南京栖霞山铅锌矿区深部找矿重大突破及启示

桂长杰，景　山，孙国昌

(江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏南京210007)

南京栖霞山铅锌矿区深部找矿重大突破及启示

桂长杰，景山，孙国昌

(江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏南京210007)

摘要：经过2期接替资源勘查工作，南京栖霞山铅锌矿区深部找矿取得重大突破，新增铅锌金属储量达到大型规模；铅锌矿体中铜、金、银含量明显升高，可圈出铜、金、银工业矿体；矿床地质特征随深度增加发生明显变化，显示成矿温度向深部逐渐升高，岩浆作用的痕迹愈加明显。对矿床成因进行了探讨，认为该矿床属于岩浆热液为主的多源中低温热液矿床。矿区深部仍有较大找矿空间，栖霞山铅锌矿有望达到超大型规模。

关键词：深部找矿；重大突破；栖霞山铅锌矿区；江苏南京

0引言

自2007年开始，经过2期的接替资源勘查工作，南京栖霞山铅锌矿区虎爪山矿段深部找矿取得重大突破，新增铅锌金属储量达到大型规模，并在矿床地质特征与成因方面取得了一些新发现和新认识。在总结勘查成果的基础上，通过分析对比深、浅部矿床特征的变化情况，进一步探讨矿床成因，以期指导下一步勘查工作，并为宁镇地区的找矿提供借鉴。

1矿区地质

栖霞山铅锌矿区位于长江中下游沿江断褶带的宁镇断褶束西段，包括棉花地、平山头、虎爪山、北象山、甘家巷和西库6个矿段(图1)，现采矿段为虎爪山矿段。

图1　栖霞山矿区地质略图(据肖振民等，1996年修改)Fig.1　Simplified geological map of the Qixiashan ore district in Nanjing(modified from Xiao et al, 1996)

矿区出露地层自志留系至侏罗系，可分为上、下2个构造层。下构造层由志留系—三叠系之海相、陆相及其过渡环境的碳酸盐岩和碎屑岩组成，受印支运动影响地层强烈褶皱，地层产状较陡或倒转；上构造层由侏罗系陆相碎屑岩和火山碎屑岩组成，产状平缓。上、下构造层之间为角度不整合接触。其中，石炭纪黄龙组为主要赋矿层位，出露于平山头和棉花地矿段，按岩性可分为下部粗晶灰岩段和上部纯灰岩段，矿体主要赋存在粗晶灰岩段中。

下构造层以倒转紧闭的背斜褶皱为特征，轴向北东，倾向北西，略成弧形扭曲，北西翼断失，南东翼倒转，地层上倒下陡，深部成波状弯曲，倾向不稳定。上构造层以舒缓开阔背斜为特征，轴向北东。矿区断裂构造发育，主要有北东东向纵断裂、北西向横断裂和断碎不整合面。纵断裂一般沿走向延伸较长，规模较大，系压性或压扭性，其中F2是区内最主要的控矿和容矿构造；横断裂主要为成矿前构造，属张扭性或张性，对矿体也有一定的控制作用；断碎不整合面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，也是主要控矿构造之一。

矿区内未出露岩浆岩，仅在个别钻孔中见到少量的闪长玢岩脉，矿区外围西南方向岔路口—尧化门一带有石英闪长岩体分布，矿区北部地表局部分布有侏罗系陆相火山碎屑岩。

2矿床地质

矿区主矿体可分为上、下两部分：上部主要赋存在上下构造层之间的断碎不整合面及其以下150 m范围内的古岩溶构造中，矿体形态较为复杂，呈袋状、漏斗状、分叉管状等，矿体上盘为侏罗纪象山群砂岩，下盘为石炭—二叠系碳酸盐岩；下部矿体赋存在背斜倒转翼石炭纪高骊山组砂页岩与黄龙组灰岩接触界面靠近灰岩一侧，同时，也赋存在纵向断裂F2中，矿体形态较为简单，呈似层状或大透镜体状，矿体上盘为五通组砂岩、高骊山组砂页岩或黄龙组灰岩，下盘为黄龙组灰岩。主矿体走向北东，倾向北西，上缓下陡，整体向南西侧伏。

