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王强1*，程志中1†，庞振山1，颜廷杰1，陈保林2，袁慧香1，乔宇2，李晓蕾1 1 中国地质调查局发展研究中心 2 紫金矿业集团股份有限公司 *通信作者：王强，理学博士，博士后。 †通信作者：程志中，研究员，博士研究生导师，理学博士。 沉积岩-变沉积岩型铜钴矿在全球铜、钴资源中占据重要地位，其中钴资源量占全球总量的48%以上，产量约占全球的68%；铜资源量占全球的20%，仅次于斑岩铜矿。研究此类矿床地质特征，以及不同赋矿围岩的铜钴矿品位、吨位特征及其控制因素，对指导找矿勘查具有重要意义。本文总结了全球陆上沉积岩-变沉积岩型铜钴矿的地质特征，并对98个重要矿床的Cu品位、Co品位、Cu/Co值及铜、钴资源量特征进行了统计分析。研究发现，全球陆上沉积岩-变沉积岩型铜钴矿可进一步细分为角砾岩型、页岩型、砂岩型和变质岩型4种类型，主要分布在中非刚果（金）和赞比亚，其次为中国、美国、芬兰和澳大利亚。统计结果表明，角砾岩型以较高的Co、Cu品位为特征，且存在铜、钴资源量异常高的矿床；砂岩型和页岩型总体以较低的Co品位为特征，其中页岩型具有较高的Cu/Co值；变沉积岩型总体以较低的Cu品位、Cu/Co值及铜、钴资源量为特征。控制因素研究表明，沉积岩-变沉积岩型铜钴矿的Cu、Co品位、Cu/Co值及铜、钴资源量特征主要受金属来源和多期热液流体作用的影响。Cu、Co的超常富集是多种因素（如基底镁铁质—超镁铁质岩、低品位铜钴矿化、富钴页岩和后期改造等）综合作用的结果。而变沉积岩型铜钴矿较低的Cu品位和资源量可能与Cu活化迁移过程中显著的地球化学扩散有关。金属源区Co、Cu含量和Cu/Co值特征决定了沉积岩-变沉积岩型铜钴矿初始Co、Cu品位，铜钴资源量和Cu/Co值特征。沉积岩-变沉积岩型铜钴矿不仅受地层控制，构造也在矿床形成过程中发挥重要作用。 我国沉积岩-变沉积岩型铜钴矿分布相对广泛，但探明的资源量相对较低，可能表明找矿勘查潜力较大。未来找矿勘查应聚焦于高品位隐伏矿。本文研究成果为沉积岩-变沉积岩型铜钴矿的找矿勘查提供了重要启示。基金项目：国家重点研发计划项目(2023YFC2906405);中国地质调查局地质调查项目(DD20230357)。 说明：参考文献以原文为准，本推文未作详细标注。 0 引言 1 全球分布特征 1.1 刚果(金)和赞比亚 1.2 中国 1.3 美国 1.4 芬兰 1.5 澳大利亚 1.6 其他 2 品位吨位特征 3 讨论 3.1 Co-Cu超常富集控制因素 3.2 Cu/Co值控制因素 3.3 找矿勘查意义 4 结语 我国是全球第一大铜和钴消费国，铜和钴原材料严重依赖进口。据美国地质调查局最新发布的统计报告显示，我国铜和钴探明储量全球占比分别为3.03%和1.68%，对外依存度分别高达72%和95%，尤其是受电动汽车高速发展刺激，我国钴金属需求呈爆发式增长。据盛屯矿业发布的《2022年中国金属钴市场研究报告》显示：2022年全球钴金属产量为19.7×104t，同比增长21.0%；我国钴金属消费量约为14.1×104t，约占全球产量的71.57%，其中进口钴金属超过11.3×104t，且主要是从刚果(金)进口。由于钴具有较强的迁移能力，在地壳中90%呈分散状态，并多以伴生金属产出，很少形成独立工业矿床。