安徽省南陵縣姚家嶺鋅金多金屬礦的成礦規律與成礦機理研究

韓智昕

當前人類社會發展面臨的主要問題來自于礦產資源的供需矛盾，一方面當前人類在開展各項生產活動時，對于礦產資源的消耗量不斷增加，另一方面現有礦產勘查信息充足的礦區可開采的資源所剩無幾。在兩方面問題的影響下，限制著礦產資源未來的可持續發展。在過去一段時間內，我國地質找礦工作雖然已經擴大到相當程度的規模，并且從中獲取到的圖件、數據等資料繁多，但這一部分資料當中大部分為平面勘探圖，局限在二維靜態的表現形式上，因此無法實現對被勘查礦區地質數據信息的充分表達。自20 世紀90 年代以來，各類三維空間技術的應用使得我國礦產資源找礦的技術水平不斷提升，而各類找礦工作得到的成果也具有更高的利用價值。為了能夠在上述理論依據的基礎上，進一步促進我國礦業的發展，本文以安徽省南陵縣姚家嶺的鋅金多金屬礦為例，針對其開展成礦規律與成礦機理研究。該鋅金多金屬礦位于我國長江中下游地區，是該區域內最大規模的多金屬礦床。

1 地質背景

安徽省南陵縣姚家嶺鋅金多金屬礦主要分布在揚子準地臺下揚子臺坳，巖漿拱斷褶帶貴池~ 繁昌斷褶束中部區段上，分布于銅陵礦集區最東側區域上。南陵湖組地層（三疊系下統）在地表出露，深部區域上根據已經轉孔進行分析探討，均產出墳頭組（志留系中統）- 南陵湖組（三疊系下統）地層，斷裂構造在該區當中較為發育，地層不具有較好的連續性特征，沙灘角巖體是地表出露的主要侵入巖，主要發育花崗閃長斑巖體（姚家嶺I 期）青山巖體和姚家嶺II 期隱伏的花崗閃長板巖體，上述巖體均對姚家嶺II 期巖體進行圍繞，具有突出的分帶特點。

2 礦床地質特征

2.1 地層

區內地層以倒轉為主要特征，總體形成戴公山背斜西北側翼部的一部分，礦區當中43 ～ 45 線地層呈現完整保留特點，自淺部至深度，而且從南至北在地層方面產出特點主要涉及墳頭組（志留系）以及茅山組，五通組（泥盆系），黃龍船山組（石炭系），棲霞組（二疊系）、孤峰組，同時發育大龍組、龍潭組、殷坑組（三疊系）以及南陵湖組和龍山組等地層。棲霞組（二疊系下統）是重要的賦礦地層。

2.2 構造

（1）該區當中的基底構造。在銅陵縣北南嶺一線有東西向展布的銅嶺南嶺基底斷裂帶分布，走向呈現近東西向，約有數十公里長，由于演化時間較長，覆蓋中新生代地層，對于中生代火山群（NW-SE 向）繁昌盆地南緣以及石英閃長斑巖起著明顯的控制作用。同時，銅陵礦集區很多礦田的形成及其分布均受其控制。

（2）褶皺。戴公山背斜是該區當中的主要褶皺構造，約有二十多千米長，寬度處于1km ～ 3km，呈現50°～ 60°方向展布，軸向彎曲成20°～ 30°，具有較為平緩的樞紐特點，傾伏于南西側方向上，角度約為10°，背斜北東側的端部，由于火山凹陷和宣南坳陷邊緣推覆斷層作用因素影響，呈現不連續的出露特點，表現為波狀起伏狀的樞紐。

（3）斷裂。東西向展布的銅嶺- 南嶺深大斷裂的南部區域上是礦區的分布所在，主要分布在戴公山背斜東北端的核部，非常發育斷裂構造，主要包括八條斷層，這些給礦區的礦體未形成很大的破壞作用，所以該區當中的巖體還有灰巖，均有著層間裂隙裂隙構造普遍發。

