江苏栖霞山铅锌银多金属矿床成矿时代探讨

江苏栖霞山铅锌银多金属矿床成矿时代探讨
张明超;李景朝;左群超;甄世民;张志辉;李永胜;梁婉娟;孙克峰;贾文彬
【摘要】江苏栖霞山铅锌银多金属矿床是长江中下游铁、铜、铅锌、金多金属成矿带宁镇矿集区规模最大的铅锌多金属矿床.自发现铅锌矿以来,众多地质工作者针对栖霞山铅锌银多金属矿床的勘探和综合研究做了大量的工作,但由于在矿区范围内尚未发现与成矿相关的岩体,且缺乏适合于传统同位素定年方法的矿物,因此尚无法确定该矿床具体的成矿时代.本文基于矿床地质特征、区域成矿规律及矿床构造控矿规律的综合对比研究,初步认为栖霞山铅锌银多金属矿床成岩与成矿作用是与宁镇地区燕山晚期主要中酸性侵入岩形成时间同期连续发生的,大致推断其成矿作用应发生在110M～100Ma左右,属早白垩世晚期产物.
【期刊名称】《中国矿业》
【年(卷),期】2015(024)0z2
【总页数】7页(P128-134)
【关键词】宁镇矿集区;江苏栖霞山;铅锌银多金属矿床;成矿时代;燕山晚期;中酸性侵入岩;早白垩世晚期
【作者】张明超;李景朝;左群超;甄世民;张志辉;李永胜;梁婉娟;孙克峰;贾文彬【作者单位】中国地质调查局发展研究中心,北京100037;中国地质大学(北京),北京100083;中国地质调查局发展研究中心,北京100037;中国地质调查局发展研究中心,北京100037;中国地质调查局发展研究中心,北京100037;中国地质调查局发展研究中心,北京100037;中国地质调查局发展研究中心,北京100037;中国地质调
查局发展研究中心,北京100037;中国地质调查局发展研究中心,北京100037;中国
地质调查局发展研究中心,北京100037;中国地质大学(北京),北京100083
【正文语种】中文
【中图分类】P61
江苏栖霞山铅锌银多金属矿床位于南京市栖霞区，矿区由西向东从大凹山至东阳镇，是长江中下游铁、铜、铅锌、金多金属成矿带宁镇矿集区的一个大型矿床，也是我国东部地区截至目前为止规模最大的铅锌多金属矿床，其中铜、金、镓、铟、镉等也均达到综合利用标准。

谢家荣先生于1948年在栖霞山勘查发现铅锌矿以来，众多地质工作者对该矿床做了大量的综合研究工作，包括成矿地质背景[1-5]、矿物
学[1-2，4-5]、地球化学[1-2，4-5]、成矿物质来源[1-2，4-6]、矿床成因[1-6]等方面。

但由于在矿区范围内尚未发现与成矿相关的岩体，且缺乏适合于传统同位素定年方法的矿物，故尚无法确定其具体的成矿时代，限制了对成岩成矿时代的深入认识。

因此笔者通过在此开展典型矿床的成矿作用过程剖析研究[5]，以区域地质
背景和矿床地质特征事实为依据，结合矿床地球化学研究(成矿流体包裹体、稳定
同位素地球化学)、区域岩浆岩及其地球化学特征研究，提出矿床成矿时代的一些
证据，同时认定栖霞山铅锌银多金属矿床成因为岩浆期后热液型矿床。

通过此研究以期对该矿床的成矿时代和成矿机制问题提供相应的参考，同时也为指导该区开展进一步的深部找矿工作提供科学的依据。

江苏栖霞山铅锌银多金属矿床大地构造位置处于扬子陆块区(Ⅵ)下扬子陆块分区(Ⅵ-1)下扬子(苏皖)前陆盆地((Ⅵ-1-1)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[5，7-8]。

