含铜铀矿层为准地台沉积，铀含量达50～100g/t（U308），后有深源铀的叠加富集形成矿床。所有的学者，都注意到该矿床的特殊容矿构造，即大推覆逆掩断层通过白云岩和云母片岩的互层，形成构造角砾岩及喀斯特塌陷角砾岩的有利成矿构造空间。
2.矿床地质特征及其多因复成依据
1）矿区地层及含矿主岩
矿区内揭露到的地层，自老至新分为罗安系、姆瓦希阿系和孔捷龙古系。均属新元古代沉积，罗安系为含矿岩系，各地层岩系的组成和自下而上分层，列于表3-6内。
表3-6 矿床地层分层表
含矿主岩主要是蚀变白云岩，属白云质岩石和片岩的互层，即罗安岩中上部的S.D.层，其厚度可达100余米。此外，还有含轮藻的硅质白云岩（R.S.C.）和片理化的石英化白云岩（R.S.F.），其总厚度达18～29m，以及部分的白云岩本身（C.M.N.）都是有利成矿的岩性。它们均呈东西走向延伸，并被断裂构造所破坏。在区域内铀铜矿化与上述层位有关，层控性明显，被看成是矿源层，为尔后再造成矿提供铀、铜、钴矿源。
2）构造形态及成矿构造
矿床构造呈断块构造特点，断裂构造特别发育，有大量构造角砾岩分布。矿床为洛安系的含矿白云岩，组成了推覆于较年轻的孔捷龙古系之上的叠瓦状构造的独有特征。并构成向南倒转的背斜北翼。矿床四周为断层（图3-25）所限，南有北东向主断裂EC，北为东西走向北倾的断裂AB，属逆掩断层；东有北北东向断裂BC，西有北北西向断裂AE。矿床即位于此断块构造窗内罗安含矿岩系中。此外，含矿地段还被一系列小的正断层分割成北断块（Ⅰ）、东断块（Ⅱ）和南断块（Ⅲ）。两个断块连接地方发育着巨厚的构造角砾岩，并成为成矿溶液的通道。除切层断裂外，还有层间破碎带的构造角砾岩发育。
图3-25 矿床地质平面略图
（据J.J.Derriks et J.F.Vaes,1955）
1.中孔捷龙古系；2.玫瑰色灰岩；3.小角砾岩；4.下孔捷龙古系；5.卡扎罗层；6.各种白云岩（C.M.N.）；7.白云质片岩与石墨片岩互层（S.D.）;8.石英化白云岩，局部含轮藻（R.S.C.）;9.片理化石英化白云岩（R.S.F.）;10.白云石化砂质白云岩（R.A.T.Gr.）;11.各种片岩和白云岩（R.A.T.）;12.下罗安系；13.角砾岩；14.沥青铀矿脉；圆圈中数字为各种岩性层：①淡紫色粘土质角砾岩；②R.A.T.上层或C.M.N.玫瑰色角砾岩；③玫瑰色粘土砂质页岩；④R.A.T.或C.M.N.上部；⑤姆瓦希阿石墨片岩；⑥孔捷龙古－姆瓦希阿角砾岩
所有断块均北倾，岩层倾角约600（图3-26）。矿床构造整体上具有底辟构造特点，罗安岩系穿透了较新的孔捷龙古岩系。
主断裂及其角砾岩带内，不存在铀矿化分布，可能仅作为矿液的通道。铀矿化多分布在层间构造破碎带及其角砾岩内。深部揭露证明，在300m深的孔德龙古系的岩层之下，还存在第Ⅳ矿块。矿区铀矿化明显地受断裂构造作用控制，并集中在相反倾斜的两个断层夹持的块段内，矿化多分布在白云岩和片岩互层岩系之中，局部分布于该互层之上的各种白云岩（C.M.N.）层位内（图3-27）。
另外，矿床所在区内，有两条平缓的短轴大向斜；其北翼为申戈洛布韦逆掩断层所超覆，使向斜构造特征不甚明显。
含矿的洛安系被一系列横断层所切。沿其中一条横断裂有穹状泥质滑石片岩插入，把块状白云岩分割成栅状、条状。正是在这些地方发育着直立的管筒状角砾岩体，并有矿前的镁质交代作用。铀矿石最富集部位，集中在受横断裂控制的不大的断块构造内。
3）矿区岩浆岩
图3-26 矿床45号横剖面（据J.J.Derriks et J.F.Vaes,1955）
