0 引言

中非铜（钴）成矿带位于Lufilian造山带，由刚果 （金）加丹加铜钴矿带和赞比亚铜矿带组成（图1a、 1b），长约 700 km，宽 150 km，是全球规模最大的沉积岩容矿层状铜（钴）矿带（SSC），拥有约 2亿 t的铜储量和 600 万 t 的钴储量，钴储量位居全球第一位 （Hitzman et al.，2012；Taylor et al.，2013^①）。20世纪至今，前人对中非铜（钴）成矿带的矿床成因进行大量的研究，传统观点认为矿带中的铜（钴）矿床为沉积-改造成因（Lerouge et al.，2005；Rainaud et al.， 2005；Desouky et al.，2010），伴随沉积成岩作用，在原始沉积物压实和固结作用之前形成同生沉积铜钴矿床，经过 Lufilian 造山运动的热液活动改造，形成了沉积岩容矿层状铜钴矿床。部分学者认为中非铜（钴）成矿带的层控铜（钴）矿床为后生成矿，矿床成因为盆地卤水交代成矿（Cox et al.，2003^②； Hitzman et al.，2010； Taylor et al.，2013^①；张洪瑞等，2020）。中非铜（钴）成矿带的矿床成因虽然存在较大争议，但无论何种成因观点，都认为断裂和褶皱等构造在成矿过程中起到了重要作用。本文基于前人研究成果，总结区域性断裂构造、推覆体构造特征及铜（钴）矿床的分布特征，宏观分析区域构造对铜（钴）矿床的控矿作用，调查典型矿床中推覆体构造、褶皱构造和褶叠层构造特征及与矿化的关系，探讨其在成矿过程中的作用，为寻找富厚矿体提供地质依据和新思路。

1 区域地质背景

1.1 大地构造

中非铜（钴）成矿带所在Lufilian造山带由Lufilian 弧形构造带和 Lufilian 前陆组成（图1b），Lufilian弧形构造带由北至南分为褶皱推覆带（Ⅰ）、穹隆区 （Ⅱ）、复式向斜带（Ⅲ）、加丹加高原（Ⅳ）4 个部分 （Sillitoe et al.，2017）。其中加丹加铜钴矿带位于褶皱逆冲带（Ⅰ），赞比亚铜矿带位于穹隆区（Ⅱ）。中非铜（钴）成矿带盛产铜、钴、铅、锌等矿产，是世界闻名的多金属成矿带，带内分布有几十处超大型、大型铜（钴）矿床（图1c）。

1.2 区域地层

区域主要地层岩性自下而上为：（1）太古宇基底杂岩，包括卢富布超群（Lufubu）和木瓦（Muva）超群，由混合岩化的各种片麻岩等组成，是中非铜钴矿带中分布最老地层之一；（2）新元古界加丹加 （Katanga）超群，为中非铜（钴）成矿带的主要出露地层，自下而上由 Roan 群、Nguba 群和 Kundelungu 群构成（图2），由白云质粉砂岩、白云岩、页岩、硅质碎屑岩和砂岩等沉积岩系列组成，Roan 群是中非铜 （钴）成矿带最重要的铜（钴）矿赋矿地层；（3）新生代盖层，为河流冲积层。

1.3 区域岩浆岩

中非铜（钴）成矿带内岩浆岩发育，矿带南侧的前加丹加基底为古元古代岩浆弧序列—卢富布变质杂岩，由卢富布超群片岩、片麻岩和花岗岩体组成，岩浆侵入时代为 1994~1873 Ma（Rainaud et al.， 2005）。成矿带内后期侵入有辉长岩等，在 Chibuluma铜钴矿床周边辉长岩岩床厚度达 300 m，辉长岩的侵入时代为 750~720 Ma（Wilderode et al.， 2015）。

