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

 

南京栖霞山铅锌银多金属矿床是当前华东地区储量最多的大型铅锌银矿床。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。从东到西可分为棉花地矿段、平山头矿段、虎爪山矿段、北象山矿段、甘家巷矿段、西库矿段。近几年在平山头矿段经详查又探获独立中型银金矿床(银平均品位236g/t , 金平均品位2.503g/t)。

南京栖霞山铅锌矿区地质略图

栖霞山矿区地质物探综合平面图
Q-第四系；K3-上白垩统浦口组；J3d-上侏罗统大王山组；J1-2x-中下侏罗统象山组；T3h-上三叠统黄马青组；T1-2q-中下三叠统青龙群；P2l-上二叠统龙潭群；P2-上二叠统(未分)；P1q-下二叠统栖霞组；P1-下二叠统(未分)；C3c-上石炭统船山组；C2h-中石炭统黄龙组；D3w-上泥盆统五通组；ro-石英二长岩；1-逆断层；2-实测(推侧) 断层；3-实测Za剖面线；4-磁异常等值线( 单位l00r)；5 一实测Za剖面曲线

栖霞山矿区主矿体剖面图
1-岩溶角砾岩；2-硫矿石；3-铅锌硫矿石；4-铅锌锰硫矿石；5-象山群底砾岩

栖霞山矿床成矿模式图（杨元昭，1986）
J3-安山质火山岩；J1-2x-中下侏罗统象山群砂岩；T1-2q-中下三叠统青龙群灰岩；P-二叠系；C-石炭系；D-泥盆系；S-志留系；E-O-寒武-奥陶系；Z-震旦系；Pt-前震旦系基底地层；ro-花岗闪长岩类；l-推测断层；2-已知矿床；3-预侧矿体部位



该区最早时开采锰矿。1948年谢家荣发现了氧化铅锌矿。解放后历经40余年的找矿勘查, 已发展到有锰、铅锌、硫、银、金等可利用的主要金属元素的大型多金属矿床。目前, 已有工程控制的矿化深度为-700m。

 

栖霞山矿床经历了“从就矿找矿到建立、运用层控矿床模式、成矿系列找矿；从浅部氧化锰到隐伏的原生铅锌矿, 乃至独立的银金矿；矿区矿种不断增多、储量不断扩大, 矿床经济价值不断提高”的过程。但这个矿床的规模、远景还可扩大, 还能发现铜等新矿种, 其经济价值还能得到提高。

 

 

1　基本地质特征

 

本区地层可划分为上、下两个构造层, 呈高角度不整合接触。上构造层为侏罗系陆相碎屑岩和火山碎屑岩象山群; 下构造层为志留系至三叠系的海相、陆相及其过渡环境的碳酸盐岩和碎屑岩层。矿床受层位、岩性、岩相控制十分明显。而中石炭统黄龙组碳酸相地层为最主要赋矿层位。它是一套局限台地咸化泻湖相白云岩和开阔地潮下隆起及其旁侧的富造礁生物灰岩。显示出层控矿床特征。

 

上构造层由象山群砂页岩组成开阔的背斜褶皱。下构造层褶皱强烈, 栖霞山—甘家巷复式背斜是背斜的西延再现部份。自北到南由甘家巷背斜、五亩山向斜、大凹山背斜、钱家渡向斜等次级褶皱组成。

 

断裂构造十分发育。北面的长江大断裂是印支运动前形成的基底断裂, 它对栖霞山矿区和宁镇地区的地质构造、岩浆活动以及矿床的展布起到重要的控制作用。纵向断裂, 以F2 为代表, 是矿区的重要容矿构造之一, 发育于栖霞山—甘家巷复背斜的南翼(倒转翼), 断层面与地层层面大致平行或小角度相交, 层间错动, 略有逆冲, 使浅部的五通组砂岩、下石炭统高丽山组粉砂岩逆冲到石炭、二叠系灰岩之上。断裂走向北东—西南, 纵贯全区, 断续长5000m 以上,属压性、压扭性构造, 具“先压后张”特征。
横向断裂, 亦十分发育, 可归纳为两级共40 余条。一级横断裂规模较大的有甘家巷—钱家渡和栖霞—长林断裂, 切割深, 是导矿构造。二级横断裂部分与F2 纵断裂配套, 在成矿前发生, 在交叉部位矿体往往膨大, 少数直接赋存于横断裂中的矿体规模较小。此外, 还有沿象山群砂岩与下构造层之间不整合面发生的断裂破碎带; 古岩溶构造等, 常被后期矿液充填交代, 也是重要容矿构造。

