论滇中砂岩铜矿浅、紫交互带赋矿及其金属硫化物分带之成因与成矿作用演化

胡煜昭, 吴鹏, 冉崇英

1)昆明理工大学国土资源学院，昆明, 650093；2)云南省矿产资源预测评价工程实验室，昆明，650093

内容提要：康滇古大陆裂谷的发生和演化造就了楚雄盆地，沉积出煤、铜、盐旋回与含矿建造和矿床组合。铜矿的生成(特别是改造富集)与煤(有机质)、盐(热卤水)密切相关。大姚—牟定式砂岩铜矿以其规模最大而具代表性。它的成矿作用的演化是从风化沉积作用到成岩作用、后生作用再到改造作用。作用的结果是分别产生含铜有机质沉积体、成岩矿层、后生矿层和改造富矿体。层状矿体赋存于砂岩浅紫交互带是氧化性流体与还原性流体相汇于斯而发生氧化—还原反应沉积成岩的结果。其金属硫化物的生成顺序与分带是遵循S、O、Fe、Cu热液体系中矿物共生组合规律的，随介质条件、四元素浓度的差异而变化。

康滇古大陆裂谷的发生和发展，沉积了煤、铜、盐旋回与含矿建造和矿床组合。侏罗系—白垩系含铜建造(J—K)中共有16个层位产铜，其中以大姚六苴与牟定郝家河产于上白垩统马头山组(K2m)之砂岩型矿床规模最大、最具代表性。矿体主要呈层状、似层状或透镜体沿层整合产出，受地层层位上白垩统马头山组1段和2段(K2m1、K2m2)、岩性(灰色中细粒砂岩)与岩相(河流相、湖相)控制(刘昌辉，1977；胡煜昭等，2010)。矿石构造呈条带状、层纹状或细粒浸染状与岩层微层理一致(偶尔微穿层理但不穿过层面)，显示是早期成岩作用阶段生成。另一部分层纹状矿石中石英碎屑有次生加大边而被辉铜矿交代，见有机质与辉铜矿以胶结物形式依次交代石英碎屑，新生矿物(辉铜矿)或穿过层理与层面，说明这些矿石属后生作用阶段生成。而一些脉状矿体及其脉状、斑点状、块状矿石沿断层、层间破碎带及派生裂隙、节理分布，这应当是后期改造作用致使富集(冉崇英，1990；冉崇英等，2010)。

前人勘探实践与研究(刘昌辉，1977)证明：层状矿体均分布于紫红色砂岩所夹持的浅色砂岩中。浅紫、砂岩交互带及其金属硫化物的分带是有效的找矿探矿标志。本文着重讨论此浅、紫交互带控矿及其金属硫化物分带之成因与成矿作用演化。

图 1 滇中砂岩铜矿成矿作用演化Fig. 1 The evolution of metallization of sandstone-hosted copper deposits in central Yunnan

1 红色含铜建造的原始色

红色含铜建造中砂岩其原始色究竟是浅色还是紫色？对此有两种认识：一是认为红色是原始沉积成岩色，是含铁尘及其Fe3+所致，其中的浅色(灰白、灰绿)是局部含有机质(生物、细菌)沉积物中的Fe3+在成岩过程中还原为Fe2+所造成(陈国达，1941；成冶，1975)；另一观点认为红色建造原为浅色沉积，而紫色是浅色层被氧化后生成的。鉴于滇中含铜建造的砂岩是紫色为主，而浅色砂岩只是岩系中的局部夹层或透镜体，呈整合产出，其分布范围、规模或厚度都远不如紫色砂岩(整个含铜建造厚度10405m，而三个主要含矿浅色层厚270m，仅占总厚度的2.6%)，且有机碳和亲铜微量元素含量一般是浅色层大于紫色层,所以我们赞同前一观点，即赋矿浅色层(成矿地质体)是原始红层中的局部特殊沉积成岩层。人们不难发现浅色层中常有紫色残斑，它象征着某些紫色沉积物未彻底浅化(还原)而留下残斑证据。在我国南方侏罗纪—白垩纪时期呈现大面积的红色建造是与当时当地的干旱炎热的古气候环境分不开的(曹珂等,2006)。

2 浅化成岩成矿

8Fe2++CO2+8H+

(1)

(2)

铜的亲硫性和铁的亲氧性对于形成Fe—Cu硫化物的矿物组合与分带具有重要意义。他们原则上遵循S、O、Fe、Cu系统中矿物共生组合规律，随介质条件的不同，四元素的浓度差别及其争夺力而变化(图2)。

