陆相砂岩型铜矿床矿物组合分带的l_省略_2相图_以云南大姚六苴铜矿床为例_张艳

卷（
Ｖｏｌｕｍｅ）３３，期（Ｎｕｍｂｅｒ）２，总（Ｔｏｔａｌ）１３２矿物岩石　
　页（Ｐａｇｅｓ）３５－４２，２０１３，６，（Ｊｕｎ，２０１３）Ｊ　ＭＩＮＥＲＡＬ　
ＰＥＴＲＯＬ　收稿日期：２０１２－１２－１８；　改回日期：
２０１３－０３－１０基金项目：教育部博导基金（２０１１５３１４１１００１０）；国土资源部典型矿科学基地公益性项目；国家危机矿山专项（２００８９９４３）
；国家自然科学青年科学基金（４１１０２０４９）；中国科学院矿床地球化学国家重点实验室开放研究基金（２０１１０９）；云南省高校、昆明理工大学成矿动力学与隐伏矿预测创新团队项目（２０１０
）作者简介：张　艳，女，３２岁，博士生，矿产普查与勘探专业，研究方向：流体地球化学和地质热力学．Ｅ－ｍａｉｌ：７８５９８８７４＠ｑｑ
．ｃｏｍ．通讯作者：韩润生，男，４９岁，研究员（博士导师），研究方向：流体地球化学及隐伏矿预测．Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｒｓ６６１＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ
陆相砂岩型铜矿床矿物组合分带的
ｌｏｇｆｏ２－ｌｏｇ
ｆｓ２相图———以云南大姚六苴铜矿床为例
张　艳１，　韩润生１，　吴　鹏１，　魏平堂
２
１．昆明理工大学；有色金属矿产地质调查中心西南地质调查所，云南昆明　６５００９３；２．中国冶金地质总局昆明地质勘查院，云南昆明　烄烆烌烎
６５００２４【摘　要】　根据矿物生成吉布斯自由能ΔＧ在３７３Ｋ、４２３Ｋ、４７３Ｋ、５２３Ｋ温度下用Ｅｘｃｅｌ表格编写公式的方法计算了云南大姚六苴铜矿床中铁、铜单质及其氧硫化物等共２２种矿物及其矿物组合系统的氧硫逸度（ｌｏｇｆｏ２，ｌｏｇｆｓ２），以ｌｏｇｆｏ２－ｌｏｇｆｓ２和３７３Ｋ，４２３Ｋ，４７３Ｋ，５２３Ｋ为约束条件构建了上述矿物及矿物组合的系统平衡相图４幅。

以４２３Ｋ相图为例，解析后得出２２种矿物及其组合稳定存在的ｌｏｇｆｏ２，ｌｏｇｆｓ２范围和该相图的氧化还原区块分布趋势。

将相图氧化还原态势区块分布与六苴铜矿床中以氧化还原态势为基础的矿物组合与分带进行了对比分析，
结果表明矿物氧－硫逸度相图中矿物的排列组合和矿物组合本身反映的氧化还原态势一致，而且也和该矿床地质产状上的矿物共生组合及矿物分带相符合。

据此判定氧－硫逸度对六苴铜矿床形成的氧化还原态势、主要金属矿物组合沉淀及矿物组合分带起控制作用。

温度下降，矿物沉淀的ｌｏｇｆｏ２－ｌｏｇｆｓ２值随之减小，氧化还原作用趋弱，矿物稳定范围（相图中占据的区块）向Ｆｅ，Ｃｕ单质移动，但辉铜矿占据的氧化还原过渡区块的面积始终很大，表明辉铜矿沉淀的逸度范围很宽。

【关键词】　大姚铜矿床；砂岩铜矿；矿物组合；氧逸度；硫逸度；矿物ｌｏｇｆｏ２－ｌｏｇｆｓ２相图中图分类号：Ｐ５７ 文献标识码：Ａ文章编号：１００１－６８７２（２０１３）０２－００３５－０８
楚雄盆地砂岩型铜矿床分布于扬子地块西南
缘，集铜、多金属、煤、油气、盐为一体的中新生代陆
相红色盆地中［１］。

截至目前，盆地内已发现铜矿床
（点）２５７处，
是我国著名的砂岩型铜矿矿集区。

其
中，大姚六苴铜矿床是其典型代表，其主要含铜地层为上白垩统马头山组六苴段（Ｋ２ｍｌ）。

前人研究认为，金属矿物的分带现象受主成矿期氧化－还原条件的制约［２］。

陈根文等［３］认为引起矿物分带的原因是由于具氧化性的含铜卤水和具还原性的含硫溶液相互反应，造成了不同矿物的先后沉淀，即氧化还原条件控制了矿物分带。

韩润生等［４］认为来自基底的富铜流体沿同生断裂（隐伏断裂）上升将亲铜元素从深部带入煤层而被吸附，形成富铜的还原性流体，该流体上升与大气降水深循环淋滤膏盐层形成高盐度的氧化性流体在砂（页）岩相遇时发生水－岩相互作用，并封闭于高孔渗的砂（页）岩储层，在褶皱翼部或核部的中细粒砂岩和层间断裂带中形成层状、似层状矿体。

高慧文（２０１０）［５］绘制的Ｋ＝３２３．８Ｋ时ｐＨ－Ｅｈ相图，认为在还原条件下（Ｅｈ＜０．３１４），矿物分带主要受ｐＨ值控制。

氧化还原是化学动力学（电子传递）的微观量度，逸度则是热力学宏观统计量度，氧硫逸度控制着氧化还原态势，因此研究逸度对氧化还原态势、主要金属矿物组合沉淀、矿物分带的控制作用将有助于解决砂岩型铜矿矿物组合分带的形成机理。

