Análisis del ambiente metalogénico de la Cuenca Chambishi-Enkana
Los estratos del depósito de cobre de Chambishi (incluido el esquisto mineral) se distribuyen en un plano sedimentario marino poco profundo en el margen continental. En la parte oriental del yacimiento principal, la composición arenosa de la lutita que contiene mineral es relativamente alta. En el área donde el basamento no está cubierto, el límite con las capas superior e inferior de arenisca no está claro. La formación se extiende hacia el oeste, con lutitas minerales superpuestas a estratos de piso gruesos, que cambian hacia arriba a lutitas piritizadas carbonosas gruesas. Muestra que el antiguo ambiente sedimentario del yacimiento principal cambia de poco profundo a profundo de este a oeste. Los estratos de la subformación del Bajo Ron están en contacto directo discordante con el basamento, y la litología de los estratos de abajo hacia arriba es conglomerado grueso → arenisca → conglomerado → lutita → intercalaciones de arena y lodo, lo que indica que el ambiente deposicional del Bajo Ron La subformación es de temprano a tarde. Es posible que haya experimentado un margen continental → costero → mar litoral poco profundo → ambiente de mar poco profundo, la profundidad del agua se hizo gradualmente más profunda y las condiciones hidrodinámicas del ambiente sedimentario cambiaron fuertemente. La intercalación superior de arena y lodo puede indicar múltiples. procesos de transgresión-regresión a pequeña escala. Al mismo tiempo, el ambiente de diagénesis-mineralización ha experimentado un proceso de semioxidación → reducción, y los estratos que contienen sulfuros y minerales se concentran en mares poco profundos con baja energía cinética y condiciones reductoras (Hua Renmin, 1995). Hay una gran cantidad de minerales de sal evaporativos (anhidrita y yeso) en la formación del subgrupo Upper Roan, que representa un ambiente de depósito marino semi somero típico en latitudes tropicales bajas, y el ambiente de depósito puede ser relativamente estable.
La litología mineralizada en la zona sureste de la zona minera es pizarra mineralizada arcillosa y pizarra dolomítica. La dolomita con estromatolitos elipsoidales y capas intermedias carbonosas se desarrolla al mismo nivel que los estratos minerales en el norte, este y sur del área minera, lo que se denomina dolomita de arrecife (ver Figura 3-4). La aparición de dolomita de arrecife indica que el entorno de depósito original era un entorno de arrecife de algas, lo que indica que el entorno de depósito original aquí era elevado y tenía un antiguo levantamiento del sótano. Los estratos que contienen mineral se distribuyen lateralmente alrededor de la dolomita de arrecife sobre la antigua quilla, adelgazándose y pellizcando gradualmente hacia el norte, sur y este. Se desarrollan zonas de mineralización de pórfido y zonas de mineralización de calcopirita desde el arrecife hasta las profundidades de la cuenca. La mineralización de la dolomita de arrecife es débil y ocasionalmente se observa una pequeña cantidad de mineralización de pórfido.
Según datos anteriores, durante las perforaciones en la zona minera sureste de Chambisi en las décadas de 1950 y 1960, NX5 descubrió clastos de dolomita de arrecife en pizarra arcillosa a 498,3 metros, y NN14 encontró dolomita que contenía estromatolitos elipsoidales. se encontró a 498,3 metros (Figura 3-21) y se encontró dolomita a 492,8 metros en NN 16. El autor estaba inspeccionando núcleos de perforación antiguos en el área minera sureste de Chambcr, Karulushi Zambia Mining Company, en el pozo NN30. (Figura 3-21A, se encontró dolomita estromatolita elipsoidal típica en el rango de 382 ~ 384 m. En el pozo de 2012 de la Central African Mining Company, ZK0-2 contenía placas minerales a 489 metros. El contenido de carbono en la roca es alto. ZK5 -3 es rico en carbono en la pizarra arcillosa a 480 metros, y los estromatolitos en capas se desarrollan cerca de 485 metros (Figura 3-21C); el pozo ZK16-1 de 2013 está en 574,05 ~ 595,08. Los estromatolitos típicos se encuentran en la pizarra arcillosa dolomítica. los estromatolitos son en su mayoría elipsoidales y los estromatolitos inferiores en su mayoría están en capas (Figura 3-21D). Es una roca sedimentaria biológica formada a partir de yeso, arena y grava, bioclastos de algas, etc. Las algas viven en la zona intermareal con profundidades de agua de 6 a 100 metros. 11 m y suficiente luz solar. La aparición de estromatolitos y sus clastos indica la deposición original de estratos portadores de minerales. El ambiente es un ambiente submareal afectado por la actividad de las olas.