在区域构造上，该矿床位于长江中下游断裂
拗陷带的宁镇断褶束的西端，北邻长江大断裂，西靠宁芜火山岩盆地。

在成矿区带划分上，其归属于长江中下游铁、铜、铅锌、金多金属成矿带宁镇矿集区[5，
8](图1)。

本区地层从震旦系至第四系均有出露。

震旦系～三叠系主要是一套海相碳酸盐岩和海陆交互相沉积；侏罗系上统为陆相火山岩；白垩系及第三系以内陆盆地沉积为主，其间夹有少量的火山岩；第四系以冲积物及坡积物为主。

本区有三个主要的含(赋)矿层位：石炭系黄龙组、石炭系高丽山组、二叠系栖霞组顶部及三叠系青龙组顶部[5，8]。

印支运动形成了本区的基本构造格架，该运动使得震旦系和古生界构造层产生了强烈褶皱及断裂。

燕山运动继承并发展了印支运动，造成区内褶皱构造为三背两向，根据构造线展布方向可分为三类，即弧形、东西向和北北东向褶皱构造。

区内断裂构造包括长江大断裂、北北东向断裂和北西向断裂带，它们共同控制了区域地层的展布、厚度变化、岩相古地理、区内岩浆活动和内生多金属矿床的分布[5，8]。

本区岩浆活动从燕山期至喜马拉雅期发育，以燕山期岩浆活动最为强烈。

燕山期岩浆活动具有多期次、多阶段、多演化特点，形成较大规模的火山—侵入杂岩体，
以中酸性岩类为主，并伴有陆相火山岩产出。

根据控岩条件和时空分布规律，本区岩浆岩由西向东大致可划分为紫金山岩区(中-基性岩)、汤山-镇江岩区(中-酸性岩)、镇江-谏壁岩区(酸性岩)三个大岩区[5，8]，每个岩区包括若干杂岩体和若干旋回的火山岩。

岩体分布面积约为700km2，多呈岩株产生，总体上呈近东西向展布。

岩浆岩的成因类型属幔源型和同熔型，与之有关的成矿系列为Fe-Cu、Pb、Zn-Au、Ag-(W)、Mo。

本区总体上未受区域变质作用的影响，只有埤城群有部分高片岩相区域变质、下震旦统有部分千枚岩化变质现象[10]。

该区燕山期岩浆活动强烈，岩浆期后热液活动较为频繁，形成了多期次热液矿产，并伴生多期次围岩蚀变，主要包括热液蚀变、接触变质及部分岩浆侵入体的自变质作用。

蚀变现象主要有矽卡岩化、碳酸盐化、大理岩化、硅化、绢云母化、绿泥石化及角岩化等[5，8]。

本区成矿地质条件良好，在岩体、构造及层位“三位一体”有利成矿地质背景下，形成了矽卡岩型、层控型、热液型等多金属矿床。

区内金属矿产主要包括铅、锌、铜、铁、金、银等，其中大型矿床1处，中型矿床1处，小型矿床2处，另有矿
化点50余处。

由西向东分别为：西区铁矿、铅锌矿为主，如梅山铁矿、栖霞山铅锌银多金属矿；中区铜矿、铁矿为主，如安基山铜矿、伏牛山铜矿、韦岗铁矿；东区钨钼矿等为主，如谏壁钨钼矿、九华山铜矿等，另外在本区以西的宁芜火山岩盆地，产有陆相火山岩型铁矿[5，8]。

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，由西向东包括西库矿段、甘家巷矿段、北象山矿段、虎爪山矿段、平山头矿段、三茅宫矿段等六个主要矿段[5，8]，沿走向延伸大约8km，总体面积约为25km2。

矿区出露地层包括志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系及侏罗系，按地层产状可分为上下两个构造层。

