江苏栖霞山铅锌银多金属矿床硫同位素组成及成矿模式

江苏栖霞山铅锌银多金属矿床硫同位素组成及成矿模式

鞠昌荣;胡一多

【摘要】以江苏栖霞山铅锌多金属矿床为研究对象,通过分析矿石硫化物S同位素组成特征,讨论了矿床物质来源及成矿模式.研究表明:①矿石闪锌矿、方铅矿、黄铜矿δ34 S为-3.9‰～4.0‰,平均为1.46‰,集中分布特征显著;②热液特征黄铁矿

δ34S为-5.1‰～4.2‰,平均值为-0.15‰,具有岩浆硫特征,沉积特征黄铁矿δ34S 为-27.4‰～6.9‰,平均为-9.8‰,属同生沉积成因;③结合栖霞山矿床的成矿地质

背景、矿床地质特征及已有矿床成因的认识,综合分析认为S源自深部岩浆、赋矿

层位,总体属岩浆热液型铅锌多金属矿床;④矿体严格受控于层位、纵向断裂及不整

合面,栖霞山铅锌多金属矿床为多因素耦合、临界转换、边界成矿的结果,矿床深部、侧伏方向及Ⅱ#勘查区断裂构造附近为重要的找矿方向.

【期刊名称】《现代矿业》

【年(卷),期】2019(000)006

【总页数】4页(P38-41)

【关键词】铅锌矿床;硫同位素;成矿模式;找矿方向

【作者】鞠昌荣;胡一多

【作者单位】江苏省有色金属华东地质勘查局;昆明工业职业技术学院

【正文语种】中文

栖霞山铅锌银多金属矿床是华东地区大型铅锌多金属矿床的典型代表，北西、南东

两侧分别为秦岭—祁昆造山系和武夷—云开—台湾造山系所围限，成矿区带隶属于长江中下游多金属成矿带(Fe、Cu、Au、Pb-Zn)，是环太平洋岩浆—成矿作用的代表杰作［1-2］。区内地质结构复杂，基底固结于晚古生代晋宁期(9～10亿年)，以轻变质的片岩和变质火山岩为主;盖层厚度逾万米，地层自奥陶系至古近系均有出露，岩性由一套海相碳酸盐岩、碎屑岩陆相碎屑岩建造组成，多期次的构造—岩浆运动为该区锁定了基本的构造格局，大量的褶皱、断裂构造应运而生。此外，区域在燕山期岩浆活动频繁，形成了一套超基性—超酸性的岩性组合，分布面积达700 km2。在岩相、构造和层位等有利成矿地质条件的共同作用下，伴生了大量 Fe、Cu、Pb、Au、Ag、Mo 等多金属内生矿床，栖霞山Pb-Zn矿床既是该环境下产出的大型矿床之一。自20世纪50年代发现以来，矿床已经历了近70 a的开采，前人在矿床地质特征、矿床成因、流体包裹体方面展开了大量研究，取得了丰硕成果［3-7］。本研究通过对矿床进行系统的野外地质工作，并开展室内岩石、矿石薄片观察鉴定及测试，剖析矿床硫同位素组成并厘定矿床成矿模式，为区域后续找矿工作提供有益参考。

1 地质概况

矿区所在区域经历了多期次的构造运动:早震旦世地壳以轻微升降运动为主，构造运动相对稳定;志留纪末期海水退却为陆地并遭受强烈风化剥蚀;浅海相沉积则始于晚二叠世，至中三叠世结束;至中生代，区内升降的地壳运动受印支运动影响而演变为水平运动，宁镇山脉也受此影响而发生褶皱变形，逐渐演化为“三背两向”的基本构造格局［8-10］;而后的燕山运动(早侏罗世—晚白垩世)在此基础上秉承并加深了前述的印支期褶皱变形，宁镇地区中酸性岩浆侵入体基本形成于燕山期，该期强烈的岩浆活动伴随着强烈的金属成矿作用［11-14］;古近纪以来，地壳仍有大幅度差异性升降，岩浆活动微弱，表现为小规模基性或超基性岩浆侵入/喷发，强烈的岩浆活动与区内Pb、Zn矿化关系密切。宁镇地区侵入岩剥蚀程度呈东深西

