安徽省南陵县姚家岭锌金多金属矿的成矿规律与成矿机理研究

韩智昕

当前人类社会发展面临的主要问题来自于矿产资源的供需矛盾，一方面当前人类在开展各项生产活动时，对于矿产资源的消耗量不断增加，另一方面现有矿产勘查信息充足的矿区可开采的资源所剩无几。在两方面问题的影响下，限制着矿产资源未来的可持续发展。在过去一段时间内，我国地质找矿工作虽然已经扩大到相当程度的规模，并且从中获取到的图件、数据等资料繁多，但这一部分资料当中大部分为平面勘探图，局限在二维静态的表现形式上，因此无法实现对被勘查矿区地质数据信息的充分表达。自20 世纪90 年代以来，各类三维空间技术的应用使得我国矿产资源找矿的技术水平不断提升，而各类找矿工作得到的成果也具有更高的利用价值。为了能够在上述理论依据的基础上，进一步促进我国矿业的发展，本文以安徽省南陵县姚家岭的锌金多金属矿为例，针对其开展成矿规律与成矿机理研究。该锌金多金属矿位于我国长江中下游地区，是该区域内最大规模的多金属矿床。

1 地质背景

安徽省南陵县姚家岭锌金多金属矿主要分布在扬子准地台下扬子台坳，岩浆拱断褶带贵池~ 繁昌断褶束中部区段上，分布于铜陵矿集区最东侧区域上。南陵湖组地层（三叠系下统）在地表出露，深部区域上根据已经转孔进行分析探讨，均产出坟头组（志留系中统）- 南陵湖组（三叠系下统）地层，断裂构造在该区当中较为发育，地层不具有较好的连续性特征，沙滩角岩体是地表出露的主要侵入岩，主要发育花岗闪长斑岩体（姚家岭I 期）青山岩体和姚家岭II 期隐伏的花岗闪长板岩体，上述岩体均对姚家岭II 期岩体进行围绕，具有突出的分带特点。

2 矿床地质特征

2.1 地层

区内地层以倒转为主要特征，总体形成戴公山背斜西北侧翼部的一部分，矿区当中43 ～ 45 线地层呈现完整保留特点，自浅部至深度，而且从南至北在地层方面产出特点主要涉及坟头组（志留系）以及茅山组，五通组（泥盆系），黄龙船山组（石炭系），栖霞组（二叠系）、孤峰组，同时发育大龙组、龙潭组、殷坑组（三叠系）以及南陵湖组和龙山组等地层。栖霞组（二叠系下统）是重要的赋矿地层。

2.2 构造

（1）该区当中的基底构造。在铜陵县北南岭一线有东西向展布的铜岭南岭基底断裂带分布，走向呈现近东西向，约有数十公里长，由于演化时间较长，覆盖中新生代地层，对于中生代火山群（NW-SE 向）繁昌盆地南缘以及石英闪长斑岩起着明显的控制作用。同时，铜陵矿集区很多矿田的形成及其分布均受其控制。

（2）褶皱。戴公山背斜是该区当中的主要褶皱构造，约有二十多千米长，宽度处于1km ～ 3km，呈现50°～ 60°方向展布，轴向弯曲成20°～ 30°，具有较为平缓的枢纽特点，倾伏于南西侧方向上，角度约为10°，背斜北东侧的端部，由于火山凹陷和宣南坳陷边缘推覆断层作用因素影响，呈现不连续的出露特点，表现为波状起伏状的枢纽。

（3）断裂。东西向展布的铜岭- 南岭深大断裂的南部区域上是矿区的分布所在，主要分布在戴公山背斜东北端的核部，非常发育断裂构造，主要包括八条断层，这些给矿区的矿体未形成很大的破坏作用，所以该区当中的岩体还有灰岩，均有着层间裂隙裂隙构造普遍发。

2.3 岩浆岩

岩浆活动（燕山期）在姚家岭矿区十分的强烈，早期形成的岩浆岩以沙滩角花岗闪长岩为代表。在栖霞组灰岩和姚家岭II期岩体彼此接触带当中，也有很多磁铁矿以及硅灰石与石榴子石发育，这些都是十分重要的矽卡岩矿物，矽卡岩蚀变分带十分的明显，铜锌矿化在接触带的两侧部位呈现非常好的矿化特点。

2.4 变质作用与围岩蚀变

（1）变质作用。岩浆活动在矿区当中非常的发育，并具有很强的变质作用，热接触变质作用在姚家岭岩体接触带周围围岩当中，存在热接触变质作用，促进大理岩以及大理岩化灰岩、石英岩、角岩的形成，在辉岩和岩体接触带和灰岩当中小岩脉两侧，出现接触交代变质作用，促进矽卡岩化以及矽卡岩的形成，同时有铜、铅、锌以及金硫等矿化出现。