沉积岩-变沉积岩型铜钴矿床在全球铜、钴资源中占据重要地位，其中钴资源量全球占比48%，产量约占全球的68%；同时，沉积岩-变沉积岩型铜钴矿床也是世界第二大铜资源来源，铜资源量全球占比20%，仅次于斑岩铜矿。中国作为全球主要的沉积岩-变沉积岩型铜钴矿分布区之一，发育多个该类型的铜钴成矿带，如辽东—吉南古元古代变沉积岩型铜钴成矿带、山西中条山古元古代变沉积岩型铜钴成矿带、青海东昆仑早古生代沉积岩型驼路沟—肯德可克钴成矿带、宁夏卫宁北山晚古生代砂岩型铁钴多金属成矿带、川滇元古宙铜多金属成矿带(云南东川—易门铜矿(田)带和厂街—水泄铜钴多金属成矿带)等。但是，我国沉积岩-变沉积岩型铜钴矿床的钴资源量全国占比仅为11.9%，远低于岩浆型铜镍钴/钒钛钴矿床(占比为45.2%)和热液型富钴矿床(占比为39.5%)。我国沉积岩-变沉积岩型铜钴矿分布的相对广泛性和较低储量之间的不匹配性较为突出。为了探讨不同类型沉积岩-变沉积岩型铜钴矿Cu、Co品位吨位特征及其找矿勘查意义，本文以全球公开发表的沉积岩-变沉积岩型铜钴矿Cu、Co品位吨位数据为基础，分析沉积岩-变沉积岩型铜钴矿品位吨位统计特征和相关性，初步探讨了不同类型(砂岩型、页岩型、角砾岩型和变质岩型)沉积岩-变沉积岩型铜钴矿品位吨位控制因素，对推动我国铜、钴金属找矿勘查和缓解资源供需矛盾具有重要的现实意义。沉积岩-变沉积岩型铜钴矿在全球陆上广泛分布，包括中非、北美、中国、澳大利亚和欧洲中部等。典型沉积岩-变沉积岩型铜钴矿带包括中非新元古代铜钴成矿带、中国辽东—吉南古元古代铜钴成矿带和山西中条山古元古代铜钴成矿带、美国爱达荷中元古代铜钴金成矿带、芬兰古元古代变沉积岩型钴铜金矿和黑色页岩型铜钴镍锌矿、澳大利亚古元古代至中元古代页岩型铜钴银矿等，其中，中非新元古代铜钴成矿带最为典型(图1)。图1 全球陆上不同类型沉积岩-变沉积岩型铜钴矿分布 中非新元古代铜钴成矿带主体跨越非洲中南部赞比亚和刚果(金)两个国家，是世界上最大的沉积型铜钴成矿带、全球最大钴矿和全球第三大铜矿发现区，蕴含约1.87×108t铜和1252×104t钴资源。该成矿带分为刚果铜钴矿亚带和赞比亚铜钴矿亚带，刚果铜钴矿亚带铜钴矿床主要分布于Lufilian弧外部褶皱推覆带，赞比亚铜钴矿亚带铜钴矿床主要分布于穹窿地区。沉积岩中的层控铜钴矿床根据产出岩性可进一步细分为角砾岩型(铜资源量为12439×104t，占比为64.78%，平均品位为2.16%；钴资源量为1331×104t，占比为94.79%，平均品位为0.29%)、页岩型(铜资源量为3206×104t，占比为16.69%，平均品位为1.41%；钴资源量为43×104t，占比为3.07%，平均品位为0.17%)、砂岩型(铜资源量为1556×104t，占比为8.10%，平均品位为2.26%；钴资源量为29×104t，占比为2.07%，平均品位为0.43%)。页岩型铜钴矿床主要产出于赞比亚卡富埃背斜西翼，典型的大型铜钴矿床包括Chambishi、Chingola-Nchanga、NkanaSlag和Kalumbila等，受到低级绿片岩相至高级角闪岩相变质作用以及区域构造作用的共同影响，赋矿层位通常为红色砂岩之上的海相黑色页岩，在与砂岩的接触带中也含有矿化现象。砂岩型铜钴矿床主要产于赞比亚卡富埃背斜东西两翼、含矿页岩型铜钴矿床的外侧，发育于基特韦组含矿页岩建造上部及下部的粗粒硅质碎屑岩以及含矿页岩建造的白云质粉砂岩中；典型的大型铜矿床包括Mufulira、Chibuluma-ChibulumaWest等。