Figura 3-21 Foto del estromatolito de arrecife perforado. en la parte sureste del área minera de Chambishi
Pozo A-NN30, 382,5 m, estromatolitos elipsoidales en dolomita; pozo B-NN30, 384 m, estromatolitos elípticos en dolomita; , 484 m de estromatolitos estratificados en lutita arenosa; pozo D-ZK 16-1, 476 metros de estromatolitos ovalados en dolomita
La morfología del basamento y el ambiente sedimentario antiguo controlan las litofacies sedimentarias y las características de mineralización en la parte sureste de. el área minera de Chambisi y su distribución La superficie más obvia se encuentra debajo de la capa característica de pedernal de dolomita del Grupo Upper Rowan. La morfología del basamento original controla el espesor, los cambios litológicos y las características de litofacies de los estratos sedimentarios del Subgrupo Lower Rowan. La parte noreste de la zona minera está cerca de Kafue. El anticlinal, con un enterramiento de basamento poco profundo, es un antiguo levantamiento del basamento cerca de la antigua costa. Una gran cantidad de arrecifes costeros de dolomita se desarrollan directamente sobre las rocas de grava aluviales. Subgrupo inferior de Ron, lo que indica que es un ambiente somero semioxidado-semireducido, por lo que presenta una menor mineralización de pórfido.
Hacia el suroeste, en lo profundo de la cuenca Chambishi-Enkana, la profundidad del basamento aumenta gradualmente, el entorno de depósito se aleja gradualmente de la costa, el agua del mar se vuelve gradualmente más profunda, los arrecifes costeros en la misma capa sedimentaria desaparecen y las lutitas fangosas mineralizadas. Aparece la placa. El ambiente de roca, mineralización sedimentaria, está obviamente en estado reductor, y una gran cantidad de sulfuros (pirita, calcopirita, pirrotita, etc.) se depositan y mineralizan mediante reducción. Sin embargo, hay una pequeña cantidad de mineralización de pórfido en la zona de transición intermedia (Figura 3-22).
Basado en un análisis exhaustivo de datos geológicos pasados y resultados de exploración existentes, se infiere del rango de distribución de las dolomitas de arrecife y el espesor de las capas de roca al pie del cuerpo mineral que las zonas cupríferas La capa se forma principalmente en la zona de subsidencia relativa alrededor del levantamiento del basamento. Es probable que el entorno sea el entorno de depósito de la bahía semicerrada-cerrada de la cuenca y la zona supramareal-submareal de aguas costeras poco profundas. Los cambios en las condiciones de pH y Eh en el ambiente del agua de mar y la evaporación de la materia orgánica y el agua de mar de alta salinidad juegan un papel importante en la precipitación y mineralización de los depósitos de cobre y cobalto (Fleisch Cr Sweeney et al., 1991; Sweeney et al., 1994; Pueblo Hua, 1995).
Durante todo el proceso de formación y mineralización de rocas sedimentarias, debido a que la topografía del basamento de cobalto de la cuenca Chambishi-Enkana es generalmente más baja en el suroeste y más alta en el noreste, el área minera de Chambishi en el sureste ha experimentado una gran transición. de suroeste a noreste Proceso de transgresión-regresión a gran escala (Figura 3-22a, b, c):
1). La parte suroeste del área minera fue primero inundada y depositada por agua de mar, formando cuarcita. - arenisca feldespática y capas iso-gruesas. Sedimentos clásticos terrestres de grano medio-fino, en el noreste, debido a que el levantamiento del basamento es alto y no está sumergido por agua de mar, puede ser principalmente un ambiente deposicional de margen continental; -En la misma capa se forma un conglomerado granular o faltan los estratos sedimentarios correspondientes.