（2）围岩蚀变。围岩蚀变在矿区当中非常的强烈，表现为碳酸盐化以及高龄土化、还有钾化、绿泥石化与硅化、绢云母化和萤石化等，经研究发现，围岩蚀变在区内分带性十分的明显，自姚家岭II 期岩体中心向两侧围岩方向呈现出三个蚀变带，分别为钾化带以及矽卡岩化带和高岭土化带。该区当中复杂的含矿热液呈现出多样化的围岩蚀变以及分带现象。

3 矿体特征

有六种类型的矿体分布于姚家岭矿区，接触带型矿体在其中占据非常重要的地位，其次为脉状块体以及层控型矿体，并有间裂隙矿体，角砾岩型矿体和斑岩型矿体三种类型。团块灰岩（栖霞上段）和隐伏姚家岭II 期岩体内外接触带主要赋存接触带矿体。家岭II 期岩体内外接触带，矿体呈现较为陡峭的特点，有的呈现直立状态，通过钻孔进行揭露，矿体具有很好的连续性。黄龙组（石炭系）糖粒状大理岩赋存程控型的矿体，糖粒状大理岩（石炭系）是主要的赋矿围岩，可见石榴子石矽卡岩，五通组（泥盆系）石英砂岩是矿体的主要顶板特征，栖霞组灰岩是底板的主要特征，矿体产出特点呈现顺层状，具有很好的连续性。脉状矿体主要赋存于姚家岭I 期岩体与栖霞组灰岩接触的构造薄弱部位，赋矿围岩主要为栖霞灰黑色灰岩和石英闪长斑岩。矿体呈陡立脉状产出，受构造裂隙控制，矿体连续性差。目前通过坑探工程以及钻探工程将矿体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号圈定出来，这些矿体在形态方面表现的非常的复杂，有的表现为囊状特点，有的则呈现透镜状的特征，还有的表现为四层撞的特点，另有一些为层状。同时表现出北东方向上埋深不断增大的特征，夹石在其中分布较少，通过观察发现矿体在水平方向上存在有分枝复合的特点，单层矿体是垂直方向的主要特点，脉状矿物小面积的分布于主矿体的周围，同时随着断裂进行延伸，还有的，蔓延到节理当中，都表现为相对较小的规模，没有较好的开发价值。属于隐伏矿体的为Ⅰ号矿体，这一矿体主要分布在12 ～ 1 号剖面线上，处于1254m ～ 1436m 标高去上，呈现为N45 度的展布方向，向南北方向进行倾斜，角度为30°。有190m 的矿体被控制，达到111m的最大控制斜深，矿体平均处于00m 的厚度范围，铅锌品位分别是1.34% ～ 2.24% 以及3.11% ～ 4.23%。该矿体是区内的主矿体。Ⅱ号矿体主要在17 ～ 1 号线剖面上分布，矿体也属于隐伏矿体处于1211m ～ 1388m 的标高范围，目前已有290m 被控制，达到108m 的最大控制斜深，表现为西北方向倾斜，角度处于25度，产出特点主要为透镜状，矿体单个平均处于1.76m 的厚度水平，铅锌品位分别是1.09% ～ 2.35% 以及3.11% ～ 4.54%。Ⅲ号矿体分布于25 ～ 33 号剖面线，属于隐伏矿体，主要处在1301m～ 1428m 标高范围，现如今已经有139m 被控制，达到40m 的最大控制斜深，向北西方向进行，倾斜角度为10°，产出特点表现为透镜状的特征，单个矿体处于4.11m 的平均厚度范围。铅锌品位分别是1.68% ～ 1.79% 以及2.88% ～ 5.07%。

4 安徽省南陵县姚家岭锌金多金属矿的成矿规律

4.1 矿床蚀变与对应成矿元素

为了探究该锌金多金属矿的成矿规律，并且更加直观地对该矿床蚀变与成矿元素之间的关系进行揭示，结合该区域锌金多金属矿各类蚀变类型与其相应的元素块体分布，确定该区域共包含铜金属、铅金属、锌金属、金金属和银金属，共五种成矿金属元素，而主要包含的围岩蚀变类型包括岩石硅化、高岭土化、钾化和碳酸盐化等多种类型。通过进一步探究得出，该锌金多金属矿的金的品位超过1g/t，并且通过这一结论得出，在该锌金多金属矿区域范围内，高于矿床确定的铅金属最低边界品位时，其分布区域主要集中在矿区标高在120m ～ 850m 区域范围内。该地区锌金多金属矿的岩石硅化现象主要集中在矿区东部和南部位置，其矿区标高在0m ～ 750m 区域范围内，硅化与铅矿化具有相似的分布特点。该锌金多金属矿高岭土化分别在整个矿区当中，其相对标高在0m ～ 850m 之间，而钾化蚀变与铅矿化的蚀变类型具有2% ～ 3% 的相似度。