１　砂岩型铜矿床矿物组合特征
据陈根文［３］研究，楚雄盆地砂岩铜矿的矿物分带因成矿方式不同而有两种表现形式：（１）沿层分带：在岩层内，从紫色岩层向浅色岩层方向，矿物依次为赤铁矿→辉铜矿→斑铜矿→黄铜矿→黄铁矿。

这种分带一般不穿层，或小角度切穿地层层位。

含矿层多为背斜构造的一翼，地层倾角为２０°～３０°，多见于砂岩型矿床中。

（２）沿垂直方向分带：一般是从下而上依次为赤铁矿→辉铜矿→斑铜矿→黄铜矿→黄铁矿。

这种分带通常以较大角度穿过地层界面。

含矿层通常为水平层，或倾斜较缓的地层，多形成于页岩型矿床中。

在大姚铜矿，通过野外详细的野外地质工作发现，由于构造改造作用较弱，其分带主要为水平分带即沿层分带，从紫色砂岩→浅色砂岩形成了赤铁矿＋自然铜（少量）→辉铜矿＋斑铜矿→斑铜矿＋黄铜矿→黄铜矿＋黄铁矿→黄铁矿的矿物组合分带（照片１，图１［６］）。

原生矿石矿物组分简单，主要为辉铜矿，其次为斑铜矿、黄铜矿及黄铁矿，属于富铜贫硫型。

对该矿床矿石中金属矿物进行矿相学研究后发现：辉铜矿与斑铜矿、黄铜矿与斑铜矿、黄铁矿与黄
铜矿共生，并表现出交代结构（照片２），交代的顺序依次为：赤铁矿→辉铜矿→斑铜矿→黄铜矿→黄铁矿，前者交代后者。

２　相图的构建与绘制
目前，在地质学相图方面（尤其是热力学软件）的研究主要局限于氧化物，如ＴＨＥＲＭＯＣＡＬＣ软件（Ｐｏｗｅｌｌ　ａｎｄ　Ｈｏｌｌａｎｄ，１９８８）［７］和ＰＥＬＥ软件（Ｂｏｕｄｒｅａｕ，１９９９）［８］，而对于低压低温的硫化物体系尚无相应的热力学软件涉及。

本文通过矿物共生组合建立化学反应方程式（表１），利用林传仙（１９８５）［９］著作中载有的热力学数据用Ｅｘｃｅｌ表格编写计算公式的方法来计算云南大姚六苴铜矿床中赤铁矿、辉铜矿、黑铜矿、斑铜矿、黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、磁铁矿、铁、铜等共２３种矿物及其矿物组合系统的氧硫逸度（ｌｏｇｆｏ２／ｌｏｇｆｓ２）。

据冉崇英（１９９３）［１０］和吴海枝（２０１１）［１１］对楚雄盆地六苴、郝家河砂岩铜矿床的流体包裹体的测温结果表明，成矿温度在１００℃～２５０℃，以２００℃以下为主。

所以选取Ｔ＝５２３Ｋ，４７３Ｋ，４２３Ｋ，３７３Ｋ４个温度截面来进行计算。

由于林氏热力学数据手册中热力学数据以１００Ｋ为间隔，只能查到Ｔ＝３７３Ｋ和Ｔ＝５２３Ｋ下的相关数据，用拉格朗日插值法计算Ｔ＝４２３Ｋ和Ｔ＝５２３Ｋ下化合物的生成吉布斯自由能ΔＧ。

然后计算表１中各反应的反应吉布斯自由能ΔＧ。

当不考虑压力对反应平衡的影响时，
ΔＧＲ０＝－ＲＴＩｎＫ（１）其中，Ｋ＝∏ｍ
ｉ＝１
ａｉｃｉ（２）表１中所建立的化学反应方程式是固相与气相参与的反应，溶液相的作用可忽略，假定固相是纯的固相，将（２）带入（１）并将自然对数换为常用对数后得
ΔＧＲ，Ｔ０＝－２．３０３ＲＴｌｏｇ∏
ｍ
ｉ＝１
ｆｉｃｉ（３）式中：ｆｉ．第ｉ种气体的逸度；ｃｉ．第ｉ种气体的反应计量系数，共有ｍ种气体。

当只有一种气体时代入气体常数Ｒ＝８．３１５Ｊ／ｍｏｌ后得到
ΔＧＲ，Ｔ０＝－１９．１４４　４Ｔｌｏｇｆｉｃｉ（４）利用公式（４），代入温度和计算得到的反应吉布斯自由能即可计算出相应化学反应方程式的氧或硫的逸度。

