一、古石油包裹体的存在证实沥青直接来自石油

有人认为幔源非生物成因可以形成沥青(张景廉等，1998)，因此沥青产于玄武岩中自然会使人想到该沥青会不会是幔源非生物成因的?毛景文等(2003)和李厚民等(2004b)通过碳同位素组成研究认为沥青是生物成因的，其δ¹³C_V-PDB为-33.2‰～-27.3‰，平均-31.97‰。

玄武岩铜矿石石英中古石油包裹体的发现，进一步确证了沥青不但是生物成因的，而且直接来自石油。滇黔交界地区玄武岩铜矿中沥青只有一个期次，自然铜呈片状充填于沥青的裂隙中;铜厂河玄武岩铜矿中的古石油也只显示为一个期次的产物。古石油包裹体中固体沥青分布于包裹体壁附近并与液态烃共生，其形态和产状表明其不是形成于石英之前的固体捕获物，而是捕获后石油变质形成的。在成矿热液进入古油气藏之前，古油气藏中的石油未发生裂解，为均一的液相。只有这样，古石油才能被成矿热液中沉淀的石英以均一的液相捕获形成有机包裹体。由于受到后期热变质作用，原来均一的石油裂解为固体沥青、液态烃和气相，后二者极易溢散，有的运移到其他部位重新形成油气藏，仅将固体沥青残留在了古油气藏中，只有以包裹体形式圈闭在封闭性好的石英中的古石油才能完整地保留其裂解后的固体沥青、液态烃和气相。但是，同一成矿热液中沉淀的自然铜等矿物又沿固体沥青的裂隙分布，表明沥青的形成不晚于成矿作用。因此有理由推断，古石油热裂解形成沥青是由成矿热液引起的，与有机包裹体共生的气液包裹体的均一温度为190～290℃，据沥青的反射率估计的温度为159～229℃(李厚民等，2004c)也说明了这一点。

二、地质构造条件有利于形成古油气藏

岩浆成因的玄武岩本身不可能形成生物成因的沥青。因此大面积面型分布的沥青是异地来源的。也就是说，本区曾经形成过古油气藏。事实上，火山岩型油气藏并不鲜见，日本、美国、俄罗斯、委内瑞拉、阿塞拜疆、印度尼西亚、越南等国家均有火山岩型油气田，我国的克拉玛依油田、辽河油田、山东济阳拗陷、内蒙二连盆地、渤海湾盆地、苏北盆地、南襄-江汉盆地、三水盆地、珠江口盆地、东海盆地和莺歌海盆地等均有与火山岩有关的油气藏(刘诗文，2001;金强，2001;张新荣等，2001)，在四川盆地西南部峨眉山玄武岩中已获得了高产工业气流(牛善正等，1994;宋文海等，1994)。而本区的地质构造条件也有利于形成古油气藏。

1.烃源岩

笔者在滇东北玄武岩铜矿外围的大关县城附近及彝良县毛坪乡附近的茅口灰岩中均发现有大量沥青等石油残迹(图版Ⅱ-1)，表明下伏地层尤其是下二叠统茅口灰岩有条件提供烃源。四川盆地西南部峨眉山玄武岩气藏中天然气的δ¹³C₁为-28.10‰，δ¹³C₂为-31.08‰，下二叠统阳新组气层天然气的δ¹³C₂为-31.5‰，威远震旦系和三叠系气藏中天然气的δ¹³C₁为-32‰～-33‰，上二叠统长兴组天然气δ¹³C₁为-32‰、δ¹³C₂为-35‰～-36‰(宋文海等，1994)，可见玄武岩中天然气的碳同位素组成与下二叠统阳新组的相似，而与震旦系、上二叠统长兴组及三叠系的差异较大，表明其源岩更可能为下二叠统阳新组。玄武岩中沥青和天然气均源自下伏地层，天然气有可能是古油气藏中石油分解后气相运移、重新聚集成藏的结果;而沥青是古油气藏中石油分解后的原地残留物。本区铜矿石中固体沥青碳同位素组成与四川盆地西南部峨眉山玄武岩气藏中天然气的碳同位素组成有差异，可能是石油裂解过程中同位素分馏造成的。

2.储集层

沥青主要分布于上二叠统玄武岩组第四岩性段下段(P₃e¹₄)，表明该层位是古油气藏的储集层。第四岩性段下段厚50～70m，由3～5个玄武岩流(旋回)组成，单个玄武岩流厚10m左右，每个玄武岩流的下部一般为致密块状玄武岩，向上杏仁逐渐增多，顶部多过渡为厚数十厘米至2m的角砾状玄武岩，各玄武岩流之间有时有喷发间歇期形成的含碳泥质粉砂岩、沉积凝灰岩等薄夹层。角砾状玄武岩呈层状顺层产出，其角砾为单一的玄武岩，有时具有可拼接性;其胶结物不是火山凝灰物质，而是热液矿物石英、方解石、沸石等。因此笔者认为这种角砾岩不是火山角砾岩，而可能是淬碎角砾岩或构造角砾岩。推测构造角砾岩的成因为:当玄武岩浆喷溢时，玄武岩流的顶部由于气体的溢出而发育气孔;当发生构造变形而褶皱时，易于沿玄武岩流之间的层面发生构造滑动，滑动面附近的气孔状玄武岩容易破碎呈构造角砾岩带。这种角砾构造及气孔成为后来石油及成矿热液充填的有利空间。当岩石中裂隙十分发育时，沥青及热液矿物沿裂隙充填、交代，显示热液矿物“胶结”具有可拼接性的玄武岩角砾的外貌。