与世界上其他砂岩矿床相比，中非新元古代铜钴成矿带中砂岩型铜矿床品位更高。角砾岩型铜钴矿床主要产出于卢菲利安弧外部褶皱带，沿深断裂上升的热液流体萃取早期矿化地层中的Cu、Co等金属元素，在化学性质活泼和构造破碎带发生交代、充填形成富矿体，Cu、Co成矿作用发生后，含盐流体溶解改造地层形成含矿角砾岩层位。辽东—吉南古元古代铜钴成矿带位于华北克拉通东北缘辽吉裂谷带。含矿地层主要由古元古代辽河群、老岭群和集安群等变沉积岩系组成。该成矿带由多个铜钴矿、铜钴镍矿和钴铁矿床组成，代表性矿床为大横路、周家、杉松岗等。大横路铜钴矿床是该成矿带中钴矿规模最大和最具代表性的矿床。中条山古元古代铜钴成矿带位于华北克拉通中南部裂谷带，可分为3个成矿亚带，分别为：赋存于绛县群铜矿峪组中的铜矿峪火山沉积-改造型铜钴成矿亚带，铜地质储量为300×104t，钴地质储量为2.3×104t；赋存于中条群篦子沟组中的横岭关沉积-改造型铜钴成矿亚带，铜地质储量为20×104t；赋存于中条群篦子沟组中的胡家峪—篦子沟沉积-改造型铜钴成矿亚带，包括胡家峪、篦子沟、秦家沟、桐木沟、老宝滩等矿床，容矿围岩主要为古元古代中条群篦子沟组黑色片岩和大理岩，铜地质储量为80×104t，钴地质储量为1.3×104t。宁夏卫宁北山晚古生代砂岩型铁钴多金属成矿带位于北祁连造山带东段，北接阿拉善微陆块，东邻鄂尔多斯地块西缘，属构造活动带与稳定地块交接部。该成矿带现已发现矿(化)点8处，并在大铜沟、茶梁子、老牛湾山等铜钴、铁钴、锰钴矿点处圈定6个矿体，累计333+334类钴资源金属量约为1998t。青海东昆仑地区目前已成为我国钴矿勘查的重点地带，其中以早古生代沉积岩型驼路沟—肯德可克钴成矿带最为重要，包括驼路沟钴金矿、肯德可克和督冷沟等钴多金属矿床。驼路沟钴矿是东昆仑近年来发现的规模达到中型的独立钴矿床。云南东川—易门铜矿(田)带位于康滇地轴南段扬子古大陆边缘裂谷环境，夹持于绿汁江断裂带与小江断裂带之间，沉积环境属昆阳古裂谷中段的断陷盆地，典型矿床有易门老厂、元江鸡冠山、汤丹等。云南厂街—水泄铜钴多金属成矿带位于兰坪—思茅盆地西缘、澜沧江汇聚带东侧的构造强烈活动带上。含矿地层主要为上三叠统麦初箐组和中侏罗统花开左组，矿化岩性以砂岩泥岩互层最为有利，纯泥岩较差；最具代表性的为永平厂街(北)—水泄(南)铜矿带，合称“永平铜矿”，厂街矿区主矿体Cu平均品位为1.32%，Co平均品位为0.076%，占该矿床铜储量的65%、钴储量的64%，水泄矿区主矿体Cu平均品位为1.64%，Co平均品位为0.05%。爱达荷中元古代铜钴金成矿带位于美国西北部爱达荷州索罗门西部40km处，呈NW向展布，长度至少64km，宽度达10km，已探明规模不等的铜钴金矿床(点)45个。该矿带从东南到西北依次发育Iron Creek、Black Pine、Haynes Stellite、Sweet Repose、Blackbird、Sunshine、Ram、Tinkers Pride、Elkhorn Creek和Salmon Canyon钴-铜±金±镍矿。容矿岩石以中元古代Yellowjacket变沉积岩为主，东南部的IronCreek和BlackPine矿区产在绿片岩相的变质石英岩和千枚岩内，Blackbird矿区的岩石已变质成低级角闪岩相，由细粒到中粒片岩和变质石英岩组成。