计算结果见表１。

对有氧和硫同时参与的反应，其平衡线必然会通过另两条平衡线的交点，可由吉布斯－杜哈姆方程
６
３矿 物 岩 石２０１３　
图１　楚雄盆地区域地质简图（底图据西南有色地勘局①）、六苴铜矿区地质平面图（底图据吴鹏，２００７［
６］）１．第四系；２．江底河组；３．马头山组大村段；４．马头山组六苴上亚段；５．马头山组六苴中亚段；６．马头山组六苴下亚段；７．
普昌河组；８．高峰寺组凹地苴段；９．高峰寺组者那么段；１０．高峰寺组美宜坡段；１１．妥甸组；Ｋ．白垩系；Ｊ．侏罗系；Ｔ３
．上三叠统；１２．铜矿床（ａ．团山；ｂ．大村；ｃ．六苴；ｄ．铜厂箐；ｅ．郝家河；ｆ．格衣乍；ｇ．
老青山）；１３．地质界线；１４．研究区；１５．断裂（①．普渡河断裂；②．绿汁红断裂；③．程海断裂；④．红河断裂；⑤．立溪东断裂；⑥．华坪－大姚断裂；⑦．鱼泡江断裂）；１６．取样位置（其中ＺＫ１５６０２为ＸＳＲ－
６１５－１采样位置，ＺＫ１５０３－
１为其余三个样采样位置；１７．研究区；１８．背斜与向斜；１９．矿体投影边界线；２０．推测矿体边界线；２１．矿床（点）区段范围；２２．公路；２３．
水系Ｆｉｇ．１　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｋｅｔｃｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｈｕｘｉｏｎｇ　ｂａｓｉｎ，Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｍａｐ　
ｏｆ　Ｄａｙａｏ　ｃｏｐｐｅｒ　ｄｅｐｏｓｉ
ｔ图２　大姚铜矿床金属矿物组合分带图
Ｆｉｇ．２　Ｚｏｎａｔｉｏｎ　ｆｏｒｍｓ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｍｉｎｅｒａｌｓ　ｉｎ　ｓａｎｄｓｔｏｎｅ　ｈｏｓｔｅｄ　ｃｏｐｐｅｒ　ｄｅｐｏｓｉｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｄａｙ
ａｏ①西南有色地勘局．
大姚铜矿地质勘探报告［Ｒ］．１９９７．７
３　第３３卷　第２期张　艳等：陆相砂岩型铜矿床矿物组合分带的ｌｏｇｆｏ２－ｌｏｇｆｓ２相图
　照片１　大姚铜矿浅紫交互带的宏观地质特征
Ａ．０７４ＤＢ－２９点：石门坎Ｋ２ｍｌ１底部浅色砂岩与紫色砂岩界线，
浅色砂岩一侧发生了硅化蚀变并使之褪色；Ｂ．ＺＫ１５０下３－１孔９６ｍ处Ｋ２ｍｌ２处灰紫色细砂岩与灰绿色细砂岩颜色渐变过渡，灰绿色砂岩发生黄铁矿化蚀变；Ｃ
．ＭＫ１６热液沿层面交代形成下紫上浅蚀变界线，上盘及其旁侧裂隙岩石颜色变成灰白—灰色；Ｄ．浅－紫过渡及矿化特征（左：紫色砂岩；中：浅紫色过渡带；右：灰黑色矿石）ＺＫ１５１０３
Ｐｈｏｔｏ　１　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｉｇｈｔ－ｐｕｒｐｌｅ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ　ｚｏｎｅ　ｉｎ　Ｄａｙａｏ　ｃｏｐｐｅｒ　ｄｅｐ
ｏｓｉ
ｔ　照片２　六苴铜矿床矿石矿物组合及其交代结构
ａ．赤铁矿（Ｈｅ）交代辉铜矿（Ｃｃ）（ＸＳＲ－６１５－１）；ｂ．黄铜矿（Ｃｐ）交代黄铁矿（Ｐｙ）（ＸＳＲ－２６－３－１）；ｃ．斑铜矿（Ｂｎ）交代黄铜矿（Ｃｐ
）（ＸＳＲ－１５０－１）；（ｄ）辉铜矿（Ｃｃ）交代斑铜矿（Ｂｎ）（ＸＳＲ－１５１－
１）Ｐｈｏｔｏ　２　Ｔｅｘｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｏｒｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｌｉｕｊｕ　ｃｏｐｐｅｒ　ｄｅｐ
ｏｓｉｔ８
３矿 物 岩 石２０１３　
表１　六苴铜矿金属矿物相关的化学反应方程式和计算结果
Ｔａｂｌｅ　１　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｉｎ　Ｌｉｕｊｕ　ｃｏｐｐｅｒ　ｄｅｐｏｓｉｔ
化学反应方程式
Ｔ＝３７３ＫＴ＝４２３ＫＴ＝４７３ＫＴ＝５２３Ｋｌｏｇｆｏ２ｌｏｇｆｓ２ｌｏｇｆｏ２ｌｏｇｆｓ２ｌｏｇｆｏ２ｌｏｇｆｓ２ｌｏｇｆｏ２ｌｏｇｆｓ２
（１）３Ｆｅ＋２Ｏ２＝Ｆｅ３Ｏ４－６９．１－５９．９－５２．７－４６．８
（２）２Ｆｅ３Ｏ４＋１／２Ｏ２＝３Ｆｅ２Ｏ３－５３．７－４５．７－３９．３－３４．２
（３）Ｆｅ＋１／２Ｓ２＝ＦｅＳ－３７．９－３２．５－２８．３－２４．９（４）ＦｅＳ＋１／２Ｓ２＝ＦｅＳ２－２５．０－２０．５－１６．９－１４．０（５）３ＦｅＳ＋２Ｏ２＝Ｆｅ３Ｏ４＋１／２Ｓ２ｔａｎα＝４／３，α＝５３．１
（６）３ＦｅＳ２＋２Ｏ２＝Ｆｅ３Ｏ４＋３Ｓ２ｔａｎα＝２／３，α＝３３．７
（７）２ＦｅＳ２＋３／２Ｏ２＝Ｆｅ２Ｏ３＋２Ｓ２ｔａｎα＝３／４，α＝３６．９
（８）２Ｃｕ＋１／２Ｏ２＝Ｃｕ２Ｏ－３９．１－３３．６－２９．３－２５．９
（９）Ｃｕ２Ｏ＋１／２Ｏ２＝２ＣｕＯ－２９．６－２４．８－２０．８－１７．７
（１０）２Ｃｕ＋１／２Ｓ２＝Ｃｕ２Ｓ－３４．３－２９．７－２６．１－２３．２（１１）Ｃｕ２Ｓ＋１／２Ｏ２＝Ｃｕ２Ｏ＋Ｓ２ｔａｎα＝１，α＝４５
（１２）Ｃｕ２Ｓ＋１／２Ｏ２＝２ＣｕＯ＋Ｓ２ｔａｎα＝２，α＝６３．４
（１３）２ＦｅＳ＋５ＣｕＦｅＳ２＋４Ｏ２＝Ｃｕ５ＦｅＳ４＋２Ｆｅ３Ｏ４＋４Ｓ２ｔａｎα＝１，α＝４５
（１４）３ＦｅＳ＋ＣｕＦｅＳ２＋２Ｏ２＝ＣｕＦｅＳ２＋Ｆｅ３Ｏ４＋３／２Ｓ２ｔａｎα＝４／３，α＝５３．１
（１５）３ＦｅＳ２＋ＣｕＦｅＳ２＋２Ｏ２＝ＣｕＦｅＳ２＋Ｆｅ３Ｏ４＋３Ｓ２ｔａｎα＝２／３，α＝３３．７
（１６）ＦｅＳ２＋５ＣｕＦｅＳ２＋Ｓ２＝Ｃｕ５ＦｅＳ４＋５ＦｅＳ２－１４．３－１２．７－１１．１－８．６（１７）Ｃｕ２Ｓ＋２Ｆｅ３Ｏ４＋１／２Ｏ２＝Ｃｕ２Ｓ＋３Ｆｅ２Ｏ３－４２．４－４０．８－３９．３－３４．２
（１８）２ＦｅＳ２＋ＣｕＦｅＳ２＋３／２Ｏ２＝ＣｕＦｅＳ２＋Ｆｅ２Ｏ３＋２Ｓ２ｔａｎα＝３／４，α＝３６．７
（１９）２ＦｅＳ２＋Ｃｕ５ＦｅＳ４＋３／２Ｏ２＝Ｃｕ５ＦｅＳ４＋Ｆｅ２Ｏ３＋２Ｓ２ｔａｎα＝３／４，α＝３６．７
（２０）Ｃｕ２Ｓ＋Ｆｅ２Ｏ３＋１／２Ｏ２＝Ｃｕ２Ｏ＋Ｆｅ２Ｏ３＋Ｓ２ｔａｎα＝１，α＝４５
（２１）３Ｃｕ５ＦｅＳ４＋２Ｏ２＝Ｃｕ２Ｓ＋Ｆｅ３Ｏ４＋９／４Ｓ２ｔａｎα＝８／９，α＝４１．６
（２２）５ＣｕＦｅＳ２＋Ｆｅ２Ｏ３＋１５／４Ｏ２＝Ｃｕ５ＦｅＳ４＋７／２Ｆｅ２Ｏ３＋３Ｓ２ｔａｎα＝１５／１２，α＝５１．３
（２３）４Ｓ２＝Ｓ８－８．２－６．５－５．１－４．１得到直线的斜率（即氧的计量系数比硫的计量系
数），再以该交点为起点按所得斜率画直线就可得反
应的平衡线。