下构造层由志留系到三叠系的海相碳酸盐岩、碎屑沉积岩、陆相碎屑沉积岩和海陆交互相沉积岩组成，受印支运动影响此类地层发生强烈褶皱变形，地层产状较陡或者倒转；上构造层由侏罗系象山群陆相碎屑沉积岩、陆相火山碎屑岩组成，产状较为平缓，上下两个构造层之间呈现角度不整合接触(图2)。

矿区含(赋)矿地层为泥盆系上统—二叠系下统，其中石炭系黄龙组碳酸盐岩为最主要的含(赋)矿层位[5，8]。

矿区下构造层在印支运动时发生强烈褶皱变形，并伴随以纵向断裂为主的脆性变形构造运动。

至燕山运动以断块作用为主，一方面使得前期形成的断裂构造复活发展，另外一方面在区域应力场改变的条件下，形成的断裂构造体系以横向断裂为主。

区内褶皱构造可分为下构造层褶皱及上构造层褶皱，二者呈现高角度不整合接触。

区内断裂构造较为发育，呈现纵横交错的格局。

按其产状及发育的地质部位划分为三类：北东东向纵断裂(以F2断裂为主)、北西向横断裂(次级控矿断裂)、不整合面(图2)。

此类断裂构造大部分发生于印支期强烈褶皱的后期，至燕山期又复活发展，
构成了本区主要的控矿断裂。

另有个别断裂发育于成矿期后的燕山晚期或喜马拉雅期[5，8]。

矿区范围内尚未发现岩体，仅在矿区东南9km处出露燕山期花岗闪长岩，西南
9km处有辉石闪长岩分布[5]。

矿区内曾在甘家巷矿段的地表及个别钻孔深部见闪长玢岩岩脉[3-6，11-13]。

侏罗系火山岩出露于矿区北部，岩性为夹有英安岩的沉火山碎屑岩。

侏罗系火山岩穿插侏罗系象山群砂岩或覆盖于象山群砂岩之上，区内石英闪长岩脉及地表火山岩K-Ar年龄介于119M～134Ma[12]。

另据前人航磁资料[6，11]显示在栖霞山象山砂岩分布区具弱缓磁异常，有研究者推断在大凹山深部有深源隐伏岩体存在[3-6，11-13]。

矿体主要沿纵向断裂(F2)、不整合面、北西向横断裂、层间错动和层间裂隙、古岩溶构造等呈似层状、不规则状(脉状、层状、囊状)展布，含(赋)矿地层主要为石炭系黄龙组碳酸盐岩(图2)。

矿区大小矿体近70个(主矿体6个，其他均为小矿体)，其中以1号主矿体规模最大(其资源储量约占总储量的93%)。

主矿体走向一般为北东50°±，呈尖灭再现的特点，矿体断续延长接近5000余米，矿体厚度数米～数十米不等。

矿体上部受不整合面、古岩溶角砾岩带控制，矿体下部受纵向断裂(F2)控制；矿体倾向为北西向，倾角表现为上部平缓(约30°±)，下部陡立(约85°±)，其倾向最大延伸达500m以上[5，8]。

矿石矿物主要为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、菱锰矿、钙菱锰矿，其次为黄铜矿、黝铜矿、磁铁矿等；脉石矿物主要为石英及方解石，其次为白云石、铁白云石、重晶石等；偶见绢云母、绿泥石等，至深部可见少量透闪石、绿帘石等[5，8]。

矿石主要有用组分包括铅、锌、硫、锰；伴生多种有用组分，其中银、镉、镓、铟等达到综合利用指标，铜、金局部富集，硒、碲、铊虽含量较低，亦可以回收；有害组分主要包括碳、砷[5，8]。

矿石结构主要为镶嵌结构、粒状结构、显微压碎结构、交代结构，其次为乳滴状结
构、浸蚀结构、骸晶结构及显微包含结构等[5，8]。

矿石构造以块状、角砾状、浸染状为主，其次为脉状、网脉状、条带状、散条带状，其他如胶状构造、层纹状构造、残余构造、晶洞构造、、揉皱构造等较为少见。

矿石构造在-600m以浅部位主要以角砾状、浸染状为主，其次为块状、脉状及条带
状构造等；在-600m以深部位则以块状、稠密浸染状为主，其次为团块状、角砾状、脉状、网脉状、条带状及揉皱构造等[5]。