 

区内浅部及附近未见岩浆岩分布, 矿区仅在甘家巷地表、钻孔中见闪长玢岩脉。

 

成矿元素在三度空间上呈现分带性。水平方向甘家巷—钱家渡横断裂与纵向断裂交会处为中心, 向两侧, 特别是自西向东出现明显的金属元素水平分带。即: CuPbZn(Au)(甘家巷中段) →PbZn(甘家巷东段) →PbZnAg(虎爪山西段) →PbZnAgMn(虎爪山东段) →AgAuPbZn(平山头矿段) →MnAg (棉花地) 。

 

垂直方向: Mn(氧化)→AuAg(近地表铁帽型金矿)→AgAuPbZn(地表至0m 氧化带) →AgCuPbZn(混合带、铜次生富集带、0m～50m)→PbZnAg(原生硫化物带, -50m以下) 。

矿区硫同位素组成离散度较大, 而矿石中方铅矿、闪锌矿、黄铜矿的硫同位素组成变化较小。总硫值DS342≈10‰。矿区硫的来源主要是分散在赋矿地层及上复地层中的硫化物、硫酸盐和生物成因的硫。硫同位素的分馏作用以同位素的动力学效应为主。

 

矿石铅同位素组成比较稳定,具有正带铅的性质和单阶段演化的特点。铅主要来源于矿区深部地层, 属古老铅。

 

对氢氧同位素组成的分析, 原生水(沉积物埋藏时封存的古海、湖、雨水) 与大气循环水( 大气降水) 是成矿溶液的主要来源。浅循环水以大气循环水为主, 原生水次之; 深循环水以原生水为主, 大气循环水次之。

 

据包裹体特征推测成矿流体主要处于比较稳定的环境。低盐度、较酸性流体(弱还原), 成矿温度范围大(240℃～390℃) , 成矿压力较大, 达0.2GPa。包体成份中Ca2+和SO2+4占主要地位, 成矿热液的水溶液属于NaCl-CaSO4-H2O体系, 属层控矿床热液范围。其点群分析图的分群现象表明其特征与氢氧碳同位素组成所表示的成矿热液的水源特征是一致的。

 

综上所述, 我们认为栖霞山矿田铅锌银矿床成因类型为“断褶带内碳酸盐岩建造中的双循环热(卤) 水后成层控矿床。

 

2　矿床的发现发展过程

 

栖霞山矿床由一个小型地表氧化锰矿发展成大型铅锌银矿床, 经历了数十年的发展,认识过程, 对矿床的找矿大体上可为3 个阶段, 并正进入新的阶段。

 

2.1　单一锰矿找矿阶段

 

解放前, 于抗日战争期间日本人掠夺式开采风化型锰矿, 未发现铅锌矿。1948年谢家荣先生在栖霞山工作时,对锰矿堆上的具有黄绿色结晶的矿物进行化学分析, 才发现了氧化铅锌矿。其后的考察工作因战事紧张而停顿。

 

2.2　铅锌矿找扩阶段

 

1949年～1985年的数十年间, 各单位的找矿勘探工作主要是围绕着原生铅锌矿进行, 同时计算了可综合利用的伴生元素和稀散元素的储量。

 