2.3 巖漿巖

巖漿活動（燕山期）在姚家嶺礦區十分的強烈，早期形成的巖漿巖以沙灘角花崗閃長巖為代表。在棲霞組灰巖和姚家嶺II期巖體彼此接觸帶當中，也有很多磁鐵礦以及硅灰石與石榴子石發育，這些都是十分重要的矽卡巖礦物，矽卡巖蝕變分帶十分的明顯，銅鋅礦化在接觸帶的兩側部位呈現非常好的礦化特點。

2.4 變質作用與圍巖蝕變

（1）變質作用。巖漿活動在礦區當中非常的發育，并具有很強的變質作用，熱接觸變質作用在姚家嶺巖體接觸帶周圍圍巖當中，存在熱接觸變質作用，促進大理巖以及大理巖化灰巖、石英巖、角巖的形成，在輝巖和巖體接觸帶和灰巖當中小巖脈兩側，出現接觸交代變質作用，促進矽卡巖化以及矽卡巖的形成，同時有銅、鉛、鋅以及金硫等礦化出現。

（2）圍巖蝕變。圍巖蝕變在礦區當中非常的強烈，表現為碳酸鹽化以及高齡土化、還有鉀化、綠泥石化與硅化、絹云母化和螢石化等，經研究發現，圍巖蝕變在區內分帶性十分的明顯，自姚家嶺II 期巖體中心向兩側圍巖方向呈現出三個蝕變帶，分別為鉀化帶以及矽卡巖化帶和高嶺土化帶。該區當中復雜的含礦熱液呈現出多樣化的圍巖蝕變以及分帶現象。

3 礦體特征

有六種類型的礦體分布于姚家嶺礦區，接觸帶型礦體在其中占據非常重要的地位，其次為脈狀塊體以及層控型礦體，并有間裂隙礦體，角礫巖型礦體和斑巖型礦體三種類型。團塊灰巖（棲霞上段）和隱伏姚家嶺II 期巖體內外接觸帶主要賦存接觸帶礦體。家嶺II 期巖體內外接觸帶，礦體呈現較為陡峭的特點，有的呈現直立狀態，通過鉆孔進行揭露，礦體具有很好的連續性。黃龍組（石炭系）糖粒狀大理巖賦存程控型的礦體，糖粒狀大理巖（石炭系）是主要的賦礦圍巖，可見石榴子石矽卡巖，五通組（泥盆系）石英砂巖是礦體的主要頂板特征，棲霞組灰巖是底板的主要特征，礦體產出特點呈現順層狀，具有很好的連續性。脈狀礦體主要賦存于姚家嶺I 期巖體與棲霞組灰巖接觸的構造薄弱部位，賦礦圍巖主要為棲霞灰黑色灰巖和石英閃長斑巖。礦體呈陡立脈狀產出，受構造裂隙控制，礦體連續性差。目前通過坑探工程以及鉆探工程將礦體Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號圈定出來，這些礦體在形態方面表現的非常的復雜，有的表現為囊狀特點，有的則呈現透鏡狀的特征，還有的表現為四層撞的特點，另有一些為層狀。同時表現出北東方向上埋深不斷增大的特征，夾石在其中分布較少，通過觀察發現礦體在水平方向上存在有分枝復合的特點，單層礦體是垂直方向的主要特點，脈狀礦物小面積的分布于主礦體的周圍，同時隨著斷裂進行延伸，還有的，蔓延到節理當中，都表現為相對較小的規模，沒有較好的開發價值。屬于隱伏礦體的為Ⅰ號礦體，這一礦體主要分布在12 ～ 1 號剖面線上，處于1254m ～ 1436m 標高去上，呈現為N45 度的展布方向，向南北方向進行傾斜，角度為30°。有190m 的礦體被控制，達到111m的最大控制斜深，礦體平均處于00m 的厚度范圍，鉛鋅品位分別是1.34% ～ 2.24% 以及3.11% ～ 4.23%。該礦體是區內的主礦體。Ⅱ號礦體主要在17 ～ 1 號線剖面上分布，礦體也屬于隱伏礦體處于1211m ～ 1388m 的標高范圍，目前已有290m 被控制，達到108m 的最大控制斜深，表現為西北方向傾斜，角度處于25度，產出特點主要為透鏡狀，礦體單個平均處于1.76m 的厚度水平，鉛鋅品位分別是1.09% ～ 2.35% 以及3.11% ～ 4.54%。Ⅲ號礦體分布于25 ～ 33 號剖面線，屬于隱伏礦體，主要處在1301m～ 1428m 標高范圍，現如今已經有139m 被控制，達到40m 的最大控制斜深，向北西方向進行，傾斜角度為10°，產出特點表現為透鏡狀的特征，單個礦體處于4.11m 的平均厚度范圍。鉛鋅品位分別是1.68% ～ 1.79% 以及2.88% ～ 5.07%。