由
Ｃ１ｄＩｎｆ１＋Ｃ２ｄＩｎｆ２＝０（５）
则有ｄＩｎｆ１
ｄＩｎｆ２＝－
Ｃ１
Ｃ２
（６）
由此得出斜率＝氧的计量系数
硫的计量系数
（７）
最后，以ｌｏｇｆｏ２－ｌｏｇｆｓ２和３７３Ｋ，４２３Ｋ，４７３Ｋ，５２３Ｋ为约束条件绘制大姚铜矿矿物及矿物组合的系统平衡相图４幅，见图３。

由表１中的数据可知，下列反应的斜率相同，因而绘制出的平衡线重合：（５）和（１４），（６）和（１５），（１１）和（２０），（７），（１８）和（１９）。

３　结果讨论
由图２可看出，在一定温度下各种矿物及其矿物组合均有各自稳定存在的ｌｏｇｆｏ２和ｌｏｇｆｓ２值范围（表２）。

以４２３Ｋ相图为例解析后可以得到２２种矿物及其组合稳定存在的ｌｏｇｆｏ２，ｌｏｇｆｓ２范围和该相图的氧化还原区块分布趋势，其氧化还原态势是随着ｌｏｇｆｏ２和ｌｏｇｆｓ２的增高氧化还原作用增强，但ｌｏｇｆｓ２一侧的氧化还原程度低于ｌｏｇｆｏ２方向，并且按矿物组合反映的氧化还原态势可将相图划为四个氧化还原区块，即相图右下角分布着强氧化和氧化
区块，左上角为还原区块，中央部分为氧化还原过渡区块。