芬兰发育有变沉积岩型钴铜金矿和黑色页岩型铜钴镍锌矿。变沉积岩型钴铜金矿主要位于中拉普兰绿岩带(Central Lapland GreenstoneBelt)、Peröpohja片岩带(SchistBelt)和Kuusamo片岩带，围岩主要为碰撞挤压和区域变质作用中变形的镁铁质至超镁铁质变质火山岩和各种火山碎屑岩，典型矿床包括Juomasuo、Rajapalot和Sivakkaharju等。目前，Kuusamo片岩带的Juomasuo和Sivakkaharju矿床处于开采中。黑色页岩型铜钴镍锌矿分布在芬兰东部的古元古代Kainuu片岩带中，沿着太古代—元古代边界，典型矿床(如Sotkamo矿床)当前能够生产Ni、Cu、Zn和Co。硫化物赋存在富有机质页岩中，该页岩发育在2.1～1.9Ga前的海相盆地中，后期Svecofennian造山运动期间多期变形作用导致富集成矿。新元古代至古生代，澳大利亚盆地系统发育众多页岩型铜钴银矿床。例如，西澳大利亚Yeneena盆地基底附近Broadhurst组碳质页岩型铜钴银矿，典型矿床包括Nifty和Maroochydore；南澳大利亚Adelaide裂谷盆地不同层位中也发育铜钴银矿床，如MountGunson、Burra和Kapunda等。值得一提的是，位于昆士兰州西北部的MountIsa铜矿，成矿和伴生元素包括Cu、Pb、Zn、Ag和Co，赋矿围岩为Urquhart页岩，由薄互层的白云质页岩、粉砂岩和泥岩组成。除了上述国家外，其他国家也有零星沉积岩-变沉积岩型铜钴矿分布，如纳米比亚西北部沉积白云岩(DOF)型铜钴矿、瑞典南部Gladhammar变沉积岩型铜钴金矿、挪威南部Skuterud变沉积岩型钴铜金矿等。沉积岩-变沉积岩型铜钴矿赋矿围岩类型较多。为了便于统计分析，结合已有该类型矿床研究成果将其进一步细分为变沉积岩型、页岩型、砂岩型和角砾岩型4类，其品位、Cu/Co值等特征如表1～3所示。表1 刚果(金)角砾岩型铜钴矿品位、Cu/Co值统计结果 表2 变沉积岩型铜钴矿品位、Cu/Co值、成矿元素统计结果 表3 砂岩型和页岩型铜钴矿品位、Cu/Co值统计结果 刚果(金)角砾岩型铜钴矿Cu、Co品位总体较高，尤其是Co品位总体要显著高于其他3种类型。Co品位最高的矿床为刚果(金)Kababankola铜钴矿(1.12%)，Cu品位最高的矿床为刚果(金)Kambove铜钴矿(6.59%)[表1～3以及图2(a)、(b)]；由于总体较高的Co品位，其Cu/Co值相对较低[图3和4(a)]。此外，铜、钴资源量异常高的矿床也主要为角砾岩型铜钴矿，包括Tenke Fungurume(钴资源量为247×104t，铜资源量为2470×104t)、Kamoto(钴资源量为189×104t，铜资源量为1396×104t)、CMIC(钴资源量为49×104t，铜资源量为680×104t)、Kisanfu(钴资源量为310×104t，铜资源量为628×104t)和Mutanda(钴资源量为256×104t，铜资源量为621×104t)[图2(c)、(d)和4(b)]。