0 引言

为响应国家“走出去”和“一带一路”战略，近年来中国企业在海外的矿业投资迅猛增长。刚果 （金）地处非洲中部，有“非洲心脏”、“世界原料仓库”之称，尤其以富含铜钴矿产闻名。紫金矿业集团新近发现的卡莫阿—卡库拉（Kamoa-Kakula）铜矿床储量大、品位高，成为非洲铜资源储量最大的铜矿床，专家预测该铜矿有望跻身世界前三位，这也使得刚果（金）再次成为了世界各国矿业投资的热点。

在“走出去”的过程中，面对复杂自然环境和地质条件，常会遇到地质找矿技术难题。刚果（金）特殊的成矿地质条件，加之当地春夏季多雨、秋冬季干旱等典型气候，形成了较特殊的地球物理物性基础，造成物探野外施工困难、找矿效果不尽如人意等问题。本文在整理研究以往工作资料的基础上，结合笔者多年在中非加丹加铜钴矿带上的工作案例，对综合物探在该成矿带上的找矿效果进行分析，希望对今后的找矿工作提供借鉴。

1 地质背景

1.1 加丹加铜钴矿带

中非巨型铜矿带位于卢菲利弧形构造带上，横跨刚果（金）和赞比亚两国，是仅次于“南美洲安第斯山铜矿带”和“北美洲美国西南部—墨西哥铜矿带”的世界第三大铜矿带。其由赞比亚北部进入刚果（金）南部地区，在刚果（金）科卢伟齐（Kolwezi）一带向东弯曲并转向南东，沿南东走向一直进入赞比亚铜带省（Copperbelt），为一向北东凸伸的弧形褶皱 —推覆构造带，由南西向北东推覆，区域主构造方向为南西—北东向。

中非巨型铜矿带长约 700 km、宽 60～100 km，整体走向北西—南东弧形展布，矿带上已探明铜矿资源量达 1.7 亿 t，钴矿资源量 600 万 t（Wendorff， 2005；李向前等，2009；瞿泓滢等，2013），矿石平均铜品位4%左右。矿带集中了全球10%的铜矿资源和 70% 的钴矿资源，另外伴生大量的铀、金、银、铂族金属等。

加丹加铜钴矿带是中非巨型铜矿带在刚果 （金）的西延段（Schuh et al.，2012），西起刚果（金）科卢韦齐卡莫阿（Kamoa），经腾凯—丰古鲁梅（Tenke-Fungurume）、利卡西（Likasi），向东至卢本巴希 （Lubumbashi）东南的肯森达（Kinsenda）矿床一带 （图1）。加丹加铜钴矿带含有色金属 20多种，其中铜资源量7500万t，钴资源量450万t，分别占中非铜带铜、钴资源的 41% 和 77%，是世界上最重要的铜钴资源生产基地之一。加丹加铜钴矿带上大型、超大型铜钴矿床分布密集，有卡莫阿—卡库拉铜矿床、卡莫托（Kamoto）铜钴矿床、迪兹瓦（Deziwa）铜钴矿床、腾凯—丰古鲁梅铜矿床、穆坦达（Mutunda）铜钴矿床、坎博韦（Kambove）铜钴矿床、希图鲁 （Shitulu）铜钴矿床、姆索西（Musoshi）铜矿床、迪库卢希（Dikulushi）铜银矿床等著名大型—超大型矿床，聚集了艾芬豪、嘉能可、第一量子等国际矿业公司，以及紫金矿业、洛阳钼业、中国有色、华刚矿业、华友钴业、万宝矿产等大型中资矿企。

1.2 加丹加铜钴矿带地质背景

1.2.1 地层

加丹加铜钴矿带区域地层具有明显的二元结构，由前寒武古老变质结晶基底和上覆沉积盖层组成。基底地层由新太古界 — 古元古界卢富布（Lufubu）超群、穆瓦（Muva）超群（基巴拉岩群）组成 （杜菊民和赵学章，2010；刘焕然，2010）；盖层由新元古界加丹加（Katanga）超群、卡拉哈里（Kalahari） 组、新近系和第四系（Q）组成（任军平等，2013）。加丹加超群是中非巨型铜矿带的主要赋矿层位，主要为沉积岩，不整合覆盖于变质结晶基底之上，自下而上可分为罗安（Roan）群、恩古巴（Nguba）群和孔德龙古（Kundelungu）群。