4 安徽省南陵縣姚家嶺鋅金多金屬礦的成礦規律

4.1 礦床蝕變與對應成礦元素

為了探究該鋅金多金屬礦的成礦規律，并且更加直觀地對該礦床蝕變與成礦元素之間的關系進行揭示，結合該區域鋅金多金屬礦各類蝕變類型與其相應的元素塊體分布，確定該區域共包含銅金屬、鉛金屬、鋅金屬、金金屬和銀金屬，共五種成礦金屬元素，而主要包含的圍巖蝕變類型包括巖石硅化、高嶺土化、鉀化和碳酸鹽化等多種類型。通過進一步探究得出，該鋅金多金屬礦的金的品位超過1g/t，并且通過這一結論得出，在該鋅金多金屬礦區域范圍內，高于礦床確定的鉛金屬最低邊界品位時，其分布區域主要集中在礦區標高在120m ～ 850m 區域范圍內。該地區鋅金多金屬礦的巖石硅化現象主要集中在礦區東部和南部位置，其礦區標高在0m ～ 750m 區域范圍內，硅化與鉛礦化具有相似的分布特點。該鋅金多金屬礦高嶺土化分別在整個礦區當中，其相對標高在0m ～ 850m 之間，而鉀化蝕變與鉛礦化的蝕變類型具有2% ～ 3% 的相似度。

該鋅金多金屬礦的鋅金屬品位均超過0.50%，并且通過這一結論得出，結合上述分析思路得出，在該鋅金多金屬礦區域范圍內，高于礦床確定的鋅金屬最低邊界品位時，其分布區域主要集中在礦區標高在0m ～ 1150m 區域范圍內。同時，在鋅金屬賦存區域中硅化蝕變與鋅金屬的礦化相似度在1% ～ 3% 范圍內，而高嶺土化與鉛礦化的相似度在5% ～ 9% 范圍內。通過上述論述綜合分析得出，該區域鋅金多金屬礦的鋅金屬礦化與碳酸鹽化存在十分密切的聯系，其次與高嶺土化和綠泥石化也存在一定關聯。

4.2 姚家嶺鋅金多金屬礦成礦期次

姚家嶺鋅金多金屬礦主要以脈狀、網脈狀產出，地質礦物中僅見極少的礦脈相互切穿現象，所以可推測出鋅金多金屬礦在成礦過程當中，在成礦期間上均屬于相同的熱液成礦期間，考慮到礦石具有的不同礦物組合特點，還有礦脈彼此發生的切割特征，將此層礦區合理劃分成三個階段，分別為早期成礦、中期成礦以及晚期成礦等幾個階段，早期成礦過程當中，方解石出現較少，中期成礦方解石以及閃鋅礦為主，同時礦石組合還表現為黃鐵礦以及方解石，石英以及黃銅礦相對較少，早期成礦的石英脈受到中期成礦階段礦脈進行切穿。晚期成礦尤其表現為方解石脈，角礫巖在其中進行充填。