1949年6月由王植、申庆荣、龚铮等人对“栖霞山铅矿”开展详测和槽探, 发现侏罗纪地层与灰岩不整合面上含铅9%以下, 个别较富, 达30% , 在北西向断裂中主要为氧化锰,含铅少。设计4个钻孔。1950年9月马祖望等人开展工作, 2号钻孔于121m 见原生矿, 穿过矿层30m 尚未见底; 7号钻孔于124m 以下亦见矿体。这是栖霞地区首次证实了原生矿体的存在。从此该矿作为铅锌锰矿进行工作,1956年建立铅锌锰矿, 南京地质队李承国等1961年提交的“南京市栖霞山铅锌锰矿地质普查勘探报告”中认为栖霞山可能成为一个具有中型规模的多金属矿床, 贵金属稀有分散元素可综合利用, 值得进一步进行地质工作”。在此后一段时间内, 有关单位在矿区及外围投入了地质、物化探等相应的普查找矿工作, 均陆续发现一些铅锌矿体。

 

1963年810队在对三茅宫、平山头、虎爪山、栖霞镇、千佛岩等地段工作基础上, 深入研究矿床地质特征后认为: “五通组或高丽山组与石炭—二叠系灰岩间的断层及象山砂岩与下伏石炭—二叠系灰岩的不整合面构造是控矿的重要部位”。这样, 找矿思路打开了, 通过大胆实践, 在1963年～1964年于虎爪山麓及九乡河畔施工11个钻孔, 有10个孔见矿较好, 尤其是位于九乡河东岸的48号孔见矿50多米、西岸的49号孔见矿70多米, 在逆断层中见到厚大矿体, 取得了突破, 由此确认栖霞铅锌矿床远景储量为中—大型规模。此后, 又在大凹山上、下构造层不整合面通过107孔施工, 见到铅锌矿厚5. 12m, 首次在该地段发现原生铅锌矿体。

 

1977年～1980年810队对虎爪山矿段进行了详勘。与此同时, 对北象山、甘家巷(大凹山) 、尧化门等地段的找矿工作亦在进行。

 

1981年提交的甘家巷矿段初步地质勘查报告中认为铅锌矿体局部有富集形成金、银矿体的条件, 为进一步找贵金属矿提供了信息。

 

1982年-1989年甘家巷矿段经详查后,矿床铅锌储量达中型规模。

 

2.3　银、金矿找矿阶段

 

1986年为贯彻国务院“关于增产黄金、白银问题的通知”和“关于加速发展黄金生产的决定”两个文件精神, 华东地勘局要求810队对栖霞山铅锌矿床氧化带的铁锰帽进行金银查定研究, 开展金银矿的找矿。结果在收集到的平山头- 5米采场金银分析资料中发现金、银含量很高, 局部含金有高达1g/t～5g/t 者;同时矿山有关方面又无偿的提供了-14m和5号矿体301采场126个样品的资料, 其中最高含金9. 6g/t , 还有较多的样品在2. 0g/t以上。而后能过地表以50m 间距探槽取样钻探控制, 认为平山头矿段银(金) 矿床成因属硫化铅锌多金属矿床氧化带锰铁帽型, 其规模可达中型, 因此该矿段得以迅速转入详查, 工作结果获得银(金) 矿体4 个, 金矿体6 个。达到中型独立银矿规模。
“七五”期间银金找矿取得了较好效果,使原先的大型铅锌矿变成大型的银铅锌金矿。

 

在此基础上, 根据“七五”科研项目的研究和预测成果, 认为“矿床为双循环热卤水后生层控铅锌银多金属矿床。矿液由横向大断裂导矿构造运移, 纵向与横向断裂构造交汇处形成矿液活动中心, 因此矿床成矿元素的分带不应是原先认为的西部Cu、Pb、Zn, 东部Pb、Zn、Ag 的水平分带, 应当环绕几个中心分带。这样扩大了寻找银矿富集地段的范围。

 

预测南带西库等地可找到富银铅锌矿。西库位于甘家巷南1.5km、下构造层大凹山背斜南翼, 预测该次级背斜南翼的西段石炭系黄龙组底部层位有富银铅锌矿。经系统查定4 个钻孔中含银情况, 发现有3 个孔含银甚高, 如192 线76-30 孔有9.64m 铅锌矿含银平均301g/t , 1842 孔见银矿3.67m,含银平均211g/t , 地表象山群中矿化脉较发育, 预测含银地段长500m。1992年～1993 年钻孔普查, 已控制矿体向西侧伏。

