南京栖霞山铅锌多金属矿成矿特征及找矿方向

桂长杰，景 山

(1．南京大学地球科学与工程学院，江苏 南京 210093;2．江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏南京210007)

南京栖霞山铅锌多金属矿成矿特征及找矿方向

桂长杰1，2，景 山2

(1．南京大学地球科学与工程学院，江苏 南京 210093;2．江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏南京210007)

在分析矿床地质特征的基础上，结合前人资料探讨了栖霞山铅锌多金属矿的成矿物质来源、控矿因素和矿床成因。成矿流体主要由来自深部的含矿热液、源自石炭—二叠系碳酸盐岩的有机流体和地表渗流雨水组成。其中，有机流体在矿物沉淀富集过程中起到较为重要的作用。矿体主要受纵向断裂F2、上下构造层之间不整合面和石炭—二叠系碳酸盐岩地层控制，认为在栖霞山深部，沿纵向断裂F2的延伸方向仍有较大找矿空间。

成矿特征;找矿方向;多金属矿床;栖霞山;江苏南京

0 引言

栖霞山铅锌多金属矿位于南京东郊约19km处，构造上属于宁镇山脉北部幕府山—栖霞山—龙潭—仓头背斜的西段，是长江下游地区最大的铅锌多金属矿床。同时，也是一个开采50余年的老矿山，随着可开采资源的日益消耗，矿山危机程度已达中等，在其深部或外围加强地质找矿，寻找接替资源的需求已很明显。在前人研究成果基础上，结合近期勘查成果，通过分析矿床的成矿特征，探讨其深部的找矿前景，旨在对老矿区接替资源勘查有所帮助。

1 矿区地质概况

矿区出露地层自志留系至侏罗系，可分为上、下两个构造层。下构造层由志留系至三叠系之海相、陆相及其过渡环境的碳酸盐岩和碎屑沉积岩组成;上构造层由侏罗系象山群陆相碎屑沉积岩和陆相火山碎屑岩组成。上下构造层之间为高角度不整合接触(图1)。

矿区下构造层为一倒转复背斜——栖霞山复背斜，轴向略成弧形扭曲，北西翼断失，南东翼倒转，轴向倾向北西，沿倾向地层上倒下陡，深部渐趋正常。上构造层为一舒缓开阔背斜，覆盖于下构造层之上。矿区断裂构造较发育，主要有北东东向纵断裂、北西向横断裂和断碎不整合面。纵向断裂一般沿走向延伸较长，规模较大，系压性或压扭性;横向断裂为成矿前构造，属张性或张扭性;断碎不整合构造是指沿上下构造层之间不整合面所发生的断裂破碎带。

矿区内未出露岩体，侏罗系陆相火山碎屑岩出露于矿区北缘，为一套夹有英安岩的沉火山碎屑岩。

2 矿床地质特征

2．1 矿体赋存部位、产状及规模

矿体主要赋存在复背斜倒转翼的石炭系高丽山组与黄龙组之间的纵向断裂F2和不整合面内。其中，不整合面内的矿体主要赋存在石炭—二叠系(C—P)碳酸盐岩一侧(图2)。少量小矿体分布在五通组(D3)和象山群(J1-2)砂岩裂隙中。

矿区现采虎爪山矿段1号主矿体赋存在上下构造层之间的不整合面和纵向断裂F2部位，走向北东，长850m，倾向北西，延伸250m～400m，厚薄不一，厚时达50m，薄时仅数米，平均厚度23．1m，浅部较缓，深部转为直立，部分地段深部转向南东倾，矿体向南西侧伏。1号矿体形态随控矿构造不同而不同，总体呈大透镜状或似层状。北西向横断裂对1号矿体形态有一定的影响，体现在它与F2及不整合面交会部位使矿体膨大，并沿北西向断裂充填，形成北西向分枝。

图1 栖霞山矿区地质略图

图2 栖霞山铅锌多金属矿剖面示意图

小矿体赋存于小规模裂隙、古岩溶中，形态通常比较复杂，多呈不规则状，如脉状、袋状、漏斗状、分叉管状等。

2．2 矿石类型及结构、构造

矿石工业类型主要有Pb-Zn-S型、Pb-Zn型、Pb-Zn-Mn型和单硫型，少量为Pb-Zn-Cu型。

矿石结构主要为粒晶结构、镶嵌结构、交代结构、显微压碎结构，次为乳滴状结构、显微包含结构、草莓结构、束状变晶结构和凝灰结构。矿石构造以角砾状、浸染状为主，次为块状，尚有脉状、网脉状、条带状及纹层状构造。