3.盖层

第四岩性段上段(P₃e²₄)为厚层块状玄武熔岩，致密，杏仁不发育，厚50～70m，其与上覆的晚二叠世宣威组((P₃x)底部粘土岩一起构成了古油气藏的盖层。

4.圈闭

在后期构造作用下，上述储、盖组合变形形成背斜等构造圈闭，而断裂构造将下部烃源岩中的石油导入该圈闭中形成油气藏。

黔西威宁县铜厂河玄武岩铜矿床就是背斜圈闭形成古油气藏和铜矿床的典型实例(图3-7)，该矿床的铜矿体顺层产出，呈背斜形态，矿体中沥青发育，铜矿石石英中有古石油包裹体(见前述)。

三、古油气藏对铜矿化的控制以还原作用为主

冉崇英等(1998)通过对砂岩铜矿的研究，总结出有机质在金属成矿过程中有如下四方面的作用:

(1)络合作用:腐殖酸、氨基酸或短链羧酸(如乙酸)都可以与一些金属元素形成稳定的络合物而迁移，石油因含N、O、S的配体，能从卤水中萃取金属元素使之络合迁移;

(2)吸附作用:富里酸可吸附大量的游离铜，干酪根类似活性炭，亦具强的吸附作用;

(3)阳离子交换作用:沉积物孔隙水中的过渡金属元素不断地与被腐殖质吸附的K、Na、Ca、Mg等离子交换而在有机质中富集;

(4)还原作用:早期成岩阶段，细菌还原作用生成还原硫，改变成矿环境。许多有机质(如煤、干酪根、短链羧酸)都具有一定的还原金属能力。与金属成矿有关的有机质中真正起作用的是这些物质中的含O、N、S配位体或极性基团以及其还原性。

冉崇英等(1998)的研究还表明，滇中砂岩铜矿不同世代的有机质与金属作用的方式及其作用结果是不同的:

(1)Cu的表生聚集和矿源层的形成与腐殖酸的络合、吸附作用关系密切;

(2)成岩成矿阶段:成矿流体为NaCl-CaCl₂型，羧酸的络合作用较重要;

(3)改造成矿期:成矿流体为Na₂SO₄-NaCl型，则高成熟干酪根与沥青甲烷气的还原作用更为重要。

本区玄武岩型铜矿主要为后生热液型铜矿，铜矿石中大量发育高成熟的沥青和炭质，因此沥青、炭质及甲烷气的还原可能在成矿过程中起了重要作用，本区Cu以低价的自然铜形式沉淀证明了这一点。

控制油气藏形成的圈闭构造同样也是控制铜矿化的圈闭构造，铜矿化与古石油一样，也主要发育于玄武岩组第四岩性段下段的角砾状玄武岩层中，上覆的第四岩性段上段块状玄武岩和宣威组底部粘土岩盖层同样也有利于成矿流体圈闭而不至于溢散。因此，铜矿成矿与古石油成藏具有同空间关系。

古油气藏中的石油等有机质流体与成矿流体发生化学反应而使成矿物质沉淀下来。前人研究认为有机质在金属成矿过程中有络合、吸附、阳离子交换和还原四方面的作用，而在改造成矿期，高成熟干酪根与沥青甲烷气的还原作用更为重要(冉崇英等，1998)。电子探针特征X-射线面扫描分析(图版Ⅹ-1、2、3、4、5、6、7、8)表明，本区有机质对玄武岩铜矿的控制以还原作用为主，而络合、吸附、阳离子交换等作用不明显，因为沥青中没有浸染状分布的铜元素，表明古石油不是铜成矿物质的搬运介质。本区玄武岩中磁铁矿发育，岩石磁性很强。但不发育沥青的矿化蚀变玄武岩的磁性大大减弱，磁铁矿被赤铁矿、褐铁矿等高价氧化铁代替。这表明，成矿流体为氧化性强的热液，Cu等成矿物质在成矿流体中以Cu⁺(和/或Cu²⁺)状态存在。

一般的油气藏分为三个带:下部为较重的水带，中部为油带，上部为较轻的气带(气顶)。这种结构与前述玄武岩铜矿的矿化蚀变垂直分带具有很好的对应性。笔者认为这种对应性不是偶然的，而是具有成因联系。笔者推断如下:古油气藏下部的水带还原性较弱，氧化的含铜流体进入还原的水带时，成矿流体中的Cu会与水带中的S发生反应形成辉铜矿等硫化物，因此辉铜矿化发育于下部;当氧化的成矿流体进入中部强还原的油带时，受成矿流体热量的影响，古石油发生热裂解而残留下固体沥青，而成矿热液中的Cu⁺(和/或Cu²⁺)被还原成Cu⁰状态的自然铜沉淀成矿，在发生自然铜矿化的同时，有方解石从热液中沉淀，因此自然铜多发育于中部，与沥青及方解石密切共生;当成矿流体进入上部的气带时，受强还原的烃类气体的影响，成矿热液中的Cu⁺(和/或Cu²⁺)同样被还原成Cu⁰状态的自然铜沉淀成矿，造成上部只有自然铜而没有沥青的矿化特征。