矿石工业类型主要分为铅锌硫型(铅锌硫锰型、铅锌型)、单硫型、单锰型(包括硫
锰型)三种，其中以铅锌硫型及单硫型为主，约占矿石总量95%以上[5，8]。

成矿年代学是矿床学研究的重要内容[14]。

成矿时代的确定，对研究矿床成因、探讨成矿规律、指示找矿方向具有重要意义[15-16]。

由于栖霞山矿区范围内尚未发
现相关的成矿岩体，且缺乏适合于传统同位素定年方法的矿物，因而尚无法确定具体的成矿时代[5]。

本文通过区域成矿规律、矿床构造控矿规律等方面的研究，对
栖霞山铅锌银多金属矿床的成矿时代进行初步的探讨和厘定。

4.1 区域成矿规律的证据
从区域成矿上来看，栖霞山铅锌银多金属矿床位于宁镇矿集区，属长江中下游铁、铜、铅锌、金多金属成矿带的重要组成部分。

长江中下游多金属成矿带位于扬子板块北缘的长江断裂带内，是我国东部中生代大规模成岩成矿作用的重要地区，该区的成岩成矿作用具有爆发式及多期次的特点[9，17-18]。

前人大量研究成果表明[19-20]，燕山期是中国东部大规模成矿作用或“成矿大爆发”的重要时期，包括
与各种花岗岩类有关的成矿作用，促成了该地区丰富多彩的大规模金属成矿作用[21]。

宁镇地区内生矿产较丰富，以铜、铁、铅锌等有色金属为主[5]。

其矿床类型主要
有矽卡岩型、斑岩型、热液充填型。

该区广泛分布燕山晚期侵入岩，自西向东主要由7个同源杂岩体组成，分别是板仓、其林门、安基山、高资、新桥、石马和谏
壁杂岩体(图3)。

岩体年龄集中于(100±～110±)Ma(表1)，为早白垩世；区内主
要内生多金属矿床也产生于此阶段，成矿年龄集中于105±Ma(表2)。

宁镇地区与长江中下游其他地区的燕山期中酸性侵入岩形成于不同构造期的伸展环境[22-23]。

该期NS向的拉张断裂，造成了近WE向的岩浆侵位(图3)。

由前人研究可知(表2)，王立本等[24]获得宁镇地区安基山矿床和铜山矿床的辉钼
矿Re-Os年龄分别为(108±2)Ma和(106±3)Ma，孙洋等[25]测得磁山头铁矿矿
石中金云母的年龄为104±1Ma。

这与曾键年等[22]测得安基山杂岩体(花岗闪长
斑岩)形成年代(106.9±0.9)Ma)、王小龙等[23]测得的该地区燕山期主要中酸性侵
入岩体(安基山杂岩体(石英闪长玢岩)、高资岩体(石英闪长玢岩)、石马杂岩体(斑
状花岗闪长岩))的形成年代((109.1±1.9)M～(101.6±1.1)Ma)，刘建敏等
[26](2014)测得安基山花岗闪长斑岩的锆石LA-ICPMS U-Pb同位素加权平均年龄(108.8±1.2)Ma，以及笔者[5]测得的安基山铜矿岩体花岗闪长斑岩年龄
(108.9±1.0Ma)和韦岗铁矿岩体花岗闪长岩年龄(108.4±2.2)Ma的测试结果基本
一致。

由此可见，这表明宁镇地区中生代中酸性侵入岩体的形成和多金属成矿作用在时间上应该是一个互相联系的过程，多金属成矿作用在时间、空间和成因上可能与110M～100Ma左右的中酸性钙碱性岩浆活动有密切的联系[22-23]。

