江苏栖霞山铅锌银多金属矿床硅钙面控矿特征研究及其找矿意义

张明超，李永胜，杜泽忠，姚 磊，甄世军，贾文彬

（1．中国地质大学 （北京）地球科学与资源学院，北京100083；2．国土资源部矿产勘查技术指导中心，北京100120）

江苏栖霞山铅锌银多金属矿床位于江苏省南京市东郊19km处，是宁镇地区唯一的一个大型矿床，属长江中下游多金属成矿带的重要组成部分。截止到2013年5月31日，整个栖霞山矿区共探获铅金属量95．92万t、锌金属量159．62万t、硫矿石量783．16 万 t、锰 矿 石 量 99．44 万 t、银 金 属 量3856．94t（独立银矿＋共（伴）生）、金金属量34．74t（独立金矿＋共（伴）生），是我国东部地区最大规模的铅锌多金属矿床。栖霞山矿床自发现以来，关于矿床成因，存在着四种主流的观点：深源岩浆热液成因、火山（次火山）热液成因、同生沉积成因、层控－热液复成成因。经过近几十年的勘查及综合研究，该矿床属于热液矿床已达成共识，但由于矿区到目前为止还没有发现岩体，所以争论的根源主要在于成矿热液的来源上，目前主要有以下两种说法。①岩浆热液来源为主：岩浆期后热液为主伴随地下水活动［1］；岩浆期后热液为 主加渗 流地下卤水热液［2－3］；岩浆期后热液为主［4－6］；岩浆热液为主的混合含矿热液［7－8］。②非岩浆 热 液 来 源 为 主：原 生 水 和 雨 水［9］；深循环热卤水（地下水、雨水）［10］，双循环热卤水（深循环水（原生水）为主，浅循环水（大气降水））［11－12］；SEDEX［13］；MVT［14］；深循环渗滤热液（古地下水）为主，并可能混入深部岩浆热液［15－16］。笔者拟通过对栖霞山铅锌银多金属矿床硅钙面控矿特征的总结研究，提出矿床成因方面的一些新认识，以期待对该矿床的成矿理论研究和深部找矿工作提供有价值的参考，同时，也为深入认识及解决硅钙面控矿矿床的机制研究提供理论基础。

1 区域地质背景

江苏栖霞山铅锌银多金属矿床大地构造位置位于扬子陆块区－下扬子陆块分区－下扬子（苏皖）前陆盆地的中西部，其北西临秦祁昆造山系，南东接武夷－云开－台湾造山系［17］。在区域构造上，该矿床处于长江中下游断裂坳陷带的宁镇断褶束的西部，北邻长江大断裂，西靠宁芜火山岩盆地。在成矿区带划分上，属于长江中下游铁、铜、铅锌、金多金属成矿带宁镇多金属成矿亚带（图1）。

图1 下扬子陆块及邻区大地构造分区简图［17－18］

本区地层发育较齐全。震旦系－三叠系主要为一套海相碳酸盐岩及海陆交互相沉积；上侏罗统为陆相火山岩；白垩系、第三系则以内陆盆地沉积为主，间夹有少量火山岩；第四系以冲积、坡积物为主。区内有三个主要的含矿层位：中石炭统黄龙组（C2）底部和下石炭统高丽山组（C21）、下二叠统栖霞组（P11）顶部、中三叠统青龙组（T1－2）顶部。

印支运动形成了本区的基本构造骨架，使震旦系和古生界构造层产生了强烈褶皱和断裂。燕山运动继承并发展了印支运动。区内褶皱为三背两斜，区内断裂有长江大断裂、北北东向断裂及北西向断裂带，它们控制了区域地层的展布、厚度变化和岩相古地理以及区内岩浆活动及铅锌多金属矿床的分布。

本区岩浆活动主要发生在燕山期，次为喜马拉雅期。燕山期的岩浆活动最强烈，具有多期次、多阶段和多演化的特点，形成了规模较大的宁镇山脉火山－侵入杂岩体。它们大体上呈东西向展布。根据岩浆岩属性在空间分布上的差异，并结合区域地质构造背景，大致可分成西区（紫金山地区）、中区（汤山－镇江）、东区（镇江－谏壁）三个岩区。燕山期岩浆活动以中酸性岩浆侵入活动为主，伴有火山喷发。火山喷发活动主要发育于中生代的次级断陷盆地中。

本区除埤城群有高片岩相区域变质、下震旦统有千枚岩化外，其它地层未受区域变质作用影响［19］。因燕山期岩浆活动强烈，岩浆期后热液活动频繁，形成了多期次热液矿产，同时也生成了多期次多种围岩蚀变，主要有接触变质、热液蚀变及部分岩浆侵入体的自变质作用：大理岩化、角岩化、矽卡岩化、硅化、绢云母化、绿泥石化及碳酸盐化等。