 

2.4　铜矿找矿阶段

 

1991年810 队在国家急需铜矿资源的情况下, 借鉴其他矿床的综合找矿经验, 综合分析研究了该矿已有资料, 提出虎爪山西部和深部是寻找银、铜的最有望地段。从而开辟了一个新阶段。

 

3　栖霞矿床铜、银、金的找矿前景

 

3.1　实际资料的分析

 

本矿床在以往的勘探和详查、普查工作中, 样品化验多以Pb、Zn、Mn、S 元素为主,其他元素以伴生组份处理, 仅做组合分析; 围岩部分则采样更少。因此, 有些元素的含量被贫化, 看不出其变化规律。

 

1991年对虎爪山矿床芦干圩34 线各钻孔重新采样, 做单样化验。与以往组合分析结果对比, 证明单样可圈出独立的铜、银矿体,而组合样使铜、银品位产生了贫化。只圈出Pb、Zn、S 矿体。

 

ZK3412 孔, 可圈出25.73m 厚银矿体,银平均品位231.87g/t；8.42m 厚的铜矿体,铜平均品位1.38%；金矿厚25.73m, 平均品位1.685g/t。

 

ZK348 孔, 可圈出银矿体2 层, 第一层厚14.62m, 银平均品位309.51g/t；第二层厚2.81m, 银平均品位200.09g/t。铜矿体8.76m, 铜平均品位0.70%。金矿体2层, 一层厚14.62m, 金平均品位1.806g/t；第二层厚2.81m, 金平均品位2.014g/t。

 

ZK346 孔, 可圈出11.26m 厚的银、铜矿体, 银平均品位66.77g/t , 铜平均品位0.972% 。

 

上述三孔实际上可连成一个铅锌银铜金硫综合矿体, 而且从34 线资料可看出, 矿体上部以PbZn 为主, 下部以CuAg 为主。如将全区所有剖面都重新采样、或用付样单样分析, 预计在-400m～-800m 甚至更大的深度, 可望进一步找到新的铜矿体( 中型) 、扩大独立银矿床的远景( 大型) 。

 

3.2　岩浆岩与矿床的关系

 

栖霞矿区本身及其一定范围内的深部未见岩体。但从矿区的许多资料和磁异常分析, 矿床的形成与岩浆侵入作用有一定的联系。

 

据物探资料, 栖霞山矿区位于镇江-芜湖-滁县莫霍面上升区(幔隆) , 莫霍面深度32km。航磁区域场垂直二导异常图圈出了镇江-汤山岩浆库, 离栖霞山矿东约6km, 埋深6km 左右, 范围约550km2, 推测属中酸性大岩体, 具有三层结构。浅层6个岩体: 汤山、安基山、伏牛山、铜山、西银坑、香炉山。地表为一系列火山岩、岩体出露。从浅层的几个岩体看, 如安基山、伏牛山、铜山等都与一定规模的铜矿床有关, 栖霞矿区周围的花岗闪长岩、闪长岩类岩石含铜较高, 可达115ppm、117ppm。据1：1万磁法、1：2万重力资料, 矿区上有低缓重磁异常, 推测为深部中酸性岩体引起。

 

甘家巷两个钻孔中分别见薄层辉绿玢岩、石英斑岩脉。甘家巷矿段西北部个别钻孔(ZK1305)在深部见透辉石、阳起石、透闪石等蚀变矿物, 因此, 不能排除深部岩浆热源带来了部分成矿物质(包括Cu、Au、Ag) 的可能。

 

宁镇地区几个铜钼铁矿与栖霞铅锌矿的方铅矿的铅模式年龄相当, 为5.68亿年～7.07亿年, 反映铜铅锌物质来源可能也与之有关。

 

3.3　地球化学异常元素组合

 

矿区地球化学异常元素组合具有一定分带现象: 西部大凹山以Cu-Zn-Bi 为主, 伴有Ag、Au、As、Sb 异常, 以Cu 异常发育特征。东部栖霞山以Pb-Zn-Ag-Mn-Sb-As-Hg 为主, Cu 异常极微弱, 以高含量的As、Sb、Hg、Ag、Au 异常为特征。这反映了温度由西向东逐渐降低, 成矿溶液迁移演化的总趋势。