矿石工业类型主要为铅锌硫型、单硫型和单锰型。主要矿石矿物为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿，次为菱锰矿、黄铜矿、磁铁矿、白铅矿、辉银矿、深红银矿等。脉石矿物主要为方解石、石英，次为白云石、重晶石、透闪石、绿帘石等。

常见矿石结构有粒状结构、镶嵌结构、交代结构、显微压碎结构，次为显微包含结构、乳滴状结构、骸晶结构等；矿石构造有浸染状、角砾状、块状、团块状、脉状、网脉状、条带状和层纹状构造等。

矿石主要有用组分为Pb、Zn、S及Mn，共(伴)生Au、Ag、Cu、Cd、Ga、In、Se、Te等多种有益组分，有害组分为C和As。

矿体围岩蚀变微弱，上盘砂岩、粉砂岩中见轻微硅化、绢云母化、碳酸岩化，下盘灰岩中见轻微大理岩化、绿帘石化、透闪石化、重晶石化、硅化等。

3勘查工作过程

栖霞山铅锌矿区虎爪山矿段主矿体较为稳定，在走向和倾向上有较大的延伸，深部找矿潜力较大。该矿段自1980年提交详细勘探地质报告以后，未开展过专项地质工作。以往的勘查和采矿工作主要在-625 m中段以上，因此接替资源勘查工作的思路是沿主矿体的走向和倾向追索、控制-625 m以下的矿体，扩大铅锌矿资源储量。

自2007年至今，在虎爪山矿段开展了2期接替资源勘查工作，勘查区布置在-625～-1 250 m标高范围内，平面范围为18线—54线之间，采用坑探与坑内钻探相结合的手段，探矿工程布置在-625 m中段。勘查工作经历了由矿体上盘施工到矿体下盘施工，再到加快勘查进度扩大找矿成果3个阶段。

(1) 2007—2010年，坑内钻布设在矿体上盘泥盆纪五通组砂岩或石炭纪高骊山组砂页岩中，由于裂隙构造发育，导致钻机硐室稳固性差、渗水严重，钻孔需穿过高骊山组砂页岩，施工过程中塌孔、涌水现象频发，成功率低，施工进度缓慢。

(2) 2010—2011年，经过充分分析矿体展布特征和水文、工程地质条件，将坑内钻调整到矿体下盘施工，反向钻进，并改进钻探设备，采用多级变径的施工工艺，达到预期目的，取得初步找矿成果，完成第一期接替资源勘查工作。

(3) 2012—2013年，进一步总结矿体赋存规律、控矿因素和展布特征，开展第2期接替资源勘查工作，加快施工进度，扩大找矿成果，形成深部找矿重大突破。

4重大突破与新发现、新认识

4.1　深部找矿重大突破

通过分析研究以往资料，总结了虎爪山矿段深部主矿体的控矿因素和空间展布特征。矿体主要受纵向断裂F2控制，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，控制了主矿体的中、下部，矿体产状与其基本一致(桂长杰等，2011)。主矿体总体走向北东，倾向北西，倾角上缓下陡，深部近于直立或倾向南东，整体向南西侧伏，局部矿体有尖灭趋势，但具尖灭再现特征，向深部延伸较大。并且，34线—54线之间成矿温度和压力较高(郭晓山等，1985；肖振民等，1996)，有多条横向断裂与纵向断裂交汇，是矿化富集地段。因此，确定34线—54线为重点勘查地段。通过改进坑内钻探施工工艺，在矿体下盘施工缓倾角坑内钻孔，反向钻进，取得了显著的找矿效果。

图2　栖霞山矿区虎爪山矿段铅锌主矿体垂直纵投影图(据孙国昌等，2013修改)Fig.2　Vertical projection of the main Pb-Zn orebodies in the Huzhuashan ore block, Qixiashan ore district(modified from Sun et al, 2013)

2期接替资源勘查工作在虎爪山矿段-625 m以下共圈定矿体21个，包括铅锌矿体10个，硫矿体7个，锰矿体4个。对铅锌主矿体的控制深度从-650 m左右延深至-1 010 m(图2)，尤其是在40线—46线揭露到厚大的高品位铅锌矿体(表1)。