（１）同一温度下，各种矿物及其矿物组合均有各自稳定存在的ｌｏｇｆｏ２和ｌｏｇｆｓ２值范围，也就是一定范围的ｌｏｇｆｏ２和ｌｏｇｆｓ２值限定了矿物的沉淀区间。

即大姚砂岩铜矿床成岩成矿作用氧硫逸度控制了矿物及其组合的分布区间。

氧硫逸度、氧化还原区块、岩性、矿物组合是一一对应的（表３）。

（２）四幅相图对比显示温度下降时矿物沉淀的ｌｏｇｆｏ２－ｌｏｇｆｓ２值随之减小，氧化还原作用趋弱，矿物稳定范围（相图中占据的区块）向Ｆｅ，Ｃｕ单质移动，但辉铜矿占据的氧化还原过渡区块的面积始终很大，表明辉铜矿沉淀的逸度范围很宽。

从上述分析可以得出：矿物氧－硫逸度相图中矿物的排列组合和矿物组合本身反映的氧化还原态势一致，而且也和该矿床地质产状上的矿物共生组合及矿物分带相符合。

据此判定氧－硫逸度对六苴铜矿床形成的氧化还原态势、主要金属矿物组合沉淀及矿物组合分带起控制作用。

因此，六苴铜矿床元素沉淀富集和矿物组合状态为：
在沉积－成岩成矿期，氧硫逸度的变化使盆地内还原性含铜流体在砂（页）岩透水层中向氧化性的铁－钙泥质胶结的紫色砂岩运移时，与紫色砂岩发生水－岩相互作用，使铁泥质胶结的紫色砂岩变成硅钙质胶结的浅色砂岩，形成重结晶或次生加大石英砂
９
３
　第３３卷　第２期张　艳等：陆相砂岩型铜矿床矿物组合分带的ｌｏｇｆｏ２－ｌｏｇｆｓ２相图
图３　主要温度条件下的ｌｏｇｆｏ２－ｌｏｇｆ
ｓ２相图Ｃｃ．辉铜矿；Ｐｙ．黄铁矿；Ｃｐ．黄铜矿；Ｐｏ．磁黄铁矿；Ｍｇ．磁铁矿；Ｈｍ．赤铁矿；Ｃｒ．赤铜矿；Ｔｎ．黑铜矿；Ｂｎ．斑铜矿；带括号的数字编号为对应的反应方程式的平衡线
Ｆｉｇ．３　ｌｏｇｆｏ２－ｌｏｇｆｓ２ｆａｃｉｅｓ　ｍａｐ　
ａｔ　ｍａｉｎ　ｔｅｍｐｒｅｔｕｒｅ岩，同时在浅紫过渡带靠近浅色一侧发生氧化还原、复分解和置换反应，具体表现为：
初始时流体中氧逸度较低而硫逸度则较大，且偏向于硫逸度一侧，此时流体中还原组分含量高，紫色砂岩中的赤铁矿被还原形成黄铁矿（反应７）。

斑铜矿和黄铜矿也随着形成，
当在流体中达到饱和时发生沉淀，但斑铜矿和黄铜矿为达到沉淀所需的Ｋｓｐ的过程中可能与围岩中的赤铁矿或磁铁矿继续
反应被还原为黄铁矿（反应１４，１５，１８，１９），形成了黄铁矿带并释放出氧。

随着流体运移还原组分不断消耗减少，
氧不断释放，这样硫逸度降低，相对的氧逸度则有所升高，还原剂将不再能使赤铁矿、斑铜矿和黄铜矿还原为黄铁矿，
形成了斑铜矿－黄铜矿带。

辉铜矿则在很大范围的氧硫逸度条件下都可以沉淀，
当还原剂不再足以使斑铜矿、黄铜矿沉淀下来后，只要流体中还含有铜就可以沉淀出辉铜矿。

因此，氧硫逸度的变化使流体还原性减弱氧化
性增强导致形成了黄铁矿→黄铜矿－斑铜矿→斑铜矿－辉铜矿→辉铜矿→赤铁矿的金属矿物组合分带。

该期形成的蚀变矿物组合为：重结晶、次生加大石英＋黄铁矿，
同时发生浸染状辉铜矿、斑铜矿、黄铜矿矿化，石英、黄铁矿在浅色砂岩中普遍存在，而浸染状、
层纹状辉铜矿、斑铜矿、黄铜矿等矿物主要分布在浅紫过渡矿化带中。

在构造改造期，此时构造流体沿断裂及其旁侧与围岩发生交代作用，
氧硫逸度变化控制化学反应发生和矿物分带分布的情况与沉积成岩成矿期相似。

富还原性的构造流体对紫色铁质、钙质胶结的砂岩或层状砂岩矿体发生交代作用，使得断裂旁的富赤铁矿钙质胶结的砂岩发生硅化蚀变，形成含矿石英－方解石脉，也使紫色砂岩褪色为浅色砂岩或叠加于成岩期形成的浅色砂岩中。