图例同图3-25
矿区内未发现岩浆岩体分布，更未见有花岗岩与含矿岩系相接触的情况。只是在矿区外围有几处花岗岩、粗玄岩和粗面岩露头，及辉绿岩脉切穿孔捷龙古系产出。在矿区东南缘有花岗岩分布，而且在矿床附近25km处有年轻的基性岩脉。因此，持热液成矿观点者，认为花岗岩侵入体为铀成矿提供铀源、热源和动力源，但花岗岩的年龄及其铀含量，未见
图3-27 矿床综合纵剖面略图
（据J.J.Deriks et J.F.Vaes,1955）
图例同图3-25。FG.推测断层；粗实和虚黑线及箭头表示矿石沿断层分布及矿液运移方向；虚线加点，表示蚀变岩盖层界限；Ⅰ、Ⅱ、IV为含矿块段公布。另外，在区域内有太古宙—古元古代的基底花岗岩，其年龄为1975Ma。
4）矿体形态及近矿围岩蚀变
矿体呈脉状和细脉状，成群成组产出，受地层、岩性和断裂的复合控制，以断裂控制为主。矿脉延伸方向基本与白云质片岩走向一致，说明岩性、层位是成矿前提，断裂构造是矿体定位的关键。断裂构造使矿体分成4个块段，矿化延深至350m深处（图3-28），但自220m深处铀矿化开始变贫。矿化分布不稳定，多沿倾向的层理面发育。脉群矿体组成的矿块长约400m，平均厚度大于50m，在深处的平均厚达100m。矿床平均铀品位约达3%。单个矿脉的厚度和长度及矿量都小。矿床的总铀储量达数万吨，为一超大型铀矿床。
矿体近矿围岩蚀变有绿泥石化、绢云母化、滑石化、硅化、白云石化和电气石化等。有的矿化的硅化围岩，含SiO2量在25%～74%范围变化。在构造角砾岩带的绿泥石化岩中，在铀矿物和硫化物中有细粒自然金产出。菱镁矿化蚀变属矿前蚀变作用，不属矿期近矿围岩蚀变。
5）矿石构造和物质成分
矿石构造有致密块状、脉状、细脉状和角砾状等，并密切地与断裂构造活动有关。
矿石矿物成分中的铀矿物有：晶质铀矿、沥青铀矿、七水铀矿、深黄铀矿、柱铀矿等，在氧化带内还有板铅铀矿、红铀矿、硅铅铀矿、硅镁铀矿、硅钙铀矿、菱铅铀矿、铜铀云母等等；其他金属硫化物和硒化物有：二硫镍矿、卡硫钴矿、方硫镍钴矿、硒二硫镍矿、硒硫镍钴矿、黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、辉钼矿、方辉铜矿、硒辉铜矿、黄铁矿等等。在氧化带还有钴土、硅镁镍矿、水钴矿、钼铅矿等；脉石矿物有白云石、绿泥石、石英、菱镁矿等。
晶质铀矿含极少量钍和稀土元素，以此说明它不属伟晶岩脉成因。它却含有Mo、Bi、Sn、W、B等元素并呈致密块状或晶体产出，常与二硫镍矿共生。也有呈浸染状的晶质铀矿产出。钴和镍的硫化物分布很广泛，有时呈独立集合体产出。另外镍和钴的硒化物也较发育。脉石矿物以菱镁矿和白云石最发育，石英较少。铀和镍在空间分布上密切共生；离开铀矿体越远，镍含量显著降低。而铀和钴的分布关系，有一定分离现象。菱镁矿有时形成独立的矿体，充填于断裂构造角砾岩带内。
图3-28 矿床572号纵剖面图
（据J.J.Derriks et J.F.Vaes,1955）
图例同图3-25
J.J.Derriks和J.F.Vaes（1955）根据矿物共生组合，划分出6个成矿期：①菱镁矿矿化期，是裂隙张开时形成菱镁矿交代白云岩，形成菱镁矿化及菱镁矿脉体；②晶质铀矿矿化期，晶质铀矿充填于与片理一致的细小裂隙内富集，在脉壁带上形成铀矿细脉。也有呈分散浸染状分布于岩石中，是交代围岩的产物，这是该矿床的重要特点，铀矿物不是以沥青铀矿为主，而是晶质铀矿为主要铀矿物；③辉钼矿和独居石矿化期，在后期有绿泥石化作用，辉钼矿先形成，然后是独居石和绿泥石形成。