2 成矿带构造及矿化特征

中部非洲大陆东部以巨型裂谷拉分著称于世，为著名的全球性伸展构造带。裂谷成矿作用使得超大型—大型矿床在局部集中，其成矿机理是在地壳拉伸作用下，地幔物质上涌，带来了丰富的成矿元素。中非铜（钴）成矿带处于东非大裂谷中段西侧，早期在新元古代加丹加超群裂谷沉积的一套白云质粉砂岩、灰岩、页岩、硅质碎屑岩和砂岩系，是铜钴矿床原始矿源层位，后续经过推覆构造、褶皱变质作用改造，在 Roan 群矿山组形成一系列铜钴矿床。

2.1 区域构造及矿化特征

中非铜（钴）成矿带位于 Lufilian 弧形构造带中北部，成矿带区域构造以赞比亚的Mufulira为界，分为外弧带和内弧带两个部分。外弧带从赞比亚的 Mufulira，呈北西向延至刚果（金）的 Lubumbashi、 Likasi，再转向近东西向延至 Kolwezi，即 Lufilian 弧形构造带的褶皱推覆带（Ⅰ），该带内分布有不同规模的推覆体构造和铜钴矿床，是加丹加铜钴矿带所在区域；内弧带由赞比亚的 Mufulira，呈向北突出的弧形经赞比亚的 Kansanshi 延至西北省的 Kabompo 地区，从东向西由 Kafue背斜、Luswishi穹隆、Solwezi 穹隆、Mwombezhi 穹隆、Kabompo 穹隆等构成（Sillitoe et al.，2017），即 Lufilian 弧形构造带的穹隆区 （Ⅱ），该带内分布有大量的铜矿床，赞比亚铜矿带发育于Kafue背斜中。

2.2 推覆体构造特征

新元古代的 Lufilian 造山运动使得南西向的主应力及北西端的次生应力叠加，使得 Kolwezi— Likasi地区形成多个规模不一的北东向逆掩推覆体和逆掩断层，形成 Lufilian 弧形构造带褶皱逆冲带（Ⅰ）。受推覆运动的影响，下部的Roan群地层被推覆至 Nguba 群和 Kundelungu 群之上，推覆面及衍生的断裂构造均已被大规模的角砾岩所充填。Roan 群地层是加丹加铜钴矿带的主要赋矿层位，因此铜钴矿床主要赋存在推覆体之中，如Kamoya铜钴矿床赋存在 Kambove 推覆（复向斜）构造内，TenkeFungurume铜钴矿床赋存于 Pumpi和 Kamikongwa逆冲推覆构造内，Kamoto 铜钴矿床赋存于 Kolwezi 逆冲推覆构造内。

在Lufilian弧形构造带东南部赞比亚铜矿带，被一条北西走向的逆冲推覆构造贯穿，由西南向东北推覆的特征明显，区内地层主体为新元古界Roan群和Nguba群，外围地层主要为Kundelungu群，晚期的构造推覆和变质热液作用，在基底上部盖层Roan群内发育拆离断层、褶皱构造，叠加倒转向斜构造（图3），目前该推覆体之中已发现 Mokambo 铜矿床、 Mufulira铜矿床、Lonshi铜矿床等（图1c）。

2.3 褶皱及褶叠层构造特征

受推覆构造作用，断裂构造和褶皱构造在中非铜（钴）成矿带中均有发育，主要发育在 Roan 群和 Nguba群与硅质岩有关的岩层中。Roan群硅质岩系由于其能干性强，在地表呈脊状凸起的正地貌，根据其所处构造部位不同，表现出各种各样的褶皱形式。既有平面上的相似褶皱、无根褶皱、不协调褶皱和肠状褶皱以及褶叠层构造，又有被强烈拉伸剪切作用下拉断的硅质岩，形成石香肠构造。褶叠层构造是指在地壳较深构造层次中，在伸展构造体制的水平分层剪切流变机制下，原生成层岩系发生变形—变质作用而形成的一套基本上能按时代新老划分的层序，但在本质上，它又是经过构造重建的、发育有以顺层韧性剪切带和顺层掩卧褶皱为主体的固态流变构造群落，并经历强烈递进变形，由新生的平行面状构造横向置换原生层理（或先期面理）而形成的崭新的构造地层单元（单文琅等， 1991）。