1—恩古巴—孔德龙古群；2—罗安群；3—基底；4—铜钴矿点；5—断裂；6—国界；7—城镇；8—中非巨型铜矿带；9—加丹加铜钴带

罗安群是一套大陆边缘滨浅海碎屑岩—富镁碳酸盐岩沉积建造，主要岩性以白云岩、白云质页岩为主，是加丹加铜钴矿带上最主要的铜钴含矿层位。该岩群进一步划分为 RAT（R1）、矿山组 （Mines，R2）、迪佩特（Dipeta，R3）和木瓦夏亚 （Mwashya，R4）4 个亚群（Kampunzu et al.，2005），其细分亚群主要岩性和矿化层位详见表1（Cailteux et al.，2005）。

孔德龙古群和恩古巴群整体自下而上由以碳酸盐岩成分为主过渡到以碎屑沉积岩（砾岩、砂岩、粉砂岩、砂质页岩）为主（Batumike et al.，2006）。孔德龙古群底部以一套典型的冰碛砾岩（“小砾岩”） 层与恩古巴群分界，并与之呈整合接触关系，地层厚度巨大且稳定，厚度近 3200 m。恩古巴群底部也存在一套典型的冰碛砾岩（“大砾岩”）层与罗安群分界，地层厚度巨大且稳定，厚度近 1800 m （Hoffmann et al.，2004）。

1.2.2 构造及岩浆岩

加丹加铜钴矿带主要受卢菲利弧形构造带影响，且经历了多阶段构造变形作用，区内构造格局复杂。褶皱构造与断裂构造极其发育，矿体受其控制作用明显。

卢菲利弧内岩浆岩不发育，局部有侵入到基底杂岩中的花岗岩岩基、斑状花岗岩以及侵位于加丹加超群中的辉长岩岩床和煌斑岩岩墙等（余金杰等，2015）。

1.3 铜钴矿床地质特征

加丹加铜钴矿带上的铜钴矿床主要为沉积-改造型矿床（也称同沉积型砂页岩矿床，任军平等， 2017），矿床大都集中分布在沿卢菲利弧形构造带展布的加丹加超群中，主要以罗安群矿山组 R2 为主。

矿体受地层及构造控制，钴常与铜矿床伴生，矿体主要呈层状、似层状、透镜状产出；矿石矿物多为孔雀石、蓝铜矿、硅孔雀石、辉铜矿、黄铜矿、水钴矿、硫铜钴矿等；主要脉石矿物有白云石、方解石、石英、绿泥石、滑石等。

围岩蚀变中白云石化、硅化、石墨化、滑石化等与铜钴矿化关系紧密，白云石化、硅化主要发育于 R2 矿山组中的 SDB 层、RSC 层和 RSF 层中；石墨化主要分布在SD层的含炭质页岩中，铜钴矿体内部及破碎带内多见碳酸盐岩重结晶现象。

矿石类型可分为氧化矿、混合矿及原生硫化矿 3 种，一般的地下 300 m 以浅地段主要以氧化矿为主，深部见原生硫化矿（刘运纪等，2011；张学良等， 2016；党伟民等，2018）。

2 综合物探找矿效果

早在 20 世纪 60 年代，欧美地质学者就对加丹加铜钴矿带开展了区域地质调查，比利时统治时期，刚果（金）国家矿业公司杰卡明（GECAMINES）进行了1∶20万区域地质调查工作，对重点成矿区段开展了大比例尺填图工作，建立了较系统的地层、构造基本格架，圈定了罗安群的分布位置，对后期地质找矿有较好的参考作用。

近年来，随着刚果（金）矿业市场的快速发展，艾芬豪、嘉能可、洛阳钼业、中国五矿等国际矿业公司，在各自矿权区内开展了航磁、航放、航空电磁法以及激电、电磁测深等各类物探勘查工作，但由于商业勘查资料保密等因素，大部分资料难以收集利用。