表1　主矿体揭露情况表

经初步估算，2期接替资源勘查新增332+333级资源/储量为：铅锌矿石量470.33万t，铅金属量31.27万t，平均品位6.64%;锌金属量50.64万t，平均品位10.77%；锰矿石量45.44万t，平均品位16.61%；共(伴)生铜金属量1.53万t，金金属量12.00 t，银金属量1 113.636 t。新增铅锌金属储量达到大型规模。

4.2　新发现和新认识

4.2.1矿床特征向深部发生变化随着勘查深度的增加，矿体的矿物组成、矿石类型、品位和围岩蚀变等特征均发生了明显变化(表2)。

表2　栖霞山铅锌矿区虎爪山矿段深、浅部矿体特征对比表

图3　典型矿石矿物图片(a )KK4002孔170.0 m处条带状磁铁矿；(b) KK4603孔284.2 m处灰岩中分布的团块状磁铁矿；(c) KK4202孔69.2 m处铅锌矿体中的团块状黄铜矿；(d) KK4202孔70.2 m处硫矿体中的脉状黄铜矿Fig.3　Photos showing typical ore minerals(a)Banded magnetite at 170.0 m depth of the drillhole KK4002; (b) Crumby magnetite in limestone at 284.2 m depth of the drillhole KK4603; (c) Crumby chalcopyrite in Pb-Zn orebodies at 69.2 m depth of the drillhole KK4202; (d) Veined chalcopyrite in sulfur orebody at 70.2 m depth of the drillhole KK4202

从表2可以看出，随着深度的增加，主矿体主要受F2断裂构造控制，矿体产状、矿石结构和构造变化不大。但是，矿石矿物的组成趋于简单，黄铜矿、磁铁矿、含金银矿物的含量明显升高，在矿石中可见到细脉状、团块状的黄铜矿以及团块状和条带状的磁铁矿(图3)，矿石铅、锌品位和铜、金、银品位均明显升高，矿石类型也发生了相应的变化；脉石矿物中出现了绿帘石、透闪石等高温蚀变矿物。

郭晓山等(1985)通过对矿物包裹体的研究，认为矿物爆裂温度多在200～300 ℃，均一温度多在150～280 ℃，采用赫尔斯顿曲线得出闪锌矿-方铅矿矿物对硫同位素平衡温度为150～160 ℃，为中低温热液成矿，且闪锌矿和方铅矿的爆裂温度向深部逐渐升高。而深部大量黄铜矿、磁铁矿以及绿帘石、透闪石等高温蚀变矿物的出现，说明成矿热液有从中低温逐渐向中高温过渡的趋势。

4.2.2发现共生铜、金、银矿体随着深度的增加，不仅矿石的铅锌品位明显升高，铅锌矿体中金、银和铜的含量也明显增加，局部铅锌矿体中金、银和铜的品位已达到最低工业品位，可以圈出金、银或铜矿体。

42线在铅锌主矿体中可圈出1层金矿体和2层铜银矿体(图4)。金矿体最大视厚度22.50 m，平均品位4.55 g/t，最高为44.1 g/t。第一层铜银矿体最大视厚度约63.5 m，Cu平均品位0.83%，最高为9.43%；Ag平均品位171.75 g/t，最高为534 g/t。第二层铜银矿体视厚度21.40 m，Cu平均品位1.14%，最高5.06%；Ag平均品位715.39 g/t，最高6 467 g/t。

2015年初，由院领导牵头，医院信息中心、药剂科、物资供应处、护理部及相关临床科室人员，共同组成了多部门合作研发小组。通过前期调研、选取有代表性的科室先行先试，及时归纳总结，调整系统，最终建立了覆盖全院各科室的智能化物联网管理系统。

4.2.3成矿元素相关性及垂向分带现象通过对-625 m以下铜、金、银含量较高的42线和46线矿体中有益元素的分析发现，有益元素可以分为2组：Pb、Zn、Ag、Cu 4种元素具有正相关性；金、全铁和黄铁矿中的硫具有正相关性(图5)。2组元素之间具有反相关性。