Lufilian弧形构造带的外弧带为强烈褶皱带，由一系列紧密挤压褶皱和逆推断裂所组成。含矿地层均遭强烈变形、变位，构成向斜和背斜褶皱，并被一系列逆冲断层切断，形成叠瓦状褶皱，特别在向斜轴部，铜矿层厚度增大，品位增富。

围绕 Lufilian 弧形构造带内弧带的变质核杂岩 （穹隆区）周缘，盖层Roan群和Nguba群表现出形态各异的封闭曲线。位于穹隆区的赞比亚铜矿主要受轴向北西的 Kafue 复式大背斜控制（图1c），背斜东北翼为 Mufulira 向斜，而西南翼则为赞比亚铜矿带主体，由北西至南东，从 Konkola到 Luanshya长约 135 km，宽 10 km，最宽处达 18 km，由 Nchanga、 Chambishi 和 Luanshya 共 3 个成矿盆地组成（刘相利，2012）。

中非铜（钴）成矿带除了地表宏观褶叠层构造，在已开发矿山的钻孔中也广泛发育褶叠层构造。如成矿带北西端的 Kamoa铜矿床，断层附近的地层中发育微细断层，这些微细的正断层显示为同沉积特征（图4a、4b），断层两侧均具有典型的褶叠层构造特征（Twite et al.，2019）；位于赞比亚基特韦南部的 Nchanga、Ichimpe、Nkana 铜（钴）矿床，在矿体的褶叠层构造转折端和微型断裂带的叠加（图4c~f），具有明显的铜矿富集特点（Muchez et al.，2010）。整个中非铜（钴）成矿带，几乎所有的大型铜（钴）矿床的勘查钻孔中均可见小褶皱、褶叠层含矿和控矿的特征，说明中非铜（钴）成矿带，包括两侧出露的 Kibaride 和 Irumide 构造带，在成矿前期，至少 Roan 群、木瓦群在深部（＞5 km）经历了推覆变质作用，形成褶皱构造、褶叠层构造（Twite et al.，2019）。

a、b—Kamoa矿区微细正断层两侧的褶叠层构造（黄线表示层理，红线为微细断层）；c、e—Nkana铜钴矿床的褶叠层构造特征，褶叠层褶皱转折端和微型断裂带的铜矿化叠加特征；f—Nchanga铜钴矿区的褶叠层构造特征；g、h—Ichimpe矿区沿不规则褶叠层发育的含铜石英脉切穿层理； i—Ichimpe矿区微褶皱轴部的黄铜矿化；j—Ichimpe矿区沿褶叠层面的黄铜矿化；Bn—斑铜矿；Cpy—黄铜矿

3 典型矿床构造特征

3.1 Kisanfu铜钴矿床

Kisanfu 铜钴矿床位于加丹加铜钴矿带的北西部（图1），铜资源量超过 350 万 t，铜平均品位 2.46%，钴资源量超过 150 万 t，钴平均品位 1. 04%。 Kisanfu 铜钴矿床受推覆体构造和褶皱构造的控制作用十分明显，主推覆面严格限制Kisanfu铜钴矿床的整体形态、规模和空间位置，铜钴矿体分布在推覆过程中所形成的菱形地块中。

铜钴矿体赋存的 Roan 群含矿岩系推覆在 Kundelungu 群地层之上，形成一个含矿岩系的推覆断块，是一个来自异地的“飞来矿床”。推覆断块自推覆启动至矿区定位，长时间长距离运动过程中由于应力分布的不均匀性、岩石硬度的不均一性，推覆体被惯性撕裂形成多个规模大小不一、产状不同的不规则的“次级地质体”，即“菱形构造地质体”。 Jenny 向斜北翼为 Corinne West（CW）和 Corinne East （CE）块体，向斜南翼为 Jenny West（JW）和 Jenny Central（JC）块体，沿 Francis 背斜轴部发育 Francis West（FW）和 Francis East（FE）块体，各个铜钴矿体严格限定在推覆体被推移过程中所形成的各个菱形地块中（图5）。Kisanfu 河断裂（KRS 断层）位于 Kisanfu河以东，将其东侧的矿山组地层相对于西侧向北错动。在推覆过程中受应力作用，推覆体内部的菱形地块亦发生程度不同的褶皱构造、褶叠层构造，矿化在这些构造部位较为发育，特别是在两组断裂交汇处和小褶皱的核部、褶叠层叠加部位，矿化有增强趋势。