 

经过栖霞山矿区各剖面不同深度元素分带性指数计算, 归纳出矿床元素轴向分带序列从矿头到矿尾: Sb-As(2)-Hg-Cu-Zn-Pb-Ag-As(1) -Ni-Co-Mn-Au-Bi。矿体垂向元素分带明显, 矿体前缘异常发育, 其中Hg (As、Sb) 外带可达地表; Sb、As、Hg、Zn(中带) 在近矿前缘形成一定规模的扩散异常。矿体尾部异常狭窄, 以Bi、Cu、Au(中内带) 为特征。

 

据矿床9个不同部位元素相关矩阵和R型因子分析结果得出:

 

矿体前缘晕: Sb-As-Hg；矿体部位成矿主因子: Cu-Pb-Zn-Au-Sb-Ag(Hg-As)；

 

矿体尾部晕: Mn-Ag(Cu- Bi) 。尾部元素相关性不够密切, 趋向分散。

 

从钻孔原生晕资料看出, 已圈出的铅锌矿体其元素组合异常等值线向深部多数未圈闭, 如9、18、3 0、34、40、42、1 50、1 92线, Cu、Au等较明显, 显示出深部还赋存有矿体的可能。

 

3.4　铜、银矿物的含量变化

 

原生硫化矿带中, 铜、银矿物在矿体中分布普遍。尤在块状、角砾状黄铁矿矿石、块状方铅矿闪锌矿黄铁矿矿石中含量较高。如虎爪山角砾状硫矿石含Cu 达2.412%、含Ag达387.4g/t；铅锌硫铜矿石中含Cu1.08% 。显示出热液充填交代特征。铜矿物主要为黄铜矿, 还有黝铜矿、砷黝铜矿、含银铜矿。黝铜矿是重要的含银矿物。银与铜或铅锌同消长, 与铅的关系更为明显, 呈中等相关关系。

 

从30、42线矿体不同深度的黄铁矿单矿物分析结果表明, 黄铁矿中As、Cu 元素含量随深度增加而加大。不同成矿阶段的黄铁矿、闪锌矿伴生组分含量统计表明, 从早期- 中期- 晚期阶段析出黄铁矿中Cu、Zn、Ag、As、Sb 含量有增高趋势, Bi 降低。闪锌矿中Cu、Ag 、As、Sb 渐增, Fe、Mn 减少。

 

由上述可见, 随着成矿阶段的演化, 其伴生组分有变复杂的趋势, 浓度亦增加。可能与深部热源有关。

 

综观栖霞山矿床的找矿发展过程以及地质规律, 可简单归纳为：

 

1、矿种: 单一→多样(锰→铅锌锰→铅锌硫→铅锌硫银金→铅锌硫银金铜→预测深部铜金)。

 

2、矿床: 单个→多个(已成型的4个, 预测有第5个)。

 

3、规模: 小型→中型→大型。

 

4、成矿部位: 地表→浅部→深部。

 

5、成因: 单成因→复成因(风化型→中低温热液矿床→多源层控矿床→双循环热卤水后成层控矿床)。

 

6、经济价值: 小→大→预测更大。

 

4　找矿远景预测

 

4.1　铜

 

在虎爪山、甘家巷矿床已有的钻孔、坑道资料, 如34线那样做单样及重扩大采样范围,可望圈出独立的、新的铜矿地段。

 

北象山、尧化门地表有铜异常, 可进一步投入工程揭露, 取得资料后设计钻孔验证。

 

4.2　银、金

 

西库银矿从192线以西银矿体以45°角向西南侧状, -600m 以下矿体仍有存在的可能, 应进一步追索。

 

在已知的铅锌矿外围仍可寻找独立的银金矿。

 

在成矿晚期, 金还单独存在一个成矿阶段形成独立的金矿, 因此在栖霞山矿区范围内可脱离铅锌银矿体的范围寻找独立的金或银金矿。