图2 不同类型沉积岩-变沉积岩型铜钴矿品位吨位箱线图 中间的箱体代表从数据集一分位(Q1)到三分位(Q3)的数据范围，箱体中间的横线代表数据集的中位数，箱体的上、下横线分别是距离箱体1.5倍分位距(1.5IQR)的范围 图3 不同类型沉积岩-变沉积岩型铜钴矿Cu/Co值箱线图中间的箱体代表从数据集一分位(Q1)到三分位(Q3)的数据范围，箱体中间的横线代表数据集的中位数，箱体的上、下横线分别是距离箱体1.5倍分位距(1.5IQR)的范围变沉积岩型铜钴矿特征较为明显，Cu品位总体显著低于其他3种类型，但是存在两个异常点，分别为美国BlackPine钴铜金矿(Cu品位为4.5%)和挪威Modum铜钴矿(2.0%)；Co品位总体也较低，存在3个异常高值点，分别为美国Blackbird钴铜金矿(Co品位为0.74%)、Ram钴铜金矿(0.53%)和加拿大WernerLake钴铜金矿(1.68%)[图2(a)]。变沉积岩型铜钴矿Cu、Co品位散点图分析表明，Cu、Co具有显著不同的地球化学行为特征，高Cu品位铜钴矿通常伴随着较低的Co品位，反之亦然[图4(a)]。同时，变沉积岩型铜钴矿铜、钴资源量总体偏低，尤其是铜资源量显著低于其他3种类型铜钴矿[图2(c)、(d)]。相比于其他3种类型矿床，变沉积岩型铜钴矿较低的Cu品位导致Cu/Co值总体较低。Cu/Co异常高值点包括我国的篦子沟矿床(Cu/Co值为56.67)、南河沟矿床(39.63)、铜矿峪矿床(28.57)和美国BlackPine矿床(56.25)(图3)。图4 不同类型和不同国家沉积岩-变沉积岩型铜钴矿品位吨位散点图砂岩型和页岩型铜钴矿总体特征较为相似，以较低的Co品位和资源量、较高的Cu品位和资源量为特征；但是由于页岩型铜钴矿Co品位偏低，导致其Cu/Co值总体为4种类型铜钴矿中最高的(图2～4)。金属资源量和品位散点图表明二者之间没有明显的相关性。此外，页岩型铜钴矿Co品位总体较低，但是依然可以形成大中型矿床[图4(a)]。在对数坐标系中，铜、钴资源量具有一定的正相关性，且变沉积岩型铜钴矿铜、钴资源量较低[图4(b)]。从Cu、Co品位散点图分析发现：页岩型和砂岩型铜钴矿总体以较低的Co品位为特征；变沉积岩型铜钴矿可以划分为高Co品位、低Cu品位铜钴矿和高Cu品位、低Co品位铜钴矿两个系列；角砾岩型Cu、Co品位规律性不明显[图4(c)]。按国别划分，中国、澳大利亚和赞比亚沉积岩-变沉积岩型铜钴矿Co和Cu品位特征较为相似，总体以较低Co品位为特征。美国沉积岩-变沉积岩型铜钴矿可以划分为两个亚类：一类以高Co品位、低Cu品位为特征，典型矿床如Blackbird和Ram钴铜金矿；另一类以高Cu品位、低Co品位为特征，典型矿床如BlackPine、JohnnyLee和Lowr钴铜金矿。芬兰沉积岩-变沉积岩型铜钴矿总体以较低的Cu品位(<1%)为特征，只有Kuumaso钴铜金矿Cu品位达到2%[图4(d)和5]。沉积岩-变沉积岩型铜钴矿经历了较为复杂的地质地球化学过程，如沉积、变质、造山期热液流体叠加改造、后期抬升剥蚀等，这些地质地球化学作用均会对矿床Cu、Co品位和铜钴资源量等产生重要影响。基于沉积岩-变沉积岩型铜钴矿成矿过程，可以将影响Co、Cu品位和铜钴资源量以及Cu/Co值的主要因素归纳为：金属源区和Co、Cu在不同阶段热液流体中的地球化学行为特征。金属源区Co、Cu含量和Cu/Co值特征决定了沉积岩-变沉积岩型铜钴矿初始Co、Cu品位，铜钴资源量和Cu/Co值特征。