3.2 Kamoya铜钴矿床

Kamoya 铜钴矿床位于加丹加铜钴矿带的中部 （图1），铜资源量超过 1000 万 t。含矿地层主要为 Roan群矿山组的白云质页岩组，在 Kambove段内也有工业矿体出现。Kamoya 铜钴矿床由多个矿段组成，主矿段长约 1500 m，铜平均品位 2.5%，钴平均品位0.2%。

Kamoya 铜钴矿床赋存在 Kambove 推覆构造之中（图6），为外来矿床，属于构造窗。本区经历了多次推覆运动，相互叠加，每个矿段都存在一期或多期次的推覆运动，受推覆作用影响，矿区的褶皱及断裂构造较发育。矿区内的断裂构造分为两类，一类为形成各个菱形碎块的推覆构造，另一类为常规断裂。在逆掩推覆构造发生的过程中，各个菱形块体边缘发生错动挤压，形成不整合的滑动面，此类构造的破碎带一般具有大规模的角砾岩发育。在推覆过程中受应力作用，推覆体内部的次级地质体发生不同程度的褶皱构造（缪远兴等，2014）。常规断层在矿区发育较少，一般断层规模不大，单个菱形地块中一般不发育断层。

Kamoya 铜钴矿床的矿体空间分布受 3 个东西向排列的向斜构造的控制。主矿段为一轴向为东西向的背形向斜褶皱构造。中矿段为一轴向近南北向的平缓向斜构造，其中东侧翼出露地表，倾向北西西，西侧翼因为覆盖等原因，在地表未见有出露，此褶皱自南向北有变宽的趋势，沿走向延伸长度 1 km 左右。西矿段存在一轴向为北东向的平缓向斜构造，此褶皱为一不对称褶皱，其中南侧翼倾向北西，西侧翼倾向东。受断裂构造及褶皱构造的综合影响，铜钴矿体形态随褶皱发生扭曲。

3.3 Ichimpe铜钴矿床

Ichimpe 铜钴矿床位于赞比亚铜矿带中部的 Chambishi盆地东缘（图1），处于Chambishi东南铜钴矿床和Nkana铜矿床之间，为隐伏矿床，铜资源量超过100万t，钴资源量超过9万t。

Ichimpe铜钴矿床内的构造主要为褶皱构造，特别是层间褶皱较为发育，断裂构造不发育。矿区盖层下部岩层随基底起伏出现一系列小的向斜盆地 （次级盆地）。在走向上，岩层呈波状起伏，在矿床中部次级凹陷达到最深，北西和南东方向整体逐渐上扬（图7）；在倾向上，矿区北部靠盆地边部一侧的基底存在局部凹陷，其上覆地层形成小的向斜盆地，岩层产状较陡，向盆地中部逐渐平缓，矿区南部岩层起伏较小。向斜盆地为受基底地形控制的同生褶皱，对成矿产生较大影响，基底向斜盆地是有利于金属硫化物保存的环境，往往形成厚度大、品位高的富矿体，反之，在成矿阶段如果基底处于相对隆起的较高位置，形成的矿体薄、矿石品位低或不成矿。

通过野外地质调查发现，Ichimpe铜钴矿床的褶皱、褶叠层构造非常明显，从主成矿期到造山推覆，形成的褶皱、褶叠层构造均与矿化有关。早期粉砂岩中原始沉积有黄铜矿颗粒，但褶叠层形成期间叠加的铜钴矿化明显富集，并非沿原始层理分布，而是与不规则褶叠层褶皱面一致（图4g~h），规则的微褶皱轴部的铜矿化明显强于两翼（图4i~j）。

此外，Ichimpe 铜钴矿床上部岩层，特别是泥质砂岩、板岩等（图8），由于层间滑动产生了强烈的揉皱现象，这种成矿期后的褶皱在本矿床无直接的控矿作用（王如涛等，2019）。