2．3 矿石矿物成分

2．3．1 矿石矿物 矿石矿物主要有黄铁矿、闪锌矿、方铅矿，次为黄铜矿、菱锰矿、磁黄铁矿等。

黄铁矿大致有2个世代，早世代结晶好，呈自形—半自形粒状，受力作用有的碎裂，集合体呈团块状、角砾状、细脉状分布于灰岩角砾间，另外呈浸染状分布于灰岩角砾中，局部见黄铁矿被方铅矿、闪锌矿、黄铜矿包裹并交代(图3A、图3D);晚世代结晶差，他形—半自形粒状，有的包裹早世代黄铁矿，呈浸染状、小团块状、星点状、断续脉状分布于岩石破碎之处。

闪锌矿他形粒状，呈团块状、角砾状、浸染状和细脉状分布，与方铅矿和晚世代黄铁矿伴生，局部见闪锌矿包裹并交代早世代黄铁矿，又被方铅矿交代。局部可见其中分布有乳滴状黄铜矿。

方铅矿他形—半自形粒状，集合体呈团块状、角砾状、细脉状分布，与闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿伴生，分布于闪锌矿及其集合体之间，包裹并交代闪锌矿、黄铜矿和早世代黄铁矿。

磁黄铁矿呈他形粒状、乳滴状，与闪锌矿、方铅矿伴生，有的被方铅矿包裹并交代，有的呈乳滴状分布于闪锌矿中，分布不均匀(图3B)。

黄铜矿呈他形粒状，乳滴状，大多与闪锌矿、方铅矿伴生，少数与黄铁矿伴生，交代黄铁矿，并被方铅矿交代(图3C)，呈浸染状分布，少数呈固溶体分离状分布于闪锌矿中。

图3 栖霞山铅锌多金属矿矿石光片显微照片(反射光视域直径1．6mm)

2．3．2 脉石矿物 脉石矿物主要为方解石和石英，次为白云石、磷灰石、重晶石、玉髓，少量萤石、石膏，偶见钙铁辉石、阳起石、透闪石、透辉石和绿帘石等。

方解石有2种：一种以微晶灰岩角砾(含泥质矿物)形式存在，局部重结晶，呈次棱角状—棱角状、不规则状，粒径大小不等，分布不均匀;另一种为次生方解石，结晶较好，粒度一般大于0．1mm，集合体呈不规则团块状、细脉状，分布于金属矿物及其集合体之间，形成较晚，是热液作用的产物。

石英为微细晶结构，他形—半自形，集合体具镶嵌结构，被碳酸盐交代，分布于金属矿物及其集合体之间，与闪锌矿、黄铁矿、晚期方解石伴生。具波状消光，略破裂。

2．3．3 矿物生成顺序 根据矿物的结晶世代、分布与交代情况，得出主要矿物的生成顺序为：早世代黄铁矿→闪锌矿、黄铜矿，晚世代黄铁矿→方铅矿→方解石、石英。

2．4 矿石化学成分

根据主矿体中不同矿石类型的化学分析结果(表1)，矿石的主要有用组分为Pb、Zn、S及Mn。主要铅矿物为方铅矿，少量为白铅矿、铅矾等氧化物。主要锌矿物为闪锌矿，少量菱锌矿、锌矾、异极矿等氧化矿物。硫的主要矿物是黄铁矿，而磁黄铁矿、白铁矿等数量极少。

伴生有 Au、Ag、Cu、Cd、Ga、In、Se、Te 等多种有益组分;矿石中的有害组分为碳和砷。

表1 矿石分析结果

2．5 蚀变与矿化

矿区围岩蚀变微弱，根据野外观察和镜下鉴定，矿体上盘石英砂岩、粉砂岩、泥岩中可见轻微的绢云母化、硅化和绿帘石化，下盘灰岩中可见轻微大理岩化，为典型的低温热液蚀变特征。