但在独居石中发现分散状的镍硫化物，表明部分镍硫化物形成早于辉钼矿；④钴镍硫化物矿化期，伴有轻微硅化。有大量的方辉镍矿沿晶质铀矿沉淀并超出晶质铀矿范围，甚至在含矿岩系下部层位出现。此时则见钴镍硫化物同时共生产出，因此，钴镍硫化物形成显然是在铀矿化之后。另有较多的硒化物和碲化物相继形成，它们开始形成时间在第二或第三阶段内，延续时间长；⑤白云石和黄铁矿化期，是在钴镍硫化物沉淀之后，由于构造运动力作用产生压力，使钴镍硫化物矿脉破碎，形成构造裂隙，白云石充填于此裂隙内；⑥黄铜矿化期，可能是最后沉淀的铜矿物。显然，这种划分考虑热液改造成矿的产物，事实上在热液再造成矿前有先成的分散浸染状的铜镍钴铀矿化阶段，热液再造后还有表生淋积叠加成矿阶段。淋积阶段的铀铜矿化，延深达40～80m。在热液再造成矿阶段，B.H.科特良尔（1960）还划分出深成再结晶作用期，即二硫镍矿和卡硫钴矿被方硫镍钴矿所交代，并形成方辉铜矿、红硒铜矿、自然金和碲镍矿，以及天蓝色硒化物矿物等。
6）同位素地质
矿床的晶质铀矿同位素年龄为720Ma、650Ma、620Ma，而围岩为罗安系中的白云岩，其同位素年龄为1200～900Ma，孔捷龙古系的白云岩、钙质页岩，年龄为600～500Ma，表明工业矿化是后生的。
另外，从区域地质资料获知，罗安系和姆瓦契阿系组合成加丹加超群，上覆于不整合面之上。基底内有年龄为1975Ma的花岗岩和石英岩，出露于山脊或丘陵中，高出罗安系的岩层达100m。加丹加超群，在725Ma、650Ma前经受加丹加造山运动受到变质。另外，在区域内有750～725Ma的花岗岩，以及年龄为620～520Ma的白岗岩补体。
3.矿床形成条件
成矿物质来源（含铀、钴、镍、铜），可能是多方面的，首先来自中元古代克拉通盆地的沉积阶段富集，在罗安系中有大量铜铀矿化分布，罗安系看成是矿源层，铀含量约为50～100g/t（Maucher,1962）。其次是罗安系之下的基底花岗岩，可能为罗安系矿源层再造成矿提供部分活化铀源。再次是矿床深处有岩浆岩分布，可能提供部分深成铀源。
工业铀矿化的主成矿作用，看来是热液成矿。从主要铀矿物是晶质铀矿，而不是沥青铀矿，而且晶质铀矿晶体完整，晶质铀矿含有Mo、W、Sn、Bi、B等元素，说明成矿温度较高。但有绿泥石化和硅化伴生，说明成矿温度又不是高温，因此，归入中温热液为宜。从晶质铀矿晶形完好，充填于构造裂隙，推测成矿深度和压力为中等，而且是比较稳定的物理化学环境。
矿床成矿空间条件极为特殊有利。铀矿化形成在褶皱断块断裂和裂隙构造发育之后，明显的受一逆掩断层和陡倾断裂控制。铀矿化具后生再造叠加成矿富集的特点，而且与晶质铀矿年龄650～520Ma可相互印证。
4.成矿作用演化
首先大致理顺矿区及区域地壳大地构造演化及主要地质构造事件的粗略顺序为：
Ⅰ.太古宙陆核阶段，为地盾的基底构造层
Ⅰ-1.鲁弗布系和基巴尔系的片麻岩、结晶片岩和花岗岩
Ⅰ-2.穆夫系的砾岩、结晶片岩，石英岩
——不整合面——
Ⅱ.中元古代地台阶段，形成地盾的盖层
Ⅱ-3.罗安系的石墨片岩与白云岩互层，各种白云岩、砂岩、页岩组成含矿岩系，形成矿源层；
Ⅱ-4.姆瓦契阿系和粗砾岩系形成
Ⅱ-5.孔捷龙古系，为沉积岩、石灰岩、砂岩、页岩
Ⅲ.新元古代—显生宙地洼阶段，使南非地盾与非洲古老地盾分割出来
Ⅲ-6.多次发生地壳构造运动，使地壳产生构造－岩浆活化，其年龄720Ma、650Ma、620Ma
Ⅲ-7.区域内花岗岩侵入
Ⅲ-8.基性岩脉侵入
Ⅲ-9.铀铜成矿前的菱镁矿化
Ⅲ-10.热液再造的铀铜钴镍成矿，晶质铀矿为720Ma、650Ma、620Ma