该期蚀变以形成沿断裂构造发育的灰白色砂岩为特征，形成了石英＋黄铁矿＋细脉浸染状、
团板状分布的中粗晶辉铜０
４矿 物 岩 石２０１３　
表２　Ｔ＝４２３　Ｋ各矿物和矿物组合稳定存在的ｌｏｇｆｏ２和ｌｏｇｆｓ２值范围Ｔａｂｌｅ　２　ｌｏｇｆｏ２ａｎｄ　ｌｏｇｆＳ２
ｒａｎｇｅ　ｏｆ　ｍｉｎｅｒａｌｓ　ａｎｄ　ｍｉｎｅｒａｌ　ａｓｓｅｍｂｌａｇｅ　ａｔ　Ｔ＝４２３　Ｋ序号
单矿物或矿物组合
逸度
ｌｏｇｆｏ２
ｌｏｇｆｓ２
区块形状描述
及组成平衡线
１金属Ｆｅ
（０，－５９．９
）（０，－３２．５
）矩形；１，３，
坐标轴２Ｆｅ３Ｏ４（磁铁矿Ｍｇ）（－５９．９，－４５．７），ｌｏｇｆｏ２＝（４／３）ｌｏｇｆｓ２（
－３２．５≤ｌｏｇｆｓ２≤－２０．５），ｌｏｇｆｏ２＝（２／３）ｌｏｇｆＳ２
（－２０．５≤ｌｏｇｆＳ２
≤
－１７．１）（－３２．５，－１７．１）五边形；１，２，５，６，坐标轴３Ｆｅ２Ｏ３（赤铁矿Ｈｍ）（－４５．７，０），ｌｏｇｆｏ２＝（２／３）ｌｏｇｆｓ２（
－１７．１≤ｌｏｇｆｓ２≤－
６．５）（－４０，－６．５
）六边形；２，６，７，２３，
坐标轴４ＦｅＳ（磁黄铁矿Ｐｏ）（－７０，－５０．９），ｌｏｇｆｏ２＝（４／３）ｌｏｇｆｓ２（－５９．９≤ｌｏｇｆｏ２≤－５０．９）（－３２．５，－２０．５）梯形；３，４，５，坐标轴５ＦｅＳ２（黄铁矿Ｐｙ）（－７０，－３１．６），ｌｏｇｆｏ２＝（２／３）ｌｏｇｆｓ２（
－５０．９≤ｌｏｇｆｏ２≤－４５．７），ｌｏｇｆｏ２＝（３／４）ｌｏｇｆｓ２（
－４５．７≤ｌｏｇｆｏ２≤－３１．６）（－２０．５，－６．５）五边形；４，６，７，２３，坐标轴６金属Ｃｕ
（－７０，－３３．６
）（－４０，－２９．７）矩形；８，１０，
坐标轴７ＣｕＯ（赤铜矿Ｃｒ）（－３３．６，－２４．８），ｌｏｇｆｏ２＝ｌｏｇｆｓ２（－２９．７，－２０．８）梯形；８，９，１１，坐标轴８Ｃｕ２Ｏ（黑铜矿Ｔｎ）（－２４．８，０），ｌｏｇｆｏ２＝２ｌｏｇｆｓ２
（－２０．８，－１１．２）梯形；９，１２，坐标轴９Ｃｕ２
Ｓ（辉铜矿Ｃｃ）（－７０，０），ｌｏｇｆｏ２＝ｌｏｇｆｓ２（－３３．６≤ｌｏｇｆｏ２≤－
２４．８），ｌｏｇｆｏ２＝２ｌｏｇｆｓ２（－２４．８≤ｌｏｇｆｏ２≤－１１．２）（－２９．７，－６．５）六边形；１０，１１，１２，２３，坐标轴１０Ｆｅ＋Ｃｕ＋ＦｅＳ（Ｆｅ＋Ｐｏ＋Ｃｕ）（－７０，－４５．７
）（－４０，－２９．７）矩形；８，１０，坐标轴１１Ｃｕ＋Ｆｅ３Ｏ４（Ｃｕ＋Ｍｇ）（－５９．９，－４５．７），ｌｏｇｆｏ２＝（４／３）ｌｏｇｆｓ２
（－５９．９≤ｌｏｇｆｏ２≤－５７．８）（－４０，－２９．７
）五边形；１１，５，１０，２，
坐标轴１２ＣｕＯ＋Ｆｅ２Ｏ３（
Ｃｒ＋Ｈｍ）（－３３．６，－２４．８），ｌｏｇｆｏ２＝ｌｏｇｆｓ２（－２９．７，－２０．８）梯形；８，９，１１，坐标轴１３Ｃｕ２Ｏ＋Ｆｅ２Ｏ３（Ｔｎ＋Ｈｍ）（－２４．８，０），ｌｏｇｆｏ２＝２ｌｏｇｆｓ２
（－２０．８，－１１．２）梯形；９，１２，坐标轴１４Ｃｕ２Ｓ＋Ｆｅ３Ｏ４（Ｃｃ＋Ｍｇ）（－５５．６，－４５．７），ｌｏｇｆｏ２＝（８／９）ｌｏｇｆｓ２
（－３３．６，－２０）三角形；１０，２，１３