绢云母化：鳞片状，集合体呈浸染状，分布于石英碎屑之间，分布不均匀。

黄铁矿化：他形—半自形粒状，大多与次生石英伴生，顺层理或围岩裂隙交代。

硅化：他形—半自形微晶，大多沿层理顺层充填(层间破碎带)交代，呈似层状、不规则状和透镜状。

绿帘石化：微粒状，集合体呈次圆状、不规则状，有的呈不规则细脉状，沿层理方向分布，也有的呈浸染状不均匀分布。

大理岩化：原岩为细晶灰岩，经重结晶，粒径明显加大，集合体具镶嵌结构。岩石裂隙中可见后生方解石。

围岩中发育的矿化主要有方铅矿化、闪锌矿化和黄铁矿矿化，呈细脉状、星点状和团块状分布在围岩裂隙中。

3 成矿物质来源及控矿因素

3．1 成矿物质来源

栖霞山铅锌多金属矿床的铅同位素模式年龄为5．34亿年 ～8．31亿年(表2)，属于正常普通铅，其来源主要是前寒武纪的基底岩石。宁镇东部的埤城—孟河凸起岀露的震旦系嘉山组千枚岩的铅含量达202g/t，锌达283g/t，其中的方铅矿石英脉模式年龄为9.38亿年，与本矿区铅同位素模式年龄相当，因此认为震旦系千枚岩是矿源层。

表2 栖霞山铅锌矿矿石铅同位素组成

从矿区硫化物的硫同位素组成来看(图4)，闪锌矿和方铅矿δ34S值比较集中，分别为－5.2‰～+4.5‰和－1.72‰～+2.6‰;黄铁矿的δ34S值为－27.4‰ ～ +14．1‰，变化范围超过 40‰，但主体还是在零值附近。并且，沿不同深度自上而下，δ34S值的散点范围由宽变窄，越到深部，δ34S值就越接近于陨石硫，而浅部δ34S值离散性较大。因此，推测硫元素来源主要有3种：主体来自于地幔或地壳深部，与铅锌等成矿元素一起由热液运移到赋矿部位;其次，来自赋矿地层的有机流体也是硫源之一，矿石和成矿流体中的系列生物标志化合物与赋矿地层中的类似说明了这一点，有机流体可以通过自身裂解为矿质沉淀提供部分S2－;第三种为赋矿地层原生沉积时期形成的黄铁矿。刘孝善等(1979)通过研究结核状、层纹状矿石内的草莓状黄铁矿，认为它们是生物化学作用的产物，是同生沉积—早期成岩阶段的结果。

图4 栖霞山铅锌矿硫化物矿物硫同位素组成频数直方图

根据主要成矿阶段脉石矿物石英和碳酸盐矿物的氧同位素组成计算出的矿物平衡水δ18OH2O值为－3.35‰ ～ +7.07‰，该数值在地下热雨水(δ18OH2O值为 －16‰ ～ +3‰)和原生水(δ18OH2O值为－13‰～+9‰)的变化范围内。由此推断，成矿溶液的水主要是原生水和由地表渗流到地下的雨水。

综上分析，该矿床的成矿流体是多来源的，主要由来自深部的含矿热液、源自赋矿围岩的有机流体和地表渗流到地下的雨水组成。

矿体中方铅矿、闪锌矿和黄铁矿等的包裹体爆裂温度为200℃ ～300℃，均一法温度为 250℃ ～300℃，成矿热液为中低温。并且闪锌矿和方铅矿的爆裂温度在纵向上的变化以深部为高，向浅部逐渐降低，同时还表现出断裂部位高于不整合面部位。在平面热晕图上出现多个高温中心，中心位置大致在纵向断裂F2与规模较大的横向断裂交汇处，表明含矿热液是沿断裂带由深部向上运移的。栖霞山铅锌多金属矿床属于多源中低温热液矿床。

3．2 控矿因素

3．2．1 构造与成矿 北东向纵断裂F2不仅为含矿热液向上运移提供了通道，而且提供了赋矿空间，为主要赋矿部位，控制了主矿体的中、下部，矿体产状与断层基本一致。矿体上部主要受上下构造层之间的断碎不整合面或断层与不整合面的复合部位控制。此外，北西向横断裂与纵向断裂相交时，往往使交叉部位的矿体膨大，并沿横向断裂延伸一段距离。同时，古岩溶构造对成矿也起到一定的控制作用。