姚锦其等（2015）在刚果（金）某铜钴矿区开展了激电中梯工作，在已知铜矿点和外围找矿中取得了较好的找矿效果（曾高福等，2016）。尹意求等 （2016）在赞比亚某矿山地质找矿中开展了 EH4 测量试验，结果表明通过EH4测量能划分出基底构造层与沉积构造层间接触界面，但对中浅部矿化情况反应较差。在综合研究的基础上，结合笔者在加丹加铜钴矿带上多个矿区的勘查实例，分析评价综合物探方法对铜钴矿的找矿效果。

2.1 地面伽玛能谱测量

笔者在腾凯镇附近考察某手工采矿区铜钴成矿潜力时，使用便携式伽玛能谱仪HD-2002进行了地面伽玛能谱测量。该手工采矿区内植被发育，主要为热带树木和茅草所覆盖，主要构造以东西走向为主，矿区中部位置受断裂推覆构造影响形成了东西向长条状的罗安群（R1+R2+R3）地层，从中间到北边地段由老到新分布着恩古巴群（Ng1.1+Ng1.2+ Ng1.3）地层，南边为孔德龙古群（Ku1.2+Ku1.3+ Ku2）地层。

该区南西部一处山坡上可见孔德龙古群和罗安群的接触界线，并在半坡发现硅化白云质页岩 （RSF）露头，出露宽度约 4 m，产状为 350°∠65°。从发现的露头、浅井和探槽中没有发现明显的铜钴矿化现象。

现场发现在 RSF 露头周围坡面有大量“钴草” 生长，区内其他地段并未见“钴草”出现。该区浅表铜钴矿（化）体长期受自然气候风化淋滤作用，大量 Cu、Co 元素扩散在周边土壤中，有利于“铜树”、“钴草”（图2）的生长，且植物发达的根系能从较大深度范围内吸附Cu、Co元素以供生长，因此“铜树”和“钴草”作为植物指示标志，可以为铜钴矿床的发现提供有意义的指示作用。

a—铜树；b—钴草

以 RSF露头为中心，进行伽玛能谱“十字剖面” 测量，同时在露头上采集岩屑样品带回室内进行分析测试。伽玛能谱测量采用定点定时（60 s）测量方式进行精测，点距2 m。据伽玛能谱测量结果（图3） 分析，整体上放射性曲线具有明显的峰值异常，异常完整、形态清晰，伽玛能谱总道含量最大为76.69 ur，峰值异常两侧为平静的正常场 30 ur。该放射性异常强度较高，宽度达 30 m，异常峰值位置与白云质页岩露头吻合一致。露头岩屑样品经快速分析仪测试显示 Co含量达 0.12%，Cu元素有矿化（259× 10^-6）显示。结合物探放射性异常和矿物植物指示标志，发现了有意义的矿化地段。结合伽玛能谱测量与标志植物指示，对铜钴矿找矿有很好的勘查效果。

2.2 高精度磁测和激电法

在加丹加铜钴矿带北西端科卢韦齐铜钴矿区，开展了地面高精度磁测和大功率直流激电勘查工作。矿区内基岩出露较差，出露地层主要为罗安群、恩古巴群、孔德龙古群及第四系。其中罗安群 R2是本区的主要地层，岩性主要有白云岩、页岩、砂岩等，其中迪佩特R3和木瓦夏R4在本区缺失，矿山组 R2 是本区主要赋矿层之一，自下而上依次为 RSF、RSC、SD和 CMN 地层，其中 RSF与 RSC为本区的主要含矿地层。矿区内热带植物发育、覆盖较厚，区内断裂构造在地表出露不明显。

为查明矿区内构造格架分布特征，发现有利于找矿的异常信息，快速寻找并确定最有利成矿地段，在区内开展了地面高精度磁测工作，网度 100 m×40 m，测线方位 0°。对磁测数据进行日变改正、正常场校正、基点校正等处理后计算得到△T 异常值，对数据进行滤波、化极运算、向上延拓和向下延拓等数据处理，最后绘制了△T异常等值线平面图。本区磁异常整体上偏低，体现为低磁—无磁特点，整体磁异常散乱，成片具规模异常区较少。为进一步识别区内构造，将磁异常进行了水平方向导数 （0°、45°、90°、135°）计算，根据断裂构造的磁异常推断标志，推断出区内大小规模不等的断裂构造多条 （图4）。本区的主要构造格架主要为北东—南西与近南北走向的两组构造，其中 Ft1、Ft2、Ft4、Ft5为本区的主要控矿构造。