沉积岩-变沉积岩型铜钴矿可能有3个金属来源：基岩(如基底富铜红层、含铜钴矿化的变质基底、基底镁铁质—超镁铁质岩)、与镁铁质—超镁铁质岩有关的岩浆热液等、蒸发成因硫化有机质页岩 (图6)。中非铜钴成矿带作为研究程度较高的铜钴成矿带，其金属来源依然存在争议。Cailteux等研究认为：中非铜钴成矿带成矿金属可能来源于加丹加超群之前的陆壳岩石，尤其是Bangweulu地块中古元古代低品位斑岩铜矿以及津巴布韦克拉通太古代岩石中的铜-钴-镍矿床/矿化体；这些低品位矿床(或矿化体)为中非铜钴成矿带提供了丰富的成矿金属。最新研究认为，中非铜钴成矿带是由蒸发作用形成的氧化性且富含Cl的热液流体从基底镁铁质—超镁铁质岩中萃取Cu、Co等成矿元素，搬运至碳质沉积物中，由于氧逸度下降而沉淀成矿。初步推断，中非铜钴成矿带基底广泛发育的早期低品位铜钴矿化、基性—超基性岩及其相关的岩浆热液多种因素叠加导致了Cu和Co的超常富集。我国中条山地区沉积岩型铜钴矿年代学、黄铁矿原位微区微量元素成分和S-Fe同位素研究表明，Co的另一个来源可能是蒸发成因的硫化页岩中的富钴黄铁矿，后期变形、变质作用导致富钴黄铁矿释放Co，经迁移后在有利的条件下沉淀成矿[图6(d)]。此外，不同成矿阶段热液作用对成矿物质的活化、迁移再沉淀也会对Cu、Co品位和铜钴资源量以及Cu/Co值产生影响。温度、压力、氧逸度、盐度等物理化学条件的差异性造成Co、Cu的地球化学行为显著不同。以氧化、中高盐度的流体为例，Co可能主要以含氯络合物的形式存在，其溶解度随着温度的升高而快速升高，而低温(<150℃)条件下其溶解度很低；Cu地球化学行为特征则显著不同于Co，Cu也是以含氯络合物的形式存在(如CuCl43-、CuCl2-、CoCl32-等)，但是其溶解度由低温至高温呈“U”型变化，在低温和高温条件下均具有较高的溶解度，而在150℃～200℃最低。因此，在变质作用初期或者退变质期较低的温度条件下，Cu可以发生活化迁移再沉淀，局部形成富铜矿体；而在较高的温度下，Co才能发生活化迁移，进而在局部形成富钴矿体。例如，加拿大WernerLake钴铜金矿床氧同位素和矿物温度计研究表明，麻粒岩相变质作用、变形和退变质作用可能局部提高Co的品位。王慧宁等对我国吉林省大横路铜钴矿开展了精细的矿相结构和成分研究，认为该矿床经历了多期多阶段复杂的沉积(Co预富集)-变质变形(Co初始活化、迁移)-后期热液叠加改造作用(主导Co的迁移-超常富集成矿过程)，热液阶段中期形成的富钴黄铁矿和硫镍钴矿对Co富集成矿的贡献率高达92.35%。但是多期的热液和变质作用可能会导致Co、Cu发生地球化学扩散，尤其是Cu，它不仅能够在局部有利构造部位形成富矿体，同时也可以形成大规模的蚀变和低品位矿化，导致总体品位和资源量较低。在最为典型的中非铜钴成矿带，一个显著特征就是赞比亚铜钴矿亚带Cu/Co值要高于刚果(金)加丹加铜钴矿亚带，平均值分别为57和13，造成这一差异性的原因还没有得到合理解释。大量研究表明，中非铜钴成矿带至少存在两期成矿作用：①早期成岩阶段成矿作用，形成细粒硫化物富集在结核体或者透镜体中，成矿流体以中低温和中等盐度为特征，蒸发海水向下迁移至深部被加热，热液流体与基岩反应并萃取Cu和Co，随后富含Co、Cu的氧化流体沿着断层系统向上迁移，进入上部富有机质沉积岩，硫酸盐细菌还原作用产生的H2S与Co-Cu反应沉淀成矿；②晚期同造山阶段形成粗粒硫化物，以层状结核、层控矿脉和构造角砾岩胶结物的形式富集，成矿流体以高温、中高盐度为特征，造山作用导致流体迁移和循环，进而淋滤并活化大量早期沉淀的Co和Cu，并在有利部位沉淀成矿[图6(a)、(b)]。