浅、北深南浅的变化规律，栖霞山铅锌多金属矿床产于宁镇西部岩体剥蚀程度较浅的区域，主要受控于断裂构造及构造层间不整合面的硅钙面。

栖霞山矿区地层结构继承了区域地层特征，总体可划分为上、下两个构造层:上构

造层由出露于矿区东部、西南部及南缘的侏罗系陆相碎屑岩及少量碎屑岩组成，其中石炭系黄龙组碳酸盐岩地层及上、下构造层间的不整合面为最主要的赋矿层位;

下构造层由志留系—三叠系地层构成，构成了一整套海相碳酸盐岩和海陆交互的

沉积岩系，呈NEE向展布于矿区南部，平山头、黑石挡地区偶有出露。矿区内断

裂构造发育，纵横交错，可划分为NEE—近EW纵向断裂、NW向横断裂、NE

向横断裂及断碎不整合面，多形成于印支期强烈褶皱后期，至燕山期复活发展为区内控矿断裂。

矿区位于区内岩浆岩鲜少发育的西缘，在矿区内几乎未见出露，故矿区内围岩蚀变鲜少发育且范围狭窄，多在矿体顶、底部见褪色蚀变带，宽数厘米至数十厘米，可见灰岩颜色发白，系含矿热液“烘烤作用”及有机质被淋滤叠加作用所致，局部地段发育微弱硅化，与黄铁矿化关系密切。矿(化)体下盘多见方解石(网)脉，为碳酸

盐化的具体表征。绢云母化以微观构造为主，多呈浸染状、鳞片状嵌布于金属矿物之间。矿石矿物较复杂，以闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、菱锰矿、钙菱铁矿为主，次为黄铜矿、黝铜矿、磁铁矿、白铁矿、菱铁矿、毒砂及磁黄铁矿。

2 硫同位素特征

本研究矿石样品测定委托核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成，对矿石中闪锌矿、方铅矿、黄铁矿进行了S同位素测定，结果见表1。由表1可知:闪锌矿、方铅矿、黄铜矿S同位素δ34S值集中趋势显著，为－3.9‰～4.0‰，均值为

1.46‰;黄铁矿分为沉积型和热液型两期，其中沉积特征的黄铁矿δ34S 值变化范围相对大，为－27.4‰～6.9‰，均值为－9.8‰，负值特征显著，推测沉积型黄铁矿源自生物沉积成因;热液特征的黄铁矿δ34S值为－5.1‰～4.2‰，平均值为

－0.15‰，分布集中且离差很小，反映出热液特征S来源较为单一，S同位素组成具有显著的岩浆硫特征。

3 成矿物质来源

根据前人研究，δ34S主要由3种来源:①地幔硫δ34S趋近于0，为－3‰～3‰;②现代海水硫δ34S值变化范围较大，均值趋近于20‰，多位学者提出海水硫酸盐的S硫同位素值可用海相蒸发盐岩的δ34S来表征;③负值δ34S是还原(沉积)硫的代表特性，也是生物硫的具体表征，当成矿热液δ34S的总S值趋近于0时，可认为矿床为岩浆热液成因机制，岩浆硫化物中淋滤的S值与岩浆直接释放的S共同构成S的来源［15-17］。结合图1分析可知:栖霞山铅锌多金属矿床S 来源主要有3种:①S主体为深部岩浆源，与Pa、Zn等成矿元素一并由热液运移至矿化富集部位;②赋矿层位的有机流体也是S来源之一，矿石和成矿流体中的系列生物标志化合物与赋矿层位δ34S值接近也佐证了这一观点;③S还源自赋矿层位原生沉积时期形成的黄铁矿，结合刘孝善等［18］的研究，结核状、纹层状矿石内的草莓状黄铁矿属生物化学作用的产物，本研究测试样品均为纹层状矿石，反映出该类黄铁矿为同生沉积—早期成岩阶段的产物。

表1 栖霞山铅锌银多金属矿床硫化物S同位素组成?

图1 栖霞山铅锌银多金属矿床S同位素组成分布

4 成矿模式

栖霞山铅锌银多金属矿床初始成矿元素除了岩浆来源外，还有部分成矿物质源自含矿流体，经围岩交代作用反映出矿床的成矿流体主要来自岩浆水，围岩地层也为成矿作用贡献了部分物源，矿床属岩浆热液型铅锌矿床(图2)。结合表2可判定栖霞山矿区分布的中酸性隐伏岩体是栖霞山多金属矿床的主要成矿地质体，是位于宁镇地区中部汤山—镇江岩浆活动的产物，地处大凹山深部3 000～1 300 m区段。相关研究表明:褪色蚀变灰岩是成矿前蚀变的表征，局部地段发育的透闪石、透辉