Ⅲ-11.表生淋积叠加成矿
从上述地质构造事件中，可以看出铀铜成矿作用经历了中元古代罗安期地台阶段的原始沉积富集，新元古界地洼阶段热液再造形成的晶质铀矿化，早古生代后淋积改造叠加成矿富集。由于成矿作用受层位、岩性和断裂构造的复合控制，并多阶段、多期次成矿前后叠加，形成少见的既富又大的超大型铀矿床。
中元古代罗安期地台阶段铀铜的原始沉积富集。该富集带称之为中非铜铀成矿带，其长约500km，宽为50～100km。平面形态呈弧形（图3-29），向北凸出，当时原始沉积富集的U3O8含量为50～100g/t，与铀同沉积的有Cu、Co、Ni、Pb、Zn、Mo、V、W、Au、Ag、Th、REE等元素的富集，矿化明显受层位控制。据F.门杰尔松研究，Co、Ni、U、Cu和其他元素，是在封闭的浅水海盆中同生富集形成，成岩作用前已有铀矿化富集，矿石铀品位不取决于岩石破碎程度，有矿段与无矿段的过渡与古水流方向吻合。
图3-29 中非铜铀矿带
（据Ю.M.舒瓦洛夫，1980）
地台盖层：1a.杂色陆相含煤地层；1b.未切割的后古生代地层；2A.孔捷龙古系；2b.未切割的前寒武纪地层；3a.“年轻”的花岗岩；3b.基性岩脉；4.罗安系和姆瓦希阿系；5.姆瓦、基巴尔、鲁赫系中的黑色页岩、石英岩、石灰岩、砾岩、结晶片岩；6.鲁弗布系的结晶片岩、片麻岩、石英岩和花岗岩；7.断裂带；8.铀铜钴矿床，大倒梯形为申戈洛布韦矿床；9.加丹加成矿域边界
弧形构造单元命名为鲁弗利弧，它的重要特点是存在太古宙—古元古代的花岗岩突起山脉，属基底隆起所致，花岗岩的年龄为1975Ma。它可能为铀成矿提供蚀源区的铀源和尔后深部再造成矿作用的部分铀源。
铜铀矿带的申戈洛布韦矿床区段，罗安系及孔捷龙古系的岩层变质程度较弱，岩层及含矿岩系呈较平缓的褶皱产出，可作为地台构造层的标志和依据。
新元古代地洼阶段热液再造成矿作用，是新元古代720～620Ma以前有过多次的构造运动，使矿区地壳在地台阶段接受沉积后，发生构造－岩浆活化作用所引起。有下列事实依据可作为印证：①含矿围岩时代为中元古代1200～900Ma前，而晶质铀矿成矿年龄仅为720Ma、650～620Ma；②矿区内有与成矿时间接近的粗玄岩、辉绿岩和粗面岩等岩浆岩分布；③矿化明显受断裂构造控制，矿体有切层、穿层现象；④矿石矿物成分复杂，且有多期次成矿特点，矿物成分表明矿床有热液成矿性质；⑤在114m中段矿体上部有一隔水层，说明成矿溶液是上升的热液；⑥矿体形态以脉状和细脉状为主；⑦晶质铀矿中有W、Sn、Mo、Bi、B等元素；⑧围岩蚀变有硅化、绿泥石化和白云石化等；⑨Cu、Co、U、Pb、Zn的工业矿体不限于某特定层位和某特定岩性内，可同时产于灰岩、白云岩、片岩、砂岩和石英岩内。有时还产于基底结晶岩内；⑩铜铀矿带延伸具有明显的线性方向性，推测可能受基底隐伏大断裂制约（图3-30），相当部分成矿物质来自深源；（11）矿石中往往Co比Ni多，Co/Ni大于1，而硫化物的硫同位素具有混合硫成因特点。显生宙淋积改造叠加成矿，是在先成矿床之上部，经风化淋积作用，产生表生沥青铀矿和大量次生铀矿化富集。众所周知，白云岩极易发生风化淋滤作用，渗透性能高，故表生富集成矿深度达80余米，使矿石品位进一步增富。许多次生铀矿物首次在该矿床发现，并给以命名的。次生铀矿物还有明显的分带性。
图3-30 加丹加铀铜矿带受线性断裂制约图
（据Ю.M.舒瓦洛夫，1980）
1.花岗岩－片麻岩穹隆；2.矿床：2a.铜矿床，2b.铀铜矿床，最大的倒黑梯形为申戈洛布韦矿床；3.矿床发育带，推测的深大断裂构造