尽管金属来源的差异性和后期热液改造均可能造成刚果(金)加丹加铜钴矿亚带和赞比亚铜钴矿亚带Co、Cu品位及Cu/Co值具有差异，但是加丹加铜钴矿亚带较低的Cu/Co值可能是由于该成矿亚带基底发育镁铁质—超镁铁质杂岩(Co含量高达160×10-6，超基性单元平均值为134×10-6)，造成在早期成岩阶段流体从镁铁质—超镁铁质杂岩中萃取大量Co，显著提高了加丹加铜钴矿亚带中Co品位和资源量，如在该区域的Musonoi铜钴矿钴资源量达18.5×104t，Cu/Co值仅为4。变沉积岩型铜钴矿较低的Cu品位和Cu/Co值则可能是受两个因素控制，即金属源区贫Cu，或者造山变质作用等后生改造导致Cu发生了地球化学扩散。变沉积岩型铜钴矿主要分布在中国和芬兰，其次为美国。虽然我国沉积岩-变沉积岩型铜钴矿Co品位总体偏低，但是Cu品位也显著低于刚果(金)和赞比亚铜钴矿；芬兰沉积岩-变沉积岩型铜钴矿则以总体较低的Cu品位为特征(图5)，最终导致所统计的变沉积岩型铜钴矿具有较低的Cu/Co值。以我国辽东—吉南古元古代变沉积岩型铜钴成矿带为例，该成矿带发育了众多规模大小不一的铜钴矿，如大横路、周家、庙西沟、虎皮峪、中沟、华严寺等。其中研究程度相对较高的为大横路铜钴矿，已有研究认为该矿床是具有以海底热水沉积为基础，遭受后期热液叠加的层控矿床，在褶皱转折端部位矿体厚度大、矿石品位富，后期造山抬升剥蚀作用导致矿体出露等，进而还可能发生表生氧化。最新研究认为大横路铜钴矿中Co富集成矿经历了沉积-变质变形-多期热液叠加改造的复杂演变过程，且后期热液叠加改造事件主导了Co的迁移-超常富集成矿过程。辽吉裂谷地区太古宇主要为由含铁石英岩建造等组成的表壳岩，古元古带岩浆岩主要以花岗岩为主，局部发育基性岩墙群、辉绿岩、辉长岩侵入体。因此，可以推断基底缺乏超基性岩以及基性岩分布的有限性(冒地槽区)可能极大地制约了该成矿带沉积岩-变沉积岩型铜钴矿中Co的品位和规模。美国变质岩型铜钴矿，如IronCreek、Blackbird和Ram铜钴金矿具有较低的Cu/Co值，分别为2.96、1.85和1.38，推断可能是喷流沉积作用和岩浆热液作用为成矿提供了丰富的钴源；爱达荷铜钴金成矿带中铁钴铜金等多金属矿床矿物和地球化学研究以及辉砷钴矿Re-Os同位素研究则表明，其中存在岩浆热液作用导致的多期浅成低温矿化，即镁铁质侵入体形成岩浆热液是潜在的钴源[图6(c)]；AppleCreek铜钴金成矿带中Pb同位素研究则表明后期热液流体从赋矿围岩AppleCreek地层中淋滤Cu和Co，进而活化、迁移再沉淀导致该成矿带铜钴矿的形成。IronCreek铜钴金矿中黄铁矿Cu同位素和Co含量研究表明，Co最初是在中元古代喷流沉积环境中带入赋矿硅质碎屑的。图5 全球陆上沉积岩-变沉积岩型铜钴矿Co、Cu品位特征图6 沉积岩-变沉积岩型铜钴矿金属来源示意图 中非铜钴成矿带研究成果对我国该类型矿床的找矿勘查具有重要的借鉴意义。前人研究认为，中非铜钴成矿带铜钴矿床类型分为三大类，分别为沉积岩中的层控铜钴矿床、构造控制脉型铜钴矿床和含矿基底型铜矿床；基于矿床产出岩性又可将沉积岩中的层控铜钴矿床细分为角砾岩型、页岩型和砂岩型。