本区属长江中下游多金属成矿带的东段，在岩体、构造和层位的有利条件下，形成铜铁等矽卡岩型、热液型或层控型多金属矿床。本区金属矿产主要有铅锌、银、金，其中大型矿床1处，中型1处，小型2处，矿点50多处。西区以铁、铅锌为主，如梅山铁矿床、栖霞山铅锌银多金属矿床；中区以铜为主，如安基山铜矿床、伏牛山铜矿床、韦岗铁矿床；东区以钼、钨为主，如谏壁钨钼矿床、九华山铜矿床等，区域以西的宁芜火山岩盆地，有特定的陆相火山岩型铁矿产出。

2 矿区地质

江苏栖霞山铅锌银多金属矿床位于长江下游沿江断褶带的宁镇断褶束西端，走向长8km，面积25km2。从东到西可分为三茅宫矿段、平山头矿段、虎爪山矿段、北象山矿段、甘家巷矿段等六个矿段，目前正在开采的为虎爪山矿段。

矿区出露地层自志留系至侏罗系，可分为上、下两个构造层（图2）。下构造层由志留系至三叠系之海相碳酸盐岩及碎屑沉积岩、陆相碎屑沉积岩和海陆交互相沉积岩组成，受印支运动影响地层强烈褶皱，地层产状较陡或倒转；上构造层由中生界侏罗系象山群陆相碎屑沉积岩和陆相火山碎屑岩组成，产状平缓，上下两构造层之间为角度不整合接触。赋矿地层为上泥盆统至下二叠统，其中，中石炭统黄龙组碳酸盐岩地层为最主要的赋矿层位。

印支运动使矿区下构造层发生强烈褶皱，并伴有以纵向断裂为主的配套脆性变形构造。燕山运动以断块作用为主，一方面使先期形成的断裂构造复活和发展，另一方面在区域应力场改变的条件下，形成了以横向断裂为主的断裂构造体系。矿区的褶皱构造可分为下构造层褶皱和上构造层褶皱，两者呈高角度不整合接触（图2）。区内断裂比较发育，纵横交错。按产状及发育的地质部位可分为三种类型：北东东向纵断裂（F2等）、北西向横断裂、断裂破碎不整合面。这些断裂大部分在印支期强烈褶皱的后期即已发生，至燕山期又有复活发展，构成了区内的控矿断裂。个别发育于成矿后的燕山晚期或喜马拉雅期。

图2 栖霞山铅锌银多金属矿床综合剖面示意图

矿区内未出露岩体，在矿区西南方向岔路口－尧化门一带有石英闪长岩体分布。矿区内在甘家巷矿段地表及个别钻孔深部仅见闪长玢岩岩脉［3－4，13，16］。侏罗系火山岩出露于矿区北缘，为一套夹有英安岩的沉火山碎屑岩。火山岩穿插侏罗系象山群砂岩或超覆于象山群砂岩之上，矿区石英闪长岩脉及地表火山岩的K－Ar法年龄为119～134Ma［16］。航磁资料显示在栖霞山象山砂岩分布区具有弱缓磁异常，有些研究工作者据此推测在大凹山下面有深源隐伏岩体存在［3，20－21］。

3 矿体特征

总体来说，矿体沿断裂带（F2）和一定层位（以石炭系和二叠系为主）主要呈似层状和不规则状（囊状、脉状和层状）分布。赋矿地层为上泥盆统至下二叠统，其中，中石炭统黄龙组碳酸盐岩地层为最主要的赋矿层位。矿区共有大小矿体近70个，其中主矿体6个，且以1号主矿体为最大，约占虎爪山矿段总储量的93%。主矿体一般走向北东50°左右，具“尖灭再现”特点，断续延长近5000m，矿体厚数米～数十米不等。矿体倾向北西，其上部受断裂破碎不整合面、古岩溶角砾岩带控制，下部受纵向断裂（F2）控制；矿体倾角上部平缓，约30°±，下部陡立，约85°±，最大倾向延伸达500m以上（图3）。

图3 江苏栖霞山铅锌银多金属矿床联合剖面示意图

矿石矿物主要为方铅矿、闪锌矿和黄铁矿，次为菱锰矿、黄铜矿、磁铁矿等；脉石矿物主要为石英、方解石，次为重晶石、绢云母、绿泥石等，至深部见绿帘石、透闪石。

矿石结构主要为粒状结构、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、浸蚀结构、骸晶结构等。

矿石构造以角砾状、块状、浸染状为主，脉状、网脉状和条带状、散条带状次之，其他如层纹状构造，胶状构造、揉皱构造、晶洞构造、残余构造、梳栉状构造等比较少见。在构造角砾岩带、岩溶角砾岩带或层间破碎带内，有用矿物主要以胶结物形式胶结围岩角砾而形成矿石。