3．2．2 地层与成矿 F2断裂中的矿体同时也赋存在石炭系黄龙组灰岩中，矿体与地层产状基本一致。通过分析栖霞山矿区各条勘探线不整合面内矿体的赋存情况，发现矿体主要赋存在石炭—二叠系碳酸盐岩一侧，而泥盆系五通组砂岩一侧未发现矿体。横向断裂与纵向断裂相交时，当横向断裂在其延伸方向上一离开赋矿地层切入其他地层时，矿体则立即尖灭，可见地层对成矿的控制较为明显。

谢树成等(1997)通过检测矿石和成矿流体中的系列生物标志化合物，证实了矿石与成矿流体中的有机质源于赋矿碳酸盐岩中的菌藻类生物，说明赋矿围岩为成矿提供了有机流体，有机流体不仅可以通过自身裂解为矿质沉淀提供S2－，而且可以通过还原为成矿提供S2－。因此，推测赋矿围岩可能是通过提供有机流体间接控制了矿体的赋存部位。

4 矿床成因及找矿方向

4．1 矿床成因

综上所述，栖霞山铅锌多金属矿床属于中低温热液矿床。源自地幔或地壳深部的热液，使基底岩石中呈分散状态的铅、锌等成矿元素活化转移到溶液中，成为含矿热液。含矿热液在深部热动力的驱动下，沿切割基底的深断裂向上运移，在进入储矿构造后(F2和不整合面)，随着围岩中有机流体和地表渗流水的加入，导致介质条件发生变化，温度和压力降低，pH值升高，Eh值降低等，使得大量的铅、锌硫化物发生沉淀富集，成为工业矿体。其中，有机流体在矿物沉淀富集过程中起到了较为重要的作用，通过自身裂解和还原SO2－4为成矿提供S2－。在远离石炭系—二叠系碳酸盐的部位未形成规模矿体。

4．2 找矿方向

根据以上分析及前人资料，在栖霞山深部，纵向断裂F2的延伸方向仍有找矿空间，本次接替资源勘查工作也证实了这一点，40号勘探线在－800m～－900m揭露到约20m厚的铅锌矿体，而且向深部仍有延伸。

此外，根据前述矿体赋存规律及矿床成因，预测在栖霞山倒转背斜北翼相应的断裂构造发育部位和栖霞山以南纵向断裂与C－P地层发育部位有找寻铅锌多金属矿床的空间。

5 结语

栖霞山铅锌多金属矿床属于中低温热液矿床，成矿流体主要由来自深部的含矿热液、来自石炭—二叠系碳酸盐岩的有机流体和地表渗流雨水组成，其中，有机流体在矿物沉淀富集过程中起到较为重要的作用。矿体主要受纵向断裂F2、上下构造层之间的不整合面和石炭—二叠系碳酸盐岩地层的控制。

通过对栖霞山铅锌多金属矿成矿地质特征和矿床成因的分析，认为栖霞山深部，沿纵向断裂F2的延伸方向仍有找矿空间。

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Ore-forming properties and prospect of Pb-Zn polymetallic ore deposit in Xixia Mountain of Nanjing

GUI Chang-jie1，2，JING Shan2

(1．School of Earth Sciences and Engineering，Nanjing University，Nanjing 210093，China;2．East China Geological Exploration Bureau of Nonferrous Metals，Jiangsu Province，Nanjing 210007，China)

Based on the analysis of the geological properties of the ore deposit，the authors discussed the ore-forming material sources，ore control factors and the genesis of the deposit in combination with the previous study．The ore-forming fluid was composed of orebearing hydrothermal fluid from deep source，organic fluid from C-P carbonate rock and meteoric water．The organic fluid played an important role in the precipitation and enrichment of ore forming elements．The ore body was controlled by longitudinal fault(F2)，unconformity surface over and under the structural layers and C-P carbonate rock．It was concluded that in the deep part of the deposit，there was prospecting potential along the extension of longitudinal fault(F2)．

Ore-forming properties;Prospect of ore exploration;Polymetallic ore deposit;Xixia Mountain;Nanjing，Jiangsu

P618．42;P618．43

A

1674－3636(2011)04－0395－06

10．3969/j．issn．1674-3636．2011．04．395

2011－05－26;

2011－06－24;编辑：侯鹏飞

桂长杰(1963—)，男，研究员级高级工程师，长期从事矿产地质勘查、应用研究，E-mail：guichangjie@yahoo．com．cn