即：

Fe∶Cu :

图 2 S—O—Fe—Cu系统中矿物共生组合(刘英俊等,1984)Fig. 2 The mineral association of O, S, Fe, Cu ions in thermal water system (Liu Yingjun et al.,1984)

图 3 滇中砂岩铜矿金属矿物分带Fig. 3 The metallic mineral zoning of sandstone-hosted copper deposits in central Yunnan(a) 六苴层状矿体西段金属矿物分带剖面(刘昌辉，1977)； (b) 六苴层状铜矿体东段金属矿物分带剖面(刘昌辉，1977); (c) 紫化成铜金属矿物分带示意图(a) the west of section of metallic mineral zoning of stratiform orebody in Liuju(Liu Changhui,1977)；(b) the east of section of metallic mineral zoning of stratiform orebody in Liuju(Liu Changhui,1977); (c) sketch map of metallic mineral zoning for copper deposit formed while its wall-rock becomes purple

3 紫化后生成矿讨论

图 4 后生层间氧化带砂岩型铀矿成矿示意图(余达淦等，2007)Fig. 4 Sketch map of anadiagenetic metallization of sandstone-hosted uranium deposit in the interstratified oxidizingzone(Yu Dagan et al., 2007)

砂岩铜矿层状矿体金属矿物分带的多样性是含矿流体的流动方向起主要作用。红层砂岩铀矿与砂岩铜矿的成因有某些类似之处。不妨借助前者的研究成果，或许有助于解答后者部分金属矿物分带的成因问题。

图 5 凹地苴铜矿金属矿物垂直分带 (据刘昌辉,1977)Fig. 5 Vertical zoning of metallic mineral in Wadiju copper deposit (after Liu Changhui,1977)

4 浅化改造富矿

图 6 郝家河砂岩铜矿层间破碎带(F)之脉状矿体(V)与层状矿体(St)(冉崇英等，1998)Fig. 6 Vein type (V) and stratiform (St) orebodies in interlayer fracture zone (F) in Haojiahe copper deposit (Ran Chongying et al., 1998)

(3)

(4)

5 结论及讨论

滇中砂岩铜矿成矿作用的演化(图1)是从风化沉积作用到成岩作用、后生作用再到改造作用。作用结果是分别产生含铜有机质沉积体、成岩矿层、后生矿层和改造富矿体。已有的研究表明其相应的地质地球化学特征，如矿体形态产状、矿石结构构造、亲铜元素含量、成矿流体(水)来源与性状、有机质类型与含量，同位数值等亦作相应的演化(庄汉平等，1996；冉崇英等，2010)。值得强调的是，尽管滇中砂岩铜矿历经了四个阶段，但成岩成矿作用对砂岩铜矿形成的贡献是最大的，这可以从占优势的矿石结构构造以及矿物分带清楚地得出结论。

以上是对滇中砂岩铜矿浅、紫交互带中硫化物分带现象的初步研究。砂岩铜矿成矿作用可能比较复杂，许多现象值得重视和研究，如在区域构造位置上，大姚六苴铜矿和牟定郝家河铜矿均位于源于元谋古陆的鼻状背斜(由水下古隆起演化而成)的末端，靠近白垩纪—古近纪沉积盆地中心(梁兴，1998)；砂岩铜矿带呈马蹄状分布于背斜两翼和末端，上、下白垩统间不整合面之上的马头山组(K2m)中，靠近翼部为紫色层，背斜核部为浅(灰)色层，两者之间为矿体❶，在浅色砂岩和砂岩铜矿中可见原油和天然气等油气显示现象(梁兴，1998)；含矿地层有机质镜质体反射率所反演的古地温与矿床包裹体均一温度有较好的协同性(胡煜昭等，2010)；沉积岩成岩成矿作用是一个复杂的连续过程，国外砂岩型矿床(如铜矿、铀矿)形成也绝大部分处于早期或者晚期成岩阶段(Hitzman et al.,2010; Hiaat et al.,2010)。因此对于砂岩铜矿的研究,包括本文的研究内容,可能需要开展多学科的研究,如含矿盆地结构与流体运移、油气流体与金属成矿的关系(顾雪祥等, 2010),沉积岩成岩与成矿作用研究，等等。

致谢: 韩润生研究员和评审专家对本论文提出了的宝贵意见，谨此致谢。

注释/Note

❶ 韩润生,胡煜昭.2008.云南省大姚县六苴铜矿小河—石门坎矿段接替资源勘查新技术新方法应用研究. 昆明理工大学内部资料.