栖霞山铅锌银多金属矿床作为宁镇地区与岩浆活动相关的热液矿床，从区域成矿地质背景和成矿地质特征相比，与安基山、铜山斑岩—矽卡岩型铜铁多金属矿床、
磁山头矽卡岩型铁矿床属于同一成矿事件，可能也是早白垩世多金属成矿事件的一部分。

4.2 构造控矿规律的证据
栖霞山铅锌银多金属矿床的控矿构造主要为北东东向纵断裂，其走向延长>深部延伸，规模较大，主要有F1、F2、F3、F5、F6和其中，F2为矿区主要成(控)矿构造。

F2断裂发育于复背斜南翼五通组或高丽山组砂页岩与石炭—二叠系之间，走
向北东50～70°，层面与地层层面大致平行或呈低角度相交(一般<20°)，断层面北倾，倾角60～85°，沿倾向具有浅部逆冲明显、向下转为层间错动、至深部渐趋
消失的特点。

沿F2断裂常出现张性特征的角砾岩带，宽数米～数十米，发育有大量的角砾状矿石。

角砾岩带上宽下窄，在剖面上呈“V”型，其是储矿的有利空间。

叶天竺等[31]研究表明，在压扭性断裂结构面中，矿石常见条带状构造、布帘状构造、透镜状构造等；在张扭性结构面中，矿石常见角砾状构造、网格状构造、梳状构造等；压扭性构造成矿，一般倾斜延伸>走向延长；张扭性构造成矿，一般走向延长>倾向延伸。

陈国达[32]认为，逆断层一般是上盘上升的压扭性断裂，正断层一般是上盘下降的张扭性断裂。

因此，栖霞山铅锌银多金属矿床控矿断裂的走向延长>倾向延伸，且发育大量的角砾状矿石，故其为典型的上盘下降的张扭性构造成矿。

叶天竺等[31]研究认为，一般侧伏方向和构造运动方向垂直，也和成矿元素次级等值线长轴方向垂直。

栖霞山铅锌银多金属矿床的矿体为SW向侧伏(图4)，那么结构面的运动方向应该是NW向(图5)。

从区域构造演化上看，扬子地区在中侏罗世—早白垩纪之间(200M～135Ma)，发生逆时针约20°的转动(左行)，NE-NNE向构造是以挤压为主，形成NE-NNE向
褶皱、逆断层带，NWW向主要为带走滑的正断层，岩浆活动以钙碱性系列为主[33]。

中国东部的构造体制转换时间介于侏罗纪与早白垩世之间[34-35]。

早白垩
世以来(135M～56Ma)，中国东部盆岭构造发育，主应力方向为顺时针的转动(右行)，其NE向构造则是以拉张为主，形成NE-NNE向正断层带，褶皱轴以NWW 向为主。

同期岩浆活动以富碱的、酸性系列为主[33]。

宁镇地区在早白垩世地壳上隆，由于地幔物质上涌，在上隆的顶部发生拉张作用，产生一系列拉张断裂[36]。

NS向的拉张作用造成了近WE向的岩浆侵位。

这些岩浆岩与区内铜—多金属成矿作用存在密切的时空和成因联系[37]。

由此可见，在早白垩世(135Ma)以后，区域上的右行拉张，导致矿区的张扭性构造成矿和矿体的SW侧伏(图5)。

因此，栖霞山铅锌银多金属矿床的成矿时代应该为早白垩世。

1)栖霞山铅锌银多金属矿床的矿体为SW向侧伏，结构面的运动方向为NW向。

2)栖霞山铅锌银多金属矿床成岩与成矿作用是同期连续发生的，与宁镇地区燕山晚期主要中酸性侵入岩形成时间一致(110M～100Ma左右)，判断其成矿作用应发生在早白垩世晚期。

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