胡煜昭, 吳鵬, 冉崇英

1)昆明理工大學(xué)國土資源學(xué)院，昆明, 650093；2)云南省礦產(chǎn)資源預(yù)測評價工程實(shí)驗(yàn)室，昆明，650093

內(nèi)容提要：康滇古大陸裂谷的發(fā)生和演化造就了楚雄盆地，沉積出煤、銅、鹽旋回與含礦建造和礦床組合。銅礦的生成(特別是改造富集)與煤(有機(jī)質(zhì))、鹽(熱鹵水)密切相關(guān)。大姚—牟定式砂巖銅礦以其規(guī)模最大而具代表性。它的成礦作用的演化是從風(fēng)化沉積作用到成巖作用、后生作用再到改造作用。作用的結(jié)果是分別產(chǎn)生含銅有機(jī)質(zhì)沉積體、成巖礦層、后生礦層和改造富礦體。層狀礦體賦存于砂巖淺紫交互帶是氧化性流體與還原性流體相匯于斯而發(fā)生氧化—還原反應(yīng)沉積成巖的結(jié)果。其金屬硫化物的生成順序與分帶是遵循S、O、Fe、Cu熱液體系中礦物共生組合規(guī)律的，隨介質(zhì)條件、四元素濃度的差異而變化。

康滇古大陸裂谷的發(fā)生和發(fā)展，沉積了煤、銅、鹽旋回與含礦建造和礦床組合。侏羅系—白堊系含銅建造(J—K)中共有16個層位產(chǎn)銅，其中以大姚六苴與牟定郝家河產(chǎn)于上白堊統(tǒng)馬頭山組(K2m)之砂巖型礦床規(guī)模最大、最具代表性。礦體主要呈層狀、似層狀或透鏡體沿層整合產(chǎn)出，受地層層位上白堊統(tǒng)馬頭山組1段和2段(K2m1、K2m2)、巖性(灰色中細(xì)粒砂巖)與巖相(河流相、湖相)控制(劉昌輝，1977；胡煜昭等，2010)。礦石構(gòu)造呈條帶狀、層紋狀或細(xì)粒浸染狀與巖層微層理一致(偶爾微穿層理但不穿過層面)，顯示是早期成巖作用階段生成。另一部分層紋狀礦石中石英碎屑有次生加大邊而被輝銅礦交代，見有機(jī)質(zhì)與輝銅礦以膠結(jié)物形式依次交代石英碎屑，新生礦物(輝銅礦)或穿過層理與層面，說明這些礦石屬后生作用階段生成。而一些脈狀礦體及其脈狀、斑點(diǎn)狀、塊狀礦石沿斷層、層間破碎帶及派生裂隙、節(jié)理分布，這應(yīng)當(dāng)是后期改造作用致使富集(冉崇英，1990；冉崇英等，2010)。

前人勘探實(shí)踐與研究(劉昌輝，1977)證明：層狀礦體均分布于紫紅色砂巖所夾持的淺色砂巖中。淺紫、砂巖交互帶及其金屬硫化物的分帶是有效的找礦探礦標(biāo)志。本文著重討論此淺、紫交互帶控礦及其金屬硫化物分帶之成因與成礦作用演化。

圖 1 滇中砂巖銅礦成礦作用演化Fig. 1 The evolution of metallization of sandstone-hosted copper deposits in central Yunnan

1 紅色含銅建造的原始色

紅色含銅建造中砂巖其原始色究竟是淺色還是紫色？對此有兩種認(rèn)識：一是認(rèn)為紅色是原始沉積成巖色，是含鐵塵及其Fe3+所致，其中的淺色(灰白、灰綠)是局部含有機(jī)質(zhì)(生物、細(xì)菌)沉積物中的Fe3+在成巖過程中還原為Fe2+所造成(陳國達(dá)，1941；成冶，1975)；另一觀點(diǎn)認(rèn)為紅色建造原為淺色沉積，而紫色是淺色層被氧化后生成的。鑒于滇中含銅建造的砂巖是紫色為主，而淺色砂巖只是巖系中的局部夾層或透鏡體，呈整合產(chǎn)出，其分布范圍、規(guī)?；蚝穸榷歼h(yuǎn)不如紫色砂巖(整個含銅建造厚度10405m，而三個主要含礦淺色層厚270m，僅占總厚度的2.6%)，且有機(jī)碳和親銅微量元素含量一般是淺色層大于紫色層,所以我們贊同前一觀點(diǎn)，即賦礦淺色層(成礦地質(zhì)體)是原始紅層中的局部特殊沉積成巖層。人們不難發(fā)現(xiàn)淺色層中常有紫色殘斑，它象征著某些紫色沉積物未徹底淺化(還原)而留下殘斑證據(jù)。在我國南方侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)時期呈現(xiàn)大面積的紅色建造是與當(dāng)時當(dāng)?shù)氐母珊笛谉岬墓艢夂颦h(huán)境分不開的(曹珂等,2006)。

2 淺化成巖成礦

8Fe2++CO2+8H+

(1)