结合前期地质、磁法等工作成果，针对矿区内成矿有利地段，进行了激电中梯测量，以便重点了解深部的地质体电性特征，发现激电异常信息，快速确定最有利成矿地段。通过激电中梯测量，在矿区内圈定激电异常多处。对中梯数据进行整理并计算出各测点视电阻率值，分别绘制出视电阻率视极化率等值线平面图，选定 ρ_s=390 Ω·m 为异常下限，圈定出视电阻率异常 IP1、IP2、IP3 3 个（图5、图6）。

IP1：整体上该异常呈向南凸出的“豆荚”状长椭圆形展布，其长轴走向近东西，分布面积较大，具有多个局部异常中心，视电阻率最高达 720 Ω·m。在视极化率等值线平面图上IP1对应位置视极化率偏高，但视极化率异常中心整体向北西平移错落。IP1 异常位置、形态及走向上与区内主要含矿层 RSF、 RSC吻合良好（图7），在其东侧为已知矿体I-1。I-1 矿体长约40 m，宽5～6 m，产状为170°∠30°，呈层状产出于 RSF白云质页岩内，顶板围岩为 RSC蜂窝状硅化白云岩，层间接触部位钴矿化发育。矿化主要为孔雀石化、强铁锰染、弱钴土矿化。据此，推测 IP1 为高阻特征的 RSC 层引起，其下部存在矿化 （体）的可能性较大，具有很大的找矿价值。

IP2：该异常呈似椭圆状分布，长轴走向近北东长约 120 m，短轴长 70 m 左右，视电阻率范围为 450～800 Ω·m，视极化率异常较弱。IP2异常处于背斜褶皱中，异常位置地表出露为含矿层 RSF、RSC，存在多处老民采坑，孔雀石化发育，因此，推测 IP2 异常为矿化（体）异常。在该异常位置施工了 11 个钻孔，异常内钻孔均见矿（图7），异常外部钻孔见矿差。经初步资源量估算，共获得（332+333）类 Cu 金属量1.2万t，Cu平均品位1.18%；Co金属量1700 t， Co平均品位0.16%。

IP3：IP3异常呈椭圆状分布，长轴长70 m左右，面积较小，视电阻率范围为390～550 Ω·m。在异常北侧发现一老民采坑（图8），坑内所采拣块样品经快速分析仪测试Cu品位2%～6%，矿石孔雀石化明显，强风化，原岩为角砾岩，地表附近出露有硅化白云岩，偶见有星点黄铜矿。推测该异常为深部矿化 （体）所致，值得开展验证工作。

1 —磁异常等值线；2—推测断层及编号

1 —视电阻率等值线；2—激电异常及编号

本区综合物探找矿成果突出，通过磁法测量划分出多条断层以及控矿构造，基本查明了区内构造格架；针对成矿有利地段重点开展激电测量，圈定了多处激电异常，激电异常与区内含矿层位置高度吻合，大多为矿致异常，通过钻探控制获得了可观的铜钴资源量。

3 讨论

（1）加丹加铜钴矿带内铜钴矿床主要受罗安群地层控制，其中大多数高价值铜钴矿床都产于罗安群褶皱 — 推覆体，特别是富集于 R2 亚群中的Kamoto R2.1组当中；同时，铜钴矿床也与构造关系十分密切，受卢菲利弧形褶皱-推覆构造带影响，矿床多富集于次级线性构造交叉部位（Dewaele et. al.，2006；杜菊民和赵学章，2010；甘会春和殷德永， 2013），尤其是在弧形构造转折端，多出现矿体膨大、品位变高的趋势。对此，可以通过重力和磁法等物探工作查清矿区内构造格架分布特征，快速寻找并确定最有利成矿地段。

1 —视极化率等值线；2—激电异常及编号

1—第四系；2—Ku1.2；3—SD；4—RSC；5—RSF；6—RAT；7—矿体及编号；8—见矿钻孔及编号；9—未见矿钻孔及编号；10—地质界限；11—地质点；12—激电异常及编号