１５Ｃｕ２Ｓ＋Ｆｅ２Ｏ３（Ｃｃ＋Ｈｍ）（－４５．７，０），ｌｏｇｆｏ２＝ｌｏｇｆｓ２（－３３．６≤ｌｏｇｆｏ２≤－２４．８），ｌｏｇｆｏ２＝２ｌｏｇｆｓ２（ｌｏｇｆｏ２≥－２４．８），ｌｏｇｆｏ２＝（８／９）ｌｏｇｆｓ２（ｌｏｇｆｏ２≥－４５．７）（－３３．６，－１１．２）七边形；２，１３，２３，１２，１１，１０，坐标轴
１６ＣｕＦｅＳ２＋ＦｅＳ（Ｃｐ＋Ｐｏ）（－７０，－５０．９），ｌｏｇｆｏ２＝（８／９）ｌｏｇｆｓ２（－５７．８≤ｌｏｇｆｏ２≤－５０．９）（－２９．７，－２０．８）梯形；４，１４，１０，坐标轴１７ＣｕＦｅＳ２＋ＦｅＳ２（Ｃｐ＋Ｐｙ）（－７０，－３９．２），ｌｏｇｆｏ２＝（２／３）ｌｏｇｆｓ２（
－５１．０≤ｌｏｇｆｏ２≤－４５．７），ｌｏｇｆｏ２＝（１５／１２）ｌｏｇｆｓ２（
－４５．７≤ｌｏｇｆｏ２≤－３９．２）（－２０．５，－１２．７）梯形；４，６，１６，坐标轴１８Ｃｕ５ＦｅＳ４＋ＦｅＳ２（Ｂｎ＋Ｐｙ）（－７０，－３２．２），ｌｏｇｆｏ２＝（３／４）ｌｏｇｆｓ２（－３９．２≤ｌｏｇｆｏ２≤
－３２．２）（－１２．７，－６．５）梯形；１６，７，２３，
坐标轴１９ＣｕＦｅＳ２＋Ｆｅ３Ｏ４（Ｃｐ＋Ｍｇ）（－５９．９，－４０．８），ｌｏｇｆｏ２＝ｌｏｇｆｓ２，ｌｏｇｆｏ２＝（
４／３）ｌｏｇｆｓ２，ｌｏｇｆｏ２＝（２／３ｌｏｇｆｓ２（－５９．９≤ｌｏｇｆｏ２≤－４
０．８）（
－３３．６，－１２．７）四边形；５，６，２，２２２０Ｃｕ５ＦｅＳ４＋Ｆｅ３Ｏ４（Ｂｎ＋Ｍｇ）（－５９．９，－４５．７），ｌｏｇｆｏ２＝（１５／１２）ｌｏｇｆｓ２，ｌｏｇｆｏ２＝ｌｏｇｆｓ２（－３３．６，－１８．６）三角形；２２，２，１３
２１ＣｕＦｅＳ２＋Ｆｅ２Ｏ３（Ｈｍ＋Ｃｐ）（－４５．７，－４０．８），ｌｏｇｆｏ２＝（２／３）ｌｏｇｆｓ２，ｌｏｇｆｏ２
＝（８／９）ｌｏｇｆｓ２（－１８，－１３．６）三角形；２，１５，２１２２Ｃｕ５ＦｅＳ４＋Ｆｅ２Ｏ３（
Ｈｍ＋Ｂｎ）（－４５．７，－３０．２），ｌｏｇｆｏ２＝（８／９）ｌｏｇｆｓ２，ｌｏｇｆｏ２＝（３／４）ｌｏｇｆｓ２，ｌｏｇｆｏ２＝ｌｏｇｆｓ２
（－１６，－６．５
）五边形；２，２１，１８，２３，１３
表３　氧硫逸度、氧化还原区块、岩性、矿物组合对比表
Ｔａｂｌｅ　３　Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌｏｇｆｏ２－ｌｏｇｆｓ２，ｒｅｄｏｘ　ｂｌｏｃｋ，ｌｉｔｈｏｌｏｇｙ　
ａｎｄ　ｍｉｎｅｒａｌ　ａｓｓｅｍｂｌａｇｅ氧化还原态势区块８，１１，１２，
坐标轴围成的近似梯形区３，１３，２０，８，１１，１２围成的多边形区５，６，７，１３，２３围成的近三角形
３，５，６，７，２３，
坐标轴围成的近梯形区
岩石颜色红色
紫红色
浅红或浅灰色浅灰色—灰白色砂岩胶结方式铁质、钙泥质，其中含大量赤铁矿、方解石、白云石及粘土矿物铜硫化矿物组合硅质胶结为主，内含重结晶、次生加大石英和黄铁矿氧化还原分带
强氧化带
氧化带
氧化还原带
还原带
典型矿物组合（黑体字标
示的矿物为各带特征矿物）
铁、铜氧化物如赤铁矿；赤铜矿、黑铜矿铁氧化物＋铜硫化物如赤铁矿、磁铁矿；辉铜矿
铁氧化物＋铜硫化物如
赤铁矿、磁铁矿；斑铜矿、
黄铜矿
铁、铜硫化物如黄铜矿；磁
黄铁矿、黄铁矿
矿、斑铜矿为特征的矿物组合分带，常在岩性、岩相成矿结构面附近形成厚富矿体。