(2)

銅的親硫性和鐵的親氧性對于形成Fe—Cu硫化物的礦物組合與分帶具有重要意義。他們原則上遵循S、O、Fe、Cu系統(tǒng)中礦物共生組合規(guī)律，隨介質(zhì)條件的不同，四元素的濃度差別及其爭奪力而變化(圖2)。

即：

Fe∶Cu :

圖 2 S—O—Fe—Cu系統(tǒng)中礦物共生組合(劉英俊等,1984)Fig. 2 The mineral association of O, S, Fe, Cu ions in thermal water system (Liu Yingjun et al.,1984)

圖 3 滇中砂巖銅礦金屬礦物分帶Fig. 3 The metallic mineral zoning of sandstone-hosted copper deposits in central Yunnan(a) 六苴層狀礦體西段金屬礦物分帶剖面(劉昌輝，1977)； (b) 六苴層狀銅礦體東段金屬礦物分帶剖面(劉昌輝，1977); (c) 紫化成銅金屬礦物分帶示意圖(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 紫化后生成礦討論

圖 4 后生層間氧化帶砂巖型鈾礦成礦示意圖(余達(dá)淦等，2007)Fig. 4 Sketch map of anadiagenetic metallization of sandstone-hosted uranium deposit in the interstratified oxidizingzone(Yu Dagan et al., 2007)

砂巖銅礦層狀礦體金屬礦物分帶的多樣性是含礦流體的流動方向起主要作用。紅層砂巖鈾礦與砂巖銅礦的成因有某些類似之處。不妨借助前者的研究成果，或許有助于解答后者部分金屬礦物分帶的成因問題。

圖 5 凹地苴銅礦金屬礦物垂直分帶 (據(jù)劉昌輝,1977)Fig. 5 Vertical zoning of metallic mineral in Wadiju copper deposit (after Liu Changhui,1977)

4 淺化改造富礦

圖 6 郝家河砂巖銅礦層間破碎帶(F)之脈狀礦體(V)與層狀礦體(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 結(jié)論及討論

滇中砂巖銅礦成礦作用的演化(圖1)是從風(fēng)化沉積作用到成巖作用、后生作用再到改造作用。作用結(jié)果是分別產(chǎn)生含銅有機(jī)質(zhì)沉積體、成巖礦層、后生礦層和改造富礦體。已有的研究表明其相應(yīng)的地質(zhì)地球化學(xué)特征，如礦體形態(tài)產(chǎn)狀、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、親銅元素含量、成礦流體(水)來源與性狀、有機(jī)質(zhì)類型與含量，同位數(shù)值等亦作相應(yīng)的演化(莊漢平等，1996；冉崇英等，2010)。值得強(qiáng)調(diào)的是，盡管滇中砂巖銅礦歷經(jīng)了四個階段，但成巖成礦作用對砂巖銅礦形成的貢獻(xiàn)是最大的，這可以從占優(yōu)勢的礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造以及礦物分帶清楚地得出結(jié)論。

以上是對滇中砂巖銅礦淺、紫交互帶中硫化物分帶現(xiàn)象的初步研究。砂巖銅礦成礦作用可能比較復(fù)雜，許多現(xiàn)象值得重視和研究，如在區(qū)域構(gòu)造位置上，大姚六苴銅礦和牟定郝家河銅礦均位于源于元謀古陸的鼻狀背斜(由水下古隆起演化而成)的末端，靠近白堊紀(jì)—古近紀(jì)沉積盆地中心(梁興，1998)；砂巖銅礦帶呈馬蹄狀分布于背斜兩翼和末端，上、下白堊統(tǒng)間不整合面之上的馬頭山組(K2m)中，靠近翼部為紫色層，背斜核部為淺(灰)色層，兩者之間為礦體?，在淺色砂巖和砂巖銅礦中可見原油和天然氣等油氣顯示現(xiàn)象(梁興，1998)；含礦地層有機(jī)質(zhì)鏡質(zhì)體反射率所反演的古地溫與礦床包裹體均一溫度有較好的協(xié)同性(胡煜昭等，2010)；沉積巖成巖成礦作用是一個復(fù)雜的連續(xù)過程，國外砂巖型礦床(如銅礦、鈾礦)形成也絕大部分處于早期或者晚期成巖階段(Hitzman et al.,2010; Hiaat et al.,2010)。因此對于砂巖銅礦的研究,包括本文的研究內(nèi)容,可能需要開展多學(xué)科的研究,如含礦盆地結(jié)構(gòu)與流體運(yùn)移、油氣流體與金屬成礦的關(guān)系(顧雪祥等, 2010),沉積巖成巖與成礦作用研究，等等。

致謝: 韓潤生研究員和評審專家對本論文提出了的寶貴意見，謹(jǐn)此致謝。

注釋/Note

? 韓潤生,胡煜昭.2008.云南省大姚縣六苴銅礦小河—石門坎礦段接替資源勘查新技術(shù)新方法應(yīng)用研究. 昆明理工大學(xué)內(nèi)部資料.