5 成礦機理

5.1 成礦流體來源

成礦流體是推斷該鋅金多金屬礦成礦溶液來源的重要依據，因此可將其作為成礦機理對該礦區的鋅金多金屬成礦進行探究。所有熱液流體的氫氧同位素組成數據范圍集中落在原生巖漿水及其向大氣降水過渡區域，成礦早階段氫氧同位素組成顯示熱液流體起源與巖漿，成礦中階段和成礦晚階段的氫氧同位素組成均向雨水線靠近，說明隨著成礦作用的演化，成礦流體為巖漿水和大氣降水的混合水。鋅金多金屬礦成礦流體當中的氫氧同位素組成投影點特征顯示圖，如圖1 所示。

圖1 氫氧同位素組成投影點特征顯示圖

根據表1 中的數據以及圖1 中顯示的氫氧同位素組成投影點特征得出，該鋅金多金屬礦中含有礦斑巖樣品的流體數據點更加靠近于正常巖漿水區域，矽卡巖礦石的石榴石礦物當中存在的流體氧同位素值分別為1.40% 和0.46%，因此可以推算得出該礦床區域內早期的成礦流體為巖漿水。隨后，隨著礦床運動以及外界環境條件影響，成礦熱液開始演化，并促進石英中的氫氧同位素組成規模進一步擴大。

5.2 成礦物質組成

在上述明確成礦流體來源的基礎上，針對成礦機理中的成礦物質組成進行分析。采用磷酸測定的方式，在真空條件下，將從該鋅金多金屬礦獲取到的樣本與100% 濃度的磷酸混合，并將其溫度控制在25℃～ 28℃范圍內，持續4h 以上，再通過冷凍的方式分離生成的水，并將純凈的二氧化碳氣體進行采集。將采集到的樣本放置在MAT688-758 型號質譜儀上進行測量，并針對其碳、氧同位素；硫同位素；鉛同位素進行測定。通過測定得出，矽卡巖礦石當中含有的碳質物質主要來源于地幔碳。方解石的氧同位素與地幔氧同位素數值相比明顯偏大，證明在該鋅金多金屬礦當中碳氧的同位素分布形式主要受到巖漿與地幔溶解的作用影響，并受到了沉積巖的混染作用。同時，在該鋅金多金屬礦當中具有活動十分劇烈的巖漿，并且在礦區范圍內，其地表出露的礦體數量眾多，大部分呈現出中- 淺成巖產出。

6 找礦方向分析

姚家嶺礦是一個埋藏深度較大的隱伏礦床，隱伏姚家嶺II期巖體和燧石團塊灰巖（棲霞上段）相互接觸帶，還有黃龍組（石炭系中統）糖粒狀大理巖是賦存礦體的主要部位，接觸帶型礦體和成控型礦體具有非常大的規模，并具有很好的連續性，前期開展的探礦工作主要針對-800m 進行實施，礦體深部找礦潛力非常的巨大，可以和當前探礦工作充分結合，在沒有探尋到程控型規模以上礦體地段以及石炭系黃龍船山組大理帶和二疊系棲霞組還有孤峰組下段硅質巖作為重要的找礦標志，加強層控型礦體尋找，接觸帶型礦體巖接觸帶進行追索。

7 結語

通過本文上述探究，針對安徽省南陵縣姚家嶺現存的鋅金多金屬礦進行了深入研究，并分別得出其成礦規律和成礦機理。通過研究及相關數據說明，該區域礦床為典型的斑巖型和矽卡巖型礦床，結合該礦床巖漿與熱液成礦過程能夠明確該礦床礦產資源賦存的特征。同時該礦床具有十分明顯的時空分帶結構，在空間結構上礦產資源賦存礦體主要分布在硅化、鉀化和碳酸鹽化巖土中上部。在后續的研究中，還將在此基礎上，確定未來該區域的找礦方向，以期為礦山開采企業提供更加可靠的開采依據。