2) Periodo de mineralización. Con el desarrollo de la transgresión a gran escala, toda la cuenca Chambishi-Enkana quedó sumergida por el agua de mar, pero el nivel del agua en el suroeste era aún más profundo, formando depósitos de arena fangosa y esquisto. En las condiciones reductoras de los ambientes marinos poco profundos, los minerales en el agua de mar forman sulfuros y precipitan al mismo tiempo para formar esquisto mineralizado. En el noreste, debido al nivel de agua relativamente poco profundo del levantamiento del basamento, se formó una gran cantidad de dolomita de arrecife costero en ambientes costeros y marinos poco profundos. Solo se formó una pequeña cantidad de mineralización de pórfido en un ambiente relativamente oxidado, mientras que otros sulfuros. (mineral de cobre amarillo, pirita, etc.) no se pueden formar en grandes cantidades. En la zona de transición costera-mar poco profunda, es decir, la unión de dolomita y esquisto mineral en el arrecife, es sensible a los cambios en la profundidad del agua de mar, y el entorno de depósito y la litología cambian significativamente. En algunos pozos, la lutita que contiene mineral está intercalada con dolomita de arrecife, o el orden de las dos está escalonado o incluso invertido (NN14, NN46, NN30, etc.), lo que indica que durante todo el proceso de sedimentación, diagénesis y mineralización del mineral. Es posible que haya múltiples procesos alternos transgresivos-regresivos a pequeña escala en la cuenca, lo que resulta en cambios significativos en el ambiente sedimentario cerca del borde del arrecife en la zona de transición entre la costa y el mar poco profundo, con dolomitas de arrecife locales en contacto con minerales. que contiene esquisto. Este proceso de transgresión-regresión a pequeña escala también puede resultar en dos capas de yacimientos minerales en el noroeste del área minera sureste, intercalados por una delgada capa de mineralización débil. El paleoambiente de depósito de la lutita que contiene mineral era un ambiente reductor anóxico cerca del arrecife marino; sin embargo, la mineralización local del conglomerado de cuarcita en la pared inferior del yacimiento puede haberse formado en un ambiente de delta estuarino (Fleischer, 1984).
Figura 3-22a Mapa de ubicación de la sección de análisis de litofacies en la parte sureste del área minera de Chambisi
Figura 3-22b La sección de análisis de litofacies A-A en la parte sureste de Chambisi área minera '
Figura 3-22c Análisis de litofacies de la sección B-B' en la parte sureste del área minera de Chambisi
3) Después de la mineralización. La transgresión marina básicamente terminó y comenzó la regresión a gran escala. El nivel del agua en la cuenca de Chambishi se volvió menos profundo y se convirtió en un entorno costero, que generalmente acepta sedimentos clásticos terrígenos como arenisca de grano medio fino, lutita y arenisca estacional. Los intercalamientos de arenisca y lutita pueden representar un proceso de transgresión-regresión frecuente y de pequeña escala. En este momento, el ambiente de depósito de toda la cuenca se estabilizó. En el intenso ambiente de evaporación del mar poco profundo semicerrado tropical-subtropical, se depositó una gran cantidad de estratos de la fase evaporítica del Grupo Superior Ron (dolomita + yeso/anhidrita).
La diagénesis y la mineralización y el entorno paleogeográfico sedimentario resumidos anteriormente controlan la secuencia estratigráfica, las litofacies y las características de mineralización de diversos depósitos en la cuenca de mineralización Chambishi-Enkana, y los depósitos de cobre en todo el mundo son universales (Hua. Ren, 1989); esta regla es particularmente típica en la zona minera del sureste de Chambishi.