部分学者甚至将油气勘探中建立的原理应用于该类型矿床，认为成岩过程的预富集，后生的迁移并在构造有利部位富集形成更高品位的矿体，这些构造有利部位类似于油气圈闭，如背斜顶部、断裂有利部位、底劈构造等，但现在位置不是成矿时的构造有利部位，因为经过了强烈的后期改造。另外，矿床大部分形成于埋藏成岩过程中，晚期同造山硫化物脉仅代表少量的新增和再活化。因此，沉积岩-变沉积岩型铜钴矿不仅受地层控制，构造也在矿床形成过程中发挥重要作用，地层-构造-变质作用的复杂性导致了该类矿床空间展布的不确定性。我国沉积岩-变沉积岩型铜钴矿床主要形成于元古代，经历了漫长而又复杂的地质地球化学过程，尤其是成矿后期改造作用尤为强烈。与其他地区该类型矿床相似，后期构造抬升作用导致部分矿床出露地表，形成“高大全”异常，采用常规的地球化学勘查手段，如水系沉积物和土壤化探方法，就可以发现这些出露矿床或者浅埋藏矿床，但是深部找矿潜力尚未可知。以吉林白山杉松岗铜钴镍矿为例，其勘查深度小于200m，需要进一步查明中深部找矿潜力。其次，强烈的后期改造作用也会导致矿体被改造或破坏，尤其是部分成矿物质会发生活化迁移，在有利部位形成富矿体。这种后期改造作用导致地层和构造复杂化，会对找矿勘查带来极大的挑战。再者，除了典型的层控型铜钴矿床，是否与中非铜钴成矿带一样存在构造控制脉型或含矿基底型铜矿床?气体地球化学测量是沉积岩-变沉积岩型铜钴矿找矿勘查潜在的有效方法之一。沉积岩-变沉积岩型铜钴矿与富有机质页岩的密切关系、后期改造作用以及长期风化作用，导致汞气、烃气以及含硫气体等是该类型隐伏铜钴矿潜在的找矿指标。刚果(金)马本德—利卡西一带烃汞气体测量表明，已知矿体上方存在较好的烃汞多指标异常，且基于烃汞异常模式圈定的靶区，经钻探发现一处埋深约100m的工业铜矿体。此外，值得重点注意的是，我国目前已发现的沉积岩-变沉积岩型铜钴矿总体品位是偏低的，尤其是Co品位总体显著低于其他国家同类型矿床。鉴于中非铜钴成矿带Cu-Co超常富集控制因素研究成果，有必要对我国发育沉积岩-变沉积岩型铜钴矿的古裂谷演化进行研究，查明裂谷演化早期低品位铜钴矿或矿化以及基性、超基性岩的空间发育特征，为寻找沉积岩-变沉积岩型铜钴矿富矿体提供依据。(1)沉积岩-变沉积岩型铜钴矿床主要分布在中非铜钴成矿带的刚果(金)和赞比亚，其次为中国、美国、芬兰和澳大利亚。刚果(金)以角砾岩型为主，赞比亚以砂岩和页岩型为主，中国、芬兰和美国以变沉积岩型为主。砂岩型和页岩型总体以较低的Co品位为特征，变沉积岩型铜钴矿总体以较低的Cu品位、较小的铜钴资源量为特征。(2)沉积岩-变沉积岩型铜钴矿Cu、Co品位和资源量以及Cu/Co值特征主要受金属源区和后期改造作用影响。Cu和Co的超常富集主要与基底低品位铜钴矿化或镁铁质—超镁铁质相关的热液流体有关。变沉积岩型铜钴矿较低的Cu品位和铜钴资源量则可能是由于后期改造作用造成成矿金属发生了地球化学扩散，且Cu地球化学扩散较为明显。(3)沉积岩-变沉积岩型铜钴矿后期强烈改造作用对找矿勘查带来了极大挑战，目前已发现矿床主要为受构造抬升形成的出露矿床或浅埋藏矿床，下一步需要聚焦于隐伏富矿体的找矿勘查。我国该类型矿床分布的相对广泛性和较低储量之间的不匹配性较为突出，可能指示仍具有较大的找矿潜力。原文来源：《地球科学与环境学报》2024年第6期P729-745
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