该锌金多金属矿的锌金属品位均超过0.50%，并且通过这一结论得出，结合上述分析思路得出，在该锌金多金属矿区域范围内，高于矿床确定的锌金属最低边界品位时，其分布区域主要集中在矿区标高在0m ～ 1150m 区域范围内。同时，在锌金属赋存区域中硅化蚀变与锌金属的矿化相似度在1% ～ 3% 范围内，而高岭土化与铅矿化的相似度在5% ～ 9% 范围内。通过上述论述综合分析得出，该区域锌金多金属矿的锌金属矿化与碳酸盐化存在十分密切的联系，其次与高岭土化和绿泥石化也存在一定关联。

4.2 姚家岭锌金多金属矿成矿期次

姚家岭锌金多金属矿主要以脉状、网脉状产出，地质矿物中仅见极少的矿脉相互切穿现象，所以可推测出锌金多金属矿在成矿过程当中，在成矿期间上均属于相同的热液成矿期间，考虑到矿石具有的不同矿物组合特点，还有矿脉彼此发生的切割特征，将此层矿区合理划分成三个阶段，分别为早期成矿、中期成矿以及晚期成矿等几个阶段，早期成矿过程当中，方解石出现较少，中期成矿方解石以及闪锌矿为主，同时矿石组合还表现为黄铁矿以及方解石，石英以及黄铜矿相对较少，早期成矿的石英脉受到中期成矿阶段矿脉进行切穿。晚期成矿尤其表现为方解石脉，角砾岩在其中进行充填。

5 成矿机理

5.1 成矿流体来源

成矿流体是推断该锌金多金属矿成矿溶液来源的重要依据，因此可将其作为成矿机理对该矿区的锌金多金属成矿进行探究。所有热液流体的氢氧同位素组成数据范围集中落在原生岩浆水及其向大气降水过渡区域，成矿早阶段氢氧同位素组成显示热液流体起源与岩浆，成矿中阶段和成矿晚阶段的氢氧同位素组成均向雨水线靠近，说明随着成矿作用的演化，成矿流体为岩浆水和大气降水的混合水。锌金多金属矿成矿流体当中的氢氧同位素组成投影点特征显示图，如图1 所示。

图1 氢氧同位素组成投影点特征显示图

根据表1 中的数据以及图1 中显示的氢氧同位素组成投影点特征得出，该锌金多金属矿中含有矿斑岩样品的流体数据点更加靠近于正常岩浆水区域，矽卡岩矿石的石榴石矿物当中存在的流体氧同位素值分别为1.40% 和0.46%，因此可以推算得出该矿床区域内早期的成矿流体为岩浆水。随后，随着矿床运动以及外界环境条件影响，成矿热液开始演化，并促进石英中的氢氧同位素组成规模进一步扩大。

5.2 成矿物质组成

在上述明确成矿流体来源的基础上，针对成矿机理中的成矿物质组成进行分析。采用磷酸测定的方式，在真空条件下，将从该锌金多金属矿获取到的样本与100% 浓度的磷酸混合，并将其温度控制在25℃～ 28℃范围内，持续4h 以上，再通过冷冻的方式分离生成的水，并将纯净的二氧化碳气体进行采集。将采集到的样本放置在MAT688-758 型号质谱仪上进行测量，并针对其碳、氧同位素；硫同位素；铅同位素进行测定。通过测定得出，矽卡岩矿石当中含有的碳质物质主要来源于地幔碳。方解石的氧同位素与地幔氧同位素数值相比明显偏大，证明在该锌金多金属矿当中碳氧的同位素分布形式主要受到岩浆与地幔溶解的作用影响，并受到了沉积岩的混染作用。同时，在该锌金多金属矿当中具有活动十分剧烈的岩浆，并且在矿区范围内，其地表出露的矿体数量众多，大部分呈现出中- 浅成岩产出。

6 找矿方向分析

姚家岭矿是一个埋藏深度较大的隐伏矿床，隐伏姚家岭II期岩体和燧石团块灰岩（栖霞上段）相互接触带，还有黄龙组（石炭系中统）糖粒状大理岩是赋存矿体的主要部位，接触带型矿体和成控型矿体具有非常大的规模，并具有很好的连续性，前期开展的探矿工作主要针对-800m 进行实施，矿体深部找矿潜力非常的巨大，可以和当前探矿工作充分结合，在没有探寻到程控型规模以上矿体地段以及石炭系黄龙船山组大理带和二叠系栖霞组还有孤峰组下段硅质岩作为重要的找矿标志，加强层控型矿体寻找，接触带型矿体岩接触带进行追索。

7 结语

通过本文上述探究，针对安徽省南陵县姚家岭现存的锌金多金属矿进行了深入研究，并分别得出其成矿规律和成矿机理。通过研究及相关数据说明，该区域矿床为典型的斑岩型和矽卡岩型矿床，结合该矿床岩浆与热液成矿过程能够明确该矿床矿产资源赋存的特征。同时该矿床具有十分明显的时空分带结构，在空间结构上矿产资源赋存矿体主要分布在硅化、钾化和碳酸盐化岩土中上部。在后续的研究中，还将在此基础上，确定未来该区域的找矿方向，以期为矿山开采企业提供更加可靠的开采依据。