4 讨论

中非铜（钴）成矿带位于非洲中部新元古代刚果地块与赞比亚—津巴布韦地块之间的陆间裂谷带内。与裂谷生成作用有关的生长断裂导致“含矿热卤水”在次级盆地内喷流沉积，在特定的层位、岩相和岩性组合中形成了层控铜（钴）矿床。就目前的资料和数据看，加丹加铜钴矿带和赞比亚铜矿带汇合地区（Konkola）的铜钴矿床规模大、矿石品位高，是最好成矿地段，加丹加铜钴矿带整体钴矿化较明显，赞比亚铜矿带钴矿化逐渐减弱，以铜矿化为主；出现这种矿化规律，可能与成矿环境的差异和后期的改造富集程度有关，经后期的构造作用和变质作用改造，在一些地段叠加形成富铜钴矿体。

本文认为早期的裂谷拉伸沉积到后来的北西向逆冲推覆变质，地层依次由基底—超糜棱岩带— 糜棱岩带—绿泥石片绿化带—微角砾岩带组成，其中糜棱岩带—微角砾岩带均有矿化发育。综合矿带内已经开发的矿床构造特征，在矿床区、矿体成矿部位，推覆体构造、断裂构造、褶皱、褶叠层构造越发育，含矿层变质程度越高，矿床规模越大、矿石品位越高。构造对矿体的控制作用十分明显，主构造和次级构造之间具有衍生的关系，对矿体产出及表生富集具有重要作用（曾旭等，2021）。断裂构造为含矿热液的活动提供运移通道（Hitzman et al.， 2010），有利于热液对矿源层内矿质的充分萃取，同时将含矿层内岩石破碎，使得岩石的活性更大，使得含矿热液与岩石的接触面积更大，从而有利于含矿热液的沉淀，并为其提供容矿空间（缪远兴等， 2014），使得Cu、Co元素更进一步富集。

褶皱及褶叠层构造的岩性特征主要表现为砂质层与泥质层的互层，岩层界面有利于含矿热液的迁移，砂质层的孔隙度和渗透率较高，有利于含矿热液的沉淀。此外，成矿前的同生褶皱和断裂作用形成的组合圈闭（Taylor et al.，2013①），为含矿热液的沉淀提供了封闭空间，尤其褶皱转折端为成矿作用提供更大的容矿空间，因此同生褶皱、褶叠层构造是成矿有利部位，也是厚大、富矿体的主要产出位置。

综合分析认为，断裂构造、同生褶皱构造和褶叠层构造在成矿过程中起了重要作用，是中非铜 （钴）成矿带寻找富厚矿体的有利地段。

5 结论

（1）中非铜（钴）成矿带受推覆体构造和褶皱构造的控制作用十分明显，主推覆面严格限制矿床的整体形态、规模和空间位置，铜（钴）矿体分布在推覆过程中所形成的菱形地块中。

（2）断裂构造为含矿热液的活动提供运移通道和沉淀空间，同生褶皱及褶叠层构造有利于含矿热液的沉淀，尤其褶皱转折端为成矿作用提供更大的容矿空间。断裂构造、同生褶皱、褶叠层构造越发育，铜（钴）矿床规模越大、矿石品位越高，是中非铜 （钴）成矿带寻找富厚矿体的有利地段。

注释

① Taylor C D，Causey J D，Denning P D，Hammarstrom J M，Hayes T S，Horton J D，Kirschbaum M J，Parks H L，Wilson A B，Zientek M L.2013. Descriptive Models，Grade-tonnage Relationships，and Databases for the Assessment of Sediment Hosted Copper Deposits with Emphasis on Deposits in the Central African Copperbelt， Democratic Republic of the Congo and Zambia[R]. Reston， Virginia：USGS，1-154.

② Cox D P，Lindsey D A，Singer D A，Moring B C，Diggles M F.2003. Sediment-hosted Copper Deposits of the World：Deposit Models and Database[R]. Reston，Virginia：USGS，1-53.

参考文献