矿石中的主要有用组分为铅、锌、硫、锰；伴生有益组分主要为金和银，铜的含量极少；伴生有益组分还有镉、镓、铟、硒、碲、铊等，有害组分主要为碳和砷。

矿石类型主要为铅锌硫型、单硫型，以铅锌硫型为主，至深部向铅锌硫铜（银）型和硫金型过渡。

4 硅钙面控矿特征

由各个矿段矿体的赋存状态及产出形态可以看出，矿体主要沿纵向断裂（F2）和一定层位（以石炭系和二叠系为主）呈似层状和不规则状（囊状、脉状和层状）分布。矿区成矿明显受构造控制，控矿构造主要有F2等纵向断裂、断裂破碎不整合面、北西向横断裂、层间错动和层间裂隙、古岩溶等（图3）。

通过对虎爪山、甘家巷等矿段各条勘查剖面的分析研究发现，上下构造层间不整合面内的矿体主要分布在石炭系－二叠系碳酸盐岩一侧，不整合面上覆地层侏罗系象山群砂岩基本未发现规模矿体；同样，深部主矿体也主要沿F2断裂赋存于黄龙组灰岩中，泥盆系五通组石英砂岩和石炭系高丽山组砂页岩一侧，也基本未发现规模矿体（图4）。另外，根据前人对矿区及其附近地层中微量元素的光谱分析资料，石炭系－二叠系地层中的Pb、Zn、Ag等元素丰度较高，说明石炭系－二叠系也是有利的含矿层位。

根据控矿规律及矿体的赋存状态，经过研究，认为该矿床中的大部分矿体并非受其具体层位控制，而应是受硅钙面控制，所谓硅钙面，是指碳酸盐岩等钙质岩石与砂板岩等硅铝质岩石的接触界面［22］。由F2构造的上下盘地层形成的硅钙面，上盘地层为泥盆系五通组、石炭系高丽山组，其岩性为砂岩、粉砂岩、页岩，以硅质为主，渗透性较差，易构成屏蔽层，对矿液沉淀起到屏蔽作用，下盘地层为石炭系黄龙组，其岩性为纯灰岩、白云质灰岩及粗晶灰岩，以钙质为主，化学活动性强，易于交代充填成矿，因而主矿体沿F2断裂赋存于石炭系黄龙组灰岩与泥盆系五通组、石炭系高丽山组砂岩的接触界面上，主要在石炭系黄龙组灰岩一侧。由断裂破碎不整合面构造形成的硅钙面，不整合面上覆地层为侏罗系象山群，岩性为石英砂岩、细砂岩、粉砂岩，以硅质为主，也是对矿液沉淀起到屏蔽作用，下伏的地层为石炭系－二叠系，岩性为纯灰岩、白云质灰岩、粗晶灰岩，以钙质为主，其控矿作用与F2构造的硅钙面相同，矿体主要位于石炭系－二叠系灰岩一侧。

综合来说，不论是石炭系黄龙组灰岩与泥盆系五通组石英砂岩、石炭系高丽山组砂页岩构成的硅钙面、还是断裂破碎不整合面下构造层石炭系－二叠系碳酸盐岩与上构造层象山群砂岩构成的硅钙面，归结起来都是钙质岩石与硅铝质岩石的接触界面，矿体主要产在此硅钙面之上，沿着硅钙面展布，而并非由具体岩层层位控制，因此，矿床应属于受硅钙面控制的矿床。

5 结论

1）由矿体的赋存状态可知，矿体形态总体均较为规则，呈层状或似层状产出，与地层产状一致，经过对比和研究，发现矿体并非受具体层位控制，而是受岩性界面控制，围岩主要为碎屑岩（硅铝质岩石）＋碳酸盐岩（钙质岩石）组合。宁镇地区在燕山期拉张伸展的构造背景下发生激烈的断块运动，诱发的大规模深部岩浆活动，同时在构造变动中，碎屑岩（砂岩等硅铝质岩石）与碳酸盐岩（灰岩等钙质岩石）组成的这套“硬、软、脆”地层组合，不仅导致了层间断裂的发育，而且构成了以断裂构造为界面的两种差异显著的地球化学场，不仅为大气降水渗透到地壳深部淋滤矿质创造条件，而且使得岩浆热液与深部含矿热卤水相混合，并沿深大断裂上升到构造封闭圈内与富含有机质和硫的浅循环热卤水（还原性）汇合时，在超临界状态下产生地球化学障效应，使大量的铅、锌等硫化物在构造岩性界面发生沉淀。构造岩性界面不仅为后期岩浆热液上移创造了通道，同时也为矿物质沉淀、矿体形成提供了有力的物理化学条件和良好的赋矿空间，所以我们初步认为，该矿床成矿作用应属于受硅钙面控制的特殊的以岩浆期后中低温热液为主的矿床，成矿地质体为侵入体。