４　结　论
４．１　大姚六苴砂岩铜矿床矿物组合分带除Ｅｈ，ｐ
Ｈ控制外，还受ｌｏｇｆｏ２和ｌｏｇｆｓ２控制，
且氧硫逸度控制着氧化还原态势。

４．２　温度变化对矿物沉淀的ｌｏｇｆｏ２和ｌｏｇｆｓ２值有所影响，温度下降，矿物沉淀的ｌｏｇｆｏ２，ｌｏｇｆｓ２值随之减小，氧化还原作用趋弱，矿物稳定范围（相图中占据的区块）向Ｆｅ，Ｃｕ单质移动。

１
４　第３３卷　第２期张　艳等：陆相砂岩型铜矿床矿物组合分带的ｌｏｇｆｏ２－ｌｏｇｆｓ２相图
４．３　不论温度如何变化，辉铜矿（Ｃｕ２Ｓ）占据的氧化还原过渡区块的面积始终很大，表明辉铜矿沉淀
的逸度范围很宽，这是砂岩铜矿床以辉铜矿为主要矿物的主要原因。

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Ｙａｎ，ｆｅｍａｌｅ，３２ｙｅａｒｓ　ｏｌｄ，ａ　Ｐｈ　Ｄ　ｃａｎｄｉｄａｔｅ　ｏｆ　ｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ．Ｎｏｗ　ｓｈｅ　ｉｓ　ｅｎｇａｇｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈｏｆ　ｆｌｕｉｄ　ｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　
ａｎｄ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ．ｌｏｇｆｏ２－ｌｏｇ
ｆｓ２ＦＡＣＩＥＳ　ＭＡＰ　ＯＦ　ＭＩＮＥＲＡＬ　ＡＳＳＥＭＢＬＡＧＥＭＯＤＥＬ　ＯＦ　ＳＡＮＤＳＴＯＮＥ－ＨＯＳＴＥＤ　ＣＯＰＰＥＲ　
ＤＥＰＯＳＩＴＳ———ＴＡＫＩＮＧ　ＴＨＥ　ＤＡＹＡＯ　ＬＩＵＪＵ　ＣＯＰＰＥＲ　ＤＥＰＯＳＩＴ　ＦＯＲ　
ＥＸＡＭＰＬＥＺＨＡＮＧ　Ｙａｎ１，　ＨＡＮ　Ｒｕｎ－ｓｈｅｎｇ１，　ＷＵ　Ｐｅｎｇ１，　ＷＥＩ　Ｐｉｎｇ－ｔａｎｇ
２
１．Ｋｕｎｍｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　ｏｆ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｓｕｒｖｅｙ，ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｕｒｖｅｙ　
Ｃｅｎｔｅｒ　ｆｏｒ　Ｎｏｎ－ｆｅｒｒｏｕｓ　Ｍｉｎｅｒａｌ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｋｕｎｍｉｎｇ　６５００９３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｋｕｎｍｉｎｇ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ　
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｉｎａ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ　ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＢｕｒｅａｕ，Ｋｕｎｍｉｎｇ　６５００２４，烄烆烌
烎ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｇｉｂｂｓ　ｆｒｅｅ　ｅｎｅｒｇｙΔＧ　ｏｆ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｇ
ｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ａｔ　３７３Ｋ，４２３Ｋ，４７３Ｋ，５２３Ｋ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅ　ｏｘｙｇｅｎ　ａｎｄ　ｓｕｌｆｕｒ　ｆｕｇａｃｉｔｙ（ｌｏｇｆｏ２，ｌｏｇｆｓ２）
ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｉｍｐｌｅ　ｓｕｂｓｔａｎｃｅ　ｉｒｏｎ，ｃｏｐ－ｐ
ｅｒ　ａｎｄ　ｏｘｙｓｕｌｆｉｄｅｓ，ｔｏｔａｌ　ｏｆ　２２ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｍｉｎｅｒａｌｓ　ａｎｄ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ｂｙｔｈｅ　ｗｒｉｔｉｎｇ　ｆｏｒｍｕｌａｓ　ｉｎ　Ｅｘｃｅｌ　ｓｈｅｅｔ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　
ｔｈｅ　ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ　ｏｆ　Ｄａｙａｏ　Ｌｉｕｊｕ　ｃｏｐｐｅｒ　ｄｅ－ｐｏｓｉｔ．４ｂａｌａｎｃｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｐｈａｓｅ　ｆｉｇｕｒｅｓ　ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ　
ａｂｏｖｅ　ｍｉｎｅｒａｌｓ　ａｎｄ　ｍｉｎｅｒａｌ　ａｓｓｅｍｂｌａｇｅｓ　ｗａｓ　ｃｏｎ－ｓｔｒｕｃｔｅｄ　ｂｙ　
ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｏｇｆｏ２，ｌｏｇｆｓ２ａｔ　３７３Ｋ，４２３Ｋ，４７３Ｋ，５２３Ｋ．Ｓｔａｂｌｅ　ｌｏｇｆｏ２，ｌｏｇｆｓ２ｒａｎｇ
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ｔｈｅ　ｐｈａｓｅ　ｄｉａｇｒａｍ．Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｄｏｘ　ｂｌｏｃｋ　ｔｒｅｎｄ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎ　ｔｈｅ　ｐｈａｓｅ　ｄｉａｇｒａｍ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｉｎｅｒａｌ　ａｓｓｅｍｂｌａｇｅ　ｚｏｎａｔｉｏｎ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｐ
ｅｒｍｕｔａｔｉｏｎａｎｄ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｈａｓｅ　ｄｉａｇｒａｍ　ｗｅｒｅ　ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｔｈｅ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ｒｅｄｏｘ　ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ　ｂｙｍｉｎｅｒａｌｓ　ａｎｄ　ｍｉｎｅｒａｌ　ａｓｓｅｍｂｌａｇｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｉｎｅｒａｌ　ａｓｓｅｍｂｌａｇｅｓ　ａｎｄ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｚｏｎａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｇ
ｅｏ－ｌｏｇｉｃａｌ　ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔ　ｉｓ　ｂｅｌｉｅｖｅｄ　ｔｈａｔ　ｏｘｙｇｅｎ－ｓｕｌｆｕｒ　ｆｕｇａｃｉｔｙ　
ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｔｈｅ　ｒｅｄｏｘ　ｔｒｅｎｄ，ａｎｄ　ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｍｅｔａｌ　ｍｉｎｅｒａｌ　ａｓｓｅｍｂｌａｇｅｓ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍｉｎｅｒａｌ　ａｓｓｅｍｂｌａｇｅ　ｚｏｎａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｌｉｕｊ
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２
４矿 物 岩 石２０１３　。