A través de los proyectos de perforación sistemáticos e integrales de China Nonferrous Africa Mining Company en los últimos años, se ha revelado que debido al entorno especial de diagénesis-mineralización y al proceso de evolución, las características de mineralización del área minera del sureste en Chambi West tienen características horizontales y verticales obvias. zonificación (Figura 3- 23): El interior del arrecife costero y sus proximidades son zonas de mineralización de pórfido-calcopirita hacia el interior de la cuenca (océano profundo), a medida que aumenta la reducción del ambiente de mineralización sedimentaria, mineralización a base de calcopirita; Las zonas aparecen sucesivamente. Zona de mineralización de calcopirita-pirita-pirrotita, zona de mineralización de pirita-pirrotita-calcopirita dominada por pirita y zona de mineralización de pirita-pirrotita libre de calcopirita. En un perfil ideal, características similares de zonificación de mineralización generalmente aparecen de abajo hacia arriba en la dirección vertical de la formación.
Figura 3-23 Mapa de zonificación de sulfuros metálicos del área minera sureste de la mina de cobre Chambisi
En comparación con el cobre, las reglas y mecanismos de enriquecimiento de los elementos de cobalto son más complejos. El cobalto en la zona minera sureste de Chambishi es el mismo que el de la dolomita cerca del arrecife, lo que se diferencia de otros depósitos en la provincia de Copperbelt: el área rica en cobalto del yacimiento norteño de Chililabombwe de la mina de cobre Konkola es Ubicado en una parte pobremente mineralizada del cinturón de cobre, el contenido de cobalto del yacimiento superior de la mina de cobre Nchanga es del 0,04%, pero la ley de cobalto al final del yacimiento puede alcanzar el 0,2% ~ 1.
El análisis anterior de los procesos de petrogénesis y mineralización y el antiguo ambiente sedimentario de la mina de cobre Chambishi y la cuenca Chambishi-Enkana puede representar todo el cinturón mineral de cobre y cobalto del Neoproterozoico de África Central (Gadan (más la cuenca sedimentaria) Reglas generales de formación y mineralización de rocas. Aunque todos los yacimientos de cobre y cobalto en la provincia Copperbelt de Zambia se producen en el subgrupo Lower Roan, incluso en la misma cuenca de mineralización, existen ciertas diferencias en la ubicación de los minerales y la litología de los depósitos en diferentes lugares de depósito (Figura 3-24). ): Chambi El yacimiento del depósito de cobre de Chibuluma en la parte sur de la cuenca de mineralización Shi-Enkana se produce en la arenisca (cuarcita) y el conglomerado arenoso en el fondo del subgrupo del Bajo Ron. El tipo de mineralización es principalmente pórfido-calcopirita. Los depósitos de cobre de Enkana y Chambishi en la parte central y noreste de la cuenca se encuentran en la pizarra arcillosa sobre la arenisca en la parte inferior del Grupo Inferior del Ron. La mineralización principal es la mineralización de calcopirita, con una pequeña cantidad de pórfido. Roca de pórfido localmente rica. Sin embargo, el yacimiento del depósito de Mufulira en el flanco oriental del anticlinal de Kafue se produce en formaciones rocosas arenosas con cambios rítmicos obvios. Esta diferencia en la litología portadora de mineral, los horizontes portadores de mineral y las características de mineralización pueden reflejar que durante el proceso diagenético y de mineralización original, cada depósito estaba en una ubicación paleogeográfica sedimentaria diferente en todo el Mar de Katanga o la Cuenca de Katanga, por lo que la deposición Los procesos de formación y mineralización de rocas muestran diferencias en la secuencia, superior e inferior y en las características de mineralización. Sin embargo, los cambios rítmicos en los estratos que contienen minerales y la aparición de yacimientos multicapa en algunos depósitos pueden ser el resultado de ambientes de depósito especiales o de hundimientos y levantamientos repetidos de cuencas controladas por fallas.
Figura 3-24 Comparación de secuencias estratigráficas de los principales depósitos en la provincia Copperbelt de Zambia
(Modificado según Fleischer et al., 1976)