图4 虎爪山矿段－625中段CM40线坑道素描图

2）岩性界面（硅质岩石和钙质岩石）由于上下层位岩石物理性质的差别，特别容易在区域构造作用下形成层间破碎带，构成容矿空间和减压带；其次，由于上下层位岩石化学性质的差别，在超临界流体（tc＝374℃，pc＝22．4MPa）作用下容易形成成矿地球化学障，引起流体物理化学条件的急剧变化，造成大量成矿物质的沉淀。大量的大规模顺层产出的大中型铅锌矿床，诸如新疆彩霞山、湖南康家湾、黑龙江弓棚子、辽宁青城子、河北高板河、青海锡铁山铅锌矿床等等，矿体都受碳酸盐岩类岩层和砂板岩类岩层接触面控制，说明硅钙面在不同成矿地质作用体系中都具有明显的控矿特征以及控制规模矿床的普遍性，其可以作为重要的找矿标志。

［1］ 真允庆，陈金欣．南京栖霞山铅锌矿床硫铅同位素组成及其成因［J］．桂林冶金地质学院学报，1986，6（4）：319－328．

［2］ 蔡彩雯．栖霞山铅锌多金属矿床物质成分与矿床成因［J］．地质与勘探，1983（6）：18－23．

［3］ 杨元昭．据深源磁异常的发现论栖霞山多金属矿矿床的成因［J］．地质与勘探，1986，22（2）：42－46．

［4］ 蒋慎君，刘沈衡．栖霞山铅锌银矿床深部地质构造特征及成因过程模型初探［J］．江苏地质，1990（3）：9－14．

［5］ 陈福鑫．南京大凹山铅锌硫矿床成因探讨［J］．江苏地质，1992，16（3－4）：180－187．

［6］ 张建，莫吉勋．论宁镇地区层断热液型铅锌矿床［J］．江苏地质，1997，21（3）：145－152．

［7］ 刘沈衡．南京栖霞山铅锌多金属矿床重磁异常及矿床成因解释［J］．地质找矿论丛，1991，6（1）：76－84．

［8］ 桂长杰，景山．南京栖霞山铅锌多金属矿成矿特征及找矿方向［J］．地质学刊，2011，35（4）：395－400．

［9］ 郭晓山，肖振民，欧亦君，等．南京栖霞山铅锌矿床成因探讨［J］．矿床地质，1985，4（1）：11－21．

［10］ 刘孝善，陈诸麒．南京栖霞山层控多金属黄铁矿矿床的研究［J］．桂林冶金地质学院学报，1985，5（2）：121－130．

［11］ 钟庆禄．南京栖霞山大型铅锌银多金属矿床的发现及其找矿远景［J］．江苏地质，1998，22（1）：56－61．

［12］ 叶水泉，曾正海．南京栖霞山铅锌矿床流体包裹体研究［J］．火山地质与矿产，2000，21（4）：266－274．

［13］ 桂长杰．江苏省南京市栖霞山铅锌矿矿床成因研究［D］．南京：南京大学，2012．

［14］ 王道华，傅德鑫，吴履秀．下扬子区晚石炭世“沉积－海底喷出沉积”层状铜、多金属矿床基本特征及成因机理探讨［J］．中国地质科学院南京地质矿产研究所所刊，1987，8（2）：119－129．

［15］ 肖振民，郭晓山，欧亦君，等．栖霞山铅锌锰硫矿床的多源层控特征［J］．地质与勘探，1983，（9）：1－6．

［16］ 徐忠发，曾正海．南京栖霞山铅锌银矿床成矿作用与岩浆活动关系探讨［J］．江苏地质，2006，30（3）：177－182．

［17］ 潘桂堂，肖庆辉，陆松年，等．中国大地构造单元划分［J］．中国地质，2009，36（1）：1－28．

［18］ Mao J W，Wang Y T，Lehmann B，et al．MolybdeniteRe－Os and albite40Ar－39Ar dating of Cu Au Mo and magnetiteporphyry systems in the Yangtze River valley and metallogenicimplications［J］．Ore Geology Reviews，2006，29：307－324．

［19］ 徐莺．宁镇中段燕山期岩浆岩成因、演化规律及其与铜多金属成矿关系研究［D］．长沙：中南大学，2010．

［20］ 刘沈衡．南京栖霞山铅锌多金属矿床重磁异常及矿床成因解释［J］．地质找矿论丛，1991，6（1）：76－84．

［21］ 王世雄，周宏．关于开发利用南京栖霞山矿区物化探资料的地质方法问题［J］．江苏地质，1993，17（2）：107－113．

［22］ 叶天竺，薛建玲．金属矿床深部找矿中的地质研究［J］．中国地质，2007，34（5）：855－869．．