根据以往资料，结合本次勘查成果，发现成矿元素在垂向上存在分带现象，即锰(氧化锰帽，Mn 25.75%)—Au、Ag(近地表铁帽型银金矿，Au 2.35 g/t、Ag 236.51 g/t)—Au、Ag、Pb、Zn(氧化带，地表至0 m，Ag 2.36 g/t、Au 2.37 g/t、Pb 2.07%、Zn 2.53%)—Ag、Cu、Pb、Zn(氧化带底部及混合带，即Cu次生富集带，0～-50 m，Ag 430 g/t、Cu 0.40%、Pb 0.71%、Zn 1.45%)—Pb、Zn、Ag(原生硫化物带-50～-625 m，Pb 2.58%、Zn 4.89%、Ag 89.65 g/t)—Pb、Zn、Ag、Cu、Au(-625 m以下，Pb 6.64%、Zn 10.77%、Au 0.97 g/t、Ag 141.32 g/t、Cu 0.25%)。地表至-50 m的元素分带现象是矿床遭受表生氧化作用，发生元素次生富集而形成的(肖振民等，1996)，而深部的分带现象应该反映了随深度的增加，成矿温度逐渐上升，矿床工业类型逐渐发生变化。

图4　栖霞山铅锌矿区42线地质剖面图Fig.4　Geological profile along the prospecting line No. 42 in the Qixiashan Pb-Zn ore district

图5　钻孔KK4202(H04—H62)Pb、Zn、S、Au、　Ag、Cu、TFe质量分数相关性分析简图Fig.5　Diagrams showing correlation of Pb, Zn, S, Au, Ag, Cu and total iron content in the drillhole KK4202 (H04—H62)

4.2.4矿床成因重新认识多数学者认为栖霞山铅锌矿属中低温热液矿床，但是，关于热液的来源却存在不同认识。叶敬仁(1983)认为含矿热水溶液是由地幔喷气及地壳内发生的前进变质作用所产生的富含硫化氢和二氧化碳等挥发组分的热水，又溶解了地壳中的成矿金属元素而形成的；桂长杰等(2011)认为成矿流体是多源的，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；刘沈衡(1999)认为成矿热液是由深部岩浆热液与渗流至地下的卤水混合而成，是以岩浆热液为主体的混合成矿热液；郭晓山等(1985)认为成矿溶液的形成与古岩溶作用和渗流热卤水的溶滤作用密切相关；叶水泉等(2000)认为成矿流体是由以大气降水为主的富硫贫金属的浅循环水和以原生水为主的贫硫富金属的深循环水混合而成。随着勘查深度的增加，矿床地质特征逐渐发生变化，出现了磁铁矿和绿帘石、透闪石等高温矿物，岩浆作用的痕迹愈显明显。根据前人研究资料，还存在以下5点证据。

(1) 栖霞山铅锌矿的铅同位素模式年龄为5.77～8.16亿年，属于普通铅，其来源主要是前寒武纪的基底岩石。宁镇东部埤城—孟河一带岀露的震旦系千枚岩铅质量分数达108.7 g/t，锌达236.0 g/t，其中，铅的模式年龄为6.71 亿、6.88亿年，与研究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(叶水泉等，2000)。

(2) 从矿区硫化物的硫同位素组成来看，闪锌矿、方铅矿和黄铜矿的δ34S值比较集中，变化范围为-5.9‰～5.4‰，与陨石硫相似，具岩浆热液硫化物特征；黄铁矿的δ34S值为-27.4‰～14.1‰，变化范围超过40‰，但是主体尚在零值附近(徐忠发等，2006)。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值越接近于陨石硫，而浅部δ34S值离散性较大(真允庆等，1986)。因此，推测S元素来源主要有3种：首先，主体来自于深部岩浆源，与Pb、Zn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-(谢树成等，1997)；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6　包裹体化学成分R型点群分析图(据叶水泉等，2000)Fig.6　R-type cluster diagram of chemical composition of fluid inclusions(after Ye et al., 2000)

(4) 通过对矿区部分勘探线的统计发现，铅锌矿体中铜的含量随深度增加而升高的趋势明显(魏新良等，2013)。本次勘查工作也在深部发现了共生的铜工业矿体(孙国昌等，2013)。

(5) 据物探资料显示，栖霞山矿区存在低缓磁异常，呈不规则北东向拉长的椭圆状，分布范围与栖霞山复背斜相吻合，异常中心位于大凹山，极值为150 nT，南缓北陡。经反演定量解释，认为该异常由隐伏岩体引起，其磁化强度J=600×10-3A/m，与中酸性岩磁性相当，最浅处埋深约1 300 m，宽约2 300 m，位于复背斜中心(刘沈衡，1991)。