（2）放射性伽玛能谱异常能反映浅地表核素富集情况，以此圈定放射性异常体以及推断断裂构造分布位置等，是一种快速、直接的找矿方法，该方法对放射性强度较高的钴、钽铌矿（化）体具有较好的识别作用，但该方法探测深度有限，易受水体和覆盖层等因素影响，实际运用过程中应加以区分。

（3）加丹加铜钴矿带上的铜钴矿床主要为沉积-改造型矿床，出露较好或近地表的铜钴矿体经历了强烈的氧化淋滤和剥蚀作用，加之刚果（金）降水丰富、气候湿热，地表植被发育覆盖厚，使得野外地质填图难度大，难以找到矿化露头和识别地质界限。实际工作中，应注意收集和对比杰卡明的地质图、地质剖面图等地质资料，其圈定的罗安群位置较准确，可利用价值高；同时应加大综合物探方法勘查力度，快速查清构造、激电异常等配合地质找矿工作。需要指出的是，该带上多数铜钴矿床具有氧化矿带、混合矿带及硫化矿带的垂向分带现象 （李向前，2011），浅部的氧化矿带几乎不含硫化物，极化率异常较弱，但硅化白云岩 RSC层物性上为高阻特征，且与 RCF 层伴随出现；在混合矿带尤其是深部硫化矿带，硫化物富集极化率异常较强。因此，在进行激电成果解译时浅部应以视电阻率参数异常为主；中深部应以视极化率参数异常为主，并辅以激电测深工作。

（4）刚果（金）地区春夏多雨、秋冬干旱的气候条件，给物探外业施工造成了较大的困难。加丹加铜钴矿带的主要赋矿层位为罗安群R2矿山组，浅部的氧化矿带岩性磁性较弱、视电阻率变化大、视极化率较低，导致物探异常较弱，准确识别并圈定矿致异常难度较大。笔者针对在刚果（金）遇到的物探施工难点，采取了有效措施，取得了较好的找矿效果。一是选择合适的施工时段：每年雨季旱季过渡期（五月份左右）快速开展激电工作，进入旱季后适合开展磁法、重力等物探工作。二是技术创新：采用自制供电电极减小接地电阻，提高供电电流并保持恒定；根据现场矿化露头规模，选择合适的物探测量点距；使用信噪比高的仪器进行数据采集，提高叠加次数等手段，确保数据质量。三是加强物探数据处理能力：如对重力数据三维密度反演，对磁异常求导、延拓变换、弱异常提取等手段。同时，加强重磁电数据联合反演解释，及时与地质资料对比印证，更新异常解释思路。

（5）加丹加铜钴矿带上的找矿标志主要有：① 孔雀石化是铜矿（化）体最直接的找矿标志，孔雀石呈翠绿色、淡蓝色在野外地质调查中也最容易发现；②RSC（蜂窝状硅化白云岩）和RSF（层状白云质页岩）是加丹加铜钴矿带内特有的标志层，也是主要的含矿层位，野外易于识别；③地表“铜树”和“钴草”集中生长的区域Cu、Co元素相对富集，可在对应地段进一步开展勘查工作，发现铜钴矿（化）体的可能性较大，这一指示作用在加丹加铜钴矿带上可信度较高。

4 结论

（1）在加丹加铜钴矿带，放射性伽玛能谱测量作为一种快速、直接的找矿方法，对放射性强度较高的钴、钽铌矿（化）体具有较好的探测效果，同时对断层有较好的识别作用。

（2）通过重力、磁法测量，可以查清矿区内褶皱、断层等构造格架分布特征，有效确定最有利成矿地段。

（3）刚果（金）气候条件给物探外业施工造成了较大的困难，通过选择合适的施工时段、施工技术创新，针对性的选择激电解译参数等手段，可以取得较好的勘查效果。

（4）通过重磁电和放射性测量多种综合物探方法，结合特殊的找矿标志在加丹加铜钴矿带上多个矿区取得了较好的找矿效果，值得大力推广。

致谢 两位审稿专家提出的宝贵修改意见对于提高文章水平很有裨益，编辑同志对文稿进行了仔细的审阅，天津华北地质勘查局张瑞华教授级高级工程师、李小勇博士对本文的发表提供了帮助，在此一并表示衷心感谢。

参考文献