综上所述，栖霞山铅锌矿应属以岩浆热液为主的多源中低温热液矿床。深部岩浆作用使得前寒武纪基底中的成矿元素活化，随岩浆热液沿断裂构造一起向上运移，在与围岩接触时发生物质交换，随着温度的降低，成矿物质不断沉淀，并有来自围岩的有机流体混入热液中，在浅部与地表渗流的大气降水混合，由于“地球化学障效应”，导致铅锌等金属硫化物在有利部位大量沉淀形成工业矿体。

5勘探前景与启示

5.1　勘探前景

(1) 就铅锌矿而言，根据主矿体深部主要受背斜倒转翼纵向断裂F2控制的特征，结合其向南西侧伏，向深部延伸稳定及走向和倾向上具尖灭再现的特点，认为沿主矿体延深方向仍有很大追索空间，可进一步扩大铅锌矿资源储量，栖霞山铅锌矿有望达到超大型规模。

(2) 从有益元素分布特征来看，随着深度的增加，矿体中的Cu、Au、Ag的品位明显升高，在深部有寻找Cu、Au、Ag矿的巨大潜力。

(3) 就矿床类型而言，往深部出现高温矿物，岩浆作用的痕迹愈显明显，逐渐接近深部隐伏岩体，有寻找矽卡岩型铜多金属矿的良好前景。

5.2　找矿重大突破的启示

栖霞山矿区深部找矿的重大突破，对老矿山找矿具有重要启示。在充分认识老矿山成矿地质条件，掌握矿床地质特征、矿体赋存规律和控矿因素的前提下，在矿区深边部开展普查找矿，沿矿体延长、延深寻找和控制矿体易于取得较快、较好的效果。勘查过程中，在掌握矿体展布特征的前提下，根据实际施工条件，及时调整工程部署，改进施工工艺，是获得突破的重要保障。

栖霞山铅锌矿是宁镇地区的典型矿床，其深部找矿取得重大突破，指示宁镇地区深部存在第二找矿空间，对宁镇地区的找矿工作具有指导与借鉴意义。

6结论

矿床特征随深度增加发生明显变化，高温矿物大量出现，成矿元素垂向分带明显，结合以往研究资料，认为栖霞山铅锌矿属以岩浆热液为主的多源中低温热液矿床。

栖霞山铅锌矿区深部找矿的重大突破，指示矿区深部仍有较大找矿空间，并且有寻找铜、金、银矿的良好前景，对宁镇地区的深部找矿工作具有指导意义。

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Deep prospecting breakthrough of the Qixiashan lead-zinc ore district in Nanjing and its enlightenment

GUI Chang-jie， JING Shan, SUN Guo-chang

(East China Geological Exploration Bureau of Nonferrous Metals, Jiangsu Province, Nanjing 210007,Jiangsu, China)

Abstract：A major breakthrough of deep prospecting in the Qixiashan lead-zinc ore district of Nanjing was achieved through two periods of superseding resources exploration. The newly increased lead and zinc metal reserves reach a large scale. The content of symbiotic and associated Cu, Au and Ag in lead-zinc orebodies was significantly increased, and several Cu, Au and Ag industrial orebodies were delineated. The geological features of this deposit change greatly with the increasing depth, indicating that the ore-forming temperature increases gradually to the deep, with stronger magmatism. Combined with previous studies, it is considered that the deposit belongs to a low-medium temperature multi-source hydrothermal deposit, dominated by magmatic hydrothermal fluids. It is concluded that, there is still a great prospecting potential in the deep part of the deposit, and the deposit is expected to reach a gigantic scale. And there is a good prospecting potential for copper polymetallic ores in the deep.

Keywords：deep prospecting；great breakthrough；Qixiashan lead-zinc ore district；Nanjing，Jiangsu

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

基金项目：中国地质调查局项目“老矿山深部和外围找矿：江苏省南京市栖霞山铅锌矿接替资源勘查”(1212011220678)，获得中国地质学会“2013年度十大地质找矿成果奖”

收稿日期：2014-08-02；编辑：陆李萍

中图分类号：P618.4

文献标识码：A

文章编号：1674-3636(2015)01-0091-08

doi:10.3969/